專利名稱：用于消除視差問題的lcd設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LCD(液晶顯示器)設(shè)備，尤其是涉及一種其具有兩個偏光膜的半透反射型或者反射型LCD設(shè)備。
背景技術(shù)：
LCD設(shè)備通常包括光源和光閥，該光閥以像素為基礎(chǔ)來對光源所發(fā)射出的光的透射或者折射進行控制。有源矩陣驅(qū)動LCD具有用于對像素中的TFT(薄膜晶體管)陣列或者MIM(金屬絕緣體金屬)二極管進行控制的光閥并且可使LCD設(shè)備實現(xiàn)高密度及高質(zhì)量的圖像顯示。
通常將LCD設(shè)備分成兩類透射LCD設(shè)備，該透射LCD設(shè)備中具有背光單元以作為光源；以及反射LCD設(shè)備，該反射LCD設(shè)備中具有其將所入射的外界光反射在LCD設(shè)備上并且因此起光源作用的反射膜。與透射LCD設(shè)備相比，由于反射LCD設(shè)備中不使用背光單元，因此反射LCD設(shè)備具有功耗低并且厚度和重量小這樣的優(yōu)點，并且反射LCD設(shè)備主要用在其需要較小尺寸和重量的便攜式終端中。另一方面，透射LCD設(shè)備優(yōu)于反射LCD設(shè)備的方面在于在黑暗的環(huán)境中可很好的觀察透射LCD設(shè)備。
存在其被稱為半透反射LCD設(shè)備的另一類LCD設(shè)備，該半透反射LCD設(shè)備優(yōu)于反射的和透射的LCD設(shè)備。專利公開號物JP-A-2003-156756描述了這樣一種半透反射LCD設(shè)備，該半透反射LCD設(shè)備包括透射區(qū)或透光區(qū)，該透射區(qū)或透光區(qū)位于其形成于后襯底上的像素陣列的一部分上；以及反射區(qū)，該反射區(qū)位于像素陣列的另一部分上。在反射區(qū)中，像素電極具有其可使反射光偏光這樣的功能，由此僅將單偏光膜配備在反射區(qū)中。因此，這類LCD設(shè)備還被稱為單偏光膜LCD設(shè)備。
在斷開背光單元時，該專利公開物中所描述的LCD設(shè)備可用作明亮環(huán)境中的反射LCD設(shè)備以在反射模式下對LCD設(shè)備進行操作，并且在打開背光單元時，其用作黑暗環(huán)境中的透射LCD設(shè)備以在透射模式下對LCD設(shè)備進行操作。因此，半透反射LCD設(shè)備優(yōu)于反射LCD設(shè)備的方面在于在明亮環(huán)境下功耗小，并且優(yōu)于透射LCD設(shè)備的方面在于在黑暗環(huán)境下的高圖像顯示能力。
應(yīng)該注意的是穿過反射區(qū)的入射光具有其與穿過透射區(qū)的入射光的路徑長度不同的路徑長度，因為前一種入射光兩次穿過液晶(LC)層，但是后一種入射光僅僅一次穿過LC層。路徑長度的差異可使LCD設(shè)備在反射區(qū)與透射區(qū)之間的光程差有差異，并且因此很難使輸出光的強度最佳化。此外另一問題還涉及在反射模式或者透射模式的操作過程中對比度降低了或者在單色圖象中看到特定色彩。
為了解決半透反射LCD設(shè)備中的上述問題，存在兩個已知對策一個是在反射區(qū)與透射區(qū)之間提供很大步進的差異；以及另一個是使光學(xué)補償層的反射率最佳。然而，因為那些問題對于其具有單偏光膜的LCD設(shè)備是必不可少的，因此已知對策不能提供完全的解決方案，并且只能降低這些問題的影響，同時LCD設(shè)備的成本增加了。
除了上述單偏光膜LCD設(shè)備之外，存在其被稱為雙偏光膜LCD設(shè)備的另一類半透反射LCD設(shè)備，其中偏光膜位于前襯底前側(cè)以及后襯底后側(cè)的每一個上，并且其中反射膜(反射板)位于其配備在后襯底后側(cè)上的偏光膜的后側(cè)上。這類半透反射LCD設(shè)備可使透射模式和反射模式下的輸出光的強度最佳，并且可防止對比度降低以及單色圖象中的色彩。
然而，在雙偏光膜LCD設(shè)備中，存在在反射模式下從傾斜方向的角度觀察到屏幕上有雙重圖像這樣的視差問題、屏幕上出現(xiàn)了所不希望的顏色這樣的顏色混雜問題、以及某些像素具有降低的亮度這樣的亮度降低問題。半透反射LCD設(shè)備中的這些問題與反射LCD設(shè)備相同。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述，本發(fā)明的一個目的就是提供一種雙偏光膜LCD設(shè)備，該設(shè)備可消除在傳統(tǒng)半透反射LCD設(shè)備和傳統(tǒng)反射LCD設(shè)備中所遇到的視差問題、顏色混雜問題、以及亮度降低問題。
本發(fā)明提供了這樣一種液晶顯示器(LCD)設(shè)備，該設(shè)備具有前襯底，該前襯底包括其配備在前襯底前側(cè)上的前偏光膜；后襯底，該后襯底包括其配備在后襯底后側(cè)上的后偏光膜；液晶(LC)層，該液晶層夾在前襯底與后襯底之間；以及反射膜，該反射膜配備在后偏光膜的后側(cè)上，其中LC層與反射膜之間的距離不大于0.8mm。
根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備，LC層與反射膜之間的距離不大于0.8mm可使由視差所形成的雙重圖像之間的距離很小，由此當(dāng)在反射模式下顯示圖像時可消除視差、顏色混雜、亮度降低問題。


圖1給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD設(shè)備前襯底上的像素區(qū)域的剖視圖；圖2A和2B給出了圖1所示前襯底上的像素區(qū)域的頂視圖；圖3給出了第一實施例的LCD設(shè)備的電路圖；圖4A至4H給出了用于制造第一實施例的LCD設(shè)備上的前襯底的制造過程的連續(xù)步驟；圖5給出了根據(jù)對第一實施例改進的LCD設(shè)備前襯底上的像素區(qū)域的剖視圖；
圖6給出了圖5所示像素區(qū)域的頂視圖；圖7給出了其示出了入射光和反射光的LCD設(shè)備的示意性剖視圖；圖8給出了其具有COA前襯底的第一實施例的雙偏光膜LCD設(shè)備的剖視圖。
具體實施例方式
在對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述之前，為了更透徹的理解本發(fā)明，在下文中對本發(fā)明的原理進行描述。
該發(fā)明人進行實驗與分析以解決反射型和半透反射型的雙偏光膜LCD設(shè)備在反射模式下進行操作過程中的上述視差、顏色混雜、以及亮度降低的問題。
圖7給出了雙偏光膜LCD設(shè)備中的典型的LCD面板或者光閥，其中LCD面板50包括后襯底51、前襯底52、以及夾在其之間的液晶(LC)層53。LCD面板通過前襯底的功能而對屏幕上的多個像素進行定義。后襯底51與其順序排列在后襯底51后側(cè)上的后偏光膜(偏光板)54以及反射膜(反射板)54有關(guān)。前襯底52與位于其前側(cè)上的前偏光膜56有關(guān)。在圖7中，d1和d2分別表示后襯底51和后偏光膜54的厚度，并且P1至P5表示LCD面板50之內(nèi)的各個位置。LCD面板50在TN模式下進行操作并且通常是白色的。
在對LCD面板50中的視差原因進行分析的過程中，應(yīng)該注意的是入射在LCD面板50上的外界光束Ia和Ib穿過LC層53，并且反射在反射膜55的表面上以作為反射光束IIa和IIb而再次穿過LC層53。由于典型的反射膜55的色散特性而使反射光束IIa和IIb通常是色散光。因此，觀察者看到反射光束IIa和IIb就好像是從反射膜55的表面發(fā)射出一樣。
假定位于點P1上的像素是接通的并且其他所有像素是斷開的，那么其穿過LC層53中的點P1上的像素的光束包括在點P3所反射的反射光束IIa以及其通過點P1而進入的入射光束Ib。入射光束Ib在點P4被反射以作為反射光束IIb而前進。觀察者可觀察到反射光束IIa和IIb，并且因此可感知到點P3和P4上的圖像。更具體地說觀察者可觀察并感知到單個物體的雙重圖像。
LC層53的厚度通常為大約5μm，其顯著的小于厚度d1和d2。因此，雙重圖像之間的距離(L)近似為2·(D tanθ)忽略了LC層53的厚度，其中θ是就襯底的法線而言的光束入射角并且D是后襯底51的有效厚度并且其被表達為D＝d1+d2。從該表達式可以得知，后襯底的較大有效厚度D(在下文中其被稱為有效后襯底厚度)以及較大入射角θ可造成很大的距離L，該距離L由于可增加對雙重圖像的感知因此是所不希望的。
另一方面，在點P3所反射的入射光束Ia穿過其位于點P2上的不同像素上的LC層53。在其具有濾色鏡的彩色LCD設(shè)備中，因為相鄰像素具有不同顏色，因此雙重圖像還會導(dǎo)致顏色混雜問題以及亮度降低問題。因此希望有效的后襯底厚度很小以便消除視差、顏色混雜、以及亮度降低的問題。
例如，在電子計算器中，對于觀察者來說視差等等問題不是關(guān)鍵的，因為計算器具有其可利用單色圖象而將大尺寸的字符或者數(shù)字顯示在其上的LCD設(shè)備。因此很大的值L不是重大的問題。然而，在有源矩陣驅(qū)動LCD設(shè)備中，視差等等問題很關(guān)鍵，因為LCD設(shè)備具有較小的像素間距并且利用彩色圖像來顯示字符或者數(shù)字。
考慮到上述發(fā)現(xiàn)及分析，本發(fā)明采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中，在該結(jié)構(gòu)中其上裝配有一排開關(guān)設(shè)備的陣列襯底用作前襯底，并且其具有較小厚度的玻璃或塑料襯底用作后襯底。其上排列有開關(guān)設(shè)備的前襯底可以是所謂的其上裝配有濾色鏡(color filter)的COA(有源矩陣中的濾色鏡)襯底。
該發(fā)明人進行實驗以對其可引起顯著視差的有效后襯底厚度進行研究，由此建立了有效厚度D與視差之間的關(guān)系。圖8給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的且在實驗中所使用的LCD設(shè)備。圖8的LCD設(shè)備包括背光單元10A以及其用作光閥的LCD面板10B。LCD面板10B包括后襯底11、由COA襯底所實現(xiàn)的前襯底12、以及夾在襯底11與12之間的LC層13。
后襯底11包括透明襯底本體14以及形成于其上的對電極15。透明襯底本體14是由其具有很小厚度的玻璃或塑料制成的，并且因此僅僅具有很小的機械強度。前襯底12包括透明襯底本體16、形成于之上的一排開關(guān)設(shè)備17、形成于開關(guān)設(shè)備17之上的濾色鏡18、以及形成于濾色鏡18之上的像素電極19。
開關(guān)設(shè)備17、濾色鏡18、以及像素電極19配備在各個像素20中。開關(guān)設(shè)備17可以是TFT(薄膜晶體管)或者諸如MIM二極管這樣的TFD(薄膜二極管)。后襯底11將其連續(xù)排列在后襯底11上的后偏光膜21、反射膜22裝配在其后側(cè)上。前襯底12將前偏光膜23裝配在其前側(cè)上。
利用TFT-LCD設(shè)備進行實驗，同時改變LCD設(shè)備中的后襯底的厚度以觀察視差的發(fā)生。通過對透明襯底本體14的后表面進行打磨來調(diào)節(jié)每個后襯底11的厚度。10.4英寸VGA型的TFT-LCD設(shè)備具有0.33mm的像素間距，但是14英寸XGA型的TFT-LCD設(shè)備具有0.28毫米的像素間距。
對其具有0.33mm像素間距的TFT-LCD設(shè)備進行實驗會顯現(xiàn)出其厚度高達0.8mm或之上的很大有效后襯底厚度造成了很大的視差，這阻礙了TFT-LCD設(shè)備的實際用途。0.6mm與0.8mm之間的有效后襯底厚度可造成一定程度的視差，這可使TFT-LCD設(shè)備有實際用途。小于0.6mm的有效后襯底厚度不會顯現(xiàn)出顯著的視差，并且不會導(dǎo)致實用性的麻煩。對其具有0.28mm像素間距的TFT-LCD設(shè)備進行實驗會展現(xiàn)出與其具有0.33mm像素間距的相應(yīng)TFT-LCD設(shè)備的情況相比，有效后襯底厚度應(yīng)該減小大約0.1mm。
該發(fā)明人此后對偏光膜和反射膜的實際結(jié)構(gòu)進行了研究。配備在前襯底12前面的前偏光膜23可以是此目的所通常使用的諸如Sumitomo Chemical公司的SQ-1852AP(商標(biāo))這樣的普通偏光膜。其包括有多個堆積層的抗反射(AR)膜形成于前偏光膜的表面上以消除對直接陽光的反射，由此可改善圖像質(zhì)量。
后襯底11、后偏光膜21、以及反射膜22的組合的典型示例包括(1)后襯底/粘合層/后偏光膜/粘合層/反射膜；(2)后襯底/粘合層/后偏光膜/粘合層/增亮膜；以及(3)后襯底/粘合層/后偏光膜/粘合層/增亮膜/反射膜。
反射膜22可以是入射光未穿過的所有反射型、入射光的有效部分所穿過的半透反射型、以及入射光的大部分所穿過的低反射型的任何一個。反射膜22基本上是通過蒸發(fā)或者其他適用技術(shù)而在其上形成了諸如鋁這樣的金屬或者電介質(zhì)堆積層的高分子膜。反射膜具有50至100um這樣的典型厚度。
粘合在后襯底11后表面上的后偏光膜21和反射膜22所反射的反射光不是鏡面反射光并且應(yīng)該是色散光。通過其表面上具有凸凹部分的反射膜可獲得該色散光，或者通過微粒所色散到的粘合層可更容易獲得該色散光。
上述組合(1)的結(jié)構(gòu)是將其與反射膜有關(guān)的偏光膜粘合在后襯底11的后側(cè)上。該結(jié)構(gòu)中的有效后襯底厚度是后襯底、粘合層、后偏光膜、以及粘合層的厚度總和。粘合層和后偏光膜的典型厚度分別是20至40um以及100至200um。因此，典型的有效后襯底厚度是140至280um加上后襯底的厚度。在組合(1)中，例如，Sumitomo Chemical公司的產(chǎn)品SJI862AP AS-011(反射率18.3％，并且透射率＝21.2％)用作半透反射反射膜。
組合(2)和(3)的結(jié)構(gòu)中的增亮膜可以是作為膽固醇型液晶的應(yīng)用而所獲得的偏心分離/高透射偏光膜，并且Sumitomo Chemical公司的產(chǎn)品“DBEF”用于此目的。增亮膜的厚度通常是100至200um。由于在增亮膜的后表面上出現(xiàn)了反射，因此組合(2)和(3)結(jié)構(gòu)中的有效后襯底厚度是后襯底、粘合層、后偏光膜、粘合層、以及增亮膜的厚度總和。因此，有效后襯底厚度的典型厚度是240至480um加上后襯底11的厚度。
與作為前襯底12的COA襯底相比，后襯底11具有較小的厚度。透明襯底本體14可以是由玻璃或者塑料制成的。塑料襯底的材料示例包括聚碳酸酯(PC)樹脂以及聚醚砜樹脂(polyethersulfone resin)，并且不限制于此。透明襯底本體14的非典型厚度是0.1至0.2mm。
考慮到顯示性能而不將有效后襯底厚度D的下限確定為特殊值，并且由于可用材料的限制而使其通常是100um。如果透明襯底本體14是由塑料制成的，那么在實際情況中透明襯底本體的厚度下限是50um。考慮到后偏光膜21和粘合層的總厚度的下限是70um，那么在這種情況下有效后襯底厚度D是120um。
雖然圖8中未說明，但是配向膜配備在對電極15的前側(cè)和像素電極19的后側(cè)的每一個上。通常通過涂上聚酰亞胺樹脂、使涂膜燃燒、并且摩擦所燃燒的薄膜可形成配向膜(alignment film)?；蛘?，通過其利用光學(xué)準(zhǔn)直或者等離子處理的低溫過程可形成該配向膜。在使夾在襯底之間的密封元件燃燒之后通過真空注入來將液晶注射到LCD面板中，或者通過在繼將液晶滴滴落在襯底上之后將襯底11和12膠合在一起并且對襯底11與12之間的密封元件進行UV固化來將液晶注射到LCD面板中。
如上所述，其具有一對偏光膜的半透反射或者反射LCD設(shè)備的視差問題等等強烈的取決于有效后襯底厚度D，并且合適的有效后襯底厚度是0.8mm或更小，更好的有效后襯底厚度是0.7mm或更小，并且優(yōu)選地的有效后襯底厚度在0.1mm與0.5mm之間，這基本上不會涉及視差問題等等。
優(yōu)選地是本發(fā)明的LCD設(shè)備具有向列液晶，并且其可在扭曲排列的向列模式、板內(nèi)切換模式、或者垂直對齊模式下進行操作的LCD設(shè)備尤其是適合于這種結(jié)構(gòu)。這是因為配備在LC層前面和后面的一對偏光膜提供了較高的對比度并且可防止單色圖像中的色彩。
現(xiàn)在，參考附圖對本發(fā)明的實施例進行更具體的描述，在附圖中像素的組件是由相似的參考數(shù)字來表示的。
圖1給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的其具有一對偏光膜的半透反射LCD設(shè)備的前襯底。該實施例的LCD設(shè)備具有圖8所示的整個結(jié)構(gòu)。將前襯底12配置成COA襯底并且包括其每一個是由反向交錯(reverse-staggered)薄膜晶體管(TFT)而實現(xiàn)的開關(guān)設(shè)備。
前襯底12包括透明的絕緣襯底本體或者玻璃襯底本體16、疊層在玻璃襯底本體16上的TFT中的柵極電極31a、覆蓋柵極電極31a的柵極絕緣薄膜32、以及其每一個形成于與柵極電極31a相對應(yīng)的柵極絕緣薄膜32之上的半導(dǎo)體活性層33。半導(dǎo)體活性層33具有源極電極35a，該源極電極35a位于一個邊緣部分上且其之間插入有重?fù)诫s層34；以及漏極電極36a，該漏極電極36a位于另一個邊緣部分上且其之間插入有另一重?fù)诫s層34。重?fù)诫s層34是n型非晶硅層并且在這里被稱為歐姆接觸層。換句話說，從該附圖中可以得知，對該歐姆接觸層34進行蝕刻以使其離開TFT的溝道部分，并且因此該TFT被稱為溝道蝕刻的TFT。
鈍化層37疊層在源極電極35a、漏極電極36a、以及半導(dǎo)體活性層33之上。在鈍化層37上，提供了其包括有與各個有效像素區(qū)域相對應(yīng)的紅色、綠色、以及藍色的濾色鏡層40。在鈍化層37上，還提供了用于對除有效像素區(qū)域之外的區(qū)域進行光屏蔽的黑色矩陣42。在濾色鏡層40與黑色矩陣42之間的邊界處，黑色矩陣42的邊緣疊層在濾色鏡層40的邊緣之上。黑色矩陣42是作為LCD面板整個區(qū)域上的單層而形成的，并且因此將其堅固的粘合在玻璃襯底本體16上，這基本上不存在從其中脫離的可能性。
在該實施例中，在濾色鏡層40上形成了用于將其與漏極電極36a相接觸的像素電極19收納在其中的開口45。作為替代，開口45可形成于黑色矩陣之中。
作為該實施例中的濾色鏡層40的材料，可以使用通常用于此目的的基于丙烯酸的色料色散的光致抗蝕劑。該色料可以是從一般有機色料中任意選擇的。黑色矩陣的色料示例包括碳、二氧化鈦、以及有機黑色色料，在這些當(dāng)中碳是最可取的。有機黑色色料是若干個彩色色料的混合體。
外涂層41形成于濾色鏡層40、黑色矩陣42、以及鈍化層37的暴露部分之上。接觸孔39形成于外涂層41以及其位于濾色鏡層40的開口45之內(nèi)的鈍化層37之中，其暴露出漏極電極36a的一部分。像素電極19形成于外涂層41之上并且位于接觸孔39之內(nèi)以與漏極電極36a相連。漏極電極36a起使漏極的電極通向像素電極19的作用。
圖2A給出了下述像素的結(jié)構(gòu)，所述像素包括有其具有圖1所示前襯底12的LCD設(shè)備中的互連及電極。應(yīng)當(dāng)注意的是圖1與沿著圖2A中的線A-A′的視圖相對應(yīng)。在圖2A中，每個柵極線31以及每個源極線或者數(shù)據(jù)線35彼此相垂直的延伸，同時環(huán)繞著像素電極19。TFT 38位于柵極線31與數(shù)據(jù)線35之間的每個交點附近并且位于像素電極19的區(qū)域之外。柵極電極31a和源極電極35a分別與相應(yīng)柵極線31和相應(yīng)數(shù)據(jù)線35a相連。在附圖中，36a和39分別表示漏極電極和接觸孔。
圖2B給出了圖2A所示像素中的濾色鏡層40以及黑色矩陣42的一部分。濾色鏡層40與除其與接觸孔39相對應(yīng)的開口45之外的像素電極19的整個區(qū)域相對。黑色矩陣42位于像素電極19的區(qū)域之外，同時屏蔽TFT 38和柵極線31。
在圖8中，該實施例中的對襯底或者后襯底11包括其是由塑料制成的0.2mm厚度的透明襯底本體14。在后襯底11的后側(cè)上，提供了其包括有粘合層(未給出)/后偏光膜21/粘合層(未給出)/增亮層(未給出)/反射膜22這樣的分層結(jié)構(gòu)以作為偏光膜21與反射膜22的組合的實際示例。反射膜22是通過其上形成有諸如二氧化鈦薄膜這樣的高折射率薄膜的低反射膜來實現(xiàn)的。增亮膜可以是Sumitomo-3M公司的DBEF(商標(biāo))。
本實施例中的有效后襯底厚度D是后襯底11、粘合層、后偏光膜21、以及粘合層的厚度總和。假定后襯底11、粘合層、后偏光膜21的厚度分別是0.2mm、20um、以及100um，那么有效后襯底厚度D是340um。前偏光膜23是其上形成有抗反射涂層的偏光膜。
圖3給出了本實施例的LCD設(shè)備10的一部分的電路圖。LCD設(shè)備10包括多個柵極線31，這多個柵極線31與各個柵極端31b相連；多個數(shù)據(jù)線35，這多個數(shù)據(jù)線35與柵極線31相垂直的延伸并且與各個數(shù)據(jù)端35b相連。柵極端31b和數(shù)據(jù)端35b與所配備的用于對圖像數(shù)據(jù)進行處理的外部信號處理板相連。TFT 38位于柵極線31與數(shù)據(jù)線35之間的交點附近，所述柵極線31和數(shù)據(jù)線35分別與TFT 38的柵極電極31a和源極電極35a相連。
TFT 38的漏極電極36a與下述相應(yīng)像素電極相連，所述相應(yīng)像素電極夾在其與對電極相關(guān)的LC層(圖8中的13)之間。對電極與接地端相連。柵極端31b通過柵極線31而提供了掃描信號以對TFT 38進行開關(guān)或驅(qū)動。數(shù)據(jù)端35b通過數(shù)據(jù)線35和TFT 38而將數(shù)據(jù)信號提供給像素電極19，像素電極19將數(shù)據(jù)信號存儲在其上以作為電荷量。
在圖3中，附加的電容器43連接在TFT 38的漏極電極36a與相鄰柵極線31之間。
在該實施例中，前襯底是由COA襯底所實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)以及有效后襯底厚度被設(shè)置為120um的結(jié)構(gòu)提供了雙重圖像之間的較小距離L。較小距離L足以消除在其具有一對偏光膜的傳統(tǒng)半透反射LCD設(shè)備中所遇到的視差、顏色混雜、以及亮度下降的問題。
在該實施例中，由COA襯底所實現(xiàn)的前襯底12可以是任何襯底，只要諸如玻璃襯底本體這樣的透明襯底本體具有開關(guān)設(shè)備和濾色鏡層。基本上不存在對開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，并且TFT可以由例如MIM二極管來替代。TFT可以是普通的交錯結(jié)構(gòu)以代替反向交錯結(jié)構(gòu)。濾色鏡層40可以是任何組合以代替上述RGB三原色。
在該實施例的LCD設(shè)備中，除前襯底12結(jié)構(gòu)之外的結(jié)構(gòu)并不局限于任何結(jié)構(gòu)。例如，液晶的材料、配向膜、透明襯底本體、以及對電極通常用在傳統(tǒng)有源矩陣驅(qū)動LCD設(shè)備中。
開口45形成于黑色矩陣42而不是濾色鏡層40之中。圖5給出了這樣的改進，即開口45A形成于黑色矩陣42之中，并且圖6給出了其頂視圖。圖5與沿著圖6中的線A-A′的剖面圖相對應(yīng)。在這種改進中，在下述開口45A之內(nèi)形成了接觸孔39，所述開口45A形成于其疊層在TFT 38上的黑色矩陣42之中。濾色鏡層40與除開口45和其附近的區(qū)域之外的像素電極19的整個區(qū)域相對。這種改進中的前襯底12A的其他結(jié)構(gòu)與第一實施例中的前襯底12的相應(yīng)結(jié)構(gòu)相類似。
應(yīng)當(dāng)注意的是黑色矩陣42屏蔽了柵極線31以及TFT 38，并且因此形成于除濾色鏡層40的區(qū)域之外的區(qū)域之中。開口45A包括由濾色鏡層40所形成的邊緣以及由黑色矩陣42所形成的相對邊緣以代替所述結(jié)構(gòu)。
圖4A至4H連續(xù)的給出了用于制造該實施例的前襯底的制造處理的步驟。用玻璃等等制備了0.5mm厚度的透明絕緣襯底本體16，并且如圖4A所示，利用傳統(tǒng)方法而在其上形成了一排溝道蝕刻的TFT38。用于制造溝道蝕刻的TFT的處理的具體細(xì)節(jié)如下。
首先，使其厚度為100至400nm的導(dǎo)電薄膜淀積在透明襯底本體16上，繼之以通過利用光刻處理來對導(dǎo)電薄膜進行構(gòu)圖以形成柵極線31、柵極電極31a、以及柵極端31b。例如，導(dǎo)電薄膜包括Al、Mo、或者Cr。
隨后，通過利用CVD技術(shù)而使其諸如是由氮化硅組成的柵極絕緣薄膜32、非晶硅層、以及n型重?fù)诫s非晶硅層(n+型硅層)淀積在整個區(qū)域上以分別高達大約400nm、300nm、以及50nm的厚度。此后，通過單處理蝕刻來對非晶硅層和n+型硅層進行構(gòu)圖以留下半導(dǎo)體活性層33以及其疊層在半導(dǎo)體活性層33上的n+型非晶硅層。
此后通過利用濺射技術(shù)而使諸如Mo或者Cr薄膜這樣的其厚度為100至200nm的金屬薄膜淀積在柵極絕緣薄膜32以及其保持在半導(dǎo)體活性層33上的n+型硅層上。此后對金屬薄膜進行構(gòu)圖以形成源極電極35a、數(shù)據(jù)線、漏極電極36a、以及數(shù)據(jù)端。該構(gòu)圖步驟還移走了除其位于源極電極35a和漏極電極36a之下的部分之外的n+型硅層的一部分以留下接觸層34。由此形成了溝道蝕刻的TFT。
此后，進行等離子CVD處理以形成其疊層在源極電極35a、源極線、漏極電極36a、以及數(shù)據(jù)端上的鈍化層37，該鈍化層37是由諸如四氮化三硅這樣的其厚度為大約100至200nm的無機物制成的。
隨后，如圖4B所示，利用旋涂技術(shù)而將下述紅色光致抗蝕劑涂在圖4A的結(jié)構(gòu)上，所述紅色光致抗蝕劑包括色散在丙烯酸樹脂上的紅色料。對旋涂中的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)以便生成的彩色光致抗蝕劑薄膜的厚度大約為1.2um。此后通過使其保持在80度C之下兩分鐘而使加熱板用于對紅色光致抗蝕劑進行預(yù)烘焙，繼之以暴露出所預(yù)烘焙的光致抗蝕劑薄膜以暴露出光。此后利用氫氧化四甲銨(tetra-metyl-ammonium-hydroxide)(TMAH)液體來對生成的薄膜進行顯影，由此形成了下述紅色濾色鏡層40a，所述紅色濾色鏡層40a中具有指定像素之內(nèi)的開口45。開口45的大小是每個開口45可很好的將接觸孔39收納在其中。此后使用無塵烤箱以使其在220度C之下烘焙60分鐘以使紅色濾色鏡層40a固化。
隨后，分別如圖4C和4D所示，與紅色濾色鏡層40a相類似，通過在其他像素之內(nèi)利用旋涂以及烘焙技術(shù)而形成了綠色濾色鏡層40b以及藍色濾色鏡層40c。值得注意的是圖4C給出了其與圖4B所示像素相鄰的像素，然而圖4D給出了其與圖4C所示像素相鄰的另一像素。
在形成了如圖4B至4D所示的濾色鏡層40a之后，此后形成了如圖4E所示的黑色矩陣42，其中那些濾色鏡層的一個是由數(shù)字40來表示的。黑色矩陣是由光致抗蝕劑制成的，其中諸如碳這樣的色料色散在丙烯酸樹脂上。在該實施例中，利用旋涂技術(shù)來施加其粘滯度為20cP的材料以獲得其厚度為1.5um的薄膜。由此在除開口45之外的區(qū)域之中形成了黑色矩陣42。
此后，如圖4F所示，為了平面化目的而在整個區(qū)域上形成了諸如透明丙烯酸樹脂這樣的光致抗蝕劑薄膜41，繼之以使其暴露出并對其顯影以在位于開口45之內(nèi)的光致抗蝕劑薄膜41上形成了接觸孔39。此后使光致抗蝕劑薄膜41在220度C之下烘焙60分鐘以使其固化，因此獲得外涂層41。
隨后，如圖4G所示，通過涂層而形成了酚醛清漆光致抗蝕劑薄膜44，繼之以對其進行構(gòu)圖。通過使所構(gòu)圖的酚醛清漆光致抗蝕劑薄膜44作為蝕刻掩模，對鈍化層37進行蝕刻以在其中形成了其到達漏極電極36a的接觸孔39。在形成接觸孔39的步驟中，還移走數(shù)據(jù)端上的鈍化層37的不必要部分以及柵極端上的柵極絕緣薄膜32的不必要部分。
在該實施例中，因為在形成了濾色鏡層407之后形成了黑色矩陣42，因此接觸孔39中基本上不存在剩余物，由此鈍化層37基本上沒有蝕刻缺陷。此外，因為在對其被配置為像素電極19的導(dǎo)電薄膜進行濺射之前形成了接觸孔39，因此接觸孔39以及開口45基本上沒有氧化及污染問題。這提供了較低的電阻以使像素電極19與漏極電極36a插接。
此后，如圖4H所示，移走所構(gòu)圖的酚醛清漆光致抗蝕劑薄膜44，繼之以在接觸孔39之內(nèi)所暴露出的外涂層41和漏極電極36a上形成諸如其是由銦化錫所制成的透明導(dǎo)電薄膜。此后對透明導(dǎo)電薄膜進行構(gòu)圖以形成像素電極19。像素電極19的透明導(dǎo)電薄膜的較大厚度提供了適合的覆蓋范圍以及其與漏極電極36a相連的較低的且更穩(wěn)定的電阻?？紤]到ITO薄膜的特性，優(yōu)選的是透明導(dǎo)電薄膜的厚度大約為100nm。
雖然濾色鏡層40和黑色矩陣42的厚度取決于其所使用的材料，但是所涂的濾色鏡層的典型厚度大約為1.0至1.5um，然而所涂的黑色矩陣42的典型厚度大約為1.0至2.0um。外涂層41具有任何厚度，只要外涂層41具有合適的平面化功能，并且所涂的外涂層41的典型厚度大約為2.5至4.5um。
隨后，制備由聚醚砜所制成的其厚度為0.2mm的透明襯底本體14，并且利用傳統(tǒng)方法而在其上形成由ITO所制成的對電極15，由此制備后襯底11。此后，通過利用傳統(tǒng)方法而在對電極15的前表面以及像素電極19的后表面的每一個上形成了定向膜。定向膜包括在低溫下所烘焙的聚酰亞胺樹脂(polyimide resin)。
通過利用傳統(tǒng)方法來使由此所制備的后襯底11與前襯底12重疊在一起，并且使這兩個襯底11與12之間的間隔充滿液晶以獲得圖8所示的LCD面板10B。液晶可以是其涂有手性材料(chiral material)的普通扭曲排列的向列液晶。利用其用作周邊密封元件的熱固性環(huán)氧樹脂，在傳統(tǒng)LCD面板中可照例對LCD面板10B的間隙進行控制。
此后，使其具有抗反射涂層的后偏光膜23粘合在前襯底12的前表面上，并且從自后襯底11起的順序來看，使其包括有粘合層/后偏光膜/粘合層/增亮膜/反射膜這樣的分層結(jié)構(gòu)附著在后襯底11的后表面上。因此，可獲得LCD面板10B。在最后的步驟，將生成的LCD面板10B與背光單元10A組合在一起以形成集成的LCD設(shè)備10。
制造根據(jù)本發(fā)明第一實施例的樣本。這里所使用的背光單元10A是其亮度為1100cd/m2的LED背光單元。配備偏光膜23和21以便前偏光膜的偏光軸與后偏光膜21的偏光軸相垂直，并且使生成的LCD設(shè)備10在通常的白色TN模式下進行操作。
在斷開背光單元10A時，對LCD設(shè)備的樣本進行評估，其結(jié)果是從相對于LCD面板10B的法線呈60度或更大角度的觀察方向未觀察到雙重圖像的視差。這展現(xiàn)出通過該實施例可使視差消除的程度合乎需要。在LCD面板10B之內(nèi)所觀察到的對比度是大約40。在打開背光單元10A時，進一步對該樣本進行評估。對比度以及所觀察到的白色亮度分別是190和83cd/m2。
根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LCD設(shè)備與第一實施例的LCD設(shè)備10相類似，除了偏光膜用作后襯底21之外，并且因此在該實施例中不使用專用后偏光膜21。該結(jié)構(gòu)可進一步降低LCD設(shè)備的有效后襯底厚度，由此可進一步消除視差問題等等。
通過利用諸如專利公開物JP-A-2000-122064中所描述的技術(shù)可形成第二實施例的LCD設(shè)備。在該技術(shù)中，使用氙離子束以代替對定向膜進行摩擦，由此可降低當(dāng)形成定向薄膜時偏光膜的升溫并且可降低這其中所造成的機械應(yīng)力。進一步，在偏光膜上形成了穩(wěn)定的定向膜。
通過利用諸如專利公開物JP-A-2001-174829中所描述的技術(shù)可形成第二實施例的LCD設(shè)備。在該技術(shù)中，在使這兩個襯底重疊之前，使液晶作為液滴而滴落在前后襯底之一上。
在該實施例中，通過將前襯底12配置為COA襯底，可降低對后襯底所進行的熱處理步驟的數(shù)目。值得注意的是在這里在制造處理中對襯底進行加熱過程中的普通熱步驟包括諸如通過CVD或者噴涂的薄膜淀積步驟、光刻步驟、以及對濾色鏡層的烘焙步驟。因為在該實施例中未將這些熱步驟應(yīng)用到后襯底上，因此通過其通常容易受到熱變形的偏光膜來配置后襯底，并且該后襯底具有較小的有效后襯底厚度。氙離子束技術(shù)可使定向膜形成于偏光膜上而不是玻璃襯底本體上。
本發(fā)明對于下述LCD設(shè)備尤其有利，所述LCD設(shè)備上定義了其以0.33mm或者更小間距所排列的多個像素。LC層與反射膜之間的距離優(yōu)選地是在0.1mm與0.6mm之間。像素間距與該距離的優(yōu)選組合是間距是0.28mm或者更小并且該距離是0.7mm或者更小。在這種情況下，更好的是該距離在0.1mm與0.5mm之間。
因為上面所描述的實施例只是示例性的，因此本發(fā)明并不局限于上述實施例并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可很容的對其做出各種改進或者變化。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器(LCD)設(shè)備，該設(shè)備包括前襯底，該前襯底包括配備在所述前襯底前側(cè)上的前偏光膜；后襯底，該后襯底包括配備在所述后襯底后側(cè)上的后偏光膜；液晶(LC)層，該液晶層夾在所述前襯底與所述后襯底之間；以及反射膜，該反射膜配備在所述后偏光膜的后側(cè)上，其中所述LC層與所述反射膜之間的距離不大于0.8mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中所述LCD設(shè)備上定義了其以不大于0.33mm的間距所排列的多個像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的LCD設(shè)備，其中所述距離不小于0.1mm并且不大于0.6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的LCD設(shè)備，其中所述間距不大于0.28mm并且所述距離不大于0.7mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的LCD設(shè)備，其中所述距離不小于0.1mm并且不大于0.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中所述前襯底是有源矩陣驅(qū)動襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的LCD設(shè)備，其中所述前襯底上裝配了濾色鏡層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的LCD設(shè)備，其中將所述后襯底和所述后偏光膜配置成單偏光膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的LCD設(shè)備，其中所述LC層是向列LC層。
全文摘要
一種液晶顯示器設(shè)備包括前襯底、后襯底、夾在其之間的LC層，分別配備在前襯底前側(cè)以及后襯底后側(cè)上的前偏光膜和后偏光膜、以及配備在后偏光膜后側(cè)上的反射膜。將LC層與反射膜之間的距離設(shè)置為0.8mm或者更小以解決視差問題。
文檔編號G02F1/13GK1700068SQ20051007390
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者平井良彥, 中謙一郎 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社