專利名稱：具有膽甾醇液晶濾色片的透射型液晶顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置，特別涉及用膽甾醇液晶濾色片層的透射型液晶顯示裝置。
背景技術：
具有輕、薄和低功耗特性的液晶顯示裝置(LCD)正廣泛地被用于辦公自動化設備、視頻裝置等設備中。這種LCD通常使用設置在上基板與下基板之間的具有光各向異性的液晶材料(LC)。由于液晶材料(LC)具有薄而長的液晶分子，通過給液晶分子施加電場可以控制液晶分子的對準方向。適當調節液晶分子的對準方向時，液晶材料對準，光沿著液晶分子的對準方向折射，顯示圖像。
通常，根據顯示器是用內部光源還是用外部光源而將液晶顯示裝置(LCD)分成透射型液晶顯示裝置和反射型液晶顯示裝置。
現有的液晶顯示裝置包括矩陣基板，濾色片基板和設置在矩陣基板與濾色片基板之間的液晶。通常電壓加到分別在矩陣基板和濾色片基板上形成的兩個電極上，因此，在兩個電極之間產生的電場移動并安排液晶分子。為了在液晶顯示裝置上顯示圖像，光必須穿過液晶。因而，需要用背面光產生透過液晶的光。
現有的液晶顯示裝置具有液晶顯示板和背面光裝置。來自背面光的入射光在傳送過程中有衰減，所以，實際的透射率只有7％。透射型液晶顯示裝置要求高初始亮度光源，因此背面光源的功耗增大。需要用比較重的電池給這種液晶顯示裝置的背面光提供足夠的電功率，而且不能長期使用。
為了克服上述的問題，提出了反射型液晶顯示裝置。由于反射型液晶顯示裝置通過用反射型不透明材料作像素電極，用環境光代替背光，所以，反射型液晶顯示裝置重量輕而便于攜帶。此外，可以減少反射型液晶顯示裝置的功耗，所以，反射型液晶顯示裝置可以用作電子日記本或PDA(個人數字助理)。
但是，反射型液晶顯示裝置會受到周圍環境的影響。例如，室內的環境光亮度與室外環境光亮度大大不同。因此，在環境光弱或沒有環境光的地方不能用反射型液晶顯示裝置。而且，由于環境光透過濾色片基板并經矩陣基板上的反射器向濾色片基板反射，所以，反射型液晶顯示裝置具有亮度差的問題。也就是說，由于環境光兩次透過濾色片基板，所以，反射型液晶顯示裝置具有低的透射率，因此，亮度差。
為了克服上述的問題，必須提高濾色片的透射率。要想提高透射率，就需要具有低色純度的濾色片。但是，由于在用有色樹脂的臨界狀態下很難形成濾色片厚度，所以降低色純度受到限制。因此，研究并開發了具有能選擇反射和透射光的膜層的液晶顯示裝置。
通常，液晶分子根據其結構和組分具有確定的液晶相。液晶相受溫度和濃度的影響，大多數液晶為向列液晶，其液晶分子按一個方向平行排列。向列液晶已經受到廣泛地研究和開發并用于各種液晶顯示裝置。
近年來，為了提高透射型液晶顯示裝置的操作特性，例如亮度，已經研究并開發了具有特定顏色的選擇性透射或反射光的膽甾醇液晶(CLC)。CLC通常具有軸扭絞的液晶分子或包括手性固定相液晶分子以及被手性固定相分子扭絞的向列液晶分子。通常，向列液晶具有與另一個液晶平行的有序配置，而膽甾醇液晶具有多層結構。向列液晶的有序配置出現在每層膽甾醇液晶中。
而且，CLC具有螺旋形狀，CLC的節距是可控制的。因此，CLC濾色片能夠選擇性地透射或/和反射光。換句話說，如眾所周知的，所有的物體都有其固有的波長，觀察者能識別的顏色是從物體反射的光的波長或透過物體的光的波長。可以用以下的公式表示由CLC反射的光的波長(λ)，它是節距和CLC的平均折射率的函數。λ＝n(平均)·節距，式中n(平均)的平均折射率。例如，當CLC的平均折射率是1.5，節距是430nm時，反射波長是645nm，反射光變成紅色。按此方式，通過調節CLC的節距可以獲得綠色和藍色。
換句話說，可見光的波長范圍是400nm到700nm。可見光區域大致分成紅色區、綠色區和藍色區。紅色可見光區的波長是660nm，綠色可見光區的波長是530nm，藍色可見光區的波長是470nm。由于膽甾醇液晶的節距，CLC濾色片能選擇性地透射或反射具有對應每個像素顏色的固有波長的光，由此可以顯示具有高純度的紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)。要想提供準確的顏色，可以設置紅(R)、綠(G)、和藍(B)色濾色片，以顯示比現有濾色片更清晰的全色。以下膽甾醇液晶(CLC)濾色片叫做CCF。
圖1顯示出現有的膽甾醇液晶顯示裝置(CCF)的基本配置。CCF用于液晶顯示裝置的濾色片基板時，紅(R)、綠(G)、和藍(B)色子像素構成一個像素。而且，在一個像素中紅(R)、綠(G)、和藍(B)色子像素的比例是1∶1∶1。也就是說，紅(R)、綠(G)、和藍(B)色CCF用于現有的濾色片基板時具有相同的尺寸。而且，紅(R)、綠(G)、和藍(B)色CCF中的兩個CCF累積和形成在每個字像素中產生紅(R)、綠(G)、和藍(B)色CCF中的另一個顏色的CCF。
圖1中，在基板上(沒有顯示)確定多個紅(R)、綠(G)、和藍(B)色子像素的位置上順序形成第一CCF層和第二CCF層。第一CCF層12有按交替順序形成的紅(R)、綠(G)、和藍(B)色CCF，第二層也有按交替順序形成的紅(R)、綠(G)、和藍(B)色CCF。在產生紅色的紅色(R)子像素中設置有G色和B色CCF。或者，在產生藍色的藍色(B)子像素中設置有R色和B色CCF，在產生綠色的綠色(G)子像素中設置有R色和B色CCF。
在R子像素中，第一CCF層12的綠色(G)CCF選擇地反射綠色光并透射紅色光和藍色光。之后，R色子像素中的第二CCF層14的藍色(B)CCF反射藍色光。結果，只有紅色光透過第二CCF層的藍色(B)CCF，然后，R子像素產生紅色。按此方式，可以分別在B色和G色子像素中產生其他的藍色和綠色。
按照現有技術，一個像素有R、G和B色子像素，每個子像素有雙層CCF層。而且，R、G和B色CCF具有相同的尺寸，其比例是1∶1∶1。但是，這種比例存在某些缺點。
圖2顯示出現有的按1∶1∶1的比例形式配置R、G和B色CCF后的透射型LCD的CLC濾色片。如所顯示的，R、G和B色子像素按交替順序設置。但是，在R、G和B色CCF的B邊界中會出現混色。造成混色的原因是，由于R、G和B色CCF沒有對準，或者是由于在CCF的形成過程中漏光。形成R、G和B色CCF時，膽甾醇液晶(CLC)層上設置掩模，然后，最好在CLC層上進行曝光。這時，曝光散射并影響CCF的其他部分，所以，在R、G和B色CCF中的B邊界中存在非正常的露出部分。
而且，按1∶1∶1的比例形成R、G和B色CCF時，還存在一些其它的問題。膽甾醇液晶(CLC)變成R、G和B色CCF依賴于曝光多大和多長。在基板上形成厚度均勻一致的初始CLC層，但是，由于曝光量不同所形成的在R、G和B色CCF具有不同的厚度，通常G色CCF比B色CCF厚0.25μm，R色CCF比G色CCF厚0.25μm。也就是說，像素中包括R、G和B CCF的CCF層具有的最大厚度差是0.5μm。圖3中顯示出這種厚度差。當CCF層中存在階梯(即，厚度差)時，會導致濾色片基板與矩陣基板之間的像素中的不同單元間隙，導致延遲差。再參見圖1，第二CCF次14可以平整第一CCF層12的表面，但是，在用曝光制造的第二CCF層14的R、G和B色CCF中有厚度差(階梯)。
發明內容
本發明涉及膽甾醇液晶濾色片(CCF)型透射液晶顯示裝置，它基本上克服了現有技術中局限和缺點所引起的一個或多個問題。
本發明的優點是，提供一種在CCF邊界中沒有混色的CCF型透射液晶顯示裝置。
本發明的另一個優點是，提供一種具有改善了的顏色顯示的CCF型透射液晶顯示裝置。
以下說明本發明的其他特征和優點，從說明書能了解本發明的一部分特征和優點，或者，通過實踐本發明可以了解本發明的一部分特征和優點。通過本發明的文字說明書，權利要求書以及附圖中指出的具體結構可以達到和實現本發明日這些優點和其他優點。
為達到這些優點和其他優點，按照本發明的目的，正如所具體和概括描述的，液晶顯示裝置包括有多個像素的第一和第二基板，其中，每個像素分成第一到第三子像素；在第一基板上的雙層膽甾醇液晶濾色片(CCF)，雙層CCF層包括第一CCF層，它有1∶2尺寸比例的第一和第二CCF；和第二CCF層，它有2∶1尺寸比例的第三和第四CCF；雙層CCF層上的第一透明電極；第二基板上的第二透明電極；第一與第二透明電極之間的液晶層；和設置在第一基板附近向第一和第二基板發光的背光裝置。
應了解無論是以上的一般說明或是以下的詳細說明都是典型的和范例性的說明，旨在更好地說明要求保護的本發明。
本文中所包括的附圖用于更好地連接本發明，附圖是本說明書的一個構成部分，附圖中顯示出本發明的實施例，附圖與說明書一起說明本發明的原理。
附圖中圖1顯示出現有的膽甾醇液晶濾色片(CCF)的主要配置；圖2顯示出按1∶1∶1的比例形式配置R、G和B色CCF后的透射液晶顯示裝置的CLC第一濾色片；圖3是顯示現有的膽甾醇液晶濾色片的厚度差的曲線圖；圖4A是按本發明的具有膽甾醇液晶濾色片的濾色片基板的平面圖；圖4B是按本發明的矩陣基板的平面圖；圖5是按本發明的矩陣基板和濾色片基板相互連接到一起時沿圖4A和圖4B中的V-V線的剖視圖；圖6是顯示按本發明的膽甾醇液晶濾色片的厚度差的曲線圖；和圖7顯示出按本發明的膽甾醇液晶濾色片(CCF)的主要配置。
具體實施例方式
現在參見本發明的實施例的詳細說明，附圖中顯示出實施例的例子。在全部附圖中系統的或類似的部件用相同的符號標示。
圖4A是按本發明的具有膽甾醇液晶濾色片的濾色片基板的平面圖，圖4B是按本發明的矩陣基板的平面圖。
圖4A中，在第一基板110上界定包括三個子像素SP的像素P。三個子像素SP具有相同的尺寸比例1∶1∶1。第一基板110上形成包括第一CCF層12和第二CCF層14的雙層膽甾醇液晶濾色片(CCF)層116。盡管子像素SP具有相同的尺寸比例1∶1∶1，但是，子像素SP中的兩個具有相同顏色的CCF112b或114a，而另一個子像素SP具有不同顏色的CCF112a或114b。因此，與現有技術比較，像素中的CCF的比例是2∶1。以下將參見圖5詳細說明這種CCF結構。然而，在雙層CCF層116上形成公用電極118。
圖4B顯示出與濾色片基板相對設置的矩陣基板。如圖顯示的，在第二基板130上按第一方向設置柵線132。在第二基板130上按第二方向設置數據線138，柵線132與數據線138基本上垂直交叉。一對柵線132和數據線138確定一個子像素SP的區域。柵線132與數據線138的交叉點附近形成薄膜晶體管T，薄膜晶體管T包括柵極134，半導體層136，源極140，和漏極142。柵極134從柵線132伸出，源極140從數據線138伸出。漏極142與源極140隔開與柵極134交叉。半導體層136設置在源極140和漏極142之間的部分中。像素電極144設置子像素區中并與薄膜晶體管T的漏極142相連。
圖5是按本發明的矩陣基板和濾色片基板相互連接到一起時沿圖4A和圖4B中的V-V線的剖視圖。如圖顯示的，第一基板110與第二基板130相互隔開并相互面對。第一基板110與第二基板130包括分成三個子像素SP的像素P。雙層CCF層116設置在第一基板110上。正如上文所描述的，雙層CCF層116包括在第一基板110上的第一CCF層112和在第一CCF層112上的第二CCF層114.第一CCF層112包括占據一個子像素SP的第一CCF112a和占據其他兩個子像素SP的第二CCF112b，而第二CCF層114包括占據兩個子像素SP的第三CCF114a和只占據另一個子像素SP的第四CCF114b。第一CCF112a和第四CCF114b只位于一個子像素SP中，可以有相同的顏色，第二CCF112b和第三CCF114a可以有相互不同的顏色，并與第一CCF112a和第四CCF114b有不同的顏色。一個子像素SP中，特別是在圖5的中間的一個子像素中，占據兩個子像素的第三CCF114a與也占據兩個子像素的第二CCF112b重疊。
而且，在像素P中的第一CCF層112的第一CCF112a和第二CCF112b按1∶2的比例。此外，在像素P中的第二CCF層114的第三CCF114a和第四CCF114b按2∶1的比例。如果第一CCF層112的第一CCF112a表示藍色(B)，和如果第一CCF層112的第二CCF112b表示紅色(R)，那么，藍色(B)與紅色(R)的比例是1∶2。如果第二CCF層114的第三CCF114a表示綠(G)色，第二CCF層114的第四CCF114b表示藍色(B)，那么綠(G)色與藍色(B)的比例是2∶1。與現有技術不同，本發明中，第一CCF層112和第二CCF層114中的每一層都只包括兩個CCFB色和R色，R色和G色，或G色和B色。B色和R色，R色和G色，或G色和B色組合將產生R、G和B色。而且，按本發明，由于像素P的兩個子像素SP具有代表CCF的相同顏色，所以，與現有技術相比，在兩個子像素之間沒有顯示出CCF的厚度差(階梯)。
再參見圖5，第二基板130的背面上形成第一絕緣層131，數據線138設置在第一絕緣層131的下邊。每根數據線138對應子像素SP的邊界。數據線138的下邊沉積第二絕緣層139。像素電極144沉積在第二二絕緣層139的后表面上。每個像素電極144的位置對應每個子像素SP的位置。液晶層150位于公用電極118與像素電極144之間。產生和向第一基板110和第二基板130發生模擬光的背面光裝置160設置在第一基板110的背面附近。
圖6是顯示按本發明的膽甾醇液晶濾色片的厚度差的曲線圖。正如上述的，綠色(G)CCF和藍色(B)CCF之間的厚度差是0.25μm，紅色(R)CCF和綠色(G)CCF之間的厚度差是0.25μm，紅色(R)CCF和(B)CCF之間的厚度差是0.5μm.因此，由于每層CCF層包括所有的R，G和B色CCF，所以，每層CCF層具有0.5μm的最大厚度差。但是，按本發明，由于每層CCF層112或114中只用兩個CCF，所以厚度差可以減小到0.25μm。而且，雙層液晶膽甾醇濾色片(CCF)層可以提高表面特性，如圖6所顯示的。
圖7顯示出按本發明的膽甾醇液晶濾色片的主要配置。如圖顯示的，雙層的CCF層216包括第一CCF層212和第二CCF層214。第一CCF層212包括尺寸比例是1∶2的藍色(B)CCF212a和紅色(R)CCF212b。藍色(B)CCF212a和紅色(R)CCF212b按重復的圖形交替設置。第二CCF層214包括尺寸比例是2∶1的綠色(G)CCF214a和藍色(B)CCF214b。按與第一CCF層212相同的方式，第二CCF層214的綠色(G)CCF214a和藍色(B)CCF214b按重復的圖形交替設置。按本發明，綠色(G)CCF214a覆蓋藍色(B)CCF212a的全部，覆蓋紅色(R)CCF212b的一半，第二CCF層214的藍色(B)CCF214b覆蓋紅色(R)CCF212b的另一半。
當背面光裝置(圖5中用160指示)從后面向前面供給光，由于第一CCF層212的藍色(B)CCF212a只透過光的紅色和綠色部分，第二CCF層214的綠色(G)CCF214a只透過光的紅色，所以有B和G色組合的子像素產生紅色光。按此方式，有R和G色組合的子像素產生藍色光，有R和B色組合的子像素產生綠色光，因此，有三個子像素的像素能產生全范圍的多種圖像顏色。
按照本發明，由于第一CCF層212和第二CCF層214中的每一層都只有R、G和B色CCF中的兩個，所以，可以降低子像素中的邊界中的混色。而且，由于具有0.25μm厚度階梯的G和B CCF用于第二CCF層2 14，所以，減小厚度差成為可能，雙層CCF層216可以具有平滑表面。結果，按本發明的液晶顯示裝置在像素中沒有不同的單元間隙，從而防止出現延遲差，產生優異的全色。
本行業的技術人員應了解，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下，本發明還有各種改進和變化，因此，本發明覆蓋這些改進和變化，這些改進和變化落入所附權利要求書及其等效物界定的要求保護的本發明范圍內。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括包含多個像素的第一和第二基板，每個像素分成第一到第三子像素；第一基板上的雙層膽甾醇液晶濾色片(CCF)層，雙層CCF層包括第一CCF層，包含尺寸比例為1∶2的第一CCF和第二二CCF；第二CCF層，包含尺寸比例為2∶1的第三CCF和第四CCF；雙層CCF層上的第一透明電極；第二基板上的第二透明電極；第一透明電極與第二透明電極之間的液晶層；和背光裝置，設置在第一基板附近，向第一和第二基板發光。
2.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一CCF層是在第一基板上，第二CCF層沉積在第一CCF層上。
3.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一CCF層占據第一子像素，第二CCF層占據第二和第三子像素。
4.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第三CCF層占據第一個和第二個子像素，第四CCF層占據第三子像素。
5.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第三CCF層覆蓋全部第一子像素和第二CCF的一半，第四CCF層覆蓋第二CCF的另一半。
6.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一和第二CCF按重復圖形交替地配置在第一CCF層中。
7.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第三和第四CCF按重復圖形交替地配置在第二CCF層中。
8.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一CCF反射光的藍色部分，透射光的綠色和紅色部分。
9.按照權利要求8的液晶顯示裝置，其特征在于，第三CCF反射光的綠色部分，透射光的紅色部分。
10.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第二CCF反射光的紅色部分，透射光的藍色和綠色部分。
11.按照權利要求10的液晶顯示裝置，其特征在于，第三CCF反射光的綠色部分，透射光的藍色部分。
12.按照權利要求10的液晶顯示裝置，其特征在于，第四CCF反射光的藍色部分，透射光的綠色部分。
13.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第一子像素具有藍色和綠色膽甾醇液晶濾色片(CCF)組合，組合透射模擬光的紅色部分。
14.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第二子像素具有紅色和綠色膽甾醇液晶濾色片(CCF)組合，組合透射模擬光的藍色部分。
15.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，第三子像素具有紅色和藍色膽甾醇液晶濾色片(CCF)組合，組合透射模擬光的綠色部分。
16.按照權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括第二基板上的第一絕緣層；第二基板上的柵極線和數據線，其中，數據線位于第一絕緣層的下邊，柵極線和數據線確定子像素；和數據線與第二透明電極之間的第二絕緣層。
17.按照權利要求16的液晶顯示裝置，其特征在于，還包括位于柵極線和數據線的每個交叉點附近的薄膜晶體管。
18.按照權利要求17的液晶顯示裝置，其特征在于，薄膜晶體管包括柵極、有源層、源極和漏極。
全文摘要
按本發明的液晶顯示裝置，包括包含多個像素的第一和第二基板，其中，每個像素分成第一到第三子像素；在第一基板上的雙層膽甾醇液晶濾色片(CCF)層，雙層CCF層包括含有尺寸比例為1∶2的第一個和第二個CCF的第一CCF層，和含有尺寸比例為2∶1的第三個和第四個CCF的第二CCF層；雙層CCF層上的第一透明電極；第二基板上的第二透明電極；第一與第二透明電極之間的液晶層；和設置在第一基板附近并向第一和第二基板發光的背光裝置。
文檔編號G02F1/1335GK1576993SQ20041005944
公開日2005年2月9日 申請日期2004年6月28日 優先權日2003年7月8日
發明者文鐘源, 許齊烘 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社