專利名稱：透射反射型液晶顯示裝置及其制造方法
本申請要求享有2003年8月14日的韓國申請2002-047989號的權(quán)益，該申請可供參考。
在常規(guī)LCD裝置中普遍使用借助陣列襯底后面的背景光作為光源的顯示方法。然而，來自背景光的入射光在透射過程中會發(fā)生衰減，實際透射比只有約7％。常規(guī)LCD裝置的背景光需要高亮度，這樣會增大背景光裝置的功耗。因而需要使用較大能量的電池為這種裝置的背景光提供足夠的功率，并且電池不能在室外長時間使用。
為了克服上述問題而開發(fā)了一種反射LCD。由于反射LCD是用環(huán)境光代替背景光，所以使其重量變輕并且易于攜帶。另外，反射LCD裝置的功耗也低，因而使得反射LCD裝置能夠用于諸如電子日記薄或個人數(shù)字助理(PDA)等便攜式顯示裝置。
然而，反射LCD裝置的亮度會隨著環(huán)境條件而改變。例如，室內(nèi)環(huán)境光的亮度與室外有很大差別。因此，反射LCD裝置不能用在環(huán)境光微弱甚至沒有環(huán)境光的場合。為了克服這種問題而研發(fā)了透射反射LCD裝置。透射反射LCD裝置能夠按照使用者的選擇從使用透射光的透射模式切換到使用反射光的反射模式。


圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖。如圖1所示，液晶面板40包括彼此面對的第一和第二襯底10和30，以及介于二者之間的液晶層20。一個透射反射型液晶顯示(LCD)裝置60是由液晶面板40和一個背景光單元50構(gòu)成的。背景光單元50被設(shè)在液晶面板40外側(cè)為液晶面板40提供光。
在第一襯底10的內(nèi)表面上形成只有特定波長波段的光才能通過的濾色器層12。在濾色器層12上設(shè)有用做向液晶層20施加電壓的電極的一個公共電極14。在第二襯底30的內(nèi)表面上形成一個絕緣層32。在絕緣層32上形成用做向液晶層20施加電壓的另一個電極的透明象素電極34。在象素電極34上依次形成共同具有暴露出一部分象素電極34的透射孔35的鈍化層36和反射層38。液晶面板40包括對應(yīng)著反射層38的一個反射部“r”和對應(yīng)著透射孔35的一個透射部“t”。
為了增大反射和透射部“r”和“t”的發(fā)光效率，將對應(yīng)著反射部“r”的液晶層20厚度的單元間隙(cell gap)設(shè)計成與透射部“t”的不同。這種結(jié)構(gòu)被稱為雙單元間隙結(jié)構(gòu)。透射部“t”的單元間隙“d1”是反射部“r”單元間隙“d2”的大約二倍。
液晶層的延遲“δ”是按以下公式定義的δ＝Δn·d，其中δ代表液晶層的延遲，Δn是液晶層的折射率各向異性，而d代表液晶層的單元間隙。因此，為了減少反射和透射模式之間在發(fā)光效率上的差別，應(yīng)該通過形成比反射部單元間隙更大的透射部單元間隙使液晶層的延遲保持均勻。
圖2是按另外一種現(xiàn)有技術(shù)具有微型反射器結(jié)構(gòu)(MRS)的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖。在圖2中，第一和第二襯底70和90彼此面對并且彼此分開，而液晶層65是介于第一和第二襯底70和90之間。透明象素電極92被形成在第二襯底90的內(nèi)表面上，而具有透射孔94的鈍化層96被形成在象素電極92上。透射孔94暴露出象素電極92的一部分。鈍化層96的上面有一個不規(guī)則圖形“A”。在鈍化層96上形成的反射層98也具有透射孔94和不規(guī)則圖形“A”。在第一襯底70的內(nèi)表面上依次形成濾色器層72和公共電極74。這種反射LCD裝置包括對應(yīng)著反射層98的一個反射部“rr”和對應(yīng)著透射孔94的一個透射部“tt”。
由于反射層98在上表面上具有不規(guī)則圖形“A”，入射光在反射層98會沿著若干方向漫反射。這樣就能改善反射光的效率。反射層的這種結(jié)稱之為微型反射器結(jié)構(gòu)(MRS)。鈍化層96包括具有半球形的多個種子96覆蓋種子96a的涂層96b。在MRS中，即使能改善反射光的效率，在制作中也難以控制反射和透射部“rr”與“tt”之間的臺階差。這是因為對覆子96a的涂層96b的加工條件會隨著透射部“tt”的面積比例而急劇改變外，在具有雙單元間隙結(jié)構(gòu)的透射反射LCD裝置中，將反射和透射部之間光效率保持一致。然而，因為濾色器層在反射和透射部具有一致的厚度，由過濾色器的反射和透射部的數(shù)量之間的差別，透過反射部的光與透過透的光相比具有高彩色再現(xiàn)性和低亮度。因而就會在反射和透射部之間出差。
本發(fā)明的另一目的是提供一種透射反射型液晶顯示裝置及其制造其使反射部和透射部之間的發(fā)光效率和色彩特性保持一致。
本發(fā)明的再一目的是提供一種具有雙重厚度濾色器(DCF)結(jié)構(gòu)的透射型液晶顯示裝置及其制造方法，其中反射部濾色器層具有不同于透射色器層的厚度。
本發(fā)明的又一目的是提供一種透射反射型液晶顯示裝置及其制造其中反射部的單元間隙與透射部的單元間隙相差一個緩沖層。
以下要說明本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，它們中的一部分可以從說明明顯看出，或者是通過對本發(fā)明的實踐來學(xué)習(xí)。采用說明書及其權(quán)利要求附圖中具體描述的結(jié)構(gòu)就能實現(xiàn)并達到本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點。
為了按照本發(fā)明的意圖實現(xiàn)上述目的和其他優(yōu)點，作為示例性和廣說明，一種透射反射型液晶顯示裝置包括彼此面對的第一和第二襯底，第第二襯底各自具有反射部和透射部，第一襯底上的緩沖層，緩沖層在透射具有第一透射孔，緩沖層和第一襯底上的濾色器層，透射部的濾色器層比部的濾色層要厚，濾色器層上的公共電極，第二襯底上的象素電極，象素電極上面的反射層，反射層在透射部上具有第二透射孔，以及公共電極與反射層之間的一個液晶層。
按照本發(fā)明的另一方面，透射反射型液晶顯示裝置的一種制造方法包括在具有反射部和透射部的第一襯底上形成一個緩沖層，緩沖層在透射部上具有第一透射孔，在緩沖層和第一襯底上形成濾色器層，透射部的濾色器層比反射部的濾色層要厚，在濾色器層上形成公共電極，在具有反射和透射部的第二襯底上形成象素電極，在象素電極上面形成反射層，反射層在透射部上具有第二透射孔，粘接第一和第二襯底，使得公共電極與反射層彼此面對，并且在公共電極與反射層之間形成一個液晶層。
應(yīng)該意識到以上的概述和下文的詳細說明都是解釋性的描述，都是為了進一步解釋所要求保護的發(fā)明。
在附圖中圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖；圖2是按另外一種現(xiàn)有技術(shù)具有微型反射器結(jié)構(gòu)(MRS)的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖；圖3是按照本發(fā)明第一實施例的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖；圖4是按照本發(fā)明第一實施例的透射反射型液晶顯示裝置的示意性平面圖；以及圖5是按照本發(fā)明第二實施例的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖。
圖3是按照本發(fā)明第一實施例的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖。
在圖3中，第一和第二襯底110和130彼此面對且彼此分開。液晶面板170包括第一和第二襯底110和130以及介于二者之間的液晶層150。一個透射反射型液晶顯示(LCD)裝置190是由液晶面板170和背景光單元180構(gòu)成的。背景光單元180被設(shè)置在液晶面板170外側(cè)為液晶面板170提供光。
透射反射LCD裝置190包括反射部和透射部“R”和“T”。在第一襯底110的內(nèi)表面上形成一個緩沖層134。緩沖層134在透射部“T”上具有第一透射孔132。透射部“T”的液晶層150比反射部“R”的液晶層(也就是反射部“R”的單元間隙)要大。在緩沖層134和第一襯底110的內(nèi)表面上形成一個濾色器層136。透射部“T”的濾色器層136比反射部“R”的濾色器層要厚。這樣，濾色器層136就沿著第一透射孔132的邊界有一個臺階差。公共電極138被形成在濾色器層136上。
在第二襯底130的內(nèi)表面上形成一個絕緣層112，并且在絕緣層112上形成一個反射層120。在包含了絕緣層112的反射層120上形成一透明絕緣材料的鈍化層116。在鈍化層116上形成透明的象素電極114。反射層120在透射部“T”上具有暴露出一部分絕緣層112的第二透射孔118。反射層120和第二透射孔118分別對應(yīng)著在液晶顯示區(qū)域170中的反射和透射部“R”和“T”。
濾色器層136可以劃分成第一，第二和第三區(qū)域“I”，“II”和“III”第一區(qū)域“I”是緩沖層134上的第一平坦部，第二區(qū)域“II”是第一襯底110內(nèi)表面上的第二平坦部，而第三區(qū)域“III”是第一和第二區(qū)域之間的第一傾斜部。第一和第三區(qū)域“I”和“III”對應(yīng)著反射層120，而第二區(qū)域“II”對應(yīng)著第二透射孔118。在對應(yīng)著濾色器層136邊界的部位可以設(shè)置一個黑底層矩陣(未示出)。
在取向?qū)?未示出)的摩擦步驟中，由于臺階差的原因，在第三區(qū)域“III”中容易出現(xiàn)缺陷，且缺陷會在第三區(qū)域“III”中造成“旋轉(zhuǎn)位移”。在顯示黑色圖像時，“錯位”會造成漏光，而透射部“T”中的對比度的下降比反射部“R”更多。若是為了防止對比度下降而設(shè)置遮擋第三區(qū)域“III”的黑底層矩陣，孔徑比就會急劇下降。因此，為了既能防止漏光又避免孔徑比下降，在形成緩沖層134和濾色器層136時，需對應(yīng)著第一襯底110的反射層120來設(shè)置第三區(qū)域“III”，以使來自背景光單元180的光不能穿透第三區(qū)域“III”。
可以用透明有機材料或是透明無機材料形成緩沖層134。如果是通過涂敷彩色樹脂來形成濾色器層136，在透射部“T”中形成的濾色器層136就要比在反射部“R”中的厚。也就是說，由于有第一透射孔132，透射部“T”的濾色器層136的第一厚度“d7”要大于反射部“R”的濾色器層136的第二厚度“d8”。然而，由于緩沖層134的厚度要大于第一和第二厚度“d7”和“d8”之間的差，由透射部“T”的液晶層150所限定的第一單元間隙“d5”要大于由反射部“R”的液晶層150所限定的第二單元間隙“d6”。
可以通過緩沖層134的厚度，彩色樹脂的類型和彩色樹脂的涂敷條件來控制第一和第二單元間隙“d5”和“d6”之間的差別及反射和透射部“R”和“T”的彩色再現(xiàn)性。例如，形成厚度為2.0μm到5.0μm的緩沖層134就能使反射和透射部“R”和“T”之間的濾色器層136獲得2.0μm到2.5μm的臺階差。這樣的透射反射LCD裝置190具有以下優(yōu)點。在透射部“T”上形成的濾色器層136比反射部“R”上的要厚，從而能夠減少反射部和透射部“R”和“T”之間的色差。另外，在透射部“T”上形成的第一單元間隙“d5”大于反射部“R”的第二單元間隙“d6”，從而使反射部和透射部“R”和“T”之間的發(fā)光效率保持均勻。最后，對應(yīng)著反射層120設(shè)置濾色器層136的傾斜部“III”能夠改善透射部“T”的對比度。另外，反射部的濾色器層和透射部的濾色器層所具有的相對厚度比例是1∶1.5到1∶2.5。
盡管在圖3中沒有表示，在作為圖像顯示單位的各個子象素上設(shè)有象素電極114和反射層120。通過一個開關(guān)元件(未示出)對象素電極114施加電壓。反射層120的作用是用來施加電壓的電極或是不施加電壓的反射板。反射層120也可以形成在象素電極114上面。
圖4是按照本發(fā)明第一實施例的透射反射型液晶顯示裝置的示意性平面圖。
在圖4中，透射反射LCD裝置包括透射部“T”和圍繞透射部“T”的反射部“R”。反射部“R”被劃分成第一襯底(未示出)的第一平坦部“I”和傾斜部“III”。透射部“T”是第二平坦部“II”。由于反射部“R”包括傾斜部“III”，能夠防止因傾斜部“III”處漏光而降低對比度。
圖5是按照本發(fā)明第二實施例的一種透射反射型液晶顯示裝置的示意性剖面圖。
在圖5中，第一和第二襯底210和230彼此面對并且彼此分開。液晶面板270包括第一和第二襯底210和230以及介于二者之間的液晶層250。一個透射反射型液晶顯示(LCD)裝置290是由液晶面板270和背景光單元280構(gòu)成的。背景光單元280被設(shè)置在液晶面板270外側(cè)為液晶面板270提供光。
透射反射LCD裝置290包括反射和透射部“R”和“T”。在第一襯底210的內(nèi)表面上形成一個緩沖層234。緩沖層234具有對應(yīng)著透射部“T”的第一透射孔232。透射部的液晶層250比反射部“R”的液晶層(也就是反射部“R”的單元間隙)要厚。在緩沖層234和第一襯底210的內(nèi)表面上形成一個濾色器層236。透射部“T”的濾色器層236比反射部“R”的濾色器層要厚。這樣，濾色器層236就沿著第一透射孔232的邊界有一個臺階差。公共電極238被形成在濾色器層236上。
在第二襯底230的內(nèi)表面上形成第一絕緣層212。在第一絕緣層212上形成包括第一和第二子鈍化層216a和216b的鈍化層216。在鈍化層216上形成反射層220。在反射層220上形成第二絕緣層219。然后在反射層220上形成透明象素電極214。
第一子鈍化層216a是鈍化層216不平坦表面的種子(seed)。第二子鈍化層216b覆蓋了包含有第一子鈍化層216a的第二襯底230的整個表面。這樣就將鈍化層216劃分成了平坦區(qū)域“IV””和不平坦區(qū)域“V”。在鈍化層216上形成反射層220。反射層220在透射部“T”上具有暴露出平坦區(qū)域“IV”的那一部分鈍化層216的第二透射孔218。反射層220和第二透射孔218分別對應(yīng)著反射和透射部“R”和“T”。
在為了改善反射光的效率而形成鈍化層216上表面的不平坦區(qū)域“V”時，在反射和透射部“R”和“T”之間的鈍化層216沒有采用附加的臺階結(jié)構(gòu)。這樣就能簡化第一和第二子鈍化層216a和216b的加工條件，并使鈍化層216在不平坦區(qū)域“V”內(nèi)的特性得以改善。
按照形成鈍化層216的不平坦表面的另一種方法，通過照相制版工藝而不用種子也能獲得鈍化層的不平坦表面。然后在鈍化層216上形成一種感光材料，用一個光源將鈍化層216選擇曝光。還可以在象素電極214上面形成反射層220。
表1中的實驗數(shù)據(jù)表示濾色器層和緩沖層，以及濾色器層在反射和透射部之間的臺階的各種厚度。
在表1中對一個10.4″高級視頻圖形適配器(SVGA)透射反射LCD裝置的一個子象素進行了測量，如圖5所示，反射和透射部“R”和“T”各自的面積比例大約是6∶4。采用全國電視系統(tǒng)委員會(NTSC)的彩色坐標測得的反射和透射部“R”和“T”(如圖5中所示)各自的彩色再現(xiàn)性大約是15％或20％。若緩沖層234(如圖5中所示)的厚度約為3μm，在反射和透射部“R”和“T”之間的濾色器層236(如圖5中所示)的厚度比例就是大約1∶2。在反射和透射部“R”和“T”(如圖5中所示)之間的濾色器層236(如圖5中所示)的臺階差大約是2.2μm。只要形成厚度大于反射部“R”(參見圖5)的單元間隙的緩沖層234(參見圖5)，就能同時獲得濾色器層236(參見圖5)在反射和透射部“R”和“T”(如圖5中所示)之間的均勻彩色特性及反射和透射部“R”和“T”(如圖5中所示)中的均勻發(fā)光效率。
本發(fā)明的液晶顯示裝置能夠在ECB模式或是VA模式下工作。
按照本發(fā)明的透射反射型液晶顯示裝置具有以下優(yōu)點。由于在反射和透射部中容易形成具有理想厚度的濾色器層，能夠在反射和透射部中保持均勻的彩色再現(xiàn)性。另外，由于雙單元間隙的陣列襯底不需要額外的臺階結(jié)構(gòu)，能避免電極之間的短路，并且易于形成改善反射效率的微型反射器結(jié)構(gòu)(MRS)。另外，由于濾色器層的傾斜部是對應(yīng)著陣列襯底的反射層設(shè)置的，能夠避免漏光，并且無需降低孔徑比就能改善透射部的對比度。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠看出，無需脫離本發(fā)明的原理或范圍還能對本發(fā)明的透射反射型液晶顯示裝置及其制造方法進行各種各樣的修改和變更。因此，本發(fā)明應(yīng)該覆蓋屬于本發(fā)明權(quán)利要求書及其等效物范圍內(nèi)的修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種透射反射型液晶顯示裝置包括彼此面對的第一和第二襯底，第一和第二襯底各自具有反射和透射部；第一襯底上的緩沖層，緩沖層在透射部上具有第一透射孔；緩沖層和第一襯底上的濾色器層，其中濾色器層和反射部的緩沖層的總厚度比透射部的濾色器層的厚度要厚；濾色器層上的公共電極；反射和透射部上的象素電極；反射部上的反射層，反射層在透射部上具有第二透射孔；以及公共電極與象素電極之間的一液晶層。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是反射部上的緩沖層比透射部上的液晶層與反射部上的液晶層之間的厚度差要厚。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是濾色器層包括在緩沖層上具有第一平坦部的第一區(qū)域，在第一襯底上具有第二平坦部的第二區(qū)域，以及在第一和第二區(qū)域之間具有第一傾斜部的第三區(qū)域。
4.按照權(quán)利要求3的裝置，其特征是第一和第三區(qū)域位于反射部，而第二區(qū)域位于透射部。
5.按照權(quán)利要求3的裝置，其特征是濾色器層在第一和第二區(qū)域之間的臺階差是2.0μm到3.0μm。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是緩沖層在第一透射孔的邊界上具有一個傾斜部。
7.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是透射部的液晶層比反射部的液晶層厚。
8.按照權(quán)利要求7的裝置，其特征是透射部的液晶層厚度大約是反射部液晶層厚度的二倍。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是緩沖層是用透明無機絕緣材料或透明有機絕緣材料形成的。
10.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是緩沖層的厚度是2.0μm到5.0μm。
11.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是進一步包括第二襯底與反射層之間的第一絕緣層和象素電極與反射層之間的第二絕緣層。
12.按照權(quán)利要求11的裝置，其特征是第一絕緣層在反射部具有不平坦表面。
13.按照權(quán)利要求12的裝置，其特征是第一絕緣層在透射部具有平坦表面。
14.按照權(quán)利要求13的裝置，其特征是反射層在反射部具有不平坦表面。
15.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是公共電極和象素電極是用透明導(dǎo)電材料形成的。
16.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是反射部的濾色器層與透射部的濾色器層所具有的相對厚度比例是1∶1.5到1∶2.5。
17.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是反射層形成在象素電極上面。
18.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是液晶顯示裝置在ECB模式或VA模式下工作。
19.一種具有第一和第二襯底的透射反射型液晶顯示裝置的制造方法包括在第一襯底上形成一個緩沖層，緩沖層在透射部上具有第一透射孔，第一和第二襯底各自具有反射和透射部；在緩沖層和第一襯底上形成濾色器層，其中濾色器層和反射部的緩沖層的總厚度比透射部的濾色器層的厚度要厚；在濾色器層上形成公共電極；在反射和透射部上形成象素電極；在反射部上形成反射層，反射層在透射部上具有第二透射孔；并且在公共電極與象素電極之間形成一個液晶層。
20.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是反射部上的緩沖層比透射部上的液晶層與反射部上的液晶層之間的厚度差要厚。
21.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是濾色器層包括在緩沖層上具有第一平坦部的第一區(qū)域，在第一襯底上具有第二平坦部的第二區(qū)域，以及在第一和第二區(qū)域之間具有第一傾斜部的第三區(qū)域。
22.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是緩沖層的厚度是2.0μm到5.0μm。
23.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是進一步包括在第二襯底與反射層之間形成第一絕緣層，并且在象素電極與反射層之間形成第二絕緣層。
24.按照權(quán)利要求23的方法，其特征是第一絕緣層在反射部具有不平坦表面。
25.按照權(quán)利要求23的方法，其特征是第一絕緣層在透射部具有平坦表面。
26.按照權(quán)利要求23的方法，其特征是反射層在反射部具有不平坦表面。
27.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是反射部的濾色器層與透射部的濾色器層的厚度比例是1∶1.5到1∶2.5。
28.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是反射層被形成在象素電極上面。
29.按照權(quán)利要求19的方法，其特征是液晶顯示裝置在ECB模式或VA模式下工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透射反射型液晶顯示裝置及其制造方法。一種透射反射型液晶顯示裝置包括彼此面對的第一和第二襯底，第一和第二襯底各自具有反射和透射部，第一襯底上的緩沖層，緩沖層在透射部上具有第一透射孔，緩沖層和第一襯底上的濾色器層，透射部的濾色器層比反射部上要厚，濾色器層上的公共電極，第二襯底上的象素電極，象素電極上面的反射層，反射層在透射部上具有第二透射孔，以及公共電極與反射層之間的一個液晶層。
文檔編號G02F1/1333GK1475841SQ0314276
公開日2004年2月18日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者金東國 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社