CN101424820B - 半穿透半反射式液晶显示面板 - Google Patents

Abstract

一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括一对平行设置的基板、一对偏光片分别设置在该对基板的表面上，和高分子分散液晶层设置在该对基板之间。高分子分散液晶层，设置在该对基板之间，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物的双折射率与该液晶分子的双折射率相匹配，在各像素区中，在未施加电压时该液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与/或透射，而在施加电压时，该液晶分子不对该入射光产生反射与/或透射。该液晶分子为正型液晶分子。

Description

半穿透半反射式液晶显示面板

本申请是于2006年8月1日递交的、题为“半穿透半反射式液晶显示面板及其制作方法”的第200610108227.3号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半穿透半反射式液晶显示面板，特别是一种利用网状聚合物使液晶分子同时具有穿透与反射双重功能的液晶显示面板。

背景技术

液晶显示器依据照明光的来源不同，可区分为穿透式、反射式、及半穿透半反射式等三种。穿透式液晶显示器通常具有用来产生光线的背光源，且背光源所产生的光线会通过液晶面板而让使用者观看到液晶显示器的画面显示。反射式液晶显示器则设置有反射电极，当反射式液晶显示器显示画面时，环境光由使用者的观察面进入液晶显示器内，进入液晶面板后再经过反射电极将光线反射，而被反射的光线会再穿出液晶面板，最后使用者便可观看到液晶显示器的画面显示。另一方面，半穿透半反射式液晶显示器则是同时具有穿透模式和反射模式的液晶显示器，也就是说，液晶面板的各像素区均包括穿透区与反射区，其中穿透区使用背光源，而反射区则使用环境光作为光源。

请参考图1，图1为现有半穿透半反射式液晶显示面板之示意图。如图1所示，现有半穿透半反射式液晶显示面板10包括阵列基板12、彩色滤光片基板14与液晶分子层16设置在阵列基板12与彩色滤光片基板14之间。阵列基板20包括多个像素区18，且各像素区18均包括反射区181与穿透区182。阵列基板12另包括多个薄膜晶体管(图未示)，分别设置在各反射区181内、多个反射电极20设置在薄膜晶体管的上方，以及多个穿透电极(图未示)设置在穿透区182内。另外，反射电极20与薄膜晶体管之间另包括介电层22。

由于半穿透半反射式液晶显示面板10的穿透区182使用背光源，因此光线仅需穿过液晶分子层16一次，而反射区181使用环境光作为光源，因此光线需穿过液晶分子层16二次。在此状况下位于反射区181的位相差为穿透区182的位相差二倍，因此在驱动液晶分子时会造成反射率对电压的关系与穿透率对电压的关系不匹配。对此，现有半穿透半反射式液晶显示面板10采用双液晶间隙设计来解决电压不匹配的问题。在现有半穿透半反射式液晶显示面板10中，位于反射电极20下方的介电层22的作用，即在调整液晶分子层16的液晶间隙，通过介电层22的设置，使得液晶分子层16在反射区181的液晶间隙小于在穿透区182的液晶间隙，使光线通过反射区181与穿透区182时具有相同的位相差，进而改善驱动电压在反射区181与穿透区182不匹配的问题。然而由于双间隙设计的半穿透半反射式液晶显示面板必须增加在反射区181中制作介电层22的步骤，不仅会增加工艺时间与成本等，并会影响成品率，更重要的是反射区181与穿透区182的交界处的落差还会使得液晶分子的取向不易，而降低画面显示品质。另外，现有半穿透半反射式液晶显示面板虽然利用单液晶间隙设计，然而其作法是利用不同的控制电路分别驱动反射区与穿透区，因此不仅增加阵列基板的布局复杂度，同时其驱动方式也较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半穿透半反射式液晶显示面板及其制作方法，以解决现有技术所面临的难题。

为达上述目的，本发明的实施例提供一种半穿透半反射式液晶显示面板，其包括一对平行设置的基板、一对偏光片分别设置在该对基板的表面，和高分子分散液晶层，设置在该对基板之间。该对偏光片具有相互垂直的穿透轴。该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，在未施加电压时该等液晶分子不对任何方向的入射光产生反射与透射，而在施加电压时该液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与透射。

为达上述目的，本发明的实施例提供一种半穿透半反射式液晶显示面板，其包括一对平行设置的基板、一对偏光片分别设置在该对基板之表面，和高分子分散液晶层，设置在该对基板之间。该对偏光片具有相互垂直的穿透轴。该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物的双折射率与该等液晶分子的双折射率相匹配，在未施加电压时该液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与透射，而在施加电压时，该液晶分子不对任何方向的入射光产生反射与透射。

为达上述目的，本发明的实施例提供一种半穿透半反射式液晶显示面板，其包括有一对平行设置的基板、一对偏光片分别设置在该对基板的表面，和高分子分散液晶层，设置在该对基板之间。该对偏光片具有相互垂直的穿透轴。该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物由多个前驱体聚合而成，各该前驱体包括苯或联苯之烃化物和氟化物，各该前驱体包括一至八个氟原子，该烃化物包括线状脂肪烃链作为连接基，且该线状脂肪烃链包括一至二十二个碳原子。

为达上述目的，本发明的实施例提供一种制作半穿透半反射式液晶显示面板的方法。根据上述方法，首先提供一对平行设置的基板，该对基板之间包括高分子分散液晶层，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与多个前驱体，各该前驱体包括苯或联苯类的烃化物及氟化物，各该前驱体包括一至八个氟原子，该烃化物包括线状脂肪烃链作为连接基，且该线状脂肪烃链包括一至二十二个碳原子。随后进行聚合工艺，使该前驱体聚合成网状聚合物。

以下为有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有半穿透半反射式液晶显示面板的示意图。

图2与图3为本发明优选实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的示意图。

图4与图5展示了本发明的网状聚合物所使用的前驱体的二个实施例的化学结构。

图6至图11为本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的其它实施例的示意图。

图12为本发明制作半穿透半反射式液晶显示面板方法的流程图。

简单符号说明

10           半穿透半反射式液晶显示面板        12            阵列基板

14           彩色滤光片基板                    16            液晶分子层

18           像素区                            181           反射区

182                 穿透区                                   20            反射电极

22                  介电层

30                  半穿透半反射式液晶显示面板

32                  高分子分散液晶层                         34            液晶分子

36                  网状聚合物                               40            阵列基板

42                  偏光片                                   50            彩色滤光片基板

52                  偏光片                                   70、72、74    流程步骤

具体实施方式

请参考图2与图3，图2与图3为本发明优选实施例的半穿透半反射式液晶显示面板的示意图，其中图2为半穿透半反射式液晶显示面板在未施加电压状况下的示意图，而图3为半穿透半反射式液晶显示面板在施加电压状况下的示意图。如图2与图3所示，半穿透半反射式液晶显示面板30包括一对平行设置的基板(举例而言，分别为阵列基板40与彩色滤光片基板50)、高分子分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)层32设置在阵列基板40与彩色滤光片基板50之间，和一对偏光片42、52，分别设置在阵列基板40相对于彩色滤光片基板50的另一侧，与彩色滤光片基板50相对于阵列基板40的另一侧。偏光片42、52分别具有穿透轴，且两穿透轴相互垂直(如图标中的箭头所示)。高分子分散液晶层32包括多个液晶分子34与网状聚合物36。

本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板30为光学补偿斜展(opticalcompensated splay)模式的黑底(normally black)显示面板，因此液晶分子34为垂直取向的负型液晶分子，且阵列基板40与彩色滤光片基板50水平取向，且两基板的水平取向方向为相互平行(如图中基板上的箭头所示)。如图2所示，在未施加电压的情况下，液晶分子34在靠近阵列基板40的一侧与靠近彩色滤光片基板50的一侧均具有一预倾角，且上述二预倾角互相平行排列，因此液晶分子34会沿上述二预倾角呈现垂直(homeotropic)排列；如图3所示，而在施加电压的情况下，液晶分子34会呈现光学补偿斜展方式排列，换句话说，液晶分子34根据施加于该对平行设置的基板的压差而受网状聚合物36影响对入射光产生反射与/或透射。

本发明的网状聚合物36的主要作用之一在于影响液晶分子34的穿透率与反射率，使得在未施加电压时液晶分子34不会对任何方向的入射光产生反射与透射，即液晶分子34不会对背光源产生透射，也不会对环境光产生反射，而在施加电压时液晶分子34会受网状聚合物36影响而容许背光源穿透且散射，并对环境光产生反射和散射。值得注意的是网状聚合物36也具有提高液晶分子34的预倾角的作用，并可加速液晶分子34的转态时间。由上述可知，本发明通过网状聚合物36的设置使得半穿透半反射式液晶显示面板30可为单液晶间隙设计，而不必为双间隙设计，因此可简化工艺复杂度并提升整体成品率。再者，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板30虽具有反射与穿透两种模式，其在显示时，是凭借网状聚合物36使得各像素区内的液晶分子34同时发挥穿透与反射双重功效。

本发明的网状聚合物36的前驱体可包括苯或联苯的烃化物和氟化物，其中各前驱体包括一至八个氟原子，烃化物包括线状脂肪烃链(CH₂)_n作为连接基，且线状脂肪烃链包括一至二十二个碳原子。请参考图4与图5，图4与图5展示了本发明的网状聚合物所使用的前驱体的二个实施例的化学结构。另外，在本发明的实施例中，前驱体约占液晶分子的重量百分比约介于2％至20％之间，但不限于此，同时前驱体可为紫外光可聚合物或热可聚合物等。值得说明的是由于网状聚合物36的作用在于影响液晶分子34的穿透率与反射率，因此在前驱体的材料选择上，前驱体的特性必须与液晶分子兼容，举例来说，前驱体必须可与液晶分子完全互溶，同时前驱体的双折射率或是其聚合成的网状聚合物的双折射率也需与液晶分子的双折射率相匹配。如此一来，网状聚合物在液晶分子发挥透射与反射作用时不致影响液晶显示面板的正常显示功能。此外，由于本发明的网状聚合物36在高分子分散液晶层38中的比例并不高，因此并不会造成液晶分子34的驱动电压升高。另外在本实施例中，网状聚合物36在未施加电压的情况下，利用加热或照射紫外光方式聚合而成。

上述实施例为光学补偿斜展模式的黑底显示面板，而本发明的半穿透半反射式液晶显示面板另包括多种不同的实施方式。图6至图11为本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的其它实施例的示意图，其中图6与图7所示为垂直取向水平扭转(VA-TN)模式的黑底显示面板，图8至图9所示为水平扭转(TN)模式的白底(normally white)显示面板，图10至图11所示为光学补偿弯曲(optical compensated bend，OCB)模式的白底显示面板。在下文的说明中，各实施例的元件部分已在上述实施例详细说明，同时各实施例的网状聚合物与其前驱体也如前实施例所述，因此以下不再赘述，另外为便于比较本发明各实施例的异同处，在图6至图11中，与图2至图3相同的元件使用相同的标号标注。

请参考图6与图7，图6为半穿透半反射式液晶显示面板在未施加电压状况下的示意图，而图7为半穿透半反射式液晶显示面板在施加电压状况下的示意图。本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板30为垂直取向水平扭转(VA-TN)模式的黑底显示面板，因此液晶分子34为垂直取向的负型液晶分子，且阵列基板40与彩色滤光片基板50为水平取向，而与前述实施例的光学补偿斜展模式显示面板不同处在于，本实施例的阵列基板40与彩色滤光片基板50的水平取向方向为相互垂直。如图6所示，在未施加电压的情况下，液晶分子34在靠近阵列基板40的一侧与靠近彩色滤光片基板50的一侧均具有一预倾角，而上述二预倾角互相垂直排列，因此液晶分子34会沿上述二预倾角而呈现垂直(homeotropic)排列；如图7所示，而在施加电压的情况下，液晶分子34会呈现水平扭转(twist nematic，TN)排列。

同于前述实施例，本实施例的网状聚合物36在未施加电压时并不影响液晶分子34，因此液晶分子34不会对任何方向的入射光产生反射与透射，而在施加电压时液晶分子34会受网状聚合物36影响而容许背光源穿透和散射，并对环境光产生反射及散射，且在本实施例中，网状聚合物36也在未施加电压的情况下，利用加热或照射紫外光方式聚合而成。

请参考图8与图9，图8为半穿透半反射式液晶显示面板在未施加电压状况下的示意图，而图9为半穿透半反射式液晶显示面板在施加电压状况下的示意图。本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板为水平扭转(TN)模式的白底显示面板，因此液晶分子为向列型(nematic)液晶分子，阵列基板40与彩色滤光片基板50为水平取向，且其水平取向方向为相互垂直。

由于本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板30为白底显示面板，因此在未施加电压时液晶分子34会受网状聚合物36的影响而对入射光产生反射与透射，而在施加电压时液晶分子34则不对任何方向的入射光产生反射与透射。如图8所示，在未施加电压的情况下，液晶分子34会呈现水平扭转排列，此时背光源可穿过高分子分散液晶层32并被散射，且同时环境光也可被高分子分散液晶层32所反射。如图9所示，在施加电压的状况下，液晶分子34在靠近阵列基板40的一侧与靠近彩色滤光片基板50的一侧均具有一预倾角，而上述二预倾角互相垂直排列，因此液晶分子34会沿上述二预倾角而呈现垂直排列，此时背光源无法穿透高分子分散液晶层32，且环境光也无法被高分子分散液晶层32所反射。另外值得说明的是在本实施例中，网状聚合物36在阵列基板40与彩色滤光片基板50之间施加电压的情况下，利用加热或照射紫外光方式聚合。

请参考图10与图11，图10为半穿透半反射式液晶显示面板在未施加电压状况下的示意图，而图11为半穿透半反射式液晶显示面板在施加电压状况下的示意图。本实施例的半穿透半反射式液晶显示面板为光学补偿弯曲模式的白底显示面板模式的白底显示面板，因此液晶分子34是正型液晶分子，且阵列基板40与彩色滤光片基板50为水平取向，且其水平取向方向为相互平行。

如图10所示，在未施加电压的情况下，背光源可穿透高分子分散液晶层32并被散射，而环境光也可被高分子分散液晶层32所反射；如图11所示，在施加电压的状况下，液晶分子34会呈现光学补偿弯曲方式排列，此时背光源无法穿透高分子分散液晶层32，且环境光也无法被高分子分散液晶层32所反射。另外在本实施例中，网状聚合物36也在阵列基板40与彩色滤光片基板50之间施加电压的情况下，利用加热或照射紫外光方式聚合。

上述为本发明的半穿透半反射式液晶显示面板的优选实施例，但本发明的应用并不限于上述实施例，而可应用于其它各式半穿透半反射式液晶显示面板。另外值得说明的是随着半穿透半反射式液晶显示面板的方式不同，本发明的网状聚合物的聚合方法也有所差异。请参考图12，图12为本发明制作半穿透半反射式液晶显示面板方法的流程图。如图12所示，本发明的方法包括有：

步骤70：提供一对平行设置的基板；

步骤72：在该对基板之间形成高分子分散液晶层，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与多个前驱体，各该前驱体包括苯或联苯类的烃化物和氟化物，各该前驱体包括一至八个氟原子，该烃化物包括线状脂肪烃链作为连接基，且该线状脂肪烃链包括一至二十二个碳原子；和

步骤74：进行聚合工艺，使该前驱体聚合成网状聚合物。

本发明的网状聚合物利用上述的前驱体聚合而成，而聚合反应的条件可视前驱体的不同而利用加热方式、照射紫外光或其它特定波定波长的光线，以将前驱体聚合为网状聚合物。另外，随着半穿透半反射式液晶显示面板的类型不同，本发明的方法也需加以调整。举例而言，若半穿透半反射式液晶显示面板为光学补偿斜展模式或水平扭转模式，则聚合反应是在二基板之间未施加电压的状况下进行，而若半穿透半反射式液晶显示面板为垂直取向水平扭转模式或光学补偿弯曲模式，则聚合反应是在二基板之间施加电压的状况下进行。另外在进行聚合反应之前，必须对二基板相对的表面进行水平定向处理，例如利用刷磨(rubbing)处理，使得液晶分子依预定方向排列，而对于液晶分子为垂直取向的显示面板而言，例如垂直取向水平扭转模式的液晶显示面板，二基板表面的水平取向方向为相互垂直，因此液晶分子在未施加电压的状况下即具有预倾角；而对于光学补偿斜展模式的液晶显示面板而言，二基板表面的水平取向方向则为相互平行。

综上所述，本发明的半穿透半反射式液晶显示面板利用网状聚合物改善液晶分子的特性，使液晶分子可同时发挥透射与反射双重功能，同时网状聚合物还具有使增进液晶分子散射效果、提高液晶分子的预倾角与加速液晶分子的转态时间等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修改，都应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括：

一对平行设置的基板；

一对偏光片，分别设置在该对基板的表面上，该对偏光片具有相互垂直的穿透轴；和

高分子分散液晶层，设置在该对基板之间，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物的双折射率与该液晶分子的双折射率相匹配，在各像素区中，在未施加电压时该液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与/或透射，而在施加电压时，该液晶分子不对该入射光产生反射与/或透射；

其中该液晶分子为正型液晶分子。

2.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中该对基板为水平取向，且该对基板的取向方向为相互平行。

3.如权利要求1所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中该网状聚合物包括多个前驱体，其中该前驱体包括至少一个紫外光可聚合物或至少一个热可聚合物。

4.一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括：

一对平行设置的基板；

一对偏光片，分别设置在该对基板的表面上，该对偏光片具有相互垂直的穿透轴；和

高分子分散液晶层，设置在该对基板之间，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物的双折射率与该液晶分子的双折射率相匹配，在各像素区中，在未施加电压时该液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与/或透射，而在施加电压时，该液晶分子不对该入射光产生反射与/或透射；

其中该液晶分子为向列型液晶分子，且其中该对基板为水平取向，该对基板的取向方向相互垂直。

5.一种半穿透半反射式液晶显示面板，包括：

一对平行设置的基板；

一对偏光片，分别设置在该对基板的表面上，该对偏光片具有相互垂直的穿透轴；和

高分子分散液晶层，设置在该对基板之间，该高分子分散液晶层包括多个液晶分子与网状聚合物，该网状聚合物由多个前驱体聚合而成，每一该前驱体包括有苯或联苯的烃化物和氟化物，每一该前驱体包括一至八个氟原子，该烃化物包括线状脂肪烃链作为连接基，且该线状脂肪烃链包括一至二十二个碳原子；

其中在各像素区中，在未施加电压时该多个液晶分子受该网状聚合物影响对入射光产生反射与/或透射，而在施加电压时，该多个液晶分子不对该入射光产生反射与/或透射。

6.如权利要求5所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中该前驱体包括至少一个紫外光可聚合物或至少一个热可聚合物。

7.如权利要求5所述的半穿透半反射式液晶显示面板，其中该前驱体占该液晶分子的重量百分比介于2％至20％之间。

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