去除波紋現象的方法、lcd組件和光供給單元及製造方法
2023-10-04 20:44:14
專利名稱：去除波紋現象的方法、lcd組件和光供給單元及製造方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示器(LCD)，更具體地涉及一種去除反射型LCD組件中波紋現象的照明方法，其中在反射型LCD組件中經常發生的波紋現象和光洩漏被最小化，同時防止了顯示性能的下降，並涉及一種使用該方法的反射型LCD組件，一種用在該組件中的光供給單元，以及一種製造其光分布改變單元的方法。
背景技術：
通常，作為一種平板顯示器的LCD精確控制液晶的電-光性能以顯示圖像，並將數據處理裝置處理的電信號的圖像數據轉變為使用者能識別的畫面。
為了通過LCD執行改進的顯示操作，控制液晶的材料特性和光學特性是非常重要的。然而，考慮到液晶是一種光接收裝置的事實，有效地使用提供給液晶的光源也是非常重要的。
如果沒有提供光源，或光源沒有有效利用，雖然LCD的液晶得到了精確控制，但是使用者將不能辨識通過LCD的任何數據。
根據光源的使用，LCD被分為反射型LCD，其中顯示操作使用外部光源進行，和背光型LCD，其中使用其自身加載的能量產生光，且顯示操作使用該光進行。
反射型LCD的顯示操作僅使用外部光源的光進行，在電消耗方面，它比背光型LCD具有無以倫比地更出眾的性能。然而，存在一個問題，即如果光沒有從外光源提供，那麼用戶將辨識不了顯示的數據。
在需要在任何條件和環境下工作的顯示器中，這是一個致命的缺點。
為了解決此問題，已經有了一種改進的反射型LCD組件，其中，如果光不能由外光源充分供給，就產生額外的光以正常執行顯示操作，因而它具有反射型LCD和背光型LCD兩者的優點。
為了實現改進的反射型LCD組件100，如圖1和圖2所示，需要一LCD10，其中液晶被控制以調節光透射和以低電消耗向LCD提供光的光供給單元20。
此時，光供給單元20具有光源21及第一和第二光學部件25和27以將產生自光源21的光均勻地提供給LCD10。
更具體地，具有僅幾到幾十毫瓦功率的點光源型發光二極體(LED)經常用作光源21。
通過使用點光源型LED，電消耗能明顯減少。
然而，如果LED直接安裝到LCD10的需要部分，LCD上接近LED的部分亮，而其它遠離點光源的部分暗。這就是，因為顯示屏中亮度差異大，所以LCD的顯示性能被降低了。
為了使用具有如上所述的非均勻光的LED獲得與平面型光源相似的效果，第一和第二光學部件25和27需要把來自點光源型LED的光間接轉換為平面光。
第一和第二光學部件25和27把來自點光源型LED的光轉變為線性光，然後把線性光轉變為平面光。
具體地，第一光學部件27具有預期的長度以將點光源轉變為線性光源類型。第一光學部件27成型為矩形棒，在其一端裝有點光源。
如圖1所示，第一光學部件27以具有夾角θ的扇形方式發射光。
第一光學部件27形成的線性光源應當轉變為平面光源。然而，為了實現平面光源，需要一複雜的光學機構。
如圖1和圖2所示，從第一光學部件27輻射的具有線性光源光分布的光被傳送到矩形板狀的第二光學部件25。在第二光學部件25的上部，成型有鋸齒狀的光反射圖案25a。
此時，第一光學部件27輻射的光被均勻地從靠近第一光學部件27的光反射圖案25b的前部25b傳送至光發射圖案25b的後部25c。
因而，第一光學部件27輻射的光被轉變成具有平板光源光分布的光。
由第二光學部件25轉變成的平面光然後入射到反射型LCD10上。
然後，反射型LCD上的入射光被以矩陣形式成型在反射型LCD上的反射電極15反射，並再次穿過第二光學部件25，然後入射到用戶的眼中，於是用戶能夠視覺辨識所需信息。
改進的反射型LCD組件100具有即使在黑暗地方也能進行顯示的優點。
產生具有平面光源光分布的光的第二光學部件25的光反射圖案25a與成型在LCD10上的反射電極重疊。如果上述的兩個圖案互相重疊，就有可能滿足波紋圖案產生的條件。因而，存在另一個顯示性能下降的問題。
為了解決該問題，曾嘗試改變第二光學部件25的光反射圖案25a與反射電極15的排列角，以至於互不平行而相互交叉。
此時，當光反射圖案25a和反射電極15間的排列角為約22.5°時，如圖2所示，波紋現象極難發生。
然而，儘管光反射圖案25a和反射電極15排列成互相交叉，當光反射圖案25a和反射電極15的間距窄時，波紋現象仍會產生。
最終，波紋現象不在傳統媒質和低解析度的小尺寸LCD中發生。然而，在近來的大尺寸LCD中，因為光反射圖案25a和反射電極15間的間距窄，波紋現象再次發生。
此外，如果光反射圖案25a和反射電極15以期望的角度，也即22.5°傾斜時，被光反射圖案25a反射的光只有一半供給給了反射電極15，餘下的光被傾斜的光反射圖案25a供給到所不希望的地方。因此，另一個問題是反射型LCD組件的整體亮度被降低了，於是組件的電損耗增加。
近來，為了解決該問題，作出了其它努力來使光反射圖案25a的間距和反射電極15的間距一致，因而減少了波紋。
然而，如果反射電極的間距改變了，光反射圖案25a應當重做。進一步，如果光反射圖案25a和反射電極15的排列不正確，波紋再次發生，而顯示性能下降。當然，在這種情況下，由於亮度降低而使得耗電增加。
發明內容
因而，本發明的目的是提供反射型LCD，其中在使用光源的反射型LCD中經常發生的波紋被最小化以防止顯示性能的降低，並且LCD板提供的光損失也被最小化以實現低耗電的高亮度。
本發明的另一個目的是提供一種去除反射型LCD中波紋的照明方法，其中反射型LCD中經常發生的波紋被最小化，因而提高了顯示性能。
本發明的再一個目的是提供反射型LCD中的光供給單元，用以去除導致顯示性能降低的波紋並實現低耗電的高亮度。
本發明的還有一個目的是提供一種製造反射型LCD中光改變單元的方法，以便去除導致顯示性能降低的波紋和實現低耗電的高亮度。
為了達到本發明的前述目的，提供了一種消除反射型LCD組件中波紋現象的照明方法，包括以下步驟產生具有連續光分布的第一光，將第一光提供給在預定範圍裡具有規則寬度的一組光反射圖案，並將第一光轉變為具有非一致光分布的第二光，將第二光提供給反射型LCD的每一個具有恆定間距的反射電極圖案，並將反射電極圖案反射的第二光穿過光反射圖案而去除波紋。
此外，提供了一種反射型液晶顯示器組件，包括一光供給部件，它提供產生具有連續光分布的第一光的光源和光轉換部件，該轉換部件在一預定範圍內含有具有規則寬度的光反射圖案，以將第一光轉變為在該預定範圍內具有非一致光分布的第二光；以及一液晶顯示裝置，它設置有成型在光反射圖案底部而具有恆定間距的反射電極、一用於提供電源給反射電極的開關裝置、一與反射電極相對的公共電極以及注入反射電極和公共電極間的液晶。
此外，提供了一種光供給單元，包括用於產生具有連續光分布的第一光的光源；以及一光轉換部件，它成型在具有所需的透射率的底部基片上，以將從外界供給的第一光轉變成在一預定範圍內具有不規則寬度的第二光，然後將第二光供給給具有恆定間距的反射電極。
提供了一種製造用在反射型LCD中的光分布改變單元的方法，步驟包括基於反射電極，計算圖案數據以防止顯示操作中的波紋現象；在光致抗蝕劑層上成型與圖案數據一致的光轉換圖案，沉積預定材料至光轉換圖案上以形成預備模具，通過以預備模具為媒介成型光轉換部件的模具，並使用該模具成型光轉換部件。
通過對其優選實施例的參照附圖的詳細描述，本發明的上述及其它優點將變得更明確。
圖1是傳統反射型LCD的示意圖；
圖2是傳統反射型LCD的分解透視圖；圖3是根據本發明一實施例的液晶組件的橫截面圖；圖4是本發明的第一實施例的液晶組件的示意圖。
圖5是顯示圖4中每個光反射圖案在預定範圍內隨機變化的狀態的曲線；圖6是顯示在製造光改變單元時光反射圖案成型在光致抗蝕劑薄膜上的的狀態的橫截面加工示意圖；圖7是顯示厚金屬層通過濺鍍方法成型在光致抗蝕劑層上的狀態的橫截面加工示意圖；圖8是顯示硬模材料塗覆在金屬層上的狀態的橫截面加工示意圖；圖9是顯示在模材料與金屬層分離後模層成型在金屬層上的狀態的橫截面加工示意圖；圖10是顯示本發明第二實施例的示意圖；圖11是顯示本發明第三實施例的示意圖；圖12是顯示本發明第三實施例的製造工藝的示意圖；以及圖13是顯示根據本發明的反射型LCD中用於防止光洩漏及實現低耗電的高亮度的工藝的示意圖。
具體實施例方式
現在，本發明的優選實施例將參照附圖得以詳細描述。
首先，去除反射型LCD中的波紋現象的照明方法將得以描述，然後是實現此方法的反射型LCD組件、光供給單元以及製造光分布改變單元的方法的描述。
在描述照明方法前，一些在本發明的描述中使用的術語將被清晰地定義。
「反射電極」的表述意味著具有高反射係數的像素電極，它成型在LCD面板的TFT基片的薄膜電晶體上，作為反射型LCD組件部件之一。
現在，去除反射型LCD中的波紋現象的照明方法將得以詳細敘述。
為了即使在黑暗的地方也能進行反射型LCD組件的顯示操作，光被產生且產生的光被供給給反射型LCD。
此時，供給給反射型LCD的光產生自具有連續光分布的光源。在反射型LCD中無所謂使用何種光源。通常，冷陰極螢光燈或具有低耗電的LED被使用。以下，第一光意味著產生自該光源的光。
產生自該光源的第一光被光分布改變單元轉變成具有一致光分布的第二光。
光分布改變單元成型為平板型或楔型。光反射圖案成型在光分布改變單元表面。即，產生自該光源的第一光被光反射圖案轉變成具有一致光分布的第二光。
然後，第二光入射在LCD組件上，其上的反射電極成型為矩陣狀。被反射電極再次反射的光通過光分布改變單元發射到外界。
當反射型LCD以上述方式照明時，即使在黑暗處，用戶也可以識別圖像。然而，因為光分布改變單元的光反射圖案和反射電極的圖案定位在同一光路中，即，互相重疊，所以當識別穿過反射電極和光分布改變單元的光時，用戶感受到了在兩個重疊的圖案中經常發生的波紋。
通常，波紋被利用於測量設備或醫療器械領域。然而，產生自顯示裝置的波紋導致了降低顯示性能的一系列問題。
為了防止波紋導致顯示性能的降低，提出了兩個方法。
在第一個方法中，產生自光源的第一光到達光分布改變單元，並被轉變成第二光。第二光被反射電極反射，並被發射穿過光分布改變單元。此時，第二光具有非一致的光分布，以防止波紋。在第二個方法中，反射電極的間距不規則成型。
然而，當反射電極的間距無規則成型時，如第二種方法所述，進行精確的顯示操作是困難的。因此，在本發明中，第一種方法被優選採用以防止波紋。
為了使第二光具有非一致的光分布，光分布改變單元的光反射圖案的寬度隨機成型。
此時，光反射圖案的寬度隨機成型，但具有一確定規律。
如果光反射圖案的寬度無確定規則地隨機成型，在整個顯示表面區域的一些部分，反射電極和光反射圖案可能偶然位於一預期的位置，在該位置波紋不會發生，因而防止了波紋。
然而，當在顯示表面區域的絕大多數部分，反射電極和光反射圖案位于波紋發生位置時，波紋產生。
總之，如果光反射圖案的寬度不是基於一確定規律隨機形成，波紋發生的位置和波紋不發生的其它位置會共存在具有所需顯示表面區域的屏幕上。這導致顯示性能的下降。
在防止上述情況的光分布變化規則中，反射電極和光反射圖案的數目被確定為一所需比例，並且光反射圖案的寬度在預定範圍內隨機設定。
此時，優選所需比例為約1∶1，且該預定範圍是反射電極區域的間距或直到該間距的一半。
此外，所有在預定範圍內隨機變化以去除波紋的光反射圖案可以成型為相似的形狀，但是每個光反射圖案具有不同的高度。
替代性地，光反射圖案可以成型為具有相同的高度，但是分別形成不同的形狀。
同時，在光以上述方式供給給反射型LCD的情況下，即使光反射圖案和反射電極未傾斜，波紋也不會產生，而亮度也不會因光洩漏而降低。因此，反射型LCD能夠以低耗電工作。
現在，參照附圖，詳細說明用於實現根據該照明方法的反射型LCD組件的設備結構以及該設備結構的操作。
圖3顯示了根據本發明實施例的用於防止波紋的反射型LCD組件。
根據本發明的反射型LCD組件600包括一光供給單元200和一反射型LCD300。
反射型LCD300設置有其上成型有像素的TFT基片310、與TFT基片310相對排列的濾色板320、形成在TFT基片310和濾色板320之間的液晶層330、以及形成在TFT基片310和液晶層330之間的作為像素電極的反射電極340。
TFT基片310具有用作開關裝置的薄膜電晶體350。如圖3所示，薄膜電晶體350包括柵極351、柵極絕緣膜352、半導體層353、歐姆接觸層354、源極355和漏極355。未描述的參數L是反射電極的寬度。
為了允許反射型LCD300即使在黑暗地方也能正常工作，光供給單元200被設置在反射型LCD300的上部。
光供給單元200絕緣光源210和光分布改變單元230。
例如，具有低耗電的LED或冷陰極螢光燈被用作光源210。
此時，雖然LED或冷陰極螢光燈被用作光源210，但是難於在顯示屏幕的整個表面區域上產生一致的亮度。光分布改變單元230用於補償整個顯示表面區域上的亮度。
光分布改變單元230將光轉變成平面光源以將光均勻地提供到反射型LCD300的整個表面積上。
光分布改變單元230除了均勻轉換光的功能外，還具有進一步的功能。這就是，光分布改變單元230具有防止當提供給反射型LCD300然後被反射的光入射到用戶眼中時產生波紋的功能。
現在，將描述用於提供光給反射型LCD 300的過程的不同實施例和用於防止在該過程中產生的波紋的光分布改變單元230。
圖4顯示了根據本發明第一實施例的光分布改變單元230，而圖5至圖8顯示了根據本發明的光分布改變單元230的製造方法。
參照圖4，光分布改變單元230被成型為板狀。在光分布改變單元230的上表面，成型有用於防止波紋的光反射圖案231。
光反射圖案231的數目相對於反射電極340確定成所需比例。優選地，該所需比例約為1∶1。
此時，根據用於防止波紋的反射圖案231的寬度，波紋可以發生或不發生。
在本發明的具體實施例中，反射圖案231的寬度用CGH(計算機生成全息圖)組件計算出來。具有防止波紋的反射圖案231的光分布改變單元230基於計算數據進行製造。
為了計算反射圖案231的寬度，需要反射電極340間距的間距數據。
CGH組件計算出用於防止波紋的反射圖案231的寬度，於是反射圖案231在相應於反射電極340的預定範圍內具有隨機值。
此時，優選預定範圍被設置成反射電極340的間距或該間距的一半。
圖5顯示了每個計算出的防止波紋的反射圖案231的寬度的曲線。縱軸是反射圖案231的隨機寬度。
這就是，基於圖中的中心線，反射圖案231的每個寬度隨機地增加或減少。用計算出的數據進行了模擬以確定波紋是否產生。在波紋發生的地方，反射圖案231的寬度被修正。
如果反射圖案231的成型數據用上述方法得到，具有反射圖案231的光分布改變單元230則基於該成型數據而製造。
將描述使用由CGH組件計算出的該成型數據的光分布改變單元230的製造工藝。
首先，在底部基片400上，其物理性能被光所改變的光致抗蝕劑被塗覆到所需厚度。
然後，光致抗蝕劑根據計算出的成型數據進行曝光。此時，曝光總量得以控制，以便每一個反射圖案231具有其自身的特定寬度。
因而，凹凸的圖案410根據成型數據成型在光致抗蝕劑表面，如圖6所示。
此時，凹凸圖案410具有與反射圖案231一樣的形狀。然而，光致抗蝕劑材料的形狀能夠被光進一步改變。因此，為了避免光致抗蝕劑材料形狀的進一步改變，需要有額外的模具製造工藝以便於以光致抗蝕劑薄膜為媒介製造模具。
如圖7所示，在凹凸圖形400的表面，用濺鍍方法厚成型有一金屬材料層420。該金屬材料層被用作初始模具。
然後，在初始模具的上表面上成型有具有足夠強度以製造模具440的模具材料430。
然後，初始模具420和模具材料430從凹凸圖案410上分離。模具440以分離的初始模具420和模具材料430為媒介而成型。
用於光分布改變單元230的注模材料通過注入或擠出方法成型在模具440上。因此，光分布改變單元230形成。
圖10到圖12顯示了本發明的第二實施例。
在此實施例中，在光分布改變單元230上，設置有防止波紋的反射圖案233，它具有相對於反射電極340數目的所需比例。優選地，該所需比例約為1∶1。反射圖案233的寬度在基於反射電極340的間距L的預定範圍內變化。
Xn＝A±a(0＜a＜A或0＜a＜A/2)此處，Xn是光分布改變單元230的反射圖案233的寬度，a是在預定範圍內具有隨機值的變量，而A是反射電極340的間距。
在反射圖案233的寬度通過方程計算，且光分布改變單元230基於該計算寬度而成型的情況下，由於反射電極340和反射圖案233而使波紋最小化。
所有的反射圖案233形成為相似的形狀，卻具有不同的尺寸。這就是，反射圖案23可以成型為具有不同的寬度和高度。
另外，反射圖案233可以成型為具有相同的高度和不同的寬度。這就是，每個反射圖案233形成為不同的形狀。
同時，在圖11或圖13中，在光分布改變單元230的內部，形成有具有與其它部分不同的折射係數的光反射部分，從而提供了與上述兩個實施例一樣的效果。
具體地，為了形成光分布改變單元230，使用了一種可以與具有特定波長的光反應，且在與光反應的部分具有不同的折射係數的材料。
此時，具有不同折射係數的部分的數量相對LCD的反射電極數量以所需比例確定，如第二實施例中所述的一樣。優選地，此比為1∶1。
基於反射電極的間距，具有不同折射係數的部分的位置在預定範圍內隨機變動，因而使由兩重疊圖案產生的波紋減至最小。
為了製造如圖11所示的具有獨特結構的第二光分布改變單元230，提供了一平板，當該平板暴露在具有特定波長的光中時，其折射係數被改變。然後，掩模236設置在第二光分布改變單元230上，該掩模具有相應於具不同折射係數的部分的位置的狹縫狀開口。光以相應於光折射應當發生的方向的所需的方向掃描到掩模236上。在此實施例中，光以斜線的形式掃描。
同時，在上述三個實施例中，共同地，從第一光分布改變單元220輻射出的光在與第一光分布改變單元220相反的方向上洩漏出去，而穿過第二光分布改變單元230。
如果光洩漏發生，反射型LCD 300顯示的圖像亮度降低。因此，為了防止光洩露，如圖13所示，通過在洩露部分進行凹凸工藝、擴散工藝和反射處理工藝，光洩露防止單元500被設置在光分布改變單元230上。
根據本發明，在傳統反射型LCD中頻繁發生的波紋被最小化，以防止顯示性能的下降，且供給給LCD面板的光損失也被最小化，以實現低耗電的高亮度。
雖然本發明得以詳細描述，但是應當理解可以在不超出所附所定義的精神和範圍的情況下，可以作出各種變化、替換和改造。
權利要求
1.一種去除反射型LCD組件中波紋現象的照明方法，包括以下步驟產生具有連續光分布的第一光；提供第一光給具有在預定範圍內的不規則寬度的光反射圖案，以將第一光轉換為具有不一致光分布的第二光；以及提供第二光給反射型LCD的每一個反射電極圖案，該反射電極圖案具有恆定間距；從而，被反射電極反射的第二光穿過光反射圖案而去除波紋現象。
2.如權利要求1所述的方法，其中，反射電極圖案以所需的比例分別與光反射圖案匹配，且每個光反射圖案的寬度在該預定範圍內隨機變化。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所需比例設置為約1∶1。
4.如權利要求2所述的方法，其中，預定範圍設置為反射電極圖案的間距。
5.如權利要求1所述的方法，其中，光反射圖案和反射電極圖案上下定位且平行排列。
6.一反射型LCD組件，包括光供給部件，其包括用於產生具連續光分布的第一光的光源；和光轉換部件，該轉換部件包含具有在預定範圍內的不規則寬度的光反射圖案，以便將第一光轉變成在該預定範圍內具有非一致光分布的第二光；以及LCD，包括形成在光反射圖案下部、具有恆定間距的反射電極，用於提供電源給反射電極的開關裝置，與反射電極相對的公共電極，以及注入反射電極和公共電極之間的液晶。
7.如權利要求6所述的組件，其中，該預定範圍是該反射電極的間距。
8.如權利要求6所述的組件，其中，光反射圖案以所需的比例分別與反射電極匹配，且光反射圖案的光反射方向與反射電極的延伸方向一致。
9.如權利要求8所述的組件，其中，所需比例被設置為約1∶1。
10.如權利要求6所述的組件，其中，光反射圖案成型為三角稜柱以從光轉換部件的表面突出。
11.如權利要求6所述的組件，其中，光反射圖案成型為該三角稜柱以從光轉換部件的表面突出，且光反射圖案具有同樣的高度，但具有不同的形狀。
12.如權利要求6所述的組件，其中，光反射圖案的寬度通過方程Xn＝A±a(0＜a＜A或0＜a＜A/2)計算出來，其中Xn為光反射圖案的寬度，A是反射電極的間距，而a是具有在預定範圍內的隨機值的可變寬度。
13.如權利要求6所述的組件，其中，光反射圖案通過改變光轉換部件某些部分的折射係數而形成。
14.如權利要求13所述的組件，其中，具有不同折射係數的部分以斜線的形式成型在光轉換部件內部。
15.如權利要求6所述的組件，還包括光洩露防止部件，它成型在光轉換部件洩露出第一光的部分上，以便反射第一光到反射電極。
16.如權利要求15所述的組件，其中，光洩露防止部件通過進行凹凸工藝、擴散工藝和反射處理工藝成型在漏光部分。
17.一種光供給單元，包括用以產生具有連續光分布的第一光的光源；以及光轉換部件，它成型在具有所需透射率的底部基片上，以將來自外界的第一光轉變成具有在預定範圍內的不規則寬度的第二光，並然後將第二光供給給具有恆定間距的反射電極。
18.如權利要求17所述的單元，其中，光轉換部件在底部基片的一側突出，且光轉換部件的不規則寬度在反射電極的預定範圍內隨機變化。
19.如權利要求17所述的單元，其中，光轉換部件形成在底部基片的內部，且光轉換部件的不規則寬度在反射電極的預定範圍內隨機變化。
20.如權利要求19所述的單元，其中，自光轉換部件提供的第二光與反射電極平行。
21.一種製造用在反射型LCD中的光分布改變單元的方法，包括以下步驟基於反射電極，計算用於防止顯示操作中的波紋現象的圖案數據；在光致抗蝕劑層上成型與圖案數據一致的光轉換圖案；沉積預定材料至光轉換圖案上以形成預備模具；通過以預備模具為媒介成型光轉換部件的模具；以及使用該模具成型光轉換部件。
全文摘要
本發明公開了一種液晶顯示器(LCD),其中波紋現象被最小化以防止LCD顯示性能的降低,且提供給LCD的光的損失也被最小化以實現低耗電的高亮度。當用於均勻形成自光源提供的光的光分布的光轉換單元與反射型LCD的反射電極重疊時,波紋產生。此外,通過改變光轉換單元的結構,在光轉換單元中產生的光洩露被防止。因此,該反射型LCD的顯示操作即使在黑暗地方也能正常進行。
文檔編號F21V8/00GK1376944SQ0112326
公開日2002年10月30日 申請日期2001年7月25日 優先權日2001年3月22日
發明者張龍圭 申請人:三星電子株式會社