專利名稱：常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于多路復(fù)用操作的常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置。
近年來，在各種領(lǐng)域例如移動(dòng)應(yīng)用中諸如超扭曲向列液晶顯示器(STN LCD)的扭曲向列液晶顯示器的使用不斷增加。超扭曲向列液晶顯示器在各種結(jié)構(gòu)中是可用的，這種結(jié)構(gòu)的實(shí)例有光模干涉(OMI)顯示器和薄膜補(bǔ)償?shù)某で蛄?FSTN)顯示器。兩種結(jié)構(gòu)都比較經(jīng)濟(jì)，并可受到多路復(fù)用尋址技術(shù)的推動(dòng)。但是，上述兩種結(jié)構(gòu)都存在缺陷。
關(guān)于OMI顯示器，在專利文件US-5 557 434中公開了這種顯示器的一個(gè)實(shí)例。該文件公開了包括多個(gè)精心設(shè)計(jì)的補(bǔ)償膜的顯示器，因此生產(chǎn)該結(jié)構(gòu)相對(duì)比較昂貴。此外，大量的層數(shù)容易增加顯示器的總厚度(例如當(dāng)應(yīng)用于移動(dòng)應(yīng)用中時(shí))，而這是人們不期望的。
關(guān)于FSTN顯示器，在

圖1中公開了這種顯示器的實(shí)例的示意圖。該結(jié)構(gòu)基本上包括夾在前基板和后基板之間的液晶層。在其前側(cè)，布置了前偏振器和補(bǔ)償膜，由此該膜被夾在前基板和前偏振器之間。在其后側(cè)，布置了后偏振器和透反射器(transflector)，由此后偏振器被夾在后基板和透反射器之間。但是，在反射模式中該結(jié)構(gòu)存在多個(gè)缺陷。首先，顯示器存在由于透反射器的位置(也就是在后偏振器之后)所導(dǎo)致的視差。其次，反射模式中，顯示器受到由于偏振器對(duì)光的吸收而導(dǎo)致的亮度相對(duì)較低的困擾，這是因?yàn)槭聦?shí)上在該結(jié)構(gòu)中光到達(dá)顯示器的觀察者之前必需四次經(jīng)過偏振器，且每次通過偏振器時(shí)由于吸收都導(dǎo)致亮度降低。
為增加反射模式中的亮度，已經(jīng)開發(fā)了利用所謂內(nèi)部、單元內(nèi)部反射器(透反射器)的超扭曲向列顯示器。圖2(內(nèi)部反射器)和圖3(內(nèi)部透反射器)中公開了這種顯示器的實(shí)例。在兩個(gè)實(shí)施例中，反射器/透反射器都定位于液晶單元中(即基板之間)，因此反射模式中通過偏振器的次數(shù)將會(huì)減少。
使用內(nèi)部透反射器或者反射器的超扭曲向列液晶顯示器基本上可有兩種類型常白型(NW)和常黑型(NB)。兩種類型都使用了放置在液晶單元觀察者一側(cè)的前光學(xué)疊層，該前光學(xué)疊層包括前偏振器、一個(gè)或兩個(gè)補(bǔ)償膜及通常位于前基板和該一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)償膜之間的光散射膜。如果使用內(nèi)部透反射器(見圖3)，該顯示器還包括含有偏振器、一個(gè)或兩個(gè)補(bǔ)償膜的后光學(xué)疊層，該偏振器和該補(bǔ)償膜共同構(gòu)成了所謂的環(huán)形偏振器。對(duì)于NW和NB顯示器，通常使用在帶有內(nèi)部反射或透反射器的STN-LCD中的扭曲向列液晶顯示層的延遲(retardation)和扭曲角度分別典型地為760-860nm和240°-270°。
然而，正如上面所指出的，同上述現(xiàn)有技術(shù)的顯示器相比，仍然存在對(duì)于能夠以較低成本制造、且具有減少厚度的顯示器的需求。因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是得到一種能夠以經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)的反射或透反射STN顯示器。然而，同反射FSTN LCD相比，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是得到一種厚度減小的反射或透反射STN顯示器，本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是得到在反射模式下具有較高斷電狀態(tài)(off-state)亮度的反射或透反射STN顯示器。
根據(jù)本發(fā)明，通過引言中所述的用于多路復(fù)用操作的常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置至少可以部分實(shí)現(xiàn)上述和其它目標(biāo)，該常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置還包括基本上包括液晶層的液晶單元，所述液晶層夾在前基板和后基板之間；布置在與所述后基板相鄰位置的至少部分反射膜；布置在前基板觀察者一側(cè)的前光學(xué)疊層，該疊層包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜，所述前光學(xué)疊層基本上由偏振器和任意的光散射膜組成。
通過布置至少部分反射膜，將其放置在與所述后基板相鄰的位置，以及使用設(shè)計(jì)適合的液晶層，前光學(xué)疊層基本上可以僅包括偏振器和任意的光散射膜，即前光學(xué)疊層中不再需要補(bǔ)償膜。因此，本發(fā)明的顯示器比相應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)顯示器能夠以更低成本制造，而且也可制造地更薄。根據(jù)本發(fā)明，所述液晶層的延遲適當(dāng)?shù)卦?00-750nm的范圍之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述至少部分反射膜為允許顯示器裝置進(jìn)行反射操作的反射膜。
根據(jù)第二實(shí)施例，所述至少部分反射膜為允許顯示器裝置進(jìn)行透反射操作的透反射膜。適當(dāng)?shù)兀撏阜瓷滹@示器包括布置在液晶層后側(cè)的后光學(xué)疊層，該疊層包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜。后光學(xué)疊層適當(dāng)?shù)匕ê笃衿骱筒贾迷诤笃衿骱鸵壕卧g的補(bǔ)償膜。
本發(fā)明可以使用作為單元內(nèi)部的內(nèi)部反射器而布置在所述前基板和后基板之間的至少部分反射膜?？商娲兀瑢⑺鲋辽俨糠址瓷淠げ贾迷谒龊蠊鈱W(xué)疊層中，基本上同所述后基板相鄰。
隨后將參考附圖通過當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例來介紹本發(fā)明。
圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的膜超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有單元內(nèi)部反射器的反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶有單元內(nèi)部透反射器的透反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的帶有單元內(nèi)部反射器的反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的帶有單元內(nèi)部透反射器的透反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖6示出根據(jù)本發(fā)明的帶有外部反射器的反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖7示出根據(jù)本發(fā)明的帶有外部透反射器的透反射超扭曲向列液晶顯示器的示意性橫截面，圖8示出六種反射顯示器結(jié)構(gòu)的反射-電壓曲線圖，圖9示出前偏振器吸收軸定向相對(duì)于液晶單元摩擦(rubbing)方向的示意圖，圖10示出圖8的六種反射顯示器結(jié)構(gòu)的斷電狀態(tài)反射圖表，圖11示出圖8的六種反射顯示器結(jié)構(gòu)的斷電狀態(tài)彩色坐標(biāo)圖，圖12示出根據(jù)本發(fā)明的用于透反射顯示器結(jié)構(gòu)的透射-電壓曲線圖，圖13示出根據(jù)本發(fā)明的前偏振器吸收軸、后偏振器吸收軸定向相對(duì)液晶單元摩擦方向、透反射顯示器后補(bǔ)償層的慢軸方向的示意圖。
本發(fā)明以實(shí)現(xiàn)帶有單元內(nèi)部反射器/透反射器(或下文將要介紹的單元附近的反射器/透反射器)的常白型超扭曲向列顯示器(NW STNLCD)和實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明目標(biāo)為基礎(chǔ)，該上述目標(biāo)可以通過使用僅僅包括偏振器和任意的光散射膜的前光學(xué)疊層獲得。因此，在前光學(xué)疊層中不需要包括補(bǔ)償膜，同現(xiàn)有技術(shù)相比這是一個(gè)改進(jìn)。因此，疊層可以制造的更薄，制造過程也可得到簡(jiǎn)化。
圖4中公開了本發(fā)明的第一實(shí)施例。裝置1包括布置在前基板3和后基板4之間的超扭曲向列液晶層2。設(shè)置液晶層使其通過所述前基板和后基板上的電極結(jié)構(gòu)(未示出)受到控制。此外，該裝置包括布置在液晶層2和后基板4之間的單元內(nèi)部反射器5。前基板3和后基板4、液晶層2、單元內(nèi)部反射器5共同構(gòu)成液晶單元8。在液晶單元8的觀察者一側(cè)，布置了前光學(xué)疊層9，其包括前偏振器7和任意的光散射膜6。應(yīng)當(dāng)注意到，同本申請(qǐng)中使用的一樣，在這個(gè)文本中術(shù)語光散射膜應(yīng)當(dāng)被理解為散射光通過的一個(gè)部件，因此所述部件可以包括由一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)形成的層所構(gòu)成的膜。光散射膜6夾在前偏振器7和前基板3之間。為了適合多路復(fù)用操作，上述液晶層2擁有大約195-270°(優(yōu)選的為大約240-270°)的扭曲角。此外，選擇液晶層2以具有約500-750nm的延遲。應(yīng)當(dāng)注意到，該延遲間隔比現(xiàn)有技術(shù)的FSTN和常規(guī)的STN LCD(具有間隔760-860nm內(nèi)的延遲)的延遲間隔低。因此，本發(fā)明的顯示器可以稱作為低延遲LCD。通過共同使用低延遲液晶層和所提出的前光學(xué)疊層，可以避免補(bǔ)償膜的使用。由此，降低了顯示器的制造成本，與此同時(shí)，還減小了顯示器的厚度。在上述實(shí)施例中，使用了單元內(nèi)部反射器5。然而，本發(fā)明也可被實(shí)施在使用外部反射器的液晶顯示器中，該外部反射器諸如固定在后基板4的外側(cè)上的單元附近反射器。圖6中公開了包括外部反射器的本發(fā)明的第二實(shí)施例。該實(shí)施例和圖4中公開的實(shí)施例相似，不同之處在于它不包括圖4的單元內(nèi)部反射器5，而代替的是布置了外部反射器14，所述反射器形成在后基板4的外側(cè)上。
本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)為透反射顯示器。圖5中示出本發(fā)明的第三實(shí)施例。裝置1包括布置在前基板3和后基板4之間的超扭曲向列液晶層2。設(shè)置液晶層使其通過所述前基板和后基板上的電極結(jié)構(gòu)(未示出)受到控制。此外，該裝置包括布置在液晶層2和后基板4之間的單元內(nèi)部透反射器13。前基板3和后基板4、液晶層2、單元內(nèi)部透反射器13共同構(gòu)成液晶單元8。在液晶單元8的觀察者一側(cè)，布置了前光學(xué)疊層9，其包括前偏振器7和任意的光散射膜6。應(yīng)當(dāng)注意到，同本申請(qǐng)中使用的一樣，在這個(gè)文本中術(shù)語光散射膜應(yīng)當(dāng)被理解為散射光通過的一個(gè)部件，因此所述部件可以包括由一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)形成的層所構(gòu)成的膜。光散射膜6夾在前偏振器7和前基板3之間。此外，在液晶單元8的后側(cè)面上，布置了包括后偏振器12和補(bǔ)償膜11的后光學(xué)疊層8，該補(bǔ)償膜11夾在后偏振器12和后基板之間。同樣在這種情況下，為了適于多路復(fù)用操作，上述液晶層2擁有大約195-270°(優(yōu)選的為大約240-270°)的扭曲角。此外，選擇液晶層2以具有約500-750nm的延遲。應(yīng)當(dāng)注意到，該延遲間隔比現(xiàn)有技術(shù)FSTN和常規(guī)的STN LCD(具有760-860nm范圍內(nèi)的延遲)的延遲間隔低。因此，本發(fā)明的顯示器可以稱作為低延遲LCD。通過共同使用低延遲液晶層和所提出的前光學(xué)疊層，可以避免補(bǔ)償膜的使用。由此，降低了顯示器的制造成本，與此同時(shí)，減小了顯示器的厚度。同上面所述的方法相同，在使用外部透反射器的液晶顯示器中也可實(shí)施本發(fā)明，該外部透反射器諸如固定在后基板4的外側(cè)上的近單元透反射器。圖7中公開了包括外部透反射器的本發(fā)明的第四實(shí)施例。該實(shí)施例同圖5中公開的實(shí)施例相似，不同之處在于它不包括圖5中的單元內(nèi)部透反射器13，代替的是布置了外部透反射器15，該透反射器夾在后基板4和補(bǔ)償膜11之間。在這兩種情況下，外部反射器/透反射器可以通過例如粘合的方法附著到后基板4上。在圖5和圖7中公開的兩種透反射實(shí)施例中，后光學(xué)疊層10中包括了補(bǔ)償膜11。圖12中公開了透反射LRE STN LCD的透射-電壓曲線，其擁有650nm的延遲和αfp＝60°的前偏振器角度(見圖9)，同時(shí)圖13中公開了該顯示器的光學(xué)結(jié)構(gòu)。這種情況下，補(bǔ)償膜11由140nm的四分之一波片構(gòu)成。
隨后，會(huì)更詳細(xì)地描述上面公開的低延遲超扭曲向列液晶顯示器的效果。圖8示出六種不同的超扭曲向列顯示器的反射-電壓曲線1)標(biāo)準(zhǔn)FSTN顯示器，其延遲為大約820nm。
2)帶內(nèi)部反射器的240°扭曲常規(guī)NW STN顯示器，其延遲為大約820nm。
3)根據(jù)本發(fā)明帶有內(nèi)部反射器(見圖4)的LRE STN，其延遲為550nm，前偏振器角度為αfp＝50°(下面將詳述)。
4)根據(jù)本發(fā)明帶有內(nèi)部反射器(見圖4)的LRE STN，其延遲為600nm，前偏振器角度為αfp＝55°(下面將詳述)。
5)根據(jù)本發(fā)明帶有內(nèi)部反射器(見圖4)的LRE STN，其延遲為650nm，前偏振器角度為αfp＝60°(下面將詳述)。
6)根據(jù)本發(fā)明帶有內(nèi)部反射器(見圖4)的LRE STN，其延遲為700nm，前偏振器角度為αfp＝65°(下面將詳述)。
在所有情況下，圖8的曲線是在假設(shè)反射器為理想的即擁有100％反射率的情況下得出的。如圖8所示，本發(fā)明的LRE STN顯示器(3-6)比現(xiàn)有技術(shù)的顯示器(1-2)相比擁有更低的延遲值。而且，從圖8還可以看出，不同顯示器之間的反射-電壓曲線的陡度差別不大。這說明，這些LRE STN顯示器(3-6)的多路復(fù)用能力同標(biāo)準(zhǔn)的和常規(guī)的顯示器(1-2)的多路復(fù)用能力相當(dāng)。如圖9所示，前偏振器角度αfp定義了前偏振器7的吸收軸的定向。圖9還公開了以本身已知的方式影響液晶層2對(duì)準(zhǔn)的摩擦方向。
圖10公開了上面限定的顯示器結(jié)構(gòu)(1-6)的斷電狀態(tài)反射。從圖10可以看出，根據(jù)本發(fā)明的LRE STN LCD(3-6)的斷電狀態(tài)反射比相應(yīng)的FSTN LCD(1)的斷電狀態(tài)反射高，比帶有內(nèi)部反射器(或透反射器)和兩個(gè)補(bǔ)償膜的常規(guī)LCD(2)的斷電狀態(tài)反射低。固此，本發(fā)明的LRE STN LCD的斷電狀態(tài)反射處于另人滿意的水平。
圖11公開了反射模式下上面限定的顯示器結(jié)構(gòu)(1-6)的斷電狀態(tài)彩色坐標(biāo)。從圖11可以看出，LRE STN LCD(3-6)的斷電狀態(tài)的中性色稍微帶有藍(lán)色。然而，本發(fā)明的LRE STN LCD(3-6)的中性色比現(xiàn)有技術(shù)顯示器(1-2)的中性色要好。
權(quán)利要求
1.一種用于多路復(fù)用操作的常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置，包括-基本上包括液晶層(2)的液晶單元(8)，所述液晶層(2)夾在前基板和后基板(3，4)之間，-至少部分反射膜(5，13，14，15)，布置在與所述后基板(4)相鄰的位置，和-前光學(xué)疊層(9)，布置在前基板(3)的觀察者一側(cè)，所述疊層包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜，-其中前光學(xué)疊層(9)基本上由偏振器(7)和任意的光散射膜(6)組成。
2.權(quán)利要求1中所述的顯示器裝置，其中所述液晶層(2)的延遲在500-750nm的范圍中。
3.權(quán)利要求1或2中所述的顯示器裝置，其中所述至少部分反射膜為允許顯示器裝置進(jìn)行反射操作的反射膜(5，14)。
4.權(quán)利要求1或2中所述的顯示器裝置，其中所述至少部分反射膜為允許顯示器裝置進(jìn)行透反射操作的透反射膜(13，15)。
5.權(quán)利要求4中所述的顯示器裝置，還包括布置在液晶層的后側(cè)上的后光學(xué)疊層(10)，所述疊層包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜。
6.權(quán)利要求5中所述的顯示器裝置，其中所述后光學(xué)疊層包括后偏振器(12)和補(bǔ)償膜(11)，所述補(bǔ)償膜(11)布置在后偏振器(12)和液晶單元(8)之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器裝置，其中所述至少部分反射膜(5，13)作為單元內(nèi)部的內(nèi)部反射器布置在所述前基板和后基板(3，4)之間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示器裝置，其中所述至少部分反射膜(14，15)布置在所述后光學(xué)疊層中，基本上同所述后基板(4)相鄰。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于多路復(fù)用操作的常白型超扭曲向列液晶顯示器裝置，包括基本上包括液晶層(2)的液晶單元，所述液晶層(2)夾在前基板和后基板(3，4)之間；至少部分反射膜(5，13，14，15)，布置在同所述后基板(4)相鄰的位置；和前光學(xué)疊層，布置在前基板的觀察者一側(cè)，所述疊層包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)膜，其中前光學(xué)疊層僅由偏振器(7)和任意的光散射膜(6)組成。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1729424SQ200380106709
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者F·里恩豪特斯, H·K·勞斯馬, M·H·J·M·漢內(nèi)曼恩 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司