TWI267681B - Liquid crystal display - Google Patents

Description

1267681_ 五、發明說明（1) 【本發明所屬之技術領域】 本發明是有關一種液晶顯示器，特別是有一種可改善光 效率的液晶顯不益者。 【先前技術】 如眾所周知，液晶顯示器由於其輕薄短小，可用低電壓 驅動，且有低電力消耗的優點，故已逐漸發展而來取代陰極 射線管（CRT)。特別地，薄膜電晶體液晶顯示器（TFT LCD) . 已實現了解析度高畫質優異。大型化及彩色化等CRT原有的 特性且更超越之。最近已廣泛使用於許多不同的領域，例如 · 筆記型電腦與監視器等的產品上。 φ 此種液晶顯示器，特別是TFT LCD，包括一具有-TFT與 一畫素電極的陣列基板，以及一與陣列基板貼合的彩色濾波 器基板，其具有一彩色濾波器與一相對電極（c 〇 u n t e r - electrode)，一液晶層乃介入於陣列基板與彩色濾波器基板 之間，進者，用來作為液晶之初期配向之配向膜乃設於陣列’ 基板與液晶層以及彩色濾波器基板與液晶層之間。而且，偏 光板係附設於個別基板的外側。 LCD係一受光顯示器，其藉著從一外界光源顯示影像， 此處，一背光（b a c k 1 i g h t)通常係使周作為一外部光源，而 其係裝設在含有偏光板的陣列基板下方。 · 具有上述構成之LCD可通過配列於一矩陣顯示器中的信 號線施加信號而藉由操作設於陣列基板與彩色濾波器基板之 ， 間的液晶而顯示所定的影像。 然而，上述的液晶顯示器有光效率（opt i cal

第7頁 1267681 ____ 五、發明說明（2) e f f i c i e n c y )很低的缺點。亦即，L C D均有實質上光效率低於 1 0%的情形5此乃因為偏光板會有高於50%的光損失，而部分 光損失也發生在紅色、綠色與藍色的彩色濾波器，且相對於 畫素的開口率 （a p e r t u r e r a t i 〇 )，光的利用率才約有5 0 % 的程度。 此處，液晶顯示器的開口率係由形成在彩色濾波器基板 上的黑色矩陣所決定。此黑色矩陣係形成來遮掉入射在非晝 素部的光。入射在黑色矩陣的光係完全被吸收於黑色矩陣之 中，因此，黑色矩陣乃引起光損失。 第1圖為一彩色濾波器基板的平面圖，彩色濾波器上形 成一黑色矩陣，以解釋一先前技藝的LCD。第2圖則為先前技 藝之LCD的截面圖。 以下，參照第1圖與第2圖說明由於黑色矩陣與偏光板所 造成的光損失。 如第丨圖所示，彩色濾波器基板包括一晝素部，其中形 成紅色、綠色與藍色彩色濾波器13a、13b、13c，而且，上 面形成黑色矩陣1 2之畫素部之間的邊界乃為非畫素部。 在上述的構成中，入射在紅色、綠色與藍色彩色濾波器1 3a、 1 3 b與1 3 c形成區域的光乃被利用以顯示圖畫影像，但 是入射在黑色矩陣1 2形成區域的光乃完全被吸收，於是引起 光損失。 如第2圖所示，LCD包括一具有一畫素電極2的陣列基板 1 ; 一與陣列基板相貼合2彩色濾波基板1 1，其具有彩色濾波 器1 3 a、1 3 b、1 3 c與黑色矩陣1 2，以及一介於陣列基板與彩

1267681 五、發明說明（3) 色濾波器基板之間的液晶層2 0。進者，用來對液晶作初期配 列的配向膜4、1 4係嵌設於陣列基板1與液晶層2 0之間以及彩 色濾波器基板1 1與液晶層2 0之間。又且，偏光板5與1 5係附 設於個別的基板1與1 1的外側。參考數目2 2係表示一***於 基板之間，用以維持基板間距離的間隔物。 上述的LCD構成中，從一背光（未示於圖中）所來的光係 通過一下部偏光板5導入至面板内側，其中大約有5 0 %的光損 失發生在從圓偏光至線偏光的偏光過程中。

甚者，在入射於面板内側之光中，沿者一光路徑A行進 的光乃被應用以顯示一影像，但是沿著另一光路徑B行進的 光則在黑色矩陣1 2中板完全吸收，因此黑色矩陣引起了光損 失。 綜上，在上述的傳統LCD中，偏光板與黑色矩陣引起了 相當的光損失，因此傳統的LCD有很低的光效率。 【本發明之内容】 因此，本發明即旨在解決上述發生在先前技術中的問 題者，而本發明的一目的即在提供一種LCD，其中由於黑色 矩陣與偏光板所引起的光損失乃大為受到限制。

本發明的另一個目的乃在提共一種LCD，由於其黑色矩 陣與偏光板所引起的光損失大為受到限制，故光效率乃可得 到改善。 為了達成上述之目的，本發明所提供的液晶顯示器包 括：一上部陣列基板與一下部彩色濾波器基板，兩者彼此相 對並且隔開一預定距離；一以矩陣形態形成在一彩色濾波器

1267681 五、發明說明（4) 基板上之非晝素部上的反射膜；。一形成在反射 陣；形成在由黑色矩陣所定義之彩色濾波器基 面的紅、綠、藍彩色漉波器；一形成在包含彩 色矩陣之整個基板區域上的下部配向膜；一形 上之晝素部上的畫素電極；一形成在包含畫素 整個區域上的上部配向膜；一介於彩色濾波器 板之間的液晶層；一設於所述彩色基板之外側 下部分而沒有偏光極能的部分被覆罩著的下部 及，一設置在陣列基板外側之上部偏光板。 此處，所述下部偏光板係設計成有偏光機能的 重疊的長度（d )，為了使光漏的情形不會發生3 的寬度（L)需合於以下的（式1)。 0 < d < L/2 - 式 1 ) 又，為了達成上述的目的，本發明之另一 提供一種液晶顯示器，其包括：一上部陣列基 色濾波器基板，兩者彼此相對並隔開一預定距 形態形成在一彩色濾波器基板上之非畫素部上 形成在反射膜上的黑色矩陣；形成在由黑色矩 色渡波器基板的畫素部上面的紅、綠、藍彩色 成在包含彩色濾波器與黑色矩陣之整個基·板區 向膜；一形成在陣列基板上之晝素部上的畫素 在包含畫素電極之基板的整個區域上的上部配 彩色濾波器基板與陣列基板之間的液晶層；以 陣列基板外側之上部偏光板。 !··· 第10頁 膜上的黑色矩 板的畫素部上 色濾波器與黑 成在陣列基板 電極之基板的 基板與陣列基 面，非晝素部 偏光板；以 部份與反射膜 所述反射膜 個實施例乃在 板與一下部彩 離；一以矩陣 的反射膜；一 陣所定義之彩 遽波器；一形 域上的下部配 電極；一形成 向膜；一介於 及，一設置在:

1267681_ 五、發明說明（5) 在此處，下部偏光板係一部分被覆罩的偏光板，其中在 黑色矩陣上的部分沒有偏光機能。 依照本發明，反射膜係設在一黑色矩陣下方，而彩色濾 波基板係設於LCD的下部，如此黑色矩陣所吸收的光乃可被 利用。而且，由於下部偏光板係使用作為一部份覆罩的偏光 板，由於黑色矩陣與偏光板所引起之光損失可被最小化，其 也就改善了光效率。 【本發明之實施方式】 以下參照附圖詳細說明本發明之具體實施狀況如下： 第3圖係依照本發明之一實施例的LCD的截面圖； 如第3圖所示，依照本發明的LCD之一實施例，其有一構 造，亦即是：一彩色渡波基板3 0係設置在L C D下方，鄰接一 光源，即是背光（未示於圖中）之處，而一陣列基板4 0係設置 在彩色濾波器基板3 0之上。 在彩色濾波器基板3 0之上，一高反射率之反射膜引乃以 矩陣形態形成在一畫素部之間的邊界的非畫素部上。一黑色 矩陣3 2乃形成在反射膜3 1上。而且紅色、綠色與藍色彩色濾 波器3 3 a、3 3 b與3 3 c係分別形成在黑色矩陣3 2所定義的畫素 部。一下部配向膜3 4乃形成在包括黑色矩陣3 2與彩色濾波器 3 3 a、3 3 b、3 3 c的基板的整個區域上。 所述陣列基板4 0上，有一晝素電極4 1形成在分別與彩色 濾波器基板30的彩色濾波器33a、33b、33c相對的晝素部上 。一上部配向膜4 2則形成在包含畫素電極4 1之基板的整個區 域上。

1267681 五、發明說明（6) 彩色遽波器基板3 0與陣列基板4 0係彼此搞合，而其間有 一液晶層5 0，其中一間隔物4 4係放置於基板3 0與4 0之間以於 其間維持一間隔’而且，偏光板5 2與5 4係貼附於基板3 0與4 C 的外側，其申貼附於彩色濾波器基板3 〇之下部偏光板5 2係使 用作為非通常偏光板的部分被覆罩之偏光板。 此亦即，下部偏光板52係形成與黑色矩陣32相同的形 狀，如此在黑色矩陣下方的部分乃沒有偏光機能，且只有在 彩色濾波器3 3 a、3 3 b與3 3 c下方的部分有偏光機能。 此處’在設計部分被覆罩的下部偏光板5 2係，較佳的是 設計成有偏光機能的部分與反射膜重疊的長度（d),為了使 光漏的情形不會發生，係符合於以下的（式丨），而在式1中， L表示一反射膜的寬度。 〇 < d < L/2 ~^一 —___(式 1 ) ^ 如上述的本發明的LCD其光效率的改進如下所述： =考1號C μ D ^別表示沿著畫素部與非畫素部行進之光路 =〃目先二著光路徑c行進之光乃被利用以通過晝素部的 彩色滤波器顯示圖影像。 ^ 沿者光路徑D行進的光乃通過下部偏光板5 2，但 ,^ ^ , ΘΓ 〜w亚被引入背光（未示）’隨後，雖然並 未於圖中頌示也去#、+、 t , u 利田、,L 4 禾坪述’光被背光的反射板反射後乃被再度

利用以沿者面板行進。 X 加—^此n攸月光來的光並不被黑色矩陣吸收而只沿著書辛 部仃進’且通過G从ri广 —不 ^ ^ ^ 、夂射到反射膜而被用。如此由於黑色矩陣的

光杈失不會發生。 T W

1267681__ 五、發明說明（7) 而且’在共用偏光板被使用的情況下，行進到非晝素部 的光乃由於偏光而發生損失，然而，在本發明部分被覆罩的 偏光板5 2被使用的狀況下，雖然由於偏光板導致從背光行進 至畫像部的光板發生光損失。故可想像行進至非畫素的光並 無光損失，因為在非畫素部下方的偏光板的一部分沒有偏光 機能。 因之’光損失只是在行進至畫素部的光會發生，而行進 至非畫素部的光不會發生。故光損失乃降低了。 最後’本發明之LCD有增進的光效率，因為由於黑色矩 陣的光損失並不產生且由於偏光板的光損失被最小化了。 第4圖係依照本發明之另一實施例的lcd的截面圖； 如第4圖所示，依照本發明之另一個實施例有與前面所 述之實施例相同的構造，除了部分覆罩的下部偏光板5 2並不 設置於彩色遽波器基板3 0之外側而是設於形成了黑色矩陣3 2 與彩色濾波器3 3 a、3 3 b與3 3 c的基板上，而且下部配向膜3 4 係形成於下部偏光板5 2上。 依照本實施例的LCD，被部分覆罩的下部偏光板52乃非 設置於彩色濾波器基板3 0之外側，而是設置於其内側，因此 矸預期由於偏光板52所引起的光損失，因為黑色矩陣“所引 起的光損失已去除’故較上述之前一實施例乃可進一步的降 低。 另一方面，在上速的貫施例中，雖然被部分覆罩的偏光 板係被使用作為設置於彩色濾波器基板内側的下部偏光板， 〆般的偏光板可以在機能的觀點内被使用。

第13頁 1267681_ 五、發明說明（8) 而且，依照上述實施例的一種LCD乃包括一下部彩色濾 波器基板，一上部陣列基板，在彩色濾波器基板上的反射 膜，以及作為偏光板的部分覆罩偏光板，其被設置在彩色濾 波器基板上以改進光效率。在比較上，依照本發明的任何實 施例的LCD中，如同典型的LCD，陣列基板係放置於LCD之下 ，彩色濾波器基板係設置於LCD上，而被部分覆罩的偏光板 則只附設在陣列基板下方，以便增進光效率。 在此情況下，雖然由於黑色矩陣的光損失的問題無法解 決，但是由於偏光板所引起的光損失，實質上乃是全部光損 失的大部分，已可以去除了。 因此其被預期光效率可相當地增加。 依照如上所述之本發明，彩色濾波器基板係設置於LCD 之下方，陣列基板係設置在LCD上，特別地，反射膜係嵌設 在黑色矩陣下方，且被覆罩而沒有偏光機能的偏光板部分係 以一般的偏光板來取代，其藉由黑色矩陣與偏光板去除了光 損失，因此增進了光效率。 而且，本發明增力口了光效率而增進了 LCD的輝度 (luminance) 5因此，例如用以增進輝度之膽留型液晶（L C L) 偏光板與分光片（p r i s m s h e e t )等元件可以去除，因此，降 低了 LCD的製造成本。 綜上所述，為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發 明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所做之同等變更 與修飾，應皆為本發明專利範圍所涵蓋。

第14頁 1267681 圖式簡單說明 種 第1圖為一彩色濾波器基板的平面圖，其用以解釋 習見的LCD，而該彩色濾波器基板中形成著黑色矩陣； 第2圖係習見LCD的截面圖； 第3圖係依照本發明之一實施例的LCD的截面圖； 第4圖係依照本發明之另一實施例的LCD的截面圖； ί 圖中元件編號與名稱對照表 3 0 :彩色濾波器基板 3 1 :反射模 3 2 :黑色距陣 33a， 33b ， 33c: 3 4 :下部配向膜 4 0 :陣列基板 4 1 :畫素電極 4 2 :上部配向膜 4 4 :間隔物 5 0 :液晶層 5 2 :下部偏光板 5 4 :上部偏光板

I 第15頁

Claims (1)

1. [mim Λ_η 曰 修正 P請蓴利範圍 1. 一種液晶顯示器，包括： 一上部陣列基板與一下部彩色濾波器基板，兩者彼此 相對並且隔開一預定距離； 一以矩陣形態形成在一彩色濾波器基板上之非畫素部 上的反射膜； 一形成在反射膜上的黑色矩陣； 形成在由黑色矩陣所定義之彩色滤波|§基板的晝素部 上面的紅、綠、藍彩色濾波器； 一形成在包含彩色濾波器與黑色矩陣之整個基板區域 上的下部配向膜； I 一形成在陣列基板上之晝素部上的畫素電極； 一形成在包含晝素電極之基板的整個區域上的上部配I 向膜； ‘ 一介於彩色濾波器基板與陣列基板之間的液晶層； 一設於所述彩色濾波器基板之外側面，非畫素部下部 分而沒有偏光極能的下部偏光板；以及 一設置在陣列基板外側之上部偏光板。 2 ·如申請專利範圍第1項之液晶顯示器，其中所述下 部偏光板係設計成有偏光機能的部分與反射膜重疊的長度 (d)，為了使光漏的情形不會發生，所述反射膜的寬度（L) <1 需合於以下的（式1 )。 0 < d < L/2 ----------(式 1 ) 3. —種液晶顯示器，包括： 一上部陣列基板與一下部彩色濾波器基板，兩者彼此

   第16頁 1267681 案號92121164_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 相對並且隔開一預定距離； 一以矩陣形態形成在一彩色濾波器基板上之非畫素部 上的反射膜； 一形成在反射膜上的黑色矩陣； 形成在由黑色矩陣所定義之彩色濾波器基板的畫素部 上面的紅、綠、藍彩色濾波器； ! 一形成在包含彩色濾波器與黑色矩陣之整個基板區域 上的下部偏光板； 一形成在陣列基板上之畫素部上的畫素電極； 一形成在包含畫素電極之基板的整個區域上的上部配4 向腺：； 一介於彩色濾波器基板與陣列基板之間的液晶層；以 及 一設置在陣列基板外側之上部偏光板。 4.如申請專利範圍第3項之液晶顯示器，其中下部偏 光板係一部分覆罩的偏光板，其在黑色矩陣上的部份沒有 偏光機能。 丨

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