專利名稱：彩色液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色液晶顯示器，更確切地說，涉及一種濾色片。
通過在液晶顯示器上形成一濾色片來進行全色顯示，通常，采用一種顏色分配法(pigment distribution method)、一種染色方法(chromosomal method)或一種干涉濾光片方法(interference filtermethod)作為一種技術(shù)來制作濾色器。這些方法中，使用無機薄膜的干涉濾光片法具有極佳的光阻特性(light resistance)、熱阻特性(heat resistance)以及光譜傳播特性。為此，曾經(jīng)有一段時間在開發(fā)和附諸實施這一干涉濾光片方法上做了大量工作。將采用無機薄膜的干涉濾光片用于液晶板，見例如日本專利申請公開號為54—59957的專利文獻中所公開的內(nèi)容。
在一種像素陣列的情況下，例如一種由多層層疊無機薄膜制作的干涉濾光片形成三個像素為一組的三角陣列(delta array)，如圖5所示，必須大大加大薄膜的厚度來獲取具有極佳色再現(xiàn)性的光譜傳播特性。圖6是圖5中的b—b′處的截面圖。每一符號如下所述11a和11b為透明襯底；12為阻光薄膜；13為濾色片；14a和14b為透明光導(dǎo)薄膜，15a和15b為取向薄膜；16為液晶層；17a和17b為偏振片。這里，為獲得具有極佳色再現(xiàn)性的光譜傳播特性，例如，如圖7所示，R濾色片中的29層疊層的厚度必須是1.91μm，G濾色片中的50層疊層的厚度必須是3.73μm，B濾色片中的29層疊層的厚度必須是2.46μm。因此，三種顏色中各級的差異將增加到最大為1.82μm；這就產(chǎn)生了一個問題，使透明光導(dǎo)薄膜7b級分離特性或取向薄膜的粘附性能下降。另外，三種顏色之間dΔn值(這里，d液晶層的厚度，Δn液晶的雙折射系數(shù))的差異將增大。在使用TN液晶的顯示器中，因為光電轉(zhuǎn)換特性取決于dΔn值，所以這將是一個重大問題。另外，在這一多層薄膜結(jié)構(gòu)中形成薄膜時，從技術(shù)和成本兩個方面看，很難形成一精確圖案。再有，在三角陣列中的缺點是，數(shù)據(jù)總線將重疊在一起而變得復(fù)雜起來，液晶板的數(shù)字孔徑變得更小，這是由于四個像素組成元素且G濾片成對角線排列的緣故。剩下兩種顏色R和B(圖3)的陣列布線變得簡單起來，所以其優(yōu)點是數(shù)字孔徑可以做得較大。
另外，特別是在上述薄膜結(jié)構(gòu)中形成有干涉濾光片以及四個像素為組成元素、G濾色片成對角線排列(圖3)的情況下，其趨勢是，盡管光穿透率比三角陣列的大，但G濾色片大大影響了白色平衡，而將其拉至G側(cè)，如圖8所示。(圖8與上述三角陣列相同的薄膜結(jié)構(gòu)中，四像素陣列的CIE色度)。這樣，就產(chǎn)生這樣一個問題，液晶元(1iguid crystal cell)被著色，使顯示質(zhì)量下降。
本發(fā)明的一目的在于，通過提供具有四個像素為一組的像素陣列來解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，并提供一種具有高穿透率和極佳色再現(xiàn)性的彩色液晶顯示器。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種通過使G濾色片的透射波長范圍變窄、能夠提高白色平衡、并且能夠防止液晶元被著色的彩色液晶顯示器。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種能夠減少三色干涉濾光片的級差、消除透明光導(dǎo)薄膜的級分離、并改進取向薄膜粘附性的彩色液晶顯示器。
本發(fā)明的再一個目的在于，提供一種能夠使數(shù)據(jù)總線簡單，并通過使四種像素為組成元素，使G濾色片排列在對角線處，R濾色片和B濾色片作為其剩余兩種顏色來使數(shù)字孔徑變大的彩色液晶顯示器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的液晶顯示器中，采用了三色(R紅色；G綠色；B藍色)干涉濾色片，每一種薄膜元件濾色片通過具有四個像素為一組的像素陣列在光學(xué)上處于最佳狀態(tài)。另外，光譜傳播特性中G濾色片的透射光譜半值寬度為400nm或更低，最好為30nm或更低。
另外，在本發(fā)明的液晶顯示器中，采用三色(R、G和B)濾色片，并通過制作一種四個像素為一組的像素陣列使每一濾色片的薄膜結(jié)構(gòu)處于光學(xué)最佳狀態(tài)，在燈中加入一M(深紅色)濾色片作為背景光或投射光源。
另外，本發(fā)明的液晶顯示器中，采用三色(R、G和B)濾色片，并通過制作一種四個像素為一組的像素陣列使每一濾色片的薄膜結(jié)構(gòu)處于最佳光學(xué)狀態(tài)，燈內(nèi)光源發(fā)射光譜中G濾色片的透射波長范圍內(nèi)的能量減少一半，并將該燈用作背景光或投射光源。
另外，本發(fā)明的液晶顯示器中，采用了三塊單色板。液晶投射器的這三塊板，每一塊對應(yīng)于用上述方法制備的R，G和B干涉濾色片，對應(yīng)于G板的G濾色片的透射光譜半值寬度為40nm或更低，最好為30nm或更低。
由白色平衡置換而產(chǎn)生的液晶光著色問題可以通過上述結(jié)構(gòu)得到解決。這樣，本發(fā)明在很大程度上影響著彩色液晶顯示器顯示質(zhì)量的改進。
在結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例作了描述以后，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點就清楚了。


圖1是R、G和B濾色片的每一種濾色片的光譜透射特性圖。
圖2是本發(fā)明彩色液晶顯示器某一單元的截面圖。
圖3描繪的是本發(fā)明的R、G和B濾色片的每一種濾色片的陣列。
圖4是本發(fā)明一種實施例的CIE色度。
圖5描繪的是每一R、G和B濾色片的三角陣列。
圖6是普通彩色液晶顯示器某一單元的截面圖。
圖7是每一普通R、G和B濾色片的光譜透射特性圖。
圖8描繪的是用與三角陣列相同的薄膜結(jié)構(gòu)制作的四像素陣列干涉濾色片的CIE色度。
圖9描繪的是四像素陣列中一行或一列有三種色彩情況時的陣列方法。
首先，結(jié)合圖2描述采用本發(fā)明干涉濾色片制造彩色液晶顯示器的方法。圖2描繪了一種按照本發(fā)明制作的濾色片以及圖3中沿a—a′線的截面圖。每一附號說明如下11a和11b為透明襯底；12為阻光膜；13是一濾光片；14a和14b為透明光導(dǎo)薄膜；15a和15b是取向薄膜；16為一液晶層；17a和17b為偏振片。
制造方法如下所述首先，用一種金屬(如Al，Cu，Cr或Ni)在玻璃或石英透明襯底11b上形成阻光膜12。然后，在其上面形成一濾色片13。濾色片13是用真空蒸發(fā)技術(shù)形成交替多層薄膜而制成的三色(R，G和B)干涉濾色片。采用化學(xué)性能和機械性能穩(wěn)定的TiO2/SiO2作為薄膜材料。一方面，G濾色片層的膜層數(shù)從50層減小到27層，薄膜的厚度從3.73μm減小到2.11μm，從而使G濾色片的透射波長范圍(前端/尾端截止設(shè)計波長)變窄。另一方面，因為R濾色片的29層層疊的薄膜厚度為1.91μm，B濾色片29層層疊的薄膜厚度為2.46μm，所以三色之間的級差從最大的1.82μm減小到0.55μm。如果級差為這一水平，則可以容易地進行平整，即使在SiO2層疊的情況下。對于濾色片13，圖案是通過對每一R，G和B濾色片剝離(lift—off)或干蝕刻(dry etching)來進行的。在本實施例中，在圖13所示的具有四個(2×2)像素為一組的像素陣列中，圖案是通過將G濾色片的兩個像素排列在一條對角線上，把R和B濾色片的另兩個像素排列在另一對角方向形成的。另外，二種顏色(G和R或G和B)在一列或一行中交替重復(fù)排列。
然后，在這樣形成的濾色片13的頂面形成一透明光導(dǎo)薄膜14b(如ITO)，然后在其上面形成一取向薄膜15b。用旋轉(zhuǎn)機或印刷方法涂抹一有機材料(如聚酰亞胺或聚乙烯醇)，作為取向薄膜。然后，磨平其表面待用。因為本發(fā)明減小了濾色片的級差，所以級差所引起的分離不會出現(xiàn)在透明光導(dǎo)薄膜中。取向薄膜的粘附性不會由于極差而變差。另外，在另一塊透明襯底2a上用同樣方法也形成透明光導(dǎo)薄膜14a和取向膜15a。把兩塊透明襯底層疊在一起，再把液晶16密封在里面。
偏振片17a和17b的排列方向與取向薄膜的研磨方向平行或者垂直，使其偏振軸互相平行。
本發(fā)明采用干涉濾色片的彩色液晶顯示器是用上述方法制作的。另外，對于如本實施例的具有四個像素為一組的彩色濾色片結(jié)構(gòu)以及沿一條對角線方向排列兩個G像素，沿另一對角線方向排列兩個R和B像素，有兩種不同的陣列方法一種是如圖3所示，在一列和一行中用兩種顏色，另一種是如圖9所示，一列或一行中用三種顏色。然而，在后一種方法中，R和B的密度均勻性不夠，并且B圖案在一條對角線方向相互靠近。由此，B圖案比R和G圖案暗，看上去像是連接在對角線方向，從而降低了B圖案的分辨率。由此，第一種方法優(yōu)于第二種方法。另外，因為第二種方法在一行里有三種(R，G和B)顏色，而第一種方法在一行里只有兩種顏色(G和R或G和B)，所以第一種方法有一個優(yōu)點，就是其外部色彩轉(zhuǎn)換電路較簡單。
圖1和圖4描繪的是用于本實施例的干涉濾色片的光譜透射特性和CIE色度。對于G濾色片的光譜透射特性來說，薄膜層的層數(shù)和薄膜厚度均被減小，從而使透射波長范圍變窄。G的透射光譜的半值寬度在常規(guī)技術(shù)中為55nm(圖7)，現(xiàn)在被減至40nm或更小，從而不會有白色平衡的問題。另外，半值寬度減小至30nm或更低，使得可以獲得出色的白色平衡(圖1(a)和圖4(2))。另外，能夠減小三色之間的級差，防止出現(xiàn)透明光導(dǎo)薄膜的級分離(圖1(b)和圖4(b))。再有，取向薄膜的粘附性不會變差。還有，可以使dΔn值取所要求的值。本實施例中，采用了一種干涉濾色片，但可以用類似的方法考慮幾種不同的實施例。例如，即使在使用顏色分配法或染色法的濾色片中，也可以用類似方法改善白色平衡。即使在這種濾色片中，也假定像素是以如圖3所示的方式排列的。在G濾色片的透射光譜半值寬度較寬，為40nm或更大的情況下，白色平衡被拉向G側(cè)，液晶元被著色。因此，即使應(yīng)用了這些濾色片，也可以通過將G濾色片的透射光譜的半值寬度降低至40nm或更低，最好為30nm或更低，也能實現(xiàn)具有極佳色再現(xiàn)性16的彩色液晶顯示器。
采用類似構(gòu)思的另一種實施例如下所述。
作為另一種實施例，它不會降低濾色片的級差，但可以通過在用作背景光或投射光源的燈中加如一M(深紅色)濾色片而降低光源自身靠近G的能譜，來控制白色平衡。另外，在G濾色片的透射光譜半值寬度變窄的濾色片上使用這種M濾色片，調(diào)整了G的透射率，從而使白色平衡得到改善。
另外，作為又一種實施例，用一個燈(例如一個熒光燈)作為背景光或投射光源，G濾色片的透射波長范圍中的能量減小到一半，從而可以調(diào)節(jié)白色平衡。
再有，作為又一種實施例，在采用三種單色板的液晶投射器中，用上述方法制作的R、G和B干涉濾色片與三板中的每一板對應(yīng)，用作G的濾色片的透射光譜半值寬度降低到40nm或更低，最好為30nm或更低，從而可以實施具有極佳白色平衡和色再現(xiàn)性的液晶投射器。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以構(gòu)成本發(fā)明的各種實施例，應(yīng)該理解的是，本說明中描述的特定實施例并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的限定以后文的權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種用濾色片進行彩色顯示的液晶顯示器，其特征在于，它包含具有四個像素相互靠近在一起作為一個組分的濾色片，所述四個像素由兩個沿一條對角線方向排列的綠色濾色片和沿另一對角線方向排列的兩個紅色和藍色濾色片構(gòu)成，并且有一個綠色和紅色或者綠色和藍色濾色片在一行或一列中交替排列而形成的陣列，所述緣色濾色片有一個透射光譜，其中，半值寬度位于白色平衡調(diào)整的預(yù)定范圍中。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色液晶顯示器。其特征在于，所述彩色濾色片由多層無機薄膜構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為40nm或更低。
4.如權(quán)利要求2所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為30nm或更低。
5.如權(quán)利要求2所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，它還包含具有深紅色濾色片的光源裝置，所述深紅色濾色片減少投射到綠色濾色片上透射波長范圍的能量。
6.如權(quán)利要求2所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，它還包含具有一發(fā)射光譜的光源裝置，在所述發(fā)射光譜中，投射到綠色濾色片上發(fā)射波長范圍的能量幾乎為投射到另一色彩的濾色片上發(fā)射波長范圍的能量的一半。
7.如權(quán)利要求1所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述濾色片是用顏色分配法或者染色法制作的。
8.如權(quán)利要求7所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為40nm或更低。
9.如權(quán)利要求7所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為30nm或更低。
10.如權(quán)利要求7所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，它還包含具有深紅色濾色片的光源裝置，所述深紅色濾色片減少投射到綠色濾色片上發(fā)射波長范圍內(nèi)的能量。
11.如權(quán)利要求7所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，它還包含具有一發(fā)射光譜的光源裝置，所述發(fā)射光譜中，投射到綠色濾色片上的發(fā)射波長范圍內(nèi)的能量幾乎是投射到另一色彩的濾色片發(fā)射波長范圍內(nèi)能量的一半。
12.一種投射器彩色液晶顯示器，其特征在于，它包含一投射光源裝置；三個單色板；以及相應(yīng)于三個單色板的紅、綠和藍濾色片，其中，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度位于調(diào)整白色平衡的預(yù)定范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為40nm或更低。
14.如權(quán)利要求12所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述綠色濾色片的透射光譜半值寬度為30nm或更低。
15.如權(quán)利要求12所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述投射光源裝置配備有一個深紅色濾色片，所述深紅色濾色片減低投射到綠色濾色片上發(fā)射波長范圍內(nèi)的能量。
16.如權(quán)利要求12所述的彩色液晶顯示器，其特征在于，所述投射光源裝置的發(fā)射光譜中，投射到綠色液色片上透射波長范圍內(nèi)的能量幾乎是投射到另一色彩的濾色片的透射波長范圍內(nèi)能量的一半。
全文摘要
一種用多層無機薄膜結(jié)構(gòu)提高濾色片白色平衡并使液晶元免受著色的彩色液晶顯示器。
文檔編號G02F1/13GK1114427SQ9411924
公開日1996年1月3日 申請日期1994年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月24日
發(fā)明者宮本忠芳, 吉村洋二, 高藤裕 申請人:夏普株式會社