專(zhuān)利名稱(chēng)：反射器和使用反射器的反射型液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種反射型液晶顯示(LCD)器件。特別涉及到一種用于通過(guò)反射外部入射光線(xiàn)來(lái)形成光源的反射型LCD器件的反射器以及使用該反射器的LCD。
背景技術(shù)：
大家對(duì)于傳統(tǒng)意義上的反射型LCD器件都非常熟悉。與透射型LCD器件相比，反射型LCD器件具有功耗低、機(jī)身薄和重量輕的優(yōu)點(diǎn)。這是因?yàn)榉瓷湫蚅CD器件中帶有內(nèi)置的反射器，通過(guò)反射作用，該反射器可以將外部光線(xiàn)用作LCD器件的光源，省去背光。因此，反射型LCD器件主要用于諸如移動(dòng)電話(huà)等便攜式電子終端。
反射型LCD器件包含有多種模式或類(lèi)型。如扭曲向列(TN)模式、單偏振器型、超扭型向列(STN)模式、賓—主模式、聚合物彌散液晶(PDLC)型和膽甾醇相型。反射型LCD器件的基本構(gòu)成包括液晶層、用來(lái)驅(qū)動(dòng)層中液晶的開(kāi)關(guān)元件、和位于LCD單元內(nèi)部或外部的反射板。
在這些模式或類(lèi)型的LCD器件中，與反射器一起使用的是以薄膜晶體管(TFT)或金屬/絕緣體/金屬(MIM)二極管作為開(kāi)關(guān)元件的有源矩陣尋址方法。這是因?yàn)椴捎迷摲N方法可以產(chǎn)生高分辨率和高質(zhì)量的圖象。
下面舉例對(duì)反射型LCD器件進(jìn)行說(shuō)明先在一塊平板上制備出一層有機(jī)絕緣薄膜，然后采用光刻技術(shù)及蝕刻工藝對(duì)薄膜進(jìn)行制圖以便在平板的表面上形成相互隔離的突起物。這些突起物由余下的有機(jī)薄膜構(gòu)成。再在平板上面制備一層層間絕緣薄膜以蓋住這些突起物，在這層層間絕緣薄膜的表面上將會(huì)形成突起物。換句話(huà)說(shuō)，這層層間絕緣薄膜將具有凹凸不平的表面。這樣就制成了一塊表面上帶有突起物的反射板。
在1998年9月11日發(fā)布的第2825713號(hào)日本專(zhuān)利中披露了另一種反射型LCD器件的實(shí)例。在該實(shí)例中，先在一塊平板上制備出一層有機(jī)絕緣薄膜，然后采用光刻技術(shù)及蝕刻工藝對(duì)薄膜進(jìn)行制圖以便在平板的表面上形成突起物。再在該絕緣薄膜的上面制備出一層用作反射電極的經(jīng)過(guò)制圖的金屬薄膜以蓋住這些突起物。這樣就制成了一塊帶有表面經(jīng)平滑的粗化處理的反射電極的基板。
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種平板形反射器101的平面圖。在反射器101的表面上形成有突起物102。如圖1所示，所有的突起物102的平面形狀均為圓形且相互之間被隔離開(kāi)來(lái)。
現(xiàn)有技術(shù)的反射器101在對(duì)入射光線(xiàn)進(jìn)行反射的同時(shí)還會(huì)使其發(fā)生一定程度的散射，從而使反射光線(xiàn)具有很大的分散度。因此，如圖2所示，入射光線(xiàn)被反射后所形成的反射光線(xiàn)被近似均勻地散射在一個(gè)圓錐形區(qū)域內(nèi)。
圖2反映出入射光線(xiàn)和經(jīng)現(xiàn)有技術(shù)的反射板101形成的反射光線(xiàn)之間的關(guān)系。從圖2可以看出，入射光線(xiàn)LIN(例如來(lái)自熒光燈或日光)照射在處于觀(guān)眾視線(xiàn)方向上的平板101上面。光線(xiàn)LIN經(jīng)平板101反射后形成反射光線(xiàn)束LREF。反射器101使反射光線(xiàn)束LREF近似均勻地發(fā)生散射。因此，該種帶有圓形突起物102的現(xiàn)有技術(shù)的反射器101具有如下所述的缺點(diǎn)。
首先，當(dāng)該種現(xiàn)有技術(shù)的反射器101被安置在直射光線(xiàn)較強(qiáng)而間接照射光線(xiàn)較弱的位置(例如在一個(gè)房間內(nèi))時(shí)，沿著某一特定方向傳播的部分入射光線(xiàn)LIN將不能被有效地反射到觀(guān)眾處。此處的“直射光線(xiàn)”指的是從諸如熒光燈等光源發(fā)出未經(jīng)反射而被直接照射在反射器101上面的強(qiáng)光。“間接照射光線(xiàn)”指的是從諸如熒光燈等光源發(fā)出的在某處(例如一堵墻)被反射后間接照射在反射器101上面的光線(xiàn)。這就意味著入射光線(xiàn)LIN未能得到有效的利用。從而使正對(duì)著觀(guān)眾方向的反射光線(xiàn)LREF的強(qiáng)度有所降低，讓人產(chǎn)生顯示器屏幕上的圖象發(fā)暗或亮度不夠的感覺(jué)。
其次，如果反射器101上的突起物102具有某種特定的幾何形狀或排列圖案，則屏幕上圖象的色調(diào)可能會(huì)隨著相對(duì)于LCD面板的角度、入射光線(xiàn)LIN以及觀(guān)眾位置的變化而發(fā)生顯著的變化。這是由于在反射光線(xiàn)束LREF之間存在著光程差(也就是說(shuō)，入射光線(xiàn)束被反射器101的粗糙圖案上的不同部位所反射)進(jìn)而導(dǎo)致了干涉現(xiàn)象的發(fā)生。這就可能會(huì)使該種類(lèi)型LCD器件的顯象性能有所下降。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于反射型LCD器件，并能有效地將入射光線(xiàn)反射到觀(guān)眾一側(cè)的反射器以及使用該種反射器的反射型LCD器件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于反射型LCD器件并能有效地抑制干涉效應(yīng)的反射器以及使用該種反射器的反射型LCD器件。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種用于反射型LCD器件并能抑制色調(diào)變化的反射器以及使用該種反射器的反射型LCD器件。
本發(fā)明還有一個(gè)目的，即提供一種易于設(shè)計(jì)的用于反射型LCD器件的反射器以及使用該種反射器的反射型LCD器件。
下面的說(shuō)明內(nèi)容將會(huì)使本領(lǐng)域的技術(shù)人員清晰地了解上述發(fā)明目的以及其它未具體提及的目的。
根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，提供了一種用于反射型LCD器件的反射器。
該反射器具有一個(gè)凹凸不平的表面，其上帶有突起的圖案。該突起圖案使得相對(duì)于表面的傾斜角按照特定的規(guī)律分布。其中傾斜角為0°的第一區(qū)域在面積上所占比例為15％或更少，而傾斜角在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占比例為50％或更多。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的目的制成的用于反射型LCD器件的反射器來(lái)說(shuō)，其凹凸不平的表面上所帶有的突起圖案使得相對(duì)于表面的傾斜角按特定規(guī)律分布。所述的分布按以下所述確定其中傾斜角為0°的第一區(qū)域在面積上所占比例為15％或更少，而傾斜角在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占比例為50％或更多。
這樣一來(lái)，沿著特定方向傳播的反射光線(xiàn)的比例將會(huì)得到增加。也就意味著反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。因此，入射光線(xiàn)被根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的凹凸不平的表面有效地反射到觀(guān)眾一側(cè)。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的一種優(yōu)選實(shí)施例中，滿(mǎn)足特定分布的凹凸不平表面的傾斜角度的平均值在2°-6°之間。
該實(shí)施例的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在使用該反射器的環(huán)境或情況下可以使反射器適用于一般的光源布置，從而優(yōu)化了反射效率。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，反射器還包括突起物及相鄰?fù)黄鹞镏g所形成的凹下區(qū)域、用于蓋住突起物的第一凹凸不平層和形成于第一層上面的反射器的底層。各個(gè)凹下區(qū)域具有封閉的幾何形狀。第一層具有由突起物所造成的不平整度。底層具有與第一層相對(duì)應(yīng)的不平整度，從而形成了反射器表面的突起圖案。
該實(shí)施例的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是反射器整個(gè)表面的清晰度都得到了提高。原因如下突起物的布置方式使得在相鄰的突起物之間形成了具有封閉幾何形狀的凹下區(qū)域。而且，第一層具有由突起物所造成的不平整度。底層具有與第一層相對(duì)應(yīng)的不平整度，從而形成了反射器表面的突起圖案。結(jié)果，在反射器表面形成了突起圖案，以使該表面的突起區(qū)域在整個(gè)反射器表面均勻分布。
各凹下區(qū)域所具有的封閉幾何形狀最好為三角形、矩形和橢圓形中選擇的一種。在這種情況下，還具有易于確定突起物和凹下區(qū)域數(shù)值的優(yōu)點(diǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的再一種優(yōu)選實(shí)施例中，各突起物具有寬度W和高度D且兩者滿(mǎn)足關(guān)系式0.5≤(D/W)≤1.0。
在該實(shí)施例中，突起物的形狀完全由比率(D/W)確定，它同時(shí)還決定了突起物表面的曲率。因此，可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
如果比率(D/W)大于1.0，則傾斜角為10°或更大的突起物的總面積可能會(huì)過(guò)大。如果比率(D/W)小于0.5，則傾斜角為2°或更小的突起物的總面積可能會(huì)過(guò)大。結(jié)果會(huì)使傾斜角在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占的比例少于50％。從而使觀(guān)眾感到LCD屏幕的亮度不夠。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一凹凸不平層的絕緣層具有最小高度d、突起物具有中心距L、且兩者滿(mǎn)足關(guān)系式(1/20)≤(d/L)≤(1/5)。
在該實(shí)施例中，突起物的形狀完全由比率(d/L)確定，它同時(shí)還決定了突起物表面的曲率。因此，可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
如果比率(d/L)大于(1/5)，則傾斜角為10°或更大的突起物的總面積可能會(huì)過(guò)大。如果比率(d/L)小于(1/20)，則傾斜角為2°或更小的突起物的總面積可能會(huì)過(guò)大。結(jié)果會(huì)使傾斜角在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占的比例少于50％。從而使觀(guān)眾感到LCD屏幕的亮度不夠。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，各突起物具有高度D、第一凹凸不平層具有最小高度d、且兩者滿(mǎn)足關(guān)系式(D/d)≤3。
在該實(shí)施例中，突起物的形狀完全由比率(D/d)確定，它同時(shí)還決定了突起物表面的曲率。因此，可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
如果比率(D/d)大于3，則傾斜角為10°或更大的突起物的總面積可能會(huì)過(guò)大。結(jié)果會(huì)使傾斜角在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占的比例少于50％。從而使觀(guān)眾感到LCD器件屏幕的亮度不夠。
在根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器的下一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包含在一個(gè)象素中的突起物具有一個(gè)最大高度值。
在該實(shí)施例中，由于包含在一個(gè)象素中的突起物具有一個(gè)最大高度值，一般正好處于突起物頂部或凹下區(qū)域底部的突起圖案中傾斜角為0°的第一區(qū)域所占的面積會(huì)減少。這會(huì)使觀(guān)眾感到LCD器件屏幕的亮度足夠亮。另外，還可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，提供了另一種用于反射型LCD器件的反射器。
該反射器具有一個(gè)凹凸不平的表面，其上帶有突起的圖案。該突起圖案使得色度圖表中的色度坐標(biāo)(x，y)隨著視角的不同而存在一定的變化范圍。這一變化范圍限于色度圖表中半徑近似為0.05并以與白色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心的圓內(nèi)。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面用于反射型LCD器件的反射器來(lái)說(shuō)，其凹凸不平的表面上所帶有的突起圖案使得色度圖表中的色度坐標(biāo)(x，y)隨著視角的不同而存在一定的變化范圍。這一變化范圍限于色度圖表中半徑近似為0.05并以與白色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心的圓內(nèi)。
這樣一來(lái)，干涉效應(yīng)可以得到有效的抑制。也就是說(shuō)，由干涉效應(yīng)引起的色調(diào)變化可以得到抑制。另外，采用測(cè)量?jī)x器通過(guò)測(cè)量色度圖表上色度坐標(biāo)(x，y)的變化即可以方便地了解反射器的光學(xué)特性而無(wú)須進(jìn)行其它工作。
在根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的反射器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，反射器還包括突起物及相鄰?fù)黄鹞镏g所形成的凹下區(qū)域、用于蓋住突起物的第一凹凸不平層和形成于第一層上面的反射器的底層。各個(gè)凹下區(qū)域具有封閉的幾何形狀。第一層具有由突起物所造成的不平整度。底層具有與第一層相對(duì)應(yīng)的不平整度，從而形成了反射器表面的突起圖案。
基于與根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面的反射器相同的原因，該實(shí)施例所具有的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，反射器整個(gè)表面的可見(jiàn)度都得到了提高。
各凹下區(qū)域所具有的封閉幾何形狀最好為三角形、矩形和橢圓形中選擇的一種。在這種情況下，還具有易于確定突起物和凹下區(qū)域數(shù)值的優(yōu)點(diǎn)。
在根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的反射器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，第一凹凸不平層具有最小高度d、突起物具有中心距L、且兩者滿(mǎn)足關(guān)系式(1/15)≤(d/L)。
在該實(shí)施例中，突起物的形狀完全由比率(d/L)確定，它同時(shí)還決定了突起物表面的曲率。因此，可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使得反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
如果比率(d/L)大于(1/15)，則傾斜角度值會(huì)有所增大，而突起物的曲率會(huì)有所減小。這樣，明亮點(diǎn)或明亮區(qū)域的位置散射度會(huì)變小，也就意味著不能按照需要對(duì)波長(zhǎng)的散射進(jìn)行抵消。結(jié)果會(huì)使色調(diào)的變化過(guò)于顯著。
在根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的反射器的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，突起圖案使得相對(duì)于表面的傾斜角按照特定的規(guī)律分布。當(dāng)入射光線(xiàn)照射在反射器的表面上時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生特定程度的明亮區(qū)域，且各個(gè)區(qū)域的傾斜角在0°-6°之間。
在該實(shí)施例中，當(dāng)入射光線(xiàn)照射在反射器的表面上時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生特定程度的明亮區(qū)域。各個(gè)區(qū)域的傾斜角在0°-6°之間。這樣，明亮區(qū)域的布置方式使其可以對(duì)會(huì)引起色調(diào)變化的反射光線(xiàn)波長(zhǎng)的變化進(jìn)行補(bǔ)償。這就意味著可以方便地設(shè)計(jì)或確定傾斜角度值的分布以實(shí)現(xiàn)對(duì)隨著視角變化而產(chǎn)生的色調(diào)變化的抑制作用。
這些明亮區(qū)域中最好包含一個(gè)最近的明亮區(qū)域。
在根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面的反射器的再一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，突起明亮區(qū)域和相鄰的凹下明亮區(qū)域之間的最小和最大距離分別被定義為L(zhǎng)min和Lmax、突起和凹下明亮區(qū)域之間的平均距離被定義為L(zhǎng)mean＝(Lmin+Lmax)/2、并滿(mǎn)足關(guān)系式(Lmin-Lmax)/Lmean≥0.2在該實(shí)施例中，區(qū)域的布置方式使其肯定可以對(duì)會(huì)引起色調(diào)變化的反射光線(xiàn)波長(zhǎng)的變化進(jìn)行補(bǔ)償或覆蓋。這樣就可以方便地設(shè)計(jì)或確定傾斜角度值的分布，以實(shí)現(xiàn)對(duì)隨著視角變化而產(chǎn)生的色調(diào)變化的抑制作用。
各凹下區(qū)域所具有的封閉幾何形狀最好為三角形、矩形和橢圓形中選擇的一種。在這種情況下，還具有易于確定Lmin、Lmax和Lmean的數(shù)值的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面，提供了一種反射型LCD器件。該器件中包含有上述根據(jù)本發(fā)明第一和第二個(gè)方面的反射器中的一種。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)方面的反射型LCD器件來(lái)說(shuō)，由于它使用了根據(jù)本發(fā)明第一和第二個(gè)方面的反射器中的一種，所以在該部件的典型使用環(huán)境下均可以獲得所需的亮度和/或?qū)﹄S著視角變化而產(chǎn)生的色調(diào)變化的抑制作用。


為了便于將本發(fā)明付著實(shí)踐，下面將參照附圖對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是一種表面上帶有突起物的現(xiàn)有技術(shù)的反射器的平面示意圖。
圖2是反映入射光線(xiàn)與由圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的反射器所形成的反射光線(xiàn)之間關(guān)系的示意圖。
圖3是反映根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD器件的結(jié)構(gòu)的局部橫剖面示意圖，其中主要表現(xiàn)的是與一個(gè)象素相對(duì)應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)。
圖4A到4D是反映根據(jù)圖3所示的實(shí)施例的反射型LCD器件的一種方法的各個(gè)工序步驟的局部橫剖面示意圖。
圖5A是反映入射光線(xiàn)與由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器所形成的反射光線(xiàn)之間關(guān)系的示意性側(cè)視圖。
圖5B是放大了的反映入射光線(xiàn)與由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器所形成的反射光線(xiàn)之間關(guān)系的示意性側(cè)視圖。
圖6A是反映入射光線(xiàn)、觀(guān)眾以及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器之間關(guān)系的示意性側(cè)視圖。
圖6B是反映入射光線(xiàn)、觀(guān)眾以及根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器之間關(guān)系的示意性透視圖。
圖7是反映圖3所示的LCD器件中蓋住了其下面的突起物的第二層絕緣層的突起圖案的平面示意圖，該圖案與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的突起圖案基本相同。
圖8是放大了的放映圖3所示的LCD中蓋住了其下面的突起物的第二層絕緣層的突起圖案的細(xì)部結(jié)構(gòu)的橫剖面示意圖，該圖案與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的突起圖案基本相同。
圖9是反映反射器樣品上的突起物的入射角度分布情況的曲線(xiàn)圖。
圖10是解釋在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器中發(fā)生光干涉效應(yīng)的原因的示意性側(cè)視圖。
圖11是反映測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的光學(xué)特性的方法的示意性側(cè)視圖。
圖12A是反映反射器的樣品1的亮度(Y)與發(fā)射角之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖12B是反映反射器的樣品1的色度坐標(biāo)(x，y)與發(fā)射角之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖12C是反映反射器的樣品2的亮度(Y)與發(fā)射角之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖12D是反映反射器的樣品2的色度坐標(biāo)(x，y)與發(fā)射角之間關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖13是反映根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的色度坐標(biāo)(x，y)的允許范圍的曲線(xiàn)圖。
圖14A是反映根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的凹凸不平表面上的亮度區(qū)域的示意圖，其中凸起和凹下的亮度區(qū)域相對(duì)較窄。
圖14B是反映根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的凹凸不平表面上的亮度區(qū)域的示意圖。其中凸起和凹下的亮度區(qū)域相對(duì)較寬。
圖15A是反映根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的凹凸不平表面的高度相對(duì)于位置或距離而改變的分布情況的曲線(xiàn)圖。
圖15B是反映根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器的凹凸不平表面的傾斜角度相對(duì)于位置或距離而改變的分布情況的曲線(xiàn)圖。
圖16是反映圖3所示的LCD器件中蓋住了其下面的突起物的第二層絕緣層的突起圖案的一種變形的平面示意圖。
圖17是反映圖3所示的LCD器件中蓋住了其下面的突起物的第二層絕緣層的突起圖案的另一種變形的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD器件10的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中與一個(gè)象素相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)被表現(xiàn)出來(lái)。從圖3可以看出，器件10由下層基板11、位置與下層基板11相對(duì)的對(duì)置或上層基板12以及被夾在基板11和12之間的液晶(LC)層13構(gòu)成。
LCD部件10使用薄膜晶體管(TFT)16作為接通和斷開(kāi)各個(gè)象素的開(kāi)關(guān)元件。這就是說(shuō)，器件10采用的是有源矩陣尋址方式。為了簡(jiǎn)化描述，在圖3中只表現(xiàn)出一個(gè)TFT16。然而，在部件10上無(wú)疑安裝有大量的排列成矩陣陣列的TFT16。
下層基板11由絕緣板14、絕緣保護(hù)層15、TFT16、第一絕緣層17、近似呈圓錐形的突起物18、第二絕緣層19、反射器電極20和接觸孔21構(gòu)成。由于基板11的上面形成有TFT16，因此可將基板11稱(chēng)為“TFT基板”。
絕緣保護(hù)層15形成于絕緣板14的上面。TFT16規(guī)則地形成于絕緣板14的上面。每個(gè)TFT16具有一個(gè)柵極16a、漏極16b、刻有圖案的半導(dǎo)體層16c和一個(gè)源極16d。柵極16a形成于絕緣板14的上面。漏極16b形成于覆蓋住柵極16a的絕緣保護(hù)層15的上面。半導(dǎo)體層16c形成于絕緣保護(hù)層15的上面并與柵極16a的位置完全重疊。源極16d形成于絕緣保護(hù)層15的上面并與漏極16b分離開(kāi)來(lái)。半導(dǎo)體層16c位于漏極16b和源極16d之間并與它們發(fā)生接觸。
用于蓋住TFT16的第一層絕緣層17上面具有貫穿的接觸孔17a。該孔將與其位置相對(duì)應(yīng)的源極16d暴露出來(lái)。突起物18位于絕緣層17的上面并與暴露的源極16d相互隔離開(kāi)來(lái)。
第二絕緣層19形成于第一層絕緣層17和暴露的源極16d上并將突起物18蓋住。由于下面有突起物18，絕緣層19的表面上也形成了特定的突起(即特定的不平整度)；換句話(huà)說(shuō)，絕緣層19的表面是凹凸不平的。絕緣層19上開(kāi)設(shè)有接觸孔21。這些孔將相應(yīng)位置的源電極16d暴露出來(lái)但是沒(méi)有露出任何一個(gè)突起物18。
反射器電極20形成于第二層絕緣層19的上面并與TFT16以及絕緣層19上的接觸孔21的位置完全重疊。電極20通過(guò)相應(yīng)的接觸孔21與對(duì)應(yīng)的源極16d接觸且兩者之間進(jìn)行電氣連接。每個(gè)電極20被作為一個(gè)反射器和一個(gè)象素電極使用。
在位于下層基板11周邊的接線(xiàn)區(qū)形成有柵極接線(xiàn)柱22和漏極接線(xiàn)柱23。位于絕緣板14上面的柵極接線(xiàn)柱22與其上面相對(duì)應(yīng)的掃描線(xiàn)路22a接觸且兩者之間進(jìn)行電氣連接。位于保護(hù)層15上面的漏極接線(xiàn)柱23與其上面相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線(xiàn)路23a接觸且兩者之間進(jìn)行電氣連接。
對(duì)置的上層基板12由透明的電極24、濾色板25和透明的絕緣板26構(gòu)成。濾色板25形成于絕緣板26的上面。電極24形成于濾色板25的上面。由于基板12的上面形成有濾色板25，因此可將基板12稱(chēng)為“濾色板基板”。
上下兩塊基板11和12以一定的間距固定在一起。LC層13位于由基板11和12形成的空隙中。
從LCD器件10的外部照射的入射光線(xiàn)LIN穿過(guò)基板12進(jìn)入LC層13。然后，光線(xiàn)LIN通過(guò)LC層13照射到下層基板11的反射器電極20上面再被反射到基板12上。這樣就產(chǎn)生了反射光線(xiàn)LREF。所產(chǎn)生的反射光線(xiàn)LREF通過(guò)LC層13和基板12傳播到部件10的外面。
在器件10中，突起物18、第二絕緣層19和反射器電極20構(gòu)成了本實(shí)施例中的反射器。然而，該反射器可能具有任何其它有別與此的結(jié)構(gòu)。
下面參照?qǐng)D4對(duì)圖3所示的LCD部件10的制作方法進(jìn)行說(shuō)明。
如圖4A所示，首先采用一種已知的方法在下層基板11的絕緣板14上面制備出作為開(kāi)關(guān)元件用的TFT16。
具體地說(shuō)，在絕緣板14上面制備出柵極16a之后，再在絕緣板14的上面制備出絕緣保護(hù)層15以蓋住柵極16a。然后在絕緣層15的上面制備出半導(dǎo)體層16c并使其與對(duì)應(yīng)的柵極電極16a的位置重疊。漏極16b和源極16d形成于絕緣層15的上面并與相應(yīng)的半導(dǎo)體層16c發(fā)生接觸，從而構(gòu)成了TFT16。最后，制備出第一絕緣層17以蓋住這樣形成的TFT16，然后形成貫穿的接觸孔17a。源極16d通過(guò)孔17a從絕緣層17中暴露出來(lái)。這一階段的狀態(tài)如圖4A所示。
根據(jù)需要，對(duì)第一絕緣層17的表面進(jìn)行整平處理。
無(wú)疑可以用任何其它開(kāi)關(guān)元件，例如二極管，來(lái)替代TFT16。
接下來(lái)，采用涂覆工藝在第一絕緣層17及暴露出的源極16d的上面制備出用于形成突起物18的有機(jī)樹(shù)脂層(未表示出來(lái))。然后采用已知的曝光和顯影方法對(duì)該有機(jī)樹(shù)脂層進(jìn)行制圖。這樣，在第一絕緣層17及暴露出的源電極16d的上面就形成了錐臺(tái)形的突起物18a。這一階段的狀態(tài)如圖4B所示。
之后，在特定的高溫下對(duì)由剩余的有機(jī)樹(shù)脂層制成的錐臺(tái)形突起物18a進(jìn)行燒結(jié)處理。經(jīng)過(guò)處理后，突起物18a的頂角變成了圓形。從而使突起物18近似呈圓錐形。這一階段的狀態(tài)如圖4C所示。
采用涂覆工藝形成一層作為層間絕緣層的有機(jī)樹(shù)脂層(未表示出來(lái))以蓋住突起物18。然后采用已知的曝光和顯影方法在這樣形成的有機(jī)樹(shù)脂層上制備出接觸孔21。再在特定的高溫下對(duì)該有機(jī)樹(shù)脂層進(jìn)行燒結(jié)處理，從而形成了第二絕緣層19。這一階段的狀態(tài)如圖4D所示。
然后，在帶有接觸孔21的第二絕緣層19的上面形成一層鋁(Al)膜(未表示出來(lái))，再對(duì)其進(jìn)行制圖以形成如圖1所示的反射器電極20?？梢杂萌魏纹渌?lèi)型的導(dǎo)電膜替代Al膜。每個(gè)電極20都具有與下面的突起物18相對(duì)應(yīng)的突起或不平整度。
隨后，上下基板11和12以特定的間距被組裝起來(lái)，在基板11與12之間的空隙內(nèi)注入特定的液晶以形成LC層13。這樣就得到了圖3所示的結(jié)構(gòu)。
在上述方法中，突起物18是通過(guò)對(duì)有機(jī)樹(shù)脂層的制圖來(lái)形成的。然而，也可以通過(guò)對(duì)兩個(gè)或更多個(gè)疊在一起的有機(jī)樹(shù)脂層的制圖來(lái)形成突起物18。
通過(guò)改變對(duì)用于制備突起物18的有機(jī)樹(shù)脂層的曝光和顯影方法以及燒結(jié)工藝可以改變突起物18的平面形狀。這樣，即使突起物18的平面形狀是三角形、菱形、橢圓形或其它類(lèi)似的形狀，突起物18的這種平面形狀上的差別也不會(huì)對(duì)所得到的反射器電極20的突起或不平整度產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。而且，即使突起物18的平面形狀是矩形，不論各個(gè)矩形的長(zhǎng)邊等長(zhǎng)與否，由它所引起的相鄰兩個(gè)突起物18之間距離的變化也不會(huì)對(duì)所得到的反射器電極20的突起或不平整度產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。
圖5A所反映的情形是，從光源S發(fā)出的入射光線(xiàn)LIN被根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器1的粗糙或凹凸不平的表面1a反射后形成反射光線(xiàn)LREF。同時(shí)，這樣形成的反射光線(xiàn)LREF進(jìn)入了觀(guān)眾P的視線(xiàn)范圍內(nèi)。反射器1的凹凸不平的表面1a是由其下面的上述突起物18所造成的。
入射光線(xiàn)LIN的入射角TIN被定義為入射光線(xiàn)LIN與反射器1的法線(xiàn)N之間的夾角。反射光線(xiàn)LREF的反射角TREF被定義為反射光線(xiàn)LREF與反射器1的法線(xiàn)N之間的夾角。由于入射光線(xiàn)LIN被反射器1的凹凸不平的表面1a所反射，所以入射角TIN通常并不與反射角TREF相等。
圖5B示意性的反映出放大了的入射光線(xiàn)LIN被根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器1的凹凸不平表面1a反射時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)入射光線(xiàn)LIN在表面1a的點(diǎn)A發(fā)生反射時(shí)，它是被表面1a經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的切平面TP所反射。這樣，所形成的反射光線(xiàn)LREF相對(duì)于經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的切平面TP的法線(xiàn)N′對(duì)稱(chēng)分布。
在這里，反射器1的基準(zhǔn)平面RP與經(jīng)過(guò)點(diǎn)A的切平面TP之間的夾角被稱(chēng)為“點(diǎn)A處的傾斜角θ”。這樣一來(lái)，反射光線(xiàn)LREF的反射方向的分布范圍就取決于傾斜角θ的大小。因此，觀(guān)眾P對(duì)反射器1的亮度進(jìn)行主觀(guān)判斷，并確定傾斜角θ的大小直至觀(guān)眾P覺(jué)得反射器的反射狀態(tài)具有足夠的亮度，這是十分重要的。
考慮到LCD部件10的實(shí)際使用狀態(tài)，經(jīng)常出現(xiàn)的將是如圖6A和6B所示的情況。在圖6A所示的情況下，入射角TIN的大小在0°-60°之間，而反射角TREF的大小則在-10°-20°之間。在圖6B所示的情況下，在水平方向上的入射角TIN′和反射角TREF′的大小均在-20°-20°之間。
如果從觀(guān)眾P的角度看去在水平方向上具有細(xì)長(zhǎng)的平面形狀的突起物的百分比或比例增加，則可以對(duì)反射器進(jìn)行設(shè)計(jì)以使之具有良好的定向性以滿(mǎn)足從光源S發(fā)出的入射光線(xiàn)LIN被有效地轉(zhuǎn)變成射向觀(guān)眾P的反射光線(xiàn)LREF的要求。這樣，反射器1可以適用于圖6A和6B所示的兩種情況。
下面對(duì)反射器1的表面1a的突起圖案的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖7所示為在圖3所示的LCD部件10中用于蓋住下面的突起物18的第二絕緣層19的突起圖案的一個(gè)實(shí)例。由于形成于絕緣層19上面的Al層(即反射器電極20)很薄，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器1的突起圖案基本上與絕緣層19的突起圖案相同。
在圖7中，畫(huà)有陰影線(xiàn)的區(qū)域51代表的是第二絕緣層19表面上的突起部分，未畫(huà)有陰影線(xiàn)的三角形區(qū)域52代表的是絕緣層19表面上的凹下部分。近似呈直線(xiàn)型的突起物51互相連接在一起。實(shí)際上，凹下區(qū)域52按照指定程度的無(wú)規(guī)狀態(tài)分布在絕緣層19的表面上。
在圖7中，突起物51的邊緣構(gòu)成了三角形凹下區(qū)域52的各個(gè)邊。換句話(huà)說(shuō)，相互連接在一起的近似呈直線(xiàn)型的突起物51構(gòu)成了三角形的凹下區(qū)域52。然而，本發(fā)明并不僅限于此。在本發(fā)明中，近似呈直線(xiàn)型的突起物51足以滿(mǎn)足構(gòu)成對(duì)應(yīng)于凹下區(qū)域52的封閉幾何形狀(例如三角形、矩形、正方形、圓形或橢圓形)的要求。
圖8為器件10位于圖7中點(diǎn)P1和P2之間的第二絕緣層19和突起物18的局部橫剖面的示意圖。絕緣層19的突起物51是由器件10中對(duì)應(yīng)的突起物18形成的。絕緣層19的凹下區(qū)域52是由對(duì)應(yīng)的相鄰?fù)黄鹞?8之間的凹下區(qū)域形成的。
在圖8中，相鄰?fù)黄鹞?8之間的距離被定義為L(zhǎng)，突起物18的寬度和高度被分別定義為W和D。第二層絕緣層19的最小高度被定義為d。高度D和最小高度d是以基準(zhǔn)平面53為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量的。平面53是使絕緣層19的高度為最小的平面。絕緣層19的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的高度差被定義為ΔD。
圖8中略去了第二絕緣層19上面的反射器電極20。這是因?yàn)橛葾l膜構(gòu)成的反射器電極20實(shí)際上非常薄。
為了對(duì)反射器1的效果進(jìn)行主觀(guān)判斷，發(fā)明人制作了幾個(gè)如圖7和8所示的反射器1的樣品，它們具有不同的L、W、D、d和ΔD值。然后將這些樣品裝入如圖3所示的LCD部件10內(nèi)并對(duì)LCD器件10的亮度和干涉效應(yīng)進(jìn)行主觀(guān)評(píng)價(jià)。主觀(guān)評(píng)價(jià)的結(jié)果如下面的表1所示。
表1

從表1中的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，在如下面表2和3所規(guī)定的條件下可以得到令人滿(mǎn)意的亮度效果。
表2

表3

從上述發(fā)明人的測(cè)試結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，如下的關(guān)系0.5≤(D/W)≤1.0被優(yōu)先滿(mǎn)足。突起物51(18)的形狀由突起物51(18)的高度D與寬度W之間的比率即D/W所確定。這一比例也決定了突起物51(18)的曲率的大小。因此，可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)計(jì)傾斜角θ(參見(jiàn)圖5B)值的分布范圍。如果這一比率(D/W)大于0.1，則角θ的數(shù)值可能會(huì)太大。如果這一比率(D/W)小于0.5，則角θ的數(shù)值又可能會(huì)太小。
同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，如下的關(guān)系(1/20)≤(d/L)≤(1/5)被優(yōu)先滿(mǎn)足。第二絕緣層19凹凸不平的表面形狀由突起物18的最小高度d與突起物18的中心距L之間的比率即d/L所確定。這一比例也決定了絕緣層19的表面曲率的大小。因此，可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)計(jì)傾斜角θ值的分布范圍。如果這一比率(d/L)大于1/5，則角θ的數(shù)值可能會(huì)太大。如果這一比率(d/L)小于1/20，則角θ的數(shù)值又可能會(huì)太小。
另外還發(fā)現(xiàn)，如下的關(guān)系(D/d)≤3被優(yōu)先滿(mǎn)足。第二絕緣層19的凹凸不平的表面形狀由絕緣層19的最小高度d與高度D之間的比率即D/d所確定，這一比例也決定了絕緣層19的表面曲率的大小。因此，可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)計(jì)傾斜角θ值的分布范圍。如果這一比率(D/d)大于3，則角θ的數(shù)值可能會(huì)太大。
圖9反映的是在上述主觀(guān)評(píng)價(jià)測(cè)試中表現(xiàn)出較好和較差性能的反射器1(反射器電極20)的傾斜角θ的分布情況。從性能較好的反射器的分布曲線(xiàn)A可以看出，50％或更多的傾斜角θ的測(cè)量值位于2°-10°的范圍內(nèi)。另一方面，從性能較差的反射器的分布曲線(xiàn)B可以看出，15％或更多的傾斜角θ的測(cè)量值是0°。
如果第二層絕緣層19的具有最小高度d的底部和/或具有最大高度(d+ΔD)的頂部較寬的話(huà)，它/它們的局部會(huì)變得比較平坦。在這種情況下，要將傾斜角θ的測(cè)量值是0°的總面積(即規(guī)模)的大小降低至15％或更少，則第二絕緣層19的高度分布(即反射器1的凹凸不平的表面1a)應(yīng)滿(mǎn)足其頂部和底部的高度不同時(shí)取相對(duì)最大值的要求。
從上述內(nèi)容可以看出，如果通過(guò)調(diào)整D、W、ΔD、d和L的數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傾斜角θ值的分布情況的良好控制，則可以使LCD部件10獲得所需的將反射光線(xiàn)LREF射向觀(guān)眾P的定向性，從而可以改善朝觀(guān)眾P方向上的亮度效果。
下面對(duì)由光程差引起的色調(diào)變化進(jìn)行說(shuō)明。
如果照射在反射器1凹凸不平的表面1a上的平行光束形成了按照特定間距排列的亮點(diǎn)，并使得相鄰反射光線(xiàn)束LREF的光程差為一特定數(shù)值時(shí)，就會(huì)發(fā)生光波的干涉效應(yīng)。
在這里，“亮點(diǎn)”指的是反射器1凹凸不平的表面1a上由于對(duì)入射光線(xiàn)束LIN產(chǎn)生反射作用而被觀(guān)眾P認(rèn)作是明亮的位置。在一種情況下，干涉效應(yīng)發(fā)生在三角形的凹下區(qū)域52和相鄰的突出部分51之間。在另一種情況下，干涉效應(yīng)發(fā)生在相鄰的三角形凹下區(qū)域52或相鄰的突出部分51之間。
一般情況下，凹下區(qū)域52和相鄰的突出部分51之間的距離m近似為3μm，相鄰的突出部分51之間的距離近似為10μm，凹下區(qū)域52和相鄰的突出部分51之間的高度差h近似為0.5μm。在這里假定間距m比高度差h大很多，即m＞＞h。這樣，在隨后的說(shuō)明中為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)就可以忽略高度差h的存在。
圖10示意性地描繪出入射光線(xiàn)束LIN和反射光線(xiàn)束LREF的光路。其中點(diǎn)A和C處的傾斜角θ的大小相等，象入射光線(xiàn)束LIN一樣，反射光線(xiàn)束LREF具有相同的傳播方向。
使用圖10中所示的參考符號(hào)可以將通過(guò)點(diǎn)A和C的光程差ΔL用下面的式子表示出來(lái)。
ΔL＝CD-AB＝m(sinTIN-sinTREF)在這里，入射光線(xiàn)束LIN的波長(zhǎng)用λ表示。這樣，使相鄰的反射光線(xiàn)束LREF發(fā)生干涉效應(yīng)的相位差δ應(yīng)滿(mǎn)足的方程式如下。其中n為自然數(shù)。
δ＝n(2π/λ)·ΔL＝n(2π/λ)·m(sinTREF-sinTIN)這樣一來(lái)，觀(guān)眾P觀(guān)察到的所有反射光線(xiàn)LREF的總強(qiáng)度I可由下面的等式確定，其中I0為非交變部分的幅值，Ii為交變部分的幅值。
I＝I0+IIcosδ這就使得反射光線(xiàn)的總強(qiáng)度I的大小隨著入射光線(xiàn)束LIN的波長(zhǎng)λ的變化而變化。也就意味著觀(guān)眾P可以強(qiáng)烈地辨別出某一波長(zhǎng)的光線(xiàn)，并且只能依稀地辨別出另一波長(zhǎng)的光線(xiàn)。換句話(huà)說(shuō)，觀(guān)眾P從部件10的屏幕上面所看到的圖象中包含了顯著的色調(diào)變化。
根據(jù)表1中所示的上述主觀(guān)評(píng)價(jià)測(cè)試結(jié)果可以看出，在如下的條件下可以獲得令人滿(mǎn)意的亮度。
表4

同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，如下的關(guān)系(d/L)＞(1/15)被優(yōu)先滿(mǎn)足。
如果波長(zhǎng)λ為550nm的入射光線(xiàn)LIN以TIN等于30°的入射角照射在反射器1的表面1a上面，包括了相長(zhǎng)干涉在內(nèi)的反射光線(xiàn)LREF的發(fā)射或反射角TREE的數(shù)值如表5所示，其中間距m被作為參數(shù)使用。
表5

實(shí)際上，第一個(gè)波峰出現(xiàn)在發(fā)射或反射角TREF近似為36°的時(shí)候。因此，不會(huì)導(dǎo)致干涉效應(yīng)的間距m的有效值要比3μm大(即m＞3μm)。由于突起部分51的間距和凹下部分52的間距近似為10μm，因此可以推斷，干涉效應(yīng)是由相鄰的突起部分和凹下區(qū)域引起的，而由相鄰的突起部分51之間和相鄰的凹下區(qū)域52之間產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。
圖11所示為發(fā)明人用來(lái)測(cè)量根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器1的光學(xué)特性的一種方法。
在該測(cè)量方法中，白光以30°的入射角照射在反射器1的樣品1或2的表面上，然后采用分光光度計(jì)IMUC(由Otsuka電子有限公司制造，型號(hào)為L(zhǎng)CD7000)對(duì)由樣品1或2產(chǎn)生的發(fā)射或反射角在0°-60°之間的反射光線(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)。這樣就可以得到各個(gè)發(fā)射角度的波長(zhǎng)-亮度特性。將獲得的特性值轉(zhuǎn)換成在x，y色度圖表中代表亮度和色度坐標(biāo)(x，y)的Y值。
樣品1和2是根據(jù)下面表6和7所示的條件制作而成的。
表6

表7

圖12A和12C中描繪的分別是發(fā)射(反射)角與樣品1和2的Y值(即亮度)和色度坐標(biāo)(x，y)之間的關(guān)系曲線(xiàn)。圖12B和12D反映的分別是繪制在x，y色度圖表中的樣品1和2的色度坐標(biāo)(x，y)。
從圖12A到12D可以看出，樣品1沒(méi)有產(chǎn)生干涉效應(yīng)而樣品2產(chǎn)生了干涉效應(yīng)。從圖12A和12C所示的Y值的變化上很難分辨出樣品1和2的干涉效應(yīng)的強(qiáng)弱程度。而從圖12B和12D所示的色度坐標(biāo)(x，y)的變化上則可以清晰地分辨出如下的差別具體地說(shuō)，樣品1的(x，y)的變化范圍是δx近似小于0.05；δy近似小于0.05(即δx近似＜0.05；δy近似＜0.05)。另一方面，樣品2的(x，y)的變化范圍是δx和δy近似增加到0.1左右(即δx近似＜0.1；δy近似＜0.1)。因此可以看出，樣品2的干涉效應(yīng)的強(qiáng)度要高于樣品1。
對(duì)于樣品1來(lái)說(shuō)，如果發(fā)射角度發(fā)生變化，則如圖12B所示的那樣，在以白色的坐標(biāo)點(diǎn)(0.31，0.31)為圓心，以近似0.025為半徑的圓內(nèi)將畫(huà)出近似呈橢圓形的軌跡。另一方面，對(duì)于樣品2來(lái)說(shuō)，如果發(fā)射角度發(fā)生變化，則如圖12D所示的那樣，同樣以白色的坐標(biāo)點(diǎn)為圓心，以0.05近似為半徑的比樣品1要大的圓內(nèi)將畫(huà)出近似呈橢圓形的軌跡。因此，要定量地測(cè)量干涉效應(yīng)的強(qiáng)度，除了測(cè)量Y值以外還要測(cè)量色度坐標(biāo)(x，y)。
另外，要分辨出干涉效應(yīng)的允許強(qiáng)度，如圖13所示，需要在x，y色度圖表中以白色的坐標(biāo)點(diǎn)(0.31，0.31)為圓心，以0.05為半徑畫(huà)一個(gè)圓。在圖13中，R、G和B分別代表紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)的坐標(biāo)點(diǎn)。
盡管在本實(shí)施例中白色的x和y坐標(biāo)為(0.31，0.31)(即x＝y(tǒng)＝0.31)，但是本發(fā)明并不僅限于此。白色的x和y坐標(biāo)可以是(0.29-0.33，0.29-0.33)。換句話(huà)說(shuō)，根據(jù)色溫的不同，x和y的各個(gè)坐標(biāo)值可以在0.29至0.33的范圍內(nèi)變化。
圖14A和14B反映的是根據(jù)本實(shí)施例的反射器1的具有相同形狀的突起明亮區(qū)域61和凹下明亮區(qū)域62(或者說(shuō)，圖7中所示的突起部分51和相鄰的凹下區(qū)域52)。這兩個(gè)明亮區(qū)域61和62的傾斜角θ具有近似相等的數(shù)值。
由于突起明亮區(qū)域61和凹下明亮區(qū)域62具有近似相等的傾斜角θ，根據(jù)圖10所示的模型，將會(huì)發(fā)生干涉效應(yīng)。區(qū)域61和62具有特定的比一個(gè)點(diǎn)要大的寬度，這樣，所有反射光線(xiàn)的相位差都是由反射器1上所有突起明亮區(qū)域和凹下明亮區(qū)域61和62處的反射光線(xiàn)束的疊加而形成的。
在這里，突起明亮區(qū)域61和相鄰的凹下明亮區(qū)域62之間的最小和最大距離分別被定義為L(zhǎng)min和Lmax。區(qū)域61和62之間的平均距離被定義為L(zhǎng)mean＝(Lmin+Lmax)/2。在這種情況下，區(qū)域61和62的分散程度被表示為(Lmax-Lmin)/Lmean。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇能消除波長(zhǎng)分散現(xiàn)象的明亮區(qū)域61和62的分散度，即[(Lmax+Lmin)/Lmean]。
如果第二絕緣層19的最小距離d和突起部分51的中心距L滿(mǎn)足關(guān)系式(d/L)＞(1/15)，則反射器1的凹凸不平的表面1a的曲率可以完全被確定下來(lái)。這就意味著可以按照需要來(lái)設(shè)計(jì)區(qū)域61和62的傾斜角。如果(d/L)等于或小于(1/15)，則傾斜角可能會(huì)太大，而曲率則可能太小，導(dǎo)致明亮區(qū)域61和62的分散度太小。因此，最好能使關(guān)系式(d/L)＞(1/15)得到滿(mǎn)足。
發(fā)明人沿著圖7中連接點(diǎn)P1和P2的直線(xiàn)(即直線(xiàn)P1P2)對(duì)具有如圖7所示的凹凸不平圖案的反射器1的表面粗糙度進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量結(jié)果如圖15A和15B所示。圖15A反映出表面1a的高度變化與沿著直線(xiàn)P1P2方向上的距離之間的函數(shù)關(guān)系。圖15B反映出表面1a的傾斜角變化與沿著直線(xiàn)P1P2方向上的距離之間的函數(shù)關(guān)系。
在圖15A中，曲線(xiàn)上的粗體線(xiàn)A1、A2、B1和B2代表的是傾斜角在2°-6°之間的區(qū)域。粗體線(xiàn)A1和A2分別與圖7中鄰近三角形凹下區(qū)域52的頂角的明亮區(qū)域61和62相對(duì)應(yīng)。粗體線(xiàn)B1和B2分別與圖7中鄰近三角形區(qū)域52底部的明亮區(qū)域61和62相對(duì)應(yīng)。
對(duì)于與粗體線(xiàn)A1和A2相對(duì)應(yīng)的鄰近區(qū)域52的頂角的明亮區(qū)域61和62來(lái)說(shuō)，Lmax＝10μm，Lmin＝3.5μm。因此，可以通過(guò)下面的式子來(lái)求得明亮區(qū)域61和62的分散度(ΔL/L)。
(ΔL/L)＝(Lmax-Lmin)/Lmean＝(10-3.5)/6.5＝1.0另一方面，反射光線(xiàn)LREF的波長(zhǎng)λ的分散度(Δλ/λ)可以通過(guò)下式求得。
(Δλ/λ)＝(λmax-λmin)/λ＝(550-450)/500＝0.2大小為0.2的波長(zhǎng)分散度可以被明亮區(qū)域61和62的大小為1.0的分散度有效地抵消掉。
對(duì)于與粗體線(xiàn)B1和B2相對(duì)應(yīng)的鄰近區(qū)域52底部的明亮區(qū)域61和62來(lái)說(shuō)，Lmax＝4μm，Lmin＝3μm。因此，可以通過(guò)下面的式子來(lái)求得明亮區(qū)域61和62的分散度(ΔL/L)。
(ΔL/L)＝(Lmax-Lmin)/Lmean＝(4-3)/3.5≈0.3這樣一來(lái)，大小為0.2的波長(zhǎng)分散度不能被明亮區(qū)域61和62的大小約為0.3的分散度有效地抵消掉。
因此，對(duì)于具有如圖7所示的由規(guī)則分布的三角形凹下區(qū)域52形成的凹凸不平圖案的反射器1來(lái)說(shuō)，在各個(gè)區(qū)域52的頂角附近，干涉效應(yīng)可以得到抑制。因而可以降低由干涉效應(yīng)引起的反射器1的色調(diào)的總變化。
盡管上述實(shí)施例中的反射器1的凹凸不平的圖案是由三角形凹下區(qū)域52構(gòu)成的，但是除了三角形外，各個(gè)區(qū)域52還可以具有任何其它類(lèi)型的封閉幾何形狀，例如象圖16和17所示的矩形或橢圓形。
從上述內(nèi)容可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的上述反射器1中，突起明亮區(qū)域61和凹下明亮區(qū)域62的傾斜角是可以控制的。
對(duì)于用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射型LCD器件10的反射器1來(lái)說(shuō)，反射器1的凹凸不平表面1a所具有的突起圖案使得與表面1a之間的傾斜角按照特定的規(guī)律分布。確定這種分布，使得傾斜角θ值為0°的第一區(qū)域在面積上所占的比例為15％或更少，并且使傾斜角θ值在2°-10°之間的第二區(qū)域在面積上所占的比例為50％或更多。這樣一來(lái)，沿著特定方向傳播的反射光線(xiàn)LREF的比例將會(huì)得到增加。也就意味著反射光線(xiàn)LREF中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。因此，入射光線(xiàn)LIN被根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的反射器1的凹凸不平表面1a有效地反射到觀(guān)眾一側(cè)。
另外，還可以方便地對(duì)傾斜角度值的分布進(jìn)行設(shè)計(jì)以使反射光線(xiàn)中射向觀(guān)眾方向的光線(xiàn)數(shù)量得到增加。
反射器整個(gè)表面的可見(jiàn)度都得到了提高。
同時(shí)，由于滿(mǎn)足特定分布的凹凸不平表面1a的傾斜角度值的平均值在2°-6°之間的范圍內(nèi)，這就使得在使用反射器的環(huán)境或情況下可以使反射器適合于典型的光源布置，從而優(yōu)化了反射效率，這是一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)。
如果反射器1的凹凸不平表面1a的突起圖案使得色度圖表中的色度坐標(biāo)(x，y)隨著視角的不同而存在一定的變化范圍，且這一變化范圍限于色度圖表中半徑近似為0.05并以與白色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心的圓內(nèi)，則干涉效應(yīng)可以得到有效的抑制。也就是說(shuō)，由干涉效應(yīng)引起的色度變化可以得到抑制。另外，采用測(cè)量?jī)x器通過(guò)測(cè)量色度圖表上色度坐標(biāo)(x，y)的變化即可以方便地了解反射器1的光學(xué)特性而無(wú)須進(jìn)行其它工作。
圖16和17反映的是在圖3所示的LCD部件10中用于蓋住下面的突起物18的第二絕緣層19的突起圖案的變形。在上述實(shí)施例中，凹下區(qū)域52是三角形的。而在圖16所示的變形中，凹下區(qū)域52是矩形的，在圖17所示的變形中，凹下區(qū)域52是橢圓形的。在這些變形中，同樣可以獲得與上述實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
變形毫無(wú)疑問(wèn)，本發(fā)明不只限于上述的實(shí)施例。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想范圍內(nèi)，可以對(duì)實(shí)施例作出任何變化或修改。例如，盡管在上述實(shí)施例的LCD部件中，反射器1由突起物18、第二絕緣層19和反射器電極20構(gòu)成，但是它可以具有任何其它有別與此的結(jié)構(gòu)。
盡管已對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選形式進(jìn)行了說(shuō)明，但需要指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，沒(méi)有脫離本發(fā)明思想的修改將是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的領(lǐng)域完全由下面的權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于反射型LCD器件的反射器，它包括具有突起圖案的凹凸不平的表面；該突起圖案使得色度圖表中的色度坐標(biāo)(x，y)隨著視角的不同而存在一定的變化范圍；且這一變化范圍限于色度圖表中半徑近似為0.05并以與白色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心的圓內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的反射器，還包括突起物，對(duì)突起物進(jìn)行安排，使相鄰?fù)黄鹞镏g形成凹下區(qū)域；用于蓋住突起物的第一凹凸不平層；和形成于第一層上面的反射器的底層；其中各個(gè)凹下區(qū)域具有封閉的幾何形狀；其中第一層具有由突起物產(chǎn)生的不平整度；而底層具有與第一層的不平整度相對(duì)應(yīng)的不平整度，從而形成了反射器表面的突起圖案。
3.如權(quán)利要求2所述的反射器，其特征在于，各凹下區(qū)域所具有的封閉幾何形狀為選自三角形、矩形和橢圓形中的一種構(gòu)成的。
4.如權(quán)利要求2所述的反射器，其特征在于，第一凹凸不平層具有最小高度d、突起物具有中心距L、且兩者滿(mǎn)足關(guān)系式(1/15)≤(d/L)。
5.如權(quán)利要求1所述的反射器，其特征在于，突起圖案使得相對(duì)于表面的傾斜角按照特定的規(guī)律分布；其中當(dāng)入射光線(xiàn)照射在反射器的表面上時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生特定程度的明亮區(qū)域，且各個(gè)區(qū)域的傾斜角在2°至6°之間的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的反射器，其特征在于，突起明亮區(qū)域和相鄰的凹下明亮區(qū)域之間的最小和最大距離分別被定義為L(zhǎng)min和Lmax、突起和凹下明亮區(qū)域之間的平均距離被定義為L(zhǎng)mean＝(Lmin+Lmax)/2、并滿(mǎn)足關(guān)系式(Lmin-Lmax)/Lmean≥0.2
7.如權(quán)利要求2所述的反射器，其特征在于，各凹下區(qū)域所具有的封閉幾何形狀為選自三角形、矩形和橢圓形中的一種。
8.一種包含有如權(quán)利要求1到7之一所述的反射器中的一種的反射型LCD器件。
全文摘要
提供了一種用于反射型LCD器件的反射器，它可以有效地將入射光線(xiàn)反射到觀(guān)眾一側(cè)并能抑制色調(diào)的變化。反射器中包含具有突起圖案的凹凸不平的表面。該突起圖案使得相對(duì)于表面的傾斜角按照特定的規(guī)律分布，其中傾斜角θ值為0°的第一區(qū)域在面積上所占比例為15％或更少，而傾斜角θ值在2°－10°之間的第二區(qū)域在面積上所占比例為50％或更多。該突起圖案還使得色度圖表中的色度坐標(biāo)(x，y)隨著視角的不同而存在一定的變化范圍。這一變化范圍限于色度圖表中半徑近似為0.05并以與白色相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心的圓內(nèi)。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1702514SQ200510074970
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者坂本道昭, 山口裕一, 池野英德, 松野文彥, 吉川周憲 申請(qǐng)人:Nec液晶技術(shù)株式會(huì)社