CN100359374C

CN100359374C - 半穿透式液晶显示装置及其制造方法以及电子装置

Info

Publication number: CN100359374C
Application number: CNB2005101025488A
Authority: CN
Inventors: 张炜炽; 庄立圣
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: TWI275864B; CN1804691A; TW200624923A

Abstract

本发明为一种半穿透式液晶显示装置及其制造方法以及电子装置，包括一液晶层，夹于一第一基板与一第二基板之间；一发光元件，位于第一基板的一边上，包含有多个凹口的一绝缘层，形成于第一基板上，其中每一凹口包含一第一侧壁与一第二侧壁，而第二侧壁与水平方向之间具有一夹角，一第一反射层，形成于绝缘层上，并延伸至第二侧壁上，其中第二侧壁上的第一反射层是面向发光元件，一内部偏光片，形成于第一反射层的上方。

Description

半穿透式液晶显示装置及其制造方法以及电子装置

技术领域

本发明有关于一种显示器装置，且特别是有关于一种半穿透式液晶显示装置(transflective LCD)及其制造方法。

背景技术

液晶显示(LCD)装置已经被广泛使用于电子装置中，例如可携式计算机、个人数字助理(PDA)以及行动电话。LCD装置可分为「穿透式」以及「反射式」两大类。穿透式LCD装置采用背光当作光源，而反射式LCD装置则是采用环境光当作光源。因为穿透式LCD装置使用背光，所以穿透式LCD装置可以有较亮的显示以及可以使用于环境光不足的环境中。然而，这背光却使穿透式LCD装置较为耗电以及使装置体积较大。相反地，由于反射式LCD装置是采用环境光，所以具有较省电的优点。但是，反射式LCD装置并不易在环境光不足的环境下显示图像。

为了要克服上述两种型式的LCD装置的缺点，一种半穿透式LCD装置已经被发展出来。半穿透式LCD装置可以在穿透以及反射模式下显示图像(影像)。在强环境光下，半穿透式LCD装置的背光能够被关掉，因而能够降低能量消耗。当环境光不足时，则半穿透式LCD装置的背光能够被开启，因而改善传统反射式LCD装置的显示品质。

请参阅图1，图1是现有的半穿透式LCD装置的分解立体示意图。现有的半穿透式LCD装置包括互相对向之一上基板10和一下基板20，以及夹在上下基板之间的一液晶层50。上基板10通常称为彩色滤光片基板(color filtersubstrate)10，而下基板20通常称为数组基板(array substrate)20。

在对向于下基板20的该上基板10表面上，形成有一黑色矩阵(blackmatrix)12以及包含红色(R)、绿色(G)与蓝色(B)的彩色滤光片14，其中黑色矩阵12以矩阵型式而环绕每一彩色滤光片14。更者在上基板10上，形成一共通电极16而覆盖黑色矩阵12以及彩色滤光片14。

在对向于上基板10的下基板20表面上，形成有当作是开关元件的薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)“T”，以相对于彩色滤光片14的数组(arraymatrix)型式而形成于下基板20上。另外，互相交错的栅极线26与数据线28定义出下基板20上的多个画素区(pixel area)“P”，其中每一TFT位于栅极线26与数据线28交叉处的附近。每一画素区P中具有一画素电极22，画素电极22包含一透明部分22a与一不透明部分22b。透明部分22a包含有透明的导体材料，例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。不透明部分22b包含具有高反射性的金属材料，例如铝(Al)。

请参阅图2，图2是用以说明现有的半穿透式LCD装置的操作模式的剖面示意图。现有的半穿透式LCD的装置，包括一下基板200、一上基板260以及夹在上下基板之间的一液晶层230。

下基板200具有形成于其上的一绝缘层210以及一画素电极220，其中画素电极220具有不透明部分222与透明部分224，不透明部分222例如是铝层，而透明部分224例如是铟锡氧化物层。不透明部分222反射外部光(或称环境光/周围光，ambient light，即反射光)270，而设置于下基板200外侧的背光元件290所发出的光(backlight，即背光)280则穿透透明部分224。在下基板200的外侧，可以形成有一下补偿膜291以及一下偏光片292。

背光元件290是位于下偏光片292的下方。背光元件290一般包含有平行排列于一导光板的多个荧光管，并且具有用以提升亮度的一反射板，以及用以提供均匀照明于LCD的一扩散层于导光板上。例如在可携式显示装置中，具有小直径的冷阴极荧光管可被装设于导光板的一端或对面端上，因而使光能够直接射向LCD面板。

上基板260具有形成于其上的一共通电极240与一彩色滤光片250，彩色滤光片250包含有R，G，B三主要颜色区。在上基板260的外侧，可以形成有一上补偿膜293以及上偏光片294。

如上述，液晶层230是夹于下基板200与上基板260之间。半穿透式LCD装置因而能够在穿透模式与反射模式下操作。例如在穿透模式下操作时，从背光元件290来的背光280可穿透透明部分224以及通过彩色滤光片250。而环境光270可被不透明部分222反射，然后再次通过彩色滤光片250。

然而，由于现有的半穿透式LCD装置仍然需要装设于LCD面板下方的背光元件，因此增加装置体积、厚度与重量，并增加了制造成本。除此之外，在现有的半穿透式LCD装置中，偏光片是被装设于LCD面板的外侧，因此偏光片与LCD面板之间可能会有间隙(gap)，这会导致漏光而降低LCD装置的光效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的，在于提供一种半穿透式LCD装置及其制造方法。

为达上述目的，本发明提供一种半穿透式LCD装置，包括：一第一基板与一第二基板；一液晶层，夹于第一基板与第二基板之间；一发光元件，位于第一基板的一边上；包含有多个凹口的一绝缘层，形成于第一基板上，其中每一凹口包含一第一侧壁与一第二侧壁，第二侧壁与水平方向之间具有一夹角；一第一反射层，形成于绝缘层上，并延伸至第二侧壁上，其中第二侧壁上的第一反射层是面向发光元件；以及一内部偏光片，形成于第一反射层的上方。

本发明也提供一种半穿透式LCD的制造方法，包括：提供一第一基板与一第二基板；形成包含有多个凹口的一绝缘层于第一基板上，其中每一凹口包含一第一侧壁与一第二侧壁，第二侧壁与水平方向之间具有一夹角；形成一液晶层而夹于第一基板与第二基板之间；配置一发光元件于第一基板的一边上；形成一第一反射层于绝缘层上，并延伸至第二侧壁上，其中第二侧壁上的第一反射层是面向发光元件；以及形成一内部偏光片于第一反射层的上方。

本发明还提供一种电子装置，包括：上述技术方案中的半穿透式液晶显示器；一控制器耦合于该半穿透式液晶显示器；以及一输入装置耦合于该控制器，用以输入信号至控制器以供图像。

本发明由位于第一基板的一边上的发光元件以及延伸至第二侧壁上而面向发光元件的反射层，使得本发明的半穿透式LCD装置厚度比现有的具有传统背光元件的LCD装置薄，而符合产品轻薄的设计趋向。

附图说明

图1是现有的半穿透式LCD装置的分解立体示意图；

图2是用以说明现有半穿透式LCD装置的操作模式的剖面示意图；

图3A是根据本发明实施例的一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图3B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图4A是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图4B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图5A是根据本发明实施例的再一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图5B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置的剖面示意图；

图6是用以说明根据本发明实施例的半穿透式LCD设备的示意图；以及

图7是显示结合本发明的半穿透式LCD装置的电子装置的示意图。

符号说明

现有部分(图1～图2)

10、260 上基板 12 黑色矩阵 14、250 彩色滤光片

16、240 共通电极 22 画素电极 22a、224 透明部分

22b、222 不透明部分 26 栅极线 28 数据线

20、200 下基板 210 绝缘层 220 反射电极

50、230 液晶层 270 外部光(反射光)

280 背光(穿透光) 290 背光元件

T 薄膜晶体管 P 画素区

本案部分(图3～图7)

2 控制器 3 显示设备 4 输入装置

5 电子装置 310 第一基板 312 发光元件

300/301/400/401/500/501 本发明的半穿透式LCD装置

314 第一反射层 320 绝缘层 330 第二反射层

322 凹口 3221 第一侧壁 3222 第二侧壁

340 覆盖层 350 内部偏光片 360 第一配向层

370 第二基板 372 外部偏光片 380 共通电极

390 第二配向层 395 液晶层 398 来自发光元件的光

399 环境/外部光445、555 透明电极。

具体实施方式

在下述图式说明中，若相同或类似的元件则尽量用相同的图标符号来表示。另外，本案将美国专利编号6417899、美国专利申请公开编号2002/0041351以及2004/0085496所揭示的LCD装置等文献内容当作是参考数据。

图3A是根据本发明实施例的一半穿透式LCD装置300的剖面示意图。如图所示，半穿透式LCD装置300可以包含一第一基板310、一发光元件312、一第一反射层314、一绝缘层320、一第二反射层330、一覆盖层340、一内部偏光片350、一第一配向层360、一第二基板370、一共通电极380以及一液晶层395。半穿透式LCD装置300的上述部分则详述如下：

第一基板310可以当作是LCD装置300的下基板，第一基板310例如是具有画素驱动元件(例如薄膜晶体管(TFTs)，未图示)的玻璃基板，或是具有不同程度的穿透特性的塑料基板。

一发光元件312可以配置于第一基板310的一边(edge)上。发光元件312可以包含至少一发光二极管(LED)或一冷阴极荧光灯管(CCFL)。

为了要提升发光元件312的发光效率，第一反射层314可以被黏着或涂布于第一基板310的外侧上。第一反射层314可以包含有不同的反射材料，例如铝或银。

绝缘层320也可以被形成而覆盖第一基板310。如图所示，绝缘层320包含有多个凹口(notches)322。每一凹口322包含一第一侧壁3221与一第二侧壁3222。在一些实施例中，凹口322的底部宽度是窄于凹口322的顶部宽度。绝缘层320的材质例如是SiO₂、SiN、SiON或光敏树脂(photosensitive resin)等。绝缘层320可以由沉积或涂布方式所形成。等凹口322可以由微影制程所形成。在一些实施例中，凹口322的顶部宽度“W”可以大于约2μm，而凹口322的垂直深度范围可以是约2～5μm。另外，绝缘层320的顶表面可以是平坦或不平坦的表面。

在图3A所示的例子中，第二侧壁3222面向发光元件312，而且第二侧壁3222与水平方向之间具有一夹角θ。夹角θ的范围可以是45°～90°。在此例子中，所有凹口322的夹角θ都是一样的角度，例如45°。这里要提醒的是，虽然图3A所示的代表性凹口322是V型轮廓，但这仅是一实施例而并非限定本发明。

第二反射层330是形成于绝缘层320的顶表面上，并可延伸至第二侧壁3222上。第二反射层330可以是经由溅镀(sputtering)和图案化(patterning)制程所形成的铝或银等的反射尾。第二反射层330的顶表面可以是平坦或不平坦的表面。如图所示，第二反射层330的一部分是位于第二侧壁3222上，并面向发光元件312。另外，第二反射层330可以当作是画素电极(pixelelectrode)，画素电极可以由贯穿绝缘层320的插塞(plugs，未图示)而电性连接TFTs(未图示)。在形成等凹口322时，可同时形成上述插塞。

覆盖层340可以形成在绝缘层320与反射层330上，而能够提供一平坦的表面。覆盖层340可以是经由涂布法所形成的光敏树脂或旋转覆盖式的玻璃(spin-on-glass，SOG)层。在一些实施例中，覆盖层340的厚度可以是约3μm。

内部偏光片350也可以形成于覆盖层340上。内部偏光片350可以例如是薄晶膜(TCF)偏光片。内部偏光片350可以是至少由多个柱状分子所形成的部分晶体膜所构成，这些柱状分子的轴可以沿着内部偏光片350的穿透轴而排列着。上述柱状分子可以至少包含具有共轭π系统的碟状环状多晶有机化合物(disc-shaped polycyclic organic compound)，其中碟状环状多晶有机化合物包含杂环族化合物(heterocycles)。内部偏光片350也可以是由液向性(lyotropic)液晶所构成。内部偏光片350在沿着穿透轴方向可以具有约3.4±0.3的内部平面距离。然后，形成第一配向层360而覆盖内部偏光片350。

第二基板370可以当作是LCD装置300的上基板。第二基板370例如是包含有彩色滤光片的玻璃基板。一外部偏光片372可以附着在第二基板370的外侧上。

共通电极380可以被形成于第二基板370的内侧上。共通电极380可以是由沉积法所形成的ITO或IZO层。然后，形成第二配向层390而覆盖共通电极380。

接着，将液晶分子填入第一基板310与第二基板370之间，而形成一液晶层395。其中液晶层395的液晶取向(orientation)是由画素电极330与共通电极380之间的电场来控制。

接着说明半穿透式LCD装置300的操作状态。在穿透模式下，来自发光元件312的光398被位于第二侧壁3222上的第二反射层330反射，然后透过凹口322而穿越液晶层395。在反射模式下，来自环境光或外部光源(未显示)的光399可穿越液晶层395而被第二反射层330反射。在一些实施例中，在任何模式下的来自反射层330的反射，使得发光元件312的体积比现有背光元件来的小或薄，甚至使得发光元件312比较省能源。换句话说，依据本发明可以使LCD装置300具有较薄的结构以及较省能源。

图3B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置301的剖面示意图。在此实施例中，关于距离发光元件312较远的凹口322，其夹角θ可以被减小。例如，最靠近发光元件312的凹口322的起始夹角θ大约是90°，然后随着与发光元件312的距离增加而逐渐减少夹角θ，使得距离发光元件312最远的夹角θ减小至大约45°。

在此实施例中，凹口322可以是由采用细长光罩(attenuated photomask)或具有不同间隙的狭缝光罩(slit photomask)所构成。凹口322的顶部宽度“W”可以大于约2μm，而凹口322的垂直深度范围可以是约2～5μm。

图4A是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置400的剖面示意图。如图所示的例子中，半穿透式LCD装置400包含有当作是画素电极的透明电极445。透明电极445是夹于覆盖层340和内部偏光片350之间。在此例子中，第二反射层330是当作一反射板。

透明电极445可以由贯穿绝缘层320与覆盖层340的插塞(未图示)而电性连接TFTs(未图示)。透明电极44 5可以是经由沉积法所形成的铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)层。在如图4A所示的例子中，所有凹口322的夹角θ都是一样的角度，例如45 °。实际上夹角θ的范围可以是45°～90°。

图4B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置401的剖面示意图。在此实施例中，关于距离发光元件312较远的凹口322，其夹角θ可以被减小。例如，凹口322的起始夹角θ大约是90 °，而最终夹角θ则减小至大约45 °。

图5A是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置500的剖面示意图。如图所示的例子中，半穿透式LCD装置500包含有当作是画素电极的透明电极555。透明电极555是位于内部偏光片350上。在此例子中，第二反射层330是当作一反射板。

透明电极555可以电性连接第一基板310上的TFTs(未图示)。在如图5A所示的例子中，所有凹口322的夹角θ都是一样的角度，例如45°。实际上夹角θ的范围可以是45°～90°。

图5B是根据本发明实施例的另一半穿透式LCD装置501的剖面示意图。在此实施例中，关于距离发光元件312较远的凹口322，其夹角θ可以被减小。例如，凹口322的起始夹角θ大约是90 °，而最终夹角θ则减小至大约45°。

图6显示一控制器2耦合于本发明实施例的半穿透式LCD装置的显示设备3示意图。也就是说，显示设备3可以包含如图3A、3B、4A、4B、5A以及5B的半穿透式LCD装置300/301/400/401/500/501。控制器2可以包含源极与栅极驱动电路(未图标)而用来控制半穿透式LCD 装置300/301/400/401/500/501，因而能够根据输入信号而提供图像。显示设备3与相配合的控制器2可以应用于任何现有的显示设备上，例如平面显示器。

图7是结合本发明的半穿透式LCD装置的电子装置5的示意图，其显示一输入装置4耦合于电子装置5中。电子装置5可以配合本发明的半穿透式LCD装置。如图所示，输入装置4是被耦接于显示设备3中的控制器2，而构成电子装置5。输入装置4可以包含有信息处理器(processor)或其它类似的电子元件，用以输入信号至控制器2而使半穿透式LCD装置提供图像。电子装置5可以是携带式装置，例如PDA、笔记型计算机、桌上型计算机、平板计算机、行动电话或屏幕等等。

本发明由位于第一基板的一边上的发光元件以及延伸至第二侧壁上而面向发光元件的反射层的设计，使得本发明的半穿透式LCD装置体积厚度比现有的具有传统背光元件的LCD装置薄。另外，本发明采用内部偏光片的设计，因而改善现有半穿透式LCD装置的漏光问题。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种半穿透式液晶显示装置，其特征在于，包括：

一第一基板；

一第二基板；

一液晶层，夹于该第一基板与该第二基板之间；

一发光元件，位于该第一基板的一边上；

包含有多个凹口的一绝缘层，形成于该第一基板上，其中每一凹口包含一第一侧壁与一第二侧壁，该第二侧壁与水平方向之间具有一夹角；

一第一反射层，形成于该绝缘层上，并延伸至该第二侧壁上，反射层不覆盖该第一侧壁，其中该第二侧壁上的该第一反射层是面向该发光元件；以及

一内部偏光片，形成于该第一反射层的上方。

2.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，更包括一第二反射层，形成于该第一基板的外侧上。

3.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，更包括：

一覆盖层，位于该第一反射层与该内部偏光片之间；以及

一第一配向层，形成于该内部偏光片上。

4.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，更包括：

一第二偏光片，位于该第二基板的外侧上；

一共通电极，形成于该第二基板的内侧上；以及

一第二配向层，形成于该共通电极上。

5.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，该发光元件包含至少一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

6.如权利要求2所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，该第一反射层及该第二反射层为铝反射层或银反射层。

7.如权利要求3所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，更包括形成一透明电极于该覆盖层或该内部偏光片上方。

8.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，该夹角是45°～90°之间。

9.如权利要求1所述的半穿透式液晶显示装置，其特征在于，该夹角随着该凹口远离该发光元件而变小。

10.一种半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，包括：

提供一第一基板与一第二基板；

形成包含有多个凹口的一绝缘层于该第一基板上，其中每一凹口包含一第一侧壁与一第二侧壁，该第二侧壁与水平方向之间具有一夹角；

形成一液晶层而夹于该第一基板与该第二基板之间；

配置一发光元件于该第一基板的一边上；

形成一第一反射层于该绝缘层上，并延伸至该第二侧壁上，反射层不覆盖该第一侧壁，其中该第二侧壁上的该第一反射层是面向该发光元件；以及

形成一内部偏光片于该第一反射层的上方。

11.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，更包括形成一第二反射层于该第一基板的外侧上。

12.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，更包括：

形成一覆盖层于该第一反射层与该内部偏光片之间；以及

形成一第一配向层于该内部偏光片上。

13.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，更包括：

配置一第二偏光片于该第二基板的外侧上；

形成一共通电极于该第二基板的内侧上；以及

形成一第二配向层于该共通电极上。

14.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该发光元件包含至少一发光二极管或一冷阴极荧光灯管。

15.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该第一反射层及该第二反射层为铝反射层或银反射层。

16.如权利要求12所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，更包括形成一透明电极于该覆盖层或该内部偏光片上方。

17.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该夹角是45°～90°之间。

18.如权利要求10所述的半穿透式液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该夹角随着该凹口远离该发光元件而变小。

19.一种电子装置，其特征在于，包括：

一半穿透式液晶显示器如权利要求1项所述；

一控制器耦合于该半穿透式液晶显示器；以及

一输入装置耦合于该控制器，用以输入信号至控制器以供图像。