專利名稱：采用膽甾型液晶的液晶顯示裝置的制作方法
本申請(qǐng)要求2002年7月10日申請(qǐng)的第P2002-39981號(hào)和2002年8月22日申請(qǐng)的第2002-49846號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益，相對(duì)于本申請(qǐng)所涉及的所有目的，在本申請(qǐng)中將上述這兩份申請(qǐng)以引用的形式加以結(jié)合。
有源矩陣型LCD(AM-LCD)裝置包括薄膜晶體管(TFT)和與TFT相連并布置成矩陣圖形的象素電極，這種裝置能夠形成高分辨率圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。


圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)所述LCD裝置的示意性透視圖。
參照?qǐng)D1，現(xiàn)有技術(shù)的LCD裝置11包括借助液晶材料層14與下基板22(即，矩陣基板)隔開一定間距的上基板5(即，濾色片基板)。在上基板5上分別形成黑底矩陣層6和帶有紅色、綠色和藍(lán)色分濾色片8a、8b、和8c的濾色片層8。在濾色片層8和黑底矩陣層6上形成透明共用電極18。下基板22上設(shè)有選通線13、數(shù)據(jù)線15等陣列線以及分別與選通線13和數(shù)據(jù)線15中相應(yīng)的一個(gè)相連的開關(guān)元件“T”。在分別由選通線13和數(shù)據(jù)線15交叉構(gòu)成的下基板22的象素區(qū)“P”內(nèi)形成象素電極17。象素區(qū)“P”內(nèi)的象素電極17由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等透明導(dǎo)電材料或其他具有高光透射特性的材料制成。在LCD裝置11的下部設(shè)有光源，例如背光光源(未示出)。
當(dāng)向開關(guān)元件“T”發(fā)送選通信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)也將送到相應(yīng)的象素電極17上。同樣，當(dāng)不向開關(guān)元件“T”發(fā)送選通信號(hào)時(shí)，不會(huì)將數(shù)據(jù)信號(hào)送到相應(yīng)的象素電極17上。因此，LCD裝置起光調(diào)制裝置的作用，其對(duì)由背光單元提供的穿過多個(gè)光膜的光進(jìn)行調(diào)制以顯示圖像。
然而，上述現(xiàn)有LCD裝置使用的光是由背光單元以相對(duì)低效方式提供的光。例如，上述多個(gè)光膜通常包括一對(duì)線性偏振片和濾色片層，其中由背光單元提供的光的線性分量可以單向透過所述偏振片。因此，由背光單元提供的光有大約低于一半透過一對(duì)線性偏振片。此外，上述濾色片層設(shè)置成吸收型濾色片，這種濾色片能極大地降低由背光單元提供的光強(qiáng)度，因此進(jìn)一步降低了LCD裝置的亮度。
為了減輕LCD裝置亮度降低的問題，而使用了光透射性高的吸收型濾色片層。然而，隨著吸收型濾色片層光透射性的提高，它們產(chǎn)生高彩色純度光的能力卻在降低。因此，加大了對(duì)吸收型濾色片層光透射性的限制。
為了解決上述LCD裝置中吸收型濾色片層的問題，而研究和開發(fā)了采用膽甾型液晶濾色片(CCF)層的LCD裝置。CCF層利用了膽甾型液晶(CLC)材料固有的選擇性反射特性，所形成的CCF層可以選擇性地反射/透射預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。CCF層選擇反射/透射的特性取決于形成CCF層的CLC材料的螺距。因此，LCD裝置可以包括由CLC材料制成的CCF層，所述CLC材料具有與預(yù)定象素區(qū)對(duì)應(yīng)的不同螺距。通過用CCF層代替吸收型濾色片層，可以提高用背光單元產(chǎn)生的光的效率。
圖2表示現(xiàn)有技術(shù)中包含現(xiàn)有CCF層的反射型LCD裝置的示意性剖面圖。
參照?qǐng)D2，第一基板5與第二基板22彼此相對(duì)且相隔一定距離。在第一基板5的內(nèi)表面上形成用透明導(dǎo)電材料制成的第一電極18。在第一基板5的外側(cè)表面上依次和連續(xù)地形成阻滯膜30和線性偏振膜32。在第二基板22的內(nèi)表面上通過沉積膽甾型液晶(CLC)分子和使其構(gòu)成圖形來形成膽甾型液晶濾色片(CCF)層24。盡管圖中未示出，但是CCF層24包含分膽甾型液晶濾色片(分CCF)，這些分CCF能夠反射波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于紅、綠和藍(lán)色的光。在CCF層24上形成用透明導(dǎo)電材料制成的第二電極17。在第二基板22的外表面上形成用聚合物等光吸收材料制成的光吸收層34。最后，在第一和第二電極18和17之間設(shè)置液晶材料層14。
如上所述，形成CCF層24所用的CLC材料選擇性地反射/透射波長(zhǎng)范圍與CLC材料的螺距一致的右旋(或左旋)圓偏光。因此，可以通過調(diào)節(jié)CLC的螺距來調(diào)節(jié)CCF層24選擇性反射/透射的光的波長(zhǎng)范圍。波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于紅、綠和藍(lán)色之一。因此，通過調(diào)節(jié)CLC的螺距，CCF層24可以選擇性地反射紅、綠和藍(lán)光，其中通過反射光的循環(huán)反復(fù)可以使反射光連續(xù)透過相應(yīng)的紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)。更具體地說，由CCF層反射的光比由上述吸收型濾色片層選擇性透射的光具有更高的強(qiáng)度。因此，提高了色純度和彩色再現(xiàn)性。
然而，即使是通過上述包含CCF層的現(xiàn)有反射型LCD裝置得到了較高的色純度和較高的彩色再現(xiàn)性，但是現(xiàn)有反射型LCD裝置使用的光是由背光單元提供的低效光，這是因?yàn)槌朔瓷涔庵獾乃泄饩还馕諏?4吸收。所以，現(xiàn)有技術(shù)中的反射型LCD裝置亮度較差而且對(duì)比度較差。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種包含膽甾型液晶濾色片層和膽甾型液晶偏振膜的透射式液晶顯示裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，提供一種與現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示裝置相比提高了亮度和對(duì)比度的透射式液晶顯示裝置。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明中給出，其中一部分特征和優(yōu)點(diǎn)可以從說明中明顯得出或是通過本發(fā)明的實(shí)踐而得到。通過在文字說明部分、權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了得到這些和其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，作為概括性的和廣義的描述，本發(fā)明所述的液晶顯示裝置例如包括具有內(nèi)表面和外表面的第一基板；具有內(nèi)表面和外表面的第二基板，其中第二基板的內(nèi)表面朝向第一基板的內(nèi)表面并與之相隔一定間距；形成在第一基板外表面上的第一偏振膜；形成在第一和第二基板之間的液晶層；靠近第二基板外表面的背光單元；和形成在第二基板和背光單元之間的膽甾型液晶偏振膜，其中膽甾型液晶偏振膜包括與背光單元相鄰的第一部分，與第二基板的外表面相鄰的第二部分，和位于第一和第二部分之間的第三部分，其中第一和第二部分分別具有第一和第二螺距，而第三部分具有第三螺距，其中第三螺距的值為第一和第二螺距的中間值。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，第一螺距大于第二螺距。
按照本發(fā)明的另一方面，液晶顯示裝置可以進(jìn)一步包括形成在第二基板內(nèi)表面上的膽甾型液晶濾色片層。
按照本發(fā)明的再一方面，液晶顯示裝置可以進(jìn)一步包括形成在第二基板內(nèi)表面上的阻滯膜。
按照本發(fā)明的另一方面，液晶顯示裝置可以進(jìn)一步包括形成在阻滯膜上的第二偏振膜。
很顯然，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)說明都是示例性和解釋性的，其意在對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求作進(jìn)一步解釋。
附圖中圖1表示現(xiàn)有技術(shù)所述LCD裝置的示意性透視圖；圖2表示包含有現(xiàn)有技術(shù)CCF層的現(xiàn)有技術(shù)反射型LCD裝置的示意性剖面圖；圖3表示按照本發(fā)明一個(gè)方面所述的LCD裝置的示意性剖面圖；圖4表示按照本發(fā)明另一方面所述的LCD裝置的示意性剖面圖。
圖3表示按照本發(fā)明一個(gè)方面所述LCD裝置的示意性剖面圖。
參照?qǐng)D3，按照本發(fā)明一個(gè)方面所述的LCD裝置，例如可以包括具有內(nèi)表面和外表面的第一基板100以及具有內(nèi)表面和外表面的第二基板200，其中第二基板200的內(nèi)表面朝向第一基板100的內(nèi)表面并與其相隔一定距離。此外，第一和第二基板100和200中的每個(gè)基板可以分別包括紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”“PB”。在第一基板100的外表面上可以形成阻滯膜102(例如，寬帶1/4波帶片(QWP)等)，而在阻滯膜102上形成能使入射光線性偏振的第一偏振膜104。在第二基板200的內(nèi)表面上形成膽甾型液晶濾色片(CCF)層202，而在第二基板200的外表面上可以形成膽甾型液晶(CLC)偏振膜206。在第一基板100和CCF層202之間可以設(shè)置例如具有光補(bǔ)償雙折射(OCB)模式的液晶材料層204。此外，在靠近第二基板200外表面處設(shè)置背光單元300，使得CLC偏振膜206處于背光單元300和第二基板200之間。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，可以用遍布每個(gè)象素區(qū)且具有不同螺距的CLC材料制成CCF層202，其中將每個(gè)象素區(qū)內(nèi)CLC材料的螺距調(diào)節(jié)成只能選擇性地反射預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的左旋圓偏光。而且，設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”的那部分CCF層可以透射紅光。按照本發(fā)明的另一方面，設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”的那部分CCF層202可以僅透射綠光。按照本發(fā)明的另一方面，設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”的那部分CCF層202只透射藍(lán)光。當(dāng)借助CLC材料內(nèi)的分子螺距確定從CCF層202反射的光波長(zhǎng)時(shí)，可以通過分別調(diào)節(jié)紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”“PB”內(nèi)設(shè)置的CLC材料的分子螺距，來調(diào)節(jié)反射光的預(yù)定波長(zhǎng)范圍。
通常，可見光的波長(zhǎng)范圍約在400nm和700nm之間，其中紅、綠和藍(lán)光的波長(zhǎng)分別約為660nm、530nm和470nm。而且，可以形成CCF層202，以便通過選擇性調(diào)節(jié)CCF層202的螺距來選擇性透射波長(zhǎng)范圍對(duì)應(yīng)于各象素區(qū)“PR”“PG”“PB”內(nèi)的紅、綠和藍(lán)光。通過選擇性調(diào)節(jié)CCF層202的螺距，本發(fā)明的LCD裝置可以顯示高純度全色圖像。正如下面將要更詳細(xì)討論的那樣，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，由于可循環(huán)反復(fù)地透射反射光，所以，與現(xiàn)有技術(shù)的吸收性濾色片層相比，CCF層202能夠形成以高對(duì)比度顯示的圖像。
按照本發(fā)明的原理，CCF層202包括第一和第二CCF層202a和202b，它們能夠選擇性反射波長(zhǎng)代表每個(gè)紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”“PB”內(nèi)的不同顏色的左旋圓偏光。例如，設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”內(nèi)的那部分第一CCF層202a是由其螺距能夠選擇性反射藍(lán)色左旋圓偏光的CLC材料制成的，而設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”內(nèi)的那部分第二CCF層202b是由其螺距能夠選擇性地反射綠色左旋圓偏光的材料制成的。此外，設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第一CCF層202a是由其螺距能夠選擇性地反射藍(lán)色左旋圓偏光的CLC材料制成，而設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第二CCF層202b是由其螺距能夠選擇性地反射紅色左旋圓偏光的CLC材料制成。此外，設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”內(nèi)的那部分第一CCF層202a是由其螺距能夠選擇性反射綠色左旋圓偏光的CLC材料制成，而設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”內(nèi)的那部分第二CCF層202b是由其螺距能夠選擇性反射紅色左旋圓偏光的CLC材料制成。因此，如上所述，可以使波長(zhǎng)與紅色、綠色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光選擇性地分別在紅、綠、藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”“PB”內(nèi)透射。
按照本發(fā)明的原理，背光單元300發(fā)射的光實(shí)際上是非偏振光。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，CLC偏振膜206可以使從背光單元300發(fā)出的實(shí)際非偏振光產(chǎn)生圓偏振。按照本發(fā)明的另一方面，CLC偏振膜206可以使從背光單元300發(fā)出的光偏振后形成左旋圓偏光。
按照本發(fā)明的原理，由CCF層202反射(或透射)的光的偏振狀態(tài)實(shí)際上與由CLC偏振膜206反射(或透射)的光的偏振狀態(tài)相反。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，CLC偏振膜206可以反射右旋圓偏光。而且，CLC偏振膜206可以反射波長(zhǎng)范圍為約380nm～約780nm的右旋圓偏光。此外，CLC偏振膜206可以透射波長(zhǎng)范圍為約380nm～約780nm的左旋圓偏光。按照本發(fā)明的另一方面，由CLC偏振膜206反射的光可以透過CCF層202，所以，與上述現(xiàn)有技術(shù)的吸收型濾色片層相比，可以獲得高亮度和高對(duì)比度。
按照本發(fā)明的原理，CLC偏振膜206例如可以包括分別與背光單元300相鄰的第一部分206a，與第二基板200的外表面相鄰的第二部分206b和處于第一和第二部分206a和206b之間的第三部分206c。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，分別用具有第一螺距、第二螺距和第三螺的CLC材料制作第一、第二和第三部分206a、206b和206c中的每一部分。按照本發(fā)明的另一方面，第一和第二螺距的值可以不同，而第三螺距的值處于第一和第二螺距值之間。
下面將更詳細(xì)地說明按照本發(fā)明的原理，為顯示圖像而選擇性反射和透射波長(zhǎng)與紅、綠和藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光的方法。
如上所述，從背光單元300發(fā)出的光由CLC偏振膜206偏振后形成與可見光(例如上述波長(zhǎng)范圍為約380nm～約780nm內(nèi)的光)對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光。如上所述，CLC偏振膜206可以反射右旋圓偏光。因此，左旋圓偏光射向第二CCF層202b。射入設(shè)在例如綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第二CCF層202b的左旋圓偏光可以根據(jù)形成CLC的材料而產(chǎn)生選擇性反射。如上所述，由于設(shè)在綠色象素區(qū)域“PG”內(nèi)那部分第二CCF層202b是由其螺距能選擇性反射紅光的CLC材料制成的，所以僅使波長(zhǎng)范圍代表紅色的左旋圓偏光反射回到CLC偏振膜206。因此，代表綠色和藍(lán)色的其他波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以選擇性地透過設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第二CCF層202b并射向設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第一CCF層202a。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第一CCF層202a時(shí)，僅有代表藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光朝向CLC偏振膜206反射。所以僅有代表綠色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以透過設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分CCF層202。同樣，如針對(duì)綠色象素區(qū)“PG”所討論的那樣，上述以左旋圓偏光為基礎(chǔ)的選擇性反射也同樣分別發(fā)生在設(shè)在紅色和藍(lán)色象素區(qū)“PR”和“PB”內(nèi)那部分CCF層202中。因此，代表紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以分別選擇性透過設(shè)在紅色和藍(lán)色象素區(qū)“PR”和“PB”內(nèi)那部分CCF層202。因此，從CCF層202透射的左旋圓偏光可以連續(xù)地透過阻滯膜102和第一偏振膜104隨后由本發(fā)明的LCD裝置發(fā)射以顯示高對(duì)比度全色圖像。
下面示出的表1表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例所述對(duì)液晶顯示裝置進(jìn)行的兩次測(cè)試結(jié)果。
表1
如表1中第一次測(cè)試所表明的，設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第一和第二CCF層202a和202b分別由能反射代表藍(lán)和紅波長(zhǎng)范圍的光的CLC材料制成。如表1中第二次測(cè)試所表明的，設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第一和第二CCF層202a和202b分別由能反射代表紅和藍(lán)波長(zhǎng)范圍的光的CLC材料制成。而且，相對(duì)于第一和第二次測(cè)試而言，第一和第二CCF層202a和202b的指向矢(director)值的范圍為約90/0，0/90，0/45.45/0以及45/-45，其中“90/0”，“0/90”，“0/45”，“45/0”，和“45/-45”表示第一和第二CCF層202a和202b的指向矢的相對(duì)取向。
在每次測(cè)試期間設(shè)置兩種CLC偏振膜206。在第一種CLC偏振膜內(nèi)，與背光單元300相鄰的第一部分206a的螺距值大于(即，長(zhǎng)于)與第二基板200外表面相鄰的第二部分206b的螺距值。在第二種CLC偏振中膜中，與背光單元300相鄰的第一部分206a的螺距值小于(即，短于)與第二基板200的外表面相鄰的第二部分206b的螺距值。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，CLC偏振膜206例如可以包括約為1.5的尋常折射率“no”和約為1.68的非尋常折射率“ne”。按照本發(fā)明的另一方面，CLC偏振膜206的厚度約為30μm。正如從表1中所能看到的那樣，根據(jù)每種結(jié)合情況測(cè)量白色和黑色狀態(tài)下的對(duì)比度和亮度。
如在表1中所能看到的，當(dāng)采用第一種CLC偏振膜的白色態(tài)LCD裝置的亮度與采用第二種CLC偏振膜的白色態(tài)LCD裝置的亮度相同時(shí)，采用第一種CLC偏振膜的黑色態(tài)LCD裝置的亮度低于采用第二種CLC偏振膜的黑色態(tài)LCD裝置的亮度。因此，在每次測(cè)試中，相對(duì)于第一和第二CCF層202a和202b指向矢的每一個(gè)相對(duì)方向而言，采用第一種CLC偏振膜的LCD裝置與采用第二種CLC偏振膜的LCD裝置相比具有較大的對(duì)比度。
如上述圖3和表1所述，CCF層202僅反射左旋圓偏振光，而CLC偏振膜206僅反射右旋圓偏振光。然而，按照本發(fā)明的另一方面，可以將圖3中所示LCD裝置制成使其CCF層僅反射右旋圓偏振光而CLC偏振膜僅反射左旋圓偏振光。
圖4表示按照本發(fā)明另一方面所述LCD裝置的示意性剖面圖。
參照?qǐng)D4，按照本發(fā)明另一方面所述的LCD裝置例如可以包括具有內(nèi)表面和外表面的第一基板100和具有內(nèi)表面和外表面的第二基板200，其中第二基板200的內(nèi)表面朝向第一基板的內(nèi)表面并與其相隔一定間距。此外，第一和第二基板100和200中的每一個(gè)可以分別包括各自的紅、綠藍(lán)象素區(qū)“PR”“PG”和“PB”。在第一基板100的外表面上形成可使入射光線性偏振的第一偏振膜104。在第二基板200的內(nèi)表面上形成膽甾型液晶濾色片(CCF)層202。在CCF層202上形成阻滯膜208(例如1/4波片(QWP)，等)而在阻滯膜208上形成使入射光線性偏振的第二偏振膜210。在第一基板100和第二偏振膜210之間設(shè)置例如具有扭曲向列(TN)模式(twisted nematic mode)的液晶材料層204。在第二基板200的外表面上形成膽甾型液晶(CLC)偏振膜206，并在靠近第二基板200的外表面一側(cè)設(shè)置背光單元300，使得CLC偏振膜206位于背光單元300和第二基板200之間。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，制作CCF層202所用的CLC材料相對(duì)于每個(gè)象素區(qū)具有不同的螺距，其中可以將每個(gè)象素區(qū)內(nèi)的CLC材料的螺距調(diào)節(jié)到使其只選擇性地反射預(yù)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的左旋圓偏光。因此，設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”內(nèi)的那部分CCF層202可以透射紅光。按照本發(fā)明的另一方面，設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分CCF層202只能透射綠光。按照本發(fā)明的另一方面，設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”內(nèi)的那部分CCF層202只能透射藍(lán)光。當(dāng)通過CLC材料內(nèi)的分子螺距確定從CCF層202反射的光波長(zhǎng)時(shí)，通過調(diào)節(jié)分別設(shè)在紅、綠和藍(lán)象素區(qū)“PR”“PG”和“PB”內(nèi)的CLC材料分子螺距，可以調(diào)節(jié)反射光的預(yù)定波長(zhǎng)范圍。
通常，可見光的波長(zhǎng)范圍約在400nm-700nm之間，其中紅、綠和藍(lán)光的波長(zhǎng)分別約為660nm、530nm和470nm。因此，可以將CCF層202制成通過選擇性調(diào)節(jié)CCF層202的螺距便可選擇性透射波長(zhǎng)與各紅、綠和藍(lán)象素區(qū)“PR”“PG”和“PB”內(nèi)的紅、綠和藍(lán)對(duì)應(yīng)的光。通過選擇性調(diào)節(jié)CCF層202的螺距，可以使本發(fā)明的LCD裝置顯示高純度全色圖像。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，通過循環(huán)反復(fù)可以使反射光透射，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的吸收型濾色片層相比，CCF層202能夠形成高對(duì)比度顯示圖像。
按照本發(fā)明的原理，CCF層202包括第一和第二CCF層202a和202b，所述第一和第二CCF層202a和202b選擇性反射波長(zhǎng)代表每個(gè)紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”和“PB”內(nèi)不同顏色的左旋圓偏光。例如，制造設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”內(nèi)那部分第一CCF層202a的CLC材料所具有的螺距能選擇性反射藍(lán)色左旋圓偏振，而制造設(shè)在紅色象素區(qū)“PR”內(nèi)那部分第二CCF層202b的CLC材料所具有的螺距能選擇性反射綠色左旋圓偏光。此外，制造設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第一CCF層202a的CLC材料所具有的螺距能選擇性地反射藍(lán)色左旋圓偏光，而制造設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第二CCF層202b所具有螺距能夠選擇性地反射紅色左旋圓偏光。此外，制造設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”內(nèi)那部分第一CCF層202a的CLC材料所具有的螺距能夠選擇性反射綠色左旋圓偏光，而制造設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)“PB”內(nèi)那部分第二CCF層202B所具有的螺距能夠選擇性反射紅色左旋圓偏光。因此，如上所述，波長(zhǎng)與紅、綠和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光可分別選擇性地在紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)“PR”“PG”和“PB”內(nèi)透射。
按照本發(fā)明的原理，背光單元300實(shí)際上能夠發(fā)射非偏振光。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，CLC偏振膜206可以使從背光單元發(fā)出的實(shí)際上非偏振光產(chǎn)生圓偏振。按照本發(fā)明的另一方面，CLC偏振膜206可以使從背光單元300發(fā)出的光偏振后形成左旋圓偏光。
按照本發(fā)明的原理，由CCF層202反射(或透射)的光的偏振狀態(tài)可以大致上與由CLC偏振膜206反射(或透射)的光的偏振狀態(tài)相反。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，CLC偏振膜206可以反射右旋圓偏光。進(jìn)一步地，CLC偏振膜206可以反射波長(zhǎng)范圍約在380nm-780nm的右旋圓偏光。此外，CLC偏振膜206可以透射波長(zhǎng)范圍在約380nm-約780nm的左旋圓偏光。按照本發(fā)明另一方面，由CLC偏振膜206反射的光可以透過CCF層202，因此與上述現(xiàn)有技術(shù)的吸收型濾色片層相比，可以獲得高亮度和高對(duì)比度。
按照本發(fā)明的原理，CLC偏振膜206例如可以包括分別與背光單元300相鄰的第一部分206a，與第二基板200的外表面相鄰的第二部分206b和處于第一和第二部分206a和206b之間的第三部分206c。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，分別用具有第一螺距、第二螺距和第三螺的CLC材料制作第一、第二和第三部分206a、206b和206c中的每一部分。按照本發(fā)明的另一方面，第一和第二螺距的值可以不同，而第三螺距的值處于第一和第二螺距值之間。
下面將更詳細(xì)地說明按照本發(fā)明的原理，選擇性反射和透射波長(zhǎng)與紅、綠和藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光的方法。
如上所述，從背光單元300發(fā)出的光由CLC偏振膜206偏振后形成與可見光(例如上述波長(zhǎng)范圍為約380nm～約780nm內(nèi)的光)對(duì)應(yīng)的左旋圓偏光。如上所述，CLC偏振膜206可以反射右旋圓偏光。因此，左旋圓偏光射向第二CCF層202b。射入設(shè)在例如綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第二CCF層202b的左旋圓偏光可以根據(jù)形成CLC的材料而產(chǎn)生選擇性反射。如上所述，由于設(shè)在綠色象素區(qū)域“PG”內(nèi)那部分第二CCF層202b是由其螺距能選擇性反射紅光的CLC材料制成的，所以僅使波長(zhǎng)范圍代表紅色的左旋圓偏光反射回到CLC偏振膜206。因此，代表綠色和藍(lán)色的其他波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以選擇性地透過設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第二CCF層202b并射向設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分第一CCF層202a。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)那部分第一CCF層202a時(shí)，僅有代表藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光朝向CLC偏振膜206反射。所以僅有代表綠色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以透過設(shè)在綠色象素區(qū)“PG”內(nèi)的那部分CCF層202。同樣，如針對(duì)綠色象素區(qū)“PG”所討論的那樣，上述以左旋圓偏光為基礎(chǔ)的選擇性反射也同樣分別發(fā)生在設(shè)在紅色和藍(lán)色象素區(qū)“PR”和“PB”內(nèi)那部分CCF層202中。因此，代表紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光可以分別選擇性透過設(shè)在紅色和藍(lán)色象素區(qū)“PR”和“PB”內(nèi)那部分CCF層202。因此，從CCF層202透射的左旋圓偏光可以連續(xù)地透過阻滯膜102和第一偏振膜104隨后由本發(fā)明的LCD裝置發(fā)射以顯示高對(duì)比度全色圖像。
下面將更詳細(xì)地說明上述循環(huán)過程。按照本發(fā)明的原理，在第二基板200和CCF層202之間存在界面，其中在界面上形成第二基板200和CCF層202的材料可能具有不同的折射率。因此，透過CLC偏振膜206的左旋圓偏光將在第二基板200和CCF層202之間的界面上產(chǎn)生與光波長(zhǎng)無關(guān)的反射。結(jié)果，圓偏光的偏振“手型性”(handedness)可能會(huì)反轉(zhuǎn)，使得左旋圓偏光的反射光成為右旋圓偏光，或是相反。然而，當(dāng)CLC偏振膜206反射圓偏光時(shí)，上述極性反轉(zhuǎn)不會(huì)發(fā)生。
因此，由象素區(qū)內(nèi)的各部分CCF層反射的左旋圓偏光成為在第二基極200和CCF層202之間的界面上反射的右旋圓偏光并且射向CLC偏振膜206。如上所述，CLC偏振膜206僅反射右旋圓偏光，因此，CLC偏振膜206將使得從第二基板200和CCF層202之間界面上射出的入射右旋圓偏光產(chǎn)生反射。由于CCF層202僅反射左旋圓偏光，所以由CLC偏振膜206反射的右旋圓偏光將透過CCF層202。
盡管右旋圓偏光比LCD亮度的兩倍還要多，但是，右旋圓偏光也能限制提高LCD對(duì)比度的程度。例如，在正常白色驅(qū)動(dòng)模式的白色狀態(tài)下，代表綠色波長(zhǎng)范圍的右旋圓偏光通過CCF層202并提高LCD的亮度。在正常白色驅(qū)動(dòng)模式的黑色狀態(tài)下，代表綠色波長(zhǎng)范圍的左旋圓偏光會(huì)被第一偏振膜104吸收，而由上述循環(huán)過程產(chǎn)生的右旋圓偏光可以透過第一偏振膜104。所以，即使是提高了LCD的亮度，但是由于循環(huán)過程產(chǎn)生的光而使對(duì)比度的提高受到限制。
參照?qǐng)D4，通過設(shè)置阻滯膜208和第二偏振膜210可以減小上述對(duì)比度的限制。在正常白色驅(qū)動(dòng)模式的黑色狀態(tài)下，通過阻滯膜208使透過CCF層202的左旋和右旋圓偏光產(chǎn)生線性偏振。按照本發(fā)明的原理，由左旋圓偏光產(chǎn)生的線性偏振光的偏振方向與由右旋圓偏光產(chǎn)生的線性偏振光的偏振方向不同。因此，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，由右旋圓偏光產(chǎn)生的線性偏振光可以被第二偏振膜210吸收，因此圖4所示LCD的對(duì)比度比圖3所述LCD的對(duì)比度增加了15-20倍。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，可以用直接涂敷法在CCF層202上形成阻滯膜208和第二偏振膜210。由于CLC偏振膜206和CCF層202之間的偏振狀態(tài)產(chǎn)生的變化會(huì)影響LCD裝置的對(duì)比度，所以應(yīng)確定阻滯膜208和第二偏振膜210的折射率差以便優(yōu)化LCD的對(duì)比度。
盡管已經(jīng)表明，CCF層202僅反射左旋圓偏光而CLC偏振膜僅反射右旋圓偏光，但是本發(fā)明的原理可以擴(kuò)展到提供這樣一種LCD，其包含僅反射右旋圓偏光的CCF層和僅反射左旋圓偏光的CLC偏振膜。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，在液晶顯示裝置中設(shè)置膽甾型液晶濾色片層以獲得高彩色純度。按照本發(fā)明的另一方面，在液晶顯示裝置中設(shè)置膽甾型液晶濾色片層和膽甾型液昌偏振膜以獲得高亮度。按照本發(fā)明的再一個(gè)方面，在液晶顯示裝置中設(shè)置膽甾型液晶偏振膜，其中與背光單元相鄰的那部分膽甾型液晶偏振膜的螺距大于與基板相鄰的那部分膽甾型液晶偏振膜的，從而可獲得高對(duì)比度和高顯示質(zhì)量。
對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很顯然，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思或范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種改進(jìn)和變型。因此，本發(fā)明意在覆蓋那些落入所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的改進(jìn)和變型。
權(quán)利要求
1.液晶顯示裝置，包括具有內(nèi)表面和外表面的第一基板；具有內(nèi)表面和外表面的第二基板，其中第二基板的內(nèi)表面朝向第一基板的內(nèi)表面并與之相隔一定間距；設(shè)置在第一基板外表面上的第一偏振膜；設(shè)置在第一和第二基板之間的液晶材料層；靠近第二基板外表面的背光單元；和設(shè)置在第二基板和背光單元之間的膽甾型液晶偏振膜，其中膽甾型液晶偏振膜包括與背光單元相鄰的第一部分，與第二基板的外表面相鄰的第二部分，和位于第一和第二部分之間的第三部分，其中第一部分具有第一螺距，第二部分具有第二螺距，而第三部分具有第三螺距，第三螺距的值為第一和第二螺距的中間值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一螺距大于第二螺距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在第二基板內(nèi)表面上的膽甾型液晶濾色片層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射具有偏振態(tài)的光，所述偏振態(tài)與膽甾型液晶偏振膜反射的光相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射左旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射右旋圓偏光。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射右旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射左旋圓偏光。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中第一和第二基板中的每個(gè)基板均包括紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射紅光；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射綠光；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射藍(lán)光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層包括第一膽甾型液晶層和第二膽甾型液晶層；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)在第一偏振膜和液晶層之間的阻滯膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中液晶層具有光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)在第二基板內(nèi)表面上的阻滯膜；和設(shè)在阻滯膜上的第二偏振膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述光是通過第一和第二偏振膜后產(chǎn)生線性偏振的光。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，進(jìn)一步包括設(shè)在阻滯膜和第二基板之間的膽甾型液晶濾色片層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中液晶層具有扭曲向列(TN)模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中阻滯膜和第二偏振膜設(shè)置在膽甾型液晶濾色片層上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射具有偏振態(tài)的光，所述偏振態(tài)與由膽甾型液晶偏振膜反射的光相反。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射左旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射右旋圓偏光。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層反射右旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射左旋圓偏光。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中第一和第二基板中的每個(gè)基板均包括紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射紅光；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射綠光；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射藍(lán)光。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中膽甾型液晶濾色片層包括第一膽甾型液晶層和第二膽甾型液晶層；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距。
21.液晶顯示器，包括具有內(nèi)表面和外表面的第一基板；具有內(nèi)表面和外表面的第二基板，其中第二基板的內(nèi)表面朝向第一基板的內(nèi)表面并與之相隔一定間距；設(shè)置在第二基板內(nèi)表面上的膽甾型液晶濾色片層；靠近第二基板外表面的背光單元；膽甾型液晶偏振膜，其中膽甾型液晶偏振膜包括與背光單元相鄰的第一部分和與第二基板的外表面相鄰的第二部分，其中第一部分具有第一螺距，第二部分具有不同于第一螺距的第二螺距；和膽甾型液晶濾色片層反射具有偏振態(tài)的光，所述偏振態(tài)與由膽甾型液晶偏振膜反射的光相反。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中第一螺距大于第二螺距。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶偏振膜進(jìn)一步包括與第一和第二部分相鄰的第三部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的液晶顯示器，其中第三部分具有處于第一和第二螺距中間的第三螺距。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶偏振膜的尋常折射率約為1.5。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶偏振膜的非尋常折射率約為1.68。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶偏振膜的厚度約為30μm。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶濾色片層反射左旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射右旋圓偏光。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶濾色片層反射右旋圓偏光；和膽甾型液晶偏振膜反射左旋圓偏光。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括設(shè)在第二基板內(nèi)表面上的阻滯膜。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括設(shè)在阻滯膜上的偏振膜。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，其中所述光可通過偏振膜產(chǎn)生線性偏振。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，進(jìn)一步包括設(shè)在第一基板內(nèi)表面和偏振膜之間的液晶材料層。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其中第一和第二基板中的每個(gè)基板均包括紅、綠和藍(lán)色象素區(qū)；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射紅光；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射綠光；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分膽甾型液晶濾色片層透射藍(lán)光。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的液晶顯示器，其中膽甾型液晶濾色片層包括第一膽甾型液晶層和第二膽甾型液晶層；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距；設(shè)在紅色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射藍(lán)光的螺距；設(shè)在綠色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第一膽甾型液晶層具有反射紅光的螺距；設(shè)在藍(lán)色象素區(qū)內(nèi)的那部分第二膽甾型液晶層具有反射綠光的螺距。
全文摘要
液晶顯示裝置，包括彼此面對(duì)并相隔一定間隔的第一和第二基板；設(shè)置在第一基板外表面上的第一偏振膜；設(shè)置在第一和第二基板之間的液晶層；設(shè)在第二基板下方的背光單元；和設(shè)置在第二基板和背光單元之間的膽甾型液晶偏振膜，其中膽甾型液晶偏振膜包括與背光單元相鄰的第一部分，與第二基板的外表面相鄰的第二部分，和位于第一和第二部分之間的第三部分，其中第一和第二部分分別具有第一螺距和第二螺距，而第三部分具有第三螺距，第三螺距的值處于第一和第二螺距之間。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1479141SQ0314632
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月10日
發(fā)明者尹性會(huì) 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社