彩色液晶显示装置的制作方法

专利名称：彩色液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及彩色液晶显示装置，更具体地说，是涉及一种能以低占空因数驱动并能提供高质量图像的彩色液晶显示装置。
用于显示彩色图像的液晶显示装置包括一个彩色滤色装置，在该装置中用于三种不同颜色即红(以下称为“R”)，绿(“G”)和蓝(“B”)的三种滤色片被置于透明基片的每个图像像素上，以及一个包含有两种颜色染料溶解在基质液晶中的宾/主型晶体。
图5是一个截面视图，示出了带有彩色滤色片的彩色液晶显示装置的一个像素部分。在图5中，由扭转向列型材料或类似材料形成的液晶层1被封闭在两片透明基片4和5之间。透明电极6和定向膜7面向液晶层1被安装在透明基片4的一侧。在另一片透明基片5面向液晶层1的一侧上分别安装有R，G和B彩色滤色片10R，10G和10B，以及对应彩色滤色片10R，10G和10B的电极9R，9G和9B，而黑色障板11被置于像素电极之间。另外，一片定向膜8位于这些元件的上面。两片偏振板2和3被置于透明基片4和5与液晶层相对的外侧面上。
彩色滤色片10R，10G和10B被排列成图6(a)-6(d)平面视图中所示几种图形中的一种，即，彩色滤色片10R，10G和10B可以安排成如图6(a)所示排列的马赛克型；在图6(a)中，彩色滤色片位置连续地变化；如图6(6)所示排列的三角型；如图6(c)所示排列的条纹型；或它们可以安排成如图6(d)所示排列的四像素型或类似类型。
从研究图6(a)，6(b)和6(d)中可以明白，当R，G和B彩色滤色片用马塞克方法交替排列时，用于把相同颜色的电极连在一起的导线无法排列成互相不交叉。然而如果用于连接R，G和B电极的导线相互交叉，则对应于交叉导线的二种颜色在其交叉部分被导通。另外，导线必须被安排成在由绝缘膜分隔的两个平面中交叉以防止二根导线形成短路，这样极大地增加了生产时间同时也降低了显示装置的可靠性。因此，要驱动这种带有彩色滤色片装置的液晶显示器件，要以行或纵列方向连接对应于以矩阵方式排列的彩色滤色片的电极，并对每行或纵列的图像像素施加脉冲电压来实行周期性驱动。例如，如果一个液晶显示板有24×24像素的矩阵而每个像素需要三个颜色电极R，G和B，当要为每行或每纵列像素提供电极时，就必须要有24×3＝72个电极，这本身又需要高的占空因数，即，对每个像素颜色为1/72。
但是，当占空因数增加时，相邻的被加上电压显示的像素和没加电压不显示的像素之间的亮度差会降低。结果，不能获得清晰的图像并使显示质量下降。
另一方面，在如图6(c)所示的条型装置中，相同颜色的彩色滤色片被排列成纵列，如果每纵列的电极被相互连接，相应的导线从显示屏延伸出去，以使不同的导线只在显示区外相互交叉，那么对于在透明基片上形成的像素仅仅只要三个端部去连接对应于相同颜色的电极，即R，G和B电极端部。但是，由于相同颜色的滤色片在一纵列中一个接着一个，就产生了偏色(partial color)显示，特别是，当将两种或更多的颜色混合在一起时，就不能得到均匀的混合色。
因此，本发明的一个目的是提供一种克服了常规彩色液晶显示装置中所遇到缺点的彩色液晶显示装置。
本发明的另一个目的是提供这样一种彩色液晶显示装置，即该装置中对应于像素相同颜色的彩色滤色片的电极被连接在一起并被连接到相应的端部，而所需端部的数目仅仅与彩色滤色片的颜色数目相同，以使像素颜色能以低的占空因数，例如1/3周期性地驱动，而能确保即使不同彩色滤色片被混合时，仍能获得高分辨率的彩色显示。
本发明的这些和其他目的是通过提供这样一种彩色液晶显示装置来达到的，在这种显示装置中液晶层被封闭在两片透明基片之间，形成各个像素的三种或更多的彩色滤色片和对应于彩色滤色片的电极被形成在透明基片之一上。在根据本发明的一个实施例中，相同颜色的彩色滤色片被排列在各个像素上，以使它们不能相互邻接，并提供了一个公共连接部分，使对应于相同颜色的彩色滤色片的电极经由其自已的导线连接到该部分。而且，彩色滤色片被如此安排，以使用于连接相同颜色彩色滤色片电极的导线在显示屏中不横过用于连接不同颜色彩色滤色片电极的导线。
上述三个或更多颜色的彩色滤色片包括第一，第二和第三颜色，这些三色滤色片被构成为一个彩色单元，最好，在这种彩色单元中，第一和第二色彩色滤色片被彼此相邻排列，而第三色彩色滤色片被置于相对于其他两个彩色滤色片如此的位置以使其有一个位于接近于其他二个彩色滤色片的相邻边。
最好，包含在彩色单元中的第一和第二色相邻彩色滤色片的电极平行于这些滤色片之间的线而延伸，而第三色彩色滤色片的电极由在第一和第二色电极之间延伸的导线连接。采用这种装置，可以把对应相同颜色的彩色滤色片的电极连接在一起，而且也能容易地获得均匀的混合色。
为了在一个像素中均匀地布色，最好把上述类型的二个彩色单元排列成沿第一方向彼此相邻，而对不同类型的二个彩色单元，当与上述也同样在第一方向上彼此相邻排列，每个类型的二个彩色单元沿第一方向相互平行排列并并排地构成一个像素的彩色单元相比较时，在这种排列中，第三色滤色片的位置相对于第一和第二色滤色片被反转。
另一方面，在可以构成的另一种装置中，形成条型的彩色滤色片被按照第一色，第三色，第二色，第三色，第一色，第三色和第二色这样的顺序排列来形成像素，在这样的排列中，对应于相同颜色的滤色片的电极由公共导线相互连接。这种装置是最可取的，因它可容易地把对应于相同颜色的滤色片的电极连接在一起并能获得均匀的混合彩色。
由于对应于相同颜色的滤色片的电极被它们自已的公共导线相互连接，用于连接对应于不同颜色的滤色片电极的公共导线在某一显示区中不会相互交叉，本发明的显示装置消除了这样的可能性即在不同的导线部分所显示的彩色会被混合在一起，因而降低了显示器件的显示特性。同样，由于电极端部的数目可以设置成等于彩色滤色片的不同颜色的数目，本发明的彩色液晶显示装置能在低占空因数下工作，因而能获得清晰的，高分辨率的显示图像。
再者，由于相同颜色的滤色片不成行，即使在显示混合彩色时也能获得均匀的色彩。同样，由于在每个像素范围中提供了二个或更多的相同颜色的滤色片，故由像素显示的彩色变得更均匀。
本发明的进一步目的和优点，将从阅读下面结合附图的说明中会变得更清楚，附图中

图1(a)是一个平面图，示出了根据本发明的彩色液晶显示装置第一典型实施例中所用的彩色滤色片的配置；图1(b)是一个平面图，示出了相对于图1(a)中彩色滤色片排列的分段电极；图2是一个平面图，示出了根据本发明彩色液晶显示装置第二典型实施例中所用的彩色滤色片的配置；图3是一个平面图，示出了在透明基片上形成的像素阵列；图4(a)，4(b)和4(c)是彩色液晶显示器的局部截面示图，示出了在透明基片上形成的彩色滤色片和电极的排列；图5是局部横截面图，示出了常规彩色液晶显示器件的一部分；和图6(a)-6(d)是平面视图，示出了常规彩色液晶显示器件中彩色滤色片矩阵排列的例子。
现参照附图对根据本发明的彩色液晶显示器件的典型实施例加以说明。图1(a)示出了在二片透明基片的一片上构成的，用于具有由对应于彩色滤色片的电极有选择地激活区域的彩色液晶显示装置中对应一个像素的彩色滤色片装置，也示出了用于连接电极的公共导线装置。图1(b)示出了对应图1(a)所示像素的在另一个透明基片上构成的像素选择电极。图2示出了根据本发明彩色液晶显示装置另一个典型实施例中所用的对应于像素设置在一个透明基片上的彩色滤色片装置。
参照图1(a)，当对应的电极被激活时透射三基色，红(“R”)，绿(“G”)和蓝(“B”)的三个滤色片10R，10G和10B分别通过液晶有选择性地被曝光。在本实施例中，红和绿色滤色片10R和10G以及它们对应的电极彼此相邻，而且每个呈矩形，其长边彼此相邻，它们在水平方向上隔开一定距离。蓝色滤色片10B及其对应的电极呈矩形且长边水平地延伸，它们被置于彩色滤色片10R和10G的下面并向下隔开一定距离，以使彩色滤色片10B有一个面向二个彩色滤色片10R和10G的相邻边，三个相邻的滤色片10R，10G和10B构成一个彩色滤色片单元。这样的一个单元可以用作一个像素，但是，在本实施例中，四个单元被排列形成一个像素。
在此情况下，一个像素由相互垂直间隔的相邻排列的上述二个单元和置于与头二个单元水平相邻不同类型的另二个垂直隔开的彩色单元构成。在后一种彩色单元中，与上述第一种彩色单元相比较，蓝色滤色片10B的位置相对于红和绿色滤色片10R和10G是相反的，这些单元在垂直方向上同样隔开一定距离以使彼此相邻。根据这种装置，各用于三色R，G和B的电极能由对应的公共导线12R，12G和12B连接起来，这些导线相互不交叉。同样，导线12R，12G和12B沿垂直方向延伸，从而能被连接到位于垂直方向图示像素上面和下面的其它象素中对应的相同颜色的电极上。
图3示出了一个排列在透明基片5上的12纵列的装置，每个纵列有12个垂直成行的像素16。结果，对应于垂直方向上成行的像素中每个彩色R，G和B的电极分别由导线12R，12G和12B连接，以使导线不与任何对应于其他颜色的导线交叉，而导线12R，12G和12B垂直延伸到透明基片的端部。
由于二个透明基片的端部外侧被置有密封介质部分，该介质使液晶层保持在透明基片之间并使它们粘结，即使连接各彩色的电极的导线相互交叉，因有端部绝缘膜分隔，显示图像也不会受这种交叉连接的影响。因此，二个透明基片的端部可包括用于连接彩色R，G和B的公共导线的公共连接部分，对于彩色R，G和B分别只需要三个端子。结果，即使显示装置中的像素被周期性地驱动，它们仍能以低占空因数驱动而可获得清晰的图像显示。
此外，根据这种装置，彩色滤色片10R，10G和10B的矩形尺寸，对于每个颜色并不需要相同，对于彩色滤色片如蓝色，由于蓝色有较低的视觉响应特性，其相关尺寸就可以大些，以提供总体显示的均匀性。例如，如图1(a)所示，滤色片10B的总面积要大于滤色片10R和10G的面积。在上述的实施例中，第三色(蓝)彩色滤色片在彩色滤色片的一个单元中被置于第一和第二色(红和绿)彩色滤色片的下面，但是，如果需要，第三色滤色片也可位于第一和第二色滤色片的上面。
再者，彩色滤色片10R，10G和10B可以或不可以置于连接各电极的公共导线12R，12G和12B上面或下面的区域中。同样，连接电极的导线可以用象电极一样的材料制成，诸如ITO膜，SnO2膜或类似的透明导电膜，并可与电极同时形成。但是，在这种情况下，导线的宽度将相对大些，即，大约为30μm。为了减小显示器件非显示区的面积，如果连接导线的上面或下面没有设置彩色滤色片，那么这些导线可以用铬来制造，其宽度大约为3μm。
图1(b)示出了段电极13的一个像素部分，该电极形成于另一片透明基片上置于上述含有如从图1(a)所示彩色滤色片同一侧所看到的滤色片的透明基片的对面。换句话说，图1(b)是一个排列视图，所以，如果图1(a)和1(b)相互重叠，滤色片和电极装置将和它们在显示板中的相同。
如图1(b)所示，段电极13有一个开口部分14以防止对应于图1(a)所示彩色的电极使其相邻导线12R，12G和12B部分中的液晶被激活。即，用部分地切断段电极来防止电压在这些区域中从所加的部位穿过液晶层。但是，在导线不相互交叉以及电极被排列成激活相邻于导线部分的液晶的地方，在段电极中不需要形成开口部分14，并有可能去使用方型或矩型段电极。在所示的实施例中，对于每个段电极13，电极端15被独立地连接到透明基片的端部。
虽然图1(a)和1(b)仅仅示出了置于透明基片中的一片上的彩色滤色片10R，10G和10B和对应于彩色滤色片的电极的配置，以及被形成于另一片透明基片上的段电极13的形状，但本实施例显示装置的其余部分的结构与图5中所示结构相同。这样，液晶层1被夹持在二片透明基片4和5之间，电极膜6，9R，9G和9B以及定向膜7和8之类的被置于二片透明基片上，偏振板2和3也被置于透明基片的外表面上。
现参照图2，根据本发明彩色液晶滤色显示装置的另一个实施例包括在长垂直条型中形成的彩色滤色片10R，10G和10B，以及对应这些形状的电极。另外，条型滤色片依照第一彩色滤色片10R，第三彩色滤色片10B，第二彩色滤色片10G，第三彩色滤色片10B，第一彩色滤色片10R，第三彩色滤色片10B和第二彩色滤色片10G的顺序沿水平方向排列。对于这种如图2所示的装置，对应每个颜色的电极能用导线12R，12B和12G中的一根，以使导线不相互交叉的方式相互连接起来。同样，导线从像素向上和向下如此延伸以使在所示像素上面和下面的像素中对应颜色的彩色滤色片能用同一导线相互连接，使对应于相同像素颜色的电极与所示像素水平地隔开一定距离并使其能以对图1(a)和1(b)所示的第一实施例的上述方式在位于显示区域外侧的透明基片的端部加以连接。因此，正如对第一个实施例所说明的那样，像素电极能被连接到对应于三种颜色R，G和B的三个电极端。此外，甚至当显示像素颜色被周期性地驱动时，它们能在低的占空因数下被驱动，例如，1/3占空因数，因而允许显示装置提供清晰的图像。另外，由于每个像素的每种颜色有几个滤色片，这些滤色片相互并不相邻，因此在每个像素中可提供均匀的彩色显示。
根据应用于第二实施例的典型装置，第三颜色的彩色滤色片10B要比第一和第二颜色的多一个。结果，当使用三基色R，G和B时，如果第三色滤色片10B是蓝色，而第一和第二色滤色片10R和10G是红色和绿色，则蓝色区域(具有较低的视觉响应特性)能被增强，这样整个彩色显示能看起来更均匀些。如果需要，为了相同目的，可以变化不同颜色条的宽度。
现在参照图4(a)-4(c)说明彩色滤色片和对应电极之间的关系。在图4(a)中，对应于三个彩色滤色片的三个电极9R，9G和9B形成于透明基板5上，而三个彩色滤色片10R，10G和10B形成于对应的电极9R，9G和9B上。为制造电极9R，9G和9B，用溅射或类似方法来形成透明导电膜，例如ITO膜，SnO2膜或类同的膜，然后在基片上形成图形并用墨水印刷法或类似方法来形成彩色滤色片。虽然图中没有示出，在彩色滤色片上形成由聚酰亚胺或类似材料制成的一层定向膜。
在图4(b)中示出了另一个可选装置，首先在透明基片5上用印刷的方法形成彩色滤色片10R，10G和10B，然后在滤色片上形成电极9R，9G和9B。彩色滤色片10R，10G和10B和电极9R，9G和9B的相应位置可以象图4(a)或图4(b)所示的那样排列。同样，如图4(c)所示，如果需要，彩色滤色片10R，10G和10B也可形成于透明基片5与液晶层相反的一面上。虽然在图4(a)-4(c)中没示出，一层定向膜或与图5中类似的膜被加于彩色滤色片或电极9R，9G和9B面向液晶层的表面上。因此，当液晶层被封闭在由如此形成的透明基片5和另一个带有段电极6或在其上形成有类似电极的透明基片4之间时，就形成了如图5所示的这类液晶显示器件。
在上面说明的本发明的实施例中，彩色滤色片对应于三基色R，G和B，因三基色R，G和B在适当组合时可显示任何任意的色彩。但是，本发明并不限于使用具有三基色的滤色片，而是也能使用具有其他色彩的滤色片来替代。同样，即使当使用四色或更多不同颜色的滤色片时，相对于相同颜色的电极也能用这种相互不交叉的方法来连接，以使所用电极端部的数目可与所用颜色的数目相等。因此，甚至当使用例如四个或五个不同颜色的滤色片时，显示器件仍能在低占空因数下工作，即，它能在1/4或1/5占空因数下被驱动。
如上所述，由于本发明提供了这样的一种装置，在该装置中对应于(至少三种不同颜色)相同颜色的滤色片的电极经由它们的导线连接在一起，并连接到透明基片端部的端点上，电极端的数目可以和彩色的数目相同。这样，当彩色像素被周期性地激活时，显示装置能在低占空因数下工作。结果，显示器中激活区域和不激活区域之间的界线是明显的，因而能使显示器提供清晰的图像并同时也提高了显示器的质量。
再者，由于显示器件能在低占空因数下被驱动，因而可以使用扭转型向列液晶，结果，与超级扭转型向列(super-twist-typenematic)液晶产生的对比度相比较改善了图象对比度，而用超级扭转型向列液晶时必须使用高的占空因数。另外，本发明的液晶显示器件能在一个宽广的温度范围，从-40℃至90℃内使用，而且该器件能容易地以低成本制造。
另外，由于在每个像素中的每个不同颜色的滤色片的总面积能变化，所以能用增大具有较低视觉响应特性的颜色的面积来提供均匀的混合色，从而能易于获得自然色彩。另外，由于具有相同颜色的彩色滤色片可被放在每个像素的几个部分，故所有的像素似乎显示相同的颜色，使该显示器能作全色点显示(full dot color display)。
虽然已参照具体实施例对本发明作了说明，但对于本领域的技术人员来说，可以作出许多改进和变化，因此，所有的这种变化和改进都将视为包括在本发明的范围之内。
权利要求
1.一个彩色液晶显示装置，包括置于二片透明基片之间的液晶层，以提供包含许多图像像素的显示区域，每个像素具有至少三个在透明基片之一上形成的不同颜色的滤色片和对应的电极，形成在该透明基片上的各像素中的相同颜色的彩色滤色片被如此排列，以使它们互不相邻，而对应每个颜色的电极被公共导线连接，以使在显示区域内没有不同颜色的公共导线相互交叉。
2.根据权利要求1的彩色液晶显示装置，其特征在于用于每个像素的彩色滤色片含有一彩色单元，该单元又包括不同颜色的第一，第二和第三彩色滤色片；其中第一和第二彩色滤色片的第一边彼此相邻，并沿第一方向延伸，第三色滤色片的一边沿第二方向延伸并与第一和第二彩色滤色片二者的第二边均相邻。
3.根据权利要求2的彩色液晶显示装置，其特征在于对应于第一和第二彩色滤色片第一边的电极的相邻边沿第一方向延伸，而且这些电极被沿第一方向延伸的导线连接到相邻彩色单元中对应的彩色电极，以及对应于在相邻单元中的第三彩色滤色片的电极由在对应于第一和第二彩色滤色片的电极之间延伸的导线连接。
4.根据权利要求2的彩色液晶显示装置，包括第一和第二彩色单元，每个单元具有相同的第一，第二和第三彩色滤色片装置，并沿第一方向上彼此相邻排列，第三和第四彩色单元具有在位置上与第一和第二彩色单元装置的第一和第二彩色滤色片相反的第三彩色滤色片，第一和第二彩色单元在第一方向上被排成行，第三和第四彩色单元也沿第一方向上排成行，而在第二方向上被安排或与第一和第二彩色单元相邻从而形成一个像素。
5.根据权利要求1的彩色液晶显示装置，其特征在于像素中的每个彩色滤色片呈条状而且这些滤色片按照第一彩色，第三彩色，第二彩色，第三彩色，第一彩色，第三彩色和第二彩色的顺序彼此相邻地排列，对应于相同颜色的彩色滤色片的电极由公共导线连接。
全文摘要
在每个像素中带有三种不同彩色滤色片的彩色液晶显示装置，其不同色彩滤色片排列成互不相邻，对应于相同颜色的彩色滤色片的电极由公共导线连接到单独的端部，用于连接对应不同颜色滤色片电极的公共导线被安排成在显示区域内互不交叉。
文档编号G02F1/1343GK1119745SQ94108588
公开日1996年4月3日 申请日期1994年7月15日 优先权日1993年10月15日
发明者照元幸次 申请人:罗姆股份有限公司