專利名稱：濾色器和使用濾色器的液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濾色器。本發(fā)明還涉及一種使用該濾色器的液晶顯示裝置。
本發(fā)明特別涉及一種處理第一光線和第二光線的濾色器。第一光線形成單向光路，其中從濾色器的一個(gè)主平面?zhèn)热肷涞墓鈨H透射穿過該濾色器一次，從而被著色并被引導(dǎo)到另一主平面?zhèn)取５诙饩€形成雙向光路，其中從濾色器的所述另一主平面?zhèn)热肷涞墓馔干浯┻^濾色器從而被著色，透射光被設(shè)置在所述一個(gè)主平面?zhèn)鹊墓夥瓷湓确瓷?，再次進(jìn)入濾色器，透射通過濾色器以便被著色，并返回所述另一主平面?zhèn)?。本發(fā)明還涉及濾色器的一種制造方法。本發(fā)明另外還涉及一種使用這種濾色器的液晶顯示裝置和液晶顯示裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
所謂的透射反射式液晶顯示裝置進(jìn)入了充分發(fā)展的實(shí)際應(yīng)用階段，其中從前側(cè)入射的外光被反射，引導(dǎo)到前側(cè)，同時(shí)根據(jù)所顯示的圖像被光調(diào)制，來自后側(cè)背光系統(tǒng)的入射光同樣到達(dá)前側(cè)，同時(shí)同樣根據(jù)所顯示的圖像被光調(diào)制。當(dāng)工作環(huán)境明亮?xí)r這種液晶顯示裝置主要基于外光(環(huán)境光)(反射模式)，當(dāng)工作環(huán)境較暗時(shí)主要基于背光系統(tǒng)的發(fā)射光(透射模式)，有效地進(jìn)行圖像顯示(例如，參見非專利文獻(xiàn)1)。
M.Kubo等人，“Development of Advanced TFT with GoodLegibility under Any Intensity of Ambient Light”，IDW’99，Proceedings of The Sixth International Display Workshops(第六屆國際顯示研討會會議錄)，AMD3-4，由ITE和SID主辦(日本)，1999年12月1日，第183-186頁。
在上述文獻(xiàn)所披露的裝置中，每個(gè)像素電極分成反射區(qū)和透射區(qū)。在由處于丙烯酸樹脂上的鋁制成的具有不平坦表面的反射電極部分中形成反射區(qū)，在由ITO(氧化銦錫)制成的具有平坦表面的透明電極部分中形成透射區(qū)。此外，透射區(qū)位于矩形像素區(qū)的中心，并且具有與像素區(qū)類似的基本上相同的矩形圖案，而反射區(qū)構(gòu)成除矩形透射區(qū)以外的像素區(qū)域部分，并具有圍繞透射區(qū)的形狀。利用這種像素結(jié)構(gòu)，提高清晰度。
不過，在根據(jù)這種現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示裝置中的情形中，透射和反射區(qū)盡管處于相同像素中，但是其所顯示顏色的色純度不同。這可歸因于通過不同光路傳播的來自背光系統(tǒng)的光線和外部光線，被現(xiàn)有技術(shù)的濾色器按照相同的方式著色。這就導(dǎo)致顯示區(qū)域上所顯示顏色的質(zhì)量降低。
此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，由于反射電極部分下面存在丙烯酸樹脂，反射電極部分形成得高于透射電極部分。從而，基于這種結(jié)構(gòu)，使透射區(qū)域中液晶單元間隙的厚度是反射區(qū)域的兩倍，以便調(diào)節(jié)各區(qū)域的光學(xué)性質(zhì)。
不過，在一個(gè)像素中形成這種雙單元間隙的結(jié)構(gòu)，對于其他元件如TFT形成層具有諸多限制，在制造方面是不利的。另外，由于反射電極部分的導(dǎo)體延伸并與高度小于反射電極部分的透射電極部分的端部連接，在連接區(qū)域(或者邊界區(qū)域)和其傾斜表面中會發(fā)生不希望的反射光。即，由于與連接區(qū)域相應(yīng)的單元間隙最初打算是用于透射光的，該處所產(chǎn)生的反射光與透射模式中液晶部分所引起的延遲不匹配，可形成光噪聲。這也是構(gòu)成對比度下降的一個(gè)因素。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情形做出本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種濾色器和使用該濾色器的液晶顯示裝置，其在像素內(nèi)獲得均勻的色純度，提供良好的顏色再現(xiàn)，并且易于制造，具有為數(shù)不多的限制。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種濾色器和使用該濾色器的液晶顯示裝置，其在像素內(nèi)可獲得均勻的色純度，提供良好的顏色再現(xiàn)，并且避免發(fā)生上面所述的不希望的反射光。
本發(fā)明的再一目的在于提供這種濾色器和液晶顯示裝置的制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的濾色器，是為每個(gè)像素將具有單向光路的第一光線和具有雙向光路的第二光線著色的濾色器，包括用于著色第一光線的第一著色部分，和用于著色第二光線的第二著色部分，第一著色部分的厚度大于第二著色部分，相對于第二著色部分下沉地形成第一著色部分，使第一著色部分的主平面的高度與第二著色部分的主平面的高度相差預(yù)定值。
根據(jù)這一方面，第一著色部分比第二著色部分厚，從而具有單向光路且在其上僅施加一次著色作用的第一光線，受到相對較大的著色作用，而具有雙向光路且在其上施加兩次著色作用的第二光線，受到相對較小的著色作用。由此，即使第一和第二著色部分由相同材料構(gòu)成，在像素內(nèi)對于第一光線和第二光線也能再現(xiàn)出具有更均勻色純度的顏色，從而提高屏幕上顏色顯示的質(zhì)量。
此外，通過將第一著色部分的主平面形成為高度低于第二著色部分的主平面，即，外表上看下沉地形成第一著色部分，易于針對第一光線和第二光線在液晶單元間隙中形成差異。更具體而言，本發(fā)明消除了傳統(tǒng)技術(shù)中對其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如用于在后基板上產(chǎn)生單元間隙差異的TFT形成層的限制，并且實(shí)際上可在僅要求相對簡單結(jié)構(gòu)的前基板上簡單地產(chǎn)生單元間隙差異。這尤為有益，因?yàn)榭墒褂靡子跇?gòu)造的濾色器。此外，該方案還具有能高自由度地指定單元間隙差異的結(jié)構(gòu)、大小等優(yōu)點(diǎn)。
在這一方面，所述的預(yù)定值可以為使第一光學(xué)作用與第二光學(xué)作用基本上相等或者相互優(yōu)化所需的值，當(dāng)采用濾色器的液晶顯示板中使用液晶層時(shí)，通過與第一著色部分相應(yīng)的液晶層部分將第一光學(xué)作用施加給第一光線，通過與第二著色部分相應(yīng)的液晶層部分將第二光學(xué)作用施加給第二光線。由此，濾色器可以成為形成液晶單元間隙的主要元件，使采用濾色器的液晶顯示裝置所處理的第一光線和第二光線上被施加的光學(xué)作用大致相等或者相互優(yōu)化。此外，通過使光學(xué)作用成為引起延遲的作用，可給予第一光線和第二光線大致相等或者相互優(yōu)化的延遲，并且向第一光線和第二光線施加相等或相互適當(dāng)?shù)墓庹{(diào)制，同時(shí)其中所用的偏振片和其他光學(xué)元件保持相同光軸。
第一和第二著色部分可具有其各自的厚度，從而當(dāng)相同光路和相同性質(zhì)的光線穿過第一和第二著色部分時(shí)，第一著色部分提供大于第二著色部分的著色作用，另外第一著色部分的厚度可以大致為第二著色部分的兩倍。由此，適當(dāng)?shù)刂付ǖ谝缓偷诙糠值暮穸然蚋叨龋ＷC上述的在像素內(nèi)獲得均勻色純度。此外，使第一著色部分的厚度大致為第二著色部分的兩倍，在像素內(nèi)或顯示面上獲得令人滿意的顏色再現(xiàn)。
最好，該濾色器還包括光學(xué)透射材料制成的臺階形成層，其支撐第二著色部分，用于提供厚度彼此相差預(yù)定值的第一和第二著色部分。由此，可以在將要沉積著色層的表面上預(yù)先形成臺階，易于在第一與第二著色部分之間形成高度差。此外，如果臺階形成層是無色透明的，則對于第二著色部分的著色作用沒有影響。
此外，在本發(fā)明這一方面，臺階形成層可包括光學(xué)透射基材，和折射率與基材的折射率不同且分散混合到基材中的多個(gè)光學(xué)透射材料粒子。因而，可提供具有光漫射(散射)性質(zhì)的臺階形成層，從而有選擇地僅漫射第二光線。這樣就減少了對為第二光線提供具有漫射功能的其他元件的需要，并且允許在反射模式中，提供適合第二光線的漫射作用與用于第一光線的漫射無關(guān)。即，由于第一光線可以不受到任何漫射作用，所以具有不會引起對比度任何降低或者不會引起透射率減小的優(yōu)點(diǎn)。此外，提供具有足夠大漫射性質(zhì)的臺階形成層，消除了對在上面形成有TFT等的基板上形成光漫射層的需要，從而可省略形成這種光漫射層的工藝。特別是，由于臺階形成層的特征在于，其用于產(chǎn)生液晶單元間隙的厚度相當(dāng)大，可以將大量的光學(xué)透射粒子混合到臺階形成層中，更便于使其具有足夠大的充分的漫射性質(zhì)，從而本實(shí)施例與該特征發(fā)揮出協(xié)同作用。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面的液晶顯示裝置使用了上述方面的濾色器。
在這一方面，濾色器可設(shè)置在液晶顯示裝置的顯示面一側(cè)的基板上；相對基板可設(shè)有像素電極，其中像素電極包括使第一光線透過的透射電極部分，和使第二光線從該處反射的反射電極部分；并且第一著色部分的區(qū)域可以與透射電極部分的區(qū)域?qū)?zhǔn)，第二著色部分的區(qū)域與反射電極部分的區(qū)域?qū)?zhǔn)。這種液晶顯示裝置使每個(gè)像素內(nèi)的色純度均勻，并且在反射模式、透射模式和這些模式的混合模式的任何模式中，都能獲得高質(zhì)量的彩色顯示。
此處，透射電極部分和反射電極部分可具有大致相同高度的主表面。由此，不僅可以在像素內(nèi)獲得均勻的色純度并進(jìn)行良好的顏色再現(xiàn)，而且可避免發(fā)生上述的不需要的反射光。換言之，由于將結(jié)合反射電極部分和透射電極部分的電導(dǎo)體而形成的傾斜部分變得較小，所以可抑制傾斜部分中產(chǎn)生不希望的反射光。從而，減小與液晶層的延遲不匹配的光，并有助于提高對比度。
或者，透射電極部分和反射電極部分的主表面之間可存在高度差，并且該高度差與預(yù)定值之和，可以是使第一光學(xué)作用與第二光學(xué)作用大致相等所需的數(shù)值，當(dāng)采用該濾色器的液晶顯示裝置中使用液晶層時(shí)，通過與透射電極部分相應(yīng)的液晶層部分將第一光學(xué)作用施加給第一光線，通過與反射電極部分相應(yīng)的液晶層部分將第二光學(xué)作用施加給第二光線。由此，通過使用從后側(cè)觀看時(shí)位于透射電極部分中的凹進(jìn)，可有效地形成適當(dāng)?shù)囊壕卧g隙差異，無需對透射電極部分和反射電極部分的高度進(jìn)行相當(dāng)高精度的上述調(diào)節(jié)。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明另一方面濾色器的制造方法是一種用于制造濾色器的方法，該濾色器用于為每個(gè)像素將具有單向光路的第一光線和具有雙向光路的第二光線著色，該方法包括以下步驟在基層上沉積光學(xué)透射材料層；將所沉積的光學(xué)透射材料層構(gòu)圖，形成臺階形成層，其中為每個(gè)像素形成至少一個(gè)凹進(jìn)形狀部分，該凹進(jìn)形狀部分具有與使第一光線透過的區(qū)域相應(yīng)的預(yù)定形狀的底面，和預(yù)定高度的壁面；并在臺階形成層和凹進(jìn)形狀部分上沉積用于將第一和第二光線著色的材料，以便形成用于著色第一光線的第一著色部分和用于著色第二光線的第二著色部分，第一著色部分的厚度大于第二著色部分，下沉地形成第一著色部分，使第一著色部分的主表面的高度與第二著色部分的主表面的高度相差預(yù)定值。
這樣就通過相對簡單的方法制造出發(fā)揮上述作用的濾色器。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明又一方面的液晶顯示裝置的制造方法是一種制造液晶顯示裝置的方法，包括上述濾色器制造方法中所包括的步驟，其中濾色器設(shè)置在液晶顯示裝置的一個(gè)基板上，并且另一相對基板設(shè)有像素電極，該像素電極包括用于使第一光線透過的透射電極部分和用于使第二光線從該處反射的反射電極部分，該顯示裝置制造方法還包括將第一著色部分與透射電極部分對準(zhǔn)的步驟，和將第二著色部分與反射電極部分對準(zhǔn)的步驟。
由此，可制造出充分利用上述濾色器最大優(yōu)點(diǎn)的液晶顯示裝置。
這一方面還包括像素電極形成步驟，用于形成大致相同高度的透射和反射電極部分。這樣就無需復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，在該結(jié)構(gòu)中必需將透明電極部分和反射電極部分形成為不同高度，從而使相對側(cè)基板平坦，即，使上面形成有所謂的像素驅(qū)動元件的基板組件的最終表面平坦，導(dǎo)致易于對其進(jìn)行裝卸或其他處理。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的液晶顯示裝置中所用的濾色器的示意平面圖。
圖2為包含圖1濾色器的液晶顯示板的示意剖面圖。
圖3為包含根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的濾色器的基板組件的示意剖面圖。
圖4表示在根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置中，使透射電極部分的高度與反射電極部分的高度相等的示例形式。
圖5表示在根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置中，使透射電極部分的高度與反射電極部分的高度相等的另一示例形式。
圖6表示在根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示裝置中，使透射電極部分的高度與反射電極部分的高度相等的又一示例形式。
圖7為包含根據(jù)本發(fā)明一種變型的濾色器的基板組件的示意剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖通過實(shí)施例更詳細(xì)地描述上述方面和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方式。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例液晶顯示裝置中所用的濾色器1的示意平面圖。
濾色器1是劃分的縱向著色區(qū)域，每個(gè)著色區(qū)域沿顯示屏的垂直方向延伸，并且具有紅(R)，綠(G)和藍(lán)(B)著色物質(zhì)其中之一。這些縱向著色區(qū)域按照R，G和B的順序沿顯示屏的水平方向循環(huán)設(shè)置。可將一個(gè)縱向著色區(qū)域沿著垂直方向進(jìn)一步劃分，并且每個(gè)劃分部分相應(yīng)于一個(gè)像素。下面，將這種劃分部分稱作“像素區(qū)部分10”。注意，盡管在圖1中沿虛線所示的垂直方向劃分縱向著色區(qū)域，但在本實(shí)施例中，一個(gè)縱向著色區(qū)域中的像素區(qū)部分10(沿垂直方向設(shè)置的像素區(qū)部分10)無論在材料上還是在物理上都并未隔離。虛線僅表示像素之間的邊界。
圖2表示包含這種濾色器的液晶顯示板100的剖面圖。圖2表示液晶顯示板的基本結(jié)構(gòu)，其中此處為了簡化說明而忽略了其中的層、膜和結(jié)構(gòu)。
濾色器的像素區(qū)部分10分成用于作為第一光線的透射光線L1的第一著色部分10t(在圖1中右上部示出的像素區(qū)部分的交叉陰影線所表示的區(qū)域；這同樣適用于其他像素)，和用于作為第二光線的反射光線L2的第二著色部分10r(圖1中右下部示出的像素區(qū)部分的交叉陰影線所表示的區(qū)域；這同樣適用于其他像素)。與通過液晶層LC的介質(zhì)與這些著色部分相面對的透明基板70上設(shè)置的像素電極80的透射電極部分8t和反射電極部分8r相應(yīng)且對準(zhǔn)地，來設(shè)置第一著色部分10t和第二著色部分10r，像素電極80。
此處，第一著色部分10t的形狀大體上為圓形，其中心處于像素區(qū)的中心，第二著色部分10r是像素區(qū)的其余部分，為圍繞著第一著色部分10t的形式(參見圖1)。從而，在本實(shí)施例中，假設(shè)像素電極80中的電極部分還分別具有與平面圖中這些著色部分10t和10r相同的形狀。
如圖2中所示，濾色器1包括在液晶顯示板100前側(cè)上的透明基板20上設(shè)置的且形成在顯示板內(nèi)部的、作為臺階形成層的透明樹脂層30；和由相同種類的材料制成且層疊在透明基板20和透明樹脂層30的整個(gè)表面上的著色層1C。該著色層1C為每個(gè)像素形成上述的第一著色部分10t和第二著色部分10r。
將透明樹脂層30構(gòu)圖成與平面圖中除了全部第一著色部分10t以外的區(qū)域(即，全部第二著色部分10r的區(qū)域)相同的形式。更具體而言，透明樹脂層30可由基板20支撐，并且構(gòu)圖成凹進(jìn)形狀的部分，該凹進(jìn)形狀部分包括具有與允許透射光L1穿過其的區(qū)域相應(yīng)的預(yù)定形狀的底面3b，和在一個(gè)像素(區(qū)域)中具有預(yù)定高度的壁面3w，從而在其將要沉積著色層1C的其表面上形成臺階。
在本實(shí)施例中，僅去除與第一著色部分10t相應(yīng)的一部分透明樹脂材料，從而在所去除部分的區(qū)域中形成暴露出透明基板20的開口(或窗口)。著色層1C在該開口區(qū)域中形成第一著色部分10t，并在其他區(qū)域即透明樹脂層30被構(gòu)圖區(qū)域中形成第二著色部分10r。
從圖中顯然可以看出，將第一著色部分10t形成為比第二著色部分10r更厚。此外，將第一著色部分10t形成為凹入，即相對于第二著色部分10r下沉，第一著色部分10t的主平面與第二著色部分10r的主平面之間具有預(yù)定值D的差別。
注意，在本例中，第一著色部分10t直接由透明基板20支撐，第二著色部分10r由透明樹脂層30支撐，并且此處高度指的是著色部分10t和10r距透明基板20的支撐面(主平面)20p的高度dt和dr。
本實(shí)施例中液晶顯示板100采用有源矩陣系統(tǒng)，使用薄膜晶體管(TFT)作為像素驅(qū)動元件，不過本發(fā)明并非必需局限于此。
液晶顯示板100包括設(shè)置在外光入射側(cè)的前透明基板20，和與基板20面對、相距預(yù)定距離設(shè)置的后透明基板70。使用密封件(未示出)將其中混有間隔物的液晶層LC密封在前側(cè)基板20與后側(cè)基板70之間的間隙中。液晶層LC用作電光介質(zhì)，根據(jù)所顯示的圖像進(jìn)行光調(diào)制。
在前側(cè)基板20的內(nèi)部，依次設(shè)有上述的濾色器1，由透明導(dǎo)電材料如ITO(氧化銦錫)制成的公共電極4，以及定義液晶層LC的最上層的初始取向的取向膜5。
后側(cè)基板70在內(nèi)部依次設(shè)有TFT復(fù)合層90，在其中形成有像素驅(qū)動TFT等；上述的像素電極層80和用于定義液晶層LC最下層的初始取向的取向膜6。
在TFT復(fù)合層90中，為每個(gè)晶體管在基板70上形成遮光膜91和層疊在遮光膜91上的由例如SiO2構(gòu)成的電絕緣層92，在該絕緣層的頂部上，彼此遠(yuǎn)離、與遮光膜91關(guān)聯(lián)地形成源極93和漏極94，并在源極93與漏極94之間形成在其各自的端部處連接它們的半導(dǎo)體層95。柵絕緣膜96層疊在半導(dǎo)體層95上，并且進(jìn)而通過第二柵絕緣膜97形成柵極98，在第二柵絕緣膜97中具有用于連接漏極的開口。為所有像素中的每一個(gè)形成具有這種結(jié)構(gòu)的TFT。
在這種TFT復(fù)合層90上形成某種結(jié)構(gòu)，為上述像素電極80的反射電極部分8r提供光漫射性質(zhì)，并且使反射電極部分8r的平均高度與透射電極部分8t的平均高度相等。
該結(jié)構(gòu)設(shè)有抗蝕劑膜81，抗蝕劑膜81在與上述反射電極部分8r相應(yīng)的柵絕緣膜97和柵極98的區(qū)域中，具有許多相當(dāng)微小的不平坦截面部分81r，以及在與上述透射電極部分8t相應(yīng)的區(qū)域中具有一塊平坦延伸截面部分81t。在該抗蝕劑膜81上，設(shè)有凸凹調(diào)節(jié)抗蝕劑膜82，凸凹調(diào)節(jié)抗蝕劑膜82具有漏極連接開口(接觸孔)。
注意，本實(shí)施例采用這樣一種結(jié)構(gòu)，其中抗蝕劑膜81的截面部分81t的頂面未被抗蝕劑膜82覆蓋。這是因?yàn)榭紤]到在抗蝕劑凝固過程中，抗蝕劑膜81的平坦截面部分81t的收縮程度要低于不平整截面部分81r的收縮程度。即，由于平坦截面部分81t具有更低的收縮度，并且由于這一非常原因，可以將其形成得高于不平整截面部分81r，不再有意地層疊第二抗蝕劑膜82，而是使部分81的高度與層疊在不平整截面部分81r上的第二抗蝕劑膜82的平均高度相同。
在抗蝕劑膜82及其開口上面，為每個(gè)像素區(qū)形成由ITO等制成的透明導(dǎo)體層83，使之延伸到整個(gè)像素區(qū)上面，同時(shí)通過薄膜82和柵絕緣膜97中形成的開口與漏極94保持連接。在透明導(dǎo)體層83上，由諸如鋁的不僅具有導(dǎo)電性而且還具有光學(xué)反射性的材料形成反射導(dǎo)體層84。該反射導(dǎo)體層84構(gòu)成上述的反射電極部分8r，并被構(gòu)圖，從而在其中形成與上述透射電極部分8t相應(yīng)的開口(在本例中為圓形)。通過這種暴露出開口的透明導(dǎo)體層部分83，構(gòu)成上述的透明電極部分8t。在像素電極80的整個(gè)區(qū)域上面形成取向膜6。
在前側(cè)基板20的外部，依次設(shè)置四分之一波片21和偏振片22。在后側(cè)基板70的外部，也依次設(shè)置四分之一波片71和偏振片72。進(jìn)而在偏振片72的外部設(shè)置背光73。
主要由于下述原因，濾色器1的第一著色部分10t的厚度最好大致為第二著色部分10r的兩倍。
在穿過透明電極部分8t等之后，來自背光73的光L1穿過液晶層LC、取向膜5和公共電極4，然后在穿過第一著色部分10t的同時(shí)被著色，并被引導(dǎo)到顯示板前側(cè)的外部。另一方面，在穿過透明基板20和透明樹脂層30之后，來自顯示板前側(cè)的外光L2，在穿過第二著色部分10r的同時(shí)被著色一次，并且另外，透射光通過液晶層LC到達(dá)反射電極部分8r，在該處被反射電極部分8r反射，再次通過液晶層LC返回第二著色部分10r，被再次著色，然后通過透明樹脂層30和透明基板20等，射向顯示板前側(cè)的外部。
如上所述，第一著色部分10t比第二著色部分10r厚，從而即使透射光L1僅通過相關(guān)部分一次，第一著色部分10t也會對該光賦予相對較大的著色作用。相反，由于第二著色部分10r比第一著色部分10t薄，所以其不能獲得與第一著色部分10t同等的這種著色作用。不過，由于反射光L2兩次通過第二著色部分10r，故賦予光L2雙倍的著色作用。從而，第二著色部分10r僅需要具有在反射光L2通過兩次時(shí)產(chǎn)生充分著色作用的足夠大的厚度，并且從與第一著色部分10t的著色作用相平衡的觀點(diǎn)看，第二著色部分10r應(yīng)當(dāng)比第一著色部分10t薄。為了在相同性質(zhì)的透射和反射光被第一著色部分和第二著色部分著色時(shí)產(chǎn)生大致相同的著色作用，將第一著色部分的厚度設(shè)定為大致為第二著色部分厚度的兩倍。不過，還可以考慮到透射光是來自背光73的光，反射光是外光或者來自前光(未示出)的光等，指定每個(gè)著色部分的這種著色作用或厚度。
因而，在顯示板前面外部出現(xiàn)的透射光L1和反射光L2可以被均勻或適當(dāng)?shù)刂?，并且像素?nèi)和整個(gè)屏幕上的彩色顯示性質(zhì)是令人滿意的。
此外，可按照如下方式指定第一著色部分10t的主平面的高度dt和第二著色部分10r的主平面的高度dr。
本實(shí)施例主要通過高度dt和dr確定處理透射光的區(qū)域和處理反射光的區(qū)域中液晶層LC的厚度。從上面的描述顯然可以得出，在透射光僅通過液晶層LC一次的同時(shí)，而反射光通過液晶層LC兩次。從而，前者僅受到液晶層LC所實(shí)施的光學(xué)作用一次，而后者受到兩次。因此，使液晶層LC中的光程長度相等，從而使透射光和反射光可受到液晶層LC產(chǎn)生的相同的光學(xué)作用。
更具體而言，這種光學(xué)作用是產(chǎn)生延遲的一種作用，并且在液晶部分具有相同厚度的情形中，影響反射光的延遲為影響透射光的延遲的兩倍。為了消除延遲差異，使濾色器的第一著色部分10t和第二著色部分10r具有必需的高度差，使處理透射光L1的液晶部分的厚度(單元間隙)為處理反射光L2的液晶層部分的厚度的兩倍。
例如，當(dāng)假設(shè)處理反射光L2的液晶層LC的液晶層部分的厚度g2為λ/4(λ為光波長)時(shí)，處理透射光L1的液晶部分的厚度g1為λ/2。從而，在此情形中采用λ/4作為上述的預(yù)定值D。臺階形成層30具有用于實(shí)現(xiàn)數(shù)值D的高度，并且為了上面所述著色作用的平衡指定第二著色部分10r的厚度。
通過實(shí)現(xiàn)這種方案，易于為透射光L1和反射光L2形成適當(dāng)?shù)囊壕卧g隙差。即，允許在后基板70中將透射電極部分8t和反射電極部分8r形成為相同的高度，從而該系統(tǒng)擺脫在后基板上產(chǎn)生單元間隙差時(shí)包括TFT形成層等其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)的限制。從而，在僅需要相對簡單結(jié)構(gòu)的前基板中易于形成單元間隙差。這更加容易，因?yàn)槭褂昧艘子跇?gòu)圖的濾色器。其還具有能高自由度地指定單元間隙差結(jié)構(gòu)或其大小的優(yōu)點(diǎn)。
圖3中表示出上述實(shí)施例的另一種改進(jìn)，作為第二實(shí)施例。
圖3中濾色器1A的像素區(qū)部分10A包括作為臺階形成層的層30A，其包括光學(xué)透射基材(或基體材料)3S，和折射率與基材的折射率不同且分散地混入其中的多個(gè)光學(xué)透射粒子3P。該結(jié)構(gòu)的其余部分與圖2中相同。
臺階形成層30A具有使進(jìn)入和通過該層的光漫射(或散射)的作用。這種漫射作用主要是由于基材3S與粒子3P之間的折射率差異所引起的，不過還依賴于以下參數(shù)，如粒子的形狀和尺寸、粒子在基材中的密度或者粒子在基材中的分布狀態(tài)。為了防止干涉所致的著色，粒子3P最好隨機(jī)地分散于基材中，或者它們最好形狀或尺寸在一定程度上是不均勻的?；?S和粒子3P均由合成樹脂制成。
從而，提議反射光L2被臺階形成層30A反射，從而具有以下優(yōu)點(diǎn)。
即，透射光L1一般為來自背光的光，并且通常用于光被光導(dǎo)板等所漫射，則入射在濾色器上，而反射光L2除了來自前光的光以外，通常為外光，并且外光未被漫射就入射到濾色器上。盡管實(shí)施例1打算通過用凸起和凹進(jìn)進(jìn)行粗糙化而使像素電極的反射區(qū)域部分的表面變粗糙，以便由于視角性質(zhì)等使反射光發(fā)生漫射，不過本實(shí)施例不依賴這種粗糙化，或者允許臺階形成層30A可實(shí)施進(jìn)一步漫射，以補(bǔ)充粗糙化所引起的漫射。
此外，由于臺階形成層30A能有選擇地僅漫射反射光L2，所以通過上述參數(shù)等可使反射光L2具有適當(dāng)?shù)穆湫再|(zhì)。例如，在漫射膜擴(kuò)展到顯示板外表面上的顯示區(qū)上面的結(jié)構(gòu)中，存在對于已經(jīng)通過上述光導(dǎo)板等漫射的光L1施加了過量漫射的情形，從而在透射模式下，透射率和對比度降低。本實(shí)施例還針對這種情形。
另外，本發(fā)明還采用使透射電極部分的高度與反射電極部分的高度相等的原理。即，使反射電極部分平坦化，還便于使兩個(gè)電極部分的高度相等，并且如果臺階形成層30A能承擔(dān)光漫射性的話，將是非常方便的，這不要求平坦的反射電極部分。
因而，在提供具有漫射性的臺階形成層30A的情形中，不需要在抗蝕劑層81上形成凸起和凹進(jìn)，或者不需要如此嚴(yán)格的粗糙度。從而，可省略或者簡化抗蝕劑膜81的凸起和凹進(jìn)形成步驟。
在日本專利申請未審公開No.2000-330106中詳細(xì)說明了圖3中所示具有漫射性質(zhì)的樹脂層本身，可參照其來實(shí)現(xiàn)。
圖4到6表示使透射電極部分與反射電極部分的高度相等的方式。
在圖4中，使上述的抗蝕劑膜82在透射區(qū)域和反射區(qū)域中都平坦地設(shè)置，然后在薄膜82上全面設(shè)置透明導(dǎo)體層83，并形成被構(gòu)圖成具有用于透射電極部分8t的開口的形式的反射導(dǎo)體層84。這樣就使透射電極部分8t與反射電極部分8r之間的高度差僅為與反射導(dǎo)體層84一層相應(yīng)的厚度。
在圖5中，在透射區(qū)域和反射區(qū)域中都平坦地設(shè)置抗蝕劑膜82，然后全面設(shè)置透明導(dǎo)體層83，不過增大了與透射電極部分8t相應(yīng)的區(qū)域的厚度。使透明導(dǎo)體層83的較厚部分高于其他部分，高出反射導(dǎo)體層84的厚度。然后，在其頂部上，形成被構(gòu)圖成具有用于透射電極部分8t的開口的形式的反射導(dǎo)體層84。這樣就基本上消除了透射電極部分8t與反射電極部分8r之間的高度差。
在圖6中，按照使僅與透射電極部分8t的區(qū)域相應(yīng)的部分更厚的方式設(shè)置抗蝕劑膜82，并且在其上全面設(shè)置透明導(dǎo)體層83。此處抗蝕劑膜82的較厚部分比其他部分高出反射導(dǎo)體層84的厚度。然后，在其頂部上，形成被構(gòu)圖成具有用于透射電極部分8t的開口的形式的反射導(dǎo)體層84。這樣就基本上消除了透射電極部分8t與反射電極部分8r之間的高度差。
因此，這些使透射電極部分與反射電極部分的高度相等的結(jié)構(gòu)，可減小它們的連接部分中傾斜表面的面積，導(dǎo)致可減小不必要的反射光，并且有效利用像素電極區(qū)域進(jìn)行圖像顯示，有助于抑制孔徑比。
具有使透射電極部分8t與反射電極部分8r的高度相等的其他多種技術(shù)，不過本發(fā)明還可應(yīng)用于產(chǎn)生高度差的情形。
即，當(dāng)透射電極部分8t的主平面與反射電極部分8r的主平面之間存在高度差，并且能定量地獲取該差別時(shí)，可通過與上述原理相同的方法，基于所述高度差與上述預(yù)定值D的總值，使透射光L1與反射光L2在液晶層LC中的光程長度彼此相等。在上述示例中，電極部分之間高度差和濾色器的高度差的總值可以設(shè)定為λ/4，并且如果電極部分之間的高度差為某一數(shù)值D’，則可使用值λ/4-D’作為為濾色器設(shè)定的預(yù)定值D。
基本上，可通過以下步驟制造上述的濾色器1和1A。即，(1)在基板20上沉積光學(xué)透射材料的步驟；(2)通過用每個(gè)像素具有至少一個(gè)凹進(jìn)的形式將光學(xué)透射材料沉積層構(gòu)圖，形成臺階形成層30、30A的步驟，其中凹進(jìn)形狀部分具有預(yù)定形狀的底面3b和預(yù)定高度的壁面3w，底面3b與使透射光L1通過的區(qū)域相應(yīng)；以及(3)通過在凹進(jìn)形狀部分和臺階形成部分30、30A上沉積用于透射光和反射光的著色材料而形成第一著色部分10t和第二著色部分10r的步驟，同時(shí)如上所述設(shè)定厚度和高度。
可通過以下步驟制造使用這種濾色器的液晶顯示裝置，包括使濾色器的透射和反射區(qū)域與像素電極對準(zhǔn)的步驟。此情形可采取將像素電極的透射電極部分和反射電極部分形成為大致相同高度的步驟。
注意，提供覆蓋著色部分10t和10r的保護(hù)膜，可防止著色物質(zhì)與其他層如公共電極層4和取向膜5直接接觸，從而預(yù)計(jì)還具有防止污染其他層的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了將與濾色器的像素相應(yīng)的像素區(qū)部分10分成兩個(gè)子區(qū)域的情形用于透射的圓形第一著色部分10t和用于反射的圍繞第一著色部分的第二著色部分10r，不過本發(fā)明不必局限于該示例。還可以將像素區(qū)10分成三個(gè)或更多子區(qū)域，并且還可以適當(dāng)?shù)叵薅ㄗ訁^(qū)域的形狀、排列和數(shù)量。
基本上，濾色器中的透射區(qū)和反射區(qū)同與分配給上述第一和第二光的區(qū)域相應(yīng)，由所討論的顯示裝置處理第一光和第二光(在此處給出的實(shí)施例中，為像素電極中形成的透射部分和反射部分的區(qū)域)，并且具有相同形狀、排列和區(qū)域的數(shù)量。從而，并非如上述實(shí)施例中那樣為圓形第一著色部分10t和圍繞第一著色部分的第二著色部分10r的結(jié)構(gòu)，還可以使第一著色部分在平面圖中為矩形或者大致為矩形，不過也可以為圓形(包括橢圓形)或者諸如由5個(gè)或更多線段所圍繞的多邊形。應(yīng)當(dāng)注意，就精確形成所需圖案而言，將臺階形成層30、30A的凹進(jìn)形狀部分在形狀上形成為，使平面圖中多邊形的至少一部分輪廓具有較大內(nèi)角或者具有較大曲率半徑的曲線，是有利的。這對于具有由更精細(xì)像素組成的屏幕的顯示裝置而言更加重要。
毫無疑問，在本發(fā)明中可進(jìn)行多種變型。例如，像素區(qū)部分自然不需要如圖1中所示的夾緊構(gòu)圖(grip-pattern)。此外，透明樹脂層30、30A中形成的凹進(jìn)形狀部分，形成可將基板20即支撐層暴露出的完全的開口，并且其底面是基板20的表面，不過如圖7中所示，可按照以下方式形成具有凹進(jìn)形狀部分的壁面3w’的臺階形成層30’，即用由相同材料制成的且更薄的底部部分透明樹脂層30b構(gòu)成底面3b’。
此外，以濾色器直接形成在基板20上為例描述了上述實(shí)施例，不過在基板20與濾色器1或1A之間還可以插入某些基本層。即，本發(fā)明意指由包括這種基本層和基板的任何基層支撐的任何濾色器。
另外，除了使透明樹脂層完全無色和透明以外，為了所需目的，還可以使用具有某些著色性質(zhì)的透明樹脂層。此外，針對具有產(chǎn)生全彩色圖像的R，G和B三原色的濾色器描述了上述實(shí)施例，不過本發(fā)明還適用于具有專用于單色圖像的單色濾色器。在上述實(shí)施例中，并沒有描述某些顯示系統(tǒng)所需的諸如黑色矩陣等的附加部件，不過本發(fā)明不排除這些部件。
從而，此處所述的優(yōu)選實(shí)施例是示意性而非限定性的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求表示，并且本發(fā)明意在包含處于權(quán)利要求含義內(nèi)的所有改變。
1濾色器10，10A像素區(qū)部分10t第一著色部分10r第二著色部分1C著色層100液晶顯示板20透明基板21四分之一波片22偏振片30、30A、30b透明樹脂層3b、3b’凹進(jìn)形狀部分的底3w、3w’凹進(jìn)形狀部分的壁3P光學(xué)透射粒子3S光學(xué)透射基材LC液晶層70后側(cè)基板71四分之一波片72偏振片73背光80像素電極層8t透射電極部分8r反射電極部分81抗蝕劑膜82凸起和凹進(jìn)調(diào)節(jié)膜83透明導(dǎo)體層84反射導(dǎo)體層90TFT復(fù)合層91遮光膜92絕緣層93源極
94漏極95半導(dǎo)體層96柵絕緣膜97第二柵絕緣膜L1透射光L2反射光
權(quán)利要求
1.一種濾色器，用于為每個(gè)像素將具有單向光路的第一光線和具有雙向光路的第二光線著色，包括用于將第一光線著色的第一著色部分和用于將第二光線著色的第二著色部分，第一著色部分的厚度大于第二著色部分，相對于第二著色部分下沉地形成第一著色部分，第一著色部分的主平面的高度與第二著色部分的主平面的高度相差預(yù)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的濾色器，其特征在于所述預(yù)定值是使第一光學(xué)作用與第二光學(xué)作用基本上相等或者相互優(yōu)化所需的值，當(dāng)在采用濾色器的液晶顯示板中使用液晶層時(shí)，通過與第一著色部分相應(yīng)的液晶層部分將第一光學(xué)作用施加給第一光線，并且通過與第二著色部分相應(yīng)的液晶層部分將第二光學(xué)作用施加給第二光線。
3.如權(quán)利要求2所述的濾色器，其特征在于所述光學(xué)作用是引起延遲的作用。
4.如權(quán)利要求1，2或3所述的濾色器，其特征在于第一和第二著色部分具有其各自的厚度，使得當(dāng)相同光路和相同性質(zhì)的光線透射通過第一和第二著色部分時(shí)，第一著色部分提供大于第二著色部分的著色作用。
5.如權(quán)利要求4所述的濾色器，其特征在于第一著色部分的厚度基本上為第二著色部分的兩倍。
6.如權(quán)利要求1-5其中任何一個(gè)所述的濾色器，其特征在于該濾色器還包括光學(xué)透射材料的臺階形成層，其支撐第二著色部分，用于使第一和第二著色部分具有彼此相差預(yù)定值的厚度。
7.如權(quán)利要求6所述的濾色器，其特征在于臺階形成層是無色且透明的。
8.如權(quán)利要求1-7其中任何一個(gè)所述的濾色器，其特征在于臺階形成層包括光學(xué)透射基材，和折射率與基材的折射率不同且分散混合到基材中的多個(gè)光學(xué)透射材料粒子。
9.一種液晶顯示裝置，使用濾色器為每個(gè)像素將具有單向光路的第一光線和具有雙向光路的第二光線著色，該濾色器包括用于將第一光線著色的第一著色部分和用于將第二光線著色的第二著色部分，第一著色部分的厚度大于第二著色部分，相對于第二著色部分下沉地形成第一著色部分，第一著色部分的主平面的高度與第二著色部分的主平面的高度相差預(yù)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其特征在于濾色器設(shè)置在液晶顯示裝置的顯示面一側(cè)的基板上；相對基板設(shè)有像素電極，包括用于使第一光線穿過其透射的透射電極部分，和用于使第二光線從該處反射的反射電極部分；以及第一著色部分的區(qū)域與透射電極部分的區(qū)域?qū)?zhǔn)，第二著色部分的區(qū)域與反射電極部分的區(qū)域?qū)?zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征在于透射電極部分和反射電極部分具有基本上相同高度的主表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的液晶顯示裝置，其特征在于透射電極部分與反射電極部分的主表面之間存在高度差，并且該高度差與預(yù)定值的和值是要求用來使第一光學(xué)作用與第二光學(xué)作用基本上相等所需的值，當(dāng)在采用濾色器的液晶顯示裝置中使用液晶層時(shí)，通過與透射電極部分相應(yīng)的液晶層部分將第一光學(xué)作用施加給第一光線，通過與反射電極部分相應(yīng)的液晶層部分將第二光學(xué)作用施加給第二光線。
13.一種用于制造濾色器的方法，該濾色器用于為每個(gè)像素將具有單向光路的第一光線和具有雙向光路的第二光線著色，該方法包括以下步驟在基層上沉積光學(xué)透射材料；將所沉積的光學(xué)透射材料層構(gòu)圖成臺階形成層，其中對于一個(gè)像素形成至少一個(gè)凹進(jìn)形狀部分，該凹進(jìn)形狀部分具有與使第一光線透射的區(qū)域相應(yīng)的預(yù)定形狀的底面，和預(yù)定高度的壁面；以及在臺階形成層和凹進(jìn)形狀部分上沉積用于將第一和第二光線著色的材料，從而形成用于著色第一光線的第一著色部分和用于著色第二光線的第二著色部分，第一著色部分的厚度大于第二著色部分，下沉地形成第一著色部分，使第一著色部分的主表面與第二著色部分的主表面的高度相差預(yù)定值。
14.一種用于制造液晶顯示裝置的方法，包括權(quán)利要求13中所述的方法中包含的步驟，其中為液晶顯示裝置的一個(gè)基板設(shè)置該濾色器，并且另一相對基板設(shè)有像素電極，包括用于使第一光線穿過其透射的透射電極部分和用于使第二光線從該處反射的反射電極部分，該顯示裝置制造方法還包括將第一著色部分與透射電極部分對準(zhǔn)，以及將第二著色部分與反射電極部分對準(zhǔn)的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括像素電極形成步驟，用于形成基本上相同高度的透射和反射電極部分。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的在于在像素內(nèi)獲得均勻的色純度，以進(jìn)行良好的顏色再現(xiàn)，并易于制造，具有為數(shù)不多的限制。濾色器用于為每個(gè)像素(10)將具有單向光路的第一光線L1和具有雙向光路的第二光線L2著色。該濾色器包括用于著色第一光線L1的第一著色部分10t和用于著色第二光線L2的第二著色部分10r，第一著色部分10t的厚度大于第二著色部分10r的厚度，相對于第二著色部分10r下沉地形成第一著色部分10t，使第一著色部分10t的主平面與第二著色部分10r的主平面的高度相差預(yù)定值D。
文檔編號G02F1/13GK1729421SQ200380106635
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者鵜川雄成 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司