專利名稱：具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于一種液晶顯示裝置的結構設計，特別是關于一種具有穿透及反射的液晶顯示裝置。
背景技術：
液晶顯示裝置在目前各個領域中已成為不可或缺的輸出裝置。在典型的液晶顯示裝置中，主要是包括有一對基板、一對電極、以及位于所述電極之間的液晶層。液晶層中包 括有液晶分子。為了使液晶顯示器在明亮環境下仍然維持最佳顯示品質，業者設計出各種不同半穿透半反射(Transflective)結構。例如有業者在穿透區及反射區的液晶層間隙中，使用不同液晶層厚度。此種結構設計，存在制程復雜、良率低的問題。而在中國臺灣專利申請公開號第200846773號中所披露的結構中，是在穿透區及反射區的液晶層間隙，使用相同液晶層厚度，但是使用了多電極架構。此種結構設計，存在驅動電路復雜的問題。又例如在中國臺灣專利申請公開號第200835971號中所披露的結構中，是在穿透及反射區的液晶層間隙，使用相同厚度，但是反射區需額外使用反射式線柵式偏光板。此種結構設計，由于必須在反射區額外使用反射式線柵式偏光板，故制程復雜。又例如在中國臺灣專利申請公開號第200907516號中所披露的結構中，是在穿透區及反射區的液晶層間隙，使用相同厚度，利用穿透及反射區不同特征的透明電極圖案形成的不同電場分布，以達到反射區電場較穿透區為弱，再調整電極圖案周期關系，達到其電壓-穿透率(Voltage-Transmittance)曲線與電壓-反射率(Voltage-RefIective)曲線較佳的相似度。此種結構設計，存在電壓-穿透率(Voltage-Transmittance)曲線與電壓-反射率(Voltage-Reflective)曲線的相似度低的問題。

發明內容
各種不同的現有技術中，雖然各有其優點，但仍存在了缺點。緣此，本發明的主要目的即是提供一種同時具有穿透及反射的液晶顯示裝置，其穿透區與反射區具有相同的液晶層間隙，反射區位于像素內的液晶分子所承受的等效電場較弱區域，根據光利用率及電壓-穿透率(Voltage-Transmittance)曲線與電壓-反射率(Voltage-Reflective)曲線相似度兩個指標折中(trade off)決定反射區的分布區域，以達到最佳顯示效果。本發明為解決已知技術的問題所采用的技術手段是利用液晶顯示裝置中的上層ITO電極(透明電極)裸空一特定圖案，此圖案可為圓形、正方形、長方形或其他對稱的圖案。所述裸空區域的液晶分子所承受的等效電場相對較弱，液晶層的相位延遲(Phaseretardation)較小，所述區穿透率相對較弱，導致整個像素穿透率下降，使整體光利用率下降，本發明將所述區域改成反射區，光線經過液晶層累積的相位延遲可提高為原本作為穿透區的一倍，因此可提高整體顯示器光的利用率，并且可作為一種具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，達到改善顯示器在明亮環境下的影像品質。本發明將原本穿透區液晶等效電場較弱區域，其光線經過液晶層獲得的相位延遲(Phase retardation)較低,所以穿透率較低，改為反射區，使得光線經過液晶層累積的相位延遲增加，調整反射區范圍，可獲得電壓-穿透率(Voltage-Transmittance)曲線與電壓-反射率(Voltage-Reflective)曲線較佳的相似度,并可增加光的利用率。


為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作詳細說明，其中圖I顯示本發明第一實施例的剖面示意圖；圖2顯示圖I的俯視圖；圖3顯示圖I中第二電極的俯視示意圖；圖4顯示圖I中第一電極的俯視示意圖；圖5顯示圖I中反射層的俯視示意圖；圖6為圖I中液晶層在X方向及Z方向的模擬等電位線分布圖；圖7為圖I中液晶層液晶指向分布圖；圖8為圖I中液晶層高度一半位置(即圖I中8-8斷面剖視)的液晶分子分布圖；圖9為圖I中結構的第一電極的裸空區域的圓形半徑Rl = 12 μ m，不同的反射區的圓形半徑R2條件下，模擬得到的穿透率T、反射率R、光利用率(R+T)的曲線圖；圖10為圖I中結構的第一電極的裸空區域的圓形半徑Rl = 12μπι，不同的反射區的圓形半徑R2條件下，模擬得到的dRMS的曲線圖；圖11為折中圖9及圖10兩項指標后，最佳條件設定為反射區半徑R2 = 14 μ m,最大操作電壓Vmax = 6V下，得到的V-T與V-R曲線；圖12將圖I的第一電極的裸空區域增加為多個的實施例俯視示意圖；圖13顯示本發明第二實施例的剖面示意圖；以及圖14a 14e顯示本發明第二實施例中，第二電極的各個可能圖案實施例俯視示意圖。主要元件符號說明如下IOOUOOa液晶顯示裝置I第一基板11第一液晶層對應面2第二基板21第二液晶層對應面3第一電極31裸空區域、
4、4a、4b、4c、4d 第二電極5液晶層51液晶分子
6、6a、6b、6c反射層61絕緣保護層62補償板62a第一補償板62b第二補償板7第一偏光片8第二偏光片9背光板A液晶顯示單元區域 Al反射區A2穿透區A3液晶顯示單元周圍反射區h預定間距I延伸方向Rl裸空區域的圓形半徑R2反射層的圓形半徑Z幾何中心
具體實施例方式參閱圖I及圖2所示，圖I顯示本發明第一實施例的剖面示意圖，圖2顯示圖I的俯視圖。本實施例是以旋轉_垂直配向模式(Twisted-Vertical aligned Mode, TVA mode)為例(一像素(pixel)可為一液晶顯示單元組成或多個液晶顯示單元組成)。本實施例的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置100包括有沿著一延伸方向I延伸且彼此平行的一第一基板I、一相對應于第一基板的第二基板2、一第一電極3、一相對應于第一電極3的第二電極4。第一基板I與第二基板2之間具有一預定間距h。—液晶層5介于所述第一電極3與第二電極4之間。液晶層5可選用摻入手性劑(Chiral)的負型液晶材料(介電系數Λ ε <0)，光程差An.h = 0.53，其中Λ η為液晶相對折射率，h為液晶層厚度。第一電極3是配置在第一基板I的第一液晶層對應面11 (底面)，并在第一電極3的幾何中心Z位置開設有至少一裸空區域31。第一電極3為ITO透明電極。第二電極4是位于第二基板2的第二液晶層對應面21 (頂面)。第二電極4為ITO透明電極，其可為整面未蝕刻或蝕刻成特定圖案之一，所述特定圖案為一具有對稱形狀的狹縫電極圖案(參閱圖3所示)，且其對稱中心對應所述第一電極3的裸空區域31 (同時參閱圖2所示)。第二電極4與第二基板2之間配置有一圖案化反射層6。反射層6是相對應于所述第一電極3的裸空區域31。在反射層6與第二電極4及第二基板2之間包括有一絕緣保護層61，以確保反射層6與第二電極4間的絕緣。在第一電極3與第二電極4之間沿著所述延伸方向I定義為一液晶顯示單元區域A，且位于對應于第一電極3的裸空區域31的區域定義為反射區Al，而在反射層Al以外的區域則定義為穿透區A2。在所述反射區Al中的液晶層等效電場相對于所述穿透區A2的液晶層等效電場為弱。第一電極3主要目的為使得液晶層5中的液晶分子排列成多域(multi-domain)或連續(continuous domain)形狀，以達到廣視角的目的。而裸空區域31圖案結構則是另一目的，是為了增加液晶動態快速穩定。裸空區域31的圖型可為圓形、橢圓形、矩形的對稱性圖型之一。若為圓形結構時，其圓形半徑為Rl (參閱圖4所示)。反射層6的功能是用以反射環境光，且其配置位置是相對應于第一電極3的裸空區域31。反射層6位于所述第一電極3的裸空區域31對應處的反射區Al形狀可為圓形、橢圓形、矩形的對稱性圖型之一。反射層6的圖型若為圓形結構時，圓形半徑為R2 (參閱圖5所示)，所述反射區Al的電場相對弱于穿透區A2。圖案化反射層6圖型的圓形半徑R2可大于或小于或等于裸空區域31的圓形半徑Rl。 第一基板I在相反于第一液晶層對應面11的表面(頂面)配置有一第一偏光片7ο第二基板2在相反于第一液晶層對應面21的表面(底面)配置有一第二偏光片8。第一偏光片7的光學吸收軸與第二偏光片8的光學吸收軸互為垂直。第二偏光片8的底面則設置一背光板9。反射層6可為非導電材料所制成，且反射層6可位于所述第二電極4及背光板9之間、或者位于所述液晶層5與所述第二電極4之間。于反射層6的頂面可增加一補償板62，其為一四分之一波片(wave plate)或一四分之一波片及二分之一波片的組合。再者，第一電極3及第二電極4的表面可配置一垂直配向膜(圖未顯示)。圖6為圖I中液晶層5在X方向及Z方向的模擬等電位線分布圖。圖中相鄰的等電位線之差為O. 9V，在此液晶顯示裝置100的中心恰為第一電極3的裸空區域31，所述裸空區域31等電位線密度較其他第一電極3未裸空區域稀疏。因為任一區域的電場大小可為該區所在的等電位線的梯度，所以表示所述裸空區域31的電場較弱。圖7為圖I中液晶層5液晶指向(LC director)分布圖，此為模擬軟件模擬的結果。在圖7中，明顯看出位于第一電極3的裸空區域31的液晶層5的液晶分子51傾倒程度(角度)較其它未裸空區域小，所以所述裸空區域31的液晶層的相位延遲(Phaseretardation)較小，穿透率較小，若將所述裸空區域31作為反射區，則因為光行進路徑增加一倍，所以液晶層的相位延遲也可增加一倍，可獲得較高的反射率，因此若考量整體光利用率，此種部分穿透部分反射模式的架構將可大于全部為穿透模式的架構。圖8為圖I中液晶層5高度一半位置(即圖I中8-8斷面剖視)的液晶分子分布圖，可發現液晶分子51排列受第二電極4蝕刻圖案影響，呈一放射狀或近似四個主區域排列，此結果具備的液晶分子多區域排列特性，不論在穿透或反射區都具有廣視角的特征。反射層6的位置及范圍大小會影響V-T與V-R曲線的相似度及整體像素的光利用率，因此將折中(trade off)此兩項指標決定反射層6范圍。V-T與V-R曲線的相似度定義為 (Τ/~^/)
dRMS = \\-^-
N
其中N為樣本數，Ti及Ri分別為給定電壓Vi值的穿透率及反射率，dRMS值越小，V-T與V-R曲線的相似度越高。光利用率定義為
權利要求
1.一種具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，包括 一第一偏光片; 一第一基板，以一延伸方向延伸，所述第一基板具有一第一液晶層對應面； 一第一電極，位于所述第一基板的第一液晶層對應面，在所述第一電極的的幾何中心位置開設有至少一裸空區域； 一第二基板，平行地相對應于所述第一基板，并與所述第一基板之間具有一預定間距，所述第二基板具有一第二液晶層對應面； 一第二電極，位于第二基板的第二液晶層對應面，且相對應于所述第一電極； 一第二偏光片; 一液晶層，介于所述第一電極與所述第二電極之間； 至少一反射層，位于所述第二電極下方，且相對應于所述第一電極的裸空區域； 其中所述第二電極與所述第一電極之間沿著所述延伸方向定義為一液晶顯示單元區域，在所述液晶顯示單元區域中位于對應于所述第一電極的裸空區域的區域定義為一反射區，而在所述反射層以外的區域則定義為一穿透區，在所述反射區中的液晶層等效電場相對于所述穿透區的液晶層等效電場為弱。
2.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述液晶層為一摻入手性劑的負型液晶材料。
3.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一電極的裸空區域為圓形、橢圓形、矩形的對稱性圖型之一。
4.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二電極為整面未蝕刻或蝕刻成特定圖案之一，所述特定圖案為一具有對稱形狀的狹縫電極圖案，且其對稱中心對應所述第一電極的裸空區域。
5.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射層為金屬導電材料，且在所述反射層與所述第二電極及所述第二基板之間還包含有一絕緣保護層，以確保所述反射層與所述第二電極彼此絕緣。
6.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射層為非導電材料，且所述反射層位于所述第二電極及背光板之間、或者位于所述液晶層與所述第二電極之間。
7.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射層位于所述第一電極的裸空區域對應處的反射區形狀為圓形、橢圓形、矩形的對稱性圖型之一。
8.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，遠離所述反射區的穿透區外圍區域的液晶顯示單元區域，是作為一液晶顯示單元周圍反射區。
9.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射層與所述第二電極之間還包含有一相位補償板。
10.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述液晶層為一負型液晶材料。
11.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一偏光片與所述第一基板之間還包含有一第一相位補償板。
12.如權利要求I所述的具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二偏光片與所述第二基板之間還包含有一第二相位補償板。
全文摘要
本發明提出一種具有穿透區及反射區的液晶顯示裝置，是在液晶顯示裝置的第一電極選定區域開設有至少一裸空區域，而在第二電極相對應于所述第一電極的裸空區域處，則設有一反射層。第二電極與第一電極之間沿著所述延伸方向定義為一液晶顯示單元區域，在所述液晶顯示單元區域中位于對應于所述第一電極的裸空區域的區域定義為一反射區，而在所述反射層以外的液晶顯示單元區域則定義為一穿透區，在所述反射區中的液晶層等效電場相對于所述穿透區的液晶層等效電場為弱。遠離所述反射區的穿透區外圍區域的液晶顯示單元區域，也可作為反射區。
文檔編號G02F1/13363GK102736305SQ20121006736
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月14日 優先權日2011年4月8日
發明者彭政忠, 李欣達 申請人:奇美電子股份有限公司