專利名稱：邊界電場切換半透式液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種液晶顯示器，且特別是有關(guān)一種邊界電場切換(Fringe Field Switching, FFS)模式的半透式液晶顯示器。
背景技術(shù)：
為了改善傳統(tǒng)TN型液晶視角狹窄的缺陷，制造商陸續(xù)提出了數(shù)種廣視角液 晶顯示器，例如平面旋轉(zhuǎn)(In Plane Switching, IPS)廣視角系列液晶顯示器、多 區(qū)域垂直排列(Multi Domain Vertical Alignment, MVA)系列液晶顯示器以及FFS 模式液晶顯示器等。FFS模式的液晶顯示器尤其兼具有廣視角效果、高穿透率及 不需補償膜的特點。
然而，這些廣視角技術(shù)大多為穿透模式或是全反射模式。穿透模式的液晶顯 示器只能單純使用背光源來顯示畫面，在陽光下或強烈的環(huán)境光源下，使用者會 因為外在光源干擾而無法輕易辨識出顯示影像。而反射模式的液晶顯示器只能在 強烈的環(huán)境光源下使用，當離開此強烈光源的環(huán)境后，使用者便無法觀看出清晰 的影像。這對可攜式液晶顯示器的使用者而言尤其會造成相當大的不便。因此， 如何兼顧廣視角特性并達到在任何環(huán)境下使用者皆能清晰觀看影像的目的，實是 液晶顯示器研究及發(fā)展的重要指標。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是提供一種液晶顯示器，在同一像素的液晶 配置層中區(qū)分第一液晶層及第二液晶層，并利用環(huán)境光在第一液晶層所走的 光程差與背光源在第二液晶層所經(jīng)過的光程差相等，達到兼顧廣視角優(yōu)點及 半反射半穿透效果。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種FFS半透式液晶顯示器，包括第一基板以
及像素矩陣。像素矩陣設(shè)置于第一基板上，且像素矩陣包括多個像素單元。 各像素單元包括透明面電極、像素電極層、反射層以及液晶配置層。透明面 電極配置于第一基板上方。像素電極層配置于透明面電極上方。反射層配置 于第一基板與像素電極層之間，其中反射層面積小于透明面電極面積。液晶 配置層則設(shè)置于像素電極層上。液晶配置層包括透明材質(zhì)層。透明材質(zhì)層的 厚度小于液晶配置層的厚度，透明材質(zhì)層與反射層具有相同的形狀及面積， 且透明材質(zhì)層與反射層上下相對地配置于像素電極層的相反兩側(cè)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳 實施例，并配合附圖進行詳細說明如下


圖1是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種FFS模式液晶顯示器結(jié)構(gòu)方塊圖。 圖2是圖1中液晶顯示器的單一像素單元配置結(jié)構(gòu)剖面圖。 圖3是固定梳狀電極寬度及間距并調(diào)整第一液晶層厚度的像素單元穿透率模 擬結(jié)果示意圖。
圖4是固定第一液晶層厚度并調(diào)整梳狀電極寬度及間距的像素單元穿透率模 擬結(jié)果示意圖。
圖5是特定的第一液晶層厚度及梳狀電極寬度與間距的像素單元具有最高穿 透率的模擬結(jié)果示意圖。
圖6是具有平行排列電極板且透明材質(zhì)層設(shè)置于液晶配置層邊框區(qū)域的像素 電極層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是具有等間距排列鋸齒狀電極板的像素電極層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是透明材質(zhì)層相對于液晶配置層的其它配置方式示意圖。
圖9是依照本發(fā)明較佳實施例的像素驅(qū)動R-V曲線及V-T曲線模擬結(jié)果圖。
具體實施例方式
請參照圖1，其是依照本發(fā)明一較佳實施例的一種FFS模式液晶顯示器結(jié) 構(gòu)方塊圖。FFS模式的液晶顯示器100例如是應(yīng)用于可攜式電子裝置，其包括 下基板110、像素矩陣(Pixel Matrix) 120、柵極驅(qū)動器130以及數(shù)據(jù)驅(qū)動器
140。像素矩陣120設(shè)置于下基板110上，且像素矩陣120包括多列像素單元 122。柵極驅(qū)動器130依序輸出柵極訊號Sc至像素矩陣120，以開啟各列像素 單元122的薄膜晶體管(未顯示于圖中)接收數(shù)據(jù)驅(qū)動器140輸出的數(shù)據(jù)訊號 (電壓)Sd。
請參照圖2，其是圖1中液晶顯示器100的單一像素單元122配置結(jié)構(gòu)剖 面圖。每一像素單元122設(shè)置于上基板112與下基板110之間。液晶顯示器100 的背光組件150位于下基板110的下方，用以提供各像素單元122顯示影像 所需的背光源。第一偏光片160及第二偏光片170分別配置于下基板110的 下方以及上基板112的上方，且第一偏光片160與第二偏光片170的吸收軸 可以是平行狀態(tài)或垂直狀態(tài)。
另外，像素單元122還包括透明面電極(Counter Electrode) 121 、絕緣 層123、反射層124、像素電極層126以及液晶配置層128。像素電極層126， 例如是一種透明梳狀電極，其配置于下基板110上方，且透明面電極121設(shè) 置于下基板110與像素電極層126之間。絕緣層123，例如是氮化硅(SiN》或 二氧化硅(Si02)材質(zhì)，其設(shè)置于透明面電極L21與像素電極層126之間，用以 電性隔離此兩層電極層。反射層124，例如是一種金屬材質(zhì)，其設(shè)置于絕緣層 123與透明面電極121之間。其中反射層124的面積小于透明面電極121的面 積。液晶配置層128配置于像素電極層126以及上基板112之間。液晶配置 層128包括透明材質(zhì)層129,且透明材質(zhì)層129，例如是有機材質(zhì)，是鄰接上 基板112而配置。透明材質(zhì)層129的厚度(d3)小于液晶配置層128的厚度(d2)， 透明材質(zhì)層129與反射層124具有相同的形狀及面積，且透明材質(zhì)層129與 反射層124上下相對地配置于像素電極層126的相反兩側(cè)。
本實施例液晶顯示器100的特點就在于像素單元122中借助透明材質(zhì)層 129及反射層124的設(shè)置可將液晶配置層128區(qū)分成第一液晶層128a以及第 二液晶層128b，如圖2所示。在液晶配置層128中，位于透明材質(zhì)層129與 像素電極層126之間的第一液晶層128a是屬于液晶反射區(qū)，而不落于透明材 質(zhì)層129與像素電極層126之間的第二液晶層128b則屬于液晶穿透區(qū)，其中 第一液晶層128b與第二液晶層128a鄰接，且液晶配置層128的第一液晶層128a 及第二液晶層128b的厚度分別為dl及d2， dl二d2-d3。
當柵極驅(qū)動器130輸出柵極訊號Sc致能各像素單元122以將數(shù)據(jù)訊號Sd 輸入至像素電極層126時，垂直穿透液晶配置層128的背光Lb是根據(jù)像素電 極層126的電壓驅(qū)動而產(chǎn)生0 (1/2)入的相位差變化，其中A為背光Lb的 波長。而自透明材質(zhì)層129垂直入射的環(huán)境光Le根據(jù)像素電極層126的電壓 驅(qū)動而產(chǎn)生0 (1/4)入的相位差變化。也就是說，環(huán)境光Le垂直入射第一 液晶層128a到達像素電極層126所產(chǎn)生的相位差值(AnWdl)是背光Lb垂直 穿透第二液晶層128b所產(chǎn)生的相位差值(An2+d2)的一半，如此可使兩液晶 區(qū)域的穿透率(V-T)曲線達到最佳效果，達到半穿透半反射的功能，其中Anl 及An2分別為第一液晶層128a及第二液晶層128b的液晶雙折射率。
上述液晶配置層128的第一液晶層128a與第二液晶層128b的厚度比值 (dl/d2)是較佳地為1/4 2/3。由于FFS模式是利用邊界電場效應(yīng)來驅(qū)動液晶， 因此梳狀電極不同的寬度(W)及梳狀電極間距(L)皆會影響顯示效果。由模擬 計算得知，在固定第二液晶層128b的厚度(d2)為4um的情況下，將液晶配 置層128的第一液晶層128a與第二液晶層128b的厚度比值(dl/d2)設(shè)定為介 于1/2及3/4的不同數(shù)值，并匹配不同的(W,L)值作計算，可得到第一液晶層 128a不同的穿透率結(jié)果如下
(1) 固定(W，L卜(3iim，4"m)，并調(diào)整第一液晶層128a的厚度(dl)分別為 2um、 2.6iim及3um，第一液晶層128a的總穿透率亦有所不同，如圖3的 波形所示。對應(yīng)不同的第一液晶層128a的厚度dl值4ura、 2. 6 u m及2.
m，取20毫秒(ras)的穿透率平均值分別為38. 71%、 44. 60%及43. 41%。而取50 毫秒的穿透率平均值分別為39. 86%、 45. 07%及41. 36%。
(2) 固定第一液晶層128a的厚度(dl)為2um，調(diào)整(W， L)分別為(3 u m， 3 ym)、 (4um， 4um)及(4um， 5 u m)，亦造成第一液晶層128a不同的總穿透 率，如圖4的波形所示。對應(yīng)不同的(W，L)"3y m， 3 ix m) 、 (4 u m， 4um)及(4 um, 5ixra)，第一液晶層128a在20毫秒的穿透率平均值分別為39. 37%、34. 09% 及32. 14%,而在50毫秒的穿透率平均值分別為40. 24%、 36. 00%及34. 61%。
如圖5所示，由實際模擬結(jié)果可得不同的(W，L^(2"m，2iira)、 (3 " m， 3 "m)、 (3um，4nm)、 (4 u m， 4 u m)及(4 u m， 5 u m)條件下，第一液晶層128a 的平均穿透率與厚度dl的五條關(guān)是曲線。而且由這五條關(guān)是曲線可得出對應(yīng) 不同的(W， U = (2 u m， 2 u ra) 、 (3 ix m， 3 ix m) 、 (3 u m， 4 w m) 、 (4 y m, 4 u m)及(4 u m， 5 y m)，第一液晶層128a達到最高穿透率所需使用的厚度dl約為2. 5 P m 2. 6 ti m。
因此，借助調(diào)整像素電極層(梳狀電極)126的(W,L)值以及液晶配置層128 的第一液晶層128a與第二液晶層128b的厚度比值(dl/d2)，可使反射區(qū)128a 與穿透區(qū)128b的穿透率曲線達到最佳效果，實現(xiàn)液晶顯示器半穿透半反射的 功能。
另外，上述的反射層124也可以是設(shè)置于下基板110與透明面電極121 之間、或者是透明面電極121與絕緣層123之間、或者是使用絕緣的反射層 設(shè)置于絕緣層123與像素電極層126之間。而像素電極層126可以是如圖6 所示具有多條平行排列電極板的梳狀電極，也可以是如圖7所示具有多條等 間距排列鋸齒狀電極板的梳狀電極。鋸齒狀電極板所產(chǎn)生的電場方向可使液 晶旋轉(zhuǎn)時朝向不同方向，減少因視角產(chǎn)生的色偏現(xiàn)象。
此外，各像素單元122中透明材質(zhì)層129可以是圍繞于液晶配置層128 的邊框區(qū)域，如圖6所示。或者透明材質(zhì)層129也可以是涵蓋液晶配置層128 的側(cè)邊區(qū)域，或甚至是以其它方式配置于液晶配置層128之中，如圖8所示。 而且透明材質(zhì)層129也可以不必鄰接上基板112而配置。只要透明材質(zhì)層129 可搭配反射層124將液晶配置層128區(qū)分為鄰接的第一液晶層128a及第二液 晶層128b，即可達到半反射半穿透的效果，因此皆不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍。
本發(fā)明上述實施例所揭示的液晶顯示器可改善一般可攜式廣視角液晶顯 示器不適用于強烈環(huán)境光下使用的缺點。FFS模式的液晶顯示器中利用透明材 質(zhì)層與反射層控制同一像素的液晶配置層內(nèi)第二液晶層與第一液晶層的液晶 相位差值，使穿透區(qū)的液晶相位差值因電壓驅(qū)動而產(chǎn)生(1/2) A與0之間變化， 反射區(qū)的液晶相位差值因電壓驅(qū)動而產(chǎn)生(1/4)入與0之間變化，達到穿透區(qū) 的v-T曲線與反射區(qū)的R-V曲線具有最佳的效果，如圖9所示，不會出現(xiàn)反 白或反黑現(xiàn)象，進而實現(xiàn)半穿透反射功能的液晶顯示器。因此，本發(fā)明的液 晶顯示器利于可攜式產(chǎn)品的戶外可視性，同時具有寬廣視角及高穿透率的特 性，適用于高畫質(zhì)、3G手機及小型電影(電視)播放器等產(chǎn)品。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限
定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)，當可作各種等同的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視后 附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種邊界電場切換半透式液晶顯示器，包括一第一基板；以及一像素矩陣，設(shè)置于該第一基板上，該像素矩陣包括多個像素單元，各這些像素單元包括一透明面電極，配置于該第一基板上方；一像素電極層，配置于該透明面電極上方；一反射層，配置于該第一基板與該像素電極層之間，其中該反射層面積小于該透明面電極面積；以及一液晶配置層，設(shè)置于該像素電極層上，該液晶配置層包括一透明材質(zhì)層；其中，該透明材質(zhì)層的厚度小于該液晶配置層的厚度，該透明材質(zhì)層與該反射層具有相同的形狀及面積，且該透明材質(zhì)層與該反射層上下相對地配置于該像素電極層的相反兩側(cè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于該反射層設(shè)置于該第一 基板與該透明面電極之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于各這些像素單元還包括 一絕緣層，該絕緣層設(shè)置于該透明面電極與該像素電極層之間，且該反射層 設(shè)置于該絕緣層與該透明面電極之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于各這些像素單元還包括 一絕緣層，該絕緣層設(shè)置于該透明面電極與該像素電極層之間，且該反射層 具有絕緣性其設(shè)置于該絕緣層與該像素電極層之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于該像素電極層是一透明 梳狀電極，且該梳狀電極包括多條平行排列的電極板。
6. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于該像素電極層是一透明 梳狀電極，且該梳狀電極包括多條等間距排列的鋸齒狀電極板。
7. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于還包括一第二基板，形 成于這些像素單元的這些液晶配置層上，其中各這些像素單元的該透明材質(zhì)層鄰接該第二基板而配置。
8. 如權(quán)利要求7所述的液晶顯示器，其特征在于還包括一背光組件，設(shè) 置于該第一基板下方，用以提供背光至該像素矩陣，其中各這些液晶配置層 包括位于該透明材質(zhì)層與該像素電極層之間的一第一液晶層以及鄰接該第一 液晶層及該透明材質(zhì)層的一第二液晶層，環(huán)境光自該透明材質(zhì)層垂直入射經(jīng) 由該第一液晶層到達該像素電極層所產(chǎn)生的相位差值是該背光垂直穿透該第 二液晶層所產(chǎn)生的相位差值的一半。
9. 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其特征在于該第一液晶層與該第二 液晶層的厚度比值為1/4 2/3。
10. 如權(quán)利要求8所述的液晶顯示器，其特征在于垂直穿透該液晶配置層 的該背光是根據(jù)該像素電極層的電壓驅(qū)動而所產(chǎn)生0~(1/2)入的相位差變化， 其中A為該背光的波長。
11. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于還包括一第一偏光片以 及一第二偏光片，其中該第一偏光片設(shè)置于該第一基板下方，該第二偏光片 設(shè)置于該第二基板上方，且該第一偏光片及該第二偏光片的吸收軸為垂直狀 態(tài)。
12. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于還包括一第一偏光片以 及一第二偏光片，其中該第一偏光片設(shè)置于該第一基板下方，該第二偏光片 設(shè)置于該第二基板上方，且該第一偏光片及該第二偏光片的吸收軸為平行狀 態(tài)。
13. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于于各這些像素單元中， 該透明材質(zhì)層是圍繞于該液晶配置層的一邊框區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于于各這些像素單元中， 該透明材質(zhì)層是涵蓋該液晶配置層的一側(cè)邊區(qū)域。
15. 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其特征在于是應(yīng)用于一可攜式電子 裝置。
全文摘要
一種邊界電場切換(FFS)半透式液晶顯示器包括第一基板以及像素矩陣。像素矩陣設(shè)置于第一基板上，且像素矩陣包括多個像素單元。各像素單元包括透明面電極、像素電極層、反射層以及液晶配置層。透明面電極配置于第一基板上方。像素電極層配置于透明面電極上方。反射層配置于第一基板與像素電極層之間，其中反射層面積小于透明面電極面積。液晶配置層則設(shè)置于像素電極層上。液晶配置層包括透明材質(zhì)層。透明材質(zhì)層的厚度小于液晶配置層的厚度，透明材質(zhì)層與反射層具有相同的形狀及面積，且透明材質(zhì)層與反射層上下相對地配置于像素電極層的相反兩側(cè)。
文檔編號G02F1/1333GK101174052SQ200610143669
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月31日
發(fā)明者劉錦璋, 吳易駿, 李建璋 申請人:勝華科技股份有限公司