CN1316299C - 具有胆甾醇液晶滤色片的透射型液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

按本发明的液晶显示装置，包括：包含多个像素的第一和第二基板，其中，每个像素分成第一到第三子像素；在第一基板上的双层胆甾醇液晶滤色片(CCF)层，双层CCF层包括：含有尺寸比例为1∶2的第一个和第二个CCF的第一CCF层，和含有尺寸比例为2∶1的第三个和第四个CCF的第二CCF层；双层CCF层上的第一透明电极；第二基板上的第二透明电极；第一与第二透明电极之间的液晶层；和设置在第一基板附近并向第一和第二基板发光的背光装置。

Description

具有胆甾醇液晶滤色片的透射型液晶显示装置

本申请要求2003年7月8日在韩国专利局申请的专利申请号是No.2003-0045991的韩国专利申请的优选权，该韩国专利申请在本专利申请中引作参考。

技术领域

本发明涉及液晶显示装置，特别涉及用胆甾醇液晶滤色片层的透射型液晶显示装置。

背景技术

具有轻、薄和低功耗特性的液晶显示装置(LCD)正广泛地被用于办公自动化设备、视频装置等设备中。这种LCD通常使用设置在上基板与下基板之间的具有光各向异性的液晶材料(LC)。由于液晶材料(LC)具有薄而长的液晶分子，通过给液晶分子施加电场可以控制液晶分子的对准方向。适当调节液晶分子的对准方向时，液晶材料对准，光沿着液晶分子的对准方向折射，显示图像。

通常，根据显示器是用内部光源还是用外部光源而将液晶显示装置(LCD)分成透射型液晶显示装置和反射型液晶显示装置。

现有的液晶显示装置包括矩阵基板，滤色片基板和设置在矩阵基板与滤色片基板之间的液晶。通常电压加到分别在矩阵基板和滤色片基板上形成的两个电极上，因此，在两个电极之间产生的电场移动并安排液晶分子。为了在液晶显示装置上显示图像，光必须穿过液晶。因而，需要用背面光产生透过液晶的光。

现有的液晶显示装置具有液晶显示板和背面光装置。来自背面光的入射光在传送过程中有衰减，所以，实际的透射率只有7％。透射型液晶显示装置要求高初始亮度光源，因此背面光源的功耗增大。需要用比较重的电池给这种液晶显示装置的背面光提供足够的电功率，而且不能长期使用。

为了克服上述的问题，提出了反射型液晶显示装置。由于反射型液晶显示装置通过用反射型不透明材料作像素电极，用环境光代替背光，所以，反射型液晶显示装置重量轻而便于携带。此外，可以减少反射型液晶显示装置的功耗，所以，反射型液晶显示装置可以用作电子日记本或PDA(个人数字助理)。

但是，反射型液晶显示装置会受到周围环境的影响。例如，室内的环境光亮度与室外环境光亮度大大不同。因此，在环境光弱或没有环境光的地方不能用反射型液晶显示装置。而且，由于环境光透过滤色片基板并经矩阵基板上的反射器向滤色片基板反射，所以，反射型液晶显示装置具有亮度差的问题。也就是说，由于环境光两次透过滤色片基板，所以，反射型液晶显示装置具有低的透射率，因此，亮度差。

为了克服上述的问题，必须提高滤色片的透射率。要想提高透射率，就需要具有低色纯度的滤色片。但是，由于在用有色树脂的临界状态下很难形成滤色片厚度，所以降低色纯度受到限制。因此，研究并开发了具有能选择反射和透射光的膜层的液晶显示装置。

通常，液晶分子根据其结构和组分具有确定的液晶相。液晶相受温度和浓度的影响，大多数液晶为向列液晶，其液晶分子按一个方向平行排列。向列液晶已经受到广泛地研究和开发并用于各种液晶显示装置。

近年来，为了提高透射型液晶显示装置的操作特性，例如亮度，已经研究并开发了具有特定颜色的选择性透射或反射光的胆甾醇液晶(CLC)。CLC通常具有轴扭绞的液晶分子或包括手性固定相液晶分子以及被手性固定相分子扭绞的向列液晶分子。通常，向列液晶具有与另一个液晶平行的有序配置，而胆甾醇液晶具有多层结构。向列液晶的有序配置出现在每层胆甾醇液晶中。

而且，CLC具有螺旋形状，CLC的节距是可控制的。因此，CLC滤色片能够选择性地透射或/和反射光。换句话说，如众所周知的，所有的物体都有其固有的波长，观察者能识别的颜色是从物体反射的光的波长或透过物体的光的波长。可以用以下的公式表示由CLC反射的光的波长(λ)，它是节距和CLC的平均折射率的函数。λ＝n(平均)·节距，式中n(平均)的平均折射率。例如，当CLC的平均折射率是1.5，节距是430nm时，反射波长是645nm，反射光变成红色。按此方式，通过调节CLC的节距可以获得绿色和蓝色。

换句话说，可见光的波长范围是400nm到700nm。可见光区域大致分成红色区、绿色区和蓝色区。红色可见光区的波长是660nm，绿色可见光区的波长是530nm，蓝色可见光区的波长是470nm。由于胆甾醇液晶的节距，CLC滤色片能选择性地透射或反射具有对应每个像素颜色的固有波长的光，由此可以显示具有高纯度的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。要想提供准确的颜色，可以设置红(R)、绿(G)、和蓝(B)色滤色片，以显示比现有滤色片更清晰的全色。以下胆甾醇液晶(CLC)滤色片叫做CCF。

图1显示出现有的胆甾醇液晶显示装置(CCF)的基本配置。CCF用于液晶显示装置的滤色片基板时，红(R)、绿(G)、和蓝(B)色子像素构成一个像素。而且，在一个像素中红(R)、绿(G)、和蓝(B)色子像素的比例是1∶1∶1。也就是说，红(R)、绿(G)、和蓝(B)色CCF用于现有的滤色片基板时具有相同的尺寸。而且，红(R)、绿(G)、和蓝(B)色CCF中的两个CCF累积和形成在每个字像素中产生红(R)、绿(G)、和蓝(B)色CCF中的另一个颜色的CCF。

图1中，在基板上(没有显示)确定多个红(R)、绿(G)、和蓝(B)色子像素的位置上顺序形成第一CCF层和第二CCF层。第一CCF层12有按交替顺序形成的红(R)、绿(G)、和蓝(B)色CCF，第二层也有按交替顺序形成的红(R)、绿(G)、和蓝(B)色CCF。在产生红色的红色(R)子像素中设置有G色和B色CCF。或者，在产生蓝色的蓝色(B)子像素中设置有R色和B色CCF，在产生绿色的绿色(G)子像素中设置有R色和B色CCF。

在R子像素中，第一CCF层12的绿色(G)CCF选择地反射绿色光并透射红色光和蓝色光。之后，R色子像素中的第二CCF层14的蓝色(B)CCF反射蓝色光。结果，只有红色光透过第二CCF层的蓝色(B)CCF，然后，R子像素产生红色。按此方式，可以分别在B色和G色子像素中产生其他的蓝色和绿色。

按照现有技术，一个像素有R、G和B色子像素，每个子像素有双层CCF层。而且，R、G和B色CCF具有相同的尺寸，其比例是1∶1∶1。但是，这种比例存在某些缺点。

图2显示出现有的按1∶1∶1的比例形式配置R、G和B色CCF后的透射型LCD的CLC滤色片。如所显示的，R、G和B色子像素按交替顺序设置。但是，在R、G和B色CCF的B边界中会出现混色。造成混色的原因是，由于R、G和B色CCF没有对准，或者是由于在CCF的形成过程中漏光。形成R、G和B色CCF时，胆甾醇液晶(CLC)层上设置掩模，然后，最好在CLC层上进行曝光。这时，曝光散射并影响CCF的其他部分，所以，在R、G和B色CCF中的B边界中存在非正常的露出部分。

而且，按1∶1∶1的比例形成R、G和B色CCF时，还存在一些其它的问题。胆甾醇液晶(CLC)变成R、G和B色CCF依赖于曝光多大和多长。在基板上形成厚度均匀一致的初始CLC层，但是，由于曝光量不同所形成的在R、G和B色CCF具有不同的厚度，通常G色CCF比B色CCF厚0.25μm，R色CCF比G色CCF厚0.25μm。也就是说，像素中包括R、G和B CCF的CCF层具有的最大厚度差是0.5μm。图3中显示出这种厚度差。当CCF层中存在阶梯(即，厚度差)时，会导致滤色片基板与矩阵基板之间的像素中的不同单元间隙，导致延迟差。再参见图1，第二CCF次14可以平整第一CCF层12的表面，但是，在用曝光制造的第二CCF层14的R、G和B色CCF中有厚度差(阶梯)。

发明内容

本发明涉及胆甾醇液晶滤色片(CCF)型透射液晶显示装置，它基本上克服了现有技术中局限和缺点所引起的一个或多个问题。

本发明的优点是，提供一种在CCF边界中没有混色的CCF型透射液晶显示装置。

本发明的另一个优点是，提供一种具有改善了的颜色显示的CCF型透射液晶显示装置。

以下说明本发明的其他特征和优点，从说明书能了解本发明的一部分特征和优点，或者，通过实践本发明可以了解本发明的一部分特征和优点。通过本发明的文字说明书，权利要求书以及附图中指出的具体结构可以达到和实现本发明日这些优点和其他优点。

为达到这些优点和其他优点，按照本发明的目的，正如所具体和概括描述的，液晶显示装置包括：有多个像素的第一和第二基板，其中，每个像素分成第一到第三子像素；在第一基板上的双层胆甾醇液晶滤色片(CCF)，双层CCF层包括：第一CCF层，它有1∶2尺寸比例的第一和第二CCF；和第二CCF层，它有2∶1尺寸比例的第三和第四CCF；双层CCF层上的第一透明电极；第二基板上的第二透明电极；第一与第二透明电极之间的液晶层；和设置在第一基板附近向第一和第二基板发光的背光装置。

应了解无论是以上的一般说明或是以下的详细说明都是典型的和范例性的说明，旨在更好地说明要求保护的本发明。

附图说明

本文中所包括的附图用于更好地连接本发明，附图是本说明书的一个构成部分，附图中显示出本发明的实施例，附图与说明书一起说明本发明的原理。

附图中：

图1显示出现有的胆甾醇液晶滤色片(CCF)的主要配置；

图2显示出按1∶1∶1的比例形式配置R、G和B色CCF后的透射液晶显示装置的CLC第一滤色片；

图3是显示现有的胆甾醇液晶滤色片的厚度差的曲线图；

图4A是按本发明的具有胆甾醇液晶滤色片的滤色片基板的平面图；

图4B是按本发明的矩阵基板的平面图；

图5是按本发明的矩阵基板和滤色片基板相互连接到一起时沿图4A和图4B中的V-V线的剖视图；

图6是显示按本发明的胆甾醇液晶滤色片的厚度差的曲线图；和

图7显示出按本发明的胆甾醇液晶滤色片(CCF)的主要配置。

具体实施方式

现在参见本发明的实施例的详细说明，附图中显示出实施例的例子。在全部附图中系统的或类似的部件用相同的符号标示。

图4A是按本发明的具有胆甾醇液晶滤色片的滤色片基板的平面图，图4B是按本发明的矩阵基板的平面图。

图4A中，在第一基板110上界定包括三个子像素SP的像素P。三个子像素SP具有相同的尺寸比例1∶1∶1。第一基板110上形成包括第一CCF层12和第二CCF层14的双层胆甾醇液晶滤色片(CCF)层116。尽管子像素SP具有相同的尺寸比例1∶1∶1，但是，子像素SP中的两个具有相同颜色的CCF112b或114a，而另一个子像素SP具有不同颜色的CCF112a或114b。因此，与现有技术比较，像素中的CCF的比例是2∶1。以下将参见图5详细说明这种CCF结构。然而，在双层CCF层116上形成公用电极118。

图4B显示出与滤色片基板相对设置的矩阵基板。如图显示的，在第二基板130上按第一方向设置栅线132。在第二基板130上按第二方向设置数据线138，栅线132与数据线138基本上垂直交叉。一对栅线132和数据线138确定一个子像素SP的区域。栅线132与数据线138的交叉点附近形成薄膜晶体管T，薄膜晶体管T包括：栅极134，半导体层136，源极140，和漏极142。栅极134从栅线132伸出，源极140从数据线138伸出。漏极142与源极140隔开与栅极134交叉。半导体层136设置在源极140和漏极142之间的部分中。像素电极144设置子像素区中并与薄膜晶体管T的漏极142相连。

图5是按本发明的矩阵基板和滤色片基板相互连接到一起时沿图4A和图4B中的V-V线的剖视图。如图显示的，第一基板110与第二基板130相互隔开并相互面对。第一基板110与第二基板130包括分成三个子像素SP的像素P。双层CCF层116设置在第一基板110上。正如上文所描述的，双层CCF层116包括在第一基板110上的第一CCF层112和在第一CCF层112上的第二CCF层114.第一CCF层112包括占据一个子像素SP的第一CCF112a和占据其他两个子像素SP的第二CCF112b，而第二CCF层114包括占据两个子像素SP的第三CCF114a和只占据另一个子像素SP的第四CCF114b。第一CCF112a和第四CCF114b只位于一个子像素SP中，可以有相同的颜色，第二CCF112b和第三CCF114a可以有相互不同的颜色，并与第一CCF112a和第四CCF114b有不同的颜色。一个子像素SP中，特别是在图5的中间的一个子像素中，占据两个子像素的第三CCF114a与也占据两个子像素的第二CCF112b重叠。

而且，在像素P中的第一CCF层112的第一CCF112a和第二CCF112b按1∶2的比例。此外，在像素P中的第二CCF层114的第三CCF114a和第四CCF114b按2∶1的比例。如果第一CCF层112的第一CCF112a表示蓝色(B)，和如果第一CCF层112的第二CCF112b表示红色(R)，那么，蓝色(B)与红色(R)的比例是1∶2。如果第二CCF层114的第三CCF114a表示绿(G)色，第二CCF层114的第四CCF114b表示蓝色(B)，那么绿(G)色与蓝色(B)的比例是2∶1。与现有技术不同，本发明中，第一CCF层112和第二CCF层114中的每一层都只包括两个CCF：B色和R色，R色和G色，或G色和B色。B色和R色，R色和G色，或G色和B色组合将产生R、G和B色。而且，按本发明，由于像素P的两个子像素SP具有代表CCF的相同颜色，所以，与现有技术相比，在两个子像素之间没有显示出CCF的厚度差(阶梯)。

再参见图5，第二基板130的背面上形成第一绝缘层131，数据线138设置在第一绝缘层131的下边。每根数据线138对应子像素SP的边界。数据线138的下边沉积第二绝缘层139。像素电极144沉积在第二绝缘层139的后表面上。每个像素电极144的位置对应每个子像素SP的位置。液晶层150位于公用电极118与像素电极144之间。产生和向第一基板110和第二基板130发生模拟光的背面光装置160设置在第一基板110的背面附近。

图6是显示按本发明的胆甾醇液晶滤色片的厚度差的曲线图。正如上述的，绿色(G)CCF和蓝色(B)CCF之间的厚度差是0.25μm，红色(R)CCF和绿色(G)CCF之间的厚度差是0.25μm，红色(R)CCF和(B)CCF之间的厚度差是0.5μm.因此，由于每层CCF层包括所有的R，G和B色CCF，所以，每层CCF层具有0.5μm的最大厚度差。但是，按本发明，由于每层CCF层112或114中只用两个CCF，所以厚度差可以减小到0.25μm。而且，双层液晶胆甾醇滤色片(CCF)层可以提高表面特性，如图6所显示的。

图7显示出按本发明的胆甾醇液晶滤色片的主要配置。如图显示的，双层的CCF层216包括第一CCF层212和第二CCF层214。第一CCF层212包括尺寸比例是1∶2的蓝色(B)CCF212a和红色(R)CCF212b。蓝色(B)CCF212a和红色(R)CCF 212b按重复的图形交替设置。第二CCF层214包括尺寸比例是2∶1的绿色(G)CCF214a和蓝色(B)CCF 214b。按与第一CCF层212相同的方式，第二CCF层214的绿色(G)CCF214a和蓝色(B)CCF 214b按重复的图形交替设置。按本发明，绿色(G)CCF214a覆盖蓝色(B)CCF 212a的全部，覆盖红色(R)CCF 212b的一半，第二CCF层214的蓝色(B)CCF 214b覆盖红色(R)CCF 212b的另一半。

当背面光装置(图5中用160指示)从后面向前面供给光，由于第一CCF层212的蓝色(B)CCF 212a只透过光的红色和绿色部分，第二CCF层214的绿色(G)CCF214a只透过光的红色，所以有B和G色组合的子像素产生红色光。按此方式，有R和G色组合的子像素产生蓝色光，有R和B色组合的子像素产生绿色光，因此，有三个子像素的像素能产生全范围的多种图像颜色。

按照本发明，由于第一CCF层212和第二CCF层214中的每一层都只有R、G和B色CCF中的两个，所以，可以降低子像素中的边界中的混色。而且，由于具有0.25μm厚度阶梯的G和B CCF用于第二CCF层214，所以，减小厚度差成为可能，双层CCF层216可以具有平滑表面。结果，按本发明的液晶显示装置在像素中没有不同的单元间隙，从而防止出现延迟差，产生优异的全色。

本行业的技术人员应了解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还有各种改进和变化，因此，本发明覆盖这些改进和变化，这些改进和变化落入所附权利要求书及其等效物界定的要求保护的本发明范围内。

Claims (18)

1、一种液晶显示装置，包括：

包含多个像素的第一和第二基板，每个像素分成第一到第三子像素；

第一基板上的双层胆甾醇液晶滤色片层，双层胆甾醇液晶滤色片层包括：

第一胆甾醇液晶滤色片层，包含尺寸比例为1∶2的第一胆甾醇液晶滤色片和第二胆甾醇液晶滤色片；

第二胆甾醇液晶滤色片层，包含尺寸比例为2∶1的第三胆甾醇液晶滤色片和第四胆甾醇液晶滤色片；

双层胆甾醇液晶滤色片层上的第一透明电极；

第二基板上的第二透明电极；

第一透明电极与第二透明电极之间的液晶层；和

背光装置，设置在第一基板附近，向第一和第二基板发光。

2、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第一胆甾醇液晶滤色片层是在第一基板上，第二胆甾醇液晶滤色片层沉积在第一胆甾醇液晶滤色片层上。

3、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第一胆甾醇液晶滤色片层占据第一子像素，第二胆甾醇液晶滤色片层占据第二和第三子像素。

4、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第三胆甾醇液晶滤色片层占据第一个和第二个子像素，第四胆甾醇液晶滤色片层占据第三子像素。

5、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第三胆甾醇液晶滤色片层覆盖全部第一子像素和第二胆甾醇液晶滤色片的一半，第四胆甾醇液晶滤色片层覆盖第二胆甾醇液晶滤色片的另一半。

6、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第一和第二胆甾醇液晶滤色片按重复图形交替地配置在第一胆甾醇液晶滤色片层中。

7、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第三和第四胆甾醇液晶滤色片按重复图形交替地配置在第二胆甾醇液晶滤色片层中。

8、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第一胆甾醇液晶滤色片反射光的蓝色部分，透射光的绿色和红色部分。

9、按照权利要求8的液晶显示装置，其特征在于，第三胆甾醇液晶滤色片反射光的绿色部分，透射光的红色部分。

10、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第二胆甾醇液晶滤色片反射光的红色部分，透射光的蓝色和绿色部分。

11、按照权利要求10的液晶显示装置，其特征在于，第三胆甾醇液晶滤色片反射光的绿色部分，透射光的蓝色部分。

12、按照权利要求10的液晶显示装置，其特征在于，第四胆甾醇液晶滤色片反射光的蓝色部分，透射光的绿色部分。

13、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第一子像素具有蓝色和绿色胆甾醇液晶滤色片组合，组合透射模拟光的红色部分。

14、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第二子像素具有红色和绿色胆甾醇液晶滤色片组合，组合透射模拟光的蓝色部分。

15、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，第三子像素具有红色和蓝色胆甾醇液晶滤色片组合，组合透射模拟光的绿色部分。

16、按照权利要求1的液晶显示装置，其特征在于，还包括：

第二基板上的第一绝缘层；

第二基板上的栅极线和数据线，其中，数据线位于第一绝缘层的下边，栅极线和数据线确定子像素；和

数据线与第二透明电极之间的第二绝缘层。

17、按照权利要求16的液晶显示装置，其特征在于，还包括：位于栅极线和数据线的每个交叉点附近的薄膜晶体管。

18、按照权利要求17的液晶显示装置，其特征在于，薄膜晶体管包括：栅极、有源层、源极和漏极。

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