CN1737658A - 液晶显示面板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示面板，具有穿透区域及反射区域，包括：上基板；下基板，与上基板平行设置；反射层，位于反射区域的下基板之上；绝缘层，覆盖下基板及反射层；正驱动电极与负驱动电极，交错设置于该绝缘层之上；第一配向层，位于上基板的内侧表面上，第一配向层在穿透区域及反射区域由光配向方式形成不同的配向；单一配向的第二配向层，覆盖反射层及正驱动电极与负驱动电极；以及液晶层位于第一配向层与第二配向层之间。

Description

液晶显示面板及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种液晶显示面板的制造方法，且特别是有关于一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法。

背景技术

近年来光电相关技术不断地推陈出新，加上数字化时代的到来，进而推动了液晶显示器市场的蓬勃发展。液晶显示器具有高画质、体积小、重量轻、低驱动电压、与低消耗功率等优点，因此被广泛应用于个人数字助理(PDA)、移动电话、摄录机、笔记本计算机、桌上型显示器、车用显示器、及投影电视等消费性通讯或电子产品，并逐渐取代阴极射线管而成为显示器的主流。

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)是一种利用液晶特性来达到显示效果的显示装置，由于其较传统常用的阴极射线管显示器在尺寸与重量方面有更佳的弹性，因此，液晶显示器目前常被使用在各种的个人系统上，小从移动电话、个人数字助理及数字相机上的显示屏，大到电视机及广告看板，处处都可以见到液晶显示器的影子。

一般的穿透式(transmissive)显示器在室外及强光下，影像会被褪掉而导致对比降低，相较之下，反射式(reflective)显示器乃是依赖外来光源来达到显示效果，因此在户外及强光下反而会呈现出更佳的效果及对比，且可减少消耗大量功率的背光使用时机，所以非常适合用于可携式产品上。不过，反射式显示器较难在高分辨率下达到高对比及高彩色品质的影像，尤其是全彩化的要求。但是当环境光源不足时，反射式显示器的对比与亮度大受折扣，因此若能配合辅助背光源的穿透式技术来制作半反射半穿透(transflective)显示器，其可同时具有穿透式与反射式的优点，适用于非晶硅的薄膜晶体管(a-Si TFT)或低温多晶硅的薄膜晶体管(low temperature polysilicon TFT)等主动驱动技术，因此目前低耗电TA信息产品大都采用这类的半反射半穿透显示面板面板。

半反射半穿透显示面板可利用背光系统辅助环境光源的不足。当环境光源充足时，半反射半穿透显示面板不需用到内建光源，而是充分利用环境光源并可省略掉背光源，以达成省电的效果。但是，当穿透区域与反射区域液晶盒间隙(Cell gap)相同时，穿透区域的穿透率-电压曲线(transmittance v.voltage curve)与反射区域的反射率-电压曲线(reflectance v.voltage curve)并不一致。

传统的半穿透半反射液晶显示器(Transflective display)，若使用单液晶盒间隙(Single cell gap)，则穿透区和反射区使用不同的控制电路，或是穿透区域和反射区域使用不同的晶体管进行控制，可能增加阵列(Array)的复杂性和困难度，驱动方式也较复杂。

美国专利第6812978号则公开一种半反射半穿透显示面板技术，主要是将液晶胞设计成为双液晶盒间隙(Dual cell gap)，或是外贴半反射半穿透膜。图1示出传统双液晶盒间隙液晶显示单元的剖面示意图，如图1所示，一半反射半穿透显示面板1包括有一对平行设置的上基板10与下基板20，以及一液晶层30填入上基板10与下基板20的空隙内。在上基板10的内表面上，也就是面对下基板20的表面上，包括有一黑色矩阵层12及一共享电极层14，黑色矩阵层内嵌设彩色滤光层(未示出)，在共享电极14的表面上具有一上配向层16。在下基板20的内表面上，也就是面对上基板10的表面上，是由多条垂直相交的栅极线与数据线以构成矩阵排列的象素区域。

每一个象素区域由一薄膜晶体管TFT(未示出)来控制，并至少间隔成穿透区域40和反射区域50。象素区域包括透明电极层22位于下基板20之上，一保护层24位于透明电极层22之上。在反射区50的保护层24之上具有一反射电极26，而一下配向层28位于保护层24及反射电极26之上。液晶层30设置于上配向层16与下配向层28之间。

由于图1中可知，在一个象素区域内。液晶层30中会形成两种厚度区域，其中液晶盒间隙d1形成于反射电极层26上方，也就是位于反射区域50内，液晶盒间隙d2形成于透明电极层22上方，也就是位于穿透区域40内，而且d2约为d1的两倍。因此，当入射光线穿越液晶层30时并被反射区域50的反射电极26反射后，其走过的光径会和背光经过穿透区域40的光径相同，因而可以使得穿透区域40的穿透率-电压曲线(transmittance v.voltagecurve)与反射区域50的反射率-电压曲线(reflectance v.voltage curve)达到一致。

然而，要将液晶胞设计成为双液晶盒间隙，会遭遇到制作工艺复杂且不易控制的问题，而若仅借由外贴半反射半穿透膜仍无法达到理想的显像效果。有鉴于此，如何在具有单一液晶盒间隙的液晶胞设计的前提下，达到穿透区域与反射区域所需的光学设计，将是半反射半穿透显示面板技术的重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在提供一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法，可以使用单一液晶盒间隙设计而使穿透率-电压曲线与反射率-电压曲线达到一致。

本发明的另一目的在提供一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法，可以使用单一液晶盒间隙设计，并以同平面切换(In-plane Switching，IPS)技术来控制液晶分子，而使穿透率-电压曲线与反射率-电压曲线达到一致。

本发明的又一目的在提供一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法，可以用单一液晶盒间隙设计，并利用可光聚合物形成配向层，配向层材料在光聚合后，可在穿透区域与反射区域对液晶分子造成不同的配向效果。

本发明的再一目的在提供一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法，可以使用光聚合物形成单一液晶盒间隙设计的配向层，而使穿透区域的穿透率-电压曲线与反射区域的反射率-电压曲线达到一致。

根据本发明的上述目的，本发明的一优选实施例提出一种穿透反射式液晶显示面板及其制造方法。穿透反射式液晶显示装置至少包括一上基板及下基板，其中上基板与下基板平行设置且正与负驱动电极交替设置于下基板上；第一配向膜及第二配向膜分别覆盖在上、下两基板相对的表面上，其中第二配向膜覆盖正负驱动电极且经过单轴平行定向处理，而第一配向膜的材料为可光聚合物，借由光聚合反应后使得位于穿透反射式液晶显示面板穿透区域与反射区域的第一配向膜对液晶分子具有不同的配向效果而控制穿透区和反射区的液晶分子的预倾角(pretilt angle)来控制液晶显示器的穿透区和反射区的穿透率；及液晶层，该液晶层夹于上述两第一配向膜及第二配向膜之间；该两基板与液晶层，形成一个三明治结构。由于采用同平面切换技术，下基板的正与负驱动电极形成的电场方向平行于基板。

在本发明中第二配向层为单一配向，而第一配向层在穿透区域和反射区域采不同的配向。在本发明实施例中，在穿透区域第二配向层和第一配向层采取同向的配向，而在反射区域第一配向层则和第二配向层采取垂直配向。第一配向层和第二配向层间的关系并非仅如实施例所述的关系，未达成穿透区域的穿透率-电压曲线与反射区域的反射率-电压曲线一致的目的，可以配合不同的液晶材料及不同的液晶盒间隙，利用紫外光照光或是不同可光聚合高分子化合物来调整第一配向层位于穿透区域及反射区域间配向角度的差异。

形成第一配向层的材料可选用可光聚合(UV curable)高分子化合物，例如光二聚体化(photodimerization)高分子化合物、光裂解(photodecomposition)高分子化合物和光异构化(photoisomeriztion)高分子化合物。光二聚体化高分子化合物，例如具有桂皮酸酯(cinnamate)感光基的高分子衍生物或具有香豆素(coumarin)感光基的高分子衍生物，在高分子侧链中导入带有不饱和双键的感光基团，经线性偏极光照射后，进行光二聚体化反应，引致高分子表面产生光学异向性，进而诱导液晶分子朝特定方向排列。光裂解高分子化合物，例如聚酰亚胺，由于热稳定性高且为非感旋光性高分子，在利用具有较高能量的紫外光照射下，可导致聚酰亚胺键结不均向的断裂，以产生诱导液晶排列的效果。光异构化高分子化合物，例如含有叠氮苯(azobenzene)的高分子，主要的光化学机制为光诱导的顺式反式结构互变(cis-trans transition)，利用这样的构形转变造成异向性而诱导液晶分子排列。

借由控制于穿透区域或反射区域紫外光的照射量，使该两区域的液晶分子形成不同的预倾角(pretilt angle)，使得穿透区域的穿透率-电压曲线与反射区域的反射率-电压曲线大致重合。

因此，运用本发明所公开的穿透反射式液晶显示面板的制造方法具有下列优点：(1)可使用单一液晶盒间隙设计，因而避免双液晶盒间隙设计在制作工艺上的复杂；(2)可使用单一液晶盒间隙设计，且使用单一控制电路进行穿透区域和反射区域使进行控制，以避免增加阵列(Array)的复杂性和困难度及驱动方式复杂的问题；(3)本发明可适用于同平面切换技术，所以根据本发明所形成的穿透反射式液晶显示面板本质上即具备广视角的效果，不需额外的广视角技术来改善视角特性；以及(4)可降低制造成本。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的详细说明如下：

图1示出传统双液晶盒间隙液晶显示单元的剖面示意图；以及

图2示出本发明的穿透反射式液晶显示面板的剖面示意图。

主要组件符号说明

1、2：半反射半穿透显示面板

10、102：上基板

12：黑色矩阵层

14：共享电极层

16：上配向层

20、104：下基板

22：透明电极层

24：保护层

26：反射电极

28：下配向层

30、106：液晶层

40、60：穿透区域

50、70：反射区域

108：彩色滤光层

110：第一配向层

112、124：偏光膜

114：反射层

116、122：绝缘层

118：正驱动电极

119：负驱动电极

120：第二配向层

具体实施方式

请参照图2，示出本发明的穿透反射式液晶显示面板的剖面示意图。一半反射半穿透显示面板2具有穿透区域60和反射区域70，半反射半穿透显示面板2包括有一对平行设置的上基板102与下基板104，以及一液晶层106填入上基板102与下基板104的空隙内。在上基板102的内表面上，也就是面向液晶层106的表面，包括有一彩色滤光层108以及一第一配向层110，其中彩色滤光层108中包括有阵列的红、蓝、绿彩色层以及一黑色矩阵层。在上基板102的外表面上，包括有一第一偏光膜112。上基板102与下基板104为透明基板，例如玻璃基板。在上基板102与第一偏光膜112之间，可包括一相位延迟膜(未示出)，可使入射光产生90度或π/2的相差。

在下基板104的内表面上，也就是面对液晶层106的表面，在反射区域70具有一反射层114、一绝缘层116覆盖反射层114及下基板104；正驱动电极118与负驱动电极119交替排列于绝缘层116之上，正驱动电极118与负驱动电极119形成的电场方向平行于下基板104；以及一第二配向层120覆盖正驱动电极118与负驱动电极119，第二配向层120及正与负驱动电极118之间可选择性包括一绝缘层122。下基板104的下方还包括一第二偏光膜124。反射层114可以为一反射电极。在下基板104与第二偏光膜124之间，可包括一相位延迟膜(未示出)，可使背光的入射光产生90度或π/2的相差。绝缘层116及122可以为单层或是复层，其材料可以为氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或是这些材料所形成的复层。

第二配向层120的配向配置的技术可以采用光配向(photo-alignment)技术、刮擦(rubbing)技术、离子束(ion-beam)技术、斜向蒸镀或是其它可行的方法，对第二配向层120进行单轴平行定向处理，来达到液晶分子水平配向的目的。至于，液晶分子的特性(如：介电异方性、TN型、STN型)不加以限制，可搭配经过适当的配向处理的第二配向层120，以控制液晶分子在下基板104内侧的特定角度排列方式。

上基板102内侧的第一配向层110则是采用可光聚合物(UV curable)，利用光配向的技术，使得位于反射区域70的第一配向层110达到垂直配向或高角度配向的处理，例如可以为84°，而位于穿透区域60的第一配向层110达到水平配向的目的。此时反射区域70的第一配向层110与第二配向层120间即形成混合对准(Hybrid alignment)的配向，穿透区域60的第一配向层110与第二配向层120间则为同向对准(Homogeneous alignment)的配向。

半反射半穿透显示面板2采取单一液晶盒结构设计，呈现三明治形式的结构。液晶层106夹于上基板102和下基板104之间。其中半反射半穿透显示面板2的制造方法系在下基板104上形成反射电极114、绝缘保护层116和正驱动电极118与负驱动电极119后镀上配向膜层，置入烤箱烘烤数十分钟，以达到配向膜层固化于下基板104表面之上，取出之后利用光配向(photo-alignment)技术、刮擦(rubbing)技术、离子束(ion-beam)技术之进行单轴平行定向处理而形成第二配向层120，来达到使液晶层106中的液晶分子水平配向的目的。上基板102则是形成彩色滤光层108之后镀上配向膜层，置入烤箱烘烤数十分钟，配向膜层采用可光聚合(UV curable)高分子化合物。接着，利用光配向的技术在配向膜层上形成不同的配向而得到第一配向层110。配向膜层的形成是先形成可光聚合物高分子化合物层于上基板102之上，以一光阻层遮蔽位于穿透区域的该可光聚合物高分子化合物层，而以一紫外光照射该反射区域的该可光聚合物高分子化合物层而得到第一配向层110。

第一配向层110在反射区域70为垂直配向或高角度配向的处理，例如可以为84°，而在穿透区域60则为水平配向。此时，在第一配向层110及第二配向层120的配对之下在反射区域70即形成混合对准(Hybrid alignment)的配向而在穿透区域60则形成同向对准(Homogeneous alignment)的配向。

完成上基板102和下基板104的表面处理后，粘合的过程即是利用UV胶涂布在基板边缘，将上基板102和下基板10互相粘合后利用UV光照射，使得两片基板互相粘合，完成制作单一液晶盒结构的步骤。之后，再注入液晶，例如线性液晶，进去单一液晶盒结构内部，反射区域70与穿透区域60因而形成。当然，本发明亦可采用液晶滴注法(One Drop Fill，ODF)，在灌注液晶后再进行上基板102和下基板10间的相互粘合。

由于是本发明是采用正驱动电极118与负驱动电极119水平交替设置的结构，故施加电场于半反射半穿透显示面板2中时，反射区域70的液晶会呈现同平面切换(In-plane Switching)的转动，而呈现出亮态的结果；反之，若不加电场时反射区域70内的液晶则成混合排列，反射区域70则呈现出暗态的结果。另外，穿透区域60为同向对准(Homogeneous alignment)的配向，所以未加电压时穿透区域60为暗态；但加上电压后，穿透区域60内的液晶分子开始转动，穿透区域60则呈现出亮态的结果。

本发明所公开的液晶显示面板是利用同平面切换(In-plane Switching)的方式来控制液晶分子，结构上亦仅利用单一液晶盒避免掉制作工艺上的麻烦；且最重要的部份即是借由控制为于穿透区域或反射区域间两配向层的搭配模式，使该两区域的液晶分子形成不同的预倾角(pretilt angle)，使得穿透区域的穿透率-电压曲线与反射区域的反射率-电压曲线大致重合。

由上述本发明优选实施例可知，应用本发明所公开的制造方法所形成的液晶显示面板是运用同平面切换(In-plane Switching)技术，具备广视角的效果，不需额外的广视角技术来改善视角特性；并使用单一液晶盒间隙设计，因而避免双液晶盒间隙设计在制作工艺上的复杂且需使用单一控制电路进行穿透区域和反射区域使进行控制，可避免增加阵列(Array)的复杂性和困难度及驱动方式复杂的问题；以及因为避开制作工艺的复杂度及控制电路的复杂设计，可降低制造成本。

虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种液晶显示面板，具有穿透区域及反射区域，包括：

一上基板；

一下基板，与该上基板平行设置；

一反射层，位于该反射区域的该下基板之上；

一绝缘层，覆盖该下基板及该反射层；

正驱动电极与负驱动电极，交错设置于该绝缘层之上；

一第一配向层，位于该上下基板间的该上基板的表面上，该第一配向层在该穿透区域及反射区域形成不同的配向；

一第二配向层，覆盖该反射层及该绝缘层，该第二配向层为单一配向；以及

一液晶层位于该第一配向层与该第二配向层之间。

2.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，还包括一偏光膜，位于该上、下基板的外表面。

3.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，其中该穿透区域的该第一配向层与该第二配向层为同向对准的配向。

4.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，其中该反射区域的该第一配向层与该第二配向层为混合对准的配向。

5.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，其中该第一配向层的材料为可光聚合物高分子化合物。

6.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，其中该反射层为一反射电极。

7.根据权利要求1所述的液晶显示面板，其特征在于，其中该绝缘层可以为单层或是复层的结构。

8.一种穿透反射式液晶显示面板的制造方法，该穿透反射式液晶显示面板具有穿透区域及反射区域，包括：

提供一上基板；

形成一第一配向层于该上基板之上，至少包括：

形成可光聚合物高分子化合物层于该上基板之上；以及

照射该可光聚合物高分子化合物层一紫外光，以在该穿透区域及反射区域的该可光聚合物高分子化合物层形成不同的配向；

提供一下基板；

形成一反射层于该下基板的该反射区域之上；

形成一绝缘层覆盖该反射层及该下基板；

形成正驱动电极及负驱动电极交替排列于绝缘层之上；

形成一第二配向层覆盖该绝缘层、该正驱动电极及该负驱动电极；

以一UV胶封装该上基板及该下基板，使该第一配向层与该第二配向层相对；以及

灌注液晶于该第一配向层与该第二配向层之间。

9.根据权利要求8所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于，其中该第二配向层的配向与该穿透区域的该第一配向层间为同向对准的配向。

10.根据权利要求8所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于，其中该第二配向层的配向与该反射区域的该第一配向层间为混合对准的配向。

11.根据权利要求8所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于，其中形成该第二配向层配向的方法可以为光配向技术、刮擦技术、离子束技术或斜向蒸镀技术。

12.根据权利要求8所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于，其中形成该绝缘层的材质可以为氮化硅、氧化硅或是氮氧化硅。

13.根据权利要求8所述的液晶显示面板的制造方法，其特征在于，其中照射该可光聚合物高分子化合物层一紫外光是以一光阻层遮蔽位于该穿透区域的该可光聚合物高分子化合物层，而以紫外光照射该反射区域的该可光聚合物高分子化合物层。

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