透反型液晶顯示裝置的制作方法

文檔序號：2740611閱讀：162來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>攝影電影;光學(xué)設(shè)備的制造及其處理,應(yīng)用技術(shù)

專利名稱：透反型液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透反型液晶顯示(LCD)裝置。本發(fā)明尤其涉及一種具有用于液晶(LC)層的反射區(qū)和透射區(qū)并適于以面內(nèi)切換(IPS) 模式驅(qū)動的透反型LCD裝置。
背景技術(shù)：
就使用的光而言，LCD裝置基本上分為透射型和反射型。通常，透射型LCD裝置具有背光源，通過控制背光源發(fā)射的光的透射率來顯示圖像。另一方面，反射型LCD裝置具有反射膜并利用反射膜反射的光來顯示圖像。因為反射型LCD裝置不需要任何背光源，所以就裝置的電力消耗、厚度和重量而言，反射型LCD裝置比透射型LCD裝置有利。然而，因為反射型LCD裝置利用外部光作為其光源，所以反射型LCD裝置具有下述缺點，即反射型LCD裝置在暗環(huán)境中具有較差的可視性。
透反型LCD裝置公知是下述一種LCD裝置，其具有透射型LCD 裝置的優(yōu)點和反射型LCD裝置的優(yōu)點(參照專利公開 JP-2003-344837A)。透反型LCD裝置在每個像素中都具有透射區(qū)和反射區(qū)。透射區(qū)透射來自設(shè)置于LCD裝置后側(cè)的背光源的光并利用背光源作為顯示光源。反射區(qū)具有反射膜并利用從LCD裝置前側(cè)入射的并由反射膜反射的外部光作為顯示光源。當透反型LCD裝置處于明亮環(huán) 境中時其關(guān)閉背光源并通過反射區(qū)顯示圖像，從而減小LCD裝置的電力消耗。當透反型LCD裝置處于暗環(huán)境中時其打開背光源并通過透射
5區(qū)顯示圖像，從而可在暗環(huán)境中清晰地顯示圖像。
LCD裝置的顯示模式包括如上所述的IPS模式，其包括橫向電場
驅(qū)動模式和邊緣場驅(qū)動(FFD)模式。適于以IPS模式操作的LCD裝置具有設(shè)置在相同基板上的像素電極和公共電極，其在橫向方向上給 LC層施加電場。與扭曲向列模式(TN模式)LCD裝置相比，IPS模式LCD裝置通過使用下述技術(shù)可實現(xiàn)較寬的視角，即其中LCD層中的LC分子在平行于基板的方向上旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。
假定IPS模式用作透反型LCD裝置的顯示模式，則出現(xiàn)了下述問題，即如果反射區(qū)采用常黑模式，則透射區(qū)就采用常白模式，由此兩個區(qū)中的圖像發(fā)生反相。對于該問題的對策，在透反型LCD裝置中采用下述技術(shù)，即在包括LC層的LC單元與偏振膜之間插入延遲膜(參照非專禾lj公開-l: 97頁A Novel Transflective Display Associated with Fringe-Field Switching, T.B,Jung and S.H丄ee等[SID03 DIGEST, 592]，和非專利公開-2: 159頁A Single Gap Transflective Fringe-Field Switching Display, E,Jeong.M.O.Choi， Y丄Li， Y.H.Jeong， H.Y.Kim， S.Y.Kim和S.H丄ee [SID 06 DIGEST, 810])。
在上面的技術(shù)中，插入延遲膜的慢軸被布置為相對于入射到透反型LCD裝置的線性偏振光具有顯著的角度。該配置導(dǎo)致了下述問題，即由于延遲膜厚度的變化范圍，延遲值的偏離降低了顯示圖像的對比度。這出現(xiàn)了另一個問題，即延遲膜的視角依賴性降低了 LCD裝置的視角特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提供一種透反型LCD裝置，其可解決或緩解下述問題，即延遲膜的延遲偏離降低顯示圖像的對比度且延遲膜的視角依賴性降低視角特性。本發(fā)明提供了一種透反型液晶顯示(LCD)裝置，包括液晶(LC)
單元，其包括其中含有均勻定向的LC分子和將LC層夾在之間的一對透明基板以定義像素的陣列的LC層，每個像素都包括互相并排設(shè)置的透射區(qū)和反射區(qū)；將LC單元夾在之間的第一和第二偏振膜，第一偏振膜設(shè)置在LC單元的前側(cè)并具有與設(shè)置在LC單元后側(cè)的第二延遲膜的光軸垂直的光軸；在LC層后側(cè)處設(shè)置在反射區(qū)中的反射膜；和延遲膜，其包括在反射區(qū)中設(shè)置在反射膜與LC層之間的第一部分、在透射區(qū)中設(shè)置在LC層與第二偏振膜之間的第二部分，在沒有施加電壓時，延遲膜具有與LC分子的初始定向方向垂直的慢軸(slow axis)，所述慢軸垂直于或平行于第一偏振膜的光軸，其中在顯示暗狀態(tài)時LC分子的具有在反射區(qū)和透射區(qū)之間不同的方向。
參照附圖，本發(fā)明上述的和其他的目的、特征及優(yōu)點將從下面的描述變得更加顯而易見。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的LCD裝置中的單個像素的示意性剖視圖2是圖1的LCD裝置中的TFT基板的單個像素中的電連接的示
意圖3A和3B是分別示出在反射區(qū)和透射區(qū)中施加的驅(qū)動信號的波形的示例的時序圖4A和4B是由圖3A和3B中所示的驅(qū)動信號獲得的分別在反射
區(qū)和透射區(qū)中的偏振狀態(tài)的示意圖5A和5B是分別示出在反射區(qū)和透射區(qū)中施加的驅(qū)動信號的波
形的另一個示例的時序圖6A和6B是由圖5A和5B中所示的驅(qū)動信號獲得的分別在反射
區(qū)和透射區(qū)中的偏振狀態(tài)的示意圖7A和7B是分別圖示出在反射區(qū)和透射區(qū)中施加驅(qū)動信號之后像素電極的電位變化的示例的時序圖；圖8A和8B是分別示出在暗狀態(tài)顯示過程中電場分布和光透射的仿真結(jié)果的曲線圖9是在像素電極或公共電極正下方的反射膜附近的一部分像素的放大剖視圖10到17是在用于制造TFT基板的工藝的連續(xù)步驟中的TFT基板的示意性俯視圖，其中圖10到17中的每個都附有包含在相應(yīng)圖中的一個或多個剖視圖，剖視圖由相應(yīng)的附圖編號和所附后綴表示，后綴包括分別與包含在相應(yīng)圖中的線A-A'、 B-B'、 C-C'、 D-D'和E-E'對應(yīng)的A、 B、 C、 D和E，從而示出剖視圖18是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的透反型LCD裝置的像素中的電連接的示意圖19A和19B是分別示出反射區(qū)和透射區(qū)中的驅(qū)動信號的波形的時序圖20是第二個實施例的LCD裝置的示意性框圖，包括LC驅(qū)動器的視圖21是圖20中所示的LC驅(qū)動器的示例的示意性框圖22是圖21中所示的反射/透射切換電路的另一個示例的示意性
框圖23是根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的LCD裝置中的LC驅(qū)動器的示意性框圖24A和24B是分別示出在反射區(qū)和透射區(qū)中的信號驅(qū)動波形的時序圖25是第二個或第三個實施例的LCD裝置中的像素修改例的示意性俯視圖26是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的LCD裝置中的像素的示意性剖視圖27是根據(jù)本發(fā)明第五個實施例的LCD裝置中的像素的示意性剖視圖28是示出在本發(fā)明的LCD裝置的示例中的一些組成元件及其參數(shù)的組合的表格；圖29是示出通過仿真而獲得的等亮度分布的視圖；圖30是示出當在延遲膜的厚度方向上改變延遲時延遲與透射系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖31是本發(fā)明的LCD裝置的修改例的示意性剖視圖32是本發(fā)明的LCD裝置的另一個修改例的示意性剖視圖；以
及
圖33是用于灰度級轉(zhuǎn)換的查找表格。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將參照示出本發(fā)明典型實施例的附圖更詳細地描述本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的LCD裝置中的像素的示意性剖視圖。在圖1中，LCD裝置IO在其每個像素中都包括按照從LCD裝置 10前側(cè)到后側(cè)的順序而布置的第一偏振膜11、對向基板(counter substrate) 、 LC層13、延遲膜18、 TFT基板14和第二偏振膜15。 LCD 裝置10配置為其中包括像素陣列的透反型LCD裝置，所述像素的每個都具有反射區(qū)21和透射區(qū)22。本實施例的LCD裝置10典型地用作多用途便攜式終端，其可配置為便攜式電話、數(shù)碼相機、電視機或PDA (便攜式數(shù)據(jù)助理)。
在第二偏振膜15與LC層13之間的反射區(qū)21中設(shè)置有反射膜16 以便反射通過第一偏振膜11入射到其的光。只要反射膜反射通過第一偏振膜11入射到其的光，反射膜16可具有任意結(jié)構(gòu)。然而，為了提高光散射性能，反射膜16典型地具有凹凸表面。在反射膜16與LC層 13之間夾有延遲膜18。延遲膜18覆蓋TFT基板14的整個表面，并且位于LCD裝置10的透射區(qū)22中第二偏振膜15與LC層13之間。盡管可使用其他一些材料，但延遲膜18典型地由LC聚合物形成在基板上，只要材料能在理想方向上定向并能提供理想的延遲度就行。
在反射區(qū)21中，設(shè)置有用于驅(qū)動反射區(qū)21中的LC分子的像素電極35和用于給反射區(qū)21提供參考電位的公共電極(第一公共電極)37，它們形成在延遲膜18上。在透射區(qū)22中，設(shè)置有用于驅(qū)動透射區(qū)22中的LC分子的像素電極36和用于給透射區(qū)22提供參考電位的公共電極(第二公共電極)38，它們形成在延遲膜18上。反射區(qū)21 使用通過對向基板12入射進入像素并由反射膜16反射的光作為顯示光源。透射區(qū)22使用設(shè)置在LC面板后側(cè)并通過第二偏振膜15照射光的背光源以用作顯示光源。
通過根據(jù)LC材料的折射率計算來調(diào)整LC層13的厚度，從而對于具有550nm波長的光產(chǎn)生人/2的延遲。應(yīng)當注意，入/2是理論值，實際上其典型地調(diào)整為產(chǎn)生(入/2) +01的延遲。這是因為，盡管LC分子被驅(qū)動在單元間隙的中心部分中旋轉(zhuǎn)，但位于基板附近的其他LC分子的旋轉(zhuǎn)被抑制，從而當延遲設(shè)為等于(人/2)-ct時，有效延遲呈現(xiàn)為入/2。例如，如果LC層13的延遲設(shè)為And-300nm,則有效延遲就呈現(xiàn)為厶ndef產(chǎn)、/2-550/2-275nm。
延遲膜18的延遲設(shè)為人/4。每個偏振膜ll、 15的偏振軸(光透射軸或光吸收軸)的布置、LC層113中LC分子的定向方向(光軸)和延遲膜18的慢軸方向是這樣的，即從背光源發(fā)射并透過第二偏振膜15 的線性偏振光保持為線性偏振光，并且當穿過延遲膜18和LC層13之后線性偏振光入射到第一偏振膜11上時，其偏振方向與第一偏振膜11 的光吸收軸匹配。更具體地說，第一偏振膜11的偏振軸和第二偏振膜 15的偏振軸互相垂直，第二偏振膜15的偏振軸和延遲膜18的慢軸互相垂直或平行，而當不存在施加電壓時，LC分子的定向方向和延遲膜 18的慢軸互相垂直。
在LC層的相對側(cè)上具有一對延遲膜(1/4波長膜)的相關(guān)技術(shù)的 LCD裝置中，如果從LC層入射到對應(yīng)于第一偏振膜11的光出射側(cè)偏振膜上的光呈現(xiàn)為線性偏振光，則延遲膜的慢軸和對應(yīng)于第二偏振膜 15的光入射側(cè)偏振膜的偏振軸既不互相平行也不互相垂直。在該情形中，入射到光出射側(cè)偏振膜的光不會是完美的線性偏振光，因為盡管線性偏振光應(yīng)該轉(zhuǎn)換為圓偏振光并且圓偏振光應(yīng)該轉(zhuǎn)換為線性偏振光，但該線性偏振光轉(zhuǎn)換為橢圓偏振光，具體地在傾斜視角中。這導(dǎo) 致了 LCD裝置的透射區(qū)中較差的對比度。
另一方面，在本實施例中，當不存在施加到透射區(qū)22的電壓時， LC層13中LC分子的定向方向布置為垂直于延遲膜18的慢軸，并且入射到延遲膜18上的線性偏振光的偏振方向與延遲膜18的慢軸之間的角度設(shè)為等于0度或90度。在該結(jié)構(gòu)中，從第二偏振膜15入射的光透過延遲膜18和LC層13并保持為線性偏振光，由此可防止透射區(qū) 22中對比度的降低。
圖2是形成在TFT基板14上的單個像素的示意圖。在TFT基板 14上形成有互相垂直的柵極線31和數(shù)據(jù)線32。在用于反射區(qū)21和透射區(qū)22的柵極線31與數(shù)據(jù)線32之間的交點附近分別設(shè)置有TFT 33 和34。 TFT33和34中的每個都包括與柵極線31連接的柵極電極、源極電極和漏極電極，源極電極和漏極電極中的一個與數(shù)據(jù)線32連接，另一個與反射區(qū)21中的像素電極35和透射區(qū)22中的像素電極36中的相應(yīng)一個連接。在該實施例中，從有效設(shè)置TFT的觀點看，在圖2 中的透明基板上，TFT33和34與同一條柵極線31和同一條數(shù)據(jù)線32 連接。然而，TFT33和34可與不同的柵極線和不同的數(shù)據(jù)線連接。
分別給像素的反射區(qū)21和透射區(qū)22設(shè)置第一公共電極37和第二公共電極38。第一公共電極37和第二公共電極38中的每個都具有平行于柵極線31延伸的延伸部(extension)和突出到像素顯示區(qū)的突出部(projection)。將LCD裝置100中所有像素共用的具有特定波形的驅(qū)動信號供應(yīng)到第一公共電極37和第二公共電極38中的每個。第一公共電極37設(shè)置成在平行于基板表面的平面內(nèi)與反射區(qū)21中的像素電極35相對，而第二公共電極38設(shè)置成在平行于基板表面的平面內(nèi) 與透射區(qū)22中的像素電極36相對。通過與像素電極35和第一公共電極37之間的電位差相對應(yīng)的電場來控制反射區(qū)21中LC層13中的LC分子的定向。通過與像素電極 36和第二公共電極38之間的電位差相對應(yīng)的電場來控制透射區(qū)22中 LC層〗3中的LC分子的定向。例如，反射區(qū)21中的像素電極35與第一公共電極37之間的間隙設(shè)計成當施加5V的電位差時使LC層13中的LC分子能夠旋轉(zhuǎn)大約22.5度(在20度與25度之間)。另一方面，在透射區(qū)22中的像素電極36與第二公共電極38之間的間隙設(shè)計成當施加5V的電位差時使LC層13中的LC分子能夠旋轉(zhuǎn)大約45度。
圖3A是示出施加給反射區(qū)2的驅(qū)動信號的波形的時序圖，圖3B 是示出施加給透射區(qū)22的驅(qū)動信號的波形的時序圖，兩者均按照特定的時間周期。典型地，假定釆用柵極線反相驅(qū)動方案，將施加給每個像素的第一公共電極37的公共電極信號按照行-行原則反相，也可按照幀-幀原則反相。如圖3A中所示，對于LCD裝置10的每個像素，將施加給第一公共電極37的電位按照幀-幀原則從0V反相為5V，反之亦然。類似地，與第一公共電極37的情形一樣，將施加給第二公共電極38的電位從0V反相為5V，反之亦然。通過將施加給第一公共電極 37的電位反相來獲得施加給第二公共電極38的電位。因而，當?shù)谝还?共電極37的電位為5V時，第二公共電極38的電位為0V，而當?shù)谝?公共電極37的電位為0V時，第二公共電極38的電位為5V。
給像素電極35和36施加在0V和5V之間的適當像素信號。因為 TFT 33和34與相同的數(shù)據(jù)線32連接，所以像素信號共同施加到像素電極35和36。對于第i幀，當給像素電極35施加0V的數(shù)據(jù)信號并且給第一公共電極37施加5V的公共電極信號時，如圖3A中所示，像素電極35與第一公共電極之間的電位差(AV)為5V，由此在反射區(qū)21 中通過由5V的電位差產(chǎn)生的電場驅(qū)動LC層13。此時，給第二公共電極38施加0V的公共電極信號，因此像素電極36與第二公共電極38 之間的電位差(AV)為0V。圖4A和4B是分別示出了假定給區(qū)域21和22施加圖3A和3B 中所示的信號時光在反射區(qū)21和透射區(qū)22中偏振的方式。在隨后的描述中，假定第一偏振膜11的透射軸為90度，且LC層13中LC分子的初始定向的方向為90度，而延遲膜18的慢軸和第二偏振膜15的透射軸的方向均為O度。當施加圖3A中所示的信號時，在反射區(qū)21 中，LC層13中LC分子的定向方向被旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動了大約22.5度。在該情形中，如圖4A中所示，在反射區(qū)21中，從外部入射的并在縱向方向上具有卯度偏振方向的線性偏振光在穿過LC層13之后被改變了，從而呈現(xiàn)為具有45度偏振方向的線性偏振光。
穿過LC層13之后而具有45度偏振方向的線性偏振光相對于延遲膜1S的慢軸具有45度的偏振角，延遲膜18的延遲為V4。因此，偏振光穿過延遲膜18之后其偏振狀態(tài)被改變，并作為逆時針圓偏振光離開延遲膜18，其由圖中圈起來的L標明。逆時針圓偏振光在由反射膜 16反射之后變?yōu)轫槙r針圓偏振光，其由圖中圈起來的R標明。之后，光再次穿過延遲膜18，從而呈現(xiàn)為45度線性偏振光，然后穿過LC層 13，其中LC分子的定向轉(zhuǎn)動大約22.5度。結(jié)果，光呈現(xiàn)為0度線性偏振光。因而，由反射膜16反射的光不能穿過第一偏振膜11，由此反射區(qū)21顯示暗狀態(tài)或黑色。應(yīng)當注意，當顯示暗狀態(tài)時LC層13的延遲和延遲膜18的延遲理論上分別為人/2和人/4。然而，如果這些層的延遲顯著變化，只要當LC層13中LC分子的定向在反射區(qū)21中轉(zhuǎn)動了大約22.5度時反射區(qū)21整體上設(shè)置成相對于具有550rnn波長的光作為l/2波長膜來操作，反射區(qū)21就可顯示暗狀態(tài)，即黑色。
另一方面，在施加圖3B中所示的驅(qū)動信號的狀態(tài)中，在透射區(qū) 22中像素電極36與第二公共電極38之間的電位差為0V，由此LC層 13中的LC分子沒有被轉(zhuǎn)動。換句話說，LC分子保持90度的初始定向。在該條件下，如圖4B中所示，穿過第二偏振膜15之后的0度線性偏振光(具有橫向偏振)具有與延遲膜18的慢軸平行的偏振方向。因而，0度線性偏振光作為橫向偏振光進入LC層13而未顯示出任何變化，并在入射到第一偏振膜ll之前穿過LC層13而不改變偏振狀態(tài)。
因此，從LC層13入射到第一偏振膜11的光不能穿過第一偏振膜11，因此透射區(qū)22顯示暗狀態(tài)，即顯示黑色。
如上所述，本實施例的LCD裝置10通過將施加到第一公共電極 37的驅(qū)動信號和施加到第二公共電極38的驅(qū)動信號反相，同時給像素電極35和36供應(yīng)公共像素信號，可僅改變反射區(qū)21中的LC層13中的LC分子的定向方向。結(jié)果，當反射區(qū)21顯示暗狀態(tài)時透射區(qū)22顯示暗狀態(tài)。換句話說，反射區(qū)21和透射區(qū)22可同時顯示黑色而不用給兩個區(qū)施加單獨的像素信號。
現(xiàn)在，下面將描述在本實施例的LCD裝置10中顯示亮狀態(tài)或白色的操作。圖5A和5B是分別示出在與圖3A和圖3B中所示的階段不同的操作階段中反射區(qū)21和透射區(qū)22中的驅(qū)動信號的波形的時序圖。圖6A和6B是分別示出當施加圖5A和5B中所示的驅(qū)動信號時反射區(qū) 21和透射區(qū)22中觀察到的光的偏振的視圖。
在施加圖5A中所示的驅(qū)動信號的條件下，反射區(qū)21中的像素電極35與第一公共電極37之間沒有產(chǎn)生電場，由此LC層13中的LC 分子的定向方向在反射區(qū)21中保持為0度。因此，穿過第一偏振膜11 的縱向線性偏振光在被反射區(qū)21中的反射膜16反射之前穿過LC層 13和延遲膜18，保持為縱向線性偏振光，如圖6A中所示。被反射膜 16反射的光在沒有改變其偏振狀態(tài)的情況下再次穿過延遲膜18和LC 層13并進入第一偏振膜11。因而，反射區(qū)21顯示亮狀態(tài)，即顯示白色。
另一方面，在施加圖5B中所示的驅(qū)動信號的條件下，LC層13 中的LC分子被透射區(qū)22中的像素電極36與第二公共電極38之間產(chǎn) 生的電場驅(qū)動，從而旋轉(zhuǎn)了大約45度。因此，透過第二偏振膜15的橫向線性偏振光穿過LC層13從而呈現(xiàn)為縱向線性偏振光并穿過透射區(qū)22中的第一偏振膜11，如圖6B中所示。這樣，當反射區(qū)21顯示白色時透射區(qū)22顯示白色。這可通過將施加到第一公共電極37的驅(qū)動信號和施加到第二公共電極38的驅(qū)動信號反相來實現(xiàn)。簡言之，兩個區(qū)可通過施加圖5A和5B中所示的驅(qū)動信號同時顯示白色。
用于反射區(qū)21的像素電極35和用于透射區(qū)22的像素電極36分別與單獨設(shè)置的TFT 33和34連接，TFT 33和34與同一條柵極線31 和同一條數(shù)據(jù)線32連接。結(jié)果，通過同一條數(shù)據(jù)線32給反射區(qū)21的像素電極35和透射區(qū)22的像素電極36寫入公共像素信號。在上面的結(jié)構(gòu)中，雖然給電極35和36寫入公共像素信號，但給反射區(qū)21設(shè)置 TFT 33和像素電極35，并給透射區(qū)22設(shè)置TFT 34和像素電極36。這是因為在寫入像素電位并關(guān)閉TFT之后，在反射區(qū)21的像素電極35 處和透射區(qū)22的像素電極36處電壓變化不同。下面將更加具體地描述該原因。
圖7A和7B是分別示出在給像素電極35和36供應(yīng)圖3A和3B 中所示的第i幀的像素信號之后在像素電極35和36處觀察到的電位變化的視圖。例如當采用柵極線反相驅(qū)動方案時，為了按照行-行原則將驅(qū)動極性反相，從給柵極線31施加?xùn)艠O信號脈沖的時刻到下一幀給柵極線31施加?xùn)艠O信號脈沖的時刻，根據(jù)每行的極性反相，重復(fù)公共電極37和38的每個電位的反相。此時，因為TFT 33和34截止，所以像素電極35和36與數(shù)據(jù)線32隔離并保持在浮空狀態(tài)，由此在保持寫入圖7A和7B中所示的像素信號的時刻觀察到的電位差的同時，其電位隨著第一公共電極37和第二公共電極38的電位變化而波動。這是歸因于在像素電極35與第一公共電極37之間以及在像素電極36與第二公共電極38之間的耦合電容。因為反射區(qū)21中的像素電極35和透射區(qū)22中的像素電極36在供應(yīng)了如上所述的像素信號之后表現(xiàn)出不同的電位變化，所以需要與用于透射區(qū)22的TFT34和像素電極36分離地分別設(shè)置用于反射區(qū)21的TFT33和像素電極35。在本實施例中，公共電極分為對應(yīng)于反射區(qū)21的第一公共電極
37和對應(yīng)于透射區(qū)22的第二公共電極38。給第一公共電極37和第二公共電極38供應(yīng)公共電極信號，從而公共電極信號相對于像素信號(其為反射區(qū)21和透射區(qū)22所共用)的幅度在反射區(qū)21和透射區(qū)22之間是彼此反相的。通過該布置，可在反射區(qū)21和透射區(qū)22中顯示相似的圖像，而不用給反射區(qū)21和透射區(qū)22供應(yīng)不同的像素信號。因而，本實施例解決了在IPS模式透反型LCD裝置中在反射區(qū)21和透射區(qū)22之間的亮度反相問題。
顯示暗狀態(tài)時透射區(qū)22中的LC層13的定向方向和入射到LC層 13上的光的偏振方向在本實施例中互相平行或垂直。通過該布置，與其中延遲膜的慢軸和LC分子的定向方向既不互相平行也不互相垂直的現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置的情形相比，當顯示暗狀態(tài)時在透射區(qū)22中可減小延遲膜18和LC層13的波長分散的影響。此外，LC層13的定向方向與透射區(qū)22中的第一偏振膜11以及第二偏振膜15之間的關(guān)系與普通IPS模式透射型LCD裝置中的兩者之間的關(guān)系相似。因此，本實施例的LCD裝置的透射區(qū)22中的對比度等于普通IPS模式透射型LCD 裝置的對比度。
顯示暗狀態(tài)時LC層13的定向方向和延遲膜18的慢軸互相垂直設(shè)置，因而在本實施例中，透射區(qū)22中從第二偏振膜15入射到延遲膜18的光的偏振方向與延遲膜18的慢軸之間的角度設(shè)為0度或90度。通過該布置，從第二偏振膜15出射的線性偏振光入射到LC層13上，而不用在延遲膜18中改變偏振狀態(tài)。因此，可消除延遲膜18的延遲的影響，從而抑制在顯示暗狀態(tài)時在前觀察方向上產(chǎn)生的以及在傾斜觀察方向上產(chǎn)生的透射區(qū)22中的泄漏光，由此可提高對比度。
在典型的TN模式LCD裝置中，反射膜由像素電極構(gòu)成，給用作反射膜的像素電極供應(yīng)基于圖像的灰度級的用于驅(qū)動LC層的像素信號。這意味著不能任意確定反射膜的電位。另一方面，在典型的IPS模式LCD裝置中，因為LC層13由在像素電極35與第一公共電極37 之間施加的橫向電場驅(qū)動，所以可任意確定施加到反射膜16的電位。現(xiàn)在，下面將討論在反射區(qū)21中顯示圖像時反射膜16的電位的影響。
圖8A和8B是示出通過對常黑模式LCD裝置仿真而獲得的電場分布和光學(xué)透射系數(shù)的曲線。圖8A示出了當給像素電極35和公共電極37分別施加5V和0V，并且反射膜16的電位為兩個電壓之間的中間值(即2.5V時)的電場分布和光學(xué)透射系數(shù)。圖8B示出了當給像素電極35和公共電極37分別施加5V和0V，并且反射膜16的電位與公共電極相同(即OV時)的電場分布和光學(xué)透射系數(shù)。
當反射膜16的電位為像素電極35的電位與公共電極37的電位之間的中間值時，在像素電極35和公共電極37上產(chǎn)生泄漏光，從而表現(xiàn)出較高的光學(xué)透射系數(shù)，而該泄漏光在兩個電極之間的間隙中被抑制到較低的級別，從而表現(xiàn)出較低的透射系數(shù)，這可通過圖8A來理解。相反，當反射膜16的電位處于與公共電極37的電位相同的水平時，在公共電極37處和其附近泄漏光較顯著，從而表現(xiàn)出較高的光學(xué)透射系數(shù)。這大概是由于下述事實，即像素電極35與反射膜16之間的電場較強，應(yīng)當會聚在像素電極35與公共電極37之間的電力線指向反射膜16，因而，位于公共電極37附近的LC分子沒有被驅(qū)動到足夠程度。
從上述仿真的結(jié)果可以看出，理想的是反射膜16的電位保持在像素電極35的電位與公共電極37的電位之間的中間值?？赏ㄟ^給反射膜16施加理想電位來直接控制或在將反射膜16保持在其浮空狀態(tài)中的同時使用電容耦合來間接控制反射膜16的電位。當對于反射膜16 采用浮空狀態(tài)時，通過下述結(jié)構(gòu)，即在反射膜16的正下方設(shè)置施加有像素電極35的電位的導(dǎo)體和施加有公共電極37的電位的導(dǎo)體，該兩個導(dǎo)體具有l(wèi): 1的面積比，可將反射膜16的電位保持在像素電極35 的電位與公共電極37的電位之間的中間電位。該導(dǎo)體可以是布線或?qū)w膜。
現(xiàn)在，討論泄漏光。因為在像素電極35和公共電極37上發(fā)生泄漏光，所以正如通過圖8A所理解到的，不能充分降低顯示暗狀態(tài)時的亮度。為了減小泄漏光的影響，例如圖9中所示，通過構(gòu)圖(pattern) 反射膜16將反射膜16從像素電極35和公共電極37正下方的區(qū)域移除就足夠了。通過該結(jié)構(gòu)，可減小在形成有像素電極35和公共電極37 的位置處觀察到的反射光的亮度，從而降低了顯示暗狀態(tài)時的亮度。
下面將參照圖10到17以及其附圖描述用于在TFT基板14(圖1) 上制造TFT、布線、像素和公共電極的工藝，圖10到17示出了在TFT 基板上制造像素的工藝的連續(xù)步驟。每個圖10到17都附有示出包含在每個圖中的剖視圖的一個或多個視圖。剖視圖由相應(yīng)的附圖編號和所附后綴表示，所述后綴包括分別與包含在相應(yīng)圖中的線A-A'、 B-B'、 C-C'、 D-D'和E-E'對應(yīng)的A、 B、 C、 D和E，從而示出剖視圖。
在工藝中，通過圖10中所示的圖案在透明基板上形成柵極線31 (圖2)、第一公共電極線37a和第二公共電極線38a。圖10A到10C 分別示出了反射區(qū)21、透射區(qū)22以及反射區(qū)21與透射區(qū)22之間的邊界的附近區(qū)域，并且其是沿圖IO中的線A-A'、 B-B'和C-C'的剖視圖。第一公共電極線37a設(shè)置成突出到顯示區(qū)域中，從而給反射區(qū)21中的反射膜16施加電位。之后，通過絕緣層覆蓋柵極線31、第一公共電極線37a和第二公共電極線38a。
隨后，形成半導(dǎo)體層40，以構(gòu)造TFT33，如圖ll中所示。更具體地說，該步驟中形成的半導(dǎo)體層40與柵極線31 (或柵極電極)交迭，如圖11D中所示，或者如沿圖11中的線D-D'的剖視圖所示。
之后，使用圖12中所示的圖案形成與TFT33的源極/漏極連接的像素電極線35a和與TFT 33的源極/漏極連接的另一個像素電極線36a。圖12A到12C示出了在該階段中反射區(qū)21、透射區(qū)22和反射區(qū)21與透射區(qū)22之間的邊界的附近區(qū)域。在反射區(qū)21中的兩個相鄰像素電極線35a之間形成第一公共電極線37a。第一公共電極線37a形成為使得在顯示區(qū)域中像素電極線35a的面積和第一公共電極線37a的面積具有1: 1的比率。這意指在最終LCD裝置上顯示圖像時給之后形成的反射膜16施加下述電位，即其等于像素電極35的電位與第一公共電極37的電位之間的中間值。在形成第一公共電極線37a和第二公共電極線38a之后，通過絕緣層覆蓋這些電極線37a和38a。
隨后，通過圖13中所示的圖案形成OC層(涂敷層)40。更具體地說，OC層40形成為在反射區(qū)21中構(gòu)成凹凸表面，盡管其在透射區(qū) 22中平坦地形成。在反射區(qū)21中的OC層40上形成A1層，并通過圖 14中所示的圖案將其構(gòu)圖，從而構(gòu)成反射膜16。圖14A到14C示出了在該階段中反射區(qū)21、透射區(qū)22和反射區(qū)21與透射區(qū)22之間的邊界的附近區(qū)域。如圖14A中所示，從在隨后步驟將要形成的像素電極35 和第一公共電極37正下方的區(qū)域移除Al層。
在形成反射膜之后，通過圖15中所示的圖案形成延遲膜18。更具體地說，形成延遲膜18的步驟包括下述步驟在OC層40上形成聚酰亞胺匹配層、烘焙聚酰亞胺匹配層和對烘焙的聚酰亞胺匹配層進行定向處理。對于定向處理一般使用摩擦技術(shù)或光致定向技術(shù)。然后，將延遲膜的材料(LC聚合物)涂敷到能產(chǎn)生理想級別延遲的厚度，在本實施例中，對于具有550nm波長的光，該厚度提供了人/4波長膜。
因為延遲膜的材料在該條件下在定向方向上取向(align)，所以在用于聚合作用的N2環(huán)境中以室溫將紫外線輻射到該材料上。由于形成延遲膜18，所以反射區(qū)21的凹凸表面變平滑，如圖15A到15C中所示，并將單元間隙調(diào)整成使得在反射區(qū)21和透射區(qū)22中都具有恒定的值。之后，圖16中所指明的位置處在覆蓋像素電極線35a、像素電極線36a、第一公共電極線37a和第二公共電極線38a的絕緣層中形成接觸孔42，從而暴露像素電極線35a、像素電極線36a、第一公共電極線37a和第二公共電極線38a，如圖16E中所示。
在形成接觸孔之后，通過圖17中所示的圖案在延遲膜18上形成像素電極35、像素電極36、第一公共電極37和第二公共電極38。圖 17A到17C示出了在該階段中反射區(qū)21、透射區(qū)22和反射區(qū)21與透射區(qū)22之間的邊界的附近區(qū)域。在形成像素電極35、像素電極36、第一公共電極37和第二公共電極38的過程中，工藝使包括像素電極線35a、像素電極線36a、第一公共電極線37a和第二公共電極線38a 的電極通過接觸孔42彼此連接。由此，使用上述制造工藝制造了將用于本實施例的透反型LCD裝置10的TFT基板14。
現(xiàn)在，下面將描述本發(fā)明的第二個典型實施例。圖18是示出單個像素的結(jié)構(gòu)的俯視圖，該單個像素包括形成在TFT基板14上的TFT、各種線、像素電極和公共電極。本實施例的LCD裝置10a具有與圖1 中所示的第一個實施例的LCD裝置10相似的剖面結(jié)構(gòu)，其包括第一偏振膜、對向基板、LC層、TFT基板和第二偏振膜。本實施例的LCD 裝置10a中的第一偏振膜的偏振方向、第二偏振膜的偏振方向、延遲膜的慢軸方向和LC分子的定向方向與第一個實施例的LCD裝置10的相似。除了俯視圖中每個像素的結(jié)構(gòu)以及將驅(qū)動信號施加到柵極線31和數(shù)據(jù)線32的方式之外，本實施例的LCD裝置10a具有與第一個實施例的LCD裝置10相似的結(jié)構(gòu)。因此，將省略本實施例中組成元件的詳細描述，通過與圖1中使用的相似的參考標號表示相似的組成元件。
參照圖18，在透明基板上形成有互相垂直延伸的柵極線31a、柵極線31b和數(shù)據(jù)線32，在柵極線31a、柵極線31b和數(shù)據(jù)線32的交點附近形成有TFT33、 34。在該實施例中，為反射區(qū)21和透射區(qū)22提供了不同的柵極線。換言之，柵極線31a與對應(yīng)于反射區(qū)21的TFT33 的柵極連接，而柵極線31b與對應(yīng)于透射區(qū)22的TFT 34的柵極連接。 TFT 33的源極/漏極中的一個與數(shù)據(jù)線32連接，而另一個與反射區(qū)21中的反射區(qū)像素電極35連接。在反射區(qū)21和透射區(qū)22中形成的公共電極39與同一條公共電極線(COM線)39a連接，具有LCD裝置10a 的所有像素都共用的特定波形的公共電極信號通過COM線39a供應(yīng)到兩個區(qū)中的公共電極39。
圖19A和19B是示出在將像素電位寫入到數(shù)據(jù)線或像素電極的時間周期過程中數(shù)據(jù)線、柵極線、反射區(qū)像素電極、透射區(qū)像素電極和公共電極的電位，以及之后電位變化的方式的時序圖。圖19A示出了反射區(qū)21中電位變化的方式，而圖19B示出了透射區(qū)22中電位變化的方式。因為在本實施例中使用點反相驅(qū)動方案，所以公共電極39(圖 18)的電位不變，固定為0V。因為在本實施例中提供了包括反射區(qū)柵極線31a和透射區(qū)柵極線31b的兩條柵極線，所以對于柵極線，線選擇周期分為反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期。為了驅(qū)動像素，反射區(qū) 柵極信號在反射區(qū)選擇周期中保持為ON，透射區(qū)柵極信號在透射區(qū)選擇周期中保持為ON。
在反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期中分別供應(yīng)對應(yīng)于將要在反射區(qū)21中顯示的灰度級的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)于將要在透射區(qū)22中顯示的灰度級的數(shù)據(jù)信號。例如，在反射區(qū)選擇周期中給數(shù)據(jù)線32供應(yīng)V (63) -SV的電位數(shù)據(jù)信號，在透射區(qū)選擇周期中給數(shù)據(jù)線32供應(yīng)V (0) -OV的電位數(shù)據(jù)信號。因而，根據(jù)選擇周期，將5V寫入到反射區(qū)像素電極35，而將0V寫入到透射區(qū)像素電極36。因為公共電極的電位為0V，所以對應(yīng)于5V的電場被施加到反射區(qū)，因為反射區(qū)是常白模式的，所以LC層顯示暗狀態(tài)。另一方面，給透射區(qū)施加對應(yīng)于 0V的電場，因為透射區(qū)是常黑模式的，所以LC層顯示暗狀態(tài)。這樣，由于從反射區(qū)選擇周期到透射區(qū)選擇周期供應(yīng)到數(shù)據(jù)線32的驅(qū)動信號變化，反射區(qū)和透射區(qū)都顯示暗狀態(tài)，反之亦然。
現(xiàn)在，下面將描述在反射區(qū)選擇周期中產(chǎn)生對應(yīng)于反射區(qū)21的數(shù) 據(jù)信號(反射電位)和在透射區(qū)選擇周期中產(chǎn)生對應(yīng)于透射區(qū)22的數(shù)據(jù)信號(透射電位)的技術(shù)。圖20是依照本發(fā)明第二個實施例的包括
LC驅(qū)動器的LCD裝置10a的示意性框圖。用于驅(qū)動LC顯示區(qū)100的 LC驅(qū)動器101 —般根據(jù)串行原則(serial basis)給每個像素供應(yīng)用于 LC層的時序信號和用于像素的大約RGB 8比特的數(shù)字信號(D(n，m))。 LC驅(qū)動器101產(chǎn)生供應(yīng)到柵極線31a和31b的柵極信號、供應(yīng)到數(shù)據(jù) 線32的數(shù)據(jù)信號以及供應(yīng)到公共電極39的公共電極信號。
圖21是示出其結(jié)構(gòu)的LC驅(qū)動器101的示意性框圖。LC驅(qū)動器 101包括時序控制器111、反射/透射切換電路112、數(shù)據(jù)鎖存電路113、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路(DAC) 114、電壓產(chǎn)生電路115和C0M信號電路 116。時序控制器lll包括柵極時序產(chǎn)生電路和數(shù)據(jù)時序產(chǎn)生電路，并且該時序控制器111根據(jù)輸入的時序信號產(chǎn)生多種時序信號。更具體地說，LC驅(qū)動器101將用于單行像素的時序分割，從而產(chǎn)生用于反射區(qū)的時序(反射區(qū)選擇周期)和用于透射區(qū)的時序(透射區(qū)選擇周期)，并基于這些時序來驅(qū)動?xùn)艠O線31a、 31b。然而，可通過LC驅(qū)動器lOl 或在TFT基板上構(gòu)成移位寄存器的TFT來產(chǎn)生包含供應(yīng)到對應(yīng)于反射區(qū)21的柵極線31a的柵極信號和供應(yīng)到對應(yīng)于透射區(qū)22的柵極線31b 的柵極信號的柵極信號。
反射/透射切換電路112接收數(shù)字像素信號D (n，m)和反射/透射選擇信號作為其輸入。對于每個像素，反射/透射切換電路112在反射區(qū)選擇周期中輸出對應(yīng)于反射區(qū)21的數(shù)字反射區(qū)像素信號，在透射區(qū) 選擇周期中輸出對應(yīng)于透射區(qū)22的數(shù)字透射區(qū)像素信號。數(shù)據(jù)鎖存電路113執(zhí)行串/并轉(zhuǎn)換并將從反射/透射切換電路112輸出的數(shù)字像素信號傳送到DAC電路114。 DAC電路114產(chǎn)生電壓信號(數(shù)據(jù)信號)，該電壓信號對應(yīng)于從數(shù)據(jù)鎖存電路113輸入到其上的數(shù)字像素信號的灰度級和由電壓產(chǎn)生電路115產(chǎn)生的電壓。COM信號電路116產(chǎn)生供應(yīng)到每個像素的公共電極39 (圖1S)的公共電極信號。
反射/透射切換電路112包括用于存儲對應(yīng)于一行像素的一部分輸入數(shù)字像素信號D (n,m)的線存儲器121、根據(jù)灰度級轉(zhuǎn)換部的LUT 對反射區(qū)進行灰度級轉(zhuǎn)換操作的LUT (查找表格)電路122、和用于給透射區(qū)選擇數(shù)字像素信號和給反射區(qū)選擇數(shù)字像素信號的選擇電路 (MUX:多路轉(zhuǎn)換器)123。輸入到LC驅(qū)動器101的數(shù)字像素信號D (n,m)臨時存儲在線存儲器121中。LUT電路122通過將存儲在線存儲器121中的數(shù)字像素信號的灰度級反相產(chǎn)生數(shù)字反射區(qū)像素信號。 MUX電路123在反射區(qū)選擇周期中選擇由LUT電路122產(chǎn)生的數(shù)字反射區(qū)像素信號，從而對應(yīng)于反射區(qū)21，并將該數(shù)字反射區(qū)像素信號傳輸?shù)綌?shù)字鎖存電路113和DAC電路114。MUX電路123在透射區(qū)選擇周期中選擇沒有穿過LUT電路122的數(shù)字像素信號(數(shù)字透射區(qū)像素信號)并將其傳輸?shù)綌?shù)字鎖存電路113和DAC電路114。
例如，當對于第n行第m列的像素給LC驅(qū)動器101輸入D(n，m) =0的數(shù)字像素信號時，LUT電路122輸出通過將該像素信號的數(shù)字數(shù) 據(jù)反相而產(chǎn)生的數(shù)字像素信號。此時，LUT電路122可將像素信號的數(shù)字數(shù)據(jù)反相，還可對于每個灰度級在轉(zhuǎn)換-LUT中進行Y轉(zhuǎn)換，由此使反射區(qū)中的Y特性與透射區(qū)中的Y特性匹配。圖33是示出轉(zhuǎn)換-LUT的一個示例的查找表格(表-l)，其中灰度級縮寫為GSL。
例如，當對于第n行第m列的像素給LC驅(qū)動器101輸入D(n，m) =0的數(shù)字像素信號時，反射/透射切換電路112為反射區(qū)選擇周期輸出通過參照表1的LUT將灰度級"0"反相而獲得的"63 (5比特)"。然后，DAC電路114給數(shù)據(jù)線32輸出Vtipx(n)=V(63)=0V的數(shù)據(jù)信號，作為對應(yīng)于反射區(qū)21的數(shù)據(jù)信號。另一方面，反射/透射切換電路112 直接為透射區(qū)選擇周期輸出灰度級"0"。然后，DAC電路114給數(shù)據(jù) 線32輸出Vtipx(n)=V(0)=5V的數(shù)字信號，作為對應(yīng)于透射區(qū)22的數(shù) 據(jù)信號。
作為上述操作的結(jié)果，可從普通數(shù)字像素信號制備對反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期不同電位的特定數(shù)據(jù)信號。盡管在上面的示例
23中反射/透射切換電路112參照灰度級轉(zhuǎn)換部的查找表格(LUT)為反
射區(qū)產(chǎn)生數(shù)字反射區(qū)像素信號，但本發(fā)明決不限于此。圖22是反射/ 透射切換電路112的示意性框圖，其示出了另一個可能的結(jié)構(gòu)。例如，當通過反相單元數(shù)字數(shù)據(jù)來產(chǎn)生數(shù)字反射區(qū)像素信號時，如圖22中所示，可使用將線存儲器121的輸出和反射/透射選擇信號與異或電路124 連接的結(jié)構(gòu)。使用該結(jié)構(gòu)可減小反射/透射切換電路的電路尺寸。
總之，在本實施例中，柵極線分為對應(yīng)于反射區(qū)21的柵極線31a 和對應(yīng)于透射區(qū)22的柵極線31b。此外，像素寫入周期分為兩個周期，從公共數(shù)據(jù)線32供應(yīng)對應(yīng)于反射區(qū)21的數(shù)據(jù)信號和對應(yīng)于透射區(qū)22 的數(shù)據(jù)信號，從而驅(qū)動各個區(qū)。在該結(jié)構(gòu)中，基于輸入到LC驅(qū)動器 101的灰度級信號產(chǎn)生對應(yīng)于一個區(qū)域的數(shù)據(jù)信號，而基于通過在像素灰度級轉(zhuǎn)換電路中將輸入的灰度級信號反相獲得的灰度級信號來產(chǎn)生對應(yīng)于另一個區(qū)的數(shù)據(jù)信號。使用該結(jié)構(gòu)，可給區(qū)域的各個像素電極 35、 36寫入具有不同電壓的數(shù)據(jù)信號，通過使反射區(qū)21中公共電極 39與像素電極35之間的電位差和透射區(qū)22中公共電極39與像素電極 36之間的電位差不同，可使施加到兩個區(qū)域的電壓彼此不同，從而使兩個區(qū)顯示相同的顏色。
現(xiàn)在，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第三個實施例的LCD裝置。第三個實施例的透反型LCD裝置每個像素中的TFT基板的平面結(jié)構(gòu)與第二個實施例的每個像素中的TFT基板相似。圖23是在第三個實施例的LCD 裝置中使用的LC驅(qū)動器的示意性框圖。通過從圖21中所示的第二個實施例的LC驅(qū)動器101移除反射/透射切換電路112實現(xiàn)本實施例的 LC驅(qū)動器101a。在本實施例中對于單行像素，C0M信號電路116在選擇周期的反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期中給公共電極供應(yīng)不同的電位。
圖24A和24B示出了在給數(shù)據(jù)線或像素電極寫入像素電位的時間間隔過程中及之后的數(shù)據(jù)線、柵極線、反射區(qū)像素電極、透射區(qū)像素電極和公共電極的電位的時序圖。該實施例采取柵極線反相驅(qū)動方案。在本實施例中，和第二個實施例中一樣，柵極線分割為與反射區(qū)的TFT
連接的反射區(qū)柵極線31a (圖18)和與透射區(qū)的TFT連接的透射區(qū)柵極線31b，柵極線選擇周期相應(yīng)也分割為反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期。為了驅(qū)動像素，反射區(qū)柵極信號在反射區(qū)選擇周期中保持為ON，透射區(qū)柵極信號在透射區(qū)選擇周期中保持為ON。
數(shù)據(jù)信號與線選擇周期同步，例如，假定在反射區(qū)選擇周期和透射區(qū)選擇周期中均勻為V(63)=5V的電位。公共電極信號在每個線選擇周期的一半處變化。換句話說，公共電極信號在每個反射區(qū)選擇周期和每個透射區(qū)選擇周期處變化。例如，如果數(shù)據(jù)信號在反射區(qū)選擇周期處為0V，則數(shù)據(jù)信號在透射區(qū)選擇周期處就呈現(xiàn)為5V。因而，施加到反射區(qū)的5V使反射區(qū)以常白模式操作，LCD裝置顯示暗狀態(tài)。另一方面，因為給透射區(qū)施加0V，透射區(qū)以常黑模式操作，所以LCD 顯示暗狀態(tài)。這樣，LCD在反射區(qū)和透射區(qū)中均顯示暗狀態(tài)或黑色。
在本實施例中，像素寫入周期分割為兩個周期，在兩個寫入周期中給像素電極35、 36寫入相同的數(shù)據(jù)信號，而施加到公共電極39的電位在反射區(qū)21的寫入周期和透射區(qū)22的寫入周期之間反相。通過該配置，公共電極39與像素電極35、 36之間的電位差在反射區(qū)21與透射區(qū)22之間不同，從而使施加到兩個區(qū)的電壓不同，由此使兩個區(qū) 顯示相同的灰度級。
在上面的描述中，在上述第二和第三個實施例中，柵極線分為反射區(qū)柵極線31a和透射區(qū)柵極線31b，且給反射區(qū)像素電極和透射區(qū)像素電極施加不同的電位。然而，作為可選擇的實施例，數(shù)據(jù)線32可分為反射區(qū)數(shù)據(jù)線32a和透射區(qū)數(shù)據(jù)線32b，且給反射區(qū)像素電極和透射區(qū)像素電極施加不同的電位。通過該配置，可使用公共柵極線或單獨的柵極線來控制反射區(qū)TFT和透射區(qū)TFT。當采用將數(shù)據(jù)線32分成兩條數(shù)據(jù)線的配置時，可使反射區(qū)和透射區(qū)顯示相同的灰度級?，F(xiàn)在，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的LCD裝置。圖26
是根據(jù)本發(fā)明第四個實施例的透反型LCD裝置的示意性剖視圖。在本實施例中，利用為第二偏振膜15提供的、設(shè)置在其靠近LC層13表面上的偏振膜保護層作為延遲膜19。延遲膜19具有光學(xué)各向同性，并設(shè) 置成接收入射線性偏振光，從而使其具有與延遲膜18的慢軸垂直的偏振。在其他結(jié)構(gòu)中，本實施例相似于第一到第三個實施例。
一般地，使用TAC (三乙?；w維素)作為保護偏振膜的保護層。 TAC在與其表面垂直的方向上具有負單軸光學(xué)各向異性的光學(xué)特性。如果使用TAC膜來保護第二偏振膜15的偏振層并形成在偏振層靠近 LC層13的表面上，則通過偏振膜保護層在傾斜觀察方向上產(chǎn)生延遲。這導(dǎo)致，入射到延遲膜18上的光從線性偏振光變?yōu)闄E圓偏振光，其偏振通過延遲膜18和LC層13連續(xù)變化，從而提高了泄漏光的級別，降低了傾斜觀察方向上的視角特性，尤其是當顯示暗狀態(tài)時。
在本實施例中，可通過使入射線性偏振光與延遲膜18的慢軸垂直的光學(xué)各向同性層代替如上所述的用于保護第二偏振膜15并設(shè)置在偏振層靠近LC層13的表面上的偏振膜保護層(或延遲膜)19。這使得延遲膜18接收作為線性偏振光的入射光，由此透過第二偏振膜15的光作為線性偏振光透過延遲膜18和LC層13。通過該配置，可阻止光的偏振在延遲膜18中變化，從而抑制在顯示暗狀態(tài)時在傾斜觀察方向上的泄漏光。
現(xiàn)在，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第五個實施例的LCD裝置。圖27 是根據(jù)本發(fā)明第五個實施例的透反型LCD裝置的示意性剖視圖。在第四個實施例中利用用于保護第二偏振膜15的偏振層并靠近LC層13設(shè) 置的偏振膜保護層作為各向同性延遲膜19。在本實施例中，除了使用第四個實施例的結(jié)構(gòu)之外，還利用用于保護第一偏振膜11的偏振層并靠近LC層13設(shè)置的偏振膜保護層作為光學(xué)各向同性延遲膜20。通過除了利用用于第二偏振膜15并靠近LC層13設(shè)置的偏振膜保護層之外
還利用用于第一偏振膜11并靠近LC層13設(shè)置的偏振膜保護層作為各向同性延遲膜20的該結(jié)構(gòu)，與第四個實施例中一樣，可防止在傾斜觀察方向上延遲的影響，從而抑制視角特性的降低，尤其是抑制在顯示暗狀態(tài)時在傾斜觀察方向上的泄漏光。
現(xiàn)在，下面將描述根據(jù)本發(fā)明第六個實施例的LCD裝置。第六個實施例的透反型LCD裝置具有與圖27中所示的第五個實施例相似的結(jié)構(gòu)。除了本發(fā)明使用在與其表面垂直的方向上具有正單軸光學(xué)各向異性的延遲膜(+c板)作為延遲膜19之外，本實施例的LCD裝置與第五個實施例相似。在第四和第五個實施例中，通過使用具有光學(xué)各向同性特性的延遲膜19可防止延遲的變化，從而抑制在顯示暗狀態(tài)時在傾斜觀察方向上的泄漏光。在本實施例中，可通過組合延遲膜18和延遲膜19進一步減低在顯示暗狀態(tài)時在傾斜觀察方向上泄漏光的級別，從而增加視角。一般公知的是，如果從傾斜觀察方向上觀察包括垂直設(shè)置有兩個偏振膜的LCD裝置，則偏振軸從垂直位置偏移，從而導(dǎo)致泄漏光。在本實施例中，在與其表面垂直的方向上具有正單軸光學(xué)各向異性的延遲膜19作為人/2膜來操作，從而補償從垂直位置的偏移，由此不管從任何視角觀察，垂直設(shè)置的偏振膜都可適當操作。因而，僅需要調(diào)整延遲膜19的延遲，從而使延遲膜18和延遲膜19的組合作為人/2膜適當操作，X/2膜可補償從垂直位置的偏移。通過設(shè)置下述延遲膜并將整體延遲調(diào)整為上述的延遲可獲得類似的效果，該延遲膜在與其表面垂直的方向上具有正單軸光學(xué)各向異性并形成于在與其表面垂直的方向上具有負單軸光學(xué)各向異性的TAC層上。
使第四到第六個實施例的LCD裝置經(jīng)過仿真，從而檢查在顯示暗狀態(tài)時減低傾斜觀察方向上的泄漏光級別的效果。圖28是在仿真中檢査的LCD裝置的一些組成元件及其參數(shù)的組合的表格。除了分別在對應(yīng)于第四到第六個實施例的示例4到6中觀察之外，對于普通的透射型IPS模式LCD裝置和其中LC層13的光軸和入射線性偏振光的偏振方向互相垂直(示例1-1)，還互相平行(示例1-2)的第一個實施例觀察視角特性。在示例6的仿真中，使用彼此層疊的包括具有光學(xué)各向同性的保護膜的延遲膜和在與其表面垂直的方向上具有正單軸光學(xué) 各向異性的延遲膜作為延遲膜19。
圖29是通過仿真獲得的結(jié)果的視圖。通過在顯示暗狀態(tài)時在透射區(qū)22中，計算圖28中每個組合的亮度-視角特性來獲得圖29中所示的結(jié)果。在圖29中，通過等亮度視圖表示當在顯示暗狀態(tài)時從各種方位角觀察LCD裝置時獲得的亮度值。通過比較示例1-1和示例1-2的仿真結(jié)果與普通IPS模式LCD裝置的仿真結(jié)果，應(yīng)當理解，在示例1-1 和示例1-2中在傾斜觀察方向上的泄漏光級別升高，從而降低了視角特性。這是因為在反射區(qū)中添加有用作人/4膜的延遲膜18。
另一方面，當與示例1-1和示例1-2相比時，在示例4和示例5 中在傾斜觀察方向上的泄漏光級別降低了，由此提供了與普通IPS模式 LCD裝置等價的視角特性。如果與普通IPS模式LCD裝置相比，在示例6中進一步減低了在傾斜觀察方向上的泄漏光級別。因而，上面實施例的透反型LCD裝置的透射區(qū)可實現(xiàn)較寬的視角的這一事實是確定的。
圖30是示出在示例6中當在延遲膜的厚度方向上延遲變化時延遲與透射系數(shù)之間的關(guān)系的曲線圖。在圖30中，縱軸上畫出的透射系數(shù) 被圖28中所示現(xiàn)有技術(shù)的透射型IPS模式LCD裝置中的45度方位角和50度極角時的透射系數(shù)標準化。通過對于顯示暗狀態(tài)時45度方位角和50度極角計算透射系數(shù)獲得圖30的曲線圖，在Onm和200rnn之間的范圍內(nèi)在延遲膜19的厚度方向上改變延遲。通過該曲線圖，應(yīng)當理解，通過將延遲膜19的延遲在厚度方向上限制在0到大約180之間的范圍，標準化的透射系數(shù)不超過1，且當厚度方向上的延遲限制為 55nm和130nm之間的范圍時對于1/5的標準化透射系數(shù)獲得了出色的對比度。在圖l的結(jié)構(gòu)中，像素電極35、 36和公共電極37、 38形成在延遲膜18上，延遲膜18靠近TFT基板14和LC層13設(shè)置。然而，本發(fā)明并不限于此。在反射區(qū)21中延遲膜18位于反射膜16 (在對向基板的一側(cè)上)之上且位于LC層13之下(在TFT基板14的一側(cè)上) 就足夠了。通過在延遲膜18與LC層13或反射膜16之間設(shè)置光學(xué)各向同性層可獲得與圖1的結(jié)構(gòu)類似的優(yōu)點。例如，可使用可選擇的結(jié) 構(gòu)，其中在延遲膜18和反射膜16之間設(shè)置絕緣層40，在絕緣層40上形成像素電極35、 36和公共電極37、 38，如圖31中所示?？墒褂昧?一個可選擇的結(jié)構(gòu)，其中，在TFT基板14上設(shè)置絕緣層40，在TFT 基板14的后側(cè)上形成延遲膜18和延遲膜16，如圖32中所示。
上面實施例的透反型LCD裝置具有布置于反射區(qū)中反射膜與LC 層之間的和布置于透射區(qū)中光入射側(cè)偏振膜與LC層之間的延遲膜。在不給透射區(qū)施加電壓時，延遲膜的慢軸垂直于LC分子的定向方向布置，從光入射側(cè)入射到延遲膜的線性偏振光的偏振方向與延遲膜的慢軸之間的角度等于0度或90度，由此可抑制延遲膜的延遲的影響。通過該配置，可防止當透射區(qū)以常黑模式操作時在前方向上出現(xiàn)的泄漏光和在傾斜觀察方向上出現(xiàn)的泄漏光，從而提高對比度。
在上面實施例的透反型LCD裝置中，延遲膜布置在透射區(qū)中的反射膜與LC層之間和透射區(qū)中的光入射側(cè)偏振膜與LC層之間，在沒有施加電壓時，延遲膜的慢軸垂直于LC分子的定向方向布置，從而使從光入射側(cè)入射到延遲膜的線性偏振光的偏振方向與延遲膜的慢軸之間的角度等于0度或90度。通過該結(jié)構(gòu)，可抑制當透過光入射側(cè)偏振膜的光穿過延遲膜時在透射區(qū)中產(chǎn)生的延遲膜的延遲的影響。此外，可阻止當透射區(qū)以常黑模式操作時在前方向上出現(xiàn)的泄漏光和在傾斜觀察方向上出現(xiàn)的泄漏光，從而可提高對比度。
盡管參照典型的實施例及其修改例具體示出并描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實施例和修改例。本領(lǐng)的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在形式和細節(jié)上進行各種變化。
權(quán)利要求
1. 一種透反型液晶顯示裝置，其包括液晶單元，其包括其中包括均勻定向的液晶分子的液晶層和將液晶層夾在之間的一對透明基板，從而限定像素的陣列，每個所述像素都包括互相并列設(shè)置的透射區(qū)和反射區(qū)；第一和第二偏振膜，其將所述液晶單元夾在之間，所述第一偏振膜設(shè)置在所述液晶單元的前側(cè)并具有與設(shè)置在所述液晶單元的后側(cè)的所述第二延遲膜的光軸垂直的光軸；反射膜，其設(shè)置在所述液晶層的后側(cè)的所述反射區(qū)中；和延遲膜，其包括設(shè)置在所述反射膜與所述液晶層之間的所述反射區(qū)中的第一部分以及設(shè)置在所述液晶層與所述第二偏振膜之間的所述透射區(qū)中的第二部分，在沒有施加電壓時，所述延遲膜具有與所述液晶分子的初始定向方向垂直的慢軸，所述慢軸垂直于或平行于所述第一偏振膜的所述光軸，其中在顯示暗狀態(tài)時所述液晶分子的定向具有在所述反射區(qū)和所述透射區(qū)之間不同的方向。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第一偏振膜延伸以覆蓋所述反射區(qū)和所述透射區(qū)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第二偏振膜延伸以覆蓋所述反射區(qū)和所述透射區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第一部分與所述第二部分接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第一部分和所述第二部分形成為一體并具有相同的延遲。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中在顯示暗狀態(tài)時所述透射區(qū)中的所述液晶分子的定向具有基本上等于所述初始定向的方向的方向，并且所述反射區(qū)中的所述液晶分子的方向具有基本上偏離所述初始定向20到25度的方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透反型液晶顯示裝置，其中在所述透射區(qū)中在顯示暗狀態(tài)時在用于給所述液晶層施加電場的像素電極與公共電極之間施加的電位差小于在所述反射區(qū)中在顯示暗狀態(tài)時在用于給所述液晶層施加電場的像素電極與公共電極之間施加的電位差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中為了在所述反射區(qū)和所述透射區(qū)中顯示圖像，所述反射區(qū)中的所述液晶層的驅(qū)動電壓是所述透射區(qū)中的所述液晶層的驅(qū)動電壓的反相電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述反射區(qū) 和所述透射區(qū)分別以常白模式和常黑模式操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，所述延遲膜具有入/4的延遲。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，其中以面內(nèi)切換模式驅(qū)動所述液晶層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，其中在所述延遲膜上設(shè)置有像素電極和公共電極。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第二偏振膜包括偏振層和設(shè)置在所述偏振層與所述液晶層之間的保護層，并且所述保護層具有光學(xué)各向同性和與所述延遲膜的慢軸垂直的光學(xué) 透射軸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第一偏振膜包括偏振層和設(shè)置在所述偏振層與所述液晶層之間的保護層，并且所述保護層具有光學(xué)各向同性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第一偏振膜包括第一偏振層和設(shè)置在所述第一偏振層與所述液晶層之間的第一保護層，所述第一保護層具有光學(xué)各向同性，所述第二偏振膜包括第二偏振層和設(shè)置在所述第二偏振層與所述液晶層之間的第二保護層，并且所述第二保護層具有正單軸各向異性。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第二保護膜在其厚度方向上具有180nm或更小的延遲。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第二偏振膜具有基本上平行于所述液晶層的所述初始定向的光學(xué)透射軸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的透反型液晶顯示裝置，進一步包括所述延遲膜與所述偏振膜之間的另一個延遲膜，其中所述第一偏振膜包括第一偏振層和設(shè)置在所述第一偏振層與所述另一個延遲膜之間的第一保護層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的透反型液晶顯示裝置，其中所述第二偏振膜具有基本上平行于所述液晶層的所述初始定向的光學(xué)透射軸。
全文摘要
一種透反型LCD，其包括夾在一對基板之間的LC層和一對偏振膜。LCD裝置在每個像素中都包括反射區(qū)和透射區(qū)，透射區(qū)具有反射膜。延遲膜具有在反射膜與LC層之間的反射區(qū)中的第一部分、和在LC層與后偏振膜之間的透射區(qū)中的第二部分。在沒有施加電壓時，延遲膜具有與LC分子的初始定向方向垂直并且與前偏振膜的光軸垂直或平行的慢軸。在顯示暗狀態(tài)時LC分子的定向具有與在反射區(qū)和透射區(qū)之間的LC分子的定向不同的方向。
文檔編號G02F1/1335GK101311791SQ20081009007
公開日2008年11月26日申請日期2008年4月2日優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者中謙一郎, 坂本道昭, 森健一, 永井博申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社

完整全部詳細技術(shù)資料下載