液晶显示器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种液晶显示器及其制造该液晶显示器的方法。在一种半透射液晶显示器中，反射区域中液晶层的厚度可以通过控制有机反射绝缘薄膜的薄膜厚度和反射彩色层的薄膜厚度进行调整。此外，透射区域中液晶层的厚度可以通过控制有机透射绝缘薄膜的薄膜厚度和透射彩色层的薄膜厚度来进行调整。由于反射区域中液晶层的厚度和透射区域中液晶层的厚度都可以调整，反射区域的反射率和透射区域中的透射率都可以设置成最合适的值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液晶显示器以及一种制造这种液晶显示器的方法，具体而言，涉及一种半透射液晶显示器以及制造这种液晶显示器的方法。相对于透射式液晶显示器而言，反射式液晶显示器的优点在于它消耗的电功率较小，能够做得更薄、更轻。因此，反射式液晶显示器主要被用于便携式终端设备。这是因为反射式液晶显示器将外界光用作显示光源，从外界进入的光被这个显示器中的一个反射体反射，因而不需要背光光源。与反射式液晶显示器相比，在黑暗的环境中，透射式液晶显示器能够更加清楚地显示要显示的图像。目前的液晶显示器基本上包括一个液晶层，它是扭曲排列的向列(TN)晶体类型、单片偏振片类型、超扭曲排列的向列(STN)晶体类型、宾主(GH)类型、聚合物胶态液晶(PDLC)类型、胆甾醇液晶类型等等中的一种，还包括驱动液晶单元的开关元件，以及液晶显示单元中或者外面的反射体或背光光源。按照上述方式构造的液晶显示器通常都将薄膜晶体管(TFT)或者金属-绝缘体-金属(MIM)二极管用作开关元件，采用有源阵列驱动方式来显示高精度和高质量图像。这种液晶显示器还包括反射体或者背光光源。第2955277号日本专利公开了一种半透射液晶显示器，它具有反射式液晶显示器和透射式液晶显示器的优点，其设置如附图说明图1所示。栅极导线2和漏极导线3在互相垂直的方向上互相交叉形成，并且它们分布在薄膜晶体管基底上的像素电极1周围(以后将上面有一个薄膜晶体管的基底叫做一个TFT基底)。在这种情况下，将薄膜晶体管4分配给像素电极1，栅极导线2和漏极导线3分别与薄膜晶体管4的栅极电极和漏极电极连接。在像素电极1中形成金属薄膜做成的一个反射区域5(用交叉阴影区表示)，以及用氧化铟锡(ITO)薄膜做成的一个透射区域6。如上所述，通过在像素电极中形成反射区域和透射区域就能够在明亮的环境中关闭背光光源，用作反射式液晶显示器，从而象反射式液晶显示器一样具有很低的功耗。除此以外，当环境比较昏暗的时候，打开背光光源，将液晶显示器用作透射式液晶显示器，这种液晶显示器能够在环境比较昏暗的时候能提高显示图像的可见度，这一工作方式是透明式液晶显示器的特征。在这以后，将用作反射式液晶显示器和透射式液晶显示器的液晶显示器叫做半透射式液晶显示器。但是，光通过透射区域6的时候，以及投射到反射区域5并且被反射区域5反射的时候，光在液晶层中传播的距离不同。因此，上面描述的区域具有互不相同的传播延迟值，从而造成使得这个装置出来的光的强度不可能实现最优的问题。为了解决这个问题，第2955277号日本专利公开了的一种液晶显示器具有图2所示的剖面。如图2所示，液晶显示器设置为在反射区域5的透射电极7下面形成了一个绝缘层8，在绝缘层8的上面或者下面放置一个反射体9，从而导致反射区域5中液晶层的薄膜厚度dr与透射区域6中液晶层的薄膜厚度df存在一个差。图3说明这个装置出来的光的强度的计算结果，以及当扭曲角Ф等于0度的时候，基于液晶层的厚度的透射模式和反射模式的测量结果。这个图说明从这个装置出来的光的强度以及透射模式和反射模式下测量出来的光的强度随着液晶层的厚度变化而变化。这个图还说明，当反射区域5中液晶层的薄膜厚度dr与透射区域6中液晶层的薄膜厚度df之比被设置成大约1∶2，以消除反射区域5和透射区域6中通过液晶层传播的光的传播距离之间的差别的时候，反射模式和透射模式中传播的光的强度的特性几乎相同。本申请的专利技术人还进一步研究以优化按照上述方式构成的半透射式液晶显示器的反射区域和透射区域出来的光的强度。这一研究过程中获得的结果将在下面说明。(1)优化从反射区域和透射区域出来的光的强度。图4说明通过半透射式液晶显示器对应部分的光是如何极化的。图5说明液晶层的厚度与液晶分子扭曲角之间的关系。假设图4所示的半透射液晶显示器具有一个反射电极10，它放置在图2所示的绝缘层8上，被用作反射体。如图4所示，半透射液晶显示器包括一个薄膜晶体管基底11，一个相对基底12，夹插在上述基底之间的一个液晶层13，在这个装置中的薄膜晶体管基底11下面的一个背光光源，薄膜晶体管基底11和相对基底12对应的外部位置上放置的光学补偿片120、220和偏振片123、223。(上偏振片和上四分之一波长片的布局)将光学补偿片(四分之一波长片)220放置于液晶层13和偏振片223之间，以便在反射区域内建立常白模式，这样定义这种模式使得在相对的基底和反射区和透射区之间不施加电压的时候，液晶分子与基底表面平行，并显示“白色”，在它们之间施加一个电压，使液晶分子竖起来并显示“黑色”。四分之一波长片220相对于偏振片223的光轴转动45度角，然后插入在偏振片223和液晶层13之间，这种结构使得透过偏振片223线(水平)极化的光在透过该四分之一波长片220以后成为右旋圆极化光。这一右旋圆极化光到达反射电极10，通过适当地设置反射区域中液晶层的薄膜厚度dr，维持它自己为线性极化光。从液晶层10出来的时候，这一线极化光被反射电极10反射，成为右旋圆极化光。这一右旋圆极化光通过四分之一波长片220的时候成为线(水平)极化光，并从具有平行于水平方向的光轴的偏振片223输出到外面，从而显示白色。另一方面，当将电压施加在液晶层13上面的时候，液晶分子竖起。在这种情况下，进入液晶层13的光作为右旋圆极化光到达反射电极10，它仍然是右旋圆极化光，被反射电极10反射回来的时候成为左旋圆极化光。然后，从液晶层13出来的左旋圆极化光被四分之一波长片220转换成线(垂直)极化光，并不能从这个装置出来，因为这一光被偏振片223吸收掉，从而显示黑色。(下四分之一波长片和下偏振片的布局)当液晶显示器处于透射模式的时候，确定下四分之一波长片120的光轴和下偏振片123的角度关系使得它在液晶层上施加了电压的情况下显示黑色。下偏振片123相对于上偏振片223放置使得这两个偏振片构成正交的尼科尔棱镜，也就是相对于上偏振片旋转90度。此外，为了消除(补偿掉)上四分之一波长片220的影响，还可以放置下四分之一波长片120相对于上四分之一波长片转动90度。由于上面施加了电压的时候液晶分子都竖起来了，并且极化光不改变它的极化状态，因此放置的偏振片123、223的光学状态等价于交叉尼科尔棱镜的结构，使得透过液晶层的光在液晶层上施加电压的时候显示黑色。这样就确定了构成半透射液晶显示器的光学元件位置和光学元件之间光轴之间的角度关系。当设置好光学元件，保持上面描述的角度关系，并且液晶分子的扭转角Ф从0度变成90度的时候，反射区域5中进行反射让白色显示最强的液晶层的最佳薄膜厚度dr，以及透射区域6中用于透射让白色显示最强的液晶层的最佳薄膜厚度df被测量出来，并显示在图5中。如图5所示，反射区域5中液晶层的最佳薄膜厚度dr以及透射区域6中液晶层的最佳薄膜厚度df在扭转角等于72度的时候刚好相等，以及与液晶分子的扭转角的减小成比例，反射区域中的最佳薄膜厚度dr比透射区域中的最佳薄膜厚度小。例如，将具有0.086(Δn＝0.086)双折射的扭转向列型液晶用来形成液晶的情况下，当扭转角设置在72度的时候，透射区域液晶层的最佳薄膜厚度df和反射区域中液晶层的最佳薄膜厚度dr每个是2.7微米，且当扭转角等于0度的时候，透射区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示器，包括： 第一个基底上形成的多个像素电极，所述像素电极中的每一个电极都有一个构成反射区域的反射电极和一个构成透射区域的透射电极； 在所述反射电极和所述第一基底之间插入的一个反射绝缘薄膜； 与所述第一个基底相对放置的第二个基底； 在所述第二个基底上形成，位于对应于所述反射区域的位置上的反射彩色层； 在所述第二个基底上形成，位于对应于所述透射区域的位置上的透射彩色层； 覆盖所述反射彩色层和所述透射彩色层的公共电极；和 插入在所述第一个基底和所述第二个基底之间的液晶层， 进一步构建所述液晶显示器，使所述反射区域的液晶层的厚度和对应于所述透射区域的液晶层的厚度使得所述反射区域中的反射率和所述透射区域中的透射率对于液晶分子的所有单个扭转角最大。

【技术特征摘要】
JP 2001-11-20 355210/20011.一种液晶显示器，包括第一个基底上形成的多个像素电极，所述像素电极中的每一个电极都有一个构成反射区域的反射电极和一个构成透射区域的透射电极；在所述反射电极和所述第一基底之间插入的一个反射绝缘薄膜；与所述第一个基底相对放置的第二个基底；在所述第二个基底上形成，位于对应于所述反射区域的位置上的反射彩色层；在所述第二个基底上形成，位于对应于所述透射区域的位置上的透射彩色层；覆盖所述反射彩色层和所述透射彩色层的公共电极；和插入在所述第一个基底和所述第二个基底之间的液晶层，进一步构建所述液晶显示器，使所述反射区域的液晶层的厚度和对应于所述透射区域的液晶层的厚度使得所述反射区域中的反射率和所述透射区域中的透射率对于液晶分子的所有单个扭转角最大。2.如权利要求1所述的液晶显示器，其中对应于所述反射区域的液晶层的所述厚度和对应于所述透射区域的液晶层的所述厚度这样设置，使得对应于所述反射区域的液晶层的厚度和对应于所述透射区域液晶层的厚度在扭转角等于72度的时候相等，当所述扭转角从72度开始下降到0度的时候，从对应于所述透射区域的液晶层的所述厚度中减去对应于所述反射区域的液晶层的所述厚度后计算出来得到的差会增大，同时使对应于所述反射区域的液晶层的所述厚度等于对应于所述透射区域的液晶层在所述扭转角等于0度的时候的所述厚度的大约一半。3.如权利要求1所述的液晶显示器，其中对应于所述反射区域的液晶层的所述厚度和对应于所述透射区域的液晶层的所述厚度这样设设置使得在扭转角小于72度的情况下，假设对应于所述反射区域的液晶层的厚度和对应于所述透射区域的液晶层的厚度分别是dr、df，则dr和df之间的关系表示为dr＞df，2.9微米≥dr＞2.7微米，并且1.5微米≤df＜2.7微米。4.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述反射电极的表面高度和所述透射电极的表面高度互不相同，且所述反射彩色层的薄膜厚度和所述透射彩色层的薄膜厚度互不相同。5.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述反射电极表面的高度与所述透射电极表面高度之间的差是由所述反射绝缘薄膜的薄膜厚度与所述反射电极的薄膜厚度的总和与所述透射电极的薄膜厚度与所述透射电极及所述透射绝缘薄膜的薄膜厚度的总和之间的差决定的，所述透射绝缘薄膜形成在所述透射电极和作为所述透射电极的一个底层的所述第一个基底之间。6.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述反射绝缘薄膜的薄膜厚度大于所述透射绝缘薄膜的薄膜厚度，以及所述反射彩色层的薄膜厚度小于所述透射彩色层的薄膜厚度。7.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述的透射绝缘薄膜只由一个无机薄膜构成。8.如权利要求5所述的液晶显示器，其中所述的反射绝缘薄膜的薄膜厚度大于所述透射绝缘薄膜的薄膜厚度，以及所述反射彩色层的薄膜厚度大于所述透射彩色层的薄膜厚度。9.如权利要求1所述的液晶显示器，其中所述的反射电极在它的表面上有凹凸形状，且这个凹凸形状的台阶是大于或者等于0.5微米，并且小于或者等于1微米。10.如权利要求9所述的液晶显示器，其中所述的反射绝缘薄膜包括多个凸形形状的第一个有机反射绝缘薄膜，以及跟随所述第一个有机反射绝缘薄膜的剖面的第二个有机反射绝缘薄膜，所述凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本道昭，助川统，池野英德，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，NEC液晶技术株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]