CN1185523C

CN1185523C - 半透半反式液晶显示器

Info

Publication number: CN1185523C
Application number: CNB011260025A
Authority: CN
Inventors: 王程麟
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2021-08-20
Also published as: CN1402059A

Abstract

一种半透半反式液晶显示器，其包含：一上板(top plate)，其上设有一透明电极；一下板(bottom plate)接合于该上板，该下板设有多个氮化铝(AlN)制成的半透半反电极；一液晶层夹设于该上板与下板之间；及一光源设于该下板背后。该半透半反电极可反射入射的周遭光线，并且可让光源发出的光线透过。根据本发明的液晶显示器，氮化铝制成的半透半反电极是取代现有技术的的透明像素电极(pixel electrode)，由此当周遭光线入射于上板表面或当光源产生光线时，该半透半反式液晶显示器会产生一影像。

Description

半透半反式液晶显示器

发明领域：

本发明是有关于液晶显示器(liquid Crystal Display，LCD)，其特别有关于一种半透半反(transflective)式液晶显示器。

现有技术：

液晶显示器可以根据其照明(illuminaltion)光源加以分类。反射式液晶显示器是利用由其前面进入的周遭光线来照亮显示器。该反射式显示器装置后面一般设有一反射表面(例如一铝或银反射器(reflector))，其会将光线反射而照明该反射式显示器装置，并且保留光线入射在反射表面的偏振方向(polarization orientation)。虽然反射式显示器符合低电力消耗的需求，然而其影像往往偏暗而不易观看。此外，有许多时候周遭光线并不足够，因此纯粹的反射式显示器在使用上有许多限制。

当周遭光线的强度不足以用来观看影像时，辅助的光源(例如一背照光模块)常被用来照明该显示器。典型的背照光模块包含一光学腔(opticalcavity)以及一灯、发光二极管(LED)或其他会发光的构造。虽然不管周遭的光线如何，辅助的光源皆可照亮显示器，然而其对电池寿命而言是很大的负担。因而，一般而言，便携式电脑的电池在连续使用背照光源2至4小时后就需要充电。

为了克服前述反射式显示器以及透射式(transmissive)显示器的缺点，有些电子显示器已经被设计成当周遭的光线可用时就使用其作为光源，而背照光源只在必要时使用。该同时具有反射以及穿透双重功能的设计即称之为「半透半反(transflective)」式。半透半反式液晶显示器是一种双重模式显示器，其在反射模式时利用周遭光线运作，而在穿透模式时则利用内建的光源运作。

2001年4月3日颁与凡艾里等人(Van Aerle et al.)的美国专利第6,211,992号，其揭示一现有技术的半透半反式液晶显示器，其在穿透状态时，一铬或铝制成的电极可以透光；而在反射状态时，该电极可反射周遭光线。然而，为了确保在穿透状态时有足够的光线可以穿过，电极不能太厚，例如铝制成的电极厚度一般需小于150埃(angstrom)。这将很难提供具有足够精确度的电极，而厚度差异将导致光透射率产生很大的变动，因而在穿透以及反射状态下皆会导致不均匀的显像。此外，就大尺寸面板而言，厚度太小会使阻抗变得太高而影响驱动性能。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种液晶显示器，其设有多个氮化铝(AlN)制成的半透半反式电极，以克服或至少改善前述现有技术的问题。

根据本发明，提供了一种半透半反式液晶显示器，其包含：一上板，包含一透明电极；一下板，接合于该上板，该下板设有多个氮化铝制成的半穿透半反式电极；一液晶层，夹设于该上板与下板之间；及一光源，设于该下板背后，当周遭光线入射于上板表面，或当光源产生光线时，该半透半反式液晶显示器会产生一影像，其中该半穿透半反式电极的厚度为约100埃至约400埃。

其中该下板可以另外包含：多条彼此平行的扫描线路；多条彼此平行且与扫描线路垂直的资料线路，该多条扫描线路与资料线路系形成多个矩阵排列的像素区域，该每一个像素区域是为两相邻扫描线路以及两相邻资料线路所界定；及多个薄膜电晶体设于该多条扫描线路与资料线路交叉处，其中该每一个半透半反式电极系分别设于像素区内作为像素电极。

其中该半透半反式电极的可见光穿透率是大于10％。

其中该半透半反式电极的厚度为约200埃至约300埃。

其中该半透半反式电极的厚度为约250埃。

其中该半透半反式电极是由一层氮化铝薄膜形成，该氮化铝薄膜是在约10千瓦至约40千瓦溅镀功率以及约0.3帕至约1帕的成膜压力下沉积而成。

根据本发明的半透半反式液晶显示器，其藉由提供由氮化铝制成的半透半反电极，而让足够的光线(来自光源(背照光源)通过，然而，另一方面该氮化铝电极仍具有足够的厚度(例如250埃)使得其制程所造成的厚度差异不致影响显示影像的均一性。此外，其亦可大幅降低阻抗，而增进驱动性能。)

附图说明

为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显特征，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

图1：氮化铝膜以及铝膜的透射率/反射率相对于其厚度的关系图；

图2：氮化铝膜以及铝膜(厚度100埃)的透射率/反射率相对于成膜压力的关系图；

图3：氮化铝膜以及铝膜(厚度250埃)的透射率/反射率相对于成膜压力的关系图；

图4：氮化铝膜的透射率/反射率相对于氮/氩比的关系图；

图5：根据本发明较佳实施例的半透半反式液晶显示器的局部剖视图；

图6：根据本发明图5液晶显示器下板的上视图；及

图7：根据本发明图6的I部分放大示意图。

附图标号的说明

100 半透半反式液晶显示器

110 下板 112 扫描线路

114 数据线路 116 薄膜晶体管

118 半透半反电极

120 上板 120a 彩色滤光片

120b 透明电极 130 液晶

140 偏振片 150 背照光模块

152 萤光管 154 管状壳体

具体实施方式

关于前述现有技术的半透半反式液晶显示器所发生的问题，本案发明人经研究后发现可以利用氮化铝(AlN)取代铬或铝作为半透半反电极的材料。发明人首先研究氮化铝膜以及铝膜的透射率/反射率与其厚度之间的关系，其结果如图1所示。从图1可知，在厚度500埃以下，氮化铝膜的透射率皆高于相同厚度的铝膜。此外，氮化铝膜的反射率曲线与透射率曲线交叉点所对应的膜厚是大于100埃；相对地，铝膜的反射率曲线与透射率曲线交叉点所对应的膜厚是小于100埃。因此，氮化铝膜的操作区间(process window)较铝膜宽，也较具批量生产性。发明人接着研究以溅射工艺形成厚度100埃的氮化铝膜以及铝膜时，其透射率/反射率与溅射工艺中成膜压力之间的关系，其结果如图2所示。从图2可知，在膜厚100埃左右，氮化铝膜的透射率大致皆比铝膜透射率高出30％，而氮化铝膜的反射率则略低于铝膜反射率10％。因此，当强调高透射率的设计时，氮化铝膜成为较佳的选择。发明人另研究以溅射工艺形成厚度250埃的氮化铝膜以及铝膜时，其透射率/反射率与溅射工艺中成膜压力之间的关系，其结果如图3所示。从图3可知，在膜厚250埃左右，氮化铝膜的反射率曲线与透射率曲线交叉点所对应的膜压力是介于一般溅射压力0.3帕(Pa)至l帕之间。因此，氮化铝膜的溅射工艺可轻易实施。相对地，当溅射工艺的成膜压力设定在0.3帕(Pa)至约1帕之间时，铝膜的透射率最大只有10％。发明人另研究以溅射工艺形成氮化铝膜时，其透射率/反射率与溅射工艺中氮气/氩氮比例之间的关系，其结果如图4所示。从图4可知，通过调整氮气/氩氮的比例，可以制得具有特定透射率/反射率的氮化铝膜，以符合产品的设计需求。一般而言，半透半反电极在整个可见光谱的平均透射率较佳是不小于10％以确保有足够的光线可以穿过。

图5所示为根据本发明较佳实施例的半透半反(transflective)式液晶显示器100的局部剖视图。该液晶显示器100是由下板(bttom plate)110、上板(top plate)120以及填充于上、下板之间的液晶130组成。一般而言，下板130的有多个矩阵排列的像素(pixel)区域；而上板120一般设有彩色滤光片120a用来显示彩色以及一透明电极120b(例如锡氧化物(ITO)电极)作为一共同电极(common electrode)。该上、下板的表面是分别贴附偏振片140，用以将可见光偏振。一光源，例如一背照光模块150设于下板130上偏振片140的背后。该背照光模块150一般包含一灯，例如一萤光管(fluorescent tube)152，容置于一管状壳体154内，该壳体154具有一内反射表面。萤光管152产生的光线是进入背照光模块150内，然后反射至液晶层。

图6所示为本发明液晶显示器的下板110上视图。在下板110的中央区域是一群彼此平行的扫描线路(scan line)112以及一群彼此平行且与扫描线路112垂直的数据线路(data line)114，而前述的像素区域是指两相邻扫描线路112以及两相邻数据线路114所界定的区域。显然未示于图中，这些扫描线路112以及数据线路114是藉由一内绝缘层而彼此绝缘。此外，显示区域(display region)是由扫描线路112以及数据线路114的交错区域构成，而像素(pixel)区域是指两相邻扫描线路112以及两相邻数据线路114所环绕的区域。详细言之，如图7所示，在每一个像素区域内，其设有一薄膜晶体管(TFT)116做为开关元件(switching element)以及一半透半反电极118作为一像素电极。当扫描讯号输入扫描线路时，薄膜晶体管将被打开而将影像讯号(video signal)经由其本身而送入像素电极。

值得注意的是，本发明的特征在于该半透半反电极118是以氮化铝(AlN)为材料制成，由此在穿透状态时，该半透半反电极118可以透光；而在反射状态时，该半透半反电极118可反射周遭光线。因此，当周遭光线入射于上板表面，或当背照光模块产生光线时，根据本发明的半透半反式液晶显示器会产生一影像。

根据本发明，该半透半反电极118是由一层氮化铝薄膜形成，该氮化铝薄膜较佳是在约10千瓦至约40千瓦溅射功率以以及约0.3帕(Pa)至约1帕的成膜压力下沉积而成。该氮化铝薄膜一般是利用化学气相沉积(chemical vapor deposition(CVD))或溅射法(sputtering)形成。根据本发明，其较佳是在一真空槽中，利用氮气电浆作为反射气体以及利用氩气作为惰性溅射气体(inert sputter gas)，溅射一铝靶材而形成该氮化铝薄膜。为了确保在穿透状态时有足够的光线可以穿过，像素电极不能太厚；此外，像素电极亦不能太薄以确保其厚度精确性。因此，该氮化铝薄膜的厚度较佳是控制在约100埃至约400埃，更佳是控制在约200埃至约300埃，最佳是控制为约250埃。接着，涂布一光致抗蚀剂于该氮化铝薄膜的表面上，以微影进行像素电极图案转移。最后，利用蚀刻将氮化铝薄膜未被光阻保护的部分除去而形成相对应的半透半反电极118。

根据本发明的半透半反式液晶显示器，其利用氮化铝制成的半透半反电极来取代现有技术的的透明像素电极，藉此该氮化铝电极具有足够的厚度(例如250埃)使得其制程所造成的厚度差异不致影响显示影像的均一性，然而，另一方面其仍可让足够的光线(来自光源(背照光源))穿透。此外，其亦可大幅降低阻抗，而增进驱动性能。

虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任保熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动的修改。因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定为准。

Claims

1.一种半透半反式液晶显示器，其包含：

一上板，包含一透明电极；

一下板，接合于该上板，该下板设有多个氮化铝制成的半透半反式电极；

一液晶层，夹设于该上板与下板之间；及

一光源，设于该下板背后，当周遭光线入射于上板表面，或当光源产生光线时，该半透半反式液晶显示器会产生一影像，其中该半透半反式电极的厚度为100埃至400埃。

2.权利要求1的半透半反式液晶显示器，其中该下板另包含：

多条彼此平行的扫描线路；

多条彼此平行且与扫描线路垂直的资料线路，该多条扫描线路与资料线路系形成多个矩阵排列的像素区域，该每一个像素区域是为两相邻扫描线路以及两相邻资料线路所界定；及

多个薄膜电晶体设于该多条扫描线路与资料线路交叉处，

其中该每一个半透半反式电极系分别设于像素区内作为像素电极。

3.权利要求2的半透半反式液晶显示器，其中该半透半反式电极的可见光穿透率是大于10％。

4.权利要求1的半透半反式液晶显示器，其中该半透半反式电极的厚度为200埃至300埃。

5.权利要求4的半透半反式液晶显示器，其中该半透半反式电极的厚度为250埃。

6.权利要求1的半透半反式液晶显示器，其中该半透半反式电极是由一层氮化铝薄膜形成，该氮化铝薄膜是在10千瓦至40千瓦溅镀功率以及0.3帕至1帕的成膜压力下沉积而成。