專利名稱：半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)，尤其是一種以高 分子液晶膜取代四分之一波板與二分之一波板的像素結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著薄膜晶體管制作技術(shù)快速的進(jìn)步，液晶顯示器由于具備了輕薄、省電、 無幅射線等優(yōu)點(diǎn)，大量的應(yīng)用于個(gè)人數(shù)位助理器、筆記型電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝 錄影機(jī)、行動(dòng)電話等各式電子產(chǎn)品中。然而，由于液晶顯示器為一非自發(fā)光的 顯示器，因此，傳統(tǒng)上，以一冷陰極燈管作為背光源，所產(chǎn)生的光線穿透擴(kuò)散 膜、偏光片等光學(xué)膜層，形成一均勻的平面光射入液晶顯示面板，藉以呈現(xiàn)影 像。一般而言，背光源所產(chǎn)生的光線僅有不到1oy?？梢源┏鲆壕э@示面板并應(yīng) 用在顯示上，其余的光能量均在穿透光學(xué)膜層與液晶顯示面板的過程中被吸收。 為了解決上述問題，反射式液晶顯示器被開發(fā)出來。反射式液晶顯示器利用環(huán) 境光線取代背光源的功能，因而不需裝置冷陰極燈管與相關(guān)光學(xué)膜層于顯示器 之中。藉此，除了可以節(jié)省顯示器的能量消耗，更可以降低顯示器的尺寸與重 量。然而，當(dāng)周遭環(huán)境偏暗，反射式液晶顯示器無法獲得足夠的環(huán)境光線，將 導(dǎo)致顯示效果大打折扣。為了克服上述問題，半穿透反射式液晶顯示器被開發(fā)出來。半穿透反射式 液晶顯示器同時(shí)兼具有穿透式與反射式液晶顯示器的功能，可以根據(jù)需求，使 用環(huán)境光線或是背光源作為照明。因此，當(dāng)環(huán)境光線充足，可以選擇使用環(huán)境 光線以為照明，以節(jié)省能量消耗。當(dāng)環(huán)境光線不足，可以選擇使用背光源以為照明，以獲得理想的顯殺效果。
請參照圖1，顯示一典型半穿透反射式液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)。包括一上
基板IOO、 一下基板300與夾合于上下基板100與300間的液晶分子層200。上 基板100具有一玻璃基材108為主體，此玻璃基材108的上表面依序制作有四 分之一波板106、 二分之一波板104與第一偏光膜102，而其下表面依序制作有 一彩色濾光層110與共同電極112。下基板300具有一玻璃基材308為主體， 此玻璃基材308的下表面依序制作有四分之一波板306、 二分之一波板304與 第二偏光膜302，其上表面依序制作有畫素電極312與反射板3H,此反射板 314具有一有機(jī)層3142為主體，并且，在有機(jī)層3142的表面覆蓋有一連接至 畫素電極312的反射鍍層3144，藉以將玻璃基材308的上表面區(qū)分為一穿透區(qū) T與覆蓋有反射板的一反射區(qū)R.。藉由共同電極112與畫素電極312間的電位差 驅(qū)動(dòng)液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到顯示的目的。
在反射顯示部分，環(huán)境光線反射回人眼的過程中， 一共經(jīng)過二次液晶分子 層200,而在穿透顯示部分，背光源產(chǎn)生的光線僅經(jīng)過一次液晶分子層200。因 此，液晶分子層200對于上述環(huán)境光線與背光源產(chǎn)生的光線的補(bǔ)償量不同。為 了使液晶分子層200在反射區(qū)T.與穿透區(qū)R均達(dá)到理想的光學(xué)補(bǔ)償效果，如圖 1所示，可藉由增加反射板314中有機(jī)層3142的厚度，相應(yīng)降低反射區(qū)R上方 液晶分子層200的厚度，藉以調(diào)整液晶分子層200對經(jīng)過光線的補(bǔ)償量。
一般而言，偏光膜102與302的目的在于使背光源與環(huán)境光源轉(zhuǎn)變?yōu)榫€偏 振光進(jìn)入此像素結(jié)構(gòu)中，四分之一波板106與306的目的在于使上述線偏振光 轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光進(jìn)入液晶分子層200中，以利液晶分子層200對經(jīng)過的光線進(jìn) 行補(bǔ)償，而二分之一波板104與304的目的在于擴(kuò)展相鄰四分之一波板106與 306所運(yùn)作的頻率范圍，使可見光的頻率范圍內(nèi)，線偏振光均可以轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐?的圓偏振光。
如上所述，上述偏光膜102與302、四分之一波板106與306與二分之一 波板104與304在液晶顯示的設(shè)計(jì)中都是不可省略。因此，除了必須增力'。制作上述各膜層的成本，為了將各膜層貼附于玻璃基材108與308上，更導(dǎo)致工藝 的復(fù)雜度增加，而造成產(chǎn)品的合格率相應(yīng)降低。有鑒于此，本發(fā)明提出一種半穿透反射式液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)，以克服 上述公知技術(shù)的缺陷。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種半穿透反射式液晶顯示器的像素結(jié) 構(gòu)，其可以省略傳統(tǒng)液晶顯示器所必須具備的四分之一波板與二分之一波板。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)， 所述像素結(jié)構(gòu)至少包括一上基板；一下基板，制作于該上基板的下方，并且，該下基板的上表面可區(qū)分為一 覆蓋有反射層的反射區(qū)與 一 穿透區(qū)；一液晶分子層，夾合于該上下基板之間；一液晶膜，位于該液晶分子層上方，具有與該液晶分子層相異的液晶分子 旋轉(zhuǎn)方向，以補(bǔ)償該液晶分子層對穿透光與反射光所造成的位相延遲；其中所述反射區(qū)液晶分子層與該液晶膜所構(gòu)成的光調(diào)制結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相當(dāng)于 四分之一波板的功能。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)， 包括一夾合于上下基板間的液晶分子層與一位于液晶分子層上方的液晶膜。此 液晶膜具有與穿透區(qū)液晶分子層等量的位相延遲與相反的液晶分子旋轉(zhuǎn)方向， 以補(bǔ)償液晶分子層對穿透光與反射光所造成的位相延遲。藉由上述高分子液晶 膜，取代公知技術(shù)中的四分之一波板與二分之一波板，不僅可以降低生產(chǎn)成本， 縮短生產(chǎn)所需的時(shí)間，以提高產(chǎn)能，還可以避免四分之一波板與二分之一波板 的瑕瘋，以及避免組裝四分之一波板與二分之一波板過程對產(chǎn)品合格率造成影 響；此外，本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示器，具有較少量的光學(xué)膜層，因而可以減少光線穿透顯示面板的過程中，被各光學(xué)膜層吸收所消耗的能量，以提 高發(fā)光效率。


圖1為一公知半穿透反射式液晶顯示器像素結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2為本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)一具體實(shí)施例。
圖3為在未通入操作電壓的情況下，本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示面板穿 透顯示運(yùn)作的示意圖。
圖4為在未通入操作電壓的情況下，本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示面板反 射顯示運(yùn)作的示意圖。
圖5為在通有操作電壓的情況下，本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示面板穿透 顯示運(yùn)作的示意圖。
圖6為在通有操作電壓的情況下，本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示面板反射 顯示運(yùn)作的示意圖。
附圖標(biāo)號說明: 100、下基板 110彩色濾光膜 302、第二偏光膜 112、共同電^f及 120、液晶膜
300、上基板 200、液晶分子層
102、第一偏光膜 106、 306、四分之一波板
104、 304、 二分之一波板 108、 308、玻璃基材
312、畫素電極 314、反射板
具體實(shí)施例方式
請參照圖2，顯示本發(fā)明半穿透反射式液晶顯示器的像素結(jié)構(gòu)一具體實(shí)施 例。此像素結(jié)構(gòu)包括一上基板100、 一下基板300與夾合于上下基板100與300 間的液晶分子層200。上基板100具有一玻璃基材108為主體，此玻璃碁材108 的上表面依序制作有液晶膜120與第一偏光膜102,而其下表面依序制作有一
7彩色濾光層110與共同電極112。下基板300具有一玻璃基材308為主體，此 玻璃基-材308的下表面制作有第二偏光膜302，而其上表面依序制作有畫素電 極312與反射板314，此反射板314具有一有機(jī)層3142為主體，并且，在有機(jī) 層3142的表面覆蓋有一連接至畫素電極312的反射鍍層3144，藉以將玻璃基 材308的上表面區(qū)分為一穿透區(qū)T與覆蓋有反射板的一反射區(qū)R。藉由共同電 極112與畫素電極312間的電位差驅(qū)動(dòng)液晶分子轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到顯示的目的。
在本實(shí)施例中，液晶膜120位于玻璃基材108與第一偏光膜102之間，然 而，若是有不同的需求，液晶膜120亦可以制作于此玻璃基材108的下表面， 或是夾合于彩色濾光層110與共同電極112之間。
未通入操作電壓的情況下，請參照圖3,在上述穿透區(qū)T中，背光首先穿 透第二偏光膜302形成線偏振光B1，隨后，此線偏振光B1依序穿透液晶層200 與液晶膜120，形成線偏振光B3穿出液晶膜120。并且，上述線偏振光B3與 Bl具有相同的偏振方向，也因此，線偏振光B3無法穿出笫一偏光膜102。
為了達(dá)到上述目的，液晶層200與液晶膜120中的液晶分子，必須符合下 列三要件
一、 液晶層200與液晶膜12G的液晶分子具有相同的旋轉(zhuǎn)角度與反向的旋 轉(zhuǎn)方向。就圖3所示，圖中液晶層200的液晶分子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，而液晶膜 12 0的液晶分子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度。
二、 液晶層200與液晶膜120設(shè)計(jì)有相等的位相延遲量。
三、 液晶層200與液晶膜120中，相對位置的液晶分子，其走向必須互相 垂直。如圖3所示，液晶層200于鄰近上基板100下表面的液晶分子，與液晶 膜120于鄰近上基板IOO上表面的液晶分子，二者的走向相互垂直，以此類推， 液晶雇200于鄰近下基板300上表面的液晶分子，與液晶膜120于鄰近第一偏 光膜102的液晶分子，其走向亦相互垂直。
藉此，液晶層200與液晶膜120對于線偏振光Bl所產(chǎn)生的位相延'遲效果相 互抵消，穿出液晶膜120的線偏振光B3與線偏振光B1具有相同的偏振方向。此外，請參照圖4,在未通入操作電壓的情況下，在上述反射區(qū)R中，環(huán) 境光線首先穿透第一偏光膜102形成線偏振光Al,隨后，此線偏振光A1依序 穿透液晶膜120與液晶層200抵達(dá)反射板314,并反射穿透液晶層200與液晶 膜120，形成錢偏振光A3穿出液晶膜120。并且，線偏振光A3與線偏振光Al 的偏振方向相互垂直，也因此，線偏振光A3無法穿出第一偏光膜102。為了達(dá)到上述目的，液晶層200與液晶膜120疊合構(gòu)成的光調(diào)制結(jié)構(gòu) (Optical Modulation Structure),必須產(chǎn)生相當(dāng)于四分之一波;f反的位相延遲。 因此，當(dāng)線偏振光A1穿透此光調(diào)制結(jié)構(gòu)，經(jīng)反射板314反射，再穿出上述光調(diào) 制結(jié)構(gòu)， 一共經(jīng)歷相當(dāng)于二分之一波長的位相延遲，以形成與線偏振光A1偏振 方向相互垂直的線偏振光A3。在通入有操作電壓的情況下，液晶分子隨著電場方向排列，而呈現(xiàn)垂直基 板100與300的走向。因此，可假定液晶層200不對穿透光線產(chǎn)生任何位相延 遲效果。反之，由于液晶膜120以高分子為材質(zhì)， 一般而言并不受電場影響， 因此，會(huì)維持原有的位相延遲效果。請參照圖5，在通入有操作電壓的情況下，在上述穿透區(qū)T中，背光首先 穿透第二偏光膜302形成線偏振光B5,隨后，此線偏振光B5依序穿透液晶層 200與液晶膜120而進(jìn)入第一偏光膜102。由于操作電壓的影響，液晶層200不 會(huì)對線偏振光B5產(chǎn)生任何位相延遲的效果，因此，就一具體實(shí)施例而言，可藉 由適當(dāng)調(diào)整與選擇液晶膜120，使穿出液晶膜120的偏振光B7可以有效穿出第 一偏光膜102,亦即此偏振光B7具有一主要偏振方向pl與此第一偏光膜102 的穿透軸方向相同。此外，請參照圖6，在通入有操作電壓的情況下，在上述反射區(qū)R中，環(huán) 境光線首先穿透第一偏光膜102形成線偏振光A5，隨后，此線偏振光A5依序 穿透液晶膜120與液晶層200抵達(dá)反射板314，并反射穿透液晶層200與液晶 膜120，而進(jìn)入第一偏光膜102。由于操作電壓的影響，液晶晏200不會(huì)對線偏 振光A5產(chǎn)生任何位相延遲的效果。因此，就一具體實(shí)施例而言，可藉由適當(dāng)調(diào)整與選擇液晶膜120，使經(jīng)反射板314反射穿出液晶膜120的偏振光A7,可以 有效穿出第一偏光膜102,亦即此偏振光A7具有一主要偏振方向p2與此第一 偏光膜102的穿透軸方向相同。
請參照圖2，穿透區(qū)T液晶層200的厚度，相當(dāng)于反射區(qū)R液晶層200的 厚度，與反射板314厚度的加總。因此，穿透區(qū)T與反射區(qū)R的液晶分子，產(chǎn) 生不同的位相延遲效果。換言之，藉由適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，例如反射板314厚度、 液晶分子預(yù)傾角度與液晶分子旋轉(zhuǎn)角度等，可以使穿透區(qū)T中，液晶層200與 液晶膜120所構(gòu)成的光調(diào)制結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生任何位相延遲效果，而反射區(qū)R中，卻 產(chǎn)生相當(dāng)于四分之一波長的位相延遲。
值得注意的是，由于所使用液晶層的液晶分子或是液晶膜材質(zhì)的差異，前 述液晶層200與液晶膜120中必須符合的要件，如液晶分子必須具有相同的 旋轉(zhuǎn)角度與反向的旋轉(zhuǎn)方向、具有相等的位相延遲量、以及相對位置的液晶分 子走向必須互相垂直，未必可以獲致最佳的結(jié)果。因此，就一具體實(shí)施例而言， 可以選擇液晶膜120,使所具備的位相延遲量與液晶層200位相延遲量之差介 于正負(fù)30nm之間，而液晶膜120內(nèi)液晶分子的旋轉(zhuǎn)(twist)角度，與液晶層 200內(nèi)的液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度的偏差值介于正負(fù)IO度之間，同時(shí)，液晶膜120 的液晶分子與液晶分子層200中相對應(yīng)液晶分子，二者的夾角介于80度至100 度之間。
相較于傳統(tǒng)的半穿透反射式液晶顯示器，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)
一、 利用液晶膜120取代傳統(tǒng)半穿透反射式液晶顯示面板中的四分之一 波板106、 306與二分之一波板104、 304，可以降^f氐生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)所需 的時(shí)間，以提高產(chǎn)能。
二、 如上所述，可以避免四分之一波板106、 306與二分之一波板104、 304的瑕瘋，以及避免組裝四分之一波板106與306與二分之一波^ 104與304 過程的缺失,對產(chǎn)品合格率造成影響。
三、 本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示器，具有較少量的光學(xué)膜層，因而可以減少光線穿透顯示面板的過程中，被各光學(xué)膜層吸收所消耗的能量，以提高 發(fā)光效率。
雖然本發(fā)明已以具體實(shí)施例揭示，但其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換， 或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本專利涵蓋的范疇。
權(quán)利要求
1.一種半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述像素結(jié)構(gòu)至少包括一上基板；一下基板，制作于該上基板的下方，并且，該下基板的上表面可區(qū)分為一覆蓋有反射層的反射區(qū)與一穿透區(qū)；一液晶分子層，夾合于該上下基板之間；一液晶膜，位于該液晶分子層上方，具有與該液晶分子層相異的液晶分子旋轉(zhuǎn)方向，以補(bǔ)償該液晶分子層對穿透光與反射光所造成的位相延遲；其中所述反射區(qū)液晶分子層與該液晶膜所構(gòu)成的光調(diào)制結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生相當(dāng)于四分之一波板的功能。
2. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于該液晶膜具有與該穿透區(qū)液晶 分子層相等的位相延遲量但反向的液晶分子旋轉(zhuǎn)方向。
3. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶膜與該穿透區(qū)液晶分 子層的位相延遲值之差，介于正負(fù)30mn之間。
4. 如權(quán)利要求1的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶膜的液晶分子與該液 晶分子層相對應(yīng)液晶分子的走向相互垂直。
5. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶膜的液晶分子與該液 晶分子層中，相對應(yīng)液晶分子的夾角80度至100度之間。
6. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶膜的液晶分子旋轉(zhuǎn)角 度與該液晶分子層的液晶分子旋轉(zhuǎn)角度之差，介于正負(fù)IO度之間。
7. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上基板的上表面制作有第 一偏光膜，該下基板的下表面制作有第二偏光膜，并且，該第一偏光膜與該第 二偏光膜的穿透軸方向互相垂直。
8. 如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶膜為一高分子液晶膜 或是一液晶分子層'。
9.如權(quán)利要求l的像素結(jié)構(gòu)，其特征在于所述液晶分子層的液晶分子排列可以為扭曲向列型、超扭曲向列型與混成向列型，并且，該液晶分子層與該 液晶膜的液晶分子排列屬于相同類型。
全文摘要
一種半穿透反射式液晶顯示面板的像素結(jié)構(gòu)，包括一夾合于上下基板間的液晶分子層與一位于液晶分子層上方的液晶膜。此液晶膜具有與穿透區(qū)液晶分子層等量的位相延遲與相反的液晶分子旋轉(zhuǎn)方向，以補(bǔ)償液晶分子層對穿透光與反射光所造成的位相延遲。藉由上述高分子液晶膜，取代公知技術(shù)中的四分之一波板與二分之一波板，不僅可以降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)所需的時(shí)間，以提高產(chǎn)能，還可以避免四分之一波板與二分之一波板的瑕疵，以及避免組裝四分之一波板與二分之一波板過程對產(chǎn)品合格率造成影響；此外，本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示器，具有較少量的光學(xué)膜層，因而可以減少光線穿透顯示面板的過程中，被各光學(xué)膜層吸收所消耗的能量，以提高發(fā)光效率。
文檔編號G02F1/13GK101290424SQ20081011024
公開日2008年10月22日 申請日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者張志明, 林敬桓, 董修琦 申請人:友達(dá)光電股份有限公司