反射型液晶顯示器的製作方法
2023-07-23 10:43:11 1
專利名稱：反射型液晶顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到液晶顯示器件，它包含至少一個延遲膜、向列液晶層、以及反射膽甾相濾色層。
液晶顯示器(LCD)的市場份額正在不斷地增長而取代其它的顯示技術。這一進展可以歸咎於平板尺寸和性能的不斷改進以及價格的不斷降低。像蜂窩電話那樣的可攜式應用以及像PDA那樣的應用所要求的LCD，其設計非常不同於像監視器和電視那樣的高端應用所要求的LCD的設計。對於通信應用中的顯示器，低成本和低功率是與顯示器圖象質量同樣重要的。對於進一步改善LCD的性能仍然存在著許多挑戰。例如，如一開始所述那樣，必須改善的一個性能問題是反射型無源矩陣顯示器的彩色質量。這種基於膽甾相濾色器的顯示平板是吸收濾色器的一種有吸引力的變通。
在專利文獻US 5555114中，描述了一種根據現有技術的具有反射型濾色器的無源矩陣顯示器。此文獻公開了一種液晶顯示器，它包括膽甾相液晶層，用來選擇性地反射特定波長的圓偏振光。此發明顯示器的一個實施方案基本上順序包含偏振片、四分之一波長片、液晶層、以及膽甾相濾色層。被驅動的液晶層可以是鐵電液晶層、扭曲向列液晶層、或超扭曲向列液晶層。
但如專利文獻US 5555114所述，此顯示器存在著下述問題，即對於扭曲向列液晶，無法得到覆蓋可見光譜整個範圍的高反差顯示。
因此，本發明的目的是提供一種具有扭曲向列液晶的顯示器，它克服了現有技術的上述問題，同時保持了相當簡單的結構。
利用一種液晶顯示器件，達到了這些和其它的目的，此液晶顯示器件包含偏振片、至少一個延遲膜、包含在電光盒中的向列液晶層、以及最好是交叉耦合的用來反射基本上左圓或右圓偏振光的光反射型膽甾相濾色層，其特徵在於，所述液晶層是扭曲角為180-270度範圍內的超扭曲向列液晶層，且一個或多個延遲膜以及液晶層的總延遲R大約等於R＝(3+2n)λ/4，其中n＝0，1，2，3...。利用顯示器中的超扭曲向列液晶，得到了多路顯示。
而且，所述一個或多個延遲膜最好被安置在正面偏振片與所述超扭曲向列液晶層之間。
所述延遲層最好包含寬帶四分之一波長片。所述寬帶四分之一波長片由與二分之一波長片組合的四分之一波長片組成，從而能夠使用標準的仔細測試過的層組成部分，這樣是合適的。正面偏振片、一個或多個延遲膜、液晶層、以及反射型膽甾相濾色層彼此順序排列，這樣是合適的。
根據本發明的優選實施方案，所述器件還包含另一個延遲層，該另一個延遲層是排列在正面襯底與超扭曲向列層之間的扭曲向列聚合物膜，所述扭曲向列聚合物層與超扭曲向列層的扭曲方向彼此相反。
在其餘的從屬權利要求中，描述了本發明的其它優選實施方案。
下面參照附圖來更詳細地描述目前本發明的優選實施方案。
圖1是根據本發明的顯示器的剖面圖。
圖2示出了根據圖1的顯示器的光學原理機制。
圖3a示出了為得到高的亮度而被優化了的根據本發明的顯示器的計算機模擬光學原理機制。
圖3b曲線示出了根據圖3a的顯示器件的透射與入射光波長的關係。
圖4a示出了為得到高的反差而被優化了的根據本發明的顯示器的計算機模擬光學原理機制。
圖4b曲線示出了根據圖4a的顯示器件的透射與入射光波長的關係。
圖1是液晶反射型顯示器件的局部剖面示意圖，此液晶反射型顯示器件包含顯示盒，在此情況下，包含超扭曲向列液晶層5，也稱為LC層，它具有範圍在180-270度內的扭曲角，基本上被夾在二個玻璃襯底即正面襯底7與背面襯底8之間。偏振片1以及一個或多個延遲膜4被排列在面對所述液晶層5的正面襯底側上。此處所述延遲膜4的組合還包含二分之一波長片2和四分之一波長片3。第一電極層10和LC定向層12，被順序排列在所述正面襯底7與所述超扭曲向列液晶層5之間。而且，LC延遲層13、第二電極層11、以及反射型膽甾相濾色層6，被順序排列在所述超扭曲向列液晶層5與所述背面襯底8之間。吸收層9被排列在面對所述反射型膽甾相濾色層6的背面襯底側上。所述第一和第二電極層10和11以及定向層12和13，根據超扭曲向列顯示器的現有技術來形成，此處不再詳述。但所述第一和第二電極層10和11是由諸如氧化銦錫(ITO)之類的透明材料製造的，並被連接到電源14，以便能夠在超扭曲向列液晶層5上產生電場，從而以熟知的方式產生所述顯示器的開通和關斷狀態。而且，定向層被提供在超扭曲向列液晶層二側上，以便賦予此層所希望的穩定定向。定向層12和13可以例如包含聚合物，例如根據現有技術處理過的PI。
上述反射型膽甾相濾色層6基本上組合了反射器功能、偏振片功能、以及濾色器功能。膽甾相液晶相是一種具有天然周期性的手性中間相。各個液晶以螺旋方式排列。當膽甾相材料的雙折射率和液晶的周期性的乘積符合材料中的光的波長，亦即λ＝n×p(其中，λ是入射光的波長，n是材料的折射率，而p是材料的間距)時，光將被布拉格反射作用反射。而且，螺旋狀液晶是左旋性或右旋性的。根據膽甾相液晶的左旋性或右旋性，左旋性或右旋性圓偏振光將被反射。膽甾相層通常僅僅反射波長在p×ne與p×no之間的光，其中ne和no分別是單軸取向相的反常和正常折射率。上述反射型膽甾相濾色層最好基於光敏膽甾相材料。對於這種材料，膽甾相的周期性能夠受到紫外光的影響。膽甾相濾色器可以用灰度掩模以圖形化方式暴露於紫外光。如專利文獻WO/0034808所述，此工藝的優點在於，為了產生各個顏色僅僅需要一個曝光步驟。與通常涉及到用來相繼澱積紅色、綠色、以及藍色濾色器的3個光刻步驟的常規吸收濾色器的製造工藝相比，這是一個很大的減少。
如上所述，延遲膜4(也稱為延遲層)包含二個膜，即二分之一波長片2和四分之一波長片3，一起構成寬帶四分之一波長片4，得到了更好的總體暗狀態。
圖2示出了更加示意性的圖，示出了顯示器的主要光學有源元件。
如圖3a和3b所示，以下來描述本發明的第一實施方案。如圖3a示意地所示，此結構包含光學厚度為0.76微米的右旋性240度扭曲向列層。此顯示器是正常黑色型的。在此模式中，驅動LC層5的關斷狀態是暗的，而開通狀態是亮的。雖然此實施方案是對正常黑色模式的描述，但也有可能形成正常白色模式的結構。上述二個延遲膜2和3被插入在正面偏振片1與正面襯底7之間。延遲為140nm的膜3與偏振片組合，形成了圓偏振光。藉助於在中間加入280nm的二分之一波長片2，產生了寬帶四分之一波長片，導致更好的總體暗狀態。鄰近襯底的膜3的慢軸，與器件的垂直y軸形成30度的角度。二分之一波長片2與垂直y軸形成170度的角度。偏振片的吸收軸與垂直y軸形成110度的角度。LC層5在315nm(≈1/2λ)的範圍內開關。右旋性濾色器被用於背面襯底8的頂部上。利用上述結構，得到了圖3b所示的對開通狀態最高亮度進行了優化的顯示器。
如圖4a和4b所示，下面來描述本發明的第二實施方案。如圖4a示意地所示，此結構包含光學厚度為0.76微米的右旋性240度扭曲向列層。此顯示器是正常黑色型的。在此模式中，驅動LC層的關斷狀態是暗的，而開通狀態是亮的。雖然此實施方案是對正常黑色模式的描述，但也有可能形成正常白色模式的結構。上述二個延遲膜2和3被插入在正面偏振片1與正面襯底7之間。延遲為140nm的膜3與偏振片組合，形成了圓偏振光。藉助於在中間加入280nm的二分之一波長片2，產生了寬帶四分之一波長片，導致更好的總體暗狀態。鄰近襯底的膜3的慢軸，與垂直y軸形成30度的角度。二分之一波長片2與垂直y軸形成0度的角度。偏振片的吸收軸與垂直y軸形成120度的角度。LC層5在315nm(≈1/2λ)的範圍內開關。左旋性濾色器被用於背面襯底8的頂部上。利用上述結構，得到了圖4b所示的對最高反差比進行了優化的顯示器。
根據本發明的第三實施方案(未示出)，上述的單一超扭曲向列LC層被扭曲方向相反的二個超扭曲向列LC層替換。在此特例中，靠近偏振片的第一層包含光學厚度為0.75-0.85微米(例如0.79微米)的右旋性230-250度(例如245度)扭曲向列層，而靠近膽甾相濾色層的第二層包含光學厚度為0.82微米的左旋性240度扭曲向列層。但許多其它的結構也是可能的。此顯示器是正常黑色型的。在此模式中，驅動LC層的關斷狀態是暗的，而開通狀態是亮的。雖然此實施方案是對正常黑色模式的描述，但也有可能形成正常白色模式中的結構。上述二個延遲膜2和3被插入在正面偏振片1與正面襯底7之間。延遲為140nm的膜3與偏振片組合，形成了圓偏振光。藉助於在中間加入280nm的二分之一波長片2，產生了寬帶四分之一波長片，導致更好的總體暗狀態。鄰近襯底的膜3的慢軸，與垂直y軸形成40度的角度。二分之一波長片2與垂直y軸形成12度的角度。偏振片的吸收軸與垂直y軸形成100度的角度。左旋性濾色器被用於背面襯底8的頂部上。
不應該認為本發明局限於上述實施方案，本發明包括了所附權利要求定義的範圍所覆蓋的所有可能的變化。為了優化不同目的的顯示器，除了上面所述的之外，適合於具有膽甾相濾色器的反射型STN的扭曲角與光學厚度的諸多組合是可能的。因此，本發明決不局限於240度的扭曲角，而是扭曲角與光學厚度不同的其它結構也可以與膽甾相濾色器組合，以提供正常黑色或正常白色的多路反射型彩色顯示器。
而且，應該理解的是，角度和延遲等的上述具體數值不是絕對的，而是可以在至少大約10％的範圍內改變。
權利要求
1.一種液晶顯示器件，它包含偏振片(1)、至少一個延遲膜(4)、向列液晶層(5)、以及最好是交叉耦合的光反射RGB圖形化膽甾相濾色器(6)，其特徵在於，所述液晶層(5)是一種扭曲角在180-270度範圍內的超扭曲向列液晶層，且其特徵在於，一個或多個延遲膜以及液晶層的總延遲R大約等於R＝(3+2n)λ/4，其中n＝0，1，2，3…。
2.權利要求1的液晶顯示器件，其中，所述至少一個延遲膜(4)被安置在所述偏振片(1)與所述超扭曲向列液晶層(5)之間。
3.權利要求2的液晶顯示器件，其中，所述至少一個延遲膜(4)包含四分之一波長片。
4.權利要求2的液晶顯示器件，其中，所述至少一個延遲膜包含寬帶四分之一波長片。
5.權利要求4的液晶顯示器件，其中，所述寬帶四分之一波長片由光軸和延遲不同的二個延遲膜組成。
6.權利要求1的液晶顯示器件，其中，偏振片(1)、至少一個延遲膜(4)、液晶層(5)、以及最好是交叉耦合的光反射RGB圖形化膽甾相濾色器(6)，被彼此順序排列。
7.權利要求1的液晶顯示器件，其中，所述偏振片(1)的吸收軸與器件的垂直y軸形成大約105-115度的角度，其中，所述器件包含第一和第二延遲膜(2，3)，所述第一延遲膜(2)具有基本上為280nm的延遲，並與所述垂直y軸形成基本上170度的角度，而所述第二延遲膜(3)具有基本上為140nm的延遲，並具有與所述垂直y軸形成大約25-35度的角度的慢軸，所述第一和第二延遲膜一起構成寬帶四分之一波長片，導致改善了的總體暗狀態，液晶層(5)從而可在基本上為315nm(≈1/2λ)的範圍內可開關，且包含光學厚度基本上為0.76微米的右旋性235-245度扭曲向列層，且左旋性濾色器從而被排列在背面襯底(8)的頂部上。
8.權利要求1的液晶顯示器件，其中，所述偏振片(1)的吸收軸與器件的垂直y軸形成大約115-125度的角度，其中，所述器件包含第一和第二延遲膜(2，3)，所述第一延遲膜(2)具有基本上為280nm的延遲，並與所述垂直y軸形成大約±5度的角度，而所述第二延遲膜(3)具有基本上為140nm的延遲，並具有與所述垂直y軸形成大約25-35度的角度的慢軸，所述第一和第二延遲膜一起構成寬帶四分之一波長片，導致改善了的總體暗狀態，液晶層(5)從而可在基本上為315nm(≈1/2λ)的範圍內可開關，且包含光學厚度基本上為0.76微米的右旋性235-245度扭曲向列層，且左旋性濾色器從而被排列在背面襯底(8)的頂部上。
9.權利要求1的液晶顯示器件，其中，所述器件包含是扭曲向列聚合物層的另一個延遲膜。
10.一種液晶顯示器件，其中，所述扭曲向列聚合物層和所述超扭曲向列層(5)的扭曲方向彼此相反。
11.權利要求9或10的液晶顯示器件，其中，所述偏振片(1)的吸收軸與器件的垂直y軸形成基本上115-125度的角度，其中，所述器件包含第一和第二延遲膜(2，3)，所述第一延遲膜(2)具有基本上為280nm的延遲，並與所述垂直y軸形成基本上0度的角度，而所述第二延遲膜(3)具有基本上為140nm的延遲，並具有與所述垂直y軸形成基本上25-35度的角度的慢軸，所述第一和第二延遲膜一起構成寬帶四分之一波長片，導致改善了的總體暗狀態，比所述液晶層(5)更靠近偏振片的所述扭曲向列聚合物層從而包含光學厚度基本上為0.76-0.85微米的右旋性230-250度扭曲向列層，所述液晶層可在基本上為315nm(≈1/2λ)的範圍內可開關，且包含光學厚度基本上為0.82微米的左旋性性-235～-245度扭曲向列層，左旋性濾色器從而被排列在背面襯底(8)的頂部上。
全文摘要
本發明涉及到一種液晶顯示器件，它包含至少一個延遲膜(4)、向列液晶層(5)、以及用來反射基本上左圓偏振光或右圓偏振光的光反射RGB圖形化膽甾相濾色器(6)，其特徵在於，所述液晶層(5)是一種扭曲角在180－270度範圍內的超扭曲向列液晶層，且其特徵在於，一個或多個延遲膜以及液晶層的總延遲R大約等於R＝(3+2n)λ/4，其中n＝0，1，2，3...。
文檔編號G02F1/1335GK1539094SQ02815200
公開日2004年10月20日 申請日期2002年7月3日 優先權日2001年8月3日
發明者J·P·A·沃格斯, F·裡恩豪斯, P·范德維特, J P A 沃格斯, 攣, 骱浪 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司