專利名稱:多色分立能級顯示器及確定象素布局圖形的方法
本發(fā)明涉及彩色圖象顯示器，特別涉及諸如等離子平板顯示或液晶顯示器件之類的分立能級顯示器件上的彩色圖象顯示，及象素布局圖形的方法。
美國專利NO.5124695(Green/Thorn EMI)披露一種適合于顯示灰度的單色分立能級顯示器，其中每一象素由四個分開的可激勵的區(qū)域組成，各區(qū)域分別按比例1∶2∶4∶8輸出成比例的光強。US5124695中的圖5被復制成這里的
圖1。各個有羅馬數(shù)字I-IV的發(fā)光區(qū)域有許多部分，這些部分間留空隙且又集中設(shè)置，因此發(fā)光時具有相同的平均位置，使得不同的位圖形只產(chǎn)生象素的亮度改變。而沒有任何明顯的位置改變。
從該US專利的圖5(本說明為圖1)看得很清楚，需要維持集中設(shè)置的亮度(illumino sity)區(qū)域就導致產(chǎn)生每個象素2區(qū)域的基本部分1，被屏幕的暗的部分充滿，并形成由羅馬數(shù)字I到IV定義孔?？梢郧宄乜闯?，這些孔是被嚴格限定的。通常，結(jié)合為顯示而設(shè)定的狀態(tài)，這孔被用來發(fā)出通過顯示器的強烈的白光，所述顯示器具有被每個象素的各個孔限定的照亮的區(qū)域。
為獲得彩色顯示，一般對每種要求顯示的主色，用一種濾色器，將濾色器安放在孔上。彩色顯示的一種通用型式是紅、綠、藍(RGB)顯示，它對于每個顯示象素有單獨的紅、綠和藍象素子部分。
US5124695討論通過并列的紅、綠、藍象素產(chǎn)生的彩色顯示，每個象素都按照單色顯示用的圖1配置產(chǎn)生的。
對給定的顯示期望的亮度來說，較小的孔要采用較高強度的背景光。當然，較高強度的背景光需要更大的電能，還要發(fā)散更多熱量。隨高功率需求，設(shè)計用于便攜式電池供電系統(tǒng)的液晶顯示器，就有一個特殊問題，造成電池壽命較短。
US5124695還披露了由于試圖驅(qū)動象素的透明電極陳列，為降低能耗起見，在顯示器結(jié)構(gòu)中使用金屬化層。
歐洲專利申請NO.361981(Nakagawa等/sharp)披露一種用于液晶顯示單色象素配置。EPA361981主要是針對象素圖形，而每個象素含有單獨的二進制加權(quán)的能發(fā)光的區(qū)域。EPA361981中圖8C所示的一個實施例，在本文中復現(xiàn)為圖2，披露了一種象素配置，其中發(fā)光中心對于每次增大的亮度能級有相當大的移動。EPA361981的圖10而本文如圖3所復現(xiàn)的第2實施例披露了一種象素布置圖形，對每種亮度能級，發(fā)光中心實際上都保持不變。EPA361981沒有披露使用金屬化層，而電極完全由透明材料制成。就大屏幕顯示器來說，由于透明電極電阻率高，需要驅(qū)動長的透明電極，這使得所制得的顯示器不可能工作。就較大的顯示器件來說，為了將驅(qū)動顯示所需電壓降到最小，就需要利用一種與透明電極連接的不透明金屬導體。
另外，EPA361981中披露的象素配置，在各個電極間留下相當大的間隙，該處發(fā)光狀態(tài)是不確定的。最后，EPA361981只與單色顯示器僅與有關(guān)，也沒有披露任何推廣到全彩色顯示器的說明。
高品質(zhì)彩色顯示器的結(jié)構(gòu)要求在極潔凈的條件下，以嚴格的方式產(chǎn)生大量的象素圖形。因此，這種器件結(jié)構(gòu)往往需要昂貴的先進的半導體工藝技術(shù)，而且只是這些技術(shù)中的一個出錯就可使顯示器不能用。
由于各個象素都是要被復現(xiàn)的，也許重復幾百萬次，因而單個象素的設(shè)計十分重要。一方面，隨著每一個額外的分別控制區(qū)就需要分別控制電路，并且各種程度不同的附加復雜性增大失效的可能性，有必要保證使每個象素盡可能簡單。另一方面，很關(guān)鍵的是減少或消除在顯示圖象中的不希望有的假象(artifact)，因這些缺陷能容易通過觀測者查出。一種假象的形式是通過象素的發(fā)光光學上的中心移動而產(chǎn)生，US5124695中公開的發(fā)明就是針對此問題的。
在大型顯示器的結(jié)構(gòu)中要考慮的另一個矛盾因素是，給定的每個象素有預定尺寸，用于不透明布線或其他控制電路的間隔越大，則能用于象素，就是相當于發(fā)光的那些部分的區(qū)域總面積越小。例如，在液晶型顯示器中，希望能把對應(yīng)于發(fā)光的透明電極區(qū)域增到最大，而以對應(yīng)于傳輸信號用來控制透明區(qū)域的通常不透明的驅(qū)動電路的所用間隔減到最小為條件。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的全色顯示型式，實質(zhì)上把任何總的象素發(fā)光光心的移動降到最小，同時提供一種改進的上述因素的折衷方案。
根據(jù)本發(fā)明的第1方案，在于提供一種具有象素圖形的分立能級彩色象素顯示，一個象素圖形包括多個象素，而每個象素具有多個發(fā)光的基色子區(qū)，每個子區(qū)還包括多個發(fā)光域，所說發(fā)光域可調(diào)整成發(fā)光狀態(tài)或非發(fā)光狀態(tài)，其中(a)基色子區(qū)基本上沿第1方向從象素一側(cè)延伸到另一側(cè)，但沿基本上垂直于第1方向的第2方向只限于所說象素的范圍；(b)將發(fā)光域配置成為亮度中心能以可改變的光強發(fā)光，該中心相對應(yīng)于沿第1方向的移動實質(zhì)上是穩(wěn)定的，而所說的亮度中心的任何移動，在第2方向上的移動實質(zhì)上都受到約束。
根據(jù)本發(fā)明的第2方案，在于提供一種具有象素圖形的分立能級彩色象素顯示，一個象素圖形包括多個象素，而每個象素具有多個發(fā)光的基色子區(qū)，每個子區(qū)還包括多個發(fā)光域，所說發(fā)光域可調(diào)整到發(fā)光狀態(tài)或非發(fā)光狀態(tài)，其中(a)基色子區(qū)基本上沿第1方向從象素的一側(cè)延伸到另一側(cè)，但沿基本上垂直于第1方向的第2方向只限于所說象素的范圍；(b)將發(fā)光域配置成為實質(zhì)上穩(wěn)定的亮度中心能以可改變的光強發(fā)光，其中，沿所說第1方向的任何基色子區(qū)亮度中心與相鄰接的象素的亮度中心之間的距離實質(zhì)上等于沿所說第2方向的所說基色子區(qū)亮度中心與相鄰接的象素的相應(yīng)的基色子區(qū)亮度中心之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的第3方案，在于提供一種具有象素圖形的分立能級彩色象素顯示，一個象素圖形包括多個象素，而每個象素具有多個發(fā)光的基色子區(qū)，每個子區(qū)還包括多個發(fā)光域，所說發(fā)光域可調(diào)整到發(fā)光狀態(tài)或非發(fā)光狀態(tài)，其中；(a)基色子區(qū)基本上沿第1方向從象素的一側(cè)延伸到另一側(cè)，但沿基本上垂直于第1方向的第2方向只限于所說象素的范圍；(b)將發(fā)光域配置成為實質(zhì)上穩(wěn)定的亮度中心能以可改變的光強發(fā)光，而其中使任一基色子區(qū)的亮度中心與任一相鄰接的象素的相應(yīng)基色子區(qū)的亮度中心間的距離增到最大。
現(xiàn)在參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1再現(xiàn)US5124695說明的象素配置；圖2是再現(xiàn)可與EPA361981說明的第1象素配置同等的各能級；圖3是再現(xiàn)可與EPA361981說明的第1象素配置同等的各能級；圖4是說明現(xiàn)有技術(shù)提供的單個全色象素配置；圖5是說明一個圖4象素的6×2陣列；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明形成的單個象素；
圖7說明一個圖6象素的3×4陣列；圖8說明一種鐵電液晶器件的工作示意透視圖；圖9說明一個優(yōu)選實施例的象素陣列；圖10說明由該優(yōu)選實施例構(gòu)成的單個象素；圖11說明可用于一個象素紅色部分的可能的能級數(shù)；圖12說明可用于優(yōu)選實施例的象素配置的綠色能級數(shù)；以及圖13說明可用于優(yōu)選實施例的象素配置的藍色能級數(shù)；圖14是優(yōu)選實施例的濾色器層結(jié)構(gòu)剖面圖；圖15是用于濾色器層結(jié)構(gòu)的濾色掩模平面圖；圖16是優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)層面金屬層的剖面圖；圖17是數(shù)據(jù)金屬層結(jié)構(gòu)用的數(shù)據(jù)層面金屬掩模的平面圖；圖18是優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)層面介質(zhì)層的形成結(jié)構(gòu)剖面圖；圖19是數(shù)據(jù)能級電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)用的數(shù)據(jù)能級電介質(zhì)象素掩模的平面圖；圖20是優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)能級透明電極層結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖21是形成數(shù)據(jù)能級透明電極層用的數(shù)據(jù)能級透明電極掩模的平面圖；圖22是優(yōu)選實施例的數(shù)據(jù)層面的表面層結(jié)構(gòu)剖面圖；圖23是公共能級金屬層結(jié)構(gòu)用的公共能級金屬掩模的平面圖；圖24是優(yōu)選實施例的共用介質(zhì)能級結(jié)構(gòu)用的共用能級介質(zhì)掩模的平面圖；圖25是優(yōu)選實施例的共用透明電極能級結(jié)構(gòu)用的共用能級電極掩模的平面圖；圖26是穿過圖10線A-A的象素剖面圖；圖27說明根據(jù)本優(yōu)選實施例構(gòu)成的彩色屏幕孔與該屏板尺寸的關(guān)系曲線；圖28說明根據(jù)另一個實施例構(gòu)成的單個象素。
必須保持發(fā)光光心的研究已驚奇地揭示了這種要求主要因相干效應(yīng)的結(jié)果而造成。這種相干效應(yīng)可能發(fā)生在給定象素呈現(xiàn)的發(fā)光與其周圍近鄰呈現(xiàn)的發(fā)光之間。人眼對象素位置的明顯變化很靈敏，一般此敏感度尤其與二個象素與其相鄰各象素有關(guān)的全體發(fā)光位置以及緩慢度化的象素彩色區(qū)相關(guān)。
現(xiàn)在參照圖4，它表示出一種根據(jù)US5124695構(gòu)成全色顯示的象素6的簡圖。為顯示一種預定的顏色，各紅色3、綠色4和藍色5子象素部分都要發(fā)光。遺憾的是，隨著這些子象素部分的色強度改變，也會使總的發(fā)光光心改變。例如，對顯示主要為紅色來說，發(fā)光光心實際上在紅色子象素1附近，而對顯示藍色為主，則發(fā)光光心實際上在藍色子象素3附近。應(yīng)注意的是，由于如下會說清楚的理由，這是以假定每個基色子象素部分3、4、5的發(fā)光光心實際上都位于各設(shè)計區(qū)域的中心為條件的。
現(xiàn)在參照圖5，它表示出一種根據(jù)圖4提供的象素構(gòu)成各象素的彩色象素7的6×2陣列簡圖。現(xiàn)在考慮對每個發(fā)光能級的中心不正確的情況，舉例來說，考察一個紅色子象素8，可以看出此象素布置為非對稱，使具有不同的紅色發(fā)光能級在水平方向的紅色子象素8的光心移動受顯示器下一列各象素中的相應(yīng)紅色子象素11干擾很小。顯而，紅色子象素8的光心移動與上述行中的相應(yīng)紅色子象素10會產(chǎn)生顯著的相干效應(yīng)，因為它們緊靠著，結(jié)果，在行方向，紅色子象素8的光心移動受其近鄰11造成極小的相干效應(yīng)，而在垂直方向的光心移動則受其近鄰9和10會造成明顯的相干效應(yīng)。這意味著，在這種配置中在水平方向需要保持光學上平衡的象素的條件可以寬松，由于放松了此條件，就導致其他條件，諸如布線方法、象素設(shè)計或孔比率等的改進。
另外，參照圖6，所示為第1種改進了的象素配置13。此配置中，垂直尺寸相對于水平尺寸被拉長，而整個象素占用的實際總面積仍保持不變。通過拉長垂長尺寸，將把垂直方向上的光象素的發(fā)光中心的距離拉大，這是以縮小水平方向光心距離為代價的。
現(xiàn)在參照圖7，所示為3×4象素的陣列14，而每個象素都按圖6構(gòu)造。現(xiàn)在紅色子象素15的光心較接近同一行但為下一列的紅色子象素16的光心。此外，紅色子象素15的光心離紅色子象素17的光心更遠。細長象素結(jié)構(gòu)造成的縮短行方向光心間的距離為代價，將列方向發(fā)光光心距離拉大處。然而，由于陣列14包括全色象素，紅色子象素15與該行相鄰的象素16之間的距離仍然是重要的。
本優(yōu)選的使相鄰子象素的光心之間最小距離增到最大的象素配置，在減小因光心一點點移動造成圖象上的不希望有的假象是十分重要的。通過把提出的每個子象素部分，例如12的發(fā)光光心與共相鄰那個光心拉開距離，就可以部分放寬對全面光學上平衡的子象素的要求，而不會導致與非光學上平衡的象素配置有關(guān)的混亂的假象。
因此，在第1實施例中，使保證子象素發(fā)光光心保持不變的要求條件放松?，F(xiàn)在將說明有關(guān)鐵電液晶顯示的本發(fā)明第1實施例，但應(yīng)注意，本發(fā)明不限于此，也可適用于其他型式的分立能級顯示器，諸如反鐵電液晶顯示器、等離子屏板顯示器或電發(fā)光顯示器等。
現(xiàn)在參照圖8，所示為鐵電液晶顯示器件(FLCD)20的基本工作原理，此FLCD包括一對電極板(通常由涂以透明型電極的玻璃基片組成)21和22以及安裝在其間且垂直于電極板的具有分子層23的鐵電液晶層。該鐵電液晶設(shè)為手征層列C相(Chiralsmectic phase)或H相，并且厚度上分布得足夠薄(例如0.5-5μ)，以便釋放出手征層列相所內(nèi)在的螺旋結(jié)構(gòu)。
當上下兩基片21、22之間加上超過一定閾值的電場E(或-E)時，就使液晶分子23按電場定向。液晶分子具有拉長的形狀，長軸與短軸之間呈現(xiàn)折射的各向異性。所以，如果把鐵電液晶器件20夾在固定于玻璃基片21、22的一對交叉極化器(未示出)之間，就可提供一種液晶光調(diào)制器件。
當加上超過某一閾值的電場24時，使液晶分子23定向于第1極化定向狀態(tài)25。另外，當加反相電場(-E)時，則使液晶分子23定向于第2極化定向狀態(tài)26。此定向狀態(tài)只要所加反向電場不超過某一閾值，還能保持不變。
現(xiàn)在參照圖9，所示為按照優(yōu)選實施例的液晶器件20的象素布置部分。該液晶顯示器20，設(shè)計用作全彩色圖象的高分辨顯示器，它包括布置在第1基片上的很多共用線和相應(yīng)的共用透明電極28。共用線是基本上垂直于以下所述方式在第2基片上形成的大量數(shù)據(jù)驅(qū)動線和數(shù)據(jù)透明電極29布置的電極的。
用于高分辨率計算機顯示器的一般尺寸包含具有1624個不同的象素行，每行又分成1280不同的象素列的顯示器，在第1玻璃基片上形成一組線，而在第2玻璃基片上形成另一組驅(qū)動線，用重線框30指出的象素形成于這些行和列的交叉處。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，每個顯示器的象素有大于1的驅(qū)動線和與其相關(guān)的大于1的共用線。
特別是，參照圖10，其中所示為單個象素30的布置，每個象素30有3條共同的驅(qū)動線31、32、33，在顯示器的邊緣將外側(cè)的兩條共用驅(qū)動線31、32、任選地電接連在一起。同樣，每個象素有許多數(shù)據(jù)線，它可分為紅數(shù)據(jù)驅(qū)動線35、36，綠數(shù)據(jù)驅(qū)動線39、40和藍數(shù)據(jù)驅(qū)動線37、38。
對稱地處理每種顏色的數(shù)據(jù)驅(qū)動線，而因此，現(xiàn)在只說明紅數(shù)據(jù)驅(qū)動線35、36的工作。此紅數(shù)據(jù)驅(qū)動線35、36控制透明電極區(qū)42-47。第1紅數(shù)據(jù)驅(qū)動線35控制透明電極區(qū)42、44、46和第2紅數(shù)據(jù)驅(qū)動線控制區(qū)43、45和47。
最好，每個透明電極區(qū)42-47(它可各自單獨被驅(qū)動)與其他區(qū)形成二進制(binary)區(qū)關(guān)系。例如，區(qū)44為1平方單位、區(qū)45為2平方單位，區(qū)42和46共同形成4平方單位區(qū)，以及區(qū)43和47形成一個8平方單位區(qū)。所以，在驅(qū)動各驅(qū)動線和共用線組合時，應(yīng)記得最好將外側(cè)驅(qū)動線31和33電連接在一起，對象素30的每種基色可達到16個可能的能級，或可達到每象素30有163＝4096種不同的顏色。當然，通過在發(fā)光區(qū)中形成這種二進制關(guān)系，實際上要比設(shè)著各區(qū)全都為相同大小可達到更多的層面。
由觀察在圖11到圖13中形成的圖形可以知道，由于基色的光強從一個能級增大到另一能級時，每個基色的發(fā)光光心或中心基本上保持在同樣的位置。隨光強增大，要求把象素發(fā)光的光心移動量減到最小，對除去FLCO器件上顯示圖案中的不希望有的假象方面是個重要的考慮，而且主要是由這個原因，如上所述，設(shè)置了兩個外部共用線，已稍稍放松了在水平方向上的確定光心的處理。
用多種方法都可在器件的邊緣將共用線31、33任意連接在一起。在與共用線32的選通不同的時期內(nèi)，進行共用線31、33的選通。優(yōu)選的連接共用線31、32的方法是加倍邏輯電路和用于互連驅(qū)動線所需的各種焊盤，且用相同的譯碼信號驅(qū)動兩條線?；蛘撸脙蓚?cè)的帶自動焊接(TAB)連線，可將驅(qū)動線電連接在TAB的柔性印制電路板(PCB)上。
制作雖然本發(fā)明可應(yīng)用到所有型式的顯示器，但現(xiàn)在只說明具有圖10象素布置的鐵電顯示的制造。
用于顯示器結(jié)構(gòu)的制造工藝設(shè)想為很類似于用到超大規(guī)模集成電路器件(VLSI)及這種器件結(jié)構(gòu)密切的結(jié)構(gòu)或制造。
一種FLCD顯示器的結(jié)構(gòu)由兩個玻璃基片著手制造。先參照圖14，現(xiàn)在將說明頂上玻璃基片22的結(jié)構(gòu)。
濾色器在已徹底洗凈基片表面后，可施加鋁螯合物耦聯(lián)劑(未示出)到玻璃基片上，以保證后繼的各層能牢固附著到玻璃上。
接著，用旋涂工藝施加1.5μm厚的含基色晶片(die)，在第1種情況下應(yīng)為紅色的光敏聚酰亞胺層。當除去殘留的溶劑，將該聚酰亞胺在80℃下預烘約10分鐘。接著利用如圖15所示的象素掩模給光敏聚酰亞胺進行曝光，而掩模有相應(yīng)于待露出紅色濾色器51區(qū)域的孔50。接著使聚酰亞胺層顯影留下在基片22上的各象素的紅色濾色器部分51。在用孔適當移動1/3象素寬度的適當掩模(未示出)，重復上述工藝，制作綠濾色器52和藍濾色器53之前，要后烘此第1色濾色器，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)能級金屬層參照圖16，構(gòu)成顯示器件的下一部分較好地是數(shù)據(jù)能級(level)金屬層35-40。此金屬層的淀積直接出現(xiàn)在濾色器上。
在用金屬層的器件結(jié)構(gòu)中，最好采用鉬(MO)來形成相關(guān)的電路線。優(yōu)選鉬是由于鉬有優(yōu)良的刻成圖形的性能和平面化性能。
鋁也是一種可選擇用于金屬層刻成圖形之材料。鋁在25℃時的電阻率為0.027μΩ，然而鉬在25℃時的電阻率為0.0547μΩ。因此，由鋁制作的金屬導電層的導電性幾乎是鉬制的二倍。但是，在鋁層中會形成小丘或尖峰，這是由鋁的不均勻熱膨脹應(yīng)力釋放造成的結(jié)果，比之用于顯示器生產(chǎn)的其他材料，對現(xiàn)有型式的顯示器往往防止使用鋁，固會產(chǎn)生嚴重問題。
因兩基片之間的距離為1-2μm量級，在此量級或更厚的金屬層中的小丘可能造成基片分開超過次品屏板應(yīng)達到的技術(shù)要求。制造的方法不可能消除小丘的形成。但是，通過把數(shù)據(jù)金屬層設(shè)置在濾色器層的頂上，再用2μm平面化的介質(zhì)層(待下面說明)覆蓋在數(shù)據(jù)金屬層上，可使小丘形成的影響大大減輕，因為大多數(shù)小丘被介質(zhì)層內(nèi)部吸收。當然，極大的小丘(大于3μm)仍會造成屏板分開。
金屬層的淀積方法對半導體電路制造領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的，現(xiàn)在將說明這種淀積的一種工藝實例。
首先，在基片表面上濺射鋁和0.5％銅(ALCu)合金的0.3μm層。較好地是將鋁平面化至表面高度差為0.09μm以內(nèi)。隨后，為光刻膠粘附打底，用旋涂法，將單層的六甲基乙硅烷(hexamethyldisilazane〔HMDS〕)預涂在濺射的鋁層上。接著，在預涂層上旋涂1μm的正性光刻膠層，如AZ1370。然后，用紅外線爐預烘此光刻膠層，在90℃下經(jīng)3分鐘。接著，使用圖17所示的，含有與各數(shù)據(jù)金屬層35-40區(qū)域?qū)?yīng)的簡單豎條的象素掩模，使光刻膠曝光。對金屬掩模，以35mj/cm2光能，使光刻膠曝光。
接著，可在25％AZ-351水溶液和40％AZ-311水溶液中在23℃下，使光刻膠顯影50秒。然后，在剝離樹脂之前可進行顯影檢查，而容許之外的任何屏板則或報廢或返工。在晃動的80％磷酸、5％硝酸、5％醋酸和10％水的溶液中，在40℃下，經(jīng)2分鐘濕法蝕刻濺射的鋁層之前，要將光刻膠在150℃作后烘處理。
最后，使用低苯酚有機剝離劑，例如Shipley去除劑“1112A”，剝?nèi)埩舻墓饪棠z，而在此基片22上留下數(shù)據(jù)層面的金屬層35-40。
數(shù)據(jù)能級介質(zhì)層現(xiàn)在參照圖18，所示為數(shù)據(jù)能級(level)介質(zhì)層65。此層由單純的光敏聚酰亞胺工藝完成?？捎靡孕纬纱藢拥墓に嚥襟E包括旋涂厚2μm的透明的光敏聚酰亞胺層。最好，通過用含505樹脂的脂類齊聚物溶劑而不用更常用的PIQ聚酰亞胺酸方法來達到良好平面化。
接著，將聚酰亞胺在80℃前烘10分鐘。再使聚酰亞胺用如圖9所示的掩模曝光，被顯影后再后烘，以確保完成的介質(zhì)層65有圖18所示的形狀。
數(shù)據(jù)能級透明電極層現(xiàn)在參照圖20，所示的數(shù)據(jù)能級透明電極層包括控制紅基色區(qū)的第1部分66、67。該層是通過把透明電極如ITO(銦錫氧化物)等施加在基片22上而形成。
雖然由最初在濾色層上形成的數(shù)據(jù)層面透明層和在數(shù)據(jù)層面的介質(zhì)層頂上形成的數(shù)據(jù)層面金屬層就可以產(chǎn)生實用顯示器，但是，本優(yōu)選的實施例卻包括在數(shù)據(jù)層面透明層之前被生成的數(shù)據(jù)能級介質(zhì)層。就有這樣的優(yōu)點，使所生成的數(shù)據(jù)層面透明層很靠近液晶部分，在其上工作。故此，在數(shù)據(jù)能級的透明電極和相應(yīng)的共用層面的透明電極之間出現(xiàn)的電場會顯著增大。
數(shù)據(jù)能級介質(zhì)層的形成工藝包括在氧化氣氛中濺射銦和錫，先形成0.07μmITO層。然后，再用旋涂法給此ITO層預涂HMDS單層。在此層頂上又旋涂1μm例如AZ1370等的正性光刻膠層。接著，可將光刻膠層進行前烘，以除去溶劑，所用為紅外線爐，在90℃下約3分鐘。
接著，在能量約35mj/cm2下，以圖21所示的數(shù)據(jù)層面電極掩模，給光刻膠曝光。在25％AZ＝351水溶液和40％AZ311水溶液中，23℃下，經(jīng)50秒，使光刻膠層顯影。然后，在120℃對光刻膠進行后烘。隨后，使用低苯酚有機剝離劑如Shipley“Remorer1112A”剝?nèi)穹ㄎg刻ITO后殘存的光刻膠，留下與數(shù)據(jù)金屬層連接的數(shù)據(jù)透明電極層。
參照圖22，此時可加上表面層68。此表面層包括濺射0.1μm五氧化鉬絕緣物、加上0.1μm氧化硅鈦、旋涂0.02μm聚酰亞胺，然后進行后烘和用適當?shù)囊壕Х肿诱{(diào)整磨過的表面。
按第1基片相同的方法布置第2基片21(圖8)，但所用掩模不同且加濾色層。
在徹底清洗了基片表面后，用如圖23所示的共用金屬掩模、如圖24所示的共用介質(zhì)掩模以及如圖25所示的共用電極掩模，敷設(shè)共用金屬層、共用介質(zhì)層、共用透明電極層以及各種表面層。
現(xiàn)在參照圖26，所示為取自圖10的線A-A的完成后的顯示器象素30的剖面圖。為更好說明本優(yōu)選實施例，垂直方向的剖面尺寸被適當放大。
該剖面包括上22和下21玻璃基片，已如上述，每個玻璃基片上都被淀積上偏振膜71、72，此極化膜可以彼此偏振軸相平行或相垂直，視所需的驅(qū)動機理而定。
基片上淀積的各層是用于特殊要求的透明區(qū)而設(shè)置的產(chǎn)生透明電極部分，另外，用以傳輸電壓源給透明電極的電源裝置，使上基片22和下基片21間可產(chǎn)生所需的電場，且可使兩基片間夾持的液晶73強制進入其相關(guān)的雙穩(wěn)態(tài)。
如上所述，雙穩(wěn)態(tài)關(guān)系到液晶對光的偏振的作用。因此，借助于背光(未示出)穿過屏板發(fā)出光74，且由下基片偏振器72被偏振化。于是，其偏振狀態(tài)的改變決定于液晶73的雙穩(wěn)態(tài)，通過第2起偏振膜71前，光可以有垂直于或平行于下基片偏振器72的偏振軸，它決定于所要求的驅(qū)動裝置。因而，取決于液晶73的狀態(tài)，此液晶最好的鐵電液晶型，此光會被偏振器71、72和液晶或阻斷或透射。
如上所述，通過在上、下基片的透明電極之間設(shè)置電場，就可交替改變液晶73的狀態(tài)。這主要是借助于透明電極的交叉部分實現(xiàn)的。舉例說，是用上共用透明電極76和下數(shù)據(jù)透明電極66、67做到此。這些透明電極包括與0.7μm金屬電壓電源線連接的厚約0.7μm的氧化銦錫(ITO)。共用層面透明層76被連到相應(yīng)的共用金屬層7的部分，該部分包括圖10的共用金屬線31-33。數(shù)據(jù)或線段狀層面透明層如66、67則被連到相應(yīng)的數(shù)據(jù)層面金屬層的部分，包括圖10的數(shù)據(jù)金屬線35、36。
透明共用電極層76借助于共用介質(zhì)層78與相鄰的共用金屬電極77隔開。此外，還需要把共用透明電極與液晶本身隔開。此隔離物由五氧化二鉬(Ta2O5)制作的0.1μm隔離層79來提供。隨后，在該基片表面上制作0.1μm的硅鈦氧化物(SiTiOx)層80使一些不平處光滑。接著，通過設(shè)置聚酰亞胺層以形成微調(diào)層來形成包括約0.02μm聚酰亞胺的微調(diào)層81，再用絲絨、布或紙等沿一個方向拋光其表面。如上所述，在下基片21還重復增加各種濾色層。
將兩基片22、21用1.5μm的玻璃球82保持分開。由于屏板的比例尺寸將這些球視作細長的。球的密度的每立方毫米100個球量級為合適?；谜辰Y(jié)劑小滴83固定在一起，使在液滴82和球83之間，具有1.5μm級的液晶厚度，就是球82的直徑，使屏板保持靜平衡。
子象素大小如上所述，通常圖象的顯示器要有一定標準。計算機終端通用的CRT型顯示器所用的標準，是用1280象素乘1024線分辨的顯示圖象。就上述的顯示方式來說，可使存入的圖象在尺寸不同的顯示器上顯示，如同電視影象進入尺寸不同的顯示器一樣，而且還全都顯示相同的圖象。區(qū)別在于各象素的實際大小。
在優(yōu)選的實施例中，通過改變透明電極區(qū)的面積可以實現(xiàn)不同大尺寸的象素。參見圖10，由所要求的象素尺寸可決寫改變尺度A、B、C和D。雖然金屬線的寬度決定于所用的制造工藝，但此寬度最好固定在20μm。下面的表A示出用于不同尺寸顯示器的各尺度A、B、C和D的各種尺寸(以微米為單位)，對顯示器的尺寸度量沿其對角線測量，所示相應(yīng)的象素面積的尺度最接近0.1μm。圖27說明利用表A給出的數(shù)據(jù)得到的相應(yīng)彩色FLCD孔比的曲線圖。
表A用于各種象素尺寸的尺度
前文說明只是本發(fā)明的一個實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員都清楚，對此可能作出的各種修改都不會脫離本發(fā)明的范圍。
特別是，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，將本發(fā)明擴展用于其他型式的分立平面顯示器是顯而為行的。
在上述的實施例中，每三個基色象素，亦即紅、綠和藍象素被分成六個區(qū)，使它們每一個都可以實現(xiàn)16個層次的顯示等級。但是，本發(fā)明不限于此種結(jié)構(gòu)，可以擴廣到如圖11-13所示來構(gòu)制至少一個紅、綠和藍基色象素的結(jié)構(gòu)，而其他方面是自由靈活地可將象素分成多個區(qū)也可不分。這種結(jié)構(gòu)的一個具體例，其中每一個紅和綠基色象素都有如圖11和12那樣的圖形，而藍基色象素只被分成如圖28所示的三個區(qū)。
權(quán)利要求
1.一種具有象素圖形的顯示器，包括多個象素，每個象素有多個發(fā)光的基色子區(qū)域，每個子區(qū)域還包括多個發(fā)光域，所說的發(fā)光域可以被調(diào)到發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)，其特征在于(a)所述基色子區(qū)域基本上沿第1方向從象素的一側(cè)延伸到另一側(cè)，但在基本上垂直于第1方向的第2方向上僅有一個所說象素的有限的范圍；以及(b)所述基色子區(qū)域配置成能以發(fā)光中心以可變的光強發(fā)光，而此發(fā)光中心對在第1方向的移動基本上是穩(wěn)定的，并基本上被限制于在第2方向內(nèi)的移動中。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯示器，其特征在于任一基色子區(qū)域(15)的發(fā)光中心與在所說第1方向的下一鄰近的象素的發(fā)光中心之間的距離基本上等于所說基色子區(qū)域的所說發(fā)光中心與在所說第2方向的下一鄰近的象素的相應(yīng)基色子區(qū)域的發(fā)光中心之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的顯示器，其特征在于任一基色子區(qū)域(15)的發(fā)光中心與任何下一鄰近的象素(17)、(16)的相應(yīng)的基色子區(qū)域的發(fā)光中心之間的至少一個距離增到最大。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1～3中任一項所述的顯示器，其特征在于所述多個基色包括紅色，綠色和藍色。
5.一種確定用于分立能級顯示器的象素布置圖形的方法，所說顯示器包括多個象素，每個象素包括多個發(fā)光基色子區(qū)域，而每個發(fā)光子區(qū)域還包括多個發(fā)光域，每個發(fā)光域可調(diào)整到發(fā)光或不發(fā)光狀態(tài)，其特征在于，所說方法包括(a)確定從所說的基色子區(qū)域中心計量到相應(yīng)的下一鄰近的象素的基色子區(qū)域每個中心的距離；(b)確定所說距離的最小值；(c)確定一系列所述發(fā)光域的圖形，所述系列的每一所述圖形具有一個發(fā)光中心，其相對于所說最靠近下一個基色子區(qū)域的相應(yīng)發(fā)光光學中心的距離基本上保持不變，但其光學中心可在與其正交方向上移動。
6.一種用于多彩色分立能級顯示器，所述顯示器包括多個象素，每個象素有多個發(fā)光基色子區(qū)域，每個發(fā)光基色子區(qū)域還包括多個發(fā)光域，而每個發(fā)光域可以調(diào)整到發(fā)光的或不發(fā)光的狀態(tài)，其中發(fā)光域被分成一系列發(fā)光能級，每個發(fā)光能級都有發(fā)光光心，而且其中把第1象素方向定義為從所說基色子區(qū)域的光心到鄰近的相應(yīng)的基色子區(qū)域的光心的最短距離，以及其中發(fā)光光心對應(yīng)于所說的第1方向的每一能級實際上都保持不變，而所說光心在基本上正交于所說第1方向的方向可能移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的多彩色分立能級顯示器，其特征在于所述多個基色包括紅色，綠色和藍色。
8.一種具有象素圖形的顯示器，包括多個子區(qū)域，其特征在于，(a)所述子區(qū)域由第一子區(qū)，在第一子區(qū)的第一方向的一側(cè)上設(shè)置的第二子區(qū)，在第一和第二子區(qū)中任一個的第二方向的兩側(cè)上設(shè)置的第三子區(qū)和第四子區(qū)，在第一和第二子區(qū)中另一個的第二方向的兩側(cè)上設(shè)置的第五子區(qū)和第六子區(qū)；以及(b)第一子區(qū)，第二子區(qū)，第三子區(qū)和第四子區(qū)一起，第五子區(qū)和第六子區(qū)一起的區(qū)域面積比是1∶2∶4∶8。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第四子區(qū)響應(yīng)圖像信號，被設(shè)成發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的顯示器，其特征在于所述第一子區(qū)和第二子區(qū)是在相同的第一公用線上。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第四子區(qū)是在相同的第一線段線上，所述第五子區(qū)和第六子區(qū)是在相同的第二線段線上.
12.根據(jù)權(quán)利要求
10或11所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第五子區(qū)是在相同的第二公用線上，所述第四子區(qū)和第六子區(qū)是在相同的第三公用線上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的顯示器，其特征在于所述第一子區(qū)是在相同的第一線段線上，所述第二子區(qū)是在相同的第二線段線上。
14.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的顯示器，其特征在于所述顯示器是液晶顯示器。
15.一種顯示器，其中對每個色設(shè)置的象素圖形中的至少兩個象素圖形，分別包括多個子區(qū)域，其特征在于，(a)所述子區(qū)域由第一子區(qū)，在第一子區(qū)的第一方向的一側(cè)上設(shè)置的第二子區(qū)，在第一和第二子區(qū)中任一個的第二方向的兩側(cè)上設(shè)置的第三子區(qū)和第四子區(qū)，在第一和第二子區(qū)中另一個的第二方向的兩側(cè)上設(shè)置的第五子區(qū)和第六子區(qū)；以及(b)第一子區(qū)，第二子區(qū)，第三子區(qū)和第四子區(qū)一起，第五子區(qū)和第六子區(qū)一起的區(qū)域面積比是1∶2∶4∶8。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第四子區(qū)響應(yīng)圖像信號，被設(shè)成發(fā)光狀態(tài)或不發(fā)光狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的顯示器，其特征在于所述第一子區(qū)和第二子區(qū)是在相同的第一公用線上。
18.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第四子區(qū)是在相同的第一段線上，所述第五子區(qū)和第六子區(qū)是在相同的第二段線上。
19.根據(jù)權(quán)利要求
17或18所述的顯示器，其特征在于所述第三子區(qū)和第五子區(qū)是在相同的第二公用線上，所述第四子區(qū)和第六子區(qū)是在相同的第三公用線上。
20.根據(jù)權(quán)利要求
18所述的顯示器，其特征在于所述第一子區(qū)是在相同的第一段線上，所述第二子區(qū)是在相同的第二段線上。
21.根據(jù)權(quán)利要求
15所述的顯示器，其特征在于所述顯示器是液晶顯示器。
專利摘要
在單色顯示器件中，隨發(fā)光強度增力而保持發(fā)光光心不變的重要性已眾所周知。因此，任何象素配置都含有一種在要求保持發(fā)光光心不變和用以驅(qū)動顯示器象素的實際需要之間進行折衷。在全色象素顯示器中，由于全色象素配置和單色條素配置不同，可以部分地或基本上放寬對保持光心的要求。本發(fā)明披露一種具有放寬對保持發(fā)光光心要求的全色顯示器用的象素配置(30)，此外，還披露以放寬了光心要求，構(gòu)成全色象素配置的方法。
文檔編號G09G5/395GKCN1079544SQ95102690
公開日2002年2月20日 申請日期1995年3月11日
發(fā)明者加·西爾沃布魯克, 威廉·克拉克·內(nèi)勒 申請人:佳能株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan