專利名稱：透射－反射型液晶顯示裝置的制作方法
本申請要求2001年6月26日在韓國中請的韓國專利申請第P2001-36500號的權(quán)益，此專利申請作為參考文獻(xiàn)引入本文。
在傳統(tǒng)的LCD裝置中，通常采用其中利用位于陣列基板后面的背光源作為光源的顯示方法。但是，在透射的過程中來自背光源的入射光會受到削弱，從而使實際透射率僅達(dá)約7％。傳統(tǒng)的LCD裝置的背光源需要很高的亮度，由此增加了背光源裝置的功率消耗。因此，需要相對高能的電池來向這種裝置的背光源提供足夠的功率，然而，電池卻不能使用很長的時間。
為了克服上面所描述的問題，已經(jīng)開發(fā)了反射型LCD。由于反射型LCD裝置采用環(huán)境光源代替背光源，使其重量變得較輕和容易運(yùn)輸。另外，反射型LCD裝置的功耗降低使得反射型LCD裝置能夠用于例如電子記事本或個人數(shù)據(jù)助理(PDA)等便攜式顯示裝置中。
但是，反射型LCD裝置的亮度可能會隨著不同的環(huán)境而發(fā)生變化。例如，室內(nèi)環(huán)境光源的亮度與室外的有很大的不同。因此，在環(huán)境光源較弱或沒有環(huán)境光源的地方就無法使用反射型LCD裝置。為了克服這些問題，已經(jīng)研究和開發(fā)了透射-反射型LCD裝置。這種透射-反射型LCD裝置可以根據(jù)使用者的選擇實現(xiàn)從利用光透射的透射模式向利用光反射的反射模式轉(zhuǎn)換。
為了增大透射與反射模式之間的光效率，透射和反射模式的液晶層的延遲(δ)應(yīng)當(dāng)相同。可以用如下的公式來定義液晶層的延遲δ＝Δn·d其中δ是液晶層的延遲，Δn是液晶層的反射率各向異性，和d是液晶層的單元間隙。
因此，通過形成一大于反射部分間隙的透射部分的單元間隙，可以使得透射-反射型LCD裝置中的液晶層的延遲達(dá)到恒定。


圖1是傳統(tǒng)透射-反射型LCD裝置的簡要的剖面圖。
在圖1中，上基板10和下基板30彼此相隔一定距離并且使液晶層20設(shè)置在它們之間。背光源38位于下基板30的外側(cè)。在上基板10的內(nèi)表面上，依次形成用來僅使具有特定波長的光通過的彩色濾色器層12和用作向液晶層20提供電壓的一個電極的共用電極14。在下基板30的內(nèi)表面上，依次形成用作向液晶層20提供電壓的另一個電極的透明像素電極32、和具有使像素電極32的一部分曝光的透射孔31的鈍化層34和反射層36。對應(yīng)于反射層36的面積是反射區(qū)域“r”而對應(yīng)于由透射孔31曝光的像素電極32部分的面積是透射區(qū)域“t”。
透射區(qū)域“t”處的單元間隙“d1”是反射區(qū)域“t”處的單元間隙“d2”的大約兩倍，從而減小光程的差別。但是，即使通過使得單元間隙不同而使反射和透射模式之間的液晶層的光效率變成相等，在不同區(qū)域穿過彩色濾色器層的光量仍然不同。因此，在顯示裝置前表面上的亮度變得不同。
當(dāng)不考慮菲涅爾反射時，僅對特定的波長具有高吸收系數(shù)的彩色濾色樹脂的透射率才滿足如下的公式，并且該透射率與吸收系數(shù)和光經(jīng)過的距離成反比T＝exp(-α·d)其中T是透射率，α是彩色濾色器層的吸收系數(shù)，和d是光在彩色濾色器層中經(jīng)過的距離。
在反射區(qū)域“r”中，光經(jīng)過彩色濾色器層12兩次。由于透射率和色純度由吸收系數(shù)和彩色濾色器層的厚度根據(jù)上述公式來決定，應(yīng)當(dāng)將透射區(qū)域和反射區(qū)域處的exp(-α·d)的值控制為相等，從而避免透射和反射區(qū)域之間的透射率產(chǎn)生差別。因此，通過形成比具有相同吸收系數(shù)的透射區(qū)域更厚的反射區(qū)域的彩色濾色器層，使得透射和反射區(qū)域處的透射率變成相同。例如，反射區(qū)域上的彩色濾色器層形成為透射區(qū)域部分的厚度的兩倍。或者是，位于反射區(qū)域的彩色濾色器層的吸收系數(shù)形成為小于透射區(qū)域處的吸收系數(shù)。
通常，當(dāng)彩色濾色器層變厚時，色純度將會提高而透射比會減小。因此，通過提高透射率和減小反射區(qū)域的色純度，或者通過提高色純度和減小透射區(qū)域的透射率，來保持透射和反射區(qū)域的透射率和色純度。
彩色濾色器層根據(jù)有機(jī)濾色器的材料可分為染料型和顏料型。根據(jù)制造彩色濾色器層的方法，還可以分為染色法、印刷法、顏料涂布法和電沉積法。最廣泛采用的是顏料涂布法。
圖2A是具有彩色濾色器層的傳統(tǒng)透射-反射型LCD裝置的剖面圖。彩色濾色器層的透射和反射區(qū)域處的顏料濃度彼此不同。由于圖2A中的結(jié)構(gòu)與圖1中的類似，為了簡明省略了對相同結(jié)構(gòu)的解釋。
在圖2A中，反射和透射彩色濾色器40a和40b分別設(shè)置在反射和透射區(qū)域“r”和“t”上。當(dāng)調(diào)整反射和透射彩色濾色器40a和40b的吸收系數(shù)時，反射和透射彩色濾色器40a和40b的透射率彼此不同。例如，反射和透射彩色濾色器40a和40b的顏料濃度可以形成為彼此相互不同。由于彩色濾色器層的顏料濃度與彩色濾色器層的吸收系數(shù)成正比，通過使得反射彩色濾色器層40a的顏料濃度低于透射彩色濾色器層40b的顏料濃度，反射彩色濾色器層40a的透射率能夠高于透射彩色濾色器層40b的透射率。
圖2B是在透射區(qū)域處和反射區(qū)域處具有不同彩色濾色器層厚度的傳統(tǒng)透射-反射型LCD裝置的剖面圖。由于圖2B的結(jié)構(gòu)與圖1的相似，為了簡明省略了對相同結(jié)構(gòu)的解釋。在同一彩色濾色器層的反射和透射區(qū)域具有兩種不同厚度的彩色濾色器可以稱之為雙重厚度彩色濾色器(DCF)類型。
在圖2B中，通過在位于反射區(qū)域“r”處的上基板1的內(nèi)表面上形成透明緩沖層44，使得透射彩色濾色器層42b比反射彩色濾色器層42a厚。由于反射和透射彩色濾色器層42a和42b的厚度隨著緩沖層44的厚度而變化，所以可以得到所需要的反射與透射彩色濾色器層42a與42b之間的厚度比。因此，可以通過使得透射彩色濾色器層的色純度高于反射彩色濾色器層的色純度，來調(diào)整反射和透射區(qū)域的透射率和色純度。
如圖2A和2B中所示，透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層在反射和透射區(qū)域處具有不同的色純度。通過利用彩色樹脂的厚度差或通過利用彩色樹脂的濃度差，可以形成反射和透射區(qū)域的不同色純度。具有不同色純度的彩色濾色器層稱之為透射-反射濾色器層。
圖3是表示用于傳統(tǒng)的透射-反射型LCD裝置的上基板的透射-反射彩色濾色器層和下基板的透射-反射區(qū)域的示意圖。
在圖3中，上基板和下基板相重合地彼此附著。通常，通過基板設(shè)計來確定基板附著的誤差極限并且應(yīng)當(dāng)將其限定在幾微來的范圍內(nèi)。如果上基板和下基板以大于誤差極限的偏差彼此附著，則由于光泄露的原故而得不到所希望的驅(qū)動特性。因此，應(yīng)當(dāng)在誤差極限內(nèi)進(jìn)行基板附著處理。
在圖3中，下基板的透射-反射部分46和上基板的透射-反射彩色濾色器層48彼此相隔一定距離。低度透明的透明電極46b和透射彩色濾色器層48b分別設(shè)置在透射-反射區(qū)域46和透射-反射彩色濾色器層48的中心處。反射層46a和反射彩色濾色器層48a分別包圍在低度透明的透明電極46b和透射彩色濾色器層48b的周圍。因此，在傳統(tǒng)的LCD裝置中，上基板的透射和反射彩色濾色器層的邊界應(yīng)當(dāng)與下基板的透射和反射區(qū)域的邊界對齊。
當(dāng)沒有基板附著誤差極限時，透射-反射彩色濾色器層48的邊界應(yīng)當(dāng)與下基板的透射-反射部分46的邊界準(zhǔn)確地對齊。因此，當(dāng)發(fā)生不對齊時，透射和反射模式中的透射率和色純度的設(shè)計值與實際值就會不同。
圖4是表示傳統(tǒng)的透射-反射型LCD裝置的理想的對齊和不對齊的狀態(tài)示意性平面圖。
在圖4中，第一邊界線“A”表示反射和透射彩色濾色器層50a和50b的邊界，而第二和第三邊界線“B”和“C”表示下基板的反射和透射區(qū)域的邊界，它們由于不對齊而離開了第一邊界線“A”。第三邊界線“C”的不對齊程度大于第二邊界線“B”的不對齊的程度。在具有圖4結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)LCD裝置中，由于在基板附著工藝步驟中具有不同透射率和色純度的彩色濾色器層因不對齊而包含在正對著的彩色濾色器層中，因此使透射區(qū)域處的透射率增大和色純度減小，而使反射區(qū)域處的透射率減小而色純度增大。因此，顯示質(zhì)量便會惡化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種透射-反射型液晶顯示裝置，其基本上解決了由于相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中的局限和缺點(diǎn)而造成的一個或多個問題。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種能通過使透射率和色純度保持為一所需要的值(即使是在發(fā)生不對齊的情況下也將如此)，而使其具有改善的顯示質(zhì)量的透射-反射型液晶顯示裝置。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的說明中給出，部分其他特征和優(yōu)點(diǎn)可從下面的說明中得出，或者可以從本發(fā)明的實踐中了解到。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過具體在書面的說明書、權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和達(dá)到。
為了實現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在這里具體和廣義性描述的那樣，一種透射-反射型液晶顯示裝置包括彼此正對的第一和第二基板；位于第二基板內(nèi)表面上的像素電極，所述像素電極具有位于反射和透射區(qū)域之間的第一邊界線；位于第一基板內(nèi)表面上的透射-反射彩色濾色器層，所述透射-反射彩色濾色器層具有位于反射和透射區(qū)域之間的第二邊界線，第一和第二邊界線在縱向上不對齊并且相隔基板附著誤差極限范圍內(nèi)的一個距離，位于反射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層的透射率高于位于透射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層的透射率；位于透射-反射彩色濾色器層上的共用電極；和位于像素電極與共用電極之間的液晶層。
在本發(fā)明的另一方面，一種透射-反射型液晶顯示裝置包括彼此正對的第一和第二基板；位于第二基板內(nèi)表面上的像素電極，所述像素電極具有位于反射和透射區(qū)域之間的第一邊界線；位于第一基板內(nèi)表面上的透射-反射彩色濾色器層，所述透射-反射彩色濾色器層具有位于反射和透射區(qū)域之間的多個可使光通過而不過濾光的區(qū)域；位于透射-反射彩色濾色器層上的共用電極；和位于像素電極與共用電極之間的液晶層。
應(yīng)當(dāng)理解，前面給出的概述性的描述和下面給出的詳細(xì)描述是示例性和說明性的，意欲對如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明作更為詳細(xì)的解釋。
在附圖中圖1是表示傳統(tǒng)的透射-反射型LCD裝置的剖面圖；圖2A是具有在透射和反射區(qū)域處的顏料濃度彼此不同的彩色濾色器層的傳統(tǒng)透射-反射型LCD裝置的剖面圖；圖2B是在透射區(qū)域處和反射區(qū)域處具有不同的彩色濾色器層厚度的傳統(tǒng)透射-反射型LCD裝置的剖面圖；圖3是表示用于傳統(tǒng)的透射-反射型LCD裝置的上基板的透射-反射彩色濾色器層和下基板的透射-反射區(qū)域的示意性簡圖；圖4是表示傳統(tǒng)的透射-反射型LCD裝置的對齊和不對齊狀態(tài)的示意圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層的平面圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層的平面圖，其表示即使當(dāng)基板附著處理后發(fā)生不對齊情況時反射和透射區(qū)域之間的面積比仍保持恒定；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層的平面圖；和圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層的平面圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的透射-反射型液晶顯示裝置的彩色濾色器層的平面圖。除了彩色濾色器層外，圖5的結(jié)構(gòu)與圖2A和2B中的類似。
在圖5中，透射彩色濾色器層100b形成在透射-反射彩色濾色器層100的中間，而反射彩色濾色器層100a包圍透射彩色濾色器層100b。當(dāng)上、下基板彼此無偏差對齊地附著在一起時，位于反射和透射彩色濾色器層100a和100b之間的虛線“E”與位于下基板的反射和透射區(qū)域之間的邊界線對齊。邊界線“D”具有多個鋸齒狀區(qū)域和至少一個交替地從虛線“E”伸出的突出部分。因此，反射和透射彩色濾色器層100a和100b的恒定區(qū)域覆蓋透射和反射部分。
盡管在第一個實施例中邊界線“D”的伸出部分是四邊形，但該突出部分也可以是圓形、三角形或任意多邊形。該突出部分應(yīng)當(dāng)大于在基板附著步驟中的對齊誤差極限。但是，當(dāng)突出部分小于對齊誤差極限時，設(shè)計誤差可以達(dá)到最小。例如，虛線“E”與邊界線“D”之間的距離為2至50μm。
因此，在本發(fā)明的透射-反射彩色濾色器層100中，由于反射和透射彩色濾色器層100a和100b之間的邊界線“D”形成在對齊誤差極限之內(nèi)，即使由于包含在邊界線“D”的范圍內(nèi)的不對齊而引起的上下基板附著工藝步驟中的不對齊發(fā)生時，反射和透射區(qū)域的透射率和色純度仍能保持為一所需的值。
可以通過染色法、印刷法、顏料涂布法和電沉積法中的任何一種方法形成透射-反射彩色濾色器層100。
在透射-反射彩色濾色器層100中，為了調(diào)節(jié)反射和透射彩色濾色器層的透射率和色純度，反射彩色濾色器層100a應(yīng)當(dāng)形成為具有比透射彩色濾色器層100b高的透射率和比它低的色純度。通過使得透射彩色濾色器層100b的顏料濃度高于反射彩色濾色器層100a的顏料濃度，或者形成比反射彩色濾色器層100a更厚的透射彩色濾色器層100b，來形成具有上述特征的透射-反射彩色濾色器層。
在形成透射彩色濾色器層100b的顏料濃度高于反射彩色濾色器層100a的顏料濃度的方法中，將反射和透射區(qū)域的透射率和色純度調(diào)節(jié)至所需要的值。這是因為反射彩色濾色器層100a的透射率高于透射彩色濾色器層100b的透射率。
另一方面，在形成比反射彩色濾色器層100a更厚的透射彩色濾色器層100b的方法中，包括一透明緩沖層?？梢酝ㄟ^沉積一種附加的透明材料形成緩沖層。當(dāng)使用玻璃基板時，對基板進(jìn)行蝕刻從而在反射和透射區(qū)域之間的邊界處形成一個臺階。或者是，當(dāng)使用塑料基板時，擠壓該基板從而形成不均勻。緩沖層的圖形可以與邊界線“D”的鋸齒狀部分對齊。
圖6是本發(fā)明第一個實施例的透射-反射型LCD裝置的彩色濾色器層的平面圖，表示即使基板附著處理后存在不對齊時，反射和透射區(qū)域之間的面積比仍保持恒定。
在圖6中，如果在附著工藝步驟之后，下基板的反射和透射區(qū)域從透射-反射彩色濾色器層100向右和向上移動，在不對齊的邊界線“E’”的基礎(chǔ)上實現(xiàn)透射-反射模式。但是，由于理想地對齊的邊界線“E”和不對齊的邊界線“E’”的反射和透射彩色濾色器層100a和100b之間的面積比保持恒定，反射和透射區(qū)域的透射率和色純度仍保持為所需的值。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的透射-反射彩色濾色器層的平面圖。
在本發(fā)明的第二個實施例中，穿過反射和透射區(qū)域之間的邊界形成多個孔。定位所述的多個孔以覆蓋更大面積的反射區(qū)域。因此，通過經(jīng)過多個孔發(fā)射白光，將反射和透射區(qū)域的透射率和色純度保持為一所需的值。
更具體地，在圖7中，反射和透射彩色濾色器層200a和200b由同樣的彩色濾色樹脂形成，穿過下基板的反射和透射區(qū)域之間的邊界“E’”形成不吸收只透射光的多個孔202。由于反射彩色濾色器層200a應(yīng)當(dāng)具有較高的透射率和較低的色純度，通過連接多個孔202的中心而形成的延伸的直線“F”處于理想的對齊情況下位于下基板的反射和透射區(qū)域之間的邊界線“E’”的外部。通過將每個孔202的直徑選擇在基板附著誤差極限范圍內(nèi)可以降低不對齊的設(shè)計誤差?？紤]到制造過程，多個孔可以是包括任何簡單形狀的任何其他形狀。
另一方面，由于為了高亮度，而使反射彩色濾色器層應(yīng)當(dāng)具有大于透射彩色濾色器層的面積，可以使反射和透射彩色濾色器層之間的邊界線形成在下基板的反射和透射區(qū)域之間的邊界線之內(nèi)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的透射-反射液晶裝置的彩色濾色器層的平面圖。
在圖8中，反射和透射彩色濾色器層300a和300b之間的第一邊界線“G”位于反射和透射區(qū)域之間的第二邊界線“H”的內(nèi)部。在本發(fā)明的第三個實施例中，與其它實施例相反，由于反射彩色濾色器層300a的面積增大而透射彩色濾色器層300b的面積減小，所以透射彩色濾色器層300b具有較低的透射率和較高的色純度。另外，通過考慮對齊誤差極限選擇第一和第二邊界線“G”和“H”之間的距離，可以使得不對齊的設(shè)計誤差達(dá)到最小。
因此，在本發(fā)明的透射-反射型LCD裝置中，通過將反射和透射彩色濾色器層之間的邊界線設(shè)置在反射和透射區(qū)域之間的邊界線的內(nèi)部或外部，即使發(fā)生不對齊時，使反射彩色濾色器層與透射區(qū)域的面積比和透射彩色濾色器層與反射區(qū)域的面積比都保持恒定。因此，反射和透射區(qū)域的透射率和色純度保持為一所需的值，從而改善了顯示質(zhì)量。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在沒有脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的透射-反射型液晶顯示裝置作出多種改進(jìn)和變化。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍包括所有本權(quán)利要求和其等同物保護(hù)范圍內(nèi)的任何對本發(fā)明可做出的改進(jìn)和變形。
權(quán)利要求
1.一種透射-反射型液晶顯示裝置，包括彼此正對的第一和第二基板；位于第二基板內(nèi)表面上的像素電極，所述的像素電極具有位于反射和透射區(qū)域之間的第一邊界線；位于第一基板內(nèi)表面上的透射-反射彩色濾色器層，所述的透射-反射彩色濾色器層具有位于反射和透射區(qū)域之間的第二邊界線，第一和第二邊界線在縱向上不對齊并且相隔基板附著誤差極限范圍內(nèi)的一個距離，位于反射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層的透射率高于位于透射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層的透射率；位于透射-反射彩色濾色器層上的共用電極；和位于像素電極與共用電極之間的液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二邊界線具有鋸齒形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二邊界線具有至少一對從第一邊界線凹進(jìn)和凸出的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中至少一對凹進(jìn)和凸出部分具有四邊形、三角形、圓形或多邊形中的一種形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一和第二邊界線之間的距離為2至50μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中位于反射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層具有與位于透射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層不同的顏料濃度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中位于反射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層具有與位于透射區(qū)域的透射-反射彩色濾色器層不同的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中第二邊界線位于第一邊界線的內(nèi)部。
9.一種透射-反射型液晶顯示裝置，包括彼此正對的第一和第二基板；位于第二基板內(nèi)表面上的像素電極，所述像素電極具有位于反射和透射區(qū)域之間的第一邊界線；位于第一基板內(nèi)表面上的透射-反射彩色濾色器層，所述透射-反射彩色濾色器層具有位于反射和透射區(qū)域之間的多個可使光通過而不過濾光的區(qū)域；位于透射-反射彩色濾色器層上的共用電極；和位于像素電極與共用電極之間的液晶層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中光通過區(qū)域具有多個沒有彩色濾色樹脂的區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中光通過區(qū)域具有對稱的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中光通過區(qū)域山彼此相隔一定距離的多個孔形成，包含在反射區(qū)域中的多個孔的面積大于包含在透射區(qū)域中的多個孔的面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中多個孔的直徑足夠大以處于對齊誤差極限的范圍之內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，其中直徑為2至50μm。
全文摘要
一種透射－反射型液晶顯示裝置包括彼此正對的第一和第二基板；位于第二基板的內(nèi)表面上的像素電極，所述像素電極具有位于反射和透射區(qū)域之間的第一邊界線；位于第一基板的內(nèi)表面上的透射－反射彩色濾色器層，所述透射－反射彩色濾色器層具有位于反射和透射區(qū)域之間的第二邊界線，第一和第二邊界線在縱向上不對齊并且相隔基板附著誤差極限范圍內(nèi)的一個距離，位于反射區(qū)域的透射－反射彩色濾色器層的透射率高于位于透射區(qū)域的透射－反射彩色濾色器層的透射率；位于透射－反射彩色濾色器層上的共用電極；和位于像素電極與共用電極之間的液晶層。
文檔編號G02B5/20GK1393727SQ0212092
公開日2003年1月29日 申請日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月26日
發(fā)明者河京秀 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社