CN100458504C - 半反射半穿透液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半反射半穿透液晶显示器及其制造方法。一单一间隙型半反射半穿透液晶显示器包括一第一基板具有反射区域及穿透区域、一第二基板对向于第一基板、以及一液晶层夹置于第一基板与第二基板之间。一反射板结构设置于第一基板上的反射区域上，致使于穿透区域形成第一凹入区域。一第一取向层顺应性地形成于第一基板上，覆盖反射板结构，且于穿透区域形成第二凹入区域，以及一第二取向层填入第二凹入区域。其中，第一取向层与第二取向层各提供液晶层不同的位向及预倾角。

Description

半反射半穿透液晶显示器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器及其制造方法，特别是涉及一种半反射半穿透液晶显示器及其制造方法。

背景技术

液晶显示器(LCD)具有许多的优点，例如体积小、重量轻、低电力消耗等等。因此，液晶显示器已经广泛地应用于手提式计算机、移动电话等电子产品。亦即，液晶显示器技术正持续朝向轻、薄、易于携带的领域发展。

典型的液晶显示器包括一对具有对向电极的基板，其间夹置一液晶层。利用对向电极所产生的电场控制液晶层中液晶分子的转向，而控制显示器的显示。于液晶层与该对向基板的接口，各具有一取向层以提供液晶层中液晶分子取向的定位及预倾状态。

传统的半反射半穿透液晶显示器可同时利用环境光源与背光光源达到较好的显示效果，可以改善反射型显示器于环境照明不足时亮度过低，且可改善穿透型显示器于室外日光照射下影像淡化的缺点，同时降低背光源的电源耗用量。然而，半反射半穿透液晶显示器由于光线在反射区比穿透区多行一倍距离的相位差，而需将反射区域与穿透区域的液晶层厚度设计成不同。

美国专利第6,862,058号中提出一种单一间隙液晶盒的半反射半穿透型液晶显示器，于各个像素中，反射区与穿透区使用不同的取向层以形成相同的相位延迟效果。利用涂布方式制作一层垂直取向层于有源元件基板上，之后，再以光掩模遮住反射区，施以紫外光(UV)曝光穿透区，使穿透区的垂直取向层的取向效果大减。接着，移开光掩模，并以摩擦方式造成反射区上的取向层具有垂直取向的效果，而穿透区上的取向层则具有水平取向的效果。

图1显示现有技术于半反射半穿透液晶显示器的反射区与穿透区具有不同取向效果的取向层的剖面示意图。请参阅图1，传统的半反射半穿透液晶显示器包括一下基板11，例如具有有源元件的基板，以及对向的上基板21，例如玻璃基板具有彩色滤光层22于其上。下基板11与上基板21间夹置一液晶层30。半反射半穿透液晶显示器可区分成多个像素，各像素包括一反射区域R及一穿透区域T。一透明电极14形成于具有源元件的下基板11上。透明电极14与下基板11间隔以平坦层13，并通过一接触孔18使透明电极14与薄膜晶体管12电连接。一反射电极15设置于反射区域R的透明电极14上。于下基板11的反射区域R与穿透区域T上，分别设置垂直取向层17与水平取向层16，搭配上基板21上的水平取向层24，达到于反射区与穿透区具有不同的取向效果。

然而，于反射区R与穿透区T形成不同性质的取向层需通过繁复的光刻及蚀刻工艺完成。例如，以聚酰亚胺(polyimide，简称PI)为取向层，并通过选择特定区域曝光，藉光化学反应，改变特定区域取向的方式，达到多重区域具不同预倾角的目的，如此既耗费成本且降低工艺成品率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供单一液晶盒间隙下，达到穿透与反射模式亮度与对比一致的效果。

本发明的另一目的在于提供一反射板结构，致使反射区域与穿透区域间造成段差所形成的凹入区域，并涂布性质相异的取向层，使单一间隙的液晶盒于穿透与反射模式下，达到亮度与对比一致的效果。

根据上述目的，本发明提供一种半反射半穿透液晶显示器，包括：一第一基板具有一反射区域及一穿透区域；一第二基板对向于该第一基板；一液晶层夹置于该第一基板与该第二基板之间；一反射板结构设置于该第一基板上的反射区域，于该穿透区域形成一第一凹入区域；一第一取向层顺应性地形成于第一基板上且覆盖该反射板结构，于该穿透区域形成一第二凹入区域；以及一第二取向层填入该第二凹入区域；其中，该第一取向层与该第二取向层各提供一液晶层不同的预倾角。

根据上述目的，本发明另提供一种半反射半穿透液晶显示器的制造方法，包括：提供一第一基板具有一反射区域及一穿透区域；形成一反射板结构于该第一基板上，且于该穿透区域形成一第一凹入区域；顺应性地涂布一第一取向层于该第一基板上，且于该穿透区域形成一第二凹入区域；形成一第二取向层填入该第二凹入区域；组合一第二基板对向于该第一基板；以及填充一液晶层于该第一基板与该第二基板之间；其中，该第一取向层与该第二取向层各提供液晶层不同的预倾角。

根据上述目的，本发明又提供一种半反射半穿透液晶显示器的制造方法，包括：提供一第一基板具有一反射区域及一穿透区域；形成一反射板结构于该第一基板上，同时形成一挡墙结构于该反射板结构上，致使于该穿透区域形成一第一凹入区域，以及于该反射板结构上的挡墙结构间形成一第二凹入区域；同时形成一第一取向层于该第一凹入区域中，以及形成一第二取向层填入该第二凹入区域中；组合一第二基板对向于该第一基板；以及填充一液晶层于该第一基板与该第二基板之间；其中，该第一取向层与该第二取向层各提供液晶层不同的预倾角。其中，于形成该反射板结构步骤时，同时形成一档墙结构于该反射板结构上，致使于该反射板结构上的档墙结构间形成一第二凹入区域，且该第二取向层填入该第二凹入区域中。

以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1显示现有技术于半反射半穿透液晶显示器的反射区与穿透区具有不同取向效果的取向层的剖面示意图；

图2显示根据本发明实施例的半反射半穿透液晶显示器的剖面示意图；

图3显示根据本发明第一实施例的半反射半穿透液晶显示器的制造流程图；

图4A～4C显示根据本发明第一实施例的有源元件基板的制造步骤分解示意图；

图5显示根据本发明第二实施例的半反射半穿透液晶显示器的制造流程图；以及

图6A～6B显示根据本发明第二实施例的有源元件基板的制造步骤分解示意图。

简单符号说明

现有部分(图1)

11～下基板；                12～薄膜晶体管；

13～平坦层；                14～透明电极；

15～反射电极；

16～水平取向层；

17～垂直取向层；

18～接触孔；

21～上基板；

22～彩色滤光层；

23～电极；

24～水平取向层；

R～反射区域；

T～穿透区域。

本案部分(图2～6B)

100～半反射半穿透液晶显示器；

112～下基板；

114～反射板结构；

116～第一取向层；

118～第二取向层；

122～上基板；

124R、124G、124B～彩色滤光层；

126～透明电极；

128～取向层；

130～液晶层；

135～液晶分子；

S310-S340～工艺步骤；

410～第一基板；

420～反射板结构；

422a、422b～凹入区域；

430～第一取向层；

435～第二取向层；

450～微流体喷射装置；

S510-S530～工艺步骤；

610～第一基板；

620～反射板结构；

622a～第一凹入区域；

622b～第二凹入区域；

625～挡墙结构；

630～第一取向层；

635～第二取向层；

650～双喷头式微流体喷射装置；

R～反射区域；

T～穿透区域。

具体实施方式

本发明提供一种半反射半穿透液晶显示器，在单一液晶盒间隙下，提供穿透与反射区域所需的光学模式。由于反射板结构会造成反射区域与穿透区域之间基本上形成一凹入区域，分别涂布第一及第二取向层于反射区域及穿透区域中，或是同时利用喷墨相关技术喷涂二种不同的取向层于反射区域及穿透区域中。如此不需光掩模工艺制作不同的取向层，同时可达到在单一液晶盒间隙下，穿透与反射区具有相同的相位延迟效果。

图2显示根据本发明实施例的半反射半穿透液晶显示器100的剖面示意图。通过反射板结构于反射区域与穿透区域间实质的段差，造成的凹入区域，并涂布性质相异的取向层于反射区域及穿透区域，在单一液晶盒间隙下，提供穿透与反射模式所需不同的相位延迟效果。

请参阅图2，提供一下基板112，例如有源阵列的透明基板，具有一反射区域R与一穿透区域T。一反射板结构114设置于下基板112的反射区域上。反射板结构114包括透明的凸块结构，并于其上沉积反射电极。由于反射板结构114于穿透区域T与反射区域R间基本上具有一段差，所以造成凹入的区域。一第一取向层116顺应性地形成于下基板112上，且于穿透区域T形成凹入区域，以及一第二取向层118填入凹入区域。第一取向层116与第二取向层118各提供液晶层130中液晶分子135不同的位向及预倾角。

一上基板122，例如具有彩色滤光层124R、124G、124B的玻璃基板或塑料透明基板，设置对向于下基板112，其间夹以一间隙。一透明电极126设置于彩色滤光层124R、124G、124B上。一取向层128，例如水平的取向层，设置于透明电极126上。一液晶层130夹置于第一基板112与第二基板122之间。

图3显示根据本发明第一实施例的半反射半穿透液晶显示器的制造流程图。首先，于步骤S310中，提供一第一基板，例如有源元件基板，其上具有多个像素。各个像素中包括一反射区域与一穿透区域。接着，于步骤S320中，制作反射电极于第一基板上的反射区域，且于穿透区域造成一凹入区域。于步骤S330中，顺应性地涂布第一取向层于第一基板上，且于穿透区域形成凹入区域。于步骤S340中，利用喷墨法涂布一第二取向层于第一取向层的穿透区域上，并填入凹入区域中。

接着，组合一第二基板，例如彩色滤光层基板，对向于第一基板，并填充一液晶层于第一基板与第二基板之间。

图4A～4C显示根据本发明第一实施例的有源元件基板的制造步骤分解示意图。首先，请参阅图4A，提供一第一基板410，例如玻璃基板或塑料透明基板，其上具有多个像素区域。各个像素区域包括一反射区域R与一穿透区域T。接着，形成一反射板结构420于第一基板410上的反射区域R上，且于穿透区域T造成一凹入区域422a。

请参阅图4B，顺应性地形成第一取向层430于基板410上，且于穿透区域T形成凹入区域422b。例如利用凸版滚印相关技术涂布第一取向层430。根据本发明实施例，第一取向层430的材料可包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂，优选者为水平取向的聚酰亚胺(polyimide，PI)膜。

请参阅图4C，利用洒布法或喷墨法将第二取向层435喷涂至凹入区域422b中，并施以烘烤步骤，包括一软烤程序及一硬烤程序，使其成膜。例如以喷墨法形成第二取向层435，通过一微流体喷射装置450，包括热气泡驱动喷墨头或压电式喷墨头，将取向层材料以液滴形式喷注于各个凹入区域422b的第一取向层430上。第二取向层435的面积尺寸及位置可通过控制微流体喷射装置450的位置及液滴的大小，而得到精确的控制。第二取向层435的材料可包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂，优选者为垂直取向的PI膜。

接着，组合第一基板410与对向的第二基板(未图示)，例如具有彩色滤光层的基板，并填充一液晶层于第一基板与第二基板之间，以形成如图2所示的半反射半穿透液晶显示器100。

根据本发明实施例，可通过选用取向层材料的极性(polarity)，亦即选用其本身与液晶分子之间的接口具有不同的表面张力，进而使不同的取向层表面产生特定的液晶取向能力。

根据本发明的优选实施例，第一取向层430对液晶具垂直取向性，使液晶分子的长轴方向与第一取向层430之间成75～90°的预倾角。并且，第二取向层435具水平取向性，使液晶分子的长轴方向与第二取向层435之间成0～15°的预倾角。或者，第一取向层430具水平取向性，使液晶分子的长轴方向与第一取向层430之间成0～15°的预倾角。并且，第二取向层435具垂直取向性，使液晶分子的长轴方向与第二取向层435之间成75～90°的预倾角。

图5显示根据本发明第二实施例的半反射半穿透液晶显示器的制造流程图。首先，于步骤S510中，提供一第一基板，例如有源元件基板，其上具有多个像素。各个像素中包括一反射区域与一穿透区域。接着，于步骤S520中，制作反射电极于基板上的反射区域，同时形成挡墙结构于反射电极上。因此，于穿透区域造成第一凹入区域，以及于反射电极上的挡墙结构间形成第二凹入区域。于步骤S530中，利用喷墨法同时喷布第一取向层与第二取向层于第一凹入区域与第二凹入区域中。

接着，组合一第二基板，例如彩色滤光层基板，对向于第一基板，并填充一液晶层于第一基板与第二基板之间。

图6A～6B显示根据本发明第二实施例的有源元件基板的制造步骤分解示意图。首先，请参阅图6A，提供一第一基板610，例如玻璃基板或塑料透明基板，其上具有多个像素区域。各个像素区域包括一反射区域R与一穿透区域T。接着，形成一反射板结构620于第一基板610的反射区域R上。同时形成挡墙结构625于反射板结构620上。由此，于穿透区域T造成第一凹入区域622a，以及于反射电极620上的挡墙结构625间形成第二凹入区域622b。

请参阅图6B，利用喷墨相关技术同时将第一取向层635喷涂至第一凹入区域622a中，以及将第二取向层630喷涂至第二凹入区域622b中，并施以烘烤步骤，包括一软烤程序及一硬烤程序，使其成膜。根据本发明实施例，第一取向层635的材料可包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂，优选者为水平取向的聚酰亚胺(polyimide，PI)膜。第二取向层633的材料可包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂，优选者为垂直取向的聚酰亚胺(polyimide，PI)膜。第一取向层635及第二取向层630的形成步骤包括以洒布法或喷墨法形成，通过一双喷头式微流体喷射装置650，例如热气泡驱动喷墨头或压电式喷墨头，各自将取向层材料以液滴形式喷注于各个凹入区域622a及622b中。

接着，组合基板610与一对向基板(未图示)，例如具有彩色滤光层的基板，并填充一液晶层于第一基板与第二基板之间，以形成半反射半穿透液晶显示器。

本发明的优点在于提供一半反射半穿透式液晶显示器，通过反射板结构于反射区域与穿透区域间造成段差所形成的凹入区域，并涂布性质相异的取向层，使单一间隙的液晶盒于穿透与反射模式达到相同的相位延迟效果。由于不需光掩模工艺，且由于喷墨相关技术可减少取向材料的损耗，如此可有效降低半反射半穿透液晶显示器的制造成本。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (29)

1、一种半反射半穿透液晶显示器，包括：

第一基板，其具有反射区域及穿透区域；

第二基板，其对向于该第一基板；

液晶层，夹置于该第一基板与该第二基板之间；

反射板结构，设置于该第一基板上的该反射区域，于该穿透区域形成第一凹入区域；

第一取向层，顺应性地形成于第一基板上且覆盖该反射板结构，于该穿透区域形成第二凹入区域；以及

第二取向层，填入该第二凹入区域；

其中，该第一取向层与该第二取向层各提供液晶层不同的预倾角。

2、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该半反射半穿透液晶显示器为单一间隙型半反射半穿透液晶显示器。

3、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该第一取向层的极性与该第二取向层的极性相反。

4、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该第一取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

5、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该第二取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

6、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该第一取向层具有垂直取向性，使该液晶层的分子的长轴方向与该第一取向层之间成75～90°的预倾角，并且该第二取向层具有水平取向性，该液晶层的分子的长轴方向与该第二取向层之间成0～15°的预倾角。

7、如权利要求1所述的半反射半穿透液晶显示器，其中该第一取向层具有水平取向性，使该液晶层的分子的长轴方向与第一取向层之间成0～15°的预倾角，并且该第二取向层具有垂直取向性，该液晶层的分子的长轴方向与该第二取向层之间成75～90°的预倾角。

8、一种半反射半穿透液晶显示器的制造方法，包括：

提供第一基板，其具有反射区域及穿透区域；

于该第一基板上形成反射板结构，且于该穿透区域形成第一凹入区域；

于该第一基板上顺应性地涂布第一取向层，且于该穿透区域形成第二凹入区域；

形成第二取向层填入该第二凹入区域；

组合第二基板对向于该第一基板；以及

填充液晶层于该第一基板与该第二基板之间；

其中，该第一取向层与该第二取向层各提供液晶层不同的预倾角。

9、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该半反射半穿透液晶显示器为单一间隙型半反射半穿透液晶显示器。

10、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层的极性与该第二取向层的极性相反。

11、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

12、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第二取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

13、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层以滚印法、旋转涂布法、洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该第一基板上。

14、如权利要求13所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中于该第一取向层涂布于该第一基板上之后，还包括软烤程序及硬烤程序。

15、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第二取向层以洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该第一取向层上。

16、如权利要求15所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中于该第二取向层涂布于该第一取向层上之后，还包括软烤程序及硬烤程序。

17、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层具有垂直取向性且该第二取向层具有水平取向性。

18、如权利要求8所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层具有水平取向性且该第二取向层具有垂直取向性。

19、一种半反射半穿透液晶显示器的制造方法，包括：

提供第一基板，其具有反射区域及穿透区域；

于该第一基板上形成反射板结构，致使于该穿透区域形成第一凹入区域；

同时于该第一凹入区域中形成第一取向层，以及于该反射板结构形成第二取向层；

组合第二基板对向于该第一基板；以及

填充液晶层于该第一基板与该第二基板之间；

其中，该第一取向层与该第二取向层各提供液晶层不同的预倾角；以及

其中于形成该反射板结构步骤时，同时形成一档墙结构于该反射板结构上，致使于该反射板结构上的档墙结构间形成一第二凹入区域，且该第二取向层填入该第二凹入区域中。

20、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该半反射半穿透液晶显示器为单一间隙型半反射半穿透液晶显示器。

21、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层的极性与该第二取向层的极性相反。

22、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

23、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第二取向层包括聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚酰胺、聚脲、尼龙、二氧化硅、或卵磷脂。

24、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层以洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该第一凹入区域中。

25、如权利要求24所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中于该第一取向层涂布于该第一凹入区域之后，还包括软烤程序及硬烤程序。

26、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第二取向层以洒布涂布法或喷墨涂布法涂布于该第二凹入区域中。

27、如权利要求26所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中于该第二取向层涂布于该第二凹入区域之后，更包括软烤程序及硬烤程序。

28、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层具有垂直取向性且该第二取向层具有水平取向性。

29、如权利要求19所述的半反射半穿透液晶显示器的制造方法，其中该第一取向层具有水平取向性且该第二取向层具有垂直取向性。

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