專利名稱：透射反射式液晶顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透射反射式液晶顯示裝置，更確切地說，涉及一種可以優(yōu)化光學(xué)效率的透射反射式液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
一般來說，液晶顯示(LCD)裝置具有如重量輕，厚度薄，低功耗等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于便攜式電腦，辦公自動化設(shè)備，音頻/視頻等裝置。
LCD裝置包括兩個基板和其間的液晶層，通過施加電壓產(chǎn)生的電場移動液晶分子。從而，通過控制穿過液晶的光透射率來顯示圖象。
由于LCD裝置自身不發(fā)光，它利用環(huán)境光或背光裝置產(chǎn)生光。
通常，LCD裝置可以根據(jù)光的使用方法，分為不同的兩類透射式LCD裝置和反射式LCD裝置。
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的透射式LCD裝置結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖1中，透射式LCD裝置包括第一基板102，其上，在多條柵極線與數(shù)據(jù)線的每個交叉點處，形成多個作為開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFTs)；與第一基板102相對的第二基板101，其上形成黑色矩陣(BM)層，濾色片層和公共電極；包含液晶的液晶層103置于第一基板102與第二基板101之間；分別置于第一和第二基板102和101外表面的第一和第二偏振板105和104；以及置于第一偏振板105外的背光裝置106。
第一偏振板105的光透射軸與第二偏振板104的光透射軸成90°。
背光裝置106產(chǎn)生光并提供給第一基板102。
在具有前述構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置中，當(dāng)TFTs被施加在多條柵極線上的掃描信號和施加在多條數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)電壓導(dǎo)通的時候，數(shù)據(jù)電壓通過導(dǎo)通的TFTs施加到像素電極上。這時，一公共電壓施加到第二基板101的公共電極上。從而，液晶分子在像素電極和公共電極形成的電場的控制下，透射或阻擋從背光裝置106發(fā)出的光，以顯示預(yù)定的圖像。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的透射式LCD裝置，由于其中體積大、重量高的背光裝置106的存在，很難實現(xiàn)體積小、重量輕。此外，由于背光裝置106，功耗被大大提高了。
因此，展開了積極的采用環(huán)境光以取代背光裝置106的反射式LCD裝置的研究。反射式LCD裝置由于其低功耗的特點，被廣泛應(yīng)用于如電子檔案和PDA(個人數(shù)字助理)等便攜式裝置中。
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的反射式LCD裝置結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖2中，反射式LCD裝置包括第一基板202，其上，在多條柵極線與數(shù)據(jù)線的每個交叉點處，形成多個作為開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFTs)；與第一基板202相對的第二基板201，其上形成黑色矩陣(BM)層，濾色片層和公共電極；包含液晶的液晶層203置于第一基板202和第二基板201之間；分別置于第一和第二基板202和201外表面的第一和第二偏振板205和204；以及置于第一偏振板205外的反射器206。
第一偏振板205的光透射軸與第二偏振板204的光透射軸成90°。
反射器206反射環(huán)境光并將其提供給第一基板202。
在具有前述構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)LCD裝置中，當(dāng)TFTs被施加在多條柵極線上的掃描信號和施加在多條數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號導(dǎo)通的時候，數(shù)據(jù)信號通過導(dǎo)通的TFTs施加到像素電極上。這時，一公共電壓施加到第二基板201的公共電極上。從而，液晶分子在像素電極和公共電極形成的電場的控制下，透射或阻擋從外部反射而來的光，以顯示預(yù)定的圖像。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的反射式LCD裝置，當(dāng)環(huán)境光不具備足夠強(qiáng)度時(如環(huán)境較暗)，將會產(chǎn)生顯示圖像亮度水平降低、顯示信息不可讀等問題。
為了解決以上問題，提出了一種結(jié)合了透射式LCD裝置和反射式LCD裝置的透射反射式LCD裝置。
圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的透射反射式LCD裝置結(jié)構(gòu)的橫截面圖。在圖3中，透射反射式LCD裝置包括第一基板330，其上，在多條柵極線與數(shù)據(jù)線的每個交叉點處，形成多個作為開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFTs)；與第一基板330相對的第二基板310，其上形成黑色矩陣(BM)層，濾色片層和公共電極；包含液晶的液晶層320置于第一基板330和第二基板310之間；分別置于第一基板330下表面和第二基板310上表面的第一和第二偏振板331和311；以及置于第一偏振板331外的背光裝置340。
第一偏振板331的光透射軸與第二偏振板311的光透射軸成90°。
在第一基板330上，形成多個一對一地連接于TFTs的像素電極。在像素電極上，包括暴露每個像素電極一部分(透射區(qū))的透射孔321的鈍化層322以及反射器323依次形成。
假設(shè)與反射器323對應(yīng)的區(qū)域為反射區(qū)“r”，被透射孔321暴露出來，與像素電極對應(yīng)的區(qū)域為透射區(qū)“t”。反射區(qū)“r”是在反射模式下用來反射環(huán)境光的區(qū)域，透射區(qū)“t”是在透射模式下傳輸背光裝置340傳來的光線的裝置。
為了減少光通過透射區(qū)“t”和反射區(qū)“r”所產(chǎn)生的距離差，透射區(qū)“t”的盒間隙d1需要大約是反射區(qū)“r”的盒間隙d2的兩倍。
通常，液晶的相差δ可通過如下公式得到δ＝Δn·d(δ液晶的相差，Δn液晶折射率，d盒間隙)因此，光效率的差異產(chǎn)生于采用反射光的反射模式和采用透射光的透射模式間。為了減少這一光效率差異，透射區(qū)“t”的盒間隙d1需要大于反射區(qū)“r”的盒間隙d2，以使液晶層320的相差值保持不變。
然而，即使通過使透射區(qū)“t”的盒間隙d1不同于反射區(qū)“r”的盒間隙d2減少了光效率的差異，透射區(qū)和反射區(qū)也難以優(yōu)化。因此，也難以取得優(yōu)化的光效率。例如，在透射模式下，背光裝置提供的光不是全部穿過透射區(qū)，部分光傳播到反射區(qū)因而未能透射，從而引起了光損失。此外，在反射模式下，環(huán)境光沒有全部被反射器反射，部分環(huán)境光通過透射區(qū)向背光裝置傳播，造成了光損失。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明在于提供一種透射反射式液晶顯示裝置及其制造方法，其可以有效克服因現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點而導(dǎo)致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種透射反射式LCD裝置及其制造方法，其通過在形成有薄膜晶體管的基板上形成引導(dǎo)光的光導(dǎo)圖形，能夠最大化光效率。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征將在下面的說明中分別給出。此說明可以使在相關(guān)領(lǐng)域具有一般技能的人士，通過閱讀本說明或通過本發(fā)明的實踐了解其特征和優(yōu)點。通過在文字說明部分、權(quán)利要求書以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點，并根據(jù)本發(fā)明的目的，作為概括性和廣義上的描述，按照本發(fā)明第一實施例的一種透射反射式LCD裝置包括第一基板，其包含由采用折射率不同于第一基板折射率的介質(zhì)，經(jīng)一系列工藝形成的光導(dǎo)圖形；與第一基板相對的第二基板；由注入第一和第二基板間液晶構(gòu)成的液晶層；置于第一基板外表面的背光裝置。
反射器形成于在第一基板上形成的像素電極上，這樣可以使反射區(qū)和透射區(qū)區(qū)分開來。這里，反射器形成于反射區(qū)上而不是透射區(qū)上。
反射區(qū)的寬度優(yōu)選大于透射區(qū)的寬度。
光導(dǎo)圖形優(yōu)選形成于對應(yīng)于透射區(qū)的位置。
此外，光導(dǎo)圖形的折射率至少要大于第一基板的折射率。
光導(dǎo)圖形的寬度，隨著向內(nèi)部延伸，逐漸遞減。
按照本發(fā)明的第二實施例，本發(fā)明提供了一種透射反射式液晶顯示裝置的制造方法，該方法包括在靠近背光裝置的基板下部上形成預(yù)定圖形；在前述圖形上，用折射率不同于基板折射率的介質(zhì)形成光導(dǎo)圖形。
以上示例性和解釋性的概述以及下文的詳細(xì)說明，是為了進(jìn)一步解釋所要求保護(hù)的發(fā)明。


本申請所包含的附圖用于進(jìn)一步理解本發(fā)明，其與說明書相結(jié)合并構(gòu)成說明書的一部分，所述附圖表示本發(fā)明的實施例并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)透射式LCD裝置的橫截面圖；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)反射式LCD裝置的橫截面圖；圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)透射反射式LCD裝置的橫截面圖；圖4示出了按照本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的透射反射式LCD裝置的橫截面圖；圖5示出了在本發(fā)明的透射模式下，一種光通過光導(dǎo)圖形傳播的狀態(tài)；圖6示出了全內(nèi)反射發(fā)生的條件；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)圖形產(chǎn)生的光線的全內(nèi)反射路徑；圖8A至圖8C示出了在按照本發(fā)明的透射反射式LCD裝置的第一基板上形成光導(dǎo)圖形過程的截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例的實例示于附圖中。
圖4示出了按照本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的透射反射式LCD裝置的橫截面圖。在圖4中，透射反射式LCD裝置包括第一基板430，其上，在多條柵極線與數(shù)據(jù)線的每個交叉點處，形成多個作為開關(guān)元件的薄膜晶體管(TFTs)；與第一基板430相對的第二基板410，其上形成黑色矩陣(BM)層，濾色片層和公共電極；包含液晶的液晶層420置于第一基板430和第二基板410之間；分別置于第一基板430下表面和第二基板410上表面的第一和第二偏振板431和411；以及置于第一偏振板431外表面的背光裝置440。
第一偏振板431的光透射軸與第二偏振板411的光透射軸成90°。
透射反射式LCD裝置近一步包括置于第一偏振板431和背光裝置440之間的準(zhǔn)直儀433。準(zhǔn)直儀433調(diào)節(jié)從背光裝置440傳來的光的入射角度，從而使平行光入射到第一基板430。
盡管圖4中未示出，一薄膜晶體管連接到柵極線和數(shù)據(jù)線，一像素電極連接到TFT的漏極上。
因此，像素區(qū)包括TFT和像素電極。
像素區(qū)被分為反射區(qū)“r”和透射區(qū)“t”。即，將像素電極437的一部分暴露出來的透射孔421和其上形成有反射器423的鈍化層422交替地置于像素電極437上。假設(shè)與被透射孔421暴露出來的像素電極對應(yīng)的區(qū)域為透射區(qū)“t”，與反射器423對應(yīng)的區(qū)域為反射區(qū)“r”。反射區(qū)“r”是在反射模式下用來反射環(huán)境光的區(qū)域，透射區(qū)“t”是在透射模式下傳輸背光裝置440傳來的光線的裝置。
為了減少光通過透射區(qū)“t”和反射區(qū)“r”所產(chǎn)生的距離差，透射區(qū)“t”的盒間隙d1需要大約是反射區(qū)“r”的盒間隙d2的兩倍。
根據(jù)本發(fā)明，反射區(qū)“r”的寬度與透射區(qū)“t”的寬度之比優(yōu)選為6∶4。即，通過使反射區(qū)“r”的寬度大于透射區(qū)“t”的寬度，在反射模式下，更多的環(huán)境光可以被反射，從而可以提高亮度。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光損失可以降低，光效率被提高。
同時，如果反射區(qū)的寬度大于透射區(qū)的寬度，透射區(qū)的寬度相對變小，所以，通過背光裝置440提供的光通過透射區(qū)“t”的光量也相應(yīng)減少。此問題可以通過光導(dǎo)圖形432解決。
圖5示出了在本發(fā)明的透射模式下，一種光通過光導(dǎo)圖形傳播的狀態(tài)。如圖5所示，在透射模式下，由背光裝置440產(chǎn)生的光被準(zhǔn)直儀433調(diào)制成平行光，通過第一偏振板431提供給第一基板430。
此時，可以進(jìn)行導(dǎo)光的光導(dǎo)圖形432在第一基板430上形成。光導(dǎo)圖形432通過對入射光的全內(nèi)反射，無光損失地將入射光傳輸?shù)酵干鋮^(qū)“t”。光導(dǎo)圖形432優(yōu)選形成于對應(yīng)于透射區(qū)的位置上。這樣，通過光導(dǎo)圖形432的全內(nèi)反射光可以直接提供給對應(yīng)的透射區(qū)“t”。
即，傳輸?shù)降谝换?30的光導(dǎo)圖形432的光，在光導(dǎo)圖形432內(nèi)部產(chǎn)生全內(nèi)反射后提供給透射區(qū)“t”。因此，由于從背光裝置440產(chǎn)生的光，可以無光損失地提供給透射區(qū)“t”，亮度和光效率都可以提高。
圖6示出了一般全內(nèi)反射發(fā)生的條件。如圖6A所示，光由具有不同折射率ni和nt的介質(zhì)入射和出射的關(guān)系，可由以下公式提供sinθi＝nt/nisinθt這里，θi表示入射角，θt表示出射角，ni表示提供光的介質(zhì)的折射率，nt表示光傳播到的介質(zhì)的折射率。
根據(jù)上述公式，如果提供光的介質(zhì)折射率ni大于光傳播到的介質(zhì)的折射率nt，那么出射角θt將大于入射角θi。
如圖6B所示，隨著入射角θi的增加，出射角也隨之進(jìn)一步增加。因此，透射光距離兩介質(zhì)的分界面越來越近。這樣，透射的光要多于被反射的光。
因而，如圖6C所示，當(dāng)出射角θt變?yōu)?0°時，入射光既不透射，也不反射。入射角θi在出射角θt變?yōu)?0°時，稱為臨界角θc。
因此，如圖6D所示，當(dāng)光以大于臨界角θc入射時，將會由于全內(nèi)反射被全部反射。
圖7示出了本發(fā)明的光導(dǎo)圖形產(chǎn)生的全內(nèi)反射路徑。如圖7所示，要達(dá)到全內(nèi)反射的條件，n1要大于n2(n1＞n2)。其中，n1代表光導(dǎo)圖形432的折射率，n2代表第一基板430的折射率。
此外，入射角θ應(yīng)該大于臨界角(θc＝arcsin(n1/n2))。這樣，當(dāng)滿足以上兩條件后，光不透射，而是全部由于全內(nèi)反射被反射。這里，θ表示光導(dǎo)圖形432的入射角，θc表示臨界角。需要注意的是，此時反射角與入射角相同。
光導(dǎo)圖形432的折射率n1應(yīng)至少大于第一基板430的折射率n2。通常，由于第一基板430的折射率n2大約為1.5，光導(dǎo)圖形432的折射率n1應(yīng)至少大于1.5。
此外，為了使入射光通過全內(nèi)反射照射到第一基板430的方向，光導(dǎo)圖形432的寬度，優(yōu)選由底部向上部逐漸遞減。通過從底部到上部逐步遞減的寬度，入射光由于全內(nèi)反射，反復(fù)在光導(dǎo)圖形432的內(nèi)部反射，并提供給第一基板430。
因此，基于本發(fā)明的透射反射式LCD裝置，通過形成光導(dǎo)圖形432將光線導(dǎo)向第一基板430的方向，提高了光透性，并將背光裝置440提供的光全部提供給第一基板430，更具體地說，在沒有任何光損失的情況下，將光提供給透射區(qū)“t”，從而提高了裝置的光效率。
此外，具有前述結(jié)構(gòu)的透射反射式LCD裝置通過使反射區(qū)r在寬度上大于透射區(qū)t，使更多的環(huán)境光可以在反射模式下被反射，提高了反射效率。并通過形成光導(dǎo)圖形432，使由背光裝置440提供的光可以全部通過全內(nèi)反射導(dǎo)向透射區(qū)t，提高了光透性。如上所述，基于本發(fā)明的透射反射式LCD裝置，在反射模式和透射模式下都可以最大化光效率。
圖8A至圖8C示出了在基于本發(fā)明的透射反射式LCD裝置的第一基板上形成光導(dǎo)圖形的制造過程。
如圖8A所示，通過蝕刻工藝，在第一基板430的一側(cè)，形成V字形圖形。
對于蝕刻工藝，可以采用多種方法。例如，照相平板印刷工藝將在下文中介紹。在第一基板430上涂覆光刻膠材料以形成光刻膠層435。
如圖8B所示，曝光掩膜置于光刻膠層435上，并采用曝光工藝在光刻膠層435特定部分曝光。其后，被曝光的光刻膠層被顯影，這樣就形成了根據(jù)正類型或負(fù)類型預(yù)定的圖形。以經(jīng)過構(gòu)圖的光刻膠層435作為掩膜，采用蝕刻工藝。
蝕刻工藝按下述方法實施蝕刻劑經(jīng)過構(gòu)圖的光刻膠層435并和第一基板430作用。其后，通過移除構(gòu)圖的光刻膠層435，在第一基板430上形成V字形圖形。優(yōu)選的V字形圖形的寬度，隨著向內(nèi)部延伸，逐漸遞減。通常，經(jīng)過蝕刻工藝后，就可以形成V字形圖形。
如圖8C所示，在V字形圖形上，形成由采用和第一基板430折射率不同的介質(zhì)制成的光導(dǎo)圖形432。光導(dǎo)圖形432的折射率大于第一基板的折射率以產(chǎn)生全內(nèi)反射。
此時，光導(dǎo)圖形以凹形形成。
有前述可見，根據(jù)本發(fā)明，在透射模式下，可以通過在第一基板上形成光導(dǎo)圖形，使從背光裝置傳來的光被導(dǎo)向，來提高光透性。
同時，根據(jù)本發(fā)明，在反射模式下，可以通過加寬在第一基板上形成的反射區(qū)的寬度，使更多的環(huán)境光可以得到反射，來提高光折射率。
因此，本發(fā)明具有在包括反射模式和透射模式的透射反射式LCD裝置上，通過提高光的反射和透射，最大化光效率的效果。
由于本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易在本發(fā)明基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和變化。因此，本發(fā)明將覆蓋落入本發(fā)明權(quán)利要求及其等同物保護(hù)范圍內(nèi)的本發(fā)明的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種透射反射式液晶顯示裝置包括第一基板，其上有經(jīng)一系列工藝、使用其折射率不同于第一基板折射率的介質(zhì)形成的光導(dǎo)圖形；與第一基板相對的第二基板；注于第一和第二基板之間的包括液晶材料的液晶層；以及置于第一基板外表面的背光裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，一反射器形成于與第一基板上光導(dǎo)圖形相對的位置，反射區(qū)和透射區(qū)通過反射器區(qū)分。
3.按照權(quán)利要求2所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，透射區(qū)的盒間隙是反射區(qū)的盒間隙的兩倍。
4.按照權(quán)利要求2所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，反射區(qū)的寬度大于透射區(qū)的寬度。
5.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，第一和第二偏振板的光透射軸彼此垂直，分別置于第一和第二基板的外表面。
6.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，用來將背光裝置提供的光線調(diào)制為平行光的準(zhǔn)直儀，置于第一基板與背光裝置之間。
7.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形形成在對應(yīng)透射區(qū)的位置上。
8.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形的折射率至少要大于第一基板的折射率。
9.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形的寬度隨著向光導(dǎo)圖形內(nèi)部延伸逐漸遞減。
10.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形在透射模式下，采用全內(nèi)反射，通過使光反復(fù)在光導(dǎo)圖形432的內(nèi)部反射，將光導(dǎo)入透射區(qū)。
11.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形為V字形圖形。
12.按照權(quán)利要求1所述的透射反射式液晶顯示裝置，其特征在于，光導(dǎo)圖形為凹形圖形。
13.一種包括第一和第二基板、由注入第一和第二基板間液晶構(gòu)成的液晶層、置于第一基板外表面的背光裝置的透射反射式液晶顯示裝置的制造方法，包括在靠近背光裝置的基板下部形成預(yù)定圖形；以及以折射率不同于基板折射率的介質(zhì)淀積形成光導(dǎo)圖形。
14.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，光導(dǎo)圖形的寬度隨著向光導(dǎo)圖形內(nèi)部延伸逐漸遞減。
15.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，光導(dǎo)圖形通過蝕刻工藝形成。
16.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，光導(dǎo)圖形形成于與透射區(qū)相對應(yīng)的位置。
17.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，光導(dǎo)圖形在透射模式下，采用全內(nèi)反射，通過使光反復(fù)在光導(dǎo)圖形內(nèi)部反射，將光導(dǎo)入透射區(qū)。
18.按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，光導(dǎo)圖形的折射率至少要大于基板的折射率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示裝置，其包括第一基板，所述基板包含由采用折射率不同于第一基板折射率的介質(zhì)經(jīng)一系列工藝形成的預(yù)定的光導(dǎo)圖形；與第一基板相對的第二基板；由注入第一和第二基板間的液晶構(gòu)成的液晶層；以及置于第一基板外表面的背光裝置。
文檔編號G02F1/1335GK1637505SQ200410070688
公開日2005年7月13日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者姜勛 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社