CN1289959C - 对比和反应速度增进的多域垂直配向晶体管液晶显示器 - Google Patents

Abstract

一种对比和反应速度增进的多域垂直配向晶体管液晶显示器，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。由利用在具有凸点结构的整片反射板上面依序制作一透明平坦层和具有放射状狭缝(fine slit)的透明电极图案，以及较佳地在相对应于该透明电极图案位置的上基板透明电极的中央处形成一空穴(hole)或凸块(protrusion)，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的反射区形成多重区域，而其中的液晶分子排列状况稳定，使液晶显示器具有更为宽广的视角，且可降低漏光并同时增加对比效果。

Description

对比和反应速度增进的多域垂直配向晶体管液晶显示器

技术领域

本发明关于一种具有多域垂直配向模式(Multi-Domain VerticalAlignment Mode；MVA)的反射式薄膜晶体管液晶显示器和在反射区具有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，形成制作在一透明平坦层上的具有放射状狭缝(fine slit)的透明电极图案的结构，以增进对比和反应速度。

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、无辐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MVA模式的半穿透半反射式薄膜晶体管液晶显示器(transflective TFT-LCD)。由在反射板上面先后依序制作一透明平坦层和透明电极图案，使该反射式TFT-LCD和该半穿透半反射式TFT-LCD的反射区形成多重区域且其中的液晶分子排列状况稳定，以便改善灰阶反转和色偏问题，增加其视角，且使得暗态时的液晶有良好的垂直配向，而降低漏光并增加对比。

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复数个凸点(bumps)、制作于该透明绝缘层的上表面的一反射板、制作于该反射板的上表面的一透明平坦层、制作于该透明平坦层的上表面的至少一透明电极图案、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，其中在较佳的情况下，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置具有一相对应的空穴或在该处的电极上制作非导电材质的凸块，以及位于该透明上电极与该至少一透明电极图案之间的一液晶层。在施加电压于该液晶显示器时，该至少一透明电极图案和该透明上电极的空穴或凸块，可使该液晶层的液晶分子产生排列状况稳定的多域垂直配向模式，且该透明平坦层可完全阻隔该等复数个凸点对该液晶层的液晶分子整齐排列的影响，使暗态时的液晶有良好的垂直配向，而降低漏光并增加对比。

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复数个凸点(bumps)、制作于该透明绝缘层的上表面的一反射板、制作于该反射板的上表面的一透明平坦层、制作于该透明平坦层的上表面的至少一透明电极图案、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至少一透明电极图案电性连接、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，其中在较佳的情况下，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置具有一相对应的空穴或在该处的电极上制作非导电材质的凸块，以及位于该透明上电极与该至少一透明电极图案之间的一液晶层。在施加电压于该液晶显示器时，该至少一透明电极图案和该透明上电极的空穴或凸块，可使该液晶层的液晶分子产生排列状况稳定的多域垂直配向模式，且该透明平坦层可完全阻隔该等复数个凸点对该液晶层的液晶分子整齐排列的影响，使暗态时的液晶有良好的垂直配向，而降低漏光并增加对比。

附图说明

图1A为一具有放射状狭缝(fine slit)的透明电极图案的一实施例的俯视示意图；

图1B为在相对应于图1A的透明电极图案位置的上基板透明电极的俯视图；

图1C为图1B的上基板透明电极与图1A的透明电极图案组合后的俯视图；

图2为本发明的具有透明电极图案的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素的结构剖面图；

图3为本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素具有两个透明电极图案结构的俯视图，以及

图4为本发明的具有透明电极图案的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素的另一实施例的结构剖面图。

图号说明

透明电极图案        13                狭缝            131

上基板透明电极      21                空穴或凸块      211

上玻璃基板          20                下玻璃基板      10

液晶层              15                穿透区          A

反射区              B                 凸点            11

凸块                22                扫描线          100

信号线              200               TFT             16

储存电容            17                透明电极层      12

反射板              18                空穴            22’

透明平坦层          19

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，利用在具有凸点结构的整片反射板上面先制作一透明平坦层，再在该透明平坦层上制作具有放射状狭缝(fine slit)的透明电极图案，以及在相对应于该透明电极图案位置的上基板透明电极的中央处形成一空穴(hole)或在该处的电极上制作非导电材质的凸块(protrusion)，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，形成液晶分子排列状况稳定的多重区域，而使液晶显示器具有更为宽广的视角，且可增进对比和反应速度。有关本发明的详细描述如下所示。

实施例1

图1A显示本发明在垂直配向反射式TFT-LCD结构和半穿透半反射式TFT-LCD的反射区结构上，应用一具有放射状狭缝(fine slit)的透明电极图案的一实施例的俯视图，其中该透明电极图案13可为一氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)材料所构成，其狭缝131可经由蚀刻而形成，狭缝131本身的宽度和彼此的间距为约3-5μm。图1B显示在相对应于该透明电极图案位置的上基板透明电极的俯视图，其中在该透明电极21的中央处形成一空穴或在该处的电极上制作凸块(protrusion)211，而该透明电极21通常为ITO电极，该凸块是由一种非导电材质构成。图1C为该上基板透明电极21与该透明电极图案13组合后的俯视图。

由图1C可知，由于在该透明电极图案13的中央上方具有一空穴或凸块，以及在该透明电极图案13的外缘四周具有突出的放射状狭缝131，当施加电压于该液晶显示器的画素电极(此处即为该透明电极图案13)时，就单一个透明电极图案13而言，邻近该等狭缝131的液晶分子会随着该等狭缝131的方向排列，且所有的液晶分子会朝着中央空穴或凸块211的方向倾倒，而产生四重分域的效果，达到增广视角的目的。而且，邻近该透明电极图案13的外缘四周的液晶分子会受到狭缝131排列的影响而倾倒排列整齐，而愈靠近该透明电极图案13内缘的液晶分子受到狭缝131排列的影响愈不大，于是就形成一渐层倾倒的连续区域(continuous domain)，而非常适用于反射式TFT-LCD和半穿透半反射式TFT-LCD。

以下以垂直配向半穿透半反射式TFT-LCD的结构为例来说明本发明。

图2为显示本发明的具有透明电极图案的半穿透半反射式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晶体管的下玻璃基板10，以及用来制作彩色滤光片的上玻璃基板20。在上、下玻璃基板20，10间具有一液晶层15，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15的光线角度。

在反射区B的下玻璃基板10上形成一具有复数个凸点(bumps)11的透明有机层，之后，沉积一整片的金属层，作为反射板18，且较佳的情形是，此反射板18是浮置(floating)的，即不连接电压。而由于此反射板18制作在该具有复数个凸点11的透明有机层上，此反射板18的表面亦凹凸不平。为使在该液晶层15的液晶的排列完全不受此反射板18凹凸不平的表面的影响，而能排列地更整齐，在形成如图1A所示的该透明电极图案13作为反射区B控制液晶排列的电极之前，先制作一透明平坦层19于该反射板18的上表面，此透明平坦层19可为一透明有机层。

接着，在穿透区A和反射区B沉积一透明电极层12(例如ITO层)作为画素电极，并使反射区B的透明电极层12经由蚀刻而制作出该具有放射状狭缝(未显示)的透明电极图案13。在相对应于该透明电极图案13位置的上玻璃基板20的透明电极21(ITO电极)的中央处，则形成一凸块(protrusion)22。于是，就形成在反射区具有多域垂直配向模式结构的半穿透半反射式TFT-LCD。当施加电压于该液晶显示器的画素电极时，就产生四重分域且是一种连续区域的型式，而且，由于该透明电极图案13下方的金属反射板18是一整片的，通过该透明电极图案13狭缝之间的间隙的光，仍可被反射而利用。再者，由于该透明电极图案13制作在该透明平坦层19上，该液晶层15的液晶的排列完全不受此反射板18下面凹凸不平的凸点11的影响，因此使得在暗态时的液晶有极良好的垂直配向排列，而降低漏光并同时增加对比效果。

在本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素的反射区内，可形成一个以上的透明电极图案13结构。图3为显示本发明的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素具有两个透明电极图案结构的俯视图，其中扫描线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，下方具有一整片制作在该等凸点11上的金属反射板18，以及制作在该透明平坦层19上的两个透明电极图案13，而产生八重分域的效果，达到增广视角的目的。而且，每个透明电极图案13所形成的多域垂直配向模式是一种连续区域。

实施例2

请参考图4，其显示本发明的具有透明电极图案的半穿透半反射式TFT-LCD单位画素的另一实施例的截面结构。本实施例与第一实施例不同之处在于，在相对应于该透明电极图案13位置的上玻璃基板20的透明电极21的中央处，则形成一空穴22’，而为防止在上玻璃基板20下的彩色滤光片材料由该空穴22’漏出至该液晶层15，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，亦形成在反射区具有多域垂直配向模式结构的半穿透半反射式TFT-LCD，当施加电压于该液晶显示器的画素电极时，就产生四重分域且是一种连续区域的型式。

在本发明中所使用的具有放射状狭缝的透明电极图案的狭缝的数目、尺寸、设置位置、角度和形状，皆可视实际需要作适当的变化。

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复数个凸点；

一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面；

一透明平坦层，其制作于该反射板的上表面；

至少一透明电极图案，其制作于该透明平坦层的上表面，以放射状狭缝的形式设置，以便在施加电压于该液晶显示器时，用来产生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至少一透明电极图案之间。

2、如权利要求1所述的反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明电极图案为一具有放射状狭缝的氧化铟锡电极。

3、如权利要求1所述的反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置，具有一相对应的电极空穴。

4、如权利要求1所述的反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置，具有一相对应的非导电材质的凸块。

5、一种半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，其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复数个凸点；

一反射板，其制作于该透明绝缘层的上表面；

一透明平坦层，其制作于该反射板的上表面；

至少一透明电极图案，其制作于该透明平坦层的上表面，以放射状狭缝的形式设置，以便在施加电压于该液晶显示器时，用来产生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，并与该至少一透明电极图案电性连接；

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至少一透明电极图案之间。

6、如权利要求5所述的半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明电极图案为一具有放射状狭缝的氧化铟锡电极。

7、如权利要求5所述的半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置，具有一相对应的空穴。

8、如权利要求7所述的半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极的空穴在相对应于该至少一透明电极图案中央处的位置。

9、如权利要求5所述的半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极在相对应于该至少一透明电极图案的位置，具有一相对应的非导电材质的凸块。

10、如权利要求9所述的半穿透半反射式晶体管液晶显示器，其特征在于，该透明上电极的凸块在相对应于该至少一透明电极图案中央处的位置。

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