CN1320224A - 具有用于增强亮度的子象素的反射式彩色液晶显示装置,以及包括用于子象素的色滤光层的光散射膜和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

具有色滤光层(32)的反射式彩色显示装置,色滤光层借助用于滤除或透射预定波长光组分的区段(W)去增强亮度。

Description

具有用于增强亮度的子象素的反射式彩色液晶显示 装置，以及包括用于子象素的色滤光层的 光散射膜和其制造方法
本发明涉及用于借助使用外来光显示彩色图象的反射式彩色液晶显示装置，并且涉及在液晶显示装置中能被使用的光散射膜。
这种反射式液晶显示装置受到注意，因为它被预料到能具有较低的功率消耗并能被小型化。公众已知的实例包括在公开号为154817/98的日本专利中被公开的反射式液晶显示装置。
这个出版物公开了显示板的结构其中，虽然只使用一块偏振片作为偏振装置，但它使得有可能获得高质量的图象和明亮的显示。
在公众已知的显示板中，单个的象素每个由对应于被安排去形成图象的如R(红)，G(绿)和B(蓝)的基色的三种子象素所组成。为此，显示板被配置有与子象素相一致的R,G和B色滤光层。
然而，为在具有这种R,G和B子象素的色滤光层的装置中获得更明亮的显示，往往需要借助不利于引起色滤光层色纯度降低的措施。
而且，一般地说，无论产品是反射式或透射式的，提供价格便宜的产品是重要的。因此，当制作能实现更明亮显示的装置时，还需要密切注意制造的成本特性。
鉴于上述，本发明的主要目的是提供能够增强显示亮度而不降低色纯度的液晶显示装置。
本发明的另一个目的是在确保上述目的同时提供能够降低或节省成本而不使生产过程负担加重的光散射膜，以及其制造方法。
为实现上述的主要目的，本发明的一个方面是用于显示基于各自包含对应于基色子象素的单个象素借助使用外来光所形成彩色图案的反射式彩色液晶显示装置，它包含：根据跨越那里所施加的电场改变穿过那里的透射光状态的液晶层；使经过液晶层投射到那里的光反射的反射层；用于根据待显示的图象为各个子象素施加电场到液晶层的透明电极层及象素电极层，透明层被安排在液晶层一个主表面的旁边，外来光投射到那里，象素电极层被安排在液晶层另一个表面的旁边，从反射层所反射的光投射到那里；以及色滤光层，它包含对待透过液晶层的光(或已透过的光)完成与子象素一致的基色着色的区段，其特征在于：单个象素另外包含用于增强亮度的子象素；并且色滤光层另外包含与用于增强亮度的子象素相联系的额外的区段，额外的区段从待透过液晶层的光(或已通过的光)中使预定波长的光组分透射。
在这个装置中，色滤光层可被安排在外来光投射到的一个主表面的旁边，或者色滤光层可被安排在来自反射层的反射光投射到液晶层的另一个表面的旁边。
预定波长的光组分可以是白光。
而且，反射层和象素电极层可以在同一层并共用。
为实现上述的另一个目的，本发明的另一个方面是能够被使用于液晶装置中用于显示基于包含对应于基色子象素的单个象素的彩色图象的光散射膜，其特征在于该膜包含：为从那里透射的光对各个子象素完成基色着色的区段；与用于增强亮度子象素相联系的额外的区段，额外的区段使从投射到那里的光中预定波长的光组分透过；以及遍布整个膜的光散射区段，而且额外的区段和光散射区段由同一材料被整体构成。
在这个膜中，预定波长的光组分可以是白光。
为实现与上述相似的目的，本发明更进一步的方面是制造能够被用于液晶显示装置中用于显示基于包含对应于基色子象素的单个象素的彩色图象的光散射膜的方法，其特征在于该方法包含：在形成与用于增强亮度并从投射到那里的光中使预定波长光组分透射的子象素相联系的额外区段的间隙的同时在支承构件上形成着色区段的在前的步骤，着色区段完成为从那里透射的光对各个子象素的基色着色；以及用能透射预定波长光组分的特有的相同材料填充间隙并且形成遍及整个膜的光散射区段的后续步骤。
支承构件可以是被安排在液晶显示装置中显示屏正面的透明基片，或者可以是被安排在液晶显示装置中显示屏背面的透明基片并且驱动元件阵列层及反射层被叠加在它上面，着色区段和额外的区段被形成在反射层上。
图1示出根据本发明的一个实施方案的彩色液晶显示装置显示板结构的剖面图。
在这个图中，第一块透明的玻璃基片11被安排在显示板背面的旁边，并装有作为液晶驱动元件阵列层的薄膜晶体管(TFTs)12。TFTs被提供用于各个子象素，TFTs通过它们各自的漏极被连接到反射层13内的象素电极，电极各自具有为各个子象素形成的区域。因此，反射层13与所谓的象素电极层相同。象素电极由具有充分电传导率和光反射率的物质例如铝构成。因而象素电极具有使穿过显示板朝向显示板正面投射到那里的外来光反射的作用，同时作为单面的电极电场通过它被施加到液晶层20供各个子象素用。在制造过程中，玻璃基片11起形成TFTs12和反射层13的底面的作用。
朝着显示板的正面，第二块透明玻璃基片31被放置。第二块玻璃基片31在朝向显示板背面的旁边装有色滤光层32。色滤光层32被分为对应于子象素的区段，而且各个区段被分派用于着色(或透射全部光组分)R,G,B或W(白色)的适当的滤光部分。因此，色滤光层32不仅具有象在通用装置中那样的用于完成如R、G和B的基色的着色区段，而且具有用于滤除或透射预定波长光组分或W(白光)的额外的区段，而在反射层13中的TFTs和象素电极二者不仅对应于R,G及B子象素，而且对应于W子象素被放置。对应于W子象素的滤光区段可用，例如，丙烯酸树脂制成。
滤光层32具有遍及其朝向显示板背面一侧的整个表面被形成的公用电极33。公用电极33用具有充分电传导率和光透明度的物质如ITO(氧化铟锡)制成，它具有使从显示板外部到液晶层20投射到它上面的光透射的作用，并且充当通过它被施加到液晶层20用于各个子象素的电场的另一个电极。在制造过程中，玻璃基片31起用于形成色滤光层32和公用电极33的底面的作用。
用于液晶层20的材料被放进到被形成于在显示板一侧的玻璃基片11、TFTs12及反射层13的组合与在显示板另一侧的玻璃基片31、色滤光层32和公用电极33的另一个组合之间的空隙。材料用封闭组件(未被示出)被封闭在那里。将具有如上述结构的两个组合与被封入的液晶材料结合在一起就使显示板的主体被完成。
对这样获得的显示板主体的玻璃基片31，偏振片4被附着在它朝向显示板正面的表面上。偏振片4被配置为的是仅使到液晶层20的外来光的被预先确定方向的偏振光组分透过，并且仅使被液晶显示层20调制的反射光的预定方向的偏振光组分能作为图象被显示。
另外，光散射膜5被施加到偏振片4的正面。光散射膜5被引入以给出具有广视角的显示。为此，例如，它具有在其表面的微观上的凹凸不平以使光散射。
在反射层13中的象素电极和公用电极33通过液晶层20相互面对以致局部的电场能根据待显示的图象被施加到液晶层20用于各个子象素。
在这个实施方案中，由于R、G、B和W的四个子象素构成单个象素，W子象素能不依赖被包含在执行基色着色中的R、G及B子象素被用于增强单个象素的亮度。借助W子象素，外来光变得有可能将基本上被全部反射，由此亮度的可显示的范围被延伸到上部。因而由于它获得明亮的显示而不牺牲色纯度成为有可能。
图2示出根据本发明另一种实施方案的液晶显示装置中显示板结构的剖面图。在作用上等同于图1的那些部件被给予相同的符号。
与前述的实施方案相反，色滤光层32被放置在第一块玻璃基片11的旁边，而替代着色滤光层32被放置在第二块玻璃基片31的旁边。更具体地说，反射层13’仅被赋予使光反射的作用而排除了充当象素电极的作用；在这个反射层13’上色滤光层32被放置；而且共用电极被直接层叠到玻璃基片31上。此外，透明的象素电极层14被形成在色滤光层32上，它用ITO制成。对于这个装置，导电的通道14p穿过色滤光层32及反射层13’被构成以使TFTs12的漏极与象素电极层14的各个电极连接。就是用这种色滤光层朝向显示板背面被放置的结构，凭借W子象素的引入也明显可能得到与在前述实施方案中同样的好处。
图3给出按照本发明的更进一步实施方案在含有光散射膜的液晶显示装置中光散射膜和显示板的结构剖视图。在作用上等同于图1的那些部件被给予相同的符号。
参看图3，在第二块玻璃基片31与公用电极33之间层5’被插入，它具有上述色滤光层32和上述光散射膜两方面的作用。更具体地说，在层5’中色滤光区段5w被提供给W子象素以增强亮度，而且夹层区段5s被提供用于形成光散射膜的主要表面。这里，色滤光区段5w和夹层区段5s由同一材料被整体构成。换句话说，装有用于W子象素的色滤光层的光散射膜5’被引入。
用这种结构，不仅避免光散射膜被引进到显示板主体外部的需要，而且同时(或由相同的工艺过程)形成膜5’的光散射区段5s及其额外的区段5w变得有可能。这导致由添加W子象素所造成的过程制造费用的降低。膜5’的制造过程将在下面被描述。
图4给出按照本发明更进一步的实施方案在使用光散射膜的液晶显示装置中显示板结构的剖面图。在作用上等同于图3的那些部件被给予相同的符号。
这个实施方案，与图3中所表示的结构相反，具有朝着显示板的背面被形成的膜5’。因此，膜5’在反射层1 3上被形成，而且公用电极33被直接层压在玻璃基片31上。
图5给出已在上面参照图3被描述的根据本发明的光散射膜5’制造过程的实例。
在图中所表示的步骤系列从制备第二个玻璃基片31以充当膜的支承构件开始(步骤S1)。下一个步骤包括将能充当用于第n种颜色(如R)的色滤光层的液态光敏树脂(光刻胶)均匀地涂在所制备的玻璃基片31主要表面的步骤(步骤S2)。然后，结果的基片根据加热步骤被交给预烘干过程，由此液态光敏树脂的溶剂被蒸发使树脂稍微变硬(步骤S3)。
接着步骤S3，掩蔽被施加于树脂以使待保留在玻璃基片31上的树脂区段被留下暴光而其他不需要的树脂区段被掩蔽，并且带有被掩蔽树脂的基片被暴光以使必需区段有选择地暴光(步骤S4)。此后，由掩膜掩蔽的未暴光的树脂区段借助供清除用的特殊溶剂被溶解(步骤S5)。
树脂区段，因为它被留下来掩蔽而暴光，不溶于溶剂中，而留在玻璃基片31上。这些树脂区段都根据加热步骤被交给后烘干过程由此充分变硬被实现(步骤S6)。树脂区段因而被留在玻璃基片31上形成用于第n种颜色的色滤光层区段。
接着步骤S6，象在步骤S2到S6中所做的同样处理被重覆的生成用于第(n+1)种颜色(例如G)的色滤光层区段。象在步骤S2到S6中所做的同样处理再被重复以生成用于第(n+2)种颜色(例如B)的色滤光层区段。当用于制造R、G和B滤光层区段的那些步骤被完成时，如从给出的膜5’结构的图3所见，对于W滤光层区段的位置有凹入处或空隙。
在R、G和B滤光层区段的制造完成后，为了形成W色滤光层区段和光散射层5’，适于形成这种结构元件的液态热凝树脂(例如，丙烯酸树脂)被施加遍及玻璃基片整个主要表面以致用它不仅填充供W色滤光层区段用的凹入处，而且涂敷R、G和B色滤光层区段(步骤S7)。然后，所获得的组合为了硬化而经受热处理(步骤S8)，以完成如图3中所示的膜5’。
在制造膜5’后，过程进行去制造公用电极33。
步骤S7和S8使得有可能几乎同时在单个工序中形成W色滤光层区段5w和光散射层区段5s，并且从而使添加W子象素不致在制造过程上强加额外的负担。
应注意到在图1到图4中，在实际中被使用的必要的元件例如附着在液晶层20上的定向的或排列成行的层为了清楚起见而被略去。另外，恰当地，在设计变更的内容范围内将上面不曾提到的其他必要的元件添加到另外的实施方案，或修改实施方案的必要元件，这对于熟悉本领域的那些技术人员是清楚的。
另外，在上述的实施方案中，可应用到液晶层20的液晶材料的类型，或象上述出版物中描述的阻滞片是否应被引入或不被引入并未被提到。然而，不用说，这些公众已知的技术能被应用于本发明而不偏离如在附加的权利要求中所确定的本发明的范围。
而且，在上述的实施方案中，白色被选作用于增强亮度的子象素的显示颜色，但是任何其他的颜色也可被用于本发明中。例如，白色可被绿色或蓝绿色替代。更进一步，被指派给子象素的全部四种颜色可能被更改。这四种颜色可能被替代，例如，为黄色，蓝绿色，深红色和白色。总之，被指派给额外的子象素用于增强亮度的颜色可根据被使用的基色恰当地确定。
图1是表示本发明实施方案的彩色液晶显示装置的显示板结构的剖面图。
图2是表示本发明另一个实施方案的液晶显示装置的显示板结构的剖面图。
图3是根据本发明实施方案的装有光散射膜的液晶显示装置的显示板结构的剖面图。
图4是根据本发明另一个实施方案的装有光散射膜的液晶显示装置的显示板结构的剖面图。
图5是展示根据本发明制造光散射膜步骤的工艺过程流程图。[参考数字]11：第一块玻璃基片12:TFT13,13’：反射层20：液晶层31：玻璃基片32：色滤光层14：象素电极14p：电导体33：公用电极4：偏振片5,5’：光散射膜5w：用于W子象素的色滤光层区段5s：光散射膜的主要区段(附图的解释)图1(画虚线的箭头)：外来光图5()：滤光层/光散射层的制备S1：基片的制备S2:R、G和B滤光层的操作S3：预烘干S4：暴光S5：显影S6：后烘干S7：光散射层的操作S8：加热()：结束

Claims (10)

1．用于显示基于各自包含对应于基色的子象素的单个象素借助使用外来光所形成的彩色图象的反射式彩色液晶显示装置，它包含：
根据跨越那里所施加的电场改变穿过那里透射光状态的液晶层；
使经过液晶层投射到那里的光反射的反射层；
用于根据待显示的图象对各个子象素施加电场到液晶层的透明电极层和象素电极层，透明层被安排在液晶层一个主表面的旁边，外来光投射到那里，象素电极层被安排在液晶层另一个表面的旁边，从反射层所反射的光投射到那里；以及
色滤光层，它包含对待透过液晶层的光(或已透过的光)完成与子象素一致的基色着色的区段，其特征在于：
单个象素另外包含用于增强亮度的子象素；以及
色滤光层另外包含与用于增强亮度的子象素相联系的额外区段，额外区段从待透过液晶层的光(或已透过的光)中使预定波长的光组分透射。
2．根据权利要求1的装置，其特征在于色滤光层被安排在液晶层一个主表面的旁边，外来光投射到那里。
3．根据权利要求1的装置，其特征在于色滤光层被安排在液晶层另一个表面的旁边，从反射层所反射的光投射到那里。
4．根据权利要求1,2或3的装置，其特征在于预定波长的光组分是白光。
5．根据权利要求1到4中任何一个的装置，其特征在于反射层和象素电极层都在同一层并公用。
6．用于显示基于包含对应于基色的子象素的单个象素的彩色图象的能够被用于液晶装置的光散射膜，其特征在于该膜包含：
为从那里透过的光对各个子象素完成基色着色的区段；
与用于增加亮度的子象素相联系的额外区段，额外区段从投射到那里的光中使预定波长的光组分透射；以及
被延伸遍及整个膜的光散射区段，并且在其中额外区段和光散射区段用同一材料被整体构成。
7．根据权利要求6的薄膜，其特征在于预定波长的光组分是白光。
8．用于显示基于包含对应于基色的子象素的单个象素的彩色图象的能被用于液晶显示装置的光散射膜的制造方法，其特征在于该方法包含：
在支承构件上形成着色区段同时形成与用于增加亮度的子象素相联系的并从投射到那里的光中使预定波长的光组分透射的额外区段间隙的在前的步骤，着色区段完成为从那里透射的光对各个子象素的基色着色；以及
用能为透射预定波长的光组分特有的相同材料填充间隙并形成遍及整个膜的光散射区段的后续步骤。
9．根据权利要求8中的方法，其特征在于支承构件是被安排在液晶显示装置中显示屏正面上的透明基片。
10．根据权利要求8的方法，其特征在于支承构件是被安排在液晶显示装置中显示屏背面上的透明基片，并且在其上驱动元件阵列层和反射层被叠加，其中着色区段和额外区段都在反射层上被形成。
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