專(zhuān)利名稱(chēng)：具有帶黑矩陣的場(chǎng)發(fā)射單元的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括液晶顯示器前端組件以及場(chǎng)發(fā)射器件背光單元的液晶 顯示器。該場(chǎng)發(fā)射器件背光單元包括具有屏幕結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極，該屏幕結(jié)構(gòu)具有 形成有金屬鉻層的黑矩陣，且本發(fā)明提供在該屏幕結(jié)構(gòu)上制造該黑矩陣的方法。
背景技術(shù)：
液晶顯示器(LCD)大體上是光閥。從而，為了產(chǎn)生圖像，必須給液晶 顯示器提供照明?；緢D像區(qū)域(像素、子像素)由小區(qū)域、可電子尋址的 光閘產(chǎn)生。在常規(guī)LCD中，通過(guò)白光照明以及對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的紅色、綠色和 藍(lán)色子圖像對(duì)單獨(dú)的子像素光透射進(jìn)行濾色來(lái)產(chǎn)生顏色。較先進(jìn)的LCD設(shè) 置可編程的背光從而通過(guò)單獨(dú)的脈沖光的滾動(dòng)使運(yùn)動(dòng)模糊(motion blur)可 以消除。例如，可以通過(guò)布置多個(gè)冷陰極熒光燈(lamp)來(lái)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)，諸如 美國(guó)專(zhuān)利No.7,093，970中的液晶顯示器(每個(gè)顯示器具有大約10個(gè)燈泡)
大致同步的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)。備選地，可以采用熱燈絲(hot filament)熒光 燈泡并且同樣地，熱燈絲(hot filament)熒光燈泡可以按照單獨(dú)的燈泡以從 上到下循環(huán)的方式順序開(kāi)和關(guān)的方式來(lái)滾動(dòng)，從而這種滾動(dòng)可以減少運(yùn)動(dòng)々i 象。背光燈位于漫射體前面。LCD可以包括支撐濾色器及偏光器的玻璃板。
LCD制造商所關(guān)心的是顯示器的黑色等級(jí)。燈傾向于用光照亮大的屏幕 區(qū)域，而且，需要對(duì)比度增強(qiáng)部件來(lái)防止光泄露通過(guò)遠(yuǎn)離希望被激活的LCD 像素的LCD像素區(qū)域。
而且，需要LCD具有智能的背光并且具有優(yōu)秀的對(duì)比度增強(qiáng)部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器，該液晶顯示器包括接合到場(chǎng)發(fā)射器件背光 單元的液晶顯示器前端組件。場(chǎng)發(fā)射器件背光單元包括具有多個(gè)由黑矩陣分
4隔的磷光元件的屏幕結(jié)構(gòu)。黑矩陣包括金屬鉻層。


現(xiàn)在將參考附圖通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述
圖l是才艮據(jù)本發(fā)明的包括液晶顯示器前端組件和場(chǎng)發(fā)射器件背光單元的 液晶顯示器的截面圖2是圖1的場(chǎng)發(fā)射器件背光單元中的屏幕結(jié)構(gòu)的平面圖3是圖1的場(chǎng)發(fā)射器件背光單元的截面圖4是示出在圖2的屏幕結(jié)構(gòu)上形成黑矩陣的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器。如圖1所示，液晶顯示器包括液晶 顯示器前端組件60和場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50。在所示出的實(shí)施例中，場(chǎng)發(fā) 射器件背光單元50接合到液晶顯示器前端組件60從而為液晶顯示器提供背 光。然而，場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50也用作不包括液晶顯示器前端組件60的
直接顯示裝置。
如圖l所示，液晶顯示器前端組件60由漫射體51、偏光器52、電路板 53、液晶(LC)54、玻璃4反55、第二偏光器56以及表面處理膜57組成。 漫射體51和偏光器52可以包括亮度增強(qiáng)元件諸如由3M制造的VIKUITIIM
的光的入射角來(lái)增加液晶顯示器的亮度。因?yàn)楸绢I(lǐng)域內(nèi)已知漫射體51、偏光 器52、電路板53、液晶(LC) 54、玻璃+反55、第二偏光器56以及表面處 理膜57的構(gòu)造和運(yùn)行，所以這里將不提供對(duì)它們的進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50包括陰極7和陽(yáng)極4。如圖3所示， 陽(yáng)極4包括玻璃板2，玻璃板2具有沉積在其上的透明導(dǎo)體1。透明導(dǎo)體1 可以是，例如是銦錫氧化物。如圖2所示，黑矩陣39和磷光元件33施加到 透明導(dǎo)體1從而形成屏幕結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上，屏幕結(jié)構(gòu)由被黑矩陣39分隔的多 個(gè)磷光元件33構(gòu)成。
圖4示出將黑矩陣39施加到玻璃基板2的方法。如步驟61所示，玻璃 基板2的表面被清理。可以通過(guò)例如用腐蝕性溶液洗滌表面、用水漂洗該表 面、用緩沖氫氟酸刻蝕該表面以及再次用水漂洗該表面來(lái)清理該表面。在步驟62中，對(duì)玻璃基板2的表面施加預(yù)涂覆。預(yù)涂覆可以是例如聚乙烯醇溶 液。在步驟63中，將光致抗蝕劑施加到玻璃基板2。在步驟64,將光致抗 蝕劑暴露到可見(jiàn)光以在光致抗蝕劑中顯影圖案。在步驟64中可以使用掩模。 然后，在步驟65中，去除未顯影的光致抗蝕劑，例如可以通過(guò)用溶劑諸如 水漂洗玻璃基板2的表面來(lái)去除未顯影的光致抗蝕劑。
在步驟66中，鉻氧化物膜或者其他的對(duì)比度增強(qiáng)材料的膜形成在玻璃 基板2的表面上?？梢岳缤ㄟ^(guò)利用濺射工藝將玻璃基板2的表面暴露到鉻 氧化物離子的等離子體而形成該膜。如果施加鉻氧化物，則然后在步驟67 中，金屬鉻層被施加到鉻氧化物膜。金屬鉻層可以例如通過(guò)在濺射工藝的較 后階段關(guān)閉氧氣而形成在鉻氧化物上。在步驟68中，用刻蝕劑去除光致抗 蝕劑。如果施加了金屬鉻層，則刻蝕劑的濃度可以高達(dá)在典型的陰極射線管 刻蝕工藝中采用的刻蝕劑的濃度約5倍，并且可以:被加熱，例如加熱到200 華氏度的溫度。浸入在刻蝕劑中的時(shí)間可以為約2-4分鐘。在步驟69中， 玻璃基板2的表面被漂洗以去除任何未束縛的材料并且隨后使其干燥。玻璃 基板2的表面可以例如用高壓水進(jìn)行漂洗。
在黑矩陣39被施加到玻璃基板2之前或者之后，磷光元件33可以被施 加到玻璃基板2。如圖2所示，磷光元件33由紅色磷光元件33R、綠色磷光 元件33G和藍(lán)磷光元件33B組成。紅色磷光元件33R、綠色磷光元件33G 和藍(lán)色磷光元件33B按列和行形成。每列僅具有一種磷光元件顏色，并且該 種磷光元件顏色沿每行循環(huán)。磷光元件33以約1-5毫米的節(jié)距A布置。磷 光元件33可以由低電壓磷光材料、陰極射線管磷光材料或者與水不兼容的 磷光體形成。在10-15千伏工作范圍內(nèi)，陰極射線管磷光材料是最合適的。
如圖3所示，實(shí)質(zhì)上薄的反射金屬膜21可以施加在磷光元件33和/或黑 矩陣39之上。反射金屬膜21通過(guò)使射向陰極7的光反射遠(yuǎn)離陰極7而用于 增強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50的亮度。
如圖1所示，間隔物15布置在磷光元件33之間并且從黑矩陣39延伸。 在圖示的實(shí)施例中，間隔物15具有均勻的高度并且設(shè)置在多個(gè)磷光元件33 之間。間隔物15可以例如利用陶瓷材料形成。間隔物15可以，例如用金， 接合到黑矩陣39。因?yàn)殚g隔物15接合到黑矩陣39的金屬4各層，所以附著到 黑矩陣39是最優(yōu)的。雖然石墨具有優(yōu)秀的對(duì)比度增強(qiáng)特性，但是因?yàn)槭?具有較差的強(qiáng)度和附著特性所以與金屬鉻層相比其是次優(yōu)選的；而且，間隔
6物容易變成未被束縛或者被損壞。如果間隔物變成未被束綽或者被損壞，則 陰極和陽(yáng)極之間的間隔的整體性和/或陰極和陽(yáng)極之間的對(duì)準(zhǔn)是有危險(xiǎn)的。
如圖3所示，陰極7包括電介質(zhì)材料28、電介質(zhì)支撐31、背板29和背 板支撐結(jié)構(gòu)30。電介質(zhì)材料28具有多個(gè)發(fā)射器單元27。如圖2所示，發(fā)射 器單元27包括按行布置的紅色發(fā)射器單元27R、綠色發(fā)射器單元27G以及 藍(lán)色發(fā)射器單元27B。根據(jù)場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50的期望用途，陰極7可 以包括單獨(dú)可編程的約IO到約1， OOO個(gè)行和列。如圖3所示，每個(gè)發(fā)射器 單元27包括多個(gè)電子發(fā)射器16。電子發(fā)射器16布置成陣列并且具有發(fā)射器 開(kāi)口25。在圖示的實(shí)施例中，電子發(fā)射器16是圓錐微尖端發(fā)射器，然而， 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是可以使用諸如碳納米管發(fā)射器的其他類(lèi) 型的電子發(fā)射器，在1毫米以及更大的像素分辨率范圍內(nèi)，所述其他類(lèi)型的 電子發(fā)射器在IO千伏或者更大的陽(yáng)極電勢(shì)下工作的場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50 中是有效的。電子發(fā)射器16具有約15-30微米的節(jié)距D。發(fā)射器開(kāi)口 25具 有約IO微米的開(kāi)口尺寸B。每個(gè)電子發(fā)射器16與柵極26相關(guān)聯(lián)。柵極26 可以被支撐在電介質(zhì)材料28上。FED背光組件可以具有低于前端LCD的分 辨率(即，背光單元的特定激活可以為多個(gè)LCD像素提供選定顏色的光)。
如圖3所示，陰極7與陽(yáng)極4隔開(kāi)約l-5毫米的距離C。陰極7被密封 到陽(yáng)極4使得多個(gè)發(fā)射器單元27與每個(gè)磷光元件33對(duì)準(zhǔn)。3巨離C由間隔物 15保持，間隔物15在陰極7和陽(yáng)極4之間延伸，如圖1所示。在圖示實(shí)施 例中，每個(gè)紅色發(fā)射器單元27R與紅色磷光元件33R對(duì)準(zhǔn)，每個(gè)綠色發(fā)射 器單元27G與綠色磷光元件33G對(duì)準(zhǔn)，而且每個(gè)藍(lán)色發(fā)射器單元27B與藍(lán) 色磷光元件33B對(duì)準(zhǔn)。
現(xiàn)在將描述場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50的運(yùn)行。功率源(未示出)向陽(yáng)極4 施加電勢(shì)Va。功率源(未示出)可以是，例如在10-20千伏范圍內(nèi)工作的 DC電源。柵極電勢(shì)Vq施加到期望的柵極26。由于在陰極7中產(chǎn)生電場(chǎng)， 所以電子發(fā)射器16發(fā)射電子18。電子18行進(jìn)通過(guò)發(fā)射器開(kāi)口 25朝向陰極 4。電子18撞擊在陰極4上的相應(yīng)的磷光元件33從而發(fā)射光子46。光子被 被朝著液晶顯示器前端組件60的漫射體51導(dǎo)向。當(dāng)適當(dāng)?shù)募t色磷光元件 33R、綠色磷光元件33G和/或藍(lán)色磷光元件33B被激活時(shí)，光子46被漫射 使得白光、綠光、紅光和/或藍(lán)光通過(guò)液晶顯示器的像素。
場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50可以是可編程的，使得場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50可以選擇性地為液晶顯示器的具體像素提供具體顏色的光。當(dāng)場(chǎng)發(fā)射器件背
光單元50是可編程的時(shí)，液晶顯示器可以實(shí)現(xiàn)最佳的黑色等級(jí)、寬的動(dòng)態(tài)
范圍、無(wú)模糊的運(yùn)動(dòng)再現(xiàn)以及大的色域。在圖示的實(shí)施例中，場(chǎng)發(fā)射器件背
光單元50以色序才莫式(color sequential mode)工作，從而在液晶顯示器前 端組件60中不需要濾色器。然而，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可以包括能夠?yàn)?較窄顏色波長(zhǎng)范圍提供機(jī)會(huì)的濾色器。
在根據(jù)本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射器件背光單元50中，黑矩陣39優(yōu)選包括鉻氧化 物膜和金屬鉻層。因?yàn)殂t氧化物和金屬鉻層通過(guò)濺射施加，所以黑矩陣易于 制造且被廉價(jià)制造。此外，如以上所述，因?yàn)殚g隔物15接合到黑矩陣39的 金屬鉻層，因?yàn)榻饘巽t層具有良好的強(qiáng)度和附著特性，所以間隔物15附著 到黑矩陣39被優(yōu)化。結(jié)果，通過(guò)間隔物15而保證陰極7關(guān)于陽(yáng)極4的精確 間隔和/或陰極7關(guān)于陽(yáng)極4的對(duì)準(zhǔn)。
前述說(shuō)明了實(shí)踐本發(fā)明的一些可能性。許多其他的實(shí)施例可以在本發(fā)明 的精神和范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，前述描述是說(shuō)明性的而不是為了限制， 并且本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和它們的等同物給出。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示器，包括液晶顯示器前端組件；以及場(chǎng)發(fā)射器件背光單元，接合到所述液晶顯示器前端組件，所述場(chǎng)發(fā)射器件背光單元包括具有多個(gè)磷光元件的屏幕結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)磷光元件被黑矩陣分隔。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述黑矩陣包括金屬鉻層。
3、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述黑矩陣包括鉻氧化物膜。
4、 如權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其中所述場(chǎng)發(fā)射器件背光單元包 括陽(yáng)極和陰極，所述屏幕結(jié)構(gòu)形成在所述陽(yáng)極的表面上。
5、 如權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中所述陽(yáng)極由在所述陽(yáng)極和所 述陰極之間延伸的間隔體與所述陰極間隔。
6、 如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中所述間隔體附著到所述金屬 鉻層。
7、 如權(quán)利要求4所述的液晶顯示器，其中所述陰極包括發(fā)射器單元， 所述發(fā)射器單元與所述磷光元件對(duì)準(zhǔn)。
8、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述陰極包括發(fā)射器單元， 所述發(fā)射器單元與所述磷光元件對(duì)準(zhǔn)。
9、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中所述場(chǎng)發(fā)射器件背光單元的 分辨率低于所述液晶顯示器前端組件的分辨率。
10、 如權(quán)利要求2所述的液晶顯示器，其中所述場(chǎng)發(fā)射器件背光單元的 分辨率低于所述液晶顯示器前端組件的分辨率。
11、 一種場(chǎng)發(fā)射顯示器，包括屏幕結(jié)構(gòu)，具有多個(gè)由黑矩陣分隔的磷光元件，所述黑矩陣包括金屬鉻層。
12、 如權(quán)利要求11所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其中所述黑矩陣包括鉻氧化物膜。
13、 如權(quán)利要求12所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，還包括陽(yáng)極和陰極，所述屏 幕結(jié)構(gòu)形成在所述陽(yáng)極的表面上。
14、 如權(quán)利要求13所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其中所述陽(yáng)極通過(guò)在所述陽(yáng)極與所述陰極之間延伸的間隔體與所述陰極間隔。
15、 如權(quán)利要求14所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其中所述間隔體附著到所述 金屬鉻層。
16、 如權(quán)利要求15所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其中所述陰極包括發(fā)射器單 元，所述發(fā)射器單元與所述磷光元件對(duì)準(zhǔn)。
全文摘要
液晶顯示器包括接合到場(chǎng)發(fā)射器件背光單元(50)的液晶顯示器前端組件(60)。場(chǎng)發(fā)射器件背光單元(50)包括具有多個(gè)磷光元件(33R、33G、33B)的屏幕結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)磷光元件由黑矩陣(39)分隔。黑矩陣包括金屬鉻層。間隔體(15)將陰極(7)與陽(yáng)極(4)分隔。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK101558351SQ200680056604
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者彼得·M·里特, 戴維·P·恰姆帕, 詹姆斯·F·愛(ài)德華茲 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司