TWI387819B

TWI387819B - 反射式液晶顯示器及其主動元件陣列基板

Info

Publication number: TWI387819B
Application number: TW97136095A
Authority: TW
Inventors: Yin Wang
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2013-03-01
Also published as: TW201013275A

Description

反射式液晶顯示器及其主動元件陣列基板

本發明是有關於一種液晶顯示器及其主動元件陣列基板，且特別是有關於一種具有廣視角功能的反射式液晶顯示器(Reflective Liquid Crystal Display)及其主動元件陣列基板。

一般液晶顯示器可分為穿透式、反射式，以及半穿透半反射式(transflective)三大類，其分類的依據在於光源的利用以及陣列基板(array)的差異，其中，穿透式液晶顯示器主要是以背光源(backlight unit)作為光源，其陣列基板上的畫素電極為透明電極，以利背光源所發出的光線穿透；反射式液晶顯示器主要是以前光源(front light)或是外界光源作為光源，其陣列基板上的畫素電極的材質為金屬或其他具有良好反射特性的材質，用以將前光源或是外界光源所發出的光線反射；而半穿透半反射式液晶顯示器的陣列基板上的畫素區具有穿透區域與反射區域，可同時利用背光源以及外界光源進行顯示。

圖1A是習知一種反射式液晶顯示器的上視示意圖。圖1B為沿圖1A的A-A'線的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖1B，反射式液晶顯示器10包括主動元件陣列基板20、與主動元件陣列基板20相對設置的彩色濾光基板40以及設置於兩者之間的液晶層50。

主動元件陣列基板20包括基板22以及多個陣列配置於基板22上的畫素24。畫素24分別連接於對應的掃描線26以及資料線28，且每一畫素24包括主動元件30、反射電極32以及凸塊層36。主動元件30包括閘極30g、閘絕緣層34、通道層30c、源極30s與汲極30d。閘極30g配置於基板22上。閘絕緣層34覆蓋於閘極30g。通道層30c、源極30s與汲極30d配置於閘絕緣層34上。凸塊層36覆蓋整個基板22。反射電極32配置於凸塊層36上。配向膜38設置於反射電極32上。

特別是，凸塊層36是由有機材質所形成、且其表面具有多個凸塊36a，以提昇入射到反射電極32上的光線的反射效果。上述的反射式液晶顯示器可利用外界光源作為光源，所以被廣泛地應用於如機場、車站以及賣場等具有大型窗戶或透明遮雨篷的公共場所，以作為廣告看板或指示看板等用途。因此，能夠達到節能之目的。

然而，習知反射式液晶顯示器的視角範圍狹窄。換句話說，斜視顯示器螢幕的觀看者將無法看到顯示畫面，如此一來，使得廣告或指示的效果驟減，無法有效地發揮反射式液晶顯示器的顯示效果。

有鑑於此，本發明提供一種主動元件陣列基板，其具有交錯配置以產生橫向電場的共用電極與反射電極，使得採用此主動元件陣列基板的反射式液晶顯示器能利用共平面轉換模式(In Plane Switch mode, IPS mode)，進而能得到廣視角的顯示效果。

本發明又提供一種反射式液晶顯示器，其具有上述的主動元件陣列基板，而能得到廣視角的顯示效果。

基於上述，本發明提出一種主動元件陣列基板，包括基板以及陣列配置於基板上的多個畫素。各畫素包括一主動元件、一共用電極以及一反射電極。主動元件至少包括一閘極、一通道層、一源極與一汲極。共用電極配置於基板上，共用電極包括彼此間隔的多個次共用電極。反射電極配置於共用電極上方，反射電極包括彼此間隔的多個次反射電極，其中，次共用電極與次反射電極為交錯配置，且共用電極與反射電極之間產生一橫向電場。

基於上述，本發明又提出一種反射式液晶顯示器，包括一主動元件陣列基板、一對向基板與一液晶層。主動元件陣列基板包括基板以及多個陣列配置於基板上的畫素。各畫素包括一主動元件、一共用電極以及一反射電極。主動元件至少包括一閘極、一通道層、一源極與一汲極。共用電極配置於基板上，共用電極包括彼此間隔的多個次共用反射電極。反射電極配置於共用電極上方，反射電極包括彼此間隔的多個次反射電極，其中，次共用電極與次反射電極為交錯配置，且共用電極與反射電極之間產生一橫向電場。對向基板與主動元件陣列基板相對設置。液晶層設置於主動元件陣列基板與對向基板之間。

在本發明之一實施例中，上述之次共用電極的兩端部與其兩側的次反射電極的端部為彼此對齊或彼此重疊。

在本發明之一實施例中，上述之共用電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。

在本發明之一實施例中，上述之反射電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。

在本發明之一實施例中，上述之共用電極與閘極為同一膜層。

在本發明之一實施例中，上述之反射電極與源極、汲極為同一膜層。

在本發明之一實施例中，上述之主動元件陣列基板更包括一閘絕緣層，設置在每一畫素中的共用電極與反射電極之間。

在本發明之一實施例中，上述之共用電極與反射電極的材質包括不透光導電材料。

在本發明之一實施例中，上述之主動元件包括薄膜電晶體。

在本發明之一實施例中，上述之對向基板包括一透明基板、一彩色濾光層以及一透明電極層。其中，透明基板具有彼此相對的一第一側與一第二側。彩色濾光層設置於第一側上。透明電極層設置於第二側上。

在本發明之一實施例中，上述之反射式液晶顯示器更包括一偏光板，設置在透明電極層上。

本發明之反射式液晶顯示器採用彼此交錯的共用電極與反射電極，且使兩者之間產生一橫向電場。因此，液晶層中的液晶分子能夠利用共平面轉換模式旋轉，進而能使此反射式液晶顯示器具有廣視角的特性。所以，觀看者不論是正視或斜視液晶顯示器皆可看到顯示畫面。另外，由於次共用電極與次反射電極為交錯配置、且彼此之間的端部為相互對齊或重疊，因此能夠有效反射外界光源，進而提昇外界光線的利用率。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖2A是本發明較佳實施例的一種主動元件陣列基板的上視示意圖。圖2B為沿圖2A的B-B'線的剖面示意圖。請共同參照圖2A與圖2B，此主動元件陣列基板100包括基板102以及陣列配置於基板102上的多個畫素104。各畫素104包括一主動元件106、一共用電極116以及一反射電極118。主動元件106至少包括一閘極106g、一通道層106c、一源極106s與一汲極106d。共用電極116配置於基板102上，共用電極116包括彼此間隔的多個次共用電極116a。反射電極118配置於共用電極116上方，反射電極118包括彼此間隔的多個次反射電極118a，其中，次共用電極116a與次反射電極118a為交錯配置，且共用電極116與反射電極118之間產生一橫向電場。

請繼續參照圖2A與圖2B，基板102例如是玻璃基板、石英基板或是其他種類的基板。在一較佳實施例中，此主動元件陣列基板100更包括配置於基板102上的多條掃描線130以及多條資料線140，其中，掃描線130以及資料線140分別與對應之畫素104連接，以驅動對應的畫素104。

主動元件106例如是薄膜電晶體，作為開關元件使畫素資料輸入或不輸入到畫素104中。主動元件106的構造例如是：閘極106g與閘絕緣層108配置於基板102上、閘絕緣層108覆蓋閘極106g、通道層106c配置於閘極106g上方的閘絕緣層108上、源極106s與汲極106d分別配置於閘極106g兩側的部份通道層106c上。另外，閘絕緣層108的材質例如是氧化矽、氮化矽或是其他介電材質，通道層106c的材質例如是非晶矽，閘極106g、源極106s與汲極106d例如是導電材料。

特別是，共用電極116配置於基板102上、且包括彼此間隔的多個次共用電極116a。共用電極116的形狀例如是多個並列的直條狀。在其他實施例中，共用電極116的形狀也可以是梳狀或鋸齒狀(未繪示)。再者，共用電極116的材質例如是鉭、鉻、鉬、鈦、鋁等具有反射特性的不透光導電材料。值得一提的是，共用電極116a與閘極106g例如是同一膜層，換句話說，共用電極116a與閘極106g是由同一層材料層經微影蝕刻製程而形成，所以共用電極116a的製作可相容於目前的製程中，而不會增加製作成本。

反射電極118配置於共用電極116上方、且包括彼此間隔的多個次反射電極118a。反射電極118的形狀例如是多個並列的直條狀。在其他實施例中，反射電極118的形狀也可以是梳狀或鋸齒狀(未繪示)。再者，反射電極118a的材質例如是鉭、鉻、鉬、鈦、鋁等具有反射特性的不透光導電材料。值得一提的是，反射電極118a與源極106s與汲極106d例如是同一膜層，換句話說，反射電極118a與源極106s與汲極106d是由同一層材料層經微影蝕刻製程而形成的，所以反射電極118a的製作可相容於目前的製程中，而不會增加製作成本。另外，閘絕緣層108設置在每一畫素104的共用電極116與反射電極118之間，用以使兩者彼此絕緣。

值得注意的是，次共用電極116a與次反射電極118a為交錯配置，換句話說，每一個次共用電極116a的兩側會各有一個次反射電極118a。值得注意的是，上述的交錯配置使得共用電極116與反射電極118之間可以產生一橫向電場，例如是一平面電場。藉由此橫向電場，可以使得具有此主動元件陣列基板100的反射式液晶顯示器的液晶分子進行共平面轉換，而產生廣視角的特性。此外，於本實施例中，次共用電極116a的兩端部T_116a 與其兩側的次反射電極118a的各端部T_118a 為彼此對齊，如此可有效地反射外界光線。

圖3A是本發明較佳實施例之另一種主動元件陣列基板的上視示意圖。圖3B為沿圖3A的C-C'線的剖面示意圖。請參照圖3A，主動元件陣列基板100'與圖2A所繪示之主動元件陣列基板100相似，相同的構件以相同的標號表示。除了上述可達到廣視角的特性以外，於本實施例中，使得次共用電極116a'的兩端部T_116a' 與其兩側的次反射電極118a'的各端部T_118a' 為彼此重疊。這樣的配置可進一步提昇外界光線的反射率，亦即，入射角度較大的外界光線不易穿透反射電極118'與共用電極116'，而能進一步提昇外界光線的使用效率。

圖4是本發明較佳實施例之一種反射式液晶顯示器的剖面示意圖。請參照圖4，此反射式液晶顯示器200包括主動元件陣列基板210、與主動元件陣列基板210相對設置的對向基板220以及設置於主動元件陣列基板210與對向基板220之間的液晶層230。

主動元件陣列基板210可以採用如圖2B與圖3B所繪示的主動元件陣列基板100、100'其中之一，類似的結構在此不予以重述。值得注意的是，由於共用電極116以及反射電極118具有反射特性，因此反射式液晶顯示器200可有效地利用外來光源進行顯示，換句話說，此反射式液晶顯示器200不需要具有背光模組等提供光源的元件。特別是，如圖3B所示，各次共用電極116a'的兩端部T_116a' 與其兩側的次反射電極118a'的各端部T_118a' 為彼此對齊或彼此重疊，如此可有效地反射外界光線，而提昇外界光源的利用效率。

再者，由於次共用電極116a與次反射電極118a為交錯配置、且共用電極116以及反射電極118之間會產生一橫向電場，使得液晶層230中的液晶分子能進行共平面轉換，換句話說，此利用共平面轉換模式的反射式液晶顯示器200具有廣視角的顯示效果。

對向基板220可以包括透明基板222、彩色濾光層224以及透明電極層226，其中，透明基板222具有彼此相對的第一側222a與第二側222b，彩色濾光層224設置於第一側222a上，透明電極層226設置於第二側222b上。彩色濾光層224可包含一黑色矩陣(未繪示)以及多個彩色濾光圖案(未繪示)，而彩色濾光圖案例如是由紅色濾光圖案、藍色濾光圖案或綠色濾光圖案所組成、且配置於黑色矩陣所圍出的空間內。

此外，為了達到更好的顯示品質，反射式液晶顯示器200可進一步包括設置在透明電極層226上的偏光板240。此偏光板240可以消除外界光線的干擾，而提昇顯示畫面的對比與品質。

綜上所述，本發明的反射式液晶顯示器及其主動元件陣列基板至少具有以下優點：由於主動元件陣列基板中的共用電極以及反射電極之間可以產生一橫向電場，所以使得反射式液晶顯示器的液晶分子能夠進行共平面轉換，而達到廣視角的顯示效果。另外，交錯設置的次反射電極與次共用電極的各端部之間為彼此對齊或彼此重疊，因此，可提昇外界光源的利用效率。再者，共用電極與閘極是藉由同一道微影蝕刻製程形成，反射電極與源極以及汲極是藉由同一道微影蝕刻製程形成，故此反射式液晶顯示器的製造方法與現有製程相容，不會造成生產成本的大幅增加。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、200‧‧‧反射式液晶顯示器

20、100、100'、210‧‧‧主動元件陣列基板

22、102‧‧‧基板

24、104‧‧‧畫素

26、130‧‧‧掃描線

28、140‧‧‧資料線

30、106‧‧‧主動元件

30c、106c‧‧‧通道層

30d、106d‧‧‧源極

30g、106g‧‧‧閘極

30s、106s‧‧‧汲極

32、118‧‧‧反射電極

34、108‧‧‧閘絕緣層

36‧‧‧凸塊層

36a‧‧‧凸塊

38‧‧‧配向膜

40‧‧‧彩色濾光基板

50、230‧‧‧液晶層

116、116'‧‧‧共用電極

116a、116a'‧‧‧次共用電極

118a、118a'‧‧‧次反射電極

220‧‧‧對向基板

222‧‧‧透明基板

222a‧‧‧第一側

222b‧‧‧第二側

224‧‧‧彩色濾光層

226‧‧‧透明電極層

240‧‧‧偏光板

T_116a 、T_116a' 、T_118a 、T_118a' ‧‧‧端部

圖1A是習知一種反射式液晶顯示器的上視示意圖。

圖1B為沿圖1A的A-A'線的剖面示意圖。

圖2A是本發明較佳實施例的一種主動元件陣列基板的上視示意圖。

圖2B為沿圖2A的B-B'線的剖面示意圖。

圖3A是本發明較佳實施例之另一種主動元件陣列基板的上視示意圖。

圖3B為沿圖3A的C-C'線的剖面示意圖。

圖4是本發明較佳實施例之一種反射式液晶顯示器的剖面示意圖。

100‧‧‧主動元件陣列基板

102‧‧‧基板

106‧‧‧主動元件

106c‧‧‧通道層

106d‧‧‧源極

106g‧‧‧閘極

106s‧‧‧汲極

108‧‧‧閘絕緣層

116‧‧‧共用電極

116a‧‧‧次共用電極

118‧‧‧反射電極

118a‧‧‧次反射電極

T_116a 、T_118a ‧‧‧端部

Claims

一種主動元件陣列基板，包括：一基板；多個畫素，配置於該基板上，各畫素包括：一主動元件，至少包括一閘極、一通道層、一源極與一汲極；一共用電極，配置於該基板上，該共用電極包括彼此間隔的多個次共用電極；以及一反射電極，配置於該共用電極上方，該反射電極包括彼此間隔的多個次反射電極；其中，該些次共用電極與該些次反射電極為交錯配置，且該共用電極與該反射電極之間產生一橫向電場，其中各該些次共用電極的兩端部與其兩側的該些次反射電極的各端部為彼此對齊或彼此重疊。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該共用電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該反射電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該共用電極與該閘極為同一膜層。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該反射電極與該源極、該汲極為同一膜層。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，更包括一閘絕緣層，設置在每一畫素中的該共用電極與該反射電極之間。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該共用電極與該反射電極的材質包括不透光導電材料。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，其中該主動元件包括薄膜電晶體。
如申請專利範圍第1項所述之主動元件陣列基板，更包括多條掃描線與多條資料線，各該掃描線與各該資料線與對應之畫素電性連接。
一種反射式液晶顯示器，包括：一主動元件陣列基板，包括：一基板；多個畫素，配置於該基板上，各畫素包括：一主動元件，至少包括一閘極、一通道層、一源極與一汲極；一共用電極，配置於該基板上，該共用電極包括彼此間隔的多個次共用反射電極；以及一反射電極，配置於該共用電極上方，該反射電極包括彼此間隔的多個次反射電極，其中，該些次共用電極與該些次反射電極為交錯配置，且該共用電極與該反射電極之間產生一橫向電場，其中各該些次共用電極的兩端部與其兩側的該些次反射電極的各端部為彼此對齊或彼此重疊；一對向基板，與該主動元件陣列基板相對設置；以及一液晶層，設置於該主動元件陣列基板與該對向基板之間。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該共用電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該反射電極的形狀包括直條狀、梳狀或鋸齒狀。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該共用電極與該閘極為同一膜層。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該反射電極與該源極、該汲極為同一膜層。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，更包括一閘絕緣層，設置在每一畫素中的該共用電極與該反射電極之間。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該共用電極與該反射電極的材質包括不透光導電材料。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該主動元件包括薄膜電晶體。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該對向基板包括：一透明基板，具有彼此相對的一第一側與一第二側；一彩色濾光層，設置於該第一側上；以及一透明電極層，設置於該第二側上。
如申請專利範圍第18項所述之反射式液晶顯示器，更包括一偏光板，設置在該透明電極層上。
如申請專利範圍第10項所述之反射式液晶顯示器，其中該主動元件陣列基板，更包括多條掃描線與多條資料線，各該掃描線與各該資料線與對應之畫素電性連接。