CN1295554C

CN1295554C - 半透射半反射式液晶显示装置

Info

Publication number: CN1295554C
Application number: CNB031382444A
Authority: CN
Inventors: 温志坚; 丁岱良; 何玄政
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: CN1553248A

Abstract

一种半透射半反射式液晶显示装置，藉由在透射区域和反射区域分别给予不同的外加电压，可使液晶显示器的透射区域和反射区域呈现出相同的色彩灰阶。该装置包含：一第一衬底，具有多个透射区域和多个反射区域；一透射电极，位于该透射区域上；一反射电极，位于该反射区域上，且与该透射电极形成电连接；一第二衬底，具有多个第一共同电极和多个第二共同电极，其中该第一共同电极位于与该透射区域相对应的上方，该第二共同电极位于与该反射区域相对应的上方，且该第一共同电极与该第二共同电极无电连接；一液晶层，位于该第一衬底和该第二衬底之间。

Description

半透射半反射式液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种液晶显示装置，特别是涉及一种半透射半反射式的液晶显示装置，藉由在透射区域和反射区域分别给予不同的共同电压，可使液晶显示器的透射区域和反射区域所呈现出的色彩灰阶相同。

背景技术

彩色液晶显示面板包括两透明衬底和一置于该等透明衬底之间的液晶层。一般而言，现有TFT液晶显示器常用的TN(Twisted nematic)型液晶就是线状液晶(Nematic)。这种液晶分子在空间上具有一维的规则性排列，所有棒状液晶分子长轴会选择某一特定方向作为主轴并相互平行排列。线状液晶的黏度较小，所以较易流动(它的流动性主要来自在分子长轴方向上较易自由运动)。

由于液晶分子的结构是各向异性(Anisotropic)，所以其引起的光电效应就会因为方向不同而有所差异，也就是液晶分子的介电常数和折射率等光电特性都具有各向异性，因而可以利用这些性质来改变入射光的强度，以便形成灰阶，并应用于显示器组件上。以介电常数ε(dielectric permittivity)为例，将介电常数分成两个方向的分量，分别是ε//(与液晶长轴方向平行)与ε⊥(与液晶长轴方向垂直)。当ε//＞ε⊥时，便称之为介电常数各向异性是正型的液晶，可以用在平行配位的光电效应。而ε//＜ε⊥则称之为介电常数各向异性是负型的液晶，只可用在垂直配位的光电效应。当外加电压时，液晶分子会因介电常数各向异性是正值或是负值，来决定液晶分子的转向是平行于电压或是垂直于电压，并决定光的透射与否。现在TFT-LCD中常用的TN型液晶大多属于介电常数是正型的液晶。

请见图1A和图1B。图1A是尚未对正型的液晶施加电压时该液晶的排列情形。此时可能像素电极(pixel electrode)12和共同电极(commonelectrode)13均未加任何电压或两者加相同电压，使得作用在液晶层11的电压差为零，即未施加任何电压于液晶层11时其中的液晶14呈水平平行排列。这时不论在透射区域或反射区域内，光线均可呈现在液晶显示器上。当外加一电压在液晶层11时，液晶14不再呈水平平行排列，开始向垂直方向转动，直到外加电压达到某一特定值V1时，液晶14将与像素电极12和共同电极13垂直，请见图1B。这时不论在透射区域或反射区域内，光线均无法透过，故光线无法呈现在液晶显示器上。

图2A所示的是透射率与外加电压的关系曲线图(T-V曲线)及反射率与外加电压的关系曲线图(R-V曲线)。由该图可知，外加电压越大，透射率或反射率越小，因而可以利用这些特性来改变入射光的强度，以便形成灰阶。现有半透射半反射式液晶显示器请见图2B，其像素电极由透射电极21和反射电极22所组成，且两者之间电连接。而共同电极23是一整片的透明导体层，故没有透射区域和反射区域的分别。当外加电压于像素电极与共同电极时，此时不论在透射区域或反射区域内，两者所形成的外加电压均相同。但透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线并未重迭(请见图2A)，故在相同的外加电压下，对光线的透射率与反射率并不相同，将造成反射区域和透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同，此时呈现在液晶显示器上的色彩将因反射区域与透射区域所对应的灰阶不同而有所不同。上述情形将导致当液晶显示器利用自身光源藉由透射区域显示时(透射模式)与利用外界光源藉由反射区域显示时(反射模式)所呈现出的色彩灰阶有差异。例如当显示器利用透射模式显示时，呈现的是蓝色，但当显示器利用反射模式显示时，可能呈现出浅蓝色，因此对使用者造成困扰，引起使用者对产品的质疑。

发明内容

在上述的背景技术中，现有半透射半反射式的液晶显示器的共同电极是一整片的透明导体层，故没有透射区域和反射区域的分别。当外加电压于像素电极与共同电极时，此时不论在透射区域或反射区域内，两者所形成的外加电压均相同。但因透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线并未重迭，故将导致当液晶显示器利用透射模式与利用反射模式显示时，所呈现出的色彩灰阶有差异。故本发明提供一种液晶显示装置，可避免上述情形产生。

本发明的一个目的，在于提供一种液晶显示装置。藉由在透射区域和反射区域分别给予不同的共同电压，可使液晶显示器的透射区域和反射区域所呈现出的色彩灰阶相同。

根据以上所述的目的，本发明提供了一种液晶显示装置，其包含：一第一衬底，具有多个透射区域和多个反射区域；一透射电极，位于该透射区域上；一反射电极，位于该反射区域上，且与该透射电极形成电连接；一第二衬底，具有多个第一共同电极和多个第二共同电极，其中该第一共同电极位于与该透射区域相对应的上方，该第二共同电极位于与该反射区域相对应的上方，且该第一共同电极与该第二共同电极间无电连接；一液晶层，位在该第一衬底和该第二衬底之间。

根据上述构想，其中该第一共同电极延伸至与该反射区域对应的上方。

根据上述构想，其中该第二共同电极延伸至与该透射区域对应的上方。

根据上述构想，其中该第一衬底和第二衬底是透明衬底。

根据上述构想，其中该透射电极是一透明导体层。

根据上述构想，其中该透明导体层的材料从下列选出：铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)。

根据上述构想，其中该反射电极是一金属层。

根据上述构想，其中该金属层的材料从下列选出：铝(Al)、银(Ag)及铝钕(AlNd)合金。

根据上述构想，其中该第一共同电极和该第二共同电极均是透明导体层。

根据上述构想，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离等于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。

根据上述构想，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离小于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。

根据上述构想，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离大于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。

附图说明

图1A显示的是正型的液晶未加电压时的排列情形；

图1B显示的是正型的液晶加一V1电压时的排列情形；

图2A显示的是透射率及反射率与外加电压的关系曲线图；

图2B显示的是现有半透射半反射式液晶显示器的剖面图；

图3显示的是本发明的半透射半反射式液晶显示器的第一实施例；

图4显示的是本发明的半透射半反射式液晶显示器的第二实施例；

图5显示的是本发明的半透射半反射式液晶显示器的第三实施例；

图6显示的是本发明的半透射半反射式液晶显示器的第四实施例；及

图7显示的是本发明的半透射半反射式液晶显示器的第五实施例。

附图标记说明

11 液晶层 12 像素电极

13 共同电极 14 液晶

21 透射电极 22 反射电极

23 共同电极

301、401、501、601、701 透明衬底

302、402、502、602、702 另一透明衬底

31、41、51、61、71 薄膜晶体管

321、421、521、621、721 透明绝缘层

322、422、522、622、722 垫高绝缘层

33、43、53、63、73 反射电极

34、44、54、64、74 透射电极

35、45、55、65、75 彩色滤光片

36、46、56、66、76 反射区共同电极

37、47、57、67、77 透射区共同电极

48、58、68、78 透明绝缘层

39、49、59、69、79 液晶层

具体实施方式

下面将详细描述本发明的一些实施例。然而，除了所详细描述的，本发明还可以广泛地在其它实施例中施行，且本发明的范围不受限定，本发明的范围以后附的权利要求为准。

本发明的第一实施例请见图3的半透射半反射式液晶显示器的剖面图。在半透射半反射式液晶显示器中，每一像素都可分为透射区域II和反射区域I两部分。首先在一透明衬底301内侧形成薄膜晶体管31，然后再形成一透明绝缘层321，该透明绝缘层321可以是氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层或上述两种材料的堆栈层。然后，开始定义透射区域II和反射区域I。在反射区域I的位置形成一表面具有凸点(bump)形状的垫高绝缘层322，该垫高绝缘层的材料可以是感光性的树脂或其它透光或不透光的绝缘材料。如果垫高绝缘层322的材料是感光性的树脂，则可先利用涂布方式将该材料涂在该透明衬底上，再利用曝光、显影的方式将该反射区域构图(pattern)。当透射区域及反射区域的构图完成后，需要形成透射电极34和反射电极33。在透射区域II的透射电极34是利用溅镀(sputter)的方法将铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)镀上去。而在反射区域I的反射电极33也是利用溅镀(sputter)的方法将铝(Al)或银(Ag)或铝钕(AlNd)合金镀上去。透射电极34与反射电极33电连接，共同组成一像素电极，且该像素电极也将与薄膜晶体管31形成电连接。而在另一透明衬底302内侧形成一彩色滤光片35后，接着形成一反射区共同电极36和一透射区共同电极37。形成的方法是，可先溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，再利用黄光和蚀刻的方法将该两电极隔开，使该两电极互不相连。于是在液晶显示器工作时，可给予反射区共同电极36和透射区共同电极37两个不同的电压，于是透射区域的外加电压和反射区域的外加电压可被调整成不相同，以克服透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线不重迭所造成的反射区域与透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同的问题。最后，将该两透明衬底内侧贴合后注入液晶形成液晶层39即完成。

本发明的第二实施例请见图4的半透射半反射式液晶显示器的剖面图。在半透射半反射式液晶显示器中，每一像素都可分为透射区域II和反射区域I两部分。首先在一透明衬底401内侧形成薄膜晶体管41，然后再形成一透明绝缘层421，该透明绝缘层421可以是氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层或上述两种材料的堆栈层。然后，开始定义透射区域II和反射区域I。在反射区域I的位置形成一表面具有凸点(bump)形状的垫高绝缘层422，该垫高绝缘层的材料可以是感光性的树脂或其它透光或不透光的绝缘材料。如果垫高绝缘层422的材料是感光性的树脂，则可先利用涂布方式将该材料涂在该透明衬底上，再利用曝光、显影的方式将该反射区构图(pattern)。透射区域和反射区域的构图完成后，需要形成透射电极44和反射电极43。在透射区域II的透射电极44是利用溅镀(sputter)的方法将铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)镀上去。而在反射区域I的反射电极43也是利用溅镀(sputter)的方法将铝(Al)或银(Ag)或铝钕(AlNd)合金镀上去。透射电极44与反射电极43电连接，共同组成一像素电极，且该像素电极也将与薄膜晶体管41形成电连接。而在另一透明衬底402内侧形成一彩色滤光片45后，接着形成一反射区共同电极46和透射区共同电极47。形成的方法是，可先沉积一层透明绝缘层48，再利用黄光和蚀刻的方法将位于透射区域II上的透明绝缘层去掉，接着溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，再利用黄光和蚀刻的方法将该两电极隔开，使该两电极互不相连。于是在液晶显示器工作时，可给予反射区共同电极46和透射区共同电极47两个不同的电压，于是透射区域的外加电压和反射区域的外加电压可被调整成不相同，以克服透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线不重迭所造成的反射区域与透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同的问题。最后，将该两透明衬底内侧贴合后注入液晶形成液晶层49即完成。

本发明的第三实施例请见图5的半透射半反射式液晶显示器的剖面图。在半透射半反射式液晶显示器中，每一像素都可分为透射区域II和反射区域I两部分。首先在一透明衬底501内侧形成薄膜晶体管51，然后再形成一透明绝缘层521，该透明绝缘层521可以是氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层或上述两种材料的堆栈层。然后，开始定义透射区域II和反射区域I。在反射区域I的位置形成一表面具有凸点(bump)形状的垫高绝缘层522，该垫高绝缘层的材料可以是感光性的树脂或其它透光或不透光的绝缘材料。如果垫高绝缘层522的材料是感光性的树脂，则可先利用涂布方式将该材料涂在该透明衬底上，再利用曝光、显影的方式将该反射区构图(pattern)。透射区域及反射区域的构图完成后，需要形成透射电极54和反射电极53。在透射区域II的透射电极54是利用溅镀(sputter)的方法将铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)镀上去。而在反射区域I的反射电极53也是利用溅镀(sputter)的方法将铝(Al)或银(Ag)或铝钕(AlNd)合金镀上去。透射电极54与反射电极53电连接，共同组成一像素电极，且该像素电极也将与薄膜晶体管51形成电连接。而在另一透明衬底502的内侧形成一彩色滤光片55后，接着形成一反射区共同电极56和透射区共同电极57。形成的方法是，可先溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，接着沉积一层透明绝缘层58，再利用黄光和蚀刻的方法将位于透射区域II上的透明绝缘层去掉，接着再溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，再利用黄光和蚀刻的方法将该两电极隔开，使该两电极互不相连。于是在液晶显示器工作时，可给予反射区共同电极56和透射区共同电极57两个不同的电压，于是透射区域的外加电压和反射区域的外加电压可被调整成不相同，以克服透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线不重迭所造成的反射区域与透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同的问题。最后，将该两透明衬底内侧贴合后注入液晶形成液晶层59即完成。

本发明的第四实施例请见图6的半透射半反射式液晶显示器的剖面图。在半透射半反射式液晶显示器中，每一像素都可分为透射区域II和反射区域I两部分。首先在一透明衬底601内侧形成薄膜晶体管61，然后再形成一透明绝缘层621，该透明绝缘层621可以是氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层或上述两种材料的堆栈层。然后，开始定义透射区域II和反射区域I。在反射区域I的位置形成一表面具有凸点(bump)形状的垫高绝缘层622，该垫高绝缘层的材料可以是感光性的树脂或其它透光或不透光的绝缘材料。如果垫高绝缘层622的材料是感光性的树脂，则可先利用涂布方式将该材料涂在该透明衬底上，再利用曝光、显影的方式将该反射区构图(pattern)。透射区域及反射区域的构图完成后，需要形成透射电极64和反射电极63。在透射区域II的透射电极64是利用溅镀(sputter)的方法将铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)镀上去。而在反射区域I的反射电极63也是利用溅镀(sputter)的方法将铝(Al)或银(Ag)或铝钕(AlNd)合金镀上去。透射电极64与反射电极63电连接，共同组成一像素电极，且该像素电极也将与薄膜晶体管61形成电连接。而在另一透明衬底602内侧形成一彩色滤光片65后，接着形成一反射区共同电极66和透射区共同电极67。形成的方法是，可先沉积一层透明绝缘层68，再利用黄光和蚀刻的方法将位于反射区域I上的透明绝缘层去掉，接着溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，再利用黄光和蚀刻的方法将该两电极隔开，使该两电极互不相连。于是在液晶显示器工作时，可给予反射区共同电极66和透射区共同电极67两个不同的电压，于是透射区域的外加电压和反射区域的外加电压可被调整成不相同，以克服透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线不重迭所造成的反射区域与透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同的问题。最后，将该两透明衬底内侧贴合后注入液晶形成液晶层69即完成。

本发明的第五实施例请见图7的半透射半反射式液晶显示器的剖面图。在半透射半反射式液晶显示器中，每一像素都将可分为透射区域II和反射区域I两部分。首先在一透明衬底701内侧形成薄膜晶体管71，然后再形成一透明绝缘层721，该透明绝缘层721可以是氧化硅(SiOx)层、氮化硅(SiNx)层或上述两种材料的堆栈层。然后，开始定义透射区域II和反射区域I。在反射区域I的位置形成一表面具有凸点(bump)形状的垫高绝缘层722，该垫高绝缘层的材料可以是感光性的树脂或其它透光或不透光的绝缘材料。如果垫高绝缘层722的材料是感光性的树脂，则可先利用涂布方式将该材料涂在该透明衬底上，再利用曝光、显影的方式将该反射区构图(pattern)。透射区域及反射区域的构图完成后，需要形成透射电极74和反射电极73。在透射区域II的透射电极74是利用溅镀(sputter)的方法将铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)镀上去。而在反射区域I的反射电极73也是利用溅镀(sputter)的方法将铝(Al)或银(Ag)或铝钕(AlNd)合金镀上去。透射电极74与反射电极73电连接，共同组成一像素电极，且该像素电极也将与薄膜晶体管71形成电连接。而在另一透明衬底702内侧形成一彩色滤光片75后，接着形成一反射区共同电极76和透射区共同电极77。形成的方法是，可先溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，接着沉积一层透明绝缘层78，再利用黄光和蚀刻的方法将位于反射区域I上的透明绝缘层去掉，接着再溅镀一层铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)，再利用黄光和蚀刻的方法将该两电极隔开，使该两电极互不相连。于是在液晶显示器工作时，可给予反射区共同电极76和透射区共同电极77两个不同的电压，于是透射区域的外加电压和反射区域的外加电压可被调整成不相同，以克服透射率与外加电压的关系曲线和反射率与外加电压的关系曲线不重迭所造成的反射区域与透射区域在相同的外加电压下所对应的灰阶不同的问题。最后，将该两透明衬底内侧贴合后注入液晶形成液晶层79即完成。

即使本发明系藉由举出数个优选实施例来描述，但是本发明并不限定于所举出的实施例。先前虽举出与叙述的特定实施例，但是显而易见地，在未脱离本发明所揭示的精神下，所完成的等效改变或修饰均应被包含在本发明内。此外，在未脱离本发明所揭示的精神下，所完成的其它类似与近似改变或修饰也均被包含在本发明内。本发明的范围以权力要求所界定的为准。

Claims

1.一种液晶显示装置，包含：

第一衬底，具有多个透射区域和多个反射区域；

透射电极，位于该透射区域上；

反射电极，位于该反射区域上，且与该透射电极形成电连接；

第二衬底，具有多个第一共同电极和多个第二共同电极，其中该第一共同电极位于与该透射区域相对应的上方，该第二共同电极位于与该反射区域相对应的上方，且该第一共同电极与该第二共同电极无电连接；

液晶层，位于该第一衬底和该第二衬底之间。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一共同电极延伸至与该反射区域相对应的上方。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第二共同电极延伸至与该透射区域相对应的上方。

4.如权利要求1、2或3所述的液晶显示装置，其中该第一衬底和该第二衬底是透明衬底。

5.如权利要求1、2或3所述的液晶显示装置，其中该透射电极是透明导体层。

6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其中该透明导体层的材料从下列选出：铟锡氧化物和铟锌氧化物。

7.如权利要求1、2或3所述的液晶显示装置，其中该反射电极是金属层。

8.如权利要求7所述的液晶显示装置，其中该金属层的材料从下列选出：铝、银及铝钕合金。

9.如权利要求1、2或3所述的液晶显示装置，其中该第一共同电极和该第二共同电极均是透明导体层。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其中该透明导体层的材料从下列选出：铟锡氧化物和铟锌氧化物。

11.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离等于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。

12.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离小于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。

13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中该第一共同电极与该第一衬底间的距离大于该第二共同电极与该第一衬底间的距离。