CN100397178C - 半穿透式液晶显示器、彩色滤光片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种半穿透式彩色滤光片，其包括一透明基底、一覆盖该透明基底的彩色层、一形成在彩色层上的透明电极层和一覆盖该透明电极层的透明层，其中，该彩色层包括多个交替分布在透明基底上的黑色矩阵和着色单元，每一着色单元包括一反射区和一穿透区，穿透区的厚度大于反射区的厚度。穿透区对应的透明电极层的厚度小于反射区对应的透明电极层的厚度。

Description

半穿透式液晶显示器、彩色滤光片及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及一种液晶显示器、彩色滤光片及其制造方法，尤其是涉及一种半穿透式液晶显示器、半穿透式彩色滤光片及其制造方法。

【背景技术】

液晶显示器按照其光源主要分为反射式液晶显示器与穿透式液晶显示器两种。反射式液晶显示器利用外部光源提供显示所需的光束，该光源主要是自然光，也可以是外部人造光源，一般设置在反射式液晶显示器外部。该类液晶显示器可节省耗电量，但是，通常情况下其需要较强的外部光束，在外部光束较暗情况下显示效果较差。穿透式液晶显示器利用设置在液晶面板后部的背光模组提供显示所需的光束，在大多情况下均可以显示，但是，其显示的光束均来自于背光模组，因此耗电量相对较大。为充分利用外部光束和适应各种显示环境，出现一种兼具反射式液晶显示器和穿透式液晶显示器优点的半穿透式液晶显示器。

请参阅图1，是2003年2月18日所公告的美国专利第6,522,377号所揭示的一种半穿透式液晶显示器。该半穿透式液晶显示器1包括一彩色滤光片层10、一液晶层11、一薄膜晶体管基底12和一背光模组13。其中，该彩色滤光片层10包括依序层叠的一偏光片103、一半波片(Half Wave Plate)102和一彩色滤光片101。该薄膜晶体管基底12包括依序层叠的一偏光片120、一透明基底121、一绝缘层122、一透明电极层123、一钝化层124和反射电极125，钝化层124与反射电极125一部分挖空形成一穿孔(未标示)，该穿孔底部为透明电极层123，进而形成一穿透区e，该穿透区e所对应液晶层11的厚度为a。反射电极125所对应的区域为反射区f，反射区f所对应液晶层11的厚度为b。通常，厚度a设计为厚度b的两倍。该液晶层11位于彩色滤光片层10与薄膜晶体管基底12之间，背光模组13位于薄膜晶体管基底12相对液晶层11的另一侧。

请一起参阅图2，是图1所示半穿透式液晶显示器1的彩色滤光片101的结构图。该彩色滤光片101包括一透明基底1011、一彩色层1012和一透明电极层1013，其中，该彩色层1012包括多个交替规则分布在透明基底1011上的黑色矩阵1015和一覆盖透明基底1011与黑色矩阵1015的着色层1014，该着色层1014包括具R、G、B三种不同色彩且交替分布的着色单元。该着色单元R、G、B对应穿透区e与反射区f具有大致相同的厚度。

当该半穿透式液晶显示器1工作在穿透状态时，背光模组13发出的光束c依次经过偏光片120、透明基底121、绝缘层122、透明电极层123、液晶层11、彩色滤光片101、半波片102和偏光片103后出射。

当该半穿透式液晶显示器1工作在反射状态时，来自外部光源的光束d依次通过偏光片103、半波片102、彩色滤光片101、液晶层11后到达反射电极125，反射电极125反射该光束d，该反射光束d经过液晶层11、彩色滤光片101、半波片102和偏光片103后出射。

比较半穿透式液晶显示器1上述两种工作状态，可以得知，光束c仅通过彩色滤光片102一次，而光束d通过彩色滤光片102两次，因此，该半穿透式液晶显示器工作在反射状态时，其色度与穿透状态时的色度具有明显差异，因此该半穿透式液晶显示器1色度较差。

同时，该半穿透式液晶显示器1的以上两工作状态为获得相同的光程，其在薄膜晶体管基底12上将穿透区的厚度a大致设计为反射区厚度b的两倍，该设计需对薄膜晶体管基底12作相应的处理，因此其结构与制程均比较复杂。

【发明内容】

为了克服现有技术半穿透式液晶显示器色度较差、结构复杂的不足，本发明提供一种色度较佳、结构简单的半穿透式液晶显示器。

本发明也提供一种用于上述半穿透式液晶显示器的半穿透式彩色滤光片。

本发明还提供一种上述半穿透式彩色滤光片的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种半穿透式液晶显示器，其包括一彩色滤光片层、一薄膜晶体管基底、一液晶层和一背光模块，该彩色滤光片层包括依序层叠的一彩色滤光片、一半波片和一偏光片，该薄膜晶体管基底相对彩色滤光片层设置，包括依序层叠的一偏光片、一透明基底和一电极层，该电极层包括间隔设置的透明电极与反射电极，该透明电极所对应区域为穿透区，该反射电极所对应区域为反射区，该液晶层位于该彩色滤光片层与薄膜晶体管基底之间，该背光模块位于薄膜晶体管基底相对液晶层的另一侧，其中，该彩色滤光片包括一透明基底、一覆盖该透明基底的彩色层、一形成在彩色层上的透明电极层和一覆盖该透明电极层的透明层，该彩色层包括多个交替分布在透明基底上的黑色矩阵和着色单元，每一着色单元对应穿透区的厚度大于对应反射区的厚度。穿透区对应的透明电极层的厚度小于反射区对应的透明电极层的厚度。

本发明的半穿透式彩色滤光片包括一透明基底、一覆盖该透明基底的彩色层、一形成在彩色层上的透明电极层和一覆盖该透明电极层的透明层，其中，该彩色层包括多个交替分布在透明基底上的黑色矩阵和着色单元，每一着色单元对应穿透区的厚度大于对应反射区的厚度。穿透区对应的透明电极层的厚度小于反射区对应的透明电极层的厚度。

本发明半穿透式彩色滤光片的制造方法包括以下步骤：提供一透明基底；在透明基底上形成一彩色层，该彩色层包括多个交替分布的黑色矩阵和着色单元，该着色单元包括穿透区与反射区，穿透区厚度大于反射区厚度；在彩色层上形成一透明电极层，穿透区对应的透明电极层的厚度小于反射区对应的透明电极层的厚度；在上述步骤所得结构上形成一透明层。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：由于半穿透式彩色滤光片的着色单元对应穿透区的厚度大于对应反射区厚度，使其工作于穿透状态和反射状态的时候，穿透光束和反射光束通过着色单元厚度的大致相同，可有效解决色度的问题，同时，该彩色滤光片具有透明层，该透明层的厚度可控制反射光束与穿透光束的光程差，其结构和制程均较简单；本发明的半穿透式液晶显示器采用本发明的半穿透式彩色滤光片，可有效解决色度和光程差问题，同时，无需在薄膜晶体管基底开设穿孔，较易制造。

【附图说明】

图1是现有技术半穿透式液晶显示器的结构示意图。

图2是图1所示半穿透式液晶显示器的彩色滤光片的结构示意图。

图3是本发明半穿透式液晶显示器第一实施方式的结构示意图。

图4是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第一实施方式的结构示意图。

图5是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第二实施方式的结构示意图。

图6是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第三实施方式的结构示意图。

图7是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第四实施方式的结构示意图。

图8是本发明半穿透式液晶显示器第二实施方式的结构示意图。

图9是本发明半穿透式液晶显示器第三实施方式的结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图3，为本发明半穿透式液晶显示器第一实施方式的部分结构示意图，其是该半穿透式液晶显示器的一次像素(Sub-Pixel)单元。该半穿透式液晶显示器2包括一彩色滤光片层20、一液晶层21、一薄膜晶体管基底22和一背光模块(图未示)。其中，该彩色滤光片层20包括依序层叠的一偏光片203、一半波片202和一彩色滤光片201。该薄膜晶体管基底22包括依序层叠的一偏光片220、一透明基底221和一电极层225，该电极层225包括间隔设置的透明电极224和反射电极223，该透明电极224所对应区域为穿透区m，该反射电极223所对应区域为反射区n。该液晶层21位于彩色滤光片层20与薄膜晶体管基底22之间，背光模块位于薄膜晶体管基底22相对液晶层21的另一侧。

请一并参阅图4，是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第一实施方式的结构示意图，其为该半穿透式液晶显示器的一像素单元的彩色滤光片结构。该彩色滤光片201包括一透明基底2011、一彩色层2012、一透明电极层2013和一透明层2014，其中，彩色层2012包括多个交替分布的黑色矩阵2016和多个着色单元2015。该黑色矩阵2016呈等间距规则分布在透明基底2011上，该着色单元2015为R、G、B三种不同色彩的彩色树脂(Color Resin)，其交替覆盖黑色矩阵2016及其间的透明基底2011，其中，与穿透区m相对应的着色单元2015厚度大于反射区n相对应的着色单元2015厚度，穿透区m对应着色单元2015的厚度大于反射区n对应着色单元2015的厚度，当穿透区m对应着色单元2015的厚度为反射区n对应着色单元2015的厚度的两倍时，可达到最佳色度效果。该透明电极层2013覆盖在该着色单元2015上，穿透区m对应的透明电极层2013的厚度小于反射区n对应的透明电极层的厚度。

该彩色滤光片包括以下制作步骤：提供透明基底2011；在透明基底2011上形成一彩色层2012，该彩色层2012包括多个交替分布的黑色矩阵2016和着色单元2015，该着色单元2015包括穿透区与反射区，穿透区着色单元2015的厚度大于反射区着色单元2015厚度；在彩色层2012上形成一透明电极层2013；在上述步骤所得结构上形成一透明层2014。其中，该彩色层2012的制作步骤为：在透明基底2011上形成多个等间距规则分布的黑色矩阵2016；在该透明基底2011与多个黑色矩阵2016上均匀涂布一彩色树脂层，该彩色树脂层的色彩为红(R)、绿(G)和蓝(B)其中一种，并对该彩色树脂层进行曝光、显影，在预定区预形成多个规则分布的着色单元2015；重复形成着色单元2015的步骤两次，形成由多个交替分布的着色单元2015和黑色矩阵2016构成的彩色层2012。在该彩色层2012上形成一透明电极层2013，穿透区对应的透明电极层2013的厚度小于反射区对应的透明电极层2013的厚度；在上述步骤所得结构上形成一透明层2014。

请参阅图5，是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第二实施方式的结构示意图，其为该半穿透式液晶显示器的一像素单元的彩色滤光片结构。该彩色滤光片结构大致与图4所示的彩色滤光片相同，其区别在于，第二实施方式的透明层2014相对反射区n的透明电极层2013的另一侧(未标示)具有多个突起2017，该突起2017具有聚光功能，可提高自彩色滤光片输出光束的辉度。

该彩色滤光片的制作步骤大致与第一实施方式的制作步骤相同，其区别在于，该透明层2014相对反射区n的透明电极层2013的另一侧形成多个突起2017。

请参阅图6，是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第三实施方式的结构示意图，其为该半穿透式液晶显示器的一像素单元的彩色滤光片结构。该彩色滤光片301包括一透明基底3011、一彩色层3012、一透明电极层3013和一透明层3014，其中，彩色3012包括多个交替分布的黑色矩阵3016和着色单元3015。该着色单元3015为R、G、B三种不同色彩的彩色树脂(Color Resin)，两相邻的不同色彩的着色单元3015相交处相层叠，形成呈等间距规则分布在透明基底3011上的黑色矩阵3016，即该黑色矩阵3016为相邻两不同色彩的着色单元3015相重叠的部分所构成，用以阻挡光线通过。其中，与穿透区m相对应的着色单元3015厚度大于反射区n相对应的着色单元3015厚度，当穿透区m对应着色单元3015的厚度为反射区n对应着色单元3015的厚度的两倍时，可达到最佳色度效果。

该彩色滤光片制作步骤大致与第一实施方式的制作步骤相同，区别在于，其形成彩色层3012的步骤为：在该透明基底3011上均匀涂布一彩色树脂层，该彩色树脂层的色彩为红(R)、绿(G)和蓝(B)其中一种，并对该彩色树脂层进行曝光、显影，在预定区预形成多个规则分布的着色单元3015；重复形成着色单元3015的步骤两次，形成由多个交替分布的着色单元3015和黑色矩阵3016构成的彩色层3012。其中，该黑色矩阵3016由两不同色彩着色单元3015之间的重叠部分构成。该制作步骤相较第一实施方式的制作步骤可省去制作黑色矩阵的步骤，可节约制作成本。

请参阅图7，是本发明半穿透式液晶显示器的彩色滤光片第四实施方式的结构示意图，其为该半穿透式液晶显示器的一像素单元的彩色滤光片结构。该彩色滤光片结构大致与图6所示的彩色滤光片相同，其区别在于，第四实施方式的透明层3014相对反射区n的透明电极层3013的另一侧(未标示)具有多个突起3017，该突起3017具有聚光功能，可提高自彩色滤光片输出光束的辉度。

请再次参阅图3，当该半穿透式液晶显示器2工作在穿透状态时，背光模块发出的光束g依次经偏光片220、透明基底221、透明电极224、液晶层21、彩色滤光片201、半波片202和偏光片203后出射。

当该半穿透式液晶显示器2工作在反射状态时，来自外部光源的光束h依次通过偏光片203、半波片202、彩色滤光片201、液晶层21到达反射电极223，反射电极223反射该光束h，该反射光束h经液晶层21、彩色滤光片201、半波片202和偏光片203后出射。

比较半穿透式液晶显示器2上述两工作状态，可以得知，光束g通过彩色滤光片201一次，而光束h通过彩色滤光片201两次。光束g通过彩色滤光片201时，其透过穿透区m，光束h通过彩色滤光片201时，其通过反射区n，由在穿透区m对应着色单元2015厚度大于反射区n对应着色单元2015厚度，因此，该半穿透式液晶显示器工作在以上两工作状态，均可获得大致相同的色度。

同时，该半穿透式液晶显示器2的两工作状态为获得相同的光程，仅需在制作彩色滤光片201时调节透明层2014的厚度或材质即可实现，其结构和制程相对现有技术均较简单。

请参阅图8，是本发明半穿透式液晶显示器第二实施方式的结构示意图，其是该半穿透式液晶显示器的一次像素单元。该半穿透式液晶显示器大致与第一实施方式相同，其差别在于：其在半波片202与彩色滤光片201之间增设一四分之一波片204，该四分之一波片204可将通过的线偏振光(Linear PolarizedLight)转化为圆偏振光(Circular Polarized Light)，从而获得比第一实施方式更佳的效果。

请参阅图9，是本发明半穿透式液晶显示器第三实施方式的结构示意图，其是该半穿透式液晶显示器的一次像素单元。该半穿透式液晶显示器大致与第二实施方式相同，其差别在于：其在偏光片220与透明基底221之间依次层叠一半波片226和一四分之一波片227，其可获得较第二实施方式更佳的效果。

当然，本发明的半穿透式彩色滤光片各实施方式均可适用于半穿透式液晶显示器的各实施方式。

Claims (8)

1.一种半穿透式液晶显示器，其包括一彩色滤光片层、一薄膜晶体管基底、一液晶层和一背光模组，该彩色滤光片层包括依序层叠的一彩色滤光片、一半波片和一偏光片，该薄膜晶体管基底相对彩色滤光片层设置，包括依序层叠的一偏光片、一透明基底和一电极层，该液晶层位于该彩色滤光片层与薄膜晶体管基底之间，该背光模组位于薄膜晶体管基底相对液晶层的另一侧，该电极层包括间隔设置的透明电极与反射电极，该透明电极所对应区域为穿透区，该反射电极所对应区域为反射区，该彩色滤光片包括一透明基底、一覆盖该透明基底的彩色层、一形成在彩色层上的透明电极层和一覆盖该透明电极层的透明层，该彩色层包括多个交替分布在透明基底上的黑色矩阵和着色单元，其特征在于：每一着色单元对应穿透区的厚度大于其对应反射区的厚度，穿透区对应的透明电极层的厚度小于反射区对应的透明电极层的厚度，该透明电极层平坦化该彩色层，该透明层的厚度使该半穿透式液晶显示器的反射状态和穿透状态的光程相同。

2.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：该透明层相对反射区的透明电极层的另一侧具有多个突起。

3.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：着色单元对应穿透区的厚度为其对应反射区厚度的两倍。

4.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：该黑色矩阵呈等间距规则分布在透明基底上，该着色单元交替覆盖黑色矩阵及其间的透明基底。

5.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：该黑色矩阵为相邻两不同色彩的着色单元相重叠的部分组成。

6.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：其进一步包括一四分之一波片，该四分之一波片设置在偏光片与彩色滤光片之间。

7.如权利要求6所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：其进一步包括半波片，该半波片设置在偏光片与薄膜晶体管基底的透明基底之间。

8.如权利要求7所述的半穿透式液晶显示器，其特征在于：其进一步包括四分之一波片，该四分之一波片设置在半波片与透明基底之间。

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