CN1297846C - 具有局部性多域垂直配向模式薄膜晶体管液晶显示器 - Google Patents
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Abstract
一种具有局部性多域垂直配向模式薄膜晶体管液晶显示器，尤指一种反射式结构，以及在反射区具有局部性多域垂直配向模式的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器结构。由利用在具有突起部结构的反射板制作互相连接的导电突起电极部，或/和在相对应于该反射板的每个突起部位置的上基板透明电极处形成一相对应的电极缺口，不但可使垂直配向反射式TFT-LCD的液晶层或是半穿透半反射式TFT-LCD的反射区形成局部的连续多域垂直配向模式(continuous MVA)的液晶分布，而具有更为宽广视角，且不影响到该等突起部主要的反射导光功能。
Description
技术领域
本发明关于一种具有局部性(local)多域垂直配向模式(Multi-DomainVertical Alignment Mode；MVA)的反射式薄膜晶体管液晶显示器和在反射区具有局部性MVA模式的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，尤指一种在反射式薄膜晶体管液晶显示器和在半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器的反射区，制作互相连接的导电突起电极部，或/和在相对应于反射板的每个突起部位置的上基板透明电极处形成一相对应电极缺口的结构。
背景技术
随着薄膜晶体管制作技术的快速进步，具备了轻薄、省电、无幅射线等优点的液晶显示器，大量的应用于计算器、个人数字助理器(PDA)、手表、笔记型计算机、数码相机和行动电话等各式电子产品中。再加上业界积极的投入研发以及采用大型化的生产设备，使液晶显示器的生产成本不断下降，更令液晶显示器的需求量大增。
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是利用液晶分子旋转偏极光方向与双折射率的特性来达到显示明暗的效果，此特性与入射光的角度有关，因此液晶显示器本质上就有视角的问题，随着观赏者角度不同而有不同的显示品质，视角愈大所看到的对比愈低，随着液晶显示器大型化的发展，提升各视角对比与颜色均匀性则愈显得重要。
为了进一步的扩展液晶显示器的应用领域与品质，当前液晶显示器的研究重点，主要集中在如何增广视角以及缩短屏幕的反应时间。欲达到上述目的，现有技术开发了多种广视角技术，例如横向电场切换技术(In-PlaneSwitching；IPS)、边界电场切换技术(Fringe Field Switching；FFS)和多域垂直配向技术(Multi-Domain Vertical Alignment；MVA)。
不过，上述的广视角技术仍只限于应用在穿透式(transmissive)TFT-LCD。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种具有局部性(local)多域垂直配向模式(MVA)的反射式薄膜晶体管液晶显示器(reflective TFT-LCD)以及在反射区具有局部性MVA模式的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器(transflectiveTFT-LCD)。由在反射板制作多个互相连接的导电突起电极部，或/和在相对应于该反射板的每个突起部顶端位置的上基板的透明电极处形成一相对应的电极电极缺口，使该反射式TFT-LCD和该半穿透半反射式TFT-LCD的反射区形成多个局部的连续多域垂直配向模式(continuous MVA)的液晶分布，以便改善灰阶反转和色偏问题，增广视角。
本发明揭示一种反射式薄膜晶体管液晶显示器，包括一含有薄膜晶体管的透明下基板、位于该透明下基板上面的一透明绝缘层，其中该透明绝缘层的上表面具有多个突起部(bumps)、制作于该透明绝缘层的上表面的一反射板，其中该反射板具有互相连接的多个独立分开的(independently separate)导电突起电极部，在施加电压于该液晶显示器时，该每个导电突起电极部用来产生一多域垂直配向模式的液晶分布、一具有彩色滤光片层的透明上基板、位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面的一透明上电极以及位于该透明上电极与该反射板之间的一液晶层。
在本发明的反射式薄膜晶体管液晶显示器的另一实施例中，该透明绝缘层的上表面具有多个第一突起部，而该反射板具有相对应于该多个第一突起部的多个第二突起部，其中该多个第二突起部，且该透明上电极在相对应于该多个第二突起部的位置，具有一相对应的电极缺口，作为电极缺口，以便在施加电压于该液晶显示器时，使该每个第二突起部产生一多域垂直配向模式的液晶分布。
再者，本发明亦揭示一种半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，具有一反射区和一穿透区。该半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器包括一含有薄膜晶体管的透明下基板、位于该反射区的该透明下基板上面的一透明绝缘层，其中该透明绝缘层的上表面具有多个突起部(bumps)、制作于该透明绝缘层的上表面的一反射板，其中该反射板具有互相连接的多个独立分开的(independently separate)导电突起电极部，在施加电压于该液晶显示器时，该每个导电突起电极部用来产生一多域垂直配向模式的液晶分布、位于该穿透区的该透明下基板的上面的一透明下电极，其中该透明下电极与该反射板电性连接、一具有彩色滤光片层的透明上基板、位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面的一透明上电极以及位于该透明上电极与该反射板和该透明上电极与该透明下电极之间的一液晶层。
在本发明的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器的另一实施例中，该透明绝缘层的上表面具有多个第一突起部，而该反射板具有相对应于该多个第一突起部的多个第二突起部，其中该多个第二突起部，且该透明上电极在相对应于该多个第二突起部的位置，具有一相对应的电极缺口，作为电极缺口，以便在施加电压于该液晶显示器时，使该每个第二突起部产生一多域垂直配向模式的液晶分布。
附图说明
图1为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区具有导电突起电极部的结构剖面示意图；
图2为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区具有导电突起电极部的俯视图；
图3为本发明的导电突起电极部的斜向电场使周围内的液晶分子形成一不共平面倾倒的连续性多重区域排列分布的仿真图；
图4为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的实施例2的结构剖面图；
图5为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的实施例2的俯视图；
图6为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的实施例3的俯视图；以及
图7为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的实施例3的结构剖面图。
图号说明
反射板 13 上玻璃基板 20
上基板透明电极 21 下玻璃基板 10
导电突起电极部 14 导电桥接金属 18
液晶层 25 穿透区 A
反射区 B 突起部 11，11’
电极缺口 22 扫瞄线 100
信号线 200 TFT 16
储存电容 17 透明电极层 12
间隙，电极缺口 15
具体实施方式
本发明提供一种可增广视角的垂直配向反射式薄膜晶体管液晶显示器结构，以及在垂直配向半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器的反射区可增广视角的结构。其中，利用使具有多个突起部结构的整片金属反射板形成一颗颗互相连接导通的导电突起电极部(而在该等导电突起电极部之外，则如同形成一非导电的网状结构)，或/和在相对应于该等突起部顶端位置的上基板透明电极处形成一相对应缺口(hole)，如此不但可使该反射式TFT-LCD或是使该半穿透半反射式TFT-LCD的反射区的液晶层，在每颗突起部周围(即一局部区域)形成多域垂直配向模式(MVA)，而使液晶显示器具有更为宽广的视角，且不影响到该等突起部主要的反射导光功能。
以下以垂直配向半穿透半反射式TFT-LCD的结构为例来详细描述本发明。
实施例1
图1为显示本发明的在反射区具有导电突起电极部的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素的截面结构，其中此液晶显示器包括用来制作TFT晶体管(未显示)的下玻璃基板10，以及用来制作彩色滤光片(未显示)的上玻璃基板20。在上、下玻璃基板20，10间具有一液晶层25，以便根据施加的电压来改变液晶分子的配向与排列方式，并改变在穿透区A和反射区B中通过该液晶层25的光线角度。一透明电极21(ITO电极)制作在上玻璃基板20的的彩色滤光片层下表面。在穿透区A的下玻璃基板10上面沉积一透明电极层12(例如ITO层)，作为穿透区A的画素电极。
在反射区B的下玻璃基板10上面形成一具有多个突起部(bumps)11的透明有机层，之后，沉积一整片的金属层，作为反射板13。而由于此反射板13制作在该具有多个突起部11的透明有机层上，此反射板13的表面亦具有该等突起部结构11′。
接着，将该整片金属反射板13的突起部11′与突起部11′之间最低处(彼此的间距为约3-5μm)的大部份金属导电层蚀刻掉，形成一颗颗具有间隙15的导电突起电极部14，并在突起部与突起部之间形成一些导电的桥接金属(bridge)18(显示于图2)，以便使得各个导电突起电极部14可以互相连接导通，作为反射区B的画素电极。在较佳的情形下，每个导电突起电极部14只含有两个导电桥接金属18。
图2为显示本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素具有导电突起电极部的俯视图，其中扫瞄线100和信号线200垂直相交，在该单位画素中具有一开关组件TFT16和一储存电容17，在反射区B中，该反射板13具有以导电桥接金属18互相连接导通的多个导电突起电极部14。每个导电突起电极部14的周围最低处(除了相连接的导电桥接金属18之外)为镂空的有机介电层，就如同形成狭缝一般，于是液晶分子会沿着每个导电突起电极部14的周围沟槽作排列，使每个局部区域都形成多域垂直配向模式。事实上，此导电突起电极部结构14会造成强烈的斜向电场，以及等位线密度强烈的变化，使得在其周围内的液晶分子产生不共平面的倾倒，而造成局部的连续多域垂直配向模式(continuous MVA)的效果，达到增广视角的目的。
图3为本发明的导电突起电极部的斜向电场使得在每个导电突起电极部周围内的液晶分子形成一不共平面倾倒的连续性多重区域排列分布的仿真结果。在本实施例中，当施加电压时，两个导电突起电极部14之间的间隙15，就形成为电极缺口，由图3可知，在电极缺口处的电场小但液晶层间隔(cell gap)较大，而在导电突起电极部14处的电场大但液晶层间隔较小，因此使得两处的位相差值会相近，而形成亮度均匀的多重区域。
实施例2
请参考图4和图5，其分别显示本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的另一实施例的截面结构和俯视图。
在本实施例中，在相对应于该整片金属反射板13的每个突起部11′顶端位置的上玻璃基板20的透明电极21处，形成一相对应的电极缺口22，作为电极缺口。该电极缺口22的形状可与该突起部11′形状相似，例如圆形或椭圆形。当然，为防止在上玻璃基板20下的彩色滤光片材料由该电极缺口22漏出至该液晶层25，可在该透明电极21与该彩色滤光片(未显示)之间形成一透明保护层膜(未显示)。如此一来，当施加电压时，亦可在该反射板13上的每个突起部11′周围，形成一局部的连续多域垂直配向模式(continuous MVA)的效果。
实施例3
图6和图7，其分别显示本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素在反射区形成局部的连续多域垂直配向模式的又一实施例的截面结构和俯视图。本实施例乃是结合实施例1和实施例2的结构，即在反射区B中的反射板13，制作以导电桥接金属18互相连接导通的多个导电突起电极部14，并在相对应于该多个导电突起电极部14顶端位置的上玻璃基板20的透明电极21处，形成一相对应的电极电极缺口22，作为电极缺口，来形成一局部的连续多域垂直配向模式的效果。
以上所述，利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围，而且熟知此类技艺人士皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1、一种反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，包括：
一含有薄膜晶体管的透明下基板；
一透明绝缘层，其位于该透明下基板上面，且该透明绝缘层的上表面具有多个突起部；
一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面，并具有互相连接的多个独立分开的导电突起电极部，该多个导电突起电极部相对应于该多个透明绝缘层的突起部，其中在施加电压于该液晶显示器时，该每个导电突起电极部用来产生一多域垂直配向模式的液晶分布；
一具有彩色滤光片层的透明上基板；
一透明上电极，位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面；以及
一液晶层，位于该透明上电极与该反射板之间。
2、如权利要求1所述的反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该多个导电突起电极部以导电桥接金属互相连接，而该等导电桥接金属位在两个导电突起电极部之间的最低处。
3、如权利要求1所述的反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该每个导电突起电极部顶端的位置，具有一相对应的电极电极缺口。
4、一种反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，包括：
一含有薄膜晶体管的透明下基板；
一透明绝缘层，其位于该透明下基板上面，且该透明绝缘层的上表面具有多个第一突起部；
一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面，并具有多个第二突起部，其中该多个第二突起部相对应于该多个第一突起部；
一具有彩色滤光片层的透明上基板；
一透明上电极，位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面，且该透明上电极在相对应于该多个第二突起部的位置，具有一相对应的电极缺口，作为电极缺口，以便在施加电压于该液晶显示器时，使该每个第二突起部产生一多域垂直配向模式的液晶分布；以及
一液晶层，位于该透明上电极与该反射板之间。
5、如权利要求4所述的反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极的电极缺口在相对应于该第二突起部顶端的位置。
6、一种半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，区分为一反射区和一穿透区且包括：
一含有薄膜晶体管的透明下基板；
一透明绝缘层，其位于该反射区的该透明下基板上面，且该透明绝缘层的上表面具有多个突起部；
一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面，并具有互相连接的多个独立分开的导电突起电极部，该多个导电突起电极部相对应于该多个透明绝缘层的突起部，其中在施加电压于该液晶显示器时，该每个导电突起电极部用来产生一多域垂直配向模式的液晶分布；
一透明下电极，其位于该穿透区的该透明下基板的上面，并与该反射板电性连接；
一具有彩色滤光片层的透明上基板；
一透明上电极，位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面；以及
一液晶层，位于该透明上电极与该反射板以及该透明上电极与该透明下电极之间。
7、如权利要求6所述的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该多个导电突起电极部以导电桥接金属互相连接，而该等导电桥接金属位在两个导电突起电极部之间的最低处。
8、如权利要求6所述的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该每个导电突起电极部顶端的位置，具有一相对应的电极缺口。
9、一种半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，区分为一反射区和一穿透区且包括：
一含有薄膜晶体管的透明下基板；
一透明绝缘层，其位于该反射区的该透明下基板的上面，且该透明绝缘层的上表面具有多个第一突起部；
一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面，并具有多个第二突起部，其中该多个第二突起部相对应于该多个第一突起部；
一透明下电极，其位于该穿透区的该透明下基板的上面，并与该反射板电性连接；
一具有彩色滤光片层的透明上基板；
一透明上电极，位于该透明上基板的彩色滤光片层下表面，且该透明上电极在相对应于该多个第二突起部的位置，具有一相对应的电极缺口，作为电极缺口，以便在施加电压于该液晶显示器时，使该每个第二突起部产生一多域垂直配向模式的液晶分布；以及
一液晶层，位于该透明上电极与该反射板以及该透明上电极与该透明下电极之间。
10、如权利要求9所述的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极的电极缺口在相对应于该第二突起部顶端的位置。
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