專利名稱：顯示器、液晶顯示器和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般涉及電子設(shè)備，尤其是，涉及具有顯示器的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
諸如計(jì)算機(jī)和蜂窩電話的電子設(shè)備可以具有顯示器。在諸如液晶顯示器的典型顯示器中，顯示像素的陣列被用來為用戶顯示圖像。每個(gè)顯示像素可以包括用來施加可調(diào)的電場(chǎng)到液晶層的一部分的電極。每個(gè)像素中電場(chǎng)的幅度控制允許多少光通過顯示器到達(dá)用戶。為了提供一種具備顯示彩色圖像能力的顯示器，諸如液晶顯示器，彩色濾光片元件(color filter element)的陣列可與顯示像素的陣列對(duì)準(zhǔn)。彩色濾光片陣列可以包括彩色濾光片元件，諸如經(jīng)構(gòu)圖的黑色掩蔽層相互分離開的紅色、藍(lán)色和綠色彩色濾光片元件。圍繞彩色濾光片陣列的外圍也可以使用黑色掩蔽層的各部分。典型的黑色掩蔽層由已經(jīng)用黑色顏料(諸如，炭黑)著色的樹脂形成。為了增強(qiáng)設(shè)備的美感并且提升顯示器上信息的可視性，可以期望減少來自顯示器中的部件的反射。不想要的反射 可以使得顯示器的黑色部分(諸如，黑色掩蔽層的各部分)比所期望的顯得更亮。來自顯示器中顯示像素附近的結(jié)構(gòu)的反射使得觀察者難以看到顯示器上的圖像。而對(duì)于傳統(tǒng)的顯示器設(shè)計(jì)，減少反射是具有挑戰(zhàn)性的，這是因?yàn)轱@示器中的這些結(jié)構(gòu)易于進(jìn)行反射。例如，盡管由包含炭黑的樹脂形成的黑色掩蔽層的顏色是黑色的，但是當(dāng)其用在電子顯示設(shè)備中時(shí)，這些層可以導(dǎo)致不期望的反射。因而，期望能夠提供具有改進(jìn)顯示器的電子設(shè)備，諸如具有最小化的顯示器反射的電子設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容本公開的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)目的是要提供使不期望的反射最小化的改進(jìn)顯示器以及包含該改進(jìn)顯示器的電子設(shè)備。電子設(shè)備可以具有顯示器，諸如液晶顯示器。該顯示器可以具有多層材料，諸如彩色濾光片層和薄膜晶體管層。液晶材料層可以被插入在彩色濾光片層和薄膜晶體管層之間。不透明掩蔽層可以被形成在顯示層(諸如，彩色濾光片層)上。顯示器可以具有中心有效區(qū)域，諸如矩形有效區(qū)域。有效區(qū)域中的顯示像素可以向電子設(shè)備的用戶出現(xiàn)圖像。有效區(qū)域可以被非有效區(qū)域包圍。例如，有效區(qū)域可以被具有矩形環(huán)形狀的非有效區(qū)域包圍。在顯示器的非有效部分中，不透明掩蔽層可以形成圍繞有效區(qū)域的矩形邊界。在有效區(qū)域中，不透明掩蔽層可以被構(gòu)圖以形成黑色矩陣(black matrix) 0彩色濾光片元件(諸如，紅色、藍(lán)色和綠色濾光片元件)可以被形成在黑色矩陣中的開口內(nèi)。不透明掩蔽層和彩色濾光片元件可以由諸如染色(pigmented)的光刻膠層之類的染色材料形成。不透明掩蔽層可以包括黑色顏料(pigment)，諸如炭黑。彩色濾光片元件可以包括有色顏料，諸如紅色、藍(lán)色和綠色顏料。通過由多個(gè)子層形成不透明掩蔽區(qū)域和彩色濾光片元件，可以減少顯示器中的反射。子層可以具有不同的厚度和顏料濃度。如果需要的話，可以形成顏料濃度平穩(wěn)改變的不透明掩蔽層材料或者彩色濾光片元件材料。顯示器可以具有多個(gè)材料層，諸如彩色濾光片層和薄膜晶體管層。不透明掩蔽層可被形成在諸如彩色濾光片層之類的顯示層上。在顯示器的非有效部分中，不透明掩蔽層可以形成矩形環(huán)，該矩形環(huán)用作圍繞顯示器的矩形有效部分的邊界區(qū)域。在顯示器的有效部分中，不透明掩蔽層可以被構(gòu)圖以形成分隔開彩色濾光片元件陣列中的彩色濾光片元件的不透明矩陣。不透明掩蔽層和彩色濾光片元件可以由諸如光刻膠之類的聚合物形成。不透明掩蔽層可以包括黑色顏料，諸如炭黑。彩色濾光片元件和不透明掩蔽材料可以包括多個(gè)子層。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示器，包括:薄膜晶體管層；彩色濾光片襯底層；插入在所述薄膜晶體管層和所述彩色濾光片襯底層之間的液晶材料層；在所述彩色濾光片襯底層上的第一染色層；和在所述第一染色層上的第二染色層，其中所述第一和第二染色層分別具有不同的顏料濃度。根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)方面，所述第一和第二染色層包括分別具有不同的第一和第二黑色顏料濃度的黑色掩模層。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成覆蓋所述顯示器中的外圍非有效區(qū)域的不透明邊界區(qū)域。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層中的黑色顏料包括炭黑。
·[0017]根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述顯示器進(jìn)一步包括在所述彩色濾光片襯底層上的彩色濾光片元件陣列，其中所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成具有開口的黑色矩陣，其中所述彩色濾光片元件被形成在所述開口中。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述顯示器進(jìn)一步包括在所述黑色矩陣中的被插入在所述第一和第二染色層之間的彩色濾光片元件材料層。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一染色層包括具有第一寬度的黑色矩陣線，并且其中所述第二染色層包括具有大于所述第一寬度的第二寬度的黑色矩陣線，其中具有所述第一寬度的黑色矩陣線與具有所述第二寬度的黑色矩陣線重疊。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層包括至少一個(gè)彩色濾光片材料層。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一染色層包括彩色濾光片材料，并且其中所述第二染色層包括彩色濾光片材料。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層被配置為形成在所述顯示器的有效部分中的彩色濾光片元件陣列中的至少一些彩色濾光片元件。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層包括選自包括綠色顏料、藍(lán)色顏料和紅色顏料的組的顏料。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一染色層包括彩色濾光片材料，并且其中所述第二染色層包括黑色染色材料。[0025]根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成圍繞所述顯示器中的外圍有效顯示區(qū)域的不透明掩蔽區(qū)域。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以在彩色濾光片陣列中形成至少一個(gè)黑色矩陣結(jié)構(gòu)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示器，包括:多個(gè)顯示層，為觀察者形成圖像的光通過所述顯示層；和在所述多個(gè)顯示層中的一個(gè)顯示層的表面上的黑色掩蔽層，其中所述黑色掩蔽層包括具有第一黑色顏料濃度的第一黑色掩蔽子層和在所述第一黑色掩蔽子層上的第二黑色掩蔽子層，其中所述第二黑色掩蔽子層具有不同于所述第一黑色顏料濃度的第二黑色顏料濃度。根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)方面，所述第一和第二黑色掩蔽子層包括光刻膠，并且其中所述黑色顏料包括炭黑。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述黑色掩蔽層的一部分被構(gòu)圖以形成黑色矩陣，所述顯示器進(jìn)一步包括彩色濾光片陣列，所述彩色濾光片陣列的單元被所述黑色矩陣的各部分分隔開。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述彩色濾光片陣列包括至少一個(gè)由分別具有不同的彩色顏料濃度的多層材料形成的彩色濾光片元件。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述彩色濾光片陣列包括至少一個(gè)僅僅由單個(gè)彩色濾光片材料層形成的彩色濾光片元件。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種液晶顯示器，包括:在薄膜襯底層上的具有薄膜晶體管的薄膜晶體管層；具有彩色濾光片襯底層的彩色濾光片層；在所述薄膜晶體管層和所述彩色濾光片層之間的液晶材料層，其 中所述彩色濾光片層包括不透明掩蔽層，并且其中所述不透明掩蔽層包括具有第一顏料濃度的第一光刻膠層和覆蓋所述第一光刻膠層的第二光刻膠層，所述第二光刻膠層具有不同于所述第一顏料濃度的第二顏料濃度。根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)方面，所述不透明掩蔽層被插入在所述彩色濾光片襯底層和所述薄膜晶體管襯底層之間，并且所述第一光刻膠層具有被配置為減少來自所述不透明掩蔽層的光反射的厚度和顏料濃度。根據(jù)該實(shí)施例的另一個(gè)方面，所述第二光刻膠層具有至少70%的炭黑濃度。根據(jù)再一個(gè)實(shí)施例，提供了一種包括如上所述的顯示器的電子設(shè)備。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)技術(shù)效果是能夠提供使不期望的反射最小化的改進(jìn)顯示器以及包含該改進(jìn)顯示器的電子設(shè)備。本發(fā)明的其它特征，其本質(zhì)和各種優(yōu)點(diǎn)在附圖和對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)說明中
將會(huì)更明顯。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有顯示器的說明性電子設(shè)備(諸如，便攜式計(jì)算機(jī))的圖示。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有顯示器的說明性電子設(shè)備(諸如，蜂窩電話或其他手持設(shè)備)的圖示。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有顯示器的說明性電子設(shè)備(諸如，平板計(jì)算機(jī))的圖示。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有顯示器的說明性電子設(shè)備(諸如，帶有內(nèi)置計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)的圖示。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的說明性顯示器的截面?zhèn)纫晥D。圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括被配置成減少反射的多層材料的一部分顯示器的截面?zhèn)纫晥D。圖7是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反射是如何受諸如圖6所示的類型的多層顯示器結(jié)構(gòu)中的層厚度和組分之類的因素影響的曲線圖。圖8、9、10、11和12是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的被制造成減少反射的黑色掩蔽層結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的已被制造成減少反射的黑色掩蔽層和彩色濾光片元件結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。圖14、15、16和17是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的說明性顯示器結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，該圖示出了如何采用一層彩色濾光片材料和一層不透明材料(諸如，黑色掩模材料)來實(shí)現(xiàn)經(jīng)構(gòu)圖的黑色掩蔽層。圖18、19、20、21和22是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的說明性顯示器結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，該圖示出了如何采用包括一層彩色濾光片材料的多個(gè)材料層來實(shí)現(xiàn)構(gòu)圖的黑色掩蔽層和彩色濾光片元件結(jié)構(gòu)。圖23、24和25是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的黑色掩蔽層和彩色濾光片層結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，該圖示出了在通過最小化黑色掩蔽層的顏料濃度來減少反射的配置中如何使用多個(gè)經(jīng)構(gòu)圖的黑色掩蔽材料層來減少?zèng)_蝕(washout)。圖26是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖25中所示的類型的多層顯示器結(jié)構(gòu)的一部分的截面?zhèn)纫晥D，其中在黑色矩陣中的較低的黑色掩蔽層中的線的寬度被放大以提高對(duì)準(zhǔn)容差(alignment tolerance)。圖27是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于顯示器的說明性顯示器結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，其示出了顏料是如何在層的厚度上以分級(jí)(graded)的方式分布以減少反射。附圖標(biāo)記說明:在圖7中，附圖標(biāo)記“7-1”指示“在緩沖黑色掩蔽層中的炭黑比例”，且“7-2”指示“d2(i!m)，，；以及在圖27中，附圖標(biāo)記“27 — 1 ”指示“顏料”。
具體實(shí)施方式
圖1中示出了可配備有顯示器的類型的說明性電子設(shè)備。電子設(shè)備10可以是計(jì)算機(jī)，諸如被集成在顯示器中的計(jì)算機(jī)(諸如，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)，或者其他較小的便攜式設(shè)備 ，諸如腕表設(shè)備、墜飾設(shè)備或者其他可佩戴或者小型的設(shè)備、蜂窩電話、媒體播放器、平板計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、電視機(jī)或者其他電子設(shè)備。如圖1中所示，電子設(shè)備10可以包括顯示器，諸如顯示器14。顯示器14可以是結(jié)合有電容觸摸電極或其他觸摸傳感器部件的觸摸屏，或者可為非觸摸敏感的顯示器。顯示器14可以包括由液晶顯示器(IXD)部件形成的圖像像素或其他合適的顯示像素結(jié)構(gòu)。有時(shí)在本說明書中將其中采用液晶顯示像素形成顯示器18的配置作為示例進(jìn)行描述。但是，這僅是說明性的。如果需要，任何合適類型的顯示技術(shù)都可以用在形成顯示器14中。設(shè)備10可以具有殼體，諸如殼體12。殼體12 (有時(shí)可被稱為箱體)可以由塑料、玻璃、陶瓷、合成纖維、金屬(例如，不銹鋼、鋁等)、其他合適的材料或者這些材料中的任意兩個(gè)或多個(gè)的組合來形成。殼體12可以采用一體式配置來形成，在該配置中殼體12的一些或者全部被機(jī)械加工或鑄造為單個(gè)結(jié)構(gòu)，或者可以采用多個(gè)結(jié)構(gòu)(例如，一個(gè)內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)、一個(gè)或多個(gè)形成外部殼體表面的結(jié)構(gòu)等)來形成。如圖1所示，殼體12可以具有多個(gè)部分。例如，殼體12可以具有上部12A和下部12B。上部12A可以采用鉸鏈耦接到下部12B，該鉸鏈?zhǔn)沟貌糠?2A可以繞著轉(zhuǎn)軸16相對(duì)于部分12B轉(zhuǎn)動(dòng)。諸如鍵盤18的鍵盤和諸如觸摸板20的觸摸板可以被安裝在殼體部分12B內(nèi)。顯示器14可以具有諸如有效區(qū)域AA的有效區(qū)域和諸如區(qū)域IA的非有效區(qū)域。有效區(qū)域AA可以是，例如，位于顯示器14的中心的矩形區(qū)域，其中顯示像素被有效地用于向設(shè)備10的用戶顯示圖像。非有效區(qū)域IA可以沒有有效顯示像素。在圖1的示例中，非有效區(qū)域IA具有矩形環(huán)形狀，其圍繞顯示器14的有效區(qū)域AA的外圍。電路和其他部件有時(shí)可以被形成在非有效區(qū)域IA內(nèi)。為了隱藏電路和其他部件使其不被設(shè)備10的用戶看到，非有效區(qū)域IA有時(shí)可以配備有不透明的掩模(mask)。不透明的掩?？梢杂芍T如黑色材料的不透明材料形成，或者可由不透明的其他顏色的掩蔽(masking)材料形成。在本說明書中有時(shí)將其中顯示器14中的不透明掩蔽材料具有黑色外觀的配置作為示例進(jìn)行描述。但是，這僅是說明性的。設(shè)備10中不透明掩蔽層可以具有任何合適的顏色。在圖2的示例中，采用足夠小 以適合用戶的手的殼體來實(shí)現(xiàn)設(shè)備10(8卩，圖2的設(shè)備10可以是手持式電子設(shè)備，諸如蜂窩電話)。如圖2所示，設(shè)備10可以具有顯示器，諸如安裝在殼體12前方的顯示器14。顯示器14可以被充分地填充以有效顯示像素，或者可具有非有效部分，諸如圍繞諸如有效部分AA的有效部分的非有效部分IA。顯示器14可以具有開口(諸如，在顯示器14的非有效區(qū)域IA或者有效區(qū)域AA中的開口)，諸如用以容納按鈕22的開口和用以容納揚(yáng)聲器端口 24的開口。圖3是電子設(shè)備10的透視圖，該電子設(shè)備具有其中已經(jīng)以平板計(jì)算機(jī)形式實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)備10的配置。如圖3所示，顯示器14可以被安裝在殼體12的上(前)表面上?？梢栽陲@示器14中形成開口以容納按鈕22 (例如，在圍繞有效區(qū)域AA的非有效區(qū)域IA中)。圖4是電子設(shè)備10的透視圖，該電子設(shè)備具有其中已經(jīng)以集成在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器中的計(jì)算機(jī)的形式實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)備10的配置。如圖4所示，顯示器14可以被安裝在殼體12的前表面。支座26可以被用來支撐殼體12。顯示器14可以包括非有效區(qū)域，諸如圍繞有效區(qū)域AA的非有效區(qū)域IA。如果需要，顯示器14可以被配置為最小化或者消除沿著有效區(qū)域AA的一個(gè)或多個(gè)邊的非有效區(qū)域IA的大小。其中非有效區(qū)域IA沿著矩形有效區(qū)域AA的全部四條邊延伸的配置在此作為示例進(jìn)行描述。顯示器14可以是,例如,液晶顯示器,諸如圖5的顯示器14。顯示器14可以包括像素陣列。每個(gè)像素可以被用來控制與有效區(qū)域AA中的顯示器的一部分有關(guān)的光強(qiáng)度。顯示器14可以具有一層液晶材料，諸如液晶材料36，其被夾在一對(duì)偏振片(諸如，上偏振片52和下偏振片30)之間。電極陣列可以由在顯示器14的薄膜晶體管層中的薄膜晶體管電路控制。如圖5所示，例如，顯示器14可以具有電極陣列和相關(guān)的薄膜晶體管電路，諸如薄膜晶體管襯底層32 (諸如，玻璃襯底)上的薄膜晶體管電路34。薄膜晶體管電路34可以包括薄膜晶體管電路，諸如非晶硅晶體管電路或者多晶硅晶體管電路。薄膜晶體管電路34也可以包括互連的線以連接由諸如銦錫氧化物和金屬的導(dǎo)電材料形成的電極到諸如薄膜晶體管的薄膜結(jié)構(gòu)。薄膜晶體管電路34中的電極可以用來產(chǎn)生控制液晶層36中的液晶取向的電場(chǎng)。背光單元28可以用來為顯示器14產(chǎn)生背光54。背光54可在垂直方向Z上通過顯示器14。這為顯示器14提供了照明以使得諸如沿方向58觀察顯示器14的觀察者56之類的用戶能夠清楚地觀察到由有效區(qū)域AA中的顯示像素產(chǎn)生的圖像。通過控制層36中的液晶的取向，背光54的偏振可以 被控制。結(jié)合偏振片層30和52的存在，控制穿過液晶材料36的各單個(gè)像素的光的偏振的能力使得顯示器14具有向觀察者56顯示圖像的能力。背光單元28可以包括光源，諸如用于產(chǎn)生背光54的發(fā)光二極管陣列。諸如偏振片30和偏振片52之類的偏振片可以由聚合物薄膜形成。例如，偏振片52可以由聚合物膜48和相關(guān)的粘結(jié)層(諸如，光學(xué)透明粘結(jié)層46)形成。如果需要，顯示器14可以配備有用來減少指紋的層(例如，在觸摸敏感顯示器中的防污涂層)、抗刮擦涂層、諸如圖5中的防反射涂層50的抗反射涂層、諸如圖5中的銦錫氧化物靜電放電保護(hù)層44的用于減少靜電影響的層、或其他材料層。用在圖5的說明性配置中的顯示層僅是說明性的。顯示器14可以包括顯示層，諸如彩色濾光片層38。彩色濾光片層38可以包括彩色濾光片層襯底，諸如襯底66。襯底66和用于薄膜晶體管層32的襯底可以由透明材料層形成，所述材料諸如玻璃或塑料。彩色濾光片層38可以包括形成在襯底66上的彩色濾光片元件42的陣列。彩色濾光片元件42可包括，例如，紅色元件R、綠色元件G和藍(lán)色元件B。在彩色濾光片層38中的彩色濾光片元件陣列可以用來給顯示器14提供顯示彩色圖像的能力。在薄膜晶體管層34中的每個(gè)顯示像素P可以配備有各自的重疊的彩色濾光片元件42。鄰近的彩色濾光片元件42可以被不透明掩蔽材料40的插入部分分隔開。不透明掩蔽材料可以由諸如包括黑色顏料的聚合物的黑色物質(zhì)形成，并因此有時(shí)被稱為黑色掩模、黑色掩蔽層、黑染色層或者黑色掩蔽材料。用來形成黑色掩蔽層40的說明性聚合物材料包括丙烯酸基(acrylic-based)光刻膠和聚酰亞胺基(polyimidebased)光刻膠?？捎糜诤谏诒螌?0的說明性黑色顏料是無定形碳(例如，炭黑)。在有效區(qū)域AA中，黑色掩模40可以由相對(duì)細(xì)的線的柵格(有時(shí)稱為黑色矩陣)形成。黑色矩陣可以具有開口圖案，諸如用于接納彩色濾光片元件的矩形孔的陣列。在非有效區(qū)域IA中，黑色掩蔽材料可以用于形成用作為顯示器14的黑色邊界的外圍黑色掩模。在非有效區(qū)域IA中的黑色掩?？梢跃哂袊@中心的矩形有效區(qū)域AA (作為示例)的矩形環(huán)形狀。諸如環(huán)境光75之類的光可以從顯示器14中的各層的界面反射，從而導(dǎo)致可能的不期望的反射。在顯示器14的表面上的光反射可以通過使用防反射層(諸如層50)實(shí)現(xiàn)最小化。為了使內(nèi)部光反射最小化，諸如黑色掩蔽層40和/或彩色濾光片元件40的結(jié)構(gòu)可以采用多個(gè)材料層來形成。如圖5所示，彩色濾光片元件42和黑色掩蔽層40可以在襯底66的底表面上形成層62。位于層66 (圖5中的層60)上方的各材料層和位于層62 (圖5中的層64)下方的各材料層可以被建模為具有折射率1.5 (例如，折射率大體上等于玻璃的折射率)的無限厚的材料層。圖6中不出的是顯不器14中的各材料層的光學(xué)模型。如圖6所不,環(huán)境光75可以被顯示器14反射，從而導(dǎo)致可能的不期望的反射光75R。部分反射光75R可以由材料層60產(chǎn)生。例如，層60的上表面處的空氣界面由于空氣和類似玻璃的材料的層60之間的折射率失配而可能導(dǎo)致產(chǎn)生反射。材料層62也可產(chǎn)生反射。材料層62包括黑色掩蔽材料40和彩色濾光片元件42。層62中的黑色掩蔽材料和層62中的彩色濾光片材料每個(gè)都可以由具有實(shí)部和虛部的折射率來表征。在層62的黑色掩蔽區(qū)域中，折射率的虛部會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生期望的從層62透射的白光強(qiáng)度的衰減。在彩色濾光片元件中，折射率的虛部與帶外光的衰減(例如，綠色彩色濾光片元件中紅色光和藍(lán)色光的衰減)相關(guān)。由于單個(gè)同質(zhì)材料層62中存在折射率的虛部不為零的部件，所以顯示器14中的單個(gè)同質(zhì)材料層62和相鄰層之間的折射率匹配是困難的或者是不可能的。然而，通過在層62中采用兩個(gè)或更多個(gè)子層，在具有最小化反射的總體效果的層62中可以具有子層的結(jié)合。在圖6中的示例中，層62可以配備有兩個(gè)子層(厚度為dl的上層62A和厚度為d2的下層62B)?？偟膩碚f，層62的各部分可以具有任何恰當(dāng)數(shù)目的子層(例如，一個(gè)或多個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)等)。每個(gè)子層的厚度和每個(gè)子層的折射率可以被配置為使得由于層62的界面產(chǎn)生的反射能夠被減少。
圖7是示出用于圖6中的層疊(stack-up)的多層薄膜干擾方程如何被求解以產(chǎn)生期望的反射減少的曲線圖。在圖7的曲線圖所表示的情況下，已經(jīng)假定黑色掩蔽層40要采用具有上子層和下子層的兩層配置來實(shí)現(xiàn)。下子層由具有大量炭黑以使其不透明性最大化的材料形成。在圖7的示例中，黑色掩蔽材料40的下子層已經(jīng)具有80%的炭黑濃度(SP，在下層中炭黑比例被定為0.8)。這代表說明性的最大的可實(shí)現(xiàn)的炭黑濃度。如果需要，其他濃度也可以被采用(例如，下子層可以具有至少60%、至少70%、至少80%的炭黑濃度或者其他合適的濃度)。因?yàn)樵谶@一示例中的下黑色掩模層中的炭黑濃度相對(duì)大，所以下黑色掩模層有時(shí)也被稱為黑色掩模層40中的主黑色掩模層。上層——當(dāng)滿足其他約束條件(諸如，制造約束條件)時(shí)，其炭黑濃度和厚度被選擇為使得反射最小化——有時(shí)可被稱為黑色掩模層40中的緩沖層。在圖7的曲線圖中，黑色掩蔽材料的主層的厚度(d2)被繪制在水平軸上。要被用在上層中的炭黑的濃度被繪制在垂直軸上。假定黑色掩蔽層40應(yīng)當(dāng)是足夠不透明的，以使得層40的能見度(transmittance)達(dá)到值1(T5」。線103對(duì)應(yīng)于不同數(shù)量的黑色掩模反射率(例如，10_2、10_2 5等)。線105對(duì)應(yīng)于黑色掩蔽層40的不同的總厚度(dl+d2)。假定緩沖層的折射率可以根據(jù)方程I被建模為同質(zhì)混合物。在方程I中，Ii1表示炭黑的折射率(其具有實(shí)數(shù)部分1.95和虛數(shù)部分0.79)，112表示透明光刻膠樹脂的折射率，炭黑被加入到透明光刻膠樹脂中以形成黑色掩蔽材料，X是炭黑的比例，而nbm是所得到的黑色掩蔽材料的折射率。點(diǎn)101表示黑色掩模層40的說明性的符合要求的配置。當(dāng)圖7的曲線圖上的對(duì)應(yīng)于點(diǎn)101的屬性被用于層40時(shí)，層40將會(huì)具有最小化反射率同時(shí)具有(dl+d2)的總厚度的特點(diǎn)，該總厚度不是太厚(厚度在2微米以上將會(huì)帶來制造困難)。層40將也具有對(duì)厚度dl和d2的變化不太敏感的配置(如各點(diǎn)靠近圖的右邊的情況所示)，并且將會(huì)顯示出在厚度值dl和d2之間的符合要求的平衡。如圖7中所示，點(diǎn)101對(duì)應(yīng)于炭黑濃度約為0.15、d2值為0.6微米且總厚度(dl+d2)為1.6微米的黑色掩模緩沖層。如果需要，經(jīng)驗(yàn)測(cè)量可以被用于進(jìn)一步細(xì)化對(duì)dl、d2和主黑色掩模層和緩沖黑色掩模層的炭黑濃度的選擇。此外，這種建模(并且，如果需要，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的進(jìn)一步細(xì)化)方法可以被應(yīng)用于層62中的其他的材料組合。例如，可以為具有三個(gè)或者更多個(gè)材料層的結(jié)構(gòu)、包括多個(gè)彩色濾光片材料層的結(jié)構(gòu)和包括一個(gè)或多個(gè)黑色掩蔽材料層和一個(gè)或多個(gè)彩色濾光片材料層的組合的結(jié)構(gòu)，識(shí)別符合要求的厚度和顏料濃度。用于元件42的彩色濾光片材料可以由各種濃度的紅色、綠色和藍(lán)色顏料與諸如丙烯酸基光刻膠和聚酰亞胺基光刻膠之類的聚合物材料的組合形成。在建模和/或經(jīng)驗(yàn)測(cè)量期間，符合要求的彩色濾光片材料和黑色掩模材料的厚度和符合要求的顏料濃度可以被識(shí)別以使其對(duì)來自層62中的不透明掩模區(qū)域40和彩色濾光片元件42的反射光75R的貢獻(xiàn)最小化。圖8、9、10、11和12示出了形成雙層黑色掩模的說明性過程。如圖8所示，用于黑色掩模層40A的材料層可以被沉積在襯底66的下面(例如，通過采用縫隙涂覆(slot coating)技術(shù)，其中橡膠滾軸施加具有所需厚度的材料層，或者其他合適的技術(shù))。層40A的初始厚度可以為dl’。可以 采用軟烘(soft bake)操作以從層40A中驅(qū)除出溶劑，從而生成具有較小厚度dl的層40A，如圖9所示。在軟烘操作之后，附加的黑色掩模材料層(涂層40B)可以形成在層40A上(諸如，通過縫隙涂覆)。如圖10所示，層40B可以具有厚度d2’。隨后施加提高的“軟烘”溫度，溶劑可以被驅(qū)除出層40B以使得層40B具有較小厚度d2，如圖11所示。隨后進(jìn)行硬烘(hard bake)以使得形成黑色掩模層40A和40B的光刻膠材料固化并隨后進(jìn)行光刻構(gòu)圖(例如，抗蝕劑曝光和顯影)，黑色掩模層40可以具有圖12所示的外觀。在非有效區(qū)域IA中，層40A和40B可以為顯示器14形成黑色邊界掩模。在有效區(qū)域AA中，黑色掩模層40中的孔(例如，層40的黑色矩陣部分中的矩形孔的陣列)可以被彩色濾光片元件42填充以用作為顯示器14的彩色濾光片陣列。如圖13所示，可以通過采用與用于黑色掩模區(qū)域的方法(如結(jié)合圖7描述的那樣)相同的方法來形成彩色濾光片元件，最小化從彩色濾光片元件42反射的入射光的量。在圖13的示例中，每個(gè)彩色濾光片元件42由相應(yīng)的第一彩色濾光片元件層42A和相應(yīng)的第二彩色濾光片元件層42B形成。如果需要，只有彩色濾光片元件的一部分顏色可以具備有多個(gè)層，而彩色濾光片元件的一個(gè)或者多個(gè)其他顏色由固體彩色濾光片材料(即，僅由單色染色材料形成的結(jié)構(gòu))形成。如果需要，彩色濾光片元件42也可由三個(gè)或更多個(gè)彩色濾光片材料層形成?？偟膩碚f，彩色濾光片元件中的每個(gè)子層可以具有可能不同的厚度和彩色顏料濃度。當(dāng)符合設(shè)計(jì)約束條件，諸如層厚度限制、所期望的彩色濾光量等時(shí)，這些層的厚度和顏料濃度可以被配置以減少反射。圖14、15、16和17圖示了在形成黑色掩模結(jié)構(gòu)的過程中如何使用彩色濾光片材料(例如，結(jié)合有替代僅為黑色的顏料的彩色顏料(諸如紅色、藍(lán)色或綠色顏料)的光刻膠)。圖
14、15、16和17的示例中，藍(lán)色濾光片材料已經(jīng)被用來幫助形成黑色掩模區(qū)域40。如果需要，可以采用不同顏色(例如，紅色、藍(lán)色等)的彩色濾光片材料。首先，可以在襯底66上沉積藍(lán)色濾光片材料層并對(duì)其構(gòu)圖，如圖14中所示。藍(lán)色濾光片材料可以是諸如部分70和72的部分。然后，形成藍(lán)色濾光片層、綠色濾光片元件材料層(諸如，綠色染色材料76)可以被沉積并被構(gòu)圖，如圖15所示。圖16圖示了可以如何沉積紅色濾光片元件材料(諸如，紅色染色材料78)層并隨后對(duì)其構(gòu)圖以形成紅色濾光片元件。如圖17所示，可以在圖16的結(jié)構(gòu)的頂部上沉積黑色染色材料80(諸如，包括炭黑的光刻膠)并對(duì)其構(gòu)圖。在有效區(qū)域AA中，一部分黑色染色材料80將相鄰的彩色濾光片元件分隔開，并用作為顯示器14的柵格狀的黑色掩模層40 (黑色矩陣)。在非有效區(qū)域IA中，被黑色染色材料80覆蓋的該部分藍(lán)色濾光片材料70將形成用作為顯示器14的不透明邊界的一部分黑色掩蔽層40。因?yàn)槎鄠€(gè)材料層(即，層70和80)被采用，層70和80的顏料濃度和厚度可以被選擇以使得在非有效邊界區(qū)域中的黑色掩模反射最小化，如結(jié)合圖7所述。藍(lán)色層80的部分70’可以保持不被黑色染色材料80覆蓋(在圖17的示例中)，并因而可用作為有效區(qū)域AA的彩色濾光 片陣列中的藍(lán)色濾光片元件。圖18、19、20、21和22圖示了如何采用加上了黑色染色材料的彩色濾光片材料(即，彩色染色材料)層形成有效區(qū)域M中的黑色掩模結(jié)構(gòu)。如圖18所示，首先將經(jīng)構(gòu)圖的藍(lán)色濾光片材料(或者其他顏色的濾光片材料)82層形成在襯底層66上。圖19示出如何將綠色濾光片材料84層沉積在圖18的結(jié)構(gòu)上并對(duì)其構(gòu)圖。圖20示出如何將紅色濾光片材料86層沉積在圖19的結(jié)構(gòu)上并對(duì)其構(gòu)圖。附加的藍(lán)色濾光片材料88接著可以被沉積并被構(gòu)圖，從而生成圖21所示的結(jié)構(gòu)。圖21所示的結(jié)構(gòu)可以被經(jīng)構(gòu)圖的黑色染色材料90 (例如，包含炭黑的光刻膠)層覆蓋。在非有效區(qū)域IA中，黑色染色材料90與藍(lán)色濾光片材料82重疊并產(chǎn)生具有減小的反射率的黑色掩蔽層40的區(qū)域(即，黑色邊界結(jié)構(gòu))。在有效區(qū)域AA中，黑色染色材料90可類似地與藍(lán)色濾光片材料82重疊并且可產(chǎn)生具有減小的反射率的黑色掩蔽材料40的柵格狀(即，黑色矩陣)圖案。在有效區(qū)域AA中的紅色濾光片元件42可以由單層的紅色濾光片材料(材料86)形成。在有效區(qū)域AA中的綠色濾光片元件42可以由單層的綠色濾光片材料(材料84)形成。在有效區(qū)域AA中的藍(lán)色濾光片元件42可以由初始的藍(lán)色層82和附加的藍(lán)色層88形成。圖23、24和25示出了如何生成說明性的彩色濾光片層，該彩色濾光片層具有多層黑色染色材料且其中插入有彩色濾光片材料。這種類型的配置可以具有相對(duì)厚的總厚度(例如，1-5微米，3-4微米，或者其他合適的厚度)，從而通過采用如下材料，這些材料具有其折射率的虛部具有相對(duì)低的值的特點(diǎn)，來使得反射率被最小化。[0103]首先，黑色染色材料92可以在襯底66上被沉積并對(duì)其構(gòu)圖，如圖23所示。圖23所示的結(jié)構(gòu)接著可以被彩色濾光片元件42的陣列覆蓋，該彩色濾光片元件42由紅色、藍(lán)色和綠色染色的彩色濾光片材料94形成。圖25示出了黑色染色材料96的附加層如何在圖23所示的結(jié)構(gòu)上被沉積并被構(gòu)圖。在圖25所示的彩色濾光片層中，在非有效區(qū)域IA中的黑色掩模40可以由初始的黑色染色層92和附加的黑色染色層96和插入的一部分藍(lán)色濾光片元件層94形成。有效區(qū)域AA中的藍(lán)色染色層94的未被覆蓋的部分可以形成藍(lán)色濾光片元件42。紅色和綠色濾光片元件和藍(lán)色濾光片元件42可以被黑色掩蔽線(黑色矩陣線)40的柵格狀圖案分隔開，其中每個(gè)黑色掩蔽線40可由黑色染色材料92的線、黑色染色材料96的重疊線和插入的一部分彩色濾光片層94形成。在斜向(off-angle)觀看期間在顯示器14中可能出現(xiàn)顏色沖蝕，在層92、96和94的厚度相對(duì)大的情況下尤其如此?？紤]例如顯示器14正向觀察者56顯示紅色像素的情況。在這種情況下，在紅色濾光片元件下方的液晶材料104將會(huì)為“開”并透光。如果觀察者56沿著偏離軸的方向102觀察顯示器14，觀察者56可能通過相鄰的綠色濾光片元件的一部分而錯(cuò)誤地觀察到像素104。沿著軸102傳播的光(在這一示例中，光有可能錯(cuò)誤地顯現(xiàn)為綠色而不是紅色)可能錯(cuò)過初始的黑色染色線92的邊緣98。但是，由于附加的黑色染色層96的邊緣部分100的存在，該光將會(huì)被附加的黑色染色層96阻擋。采用雙黑色染色層結(jié)構(gòu)形成有效區(qū)域AA中的黑色掩模40因而可以將顯示器14中的顏色沖蝕減少到可接受的水平，甚至當(dāng)厚材料層被用來幫助減少反射時(shí)也是如此。為了提高有效區(qū)域AA中的柵格狀黑色掩蔽層40的各部分的對(duì)準(zhǔn)容差，期望在較低的黑色染色材料層中形成寬度比上部的黑色染色材料層中的線更寬的線。這種類型的布置在圖26中示出。如圖26所示，分別在層94中的相鄰的綠色和紅色濾光片元件之間的黑色染色層92的部分具有如下特點(diǎn):寬度Wl小于黑色染色層96的相應(yīng)部分的寬度W2。通過在包括比線96窄的線92的有效區(qū)域AA中形成黑色掩模圖案，可以提高顯示器14對(duì)在線92和線96之間的未對(duì)準(zhǔn)·的容差。如果需要，層62中的一個(gè)或多個(gè)層(例如，一個(gè)或多個(gè)黑色掩蔽層和/或一個(gè)或多個(gè)彩色濾光片材料層)可以配備有連續(xù)變化的顏料濃度。將在層中平穩(wěn)變化的顏料濃度用作通過層的距離的函數(shù)可有助于減少在顯示器14中的黑色掩模結(jié)構(gòu)和/或彩色濾光片結(jié)構(gòu)中的光反射，而不需要使用多個(gè)不同的材料層。圖27是顯示器14的一部分的截面?zhèn)纫晥D，該圖示出在層62中的顏料濃度(％顏料)如何根據(jù)尺寸T而變化(S卩，是通過層62的垂直距離的函數(shù))。層62可以具有相對(duì)的第一和第二表面。表面62-1可以位于與襯底66相鄰的位置。表面62-2可以是,例如,層62的最里面的表面，并且可以是位于與顯示層、空氣或顯示器14中的其他結(jié)構(gòu)相鄰的位置。在表面62-1處，層62可以具有顏料濃度Pl。如曲線118所示，層62中的顏料濃度可以根據(jù)不斷增大的距離T (S卩，離表面62-1的距離)而平穩(wěn)地增大，并且可在表面62-2處具有顏料濃度值P2。層62中的顏料可以是黑色顏料，諸如炭黑(例如，在用作為黑色掩模區(qū)域的層62的部分中)或可以是彩色顏料(例如，在用作為彩色濾光片元件的層62的部分中)?？捎迷趯?2中的顏料的示例包括黑色顏料、紅色顏料、藍(lán)色顏料和/或綠色顏料。諸如這些顏料的顏料可被結(jié)合在諸如層62之類的層中，層62由諸如丙烯酸基光刻膠和聚酰亞胺基光刻膠的聚合物形成。如果需要，采用子層(諸如一個(gè)或多個(gè)具有固定的顏料濃度的子層和一個(gè)或多個(gè)顏料濃度根據(jù)通過子層厚度的距離而連續(xù)變化的子層)的組合，來形成層62。前述的僅僅是本發(fā)明的原理的說明性描述，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以做出各種`修改。
權(quán)利要求1.一種顯示器，其特征在于包括: 薄膜晶體管層； 彩色濾光片襯底層； 插入在所述薄膜晶體管層和所述彩色濾光片襯底層之間的液晶材料層； 在所述彩色濾光片襯底層上的第一染色層；和 在所述第一染色層上的第二染色層，其中所述第一和第二染色層分別具有不同的顏料濃度。
2.如權(quán)利要求1中所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層包括分別具有不同的第一和第二黑色顏料濃度的黑色掩模層。
3.如權(quán)利要求2中所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成覆蓋所述顯示器中的外圍非有效區(qū)域的不透明邊界區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3中所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層中的黑色顏料包括炭黑。
5.如權(quán)利要求2中所述的顯示器，其特征在于所述顯示器進(jìn)一步包括在所述彩色濾光片襯底層上的彩色濾光片元件陣列，其中所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成具有開口的黑色矩陣，其中所述彩色濾光片元件被形成在所述開口中。
6.如權(quán)利要求5中所述的顯示器，其特征在于所述顯示器進(jìn)一步包括在所述黑色矩陣中的被插入在所述第一和第二染色層之間的彩色濾光片元件材料層。
7.如權(quán)利要求6中所·述的顯示器，其特征在于所述第一染色層包括具有第一寬度的黑色矩陣線，并且其中所述第二染色層包括具有大于所述第一寬度的第二寬度的黑色矩陣線，其中具有所述第一寬度的黑色矩陣線與具有所述第二寬度的黑色矩陣線重疊。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層包括至少一個(gè)彩色濾光片材料層。
9.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于所述第一染色層包括彩色濾光片材料，并且所述第二染色層包括彩色濾光片材料。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層被配置為形成在所述顯示器的有效部分中的彩色濾光片元件陣列中的至少一些彩色濾光片元件。
11.如權(quán)利要求10所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層包括選自包括綠色顏料、藍(lán)色顏料和紅色顏料的組的顏料。
12.如權(quán)利要求1所述的顯示器，其特征在于所述第一染色層包括彩色濾光片材料，并且所述第二染色層包括黑色染色材料。
13.如權(quán)利要求12所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以形成圍繞所述顯示器中的外圍有效顯示區(qū)域的不透明掩蔽區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二染色層被構(gòu)圖以在彩色濾光片陣列中形成至少一個(gè)黑色矩陣結(jié)構(gòu)。
15.一種顯示器，其特征在于包括: 多個(gè)顯示層，為觀察者形成圖像的光通過所述顯示層；和 在所述多個(gè)顯示層中的一個(gè)顯示層的表面上的黑色掩蔽層，其中所述黑色掩蔽層包括具有第一黑色顏料濃度的第一黑色掩蔽子層和在所述第一黑色掩蔽子層上的第二黑色掩蔽子層，其中所述第二黑色掩蔽子層具有不同于所述第一黑色顏料濃度的第二黑色顏料濃度。
16.如權(quán)利要求15所述的顯示器，其特征在于所述第一和第二黑色掩蔽子層包括光刻膠，并且其中所述黑色顏料包括炭黑。
17.如權(quán)利要求16所述的顯示器，其特征在于所述黑色掩蔽層的一部分被構(gòu)圖以形成黑色矩陣，所述顯示器進(jìn)一步包括彩色濾光片陣列，所述彩色濾光片陣列的單元被所述黑色矩陣的各部分分隔開。
18.如權(quán)利要求17所述的顯示器，其特征在于所述彩色濾光片陣列包括至少一個(gè)由分別具有不同的彩色顏料濃度的多層材料形成的彩色濾光片元件。
19.如權(quán)利要求17所述的顯示器，其特征在于所述彩色濾光片陣列包括至少一個(gè)僅僅由單個(gè)彩色濾光片材料層形成的彩色濾光片元件。
20.一種液晶顯示器，其特征在于包括: 在薄膜襯底層上的具有薄膜晶體管的薄膜晶體管層； 具有彩色濾光片襯底層的彩色濾光片層；及 在所述薄膜晶體管層和所述彩色濾光片層之間的液晶材料層，其中所述彩色濾光片層包括不透明掩蔽層，并且其中所述不透明掩蔽層包括具有第一顏料濃度的第一光刻膠層和覆蓋所述第一光刻膠層的第二光刻膠層，所述第二光刻膠層具有不同于所述第一顏料濃度的第二顏料濃度。
21.如權(quán)利要求20所述的液晶顯示器，其特征在于所述不透明掩蔽層被插入在所述彩色濾光片襯底層和所 述薄膜晶體管襯底層之間，并且所述第一光刻膠層具有被配置為減少來自所述不透明掩蔽層的光反射的厚度和顏料濃度。
22.如權(quán)利要求21所述的液晶顯示器，其特征在于所述第二光刻膠層是具有至少70%的炭黑濃度的層。
23.一種電子設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求1-22中的任一個(gè)所述的顯示器。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種顯示器、液晶顯示器和電子設(shè)備。所述顯示器包括薄膜晶體管層；彩色濾光片襯底層；插入在所述薄膜晶體管層和所述彩色濾光片襯底層之間的液晶材料層；在所述彩色濾光片襯底層上的第一染色層；和在所述第一染色層上的第二染色層，其中所述第一和第二染色層分別具有不同的顏料濃度。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例解決的一個(gè)問題是要提供使不期望的反射最小化的改進(jìn)顯示器以及包含該改進(jìn)顯示器的電子設(shè)備。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)用途是提供了使不期望的反射最小化的改進(jìn)顯示器以及包含該改進(jìn)顯示器的電子設(shè)備。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK203133438SQ20122065137
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者梁英喆, 陳宬, 徐 明, 葛志兵, 朱家慶, 顧明霞, 樸英培, 劉衛(wèi)民, E·多基戈托夫, 仲正中, L·R·揚(yáng)斯 申請(qǐng)人:蘋果公司