專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，特別涉及提高白顯示的亮度。
背景技術：
近年來，液晶顯示裝置等薄型顯示器廣泛應用于各種領域。液晶顯示裝置的顯示 品質逐年提高，大部分顯示性能都達到超越布勞恩管的水平，然而白亮度的提高依然成為 問題。在液晶顯示裝置中，使用顯示畫面的整體具有均勻的亮度的背光源，因此顯示畫 面的整體為白顯示時的亮度與局部白顯示時的亮度(峰亮度)相同。另一方面，在布勞恩 管等自發(fā)光型顯示器中，如果縮小白顯示的面積，則能夠提高其亮度，因此局部白顯示的表 現力優(yōu)良。近年來，人們對環(huán)境問題的關心逐漸提高，也要求液晶顯示裝置的節(jié)能化。因此， 若能夠提高液晶顯示裝置的顯示亮度，則也能夠降低背光源的亮度實現節(jié)能化。作為提高 亮度的方法，例如專利文獻1中提出了在RGB構造(Red、Green、Blue 紅、綠、藍)的RGB濾 光片之外還形成有透明濾光片(W)的RGBW構造的液晶顯示裝置的方案。此外，例如專利文獻2中公開了一種利用電濕潤效應(Electro Wetting)原理的 顯示裝置。電濕潤效應是指，根據電壓的負載來調節(jié)疏水性膜的表面的親水性的技術，被利 用于光的轉換。近年來，在反射型的電子紙等的用途方面正在進行研究。這里，簡單地說明作為顯示器的構造。第一基板和第二基板隔著間隔壁相對配置， 在它們的內部形成的空間中封入有水和帶色的油滴。在第一基板依次疊層設置有透明電 極、絕緣膜和具有疏水性的表面的疏水性膜。另一方面，在第二基板的第一基板側設置有透 明電極。而且，在疏水性膜的表面設置有油滴的層，該油滴層與第二基板之間填充有水。在對各透明電極不施加電壓的狀態(tài)下，疏水性膜的表面為疏水性，因此油滴覆蓋 其整個表面。另一方面，在施加電壓的狀態(tài)下，疏水性膜的表面變成親水性，因此油滴從疏 水性膜的表面被排開，水覆蓋其表面。然后，通過使用CMY(Cyan、Magenta, Yellow 青色、品紅、黃色)的帶色油滴，并在 作為背面?zhèn)鹊牡谝换鍌扰渲梅瓷浒?，構成反射型的顯示裝置。日本專利文獻1 日本特開平10-10998號公報日本專利文獻2 日本特表2007-508576號公報
發(fā)明內容
然而，即使如上述專利文獻1那樣使用RGBW構造的彩色濾光片，在提高亮度方面 也不能獲得充分的效果。下面，說明RGBW構造的白亮度提高的效果。如圖6的上半部所示，關于RGB三色 以彼此相同的面積形成的RGB構造，使通過透過RGB各色而被混色來進行顯示的白的亮度 為1。
如圖6的下半部所示，在RGBW的各色以彼此相同的面積形成的RGBW構造中，RGB 部分的透過光的白亮度從其面積比變成1X3/4。W部分的白亮度約為RGB部分的3倍(通 常，能夠假定各色會透過背光源的白色光的約1/3的光量)，但是面積是整體的1/4，因此亮 度由3X 1/4變成3/4。從而，在該RGBW構造中，亮度提高在整體上限于RGB構造的1. 5倍。進一步，如上所述，RGBW構造中，各色的像素尺寸與RGB構造相比變成3/4的大小， 因此當進行RGB的單色顯示時，例如R的單色(濃色)的情況下，對GBW的各色進行遮光， 僅R的像素透過光，因此還存在像素的尺寸較小、R顯示變暗等缺點。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于使顯示裝置的白顯示的亮度提高。為了實現上述目的，在本發(fā)明中，使著色區(qū)域的面積因電濕潤效應而變化的彩色 濾光片元件層疊于顯示元件。具體而言，本發(fā)明的顯示裝置，其特征在于，包括具有多個第一像素的顯示元件； 彩色濾光片元件，其層疊于上述顯示元件，并具有多個配置成分別與上述顯示元件的第一 像素重疊的第二像素；和對上述彩色濾光片元件和上述顯示元件射出白色光的光源，利用 透過上述第一像素和第二像素的上述光源的光進行顯示，其中，上述彩色濾光片元件的各 第二像素具有面積因電濕潤效應而變化的著色區(qū)域。上述彩色濾光片元件優(yōu)選具有多個以具有紅色(R)的著色區(qū)域的上述第二像素、 具有綠色(G)的著色區(qū)域的上述第二像素和具有藍色(B)的著色區(qū)域的上述第二像素為一 組而構成的圖像元素。上述顯示元件可以為液晶顯示元件。上述顯示元件可以為電濕潤效應顯示元件。上述彩色濾光片元件優(yōu)選包括第一基板；和隔著在該第一基板區(qū)劃上述第二像 素的間隔壁與該第一基板相對配置的第二基板，在上述第一基板依次層疊有第一透明電 極、絕緣模和疏水性膜，在上述第二基板層疊有第二透明電極，在上述第二像素中的上述第 二透明電極與上述疏水性膜之間，具有親水性的第一溶液和具有疏水性的第二溶液以任一 溶液被著色的狀態(tài)一同被封入，在上述第一透明電極和第二透明電極，連接有用于對該第 一透明電極與第二透明電極之間施加電壓的電壓供給部，上述疏水性膜的上述第二基板側 的表面，在沒有通過電壓供給部對第一透明電極和第二透明電極之間施加電壓的狀態(tài)下具 有疏水性，在通過電壓供給部對第一透明電極和第二透明電極之間施加電壓的狀態(tài)下具有 親水性。優(yōu)選上述第一溶液是水，第二溶液是油滴。優(yōu)選上述疏水性膜由表面具有OH基的SiO2膜構成。-作用-接著，說明本發(fā)明的作用。上述顯示裝置通過從光源射出的白色光透過顯示元件的第一像素和彩色濾光片 元件的第二像素兩者來進行顯示。彩色濾光片元件的各第二像素，著色區(qū)域的面積因電濕 潤效應而變化。即，當第二像素中的著色區(qū)域的面積增加時，由透過該著色區(qū)域的著色光進 行該第二像素的著色顯示。另一方面，當第二像素中的著色區(qū)域的面積減少時，由透過該第 二像素的白色光進行白顯示。因此，根據本發(fā)明，由透過著色區(qū)域的面積減少了的第二像素的光源的白色光自身進行白顯示，而并非通過混色進行白顯示，因此其白顯示的亮度得以急劇地提高。進一步，無需如RGBW構造那樣設置用于白顯示的W區(qū)域，因此能夠充分確保第二 像素中的著色區(qū)域的面積，著色顯示的亮度也不會降低。發(fā)明效果根據本發(fā)明，將著色區(qū)域的面積因電濕潤效應而變化的彩色濾光片元件層疊于顯 示元件，因此能夠由透過著色區(qū)域的面積減少了的第二像素的至少一部分的光源的白色光 自身進行白顯示。因此，與通過混色進行白顯示的情況相比，能夠急劇地提高白顯示的亮度。進一步，例如無需如RGBW那樣設置用于白顯示的W區(qū)域，因此能夠充分確保第二 像素中的著色區(qū)域的面積，既能夠提高白顯示的亮度，也能夠顯著地提高著色顯示的亮度。
圖1是示意性表示本實施方式1的顯示裝置的構造的截面圖。圖2是示意性表示無電壓施加狀態(tài)的彩色濾光片元件的截面圖。圖3是示意性表示電壓施加狀態(tài)的彩色濾光片元件的截面圖。圖4是表示進行本實施方式1和2的白顯示、單色顯示和黑顯示時的圖像元素的 狀態(tài)的說明圖。圖5是示意性表示本實施方式2的顯示裝置的構造的截面圖。圖6是表示進行RGB構造和RGBW構造的白顯示、單色顯示和黑顯示時的圖像元素 的狀態(tài)的說明圖。附圖標記說明1液晶顯示裝置11液晶顯示元件(顯示元件)12彩色濾光片元件13背光源單元21第一像素22第二像素25圖像元素30著色區(qū)域31、61 第一基板32、62 第二基板33、63 間隔壁35絕緣膜36疏水性膜40無色區(qū)域41第一透明電極42第二透明電極43電壓供給部51、71 水(第一溶液)
52、72油滴(第二溶液)65黑色區(qū)域66無色區(qū)域
具體實施例方式下面，基于附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。另外，本發(fā)明不限定于以下的實施方 式。(發(fā)明的實施方式1)圖1 圖3表示本發(fā)明的實施方式1。圖1是示意性表示本實施方式1的顯示裝置的構造的截面圖。圖2是示意性表示 無電壓施加狀態(tài)的彩色濾光片元件的截面圖。圖3是示意性表示電壓施加狀態(tài)的彩色濾光 片元件的截面圖。本實施方式1的顯示裝置是進行透過顯示的液晶顯示裝置1，如圖1所示，包括 作為顯示元件的液晶顯示元件11 ；層疊于液晶顯示元件11的彩色濾光片12 ；和在彩色濾 光片12的與液晶顯示元件11相反的一側配置的作為光源的背光源單元13。背光源單元13構成為對彩色濾光片12和液晶顯示元件11射出白色光。從背光 源單元13射出的白色光遍及其射出面的整體，形成大致均勻的亮度。液晶顯示元件11包括TFT基板15 ；與TFT基板15相對配置的對置基板16 ；和被 封入在TFT基板15和對置基板16之間的液晶層17，具有多個作為顯示的單位區(qū)域的第一 像素21。第一像素21例如配置成矩陣狀。TFT基板15例如在作為透明基板的玻璃基板，在各個第一像素21形成有省略圖示 的像素電極和TFT (薄膜晶體管Thin-Film Transistor)。此外，與上述TFT連接的柵極配 線和源極配線(省略圖示)形成為格子狀。它們由絕緣膜(省略圖示)覆蓋，在該絕緣膜 的表面形成有取向膜(省略圖示)。對置基板16構成為例如在作為透明基板的玻璃基板上，省略圖示的共用電極在 大致整個面連續(xù)地無間隙地形成，在該共用電極與上述像素電極之間施加規(guī)定的電壓，由 此在每個第一像素21對液晶層17進行取向控制。在TFT基板15與對置基板16之間，設 置有區(qū)劃各第一像素21的遮光部18。此外，在對置基板16的外側表面即與液晶層17相反 的一側的表面貼合有偏光板19。液晶顯示元件11例如能夠通過如下方法制造例如經由框狀的密封部件(省略圖 示)將TFT基板15和對置基板16貼合，將液晶材料從形成于密封部件的注入口注入到各 基板15、16的間隙。如圖1和圖2所示，彩色濾光片12例如包括由玻璃構成的透明的第一基板31 ； 和隔著間隔壁33與第一基板31相對配置的、例如由玻璃構成的透明的第二基板32。彩色 濾光片12具有以分別與上述液晶顯示元件11的第一像素21重疊的方式配置的第二像素 22。即，第二像素22與第一像素21對應地配置成矩陣狀。這些各第二像素22由上述間隔 壁33區(qū)劃。作為本發(fā)明的特征，彩色濾光片12的各第二像素22具有面積因電濕潤效應 (Electrowetting)而變化的著色區(qū)域30。而且，液晶顯示裝置1構成為利用透過第一像素
621和第二像素22的背光源單元13的光進行顯示。這里，彩色濾光片12具有多個以具有紅色(R)的著色區(qū)域30的第二像素22、具有 綠色(G)的著色區(qū)域30的第二像素22和具有藍色(B)的著色區(qū)域30的第二像素22為一 組而構成的圖像元素25。如圖2所示，在第一基板31，在每個第二像素22形成有作為像素電極的第一透明 電極41和用于切換驅動該第一透明電極41的TFT(省略圖示)。第一透明電極41例如由 ITO等形成。在上述第一透明電極41和TFT之上，依次層疊有絕緣膜35和疏水性膜36。絕 緣膜35例如由SiO2形成。此外，在第一基板31的與第二基板32相反的一側的表面，粘附 有偏光板20。另一方面，在第二基板32，在第一基板31側的表面層疊有例如由ITO等構成的第 二透明電極42。而且，在第一透明電極41和第二透明電極42，連接有用于對第一透明電極 41與第二透明電極42之間施加規(guī)定的電壓的電壓供給部43。在第一透明電極41與電壓 供給部43之間，設置有上述TFT。進一步，在第二像素22的第二透明電極42與疏水性膜36之間，具有親水性的第 一溶液51和具有疏水性的第二溶液52以任一溶液被著色的狀態(tài)一同被封入。在本實施方 式1中，第一溶液51為無色透明的水，第二溶液52為被著色成紅色(R)、綠色(G)和藍色 (B)的帶色油滴。疏水性膜36例如由在第二基板32側的表面具有OH基的SiO2膜構成。而且，疏 水性膜36的第二基板32側的表面，在沒有通過電壓供給部43對第一透明電極41和第二 透明電極42之間施加電壓的狀態(tài)下具有疏水性，在通過電壓供給部43對第一透明電極41 和第二透明電極42之間施加電壓的狀態(tài)下具有親水性。彩色濾光片12例如能夠通過如下方法制造例如在形成有第一透明電極41、絕緣 模35和疏水性膜36等的第一基板31上形成間隔壁33，在將油滴52和水51注入該間隔壁 33內之后，將形成有第二透明電極42的第二基板32貼合于該第一基板31。接著，說明上述液晶顯示裝置1的動作。液晶顯示元件11起到控制透過光的光量的光閘(shutter)的作用，并且還控制灰 度等級顯示。在液晶顯示元件11的液晶光閘開(ON)時，透過光進行白顯示或著色顯示。另 一方面，上述液晶光閘關(OFF)時，阻斷光的透過進行黑顯示。上述液晶光閘開(ON)時，彩色濾光片元件12切換到著色顯示或白顯示。S卩，彩色濾光片元件12的各第二像素22中的TFT被切換驅動，彩色濾光片元件12 開(ON)時，進行白顯示，另一方面，彩色濾光片元件12關(OFF)時，進行著色顯示。首先，在白顯示的情況下，如圖1和圖4所示，使圖像元素25中包含的所有第一像 素21的液晶光閘開。進一步，從電壓供給部43對第一透明電極41和第二透明電極42之 間施加電壓，使彩色濾光片元件12中的所有第二像素22開。這樣，在RGB的所有第二像素 22中，疏水性膜36具有親水性，因此如圖2所示，該親水性的疏水性膜36的表面由水51覆 蓋，油滴52被推向一個間隔壁33側。其結果，著色區(qū)域30的面積減少，與水51接觸的疏 水性膜36的無色區(qū)域40的面積增大。這樣，圖像元素25的3個第二像素22中的無色區(qū)域40中，背光源單元13的光保 持白色光的狀態(tài)地透過。另一方面，在圖像元素25的3個第二像素22中，透過RGB的各色的著色區(qū)域30的光混色，作為圖像元素25整體成為白色光。而且，由這些白色光進行白顯
7J\ ο這里，白顯示時，油滴52占第二像素22的面積越小，越能夠提高白亮度，如果其面 積為整體的1/2以下，則與現有的RGB構造相比，能夠得到2倍以上的亮度。本實施方式1中，例如將白顯示時的油滴52的面積設定為整體的1/4。以現有的 RGB構造的白亮度為1時，本實施方式1的亮度比，如圖4的上半部所示，RGB的混色部分為 1/4X亮度1 = 1/4，白顯示部分為面積3/4X亮度3 = 9/4，因此圖像元素25整體上成為 合計2. 5 fpo接著，當進行著色顯示(單色顯示)時，如圖1和圖4所示，使圖像元素25中包含 的一個第一像素21的液晶光閘開，其他2個第一像素21的液晶光閘關。例如，當進行紅色 (R)顯示時，僅使與紅色的第二像素22重疊配置的第一像素21的液晶光閘開。進一步，彩 色濾光片元件12中的上述紅色的第二像素22中，在第一透明電極41和第二透明電極42 之間不施加電壓，使該紅色的第二像素22關。這樣，不施加電壓狀態(tài)下的上述紅色的第二像素22中，疏水性膜36具有疏水性， 因此如圖1所示，其整個表面由紅色的油滴52覆蓋。其結果，利用透過紅色的油滴52的光 進行紅色的著色顯示。對于綠色(G)和藍色(B)的著色顯示而言，也同樣地進行。接著，在黑顯示的情況下，如圖1和圖4所示，液晶顯示裝置11的液晶光閘關，遮 住背光源13的光。此時，例如圖像元素25中包含的3個第二像素22中，對第一透明電極 41和第二透明電極42之間不施加電壓，使各第二像素22關。另外，彩色濾光片12可以開， 也可以關。-實施方式1的效果-因此，根據該實施方式1，將著色區(qū)域30的面積因電濕潤效應而變化的彩色濾光 片12層疊于液晶顯示元件11，因此能夠利用透過了著色區(qū)域30的面積減少(換言之，無 色區(qū)域40的面積增大)了的第二像素22的一部分的背光源13的白色光自身進行白顯示。 因此，與利用混色進行白顯示的情況相比，能夠使白顯示的亮度急劇提高。S卩，進行白顯示時，通過對第一透明電極41和第二透明電極42之間施加電壓，使 著色區(qū)域30 (即油滴52覆蓋疏水性膜36的區(qū)域)的面積減少，降低了由透過面積減少后 的著色區(qū)域30的光的混色所進行的白顯示的比例，另一方面，能夠使由不將面積增大了的 無色區(qū)域40 (即水51覆蓋疏水性膜36的區(qū)域)著色而直接透過的白色光所進行的白顯示 的比例增大，能夠顯著地提高白顯示的亮度。進一步，本實施方式1中，例如如RGBW的構造，無需設置用于白顯示的W的區(qū)域， 因此進行著色顯示時，能夠充分確保第二像素22中的著色區(qū)域30的面積，能夠防止著色顯 示(單色顯示)變暗。即，根據本實施方式1，能夠提高白顯示的亮度，并顯著提高著色顯示 的亮度。(發(fā)明的實施方式2)圖5表示本發(fā)明的實施方式2。圖5是示意性表示本實施方式2的顯示裝置的構造的截面圖。另外，在以后的各 實施方式中，對于與圖1 圖3相同的部分標記相同的附圖標記，省略其詳細的說明。上述實施方式1中，顯示元件為液晶顯示元件11，與此相對，本實施方式2中，作為顯示元件，采用電濕潤效應的顯示元件11。即，本實施方式2中，顯示元件11和彩色濾光片 12兩者，均由電濕潤效應方式的光閘元件構成。下面，說明顯示元件11的結構。顯示元件11為與彩色濾光片元件12相同的結構，但是不同之處在于將油滴72著 色為黑色。即，如圖5所示，顯示元件11包括例如由玻璃構成的透明的第一基板61 ；和隔 著間隔壁63與第一基板61相對配置的、例如由玻璃構成的透明的第二基板62。顯示元件 11具有多個例如配置成矩陣狀、由上述間隔壁63區(qū)劃的第一像素21。在各第一像素21，與 彩色濾光片元件12同樣地形成有省略圖示的像素電極、TFT等。第一基板61和第二基板62的結構，分別與彩色濾光片元件12的第一基板31和第 二基板32相同。在各第一像素21中封入有黑色的油滴72和水71。這樣，通過對每個第一像 素21施加電壓，使由油滴72覆蓋疏水性膜(省略圖示)的區(qū)域即黑色區(qū)域65的面積變化。這樣，當使顯示元件11的光閘關時，通過增大黑色區(qū)域65的面積并由油滴72覆 蓋整個第一像素21來進行黑顯示，另一方面，當使顯示元件11的光閘開時，通過減少黑色 區(qū)域65的面積、并在第一像素21中形成無色區(qū)域66，由透過彩色濾光片12的第二像素22 和該無色區(qū)域66的光進行白顯示或著色顯示(單色顯示)。圖4的下半部中表示本實施方式2的顯示圖案及其亮度。白顯示時，圖像元素25 中的例如1/4為黑色區(qū)域65而被遮光，因此在使現有的RGB構造的白亮度為1的情況下， 其白亮度成為2. 25倍。此外，著色顯示(單色顯示)時，該進行著色顯示的第一像素21的1/4為黑色區(qū) 域65而被遮光，因此該著色光的亮度與現有的RGB構造相比成為0. 75倍。-實施方式2的效果-因此，本實施方式2中，與使用液晶顯示元件11的上述實施方式1的情況相比，白 亮度和單色亮度均稍稍降低，但是能夠使用電濕潤效應方式的彩色濾光片元件12，由背光 源單元13的白色光自身進行白顯示，能夠急劇提高白顯示的亮度。(其他實施方式)上述實施方式1中，在液晶顯示11中對灰度等級顯示進行控制，但是在彩色濾光 片元件12側，也可以進行灰度等級控制。即，通過控制對第一透明電極41和第二透明電極 42施加的電壓值，使著色區(qū)域30的面積(換言之無色區(qū)域40的面積)變化，能夠進行灰度 等級控制。此外，上述實施方式2中，通過控制對電濕潤效應方式的顯示元件11的施加電壓， 也能夠進行灰度等級控制。此外，上述實施方式1和2中，說明了將油滴52著色的例子，但是也可以將水51 著色而不是將油滴52著色。此外，液晶顯示元件11和彩色濾光片元件12的構造不限定于上述實施方式的結 構，還能夠采用TFT以外的其他驅動元件。此外，本發(fā)明同樣也能夠應用于無源驅動方式的 顯示元件。工業(yè)上的可利用性如以上說明，本發(fā)明對顯示裝置而言是有用的，特別適于提高白顯示的亮度的情 況。
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權利要求
一種顯示裝置，其特征在于，包括具有多個第一像素的顯示元件；彩色濾光片元件，其層疊于所述顯示元件，并具有多個配置成分別與所述顯示元件的第一像素重疊的第二像素；和對所述彩色濾光片元件和所述顯示元件射出白色光的光源，利用透過所述第一像素和第二像素的所述光源的光進行顯示，其中，所述彩色濾光片元件的各第二像素具有面積因電濕潤效應而變化的著色區(qū)域。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于所述彩色濾光片元件具有多個以具有紅色(R)的著色區(qū)域的所述第二像素、具有綠色 (G)的著色區(qū)域的所述第二像素和具有藍色(B)的著色區(qū)域的所述第二像素為一組而構成 的圖像元素。
3.如權利要求1或2所述的顯示裝置，其特征在于 所述顯示元件為液晶顯示元件。
4.如權利要求1或2所述的顯示裝置，其特征在于 所述顯示元件為電濕潤效應顯示元件。
5.如權利要求1 4中任一項所述的顯示裝置，其特征在于所述彩色濾光片元件包括第一基板；和隔著區(qū)劃所述第二像素的間隔壁與該第一基 板相對配置的第二基板，在所述第一基板依次層疊有第一透明電極、絕緣膜和疏水性膜， 在所述第二基板層疊有第二透明電極，在所述第二像素中的所述第二透明電極與所述疏水性膜之間，具有親水性的第一溶液 和具有疏水性的第二溶液以任一溶液被著色的狀態(tài)一同被封入，在所述第一透明電極和第二透明電極，連接有用于對該第一透明電極和第二透明電極 之間施加電壓的電壓供給部，所述疏水性膜的所述第二基板側的表面，在沒有通過所述電壓供給部對所述第一透明 電極和第二透明電極之間施加電壓的狀態(tài)下具有疏水性，在通過所述電壓供給部對所述第 一透明電極和第二透明電極之間施加有電壓的狀態(tài)下具有親水性。
6.如權利要求5所述的顯示裝置，其特征在于 所述第一溶液是水，第二溶液是油。
7.如權利要求5或6所述的顯示裝置，其特征在于 所述疏水性膜由表面具有OH基的SiO2膜構成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯示裝置。該顯示裝置，包括具有多個第一像素的顯示元件；彩色濾光片元件，其層疊于顯示元件，并具有多個配置成分別與第一像素重疊的第二像素；和對彩色濾光片元件和顯示元件射出白色光的光源，并利用透過第一像素和第二像素的光源的光進行顯示。彩色濾光片元件的各第二像素具有面積因電濕潤效應而變化的著色區(qū)域。
文檔編號G02F1/17GK101960377SQ20098010822
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權日2008年5月19日
發(fā)明者渡邊典子 申請人:夏普株式會社