專利名稱：形成不同液晶扭轉(zhuǎn)角度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種液晶顯示器(LCD)的制造有關(guān)，特別是與一種在同時(shí)具有穿透區(qū)與反射區(qū)的LCD中，利用不同的液晶扭轉(zhuǎn)角度來(lái)達(dá)成光效率最大的制造有關(guān)。
背景技術(shù)：
最近計(jì)算機(jī)記事簿(personal digital assistant；PDA)和筆記型計(jì)算機(jī)有顯著性的進(jìn)步，可攜帶式顯示器的要求為重量輕和低功率消耗，薄膜晶體管-液晶顯示器(TFT-LCD)能滿足上述要求且已知其需要高像素密度和高品質(zhì)。一般TFT-LCD包括一薄膜晶體管和像素電極所形成的底板及具有彩色濾光片的頂板。液晶乃充填在頂板和底板之間。每個(gè)單位像素中，提供了一電容器和另一電容器，藉由TFT作為單位像素的開(kāi)關(guān)組件。操作時(shí)施加一柵極信號(hào)電壓到TFT上，也就是每個(gè)單位像素的開(kāi)關(guān)組件上，該TFT接收了柵極信號(hào)電壓后會(huì)開(kāi)啟，因而攜帶影像信息的數(shù)據(jù)電壓可經(jīng)由TFT而加到相對(duì)應(yīng)的像素電極和液晶上。當(dāng)數(shù)據(jù)電壓加到TFT上，液晶分子的排列會(huì)有所改變，因而也改變了其光學(xué)特性并顯示出影像。
由于液晶本身不發(fā)光，因此其顯像的方式，一般來(lái)說(shuō)，分為反射型(reflection)與附有背照光的穿透型(transmission)兩種。其中穿透型的液晶顯示器，由于其背照光需耗費(fèi)大量的電能，因此會(huì)大大降低使用的效益，且若在高亮度的環(huán)境下使用，為了要增進(jìn)對(duì)比率，通常會(huì)增加其背照光的強(qiáng)度造成耗電量增加。至于另一種反射型的液晶顯示器雖然可克服上述的缺點(diǎn)，但因?yàn)槠涫抢弥車庠醋鳛轱@示之用，因此其顯示效率將取決于周圍環(huán)境所能提供的亮度，一旦周圍亮度不足將會(huì)造成顯像不清晰，甚至完全看不到顯像，不過(guò)由于反射型的液晶顯示器并不需使用到背照光，因此其耗電量可大為減少。從上述的分析中可明顯看出，上述兩種形式的顯示器具有互補(bǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)。
因此為了解決上述的問(wèn)題，在美國(guó)專利申請(qǐng)案US6195140中，提出了一種液晶顯示器結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有反射型與穿透型的優(yōu)點(diǎn)。其所提出的方法主要是利用反射區(qū)與穿透區(qū)兩者分別具有不同的頂板和底板距離，以讓兩區(qū)的光利用效率達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種制造方法，利用不同液晶扭轉(zhuǎn)角度，使得一同時(shí)具有反射區(qū)與穿透區(qū)的液晶顯示器，于兩區(qū)中均可讓光的利用率達(dá)到最大，且可讓部分入射光線經(jīng)由穿透區(qū)，剩下經(jīng)由反射區(qū)反射。使得經(jīng)由本制造方法所制造出的液晶顯示器可在周圍光源很弱的情形下，仍具有反射型液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種于液晶顯示器裝置上形成不同液晶扭轉(zhuǎn)角度的方法，其中該液晶顯示器上玻璃基板與下玻璃基板均具一取向?qū)樱摲椒ㄖ辽侔惺褂靡蝗∠蚣夹g(shù)將該上玻璃基板的取向?qū)尤∠蛑烈环较蛏?；使用具第一偏振角度的紫外光從該下玻璃基板取向?qū)由戏秸丈?；以及使用具第二偏振角度的紫外光從該下玻璃基板取向?qū)酉路秸丈洹?br> 所述的方法，其中該液晶顯示器下玻璃基板取向?qū)訛榘纪菇Y(jié)構(gòu)，其中凹陷處為穿透區(qū)而凸起處為反射區(qū)。
所述的方法，其中對(duì)該下玻璃基板進(jìn)行的取向技術(shù)為紫外線照射對(duì)準(zhǔn)法。
所述的方法，其中該第一偏振角度與該方向夾第一角度。
所述的方法，其中該第一角度為反射區(qū)所要求的液晶扭轉(zhuǎn)角度。
所述的方法，其中該第二偏振角度與該方向夾第二角度。
所述的方法，其中該第二角度為穿透區(qū)所要求的液晶扭轉(zhuǎn)角度。
利用上述的制造方法，可讓一同時(shí)具有反射區(qū)與穿透區(qū)的液晶顯示器，于兩區(qū)中均可讓光的利用率達(dá)到最大，且可讓部分入射光線可經(jīng)過(guò)穿透區(qū)傳送，而剩下入射光線經(jīng)由反射區(qū)反射。因此經(jīng)由本制造方法所制造出的液晶顯示器可在周圍光源很弱的情形下，仍具有反射型液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的前述特點(diǎn)及其他的優(yōu)點(diǎn)如參考下面的詳細(xì)敘述并結(jié)合附圖之后將更加容易了解，其中

圖1所示為一傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器的俯視圖；圖2所示為一傳統(tǒng)薄膜晶體管的概略圖；圖3所示為本發(fā)明所使用的薄膜晶體管液晶顯示器的側(cè)視圖；圖4所示為本發(fā)明所使用的薄膜晶體管液晶顯示器的部分放大圖；圖5所示為本發(fā)明所使用的薄膜晶體管液晶顯示器上基板的取向方位圖；圖6A至圖6B所示為本發(fā)明所使用的薄膜晶體管液晶顯示器于反射區(qū)與透射區(qū)的取向方位圖；及圖7A至圖7B所示為本發(fā)明所使用的薄膜晶體管液晶顯示器利用不同偏振方向紫外光照射，以于透射區(qū)和反射區(qū)上留下不同取向方向。
具體實(shí)施例在不限制本發(fā)明的精神及應(yīng)用范圍之下，以下即以一實(shí)施例，介紹本發(fā)明的實(shí)施；熟悉此領(lǐng)域技術(shù)人員，在了解本發(fā)明的精神后，當(dāng)可應(yīng)用此方法于各種不同的液晶顯示器的制造上。利用本發(fā)明的制造方法，可讓一同時(shí)具有反射區(qū)與穿透區(qū)的液晶顯示器，于兩區(qū)中均可讓光的利用率達(dá)到最大，且可讓部分入射光線可經(jīng)過(guò)穿透區(qū)傳送，而剩下入射光線經(jīng)由反射區(qū)反射。因此經(jīng)由本制造方法所制造出的液晶顯示器可在周圍光源很弱的情形下，仍具有反射型液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的應(yīng)用當(dāng)不僅限于以下所述的實(shí)施例。
本發(fā)明主要是在同時(shí)具有反射區(qū)與穿透區(qū)的液晶顯示器像素中，利用液晶扭轉(zhuǎn)角度(Liquid Crystal Twist Angle)的差異性會(huì)對(duì)于光的穿透率與反射率有不同影響的特性，讓位于反射區(qū)及穿透區(qū)的液晶扭轉(zhuǎn)角度不同，且均可讓光的利用率達(dá)到最大，來(lái)達(dá)成兩區(qū)的光效率最大化目的。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例而言，以一上下基板間距為4μ的液晶顯示組件為例。對(duì)一個(gè)反射區(qū)而言，在液晶扭轉(zhuǎn)角度為70度至90度間，其光的利用率會(huì)達(dá)到極佳化。而對(duì)一個(gè)穿透區(qū)而言，在液晶扭轉(zhuǎn)角度為10度至70度時(shí)，其光的穿透率會(huì)大于50％。因此，若讓反射區(qū)的液晶扭轉(zhuǎn)角度在70度至90間而讓穿透區(qū)的液晶扭轉(zhuǎn)角度為10度至70度間，會(huì)使得兩區(qū)的光效率最大。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例伴隨圖標(biāo)詳細(xì)描述如下，請(qǐng)參閱圖1，為一薄膜晶體管液晶顯示器的示意圖，在玻璃基板100與102間封入液晶104。下方玻璃基板102上，配置有矩陣狀的信號(hào)線106與掃瞄線108，和交叉點(diǎn)連接薄膜晶體管110與透明的像素電極112。在上方的玻璃基板上，配置共享電極114與濾色器116。將此薄膜晶體管液晶顯示器再以兩片偏光板118與120夾住，當(dāng)有白色光122入射時(shí)，會(huì)形成穿透型的顯示裝置。濾色器是由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色構(gòu)成，并與各像素電極112成對(duì)應(yīng)配置。
參閱圖2為本發(fā)明最佳實(shí)施例所使用的薄膜晶體管剖視圖。使用玻璃基板200，其上具柵極電極202，外覆一柵極絕緣膜204，其上再覆蓋一絕緣層206，接著其上形成由非晶硅材料所做成的溝道區(qū)208，一溝道保護(hù)層214位于其上來(lái)保護(hù)溝道區(qū)，漏極區(qū)與源極區(qū)210，212形成于兩側(cè)，其系以摻雜之非晶硅材料所構(gòu)成。在漏極區(qū)與源極區(qū)210，212外側(cè)，覆以一氧化銦錫216(Indium-Tin-Oxide，ITO)作為導(dǎo)線用并連接至一像素電極。
請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明所使用的液晶顯示組件側(cè)視圖。其與圖1的最大不同處在于薄膜晶體管110上方會(huì)再覆以一絕緣層126，同時(shí)利用蝕刻的方法使其形成凹凸?fàn)?。一氧化銦錫(ITO)薄膜的透明導(dǎo)電層128覆蓋于絕緣層126的上表面，并經(jīng)一孔洞32與薄膜晶體管110的像素電極112連接。而另一由氧化銦錫(ITO)薄膜所形成的共享電極114系位于玻璃基板100的下表面。
請(qǐng)參閱圖4為圖3透明導(dǎo)電層128的部分放大圖。當(dāng)要于同一像素中同時(shí)形成反射區(qū)與穿透區(qū)時(shí)，首先于透明導(dǎo)電層128上形成反射層144，此反射層144的材質(zhì)可為鋁(Al)或鋁鉬合金(Al/Mo)。接著于其上以一光阻定義穿透區(qū)，并進(jìn)行反射層144蝕刻，再移除光阻。依本最佳實(shí)施例而言，其所定義的穿透區(qū)是位于凹凸結(jié)構(gòu)的凹陷區(qū)處，其結(jié)果如圖4所示，其中區(qū)域130為反射區(qū)，區(qū)域132為穿透區(qū)。接著一取向?qū)?orientation layer)134形成于反射區(qū)130與穿透區(qū)132上。同樣的，取向?qū)?34亦形成于共享電極114的下表面，通常此取向?qū)?30的用途是用來(lái)控制液晶分子的方向，該取向?qū)?30是由聚亞醯胺組成。
依本發(fā)明之最佳實(shí)施例而言，在4μ之間距(如第三圖中之w)下，其在最佳光效率下之液晶扭轉(zhuǎn)角度分別為反射區(qū)在70度至90間而穿透區(qū)在10度至70度間。本發(fā)明提出兩種實(shí)施例方法來(lái)達(dá)成此種液晶扭轉(zhuǎn)角度取向。
第一實(shí)施例
第一實(shí)施例為使用摩擦(Rubbing)的方法來(lái)達(dá)成取向，摩擦(Rubbing)處理是將取向?qū)右砸欢ǖ姆较蚰Σ?，使液晶分子依一定方向排列。本發(fā)明制造過(guò)程是利用在進(jìn)行磨擦處理時(shí)以不同的摩擦壓力(押入量)，使得反射區(qū)130與穿透區(qū)132的取向不同。例如，在進(jìn)行穿透區(qū)132的取向時(shí)，可使用較大的摩擦壓力，由于此時(shí)摩擦壓力較大，會(huì)使得穿透區(qū)與反射區(qū)同時(shí)被施以摩擦力，而使得兩區(qū)域均具相同的取向方向。當(dāng)進(jìn)行反射區(qū)130的取向時(shí)，可使用較小的摩擦壓力，由于此時(shí)摩擦壓力較小，所以此時(shí)位于凹陷處的穿透區(qū)132并不會(huì)接受到摩擦力，僅位于凸起處的反射區(qū)130被施以摩擦，亦即此次的取向僅發(fā)生于反射區(qū)130，因而使得兩區(qū)域形成不同的取向方向。其中反射區(qū)130會(huì)經(jīng)過(guò)兩次摩擦取向，但因?yàn)槟Σ寥∠蚓哂懈采w特性，因此對(duì)反射區(qū)130而言，僅最后一次的摩擦取向?yàn)槠渥詈蟮娜∠蚍较?。依本發(fā)明的最佳實(shí)施例而言，穿透區(qū)132所施加的摩擦壓力(押入量)至少可摩擦至此凹陷穿透區(qū)132的最低點(diǎn)，而反射區(qū)130所施加的摩擦壓力(押入量)不可摩擦到穿透區(qū)132的范圍。
以一實(shí)施例而言，例如若穿透區(qū)需要的液晶扭轉(zhuǎn)角度為60度，而反射區(qū)所需要的液晶扭轉(zhuǎn)角度為80度。則其于共享電極114下表面的取向?qū)?34上的摩擦方向如圖5所示，系與垂直方向成45度角。而于反射區(qū)130與穿透區(qū)132上的取向?qū)?34上之摩擦方向如圖6A與圖6B所示，其中圖6A為穿透區(qū)132的取向方向。由于穿透區(qū)132是位于凹陷處，因此此時(shí)所使用的摩擦壓力較大，而其所施加的摩擦壓力大小取決于穿透區(qū)132所處凹陷處的深度。以本發(fā)明最佳實(shí)施例而言，其所需要的液晶扭轉(zhuǎn)角度于穿透區(qū)132為60度，因此其所施加摩擦力方向如圖中箭頭138所指，與共享電極114下表面的取向?qū)?34上的摩擦方向(圖中虛箭頭所指)夾60度。
當(dāng)要進(jìn)行反射區(qū)130的取向時(shí)，請(qǐng)參閱圖6B。由于反射區(qū)130是位于凸起處，為了避免此次取向會(huì)影響到透射區(qū)132，因此此時(shí)所使用的摩擦壓力較小，而其所施加的摩擦壓力不得再次讓穿透區(qū)132上取向?qū)?34的取向方向改變。以本發(fā)明最佳實(shí)施例而言，其所需要的液晶扭轉(zhuǎn)角度于反射區(qū)130為80度，因此其所施加摩擦力方向如圖中箭頭140所指，與共享電極114下表面的取向?qū)?34上的摩擦方向(圖中虛箭頭所指)夾80度。經(jīng)由本發(fā)明的兩步驟取向，即可使得反射區(qū)130與穿透區(qū)132分別具有不同的取向方向，而利用于穿透區(qū)與反射區(qū)不同的液晶扭轉(zhuǎn)角度來(lái)達(dá)成兩區(qū)的光效率最大。
值得注意的是，共享電極114下表面的取向?qū)?34其取向方法亦可使用摩擦法、斜方向蒸發(fā)法或紫外線照射對(duì)準(zhǔn)法等。
第二實(shí)施例第二實(shí)施例為使用紫外光對(duì)準(zhǔn)(UV align)的方法，利用紫外光具不同的偏振方向來(lái)照射取向?qū)樱挂壕Х肿右酪欢ǚ较蚺帕?，讓反射區(qū)130與穿透區(qū)132分別具有不同的取向方向。
參閱圖7A，本實(shí)施例首先進(jìn)行反射區(qū)130之取向。當(dāng)要進(jìn)行反射區(qū)130之取向時(shí)，使用一偏振方向與反射區(qū)130所需取向方向同向的紫外光142A從上方照射位于凸起結(jié)構(gòu)上方的取向?qū)?34，由于此時(shí)紫外光是全面照射在取向?qū)?34上，因而使得與穿透區(qū)132與反射區(qū)130具相同的取向方向。參閱圖7B，當(dāng)進(jìn)行完第一次取向后，接著進(jìn)行穿透區(qū)132的取向，可使用一偏振方向?yàn)榕c穿透區(qū)132所需取向方向同向的紫外光142B從下方照射位于凸起結(jié)構(gòu)上方的取向?qū)?34，雖然此時(shí)紫外光依舊是全面照射，但因?yàn)榉瓷鋮^(qū)130系由不透光的材質(zhì)所構(gòu)成，使得位于反射區(qū)130上方的取向?qū)?34并未再次遭受到紫外光142B的照射，亦即此次的取向僅發(fā)生在透射區(qū)132，因而使得兩區(qū)域形成不同的取向方向。其中透射區(qū)132會(huì)經(jīng)過(guò)兩次紫外光照射取向，但因?yàn)樽贤夤馊∠蚓哂懈采w特性，因此對(duì)透射區(qū)132而言，其取向方向系由最后一次的紫外光偏振方向所決定。當(dāng)進(jìn)行完紫外光照射取向后，可再施以一選擇步驟，施以熱或光處理，讓取向?qū)?34上的取向方向固定下來(lái)。如此經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同偏振方向紫外光142A和142B照射后，將在透射區(qū)132和反射區(qū)130上留下不同的取向方向。
依本發(fā)明的第二實(shí)施例，對(duì)于共享電極114下表面取向?qū)?34的取向，其取向方法亦可使用摩擦法、蒸發(fā)法或紫外線照射對(duì)準(zhǔn)法等。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在下述的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種于液晶顯示器裝置上形成不同液晶扭轉(zhuǎn)角度的方法，其特征在于該液晶顯示器上玻璃基板與下玻璃基板均具一取向?qū)樱摲椒ㄖ辽侔惺褂靡蝗∠蚣夹g(shù)將該上玻璃基板的取向?qū)尤∠蛑烈环较蛏?；使用具第一偏振角度的紫外光從該下玻璃基板取向?qū)由戏秸丈?；以及使用具第二偏振角度的紫外光從該下玻璃基板取向?qū)酉路秸丈洹?br> 2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該液晶顯示器下玻璃基板取向?qū)訛榘纪菇Y(jié)構(gòu)，其中凹陷處為穿透區(qū)而凸起處為反射區(qū)。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于對(duì)該下玻璃基板進(jìn)行的取向技術(shù)為紫外線照射對(duì)準(zhǔn)法。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該第一偏振角度與該方向夾第一角度。
5.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該第一角度為反射區(qū)所要求的液晶扭轉(zhuǎn)角度。
6.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該第二偏振角度與該方向夾第二角度。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于該第二角度為穿透區(qū)所要求的液晶扭轉(zhuǎn)角度。
全文摘要
形成不同液晶扭轉(zhuǎn)角度的方法主要是在同時(shí)具有反射區(qū)與穿透區(qū)的液晶顯示器像素中，利用液晶扭轉(zhuǎn)角度(Liquid Crystal Twist Angle)的差異性會(huì)對(duì)于光的穿透率與反射率有不同影響的特性，讓位于反射區(qū)及穿透區(qū)的液晶扭轉(zhuǎn)角度不同，且均可讓光的利用率達(dá)到最大，來(lái)達(dá)成兩區(qū)的光效率最大化目的。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1952758SQ20061010867
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者張煒熾, 丁岱良, 張景怡 申請(qǐng)人:統(tǒng)寶光電股份有限公司