TW592951B - Substrate with semi-transmissive mirror and semi-transmissive liquid crystal display unit - Google Patents

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0) 0)592951 玖、發明說明 — (發明說明應欽明：發明所廣之技術領域、先前技術'内容、實施方式及圖式簡單 技術領域 本發明係關於附有半透光鏡之基板及半透光型液晶顯示 裝置者，係特別關於同時具備高穿透率及高反射率之附有 半透光鏡之基板與半透光型液晶顯示裝置者。 背景技術 先前之半透光型液晶顯示裝置中，為使其顯示反射模式 及穿透模式，故使用附有半透光鏡之基板，而該附有半透 光鏡之基板係形成具備必要光學性能之半透光鏡。為確保 反射模式及穿透模式兩者之顯示品質（主指照度），故要求附 有半透光鏡之基板須具備高反射性能及高穿透性能。 附有半透光鏡之基板係包含··玻璃基板；Si〇2(氧化矽） 膜，其係作為底層膜而形成於該玻璃基板之上；A1膜或Al_Ti 、ANNd等所構成之A1合金膜，其係作為半透光反射膜而形 成於该Si〇2膜之上；及另一 Si〇2膜，其係作為保護膜而形 成於該A1膜或該A1合金膜之上。半透光鏡係由底層膜、半 透光反射膜、及保護膜所構成，此半透光鏡具有反射光線 之機能。半透光鏡之反射性能及穿透性能係由八丨膜等半透 光反射膜之膜厚所控制。 半透光反射膜之穿透率一般係設定為丨5%〜2〇0/。。又，由 於產生金屬特有之光學吸收，故反射率係由全光量扣除穿 透光量及吸收光量後之光量所決定。關於使用附有半透光 鏡之基板的半透光型液晶顯示裝置，一般係要求其顯示性 能之最低限度品質為：半透光鏡之穿透率為2〇。/。以上，反 -6- 592951

(2) 射率為60%以上。 半透光鏡的製造方法包括真空蒸鍍法或濺鍍法，但在财 久度的考量下，主要採取濺錢法。 然而，提高半透光鏡之穿透率之後，先前之附有半透光 鏡之基板將會產生無法獲得足夠反射率的問題。特別在獲 得15%以上之高穿透率的狀況時，反射率顯著下降。此乃 由於半透光鏡之光學吸收量增加，造成反射強度下降。亦 即，為提高穿透率，將A1等所構成之半透光反射膜之膜厚 變薄，其結果造成A1金屬之表體構造因結晶格錯亂而產生 變化，半透光反射膜之光學吸收量從而增加。 本發明之目的係在於提供一種附有半透光鏡之基板及半 透光型液晶顯示裝置，其係能同時維持高穿透率，並提高 反射率，從而能同時提高穿透顯示性能及反射顯示性能。 發明之揭示 為達成上述目的，根據本發明第一形態提供附有半透光 鏡之基板，其特徵係在於包含基板、形成於前述基板上之 底層膜、及形成於前述底層膜上之半透光反射膜，且該底 層膜之膜厚為0〜8 nm。 又關於第一形態之附有半透光鏡之基板，其中前述底 層獏係由Si〇x(氧化矽）構成較佳。 又’關於第一形態之附有半透光鏡之基板，其中前述 Sl〇x(氧化矽）中〇(氧）相對於Si(矽）的較佳化學組成比乂為 15〜2.0 〇 再者’關於第一形態之附有半透光鏡之基板，其中前述 (3) (3)

半透光反射膜由A1及A1合金中至少一方構成為較佳。 為達上述目的，根據本發明第二形態所提供之半透光型 液晶顯示裝置，其特徵在於其係包含本發明第一形態之附 有半透光鏡之基板者。 圖式之簡單說明 圖1係表示本發明一實施形態之附有半透光鏡之基板之 模式構造之剖面圖。 圖2係表示採用圖1之附有半透光鏡之基板所製造之半透 光型液晶顯示裝置之一例之模式構造之剖面圖。 圖3係表示表1之實施例1至2之光學特性圖。 圖4係表示表丨之實施例3至6及比較例1之光學特性圖。 圖5係表示表丨之實施例7至1〇及比較例2之光學特性圖。 圖6係表示表丨之實施例丨丨至14及比較例3之光學特性圖。 圖7係表示表2之實施例15至22之混合氣體Ar/02之流量 比與底層膜之X值之關係圖。 圖8係表示表3之實施例23至27及比較例4至6之底層膜之 X值與光學特性之關係圖。 實施發明之最佳形態 為達成上述目的所進行之銳意研究的結果，本發明係發 現一種附有半透光鏡之基板，其係包含基板、形成於基板 上之底層獏、及形成於底層膜上之半透光反射膜，若底層 膜之膜厚為0〜8 nm,即可同時維持高穿透率，並提高反射 率，從而能同時提高穿透顯示性能及反射顯示性能。 又底層膜係由Si〇x(氧化石夕）所構成，本發明並發現若 w 丨^^腦

Si〇x(氧化矽）中0(氧）相對於si(矽）的化學組成比χ為i 5〜 P 了同日才維持咼穿透率並提高反射率，從而能更加提 阿穿透顯示性能及反射顯示性能。 以下’參照圖式詳細說明本發明之實施形態。 圖1係表示本發明一實施形態之附有半透光鏡之基板之 模式構造之剖面圖。 在圖1中’附有半透光鏡之基板1係包含··透明之玻璃基 板2 ;底層膜3 ,其係由形成於玻璃基板2上之Si〇x(氧化矽） 所構成，半透光反射膜4，其係由形成於底層膜3上之(鋁 )所構成；及保護膜5，其係由形成於半透光反射膜4上之 s!〇2(—氧化矽）所構成。玻璃基板2之上，依序積層底層膜3 半透光反射膜4、及保護膜5。半透光鏡6由此等底層膜3 、半透光反射膜4、及保護膜5所構成，其係具有反射光線 的機能。 玻璃基板2之較佳材質為波長55〇 nm、折射率15〇〜155 的鹼鈉鈣矽酸鹽玻璃、低鹼玻璃、或無鹼玻璃，然而並不 侷限於此，透明塑膠等類之樹脂亦可。 半透光鏡6之半透光反射膜4 ,其係由μ製之金屬薄膜所 構成，係呈部份可透光之厚度，然而並不侷限於A1製， 、Al-Nd等Α1合金亦可。保護膜5形成於半透光反射膜4之上 ，其目的係在於確保半透光反射膜4之機械性保護、耐藥水 性、及耐水性，並確保其與在後述之圖2中，形成於半透光 型液晶顯不裝置之保護膜5上之（：1：(彩色濾光片）的密合度。 底層膜3由SiOx所構成，膜厚設定為〇〜8nm。此乃因為當 -9- 592951

膜厚3超過8 nm時，半透光鏡6之反射率將下降，同時，μ 金屬之光學吸收量將會增加。再者，底層膜3之更佳膜厚為 3〜6 nm。底層膜3原本係具有防止玻璃基板2内部所溶出之 鹼的擴散（鹼鈍化）、提昇玻璃基板2與反射膜4之密合度的機 能，底層膜3之膜厚為〇〜8 nm，將可維持形成於底層膜3 上之半透光反射膜4之A1金屬結晶構造的良好，從而無須增 加A1金屬之光學吸收量，即可同時提高光的穿透性能及反 射性能。 再者，為提高半透光鏡6之穿透性能及反射性能，作為底 層膜3之Si〇x*0(氧）相對於Si(矽）的化學組成比χ設定為 〜2.0。若SiOj〇(氧）相對於Si(石夕）的化學組成比X為丨.5〜 2.0,將可維持形成於Si〇x上之半透光反射膜4之八丨金屬結晶 構造的良好，從而無須增加八丨金屬之光學吸收量，即可同 時提高光的穿透性能及反射性能。 在半透光反射膜4之上，亦可交互積層低折射材料層及高 折射材料層，形成增反射積層體，以取代保護膜5。積層數 亚未特別限定，然而若考量反射性能及成本，通常以2至$ 層較佳。低折射材料主要使用氧化矽、氟化鎂，高折射材 料主要使用氧化鈦、氧化叙、氧化銳。增反射積層體不會 產生光學吸收，故適合作為半透光膜。 形成底層膜3及保護膜5的方法，主要係採用眾所周知的 真空鍍膜法、離子鍍法、及濺鍍法。然而，亦可採用任何 其他能正確控制底層膜3之膜厚的方法。特別是將導電性 Si(B-doped)作為目標材料，以採用混合氣體Αγ/〇2之直流 -10- 592951 濺射法以形成底層膜3亦佳。又，可將高純度之…作為目標 材料，以採用氣體Ar之直流濺射法以形成半透光反射膜4 亦佳。 根據圖1之附有半透光鏡之基板！，將其中Si〇x所形成之 底層膜3的膜厚設定為〇〜8nm, Si〇x中〇相對於以的化學組 成比X設定為1.5〜2·〇 ,從而可以同時維持高穿透率及高反 射率’並同時提高穿透性能及反射性能。 圖2係表示採用圖丨之附有半透光鏡之基板1所製造之半 丨 透光型液晶顯示裝置之一例之模式構造之剖面圖。 在此’半透光鏡6之上係積層馬賽克狀配置之彩色濾光片 7並於其上依序積層由保護層8及ITO(Indium Tin Oxide ; 氧化銦錫）所形成之透明導電膜9 ,用以保護彩色濾光片7。 又，玻璃基板2之外側依序積層位相差板丨〇及偏光板丨j。 液晶層12係夾持於透明導電膜9與透明導電膜Η之間，而 透明導電膜13則積層於前側玻璃板14之内側。前側玻璃板 14之外側依序積層擴散板15、位相差板16、及偏光板17。 _ 藉由上述之構成，將可以顯示反射模式及穿透模式。 根據圖2之半透光型液晶顯示裝置，將可以提高穿透顯示 性月b及反射顯示性能。其結果，光利用效率提昇，故可以 壓低背光（未見於圖式）之照度，從而有效地減低半透光型液 晶顯示裝置之耗電量。 其次’具體說明本發明之實施例。 先準備驗鈉药石夕酸鹽玻璃製之玻璃基板2,其表面係已研 磨為板厚0.5 mm，採用濺射法，於玻璃基板2之上依序積層 -11- 592951 ⑺ 底層膜3、半透光反射膜4、及保護膜5以形成附有半透光鏡 之基板1。 亦即，將導電性Si(B.doPed)作為目標材料，採用混合氣 體Ar/〇2之直流濺射法，於玻璃基板2上形成由si〇x所構成 之規定膜厚（0，3，5，8，12 nm)的底層膜3。其後，將高 純度之A1(5N)作為目標材料，採用氣體&之直流濺射法， 於底層膜3上形成由Ai所構成之規定膜厚（7，5，9 , I!，u nm)的半透光反射膜4。再者，採用與底層膜3相同之方法， 於半透光反射膜4上形成由Si〇2所構成之規定膜厚（25 nm) 的保濩膜5，而製成表丨所示之試料（實施例丨至14及比較例工 至3)。 其後，為評估製作之各試料之穿透性能及反射性能，使 用分光光度計測定光波長又=55〇 nm時之光學特性，亦即穿 透率（％)、反射率（％)、及吸收率（％)。其測定結果如表1所 不。表1之吸收率（％)係以100—(穿透率（％)+反射率（％))而 得。又、表1之測定結果圖示於圖3至6。 592951 ⑻ 表 10 11 12 13 14 12 12 12 濟藏s(sioo 蒎^013 0 7.5 9 7.5 7.CJ1 7.5 7.5 11 s^(nm) 13 13 11 11 11 11 蒎細(|) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 S 25 25 【λ =5501】 12夂 11.8 15.2 15.3 14·9 14·8 17·9 18.1 18.3 18·2 2Ρ7 2Ρ9 2Ρ9 21.2 15·1 17·8 21.3 【A=550nm 600.2 67.7 δ·9 65.6 64.5 62·9 62.2 61·2 59·8 500.1 57k 56·8 54.9 59.8 53.8 办7.8 〕u 19.4 20·5 17.9 18.6 19.5 2P7 19·2 19·7 20·5 22.0 21·2 21·7 22.3 23·9 25.1 28.4 30.9 洚涔*(％) =550nmj| 如表1及圖3至6所示，故可確認當附有半透光鏡之基板 1之穿透率為相同時，若底層膜3之膜厚超過8nm，反射率將 急速下降。'此反射率下降之現象，係附有半透光鏡之基板1 之光學吸收量增加所致。附有半透光鏡之基板1的穿透率越 -13- 592951

咼，亦即半透光反射膜4之膜厚越薄，底層膜3之膜厚對於 光學特性的影響係越明顯。另一方面，當穿透率較低，為 12〇/。時，附有半透光鏡之基板1的光學特性係呈固定，不受 底層膜3之臈厚的影響。 、 其次，調查底層膜3(Si〇x)中〇(氧）相對於Si(矽）的化學組 成比X與光學特性之間的關係。 與上述實施例相同，當於玻璃基板2之上，採用直流濺射 法，形成由si〇x*構成之底層膜3之時，改變混合氣體八"… 之流量比，製成如表2所示，由玻璃基板2及底層膜3所構成 之試料（實施例15至22)。 八後採用電子分光法（ESCA : Electron Spectroscopy for

Chemical Analysis)測定製成之各試料中，底層膜3(以〇〇中 〇(氧）相對於si(矽）的化學組成比χ ,並測定底層膜3(si〇x) 的膜厚。其測定結果如表2所示。又，表2之測定結果圖示 於圖7。

•14- 592951 11 2 表

3;麥衅 CO CO CO cn 〇 CO o CO s CO o CO to o CO o CO CJ1 O CO g * £ g趨 8 > m|Q 萊 ^]TS 〇 CO o — g o o g g 〇 ? s 8 o 〇 CO CO o — OJ GO o 办 o cn o c£> 〇 9命 rr (T 〇 X H—^ b X o 1 o X H-» o 1 o X H—* 1 办 o X 1 o X H—* 〇( 产 o X ►—^ o 1 o X >—* o 二 Λ\[τκ s i co CO CO CO CO CO CO )—* o t>o CJD N3 CO C£> CO CO CO Id 藏： /^S >ΕΠ 5 寐 栽： tso CO I—· bo cn — CD cn : H-* 00 τ.叙 m|Q 栽 > X

如表2及圖7所示，故可確認直流濺射法所形成之底層膜 3(SiOx)中，〇（氧）相對於Si(石夕）之化學組成比X係跟隨氣體

Ar/〇2之流量比而變化。 其次，於上述實施例所製成之試料（實施例15至22)形成 -15- 592951 ㈧ 半透光反射膜4及保護膜5，以製成表3所示之附有半透光 鏡之基板1的試料（實施例23至27及比較例4至6)，並使用 分光光度計測定各試料之光學特性。其測定結果如表3所 示。再者，形成保護膜5之際，係將混合氣體Ar/〇2之流量 比固定於Ar : 02 = 1 : 1以進行濺射。又，表3之測定結果 圖示於圖8。 表3 混合氣體 Αγ/〇2 流 量比 底層膜之 X值 穿透率(％) [A=550nm] 反射率(％) [A=550nm] 吸收率(°/〇) [A=550nm] 23 4.00 1.6 18.5 60.1 21.4 實 24 3.00 1.85 18.4 61.9 19.7 施 25 1.67 2 18.7 62.3 19.0 例 26 1.00 2 18.5 63.1 18.4 27 0.33 2 18.5 62.8 18.7 比 4 9.00 1.3 17.6 52.3 30.1 較 5 7.00 1.4 18.1 53.1 28.8 例 6 5.67 1.45 18.3 54.2 27.5 如表3及圖8所示，故可確認當附有半透光鏡之基板1之穿 透率為相同時，若底層膜3(Si〇x)中〇(氧）相對於Si(矽）之化 學組成比X未滿1.5時，反射率將急速下降（比較例4至6)。此 反射率下降之現象，係附有半透光鏡之基板丨之光學吸收量 增加所致。亦即，底層膜3(Si〇x)中〇(氧）相對於Si(矽）之化 學組成比X為1.5〜2.0時，可以有效地使附有半透光鏡之基 -16- (12) (12)592951

板1獲得南反射率。 產業利用之可能性 如上述之詳細說明，本發明第1形態之附有半透光鏡之基 板，其底層膜之膜厚為0〜8 nm，故可同時維持高穿透率及 咼反射率，從而同時提高穿透性能及反射性能。 又，第1形態之附有半透光鏡之基板，其中底層膜係由氧 化矽所形成，故可將半透光反射膜於基板内部所溶出之雜 質隔離。 ’、 又=第1形態之附有半透光鏡之基板，其中氧化矽（si〇x) 中〇(氧）相對於Si(矽）之化學組成比x設定為丨5〜2 〇時將 可以同時維持高穿透率及高反射率，從而同時提高穿透性 能及反射性能。 ▲再者，第1形態之附有半透光鏡之基板，其中半透光反射 膜若由A1或A1合金形成，將可同時維持高穿透率，並提昇 反射率。 _根據本發明第二形態之半透光型液晶顯示裝置，其係包 本發明第1形恕之附有半透光鏡之基板，故可獲得能同時 維持南穿透率，並具有高反射率，從而同時提高穿透顯示 性能及反射顯示性能。 圖式代表符號說明 1 附有半透光鏡之基板 2 玻璃基板 3 鍍膜 4 半透光反射膜 -17- 592951 (13) 5 保護膜 6 半透光鏡 7 彩色濾光片 8 保護層 9 透明導電膜 10 位相差板 11 偏光板 12 液晶層 13 透明導電膜 14 玻璃板 15 擴散板 16 位相差板 17 偏光板

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍 1. 一種附有半透光鏡之基板，其特徵在於包含：基板、形成 於岫述基板上之底層膜及形成於前述底層膜上之半透光 反射膜，其中前述底層膜之膜厚係設定為0〜8 nm。 2. 如申請專利範圍第1項之附有半透光鏡之基板，其中前 述底層膜係由氧化石夕所形成。 3·如申請專利範圍第2項之附有半透光鏡之基板，其中前 述SiOx(氧化石夕）中0(氧）相對於以（石夕）之化學組成比X係 為 1 · 5 ^ 2. 〇 〇 4·如申請專利範圍第1至3項中任一項之附有半透光鏡之 基板，其中前述半透光反射膜係由刈及八丨合金中至少一 者所構成。 —種半透光型液晶顯示裝置，其特徵在於包含申請專利 範圍第1至4項中任一項之附有半透光鏡之基板。