专利名称：形成不同液晶扭转角度的方法
技术领域：
本发明与一种液晶显示器(LCD)的制造有关，特别是与一种在同时具有穿透区与反射区的LCD中，利用不同的液晶扭转角度来达成光效率最大的制造有关。
背景技术：
最近计算机记事簿(personal digital assistant；PDA)和笔记型计算机有显著性的进步，可携带式显示器的要求为重量轻和低功率消耗，薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)能满足上述要求且已知其需要高像素密度和高品质。一般TFT-LCD包括一薄膜晶体管和像素电极所形成的底板及具有彩色滤光片的顶板。液晶乃充填在顶板和底板之间。每个单位像素中，提供了一电容器和另一电容器，藉由TFT作为单位像素的开关组件。操作时施加一栅极信号电压到TFT上，也就是每个单位像素的开关组件上，该TFT接收了栅极信号电压后会开启，因而携带影像信息的数据电压可经由TFT而加到相对应的像素电极和液晶上。当数据电压加到TFT上，液晶分子的排列会有所改变，因而也改变了其光学特性并显示出影像。
由于液晶本身不发光，因此其显像的方式，一般来说，分为反射型(reflection)与附有背照光的穿透型(transmission)两种。其中穿透型的液晶显示器，由于其背照光需耗费大量的电能，因此会大大降低使用的效益，且若在高亮度的环境下使用，为了要增进对比率，通常会增加其背照光的强度造成耗电量增加。至于另一种反射型的液晶显示器虽然可克服上述的缺点，但因为其是利用周围光源作为显示之用，因此其显示效率将取决于周围环境所能提供的亮度，一旦周围亮度不足将会造成显像不清晰，甚至完全看不到显像，不过由于反射型的液晶显示器并不需使用到背照光，因此其耗电量可大为减少。从上述的分析中可明显看出，上述两种形式的显示器具有互补的优缺点。
因此为了解决上述的问题，在美国专利申请案US6195140中，提出了一种液晶显示器结构，同时具有反射型与穿透型的优点。其所提出的方法主要是利用反射区与穿透区两者分别具有不同的顶板和底板距离，以让两区的光利用效率达到最大。
发明内容
本发明的目的为提供一种制造方法，利用不同液晶扭转角度，使得一同时具有反射区与穿透区的液晶显示器，于两区中均可让光的利用率达到最大，且可让部分入射光线经由穿透区，剩下经由反射区反射。使得经由本制造方法所制造出的液晶显示器可在周围光源很弱的情形下，仍具有反射型液晶显示器的优点。
本发明的技术方案为一种于液晶显示器装置上形成不同液晶扭转角度的方法，其中该液晶显示器上玻璃基板与下玻璃基板均具一取向层，而下玻璃基板取向层为凹凸结构，其凹陷处为第一区而凸起处为第二区，该方法至少包含有使用一取向技术将该上玻璃基板的取向层取向至一方向上；在与该方向成第一角度的方向上施以第一摩擦力于该下玻璃基板取向层上；以及在与该方向成第二角度的方向上施以第二摩擦力于该下玻璃基板取向层上。
所述的方法，其中对该下玻璃基板进行的取向技术为摩擦法。
所述的方法，其中该第一区为反射区，而该第二区为穿透区。
所述的方法，其中该第一区为穿透区，而该第二区为反射区。
所述的方法，其中该第一摩擦力可摩擦该第一区与第二区。
所述的方法，其中该第二摩擦力仅可摩擦该第二区。
所述的方法，其中该第一角度为第一区要求的液晶扭转角度。
如申请专利范围第1项的方法，其中该第二角度为第二区要求的液晶扭转角度。本发明液晶显示器结构其下方玻璃基板上具凹凸结构，本发明主要是于同一像素中同时形成反射区与穿透区，因为液晶扭转角度(Liquid Crystal TwistAngle)的差异性对于光的穿透与反射会有不同之影响，因此本发明主要是利用让反射区及穿透区的液晶扭转角度不同，来达成两区的光效率最大。其第一实施例为使用摩擦(Rubbing)的方法来达成取向，摩擦(Rubbing)处理是将取向层以一定的方向摩擦，使液晶分子依一定方向排列。本实施例是利用在进行磨擦处理时以不同的摩擦压力(押入量)，使得反射区与穿透区的取向不同。当进行穿透区取向时，可使用较大的摩擦压力，由于此时摩擦压力较大，会使得穿透区与反射区同时被施以摩擦力，而使得两区域均具相同的取向方向。当进行反射区取向时，可使用较小的摩擦压力，由于此时摩擦压力较小，所以此时位于凹陷处的穿透区并不会接受到摩擦力，仅位于凸起处的反射区被施以摩擦，亦即此次的取向仅发生于反射区，因而使得两区域形成不同的取向方向。
一种于液晶显示器装置上形成不同液晶扭转角度的方法，其中该液晶显示器上玻璃基板与下玻璃基板均具一取向层，该方法至少包含有使用一取向技术将该上玻璃基板的取向层取向至一方向上；使用具第一偏振角度的紫外光从该下玻璃基板取向层上方照射；以及使用具第二偏振角度的紫外光从该下玻璃基板取向层下方照射。
所述的方法，其中该液晶显示器下玻璃基板取向层为凹凸结构，其中凹陷处为穿透区而凸起处为反射区。
所述的方法，其中对该下玻璃基板进行的取向技术为紫外线照射对准法。
所述的方法，其中该第一偏振角度与该方向夹第一角度。
所述的方法，其中该第一角度为反射区所要求的液晶扭转角度。
所述的方法，其中该第二偏振角度与该方向夹第二角度。
所述的方法，其中该第二角度为穿透区所要求的液晶扭转角度。
第二实施例，为使用紫外光对准(UV align)的方法，利用紫外光具不同的偏振方向来照射取向层，让反射区与穿透区分别具有不同的取向方向。当进行取向时，使用一偏振方向为与所需取向方向同向的紫外光从上方照射位于凸起结构上方的取向层，使得穿透区与反射区具相同的取向方向。接着使用一偏振方向为与穿透区所需取向方向同向的紫外光从下方照射位于凸起结构上方的取向层，因为反射区系由不透光的材质所构成，使得位于反射区上方的取向层并未再次遭受到紫外光的照射，因而使得两区域形成不同的取向方向。
附图简要说明本发明的前述特点及其他的优点如参考下面的详细叙述并结合附图之后将更加容易了解，其中
图1所示为一传统薄膜晶体管液晶显示器的俯视图；图2所示为一传统薄膜晶体管的概略图；图3所示为本发明所使用的薄膜晶体管液晶显示器的侧视图；图4所示为本发明所使用的薄膜晶体管液晶显示器的部分放大图；图5所示为本发明所使用的薄膜晶体管液晶显示器上基板的取向方位图；图6A至图6B所示为本发明所使用的薄膜晶体管液晶显示器于反射区与透射区的取向方位图；及图7A至图7B所示为本发明所使用的薄膜晶体管液晶显示器利用不同偏振方向紫外光照射，以于透射区和反射区上留下不同取向方向。
具体实施例在不限制本发明的精神及应用范围之下，以下即以一实施例，介绍本发明的实施；熟悉此领域技术人员，在了解本发明的精神后，当可应用此方法于各种不同的液晶显示器的制造上。利用本发明的制造方法，可让一同时具有反射区与穿透区的液晶显示器，于两区中均可让光的利用率达到最大，且可让部分入射光线可经过穿透区传送，而剩下入射光线经由反射区反射。因此经由本制造方法所制造出的液晶显示器可在周围光源很弱的情形下，仍具有反射型液晶显示器的优点。本发明的应用当不仅限于以下所述的实施例。
本发明主要是在同时具有反射区与穿透区的液晶显示器像素中，利用液晶扭转角度(Liquid Crystal Twist Angle)的差异性会对于光的穿透率与反射率有不同影响的特性，让位于反射区及穿透区的液晶扭转角度不同，且均可让光的利用率达到最大，来达成两区的光效率最大化目的。根据本发明的最佳实施例而言，以一上下基板间距为4μ的液晶显示组件为例。对一个反射区而言，在液晶扭转角度为70度至90度间，其光的利用率会达到极佳化。而对一个穿透区而言，在液晶扭转角度为10度至70度时，其光的穿透率会大于50％。因此，若让反射区的液晶扭转角度在70度至90间而让穿透区的液晶扭转角度为10度至70度间，会使得两区的光效率最大。
本发明的最佳实施例伴随图标详细描述如下，请参阅图1，为一薄膜晶体管液晶显示器的示意图，在玻璃基板100与102间封入液晶104。下方玻璃基板102上，配置有矩阵状的信号线106与扫瞄线108，和交叉点连接薄膜晶体管110与透明的像素电极112。在上方的玻璃基板上，配置共享电极114与滤色器116。将此薄膜晶体管液晶显示器再以两片偏光板118与120夹住，当有白色光122入射时，会形成穿透型的显示装置。滤色器是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色构成，并与各像素电极112成对应配置。
参阅图2为本发明最佳实施例所使用的薄膜晶体管剖视图。使用玻璃基板200，其上具栅极电极202，外覆一栅极绝缘膜204，其上再覆盖一绝缘层206，接着其上形成由非晶硅材料所做成的沟道区208，一沟道保护层214位于其上来保护沟道区，漏极区与源极区210，212形成于两侧，其系以掺杂之非晶硅材料所构成。在漏极区与源极区210，212外侧，覆以一氧化铟锡216(Indium-Tin-Oxide，ITO)作为导线用并连接至一像素电极。
请参阅图3，为本发明所使用的液晶显示组件侧视图。其与图1的最大不同处在于薄膜晶体管110上方会再覆以一绝缘层126，同时利用蚀刻的方法使其形成凹凸状。一氧化铟锡(ITO)薄膜的透明导电层128覆盖于绝缘层126的上表面，并经一孔洞32与薄膜晶体管110的像素电极112连接。而另一由氧化铟锡(ITO)薄膜所形成的共享电极114系位于玻璃基板100的下表面。
请参阅图4为图3透明导电层128的部分放大图。当要于同一像素中同时形成反射区与穿透区时，首先于透明导电层128上形成反射层144，此反射层144的材质可为铝(Al)或铝钼合金(Al/Mo)。接着于其上以一光阻定义穿透区，并进行反射层144蚀刻，再移除光阻。依本最佳实施例而言，其所定义的穿透区是位于凹凸结构的凹陷区处，其结果如图4所示，其中区域130为反射区，区域132为穿透区。接着一取向层(orientation layer)134形成于反射区130与穿透区132上。同样的，取向层134亦形成于共享电极114的下表面，通常此取向层130的用途是用来控制液晶分子的方向，该取向层130是由聚亚醯胺组成。
依本发明之最佳实施例而言，在4μ之间距(如第三图中之w)下，其在最佳光效率下之液晶扭转角度分别为反射区在70度至90间而穿透区在10度至70度间。本发明提出两种实施例方法来达成此种液晶扭转角度取向。
第一实施例第一实施例为使用摩擦(Rubbing)的方法来达成取向，摩擦(Rubbing)处理是将取向层以一定的方向摩擦，使液晶分子依一定方向排列。本发明制造过程是利用在进行磨擦处理时以不同的摩擦压力(押入量)，使得反射区130与穿透区132的取向不同。例如，在进行穿透区132的取向时，可使用较大的摩擦压力，由于此时摩擦压力较大，会使得穿透区与反射区同时被施以摩擦力，而使得两区域均具相同的取向方向。当进行反射区130的取向时，可使用较小的摩擦压力，由于此时摩擦压力较小，所以此时位于凹陷处的穿透区132并不会接受到摩擦力，仅位于凸起处的反射区130被施以摩擦，亦即此次的取向仅发生于反射区130，因而使得两区域形成不同的取向方向。其中反射区130会经过两次摩擦取向，但因为摩擦取向具有覆盖特性，因此对反射区130而言，仅最后一次的摩擦取向为其最后的取向方向。依本发明的最佳实施例而言，穿透区132所施加的摩擦压力(押入量)至少可摩擦至此凹陷穿透区132的最低点，而反射区130所施加的摩擦压力(押入量)不可摩擦到穿透区132的范围。
以一实施例而言，例如若穿透区需要的液晶扭转角度为60度，而反射区所需要的液晶扭转角度为80度。则其于共享电极114下表面的取向层134上的摩擦方向如图5所示，系与垂直方向成45度角。而于反射区130与穿透区132上的取向层134上之摩擦方向如图6A与图6B所示，其中图6A为穿透区132的取向方向。由于穿透区132是位于凹陷处，因此此时所使用的摩擦压力较大，而其所施加的摩擦压力大小取决于穿透区132所处凹陷处的深度。以本发明最佳实施例而言，其所需要的液晶扭转角度于穿透区132为60度，因此其所施加摩擦力方向如图中箭头138所指，与共享电极114下表面的取向层134上的摩擦方向(图中虚箭头所指)夹60度。
当要进行反射区130的取向时，请参阅图6B。由于反射区130是位于凸起处，为了避免此次取向会影响到透射区132，因此此时所使用的摩擦压力较小，而其所施加的摩擦压力不得再次让穿透区132上取向层134的取向方向改变。以本发明最佳实施例而言，其所需要的液晶扭转角度于反射区130为80度，因此其所施加摩擦力方向如图中箭头140所指，与共享电极114下表面的取向层134上的摩擦方向(图中虚箭头所指)夹80度。经由本发明的两步骤取向，即可使得反射区130与穿透区132分别具有不同的取向方向，而利用于穿透区与反射区不同的液晶扭转角度来达成两区的光效率最大。
值得注意的是，共享电极114下表面的取向层134其取向方法亦可使用摩擦法、斜方向蒸发法或紫外线照射对准法等。
第二实施例第二实施例为使用紫外光对准(UV align)的方法，利用紫外光具不同的偏振方向来照射取向层，使液晶分子依一定方向排列，让反射区130与穿透区132分别具有不同的取向方向。
参阅图7A，本实施例首先进行反射区130之取向。当要进行反射区130之取向时，使用一偏振方向与反射区130所需取向方向同向的紫外光142A从上方照射位于凸起结构上方的取向层134，由于此时紫外光是全面照射在取向层134上，因而使得与穿透区132与反射区130具相同的取向方向。参阅图7B，当进行完第一次取向后，接着进行穿透区132的取向，可使用一偏振方向为与穿透区132所需取向方向同向的紫外光142B从下方照射位于凸起结构上方的取向层134，虽然此时紫外光依旧是全面照射，但因为反射区130系由不透光的材质所构成，使得位于反射区130上方的取向层134并未再次遭受到紫外光142B的照射，亦即此次的取向仅发生在透射区132，因而使得两区域形成不同的取向方向。其中透射区132会经过两次紫外光照射取向，但因为紫外光取向具有覆盖特性，因此对透射区132而言，其取向方向系由最后一次的紫外光偏振方向所决定。当进行完紫外光照射取向后，可再施以一选择步骤，施以热或光处理，让取向层134上的取向方向固定下来。如此经过两个不同偏振方向紫外光142A和142B照射后，将在透射区132和反射区130上留下不同的取向方向。
依本发明的第二实施例，对于共享电极114下表面取向层134的取向，其取向方法亦可使用摩擦法、蒸发法或紫外线照射对准法等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在下述的申请专利范围内。
权利要求
1.一种于液晶显示器装置上形成不同液晶扭转角度的方法，其特征在于该液晶显示器上玻璃基板与下玻璃基板均具一取向层，而下玻璃基板取向层为凹凸结构，其凹陷处为第一区而凸起处为第二区，该方法至少包含有使用一取向技术将该上玻璃基板的取向层取向至一方向上；在与该方向成第一角度的方向上施以第一摩擦力于该下玻璃基板取向层上；以及在与该方向成第二角度的方向上施以第二摩擦力于该下玻璃基板取向层上。
2.如权利要求1的方法，其特征在于对该下玻璃基板进行的取向技术为摩擦法。
3.如权利要求1的方法，其特征在于该第一区为反射区，而该第二区为穿透区。
4.如权利要求1的方法，其特征在于该第一区为穿透区，而该第二区为反射区。
5.如权利要求1的方法，其特征在于该第一摩擦力可摩擦该第一区与第二区。
6.如权利要求1的方法，其特征在于该第二摩擦力仅可摩擦该第二区。
7.如权利要求1的方法，其特征在于该第一角度为第一区要求的液晶扭转角度。
8.如权利要求1的方法，其特征在于该第二角度为第二区要求的液晶扭转角度。
9.一种于液晶显示器装置上形成不同液晶扭转角度的方法，其特征在于该液晶显示器上玻璃基板与下玻璃基板均具一取向层，该方法至少包含有使用一取向技术将该上玻璃基板的取向层取向至一方向上；使用具第一偏振角度的紫外光从该下玻璃基板取向层上方照射；以及使用具第二偏振角度的紫外光从该下玻璃基板取向层下方照射。
10.如权利要求9的方法，其特征在于该液晶显示器下玻璃基板取向层为凹凸结构，其中凹陷处为穿透区而凸起处为反射区。
11.如权利要求9的方法，其特征在于对该下玻璃基板进行的取向技术为紫外线照射对准法。
12.如权利要求9的方法，其特征在于该第一偏振角度与该方向夹第一角度。
13.如权利要求9的方法，其特征在于该第一角度为反射区所要求的液晶扭转角度。
14.如权利要求9的方法，其特征在于该第二偏振角度与该方向夹第二角度。
15.如权利要求14的方法，其特征在于该第二角度为穿透区所要求的液晶扭转角度。
全文摘要
形成不同液晶扭转角度的方法主要是在同时具有反射区与穿透区的液晶显示器像素中，利用液晶扭转角度(Liquid Crystal Twist Angle)的差异性会对于光的穿透率与反射率有不同影响的特性，让位于反射区及穿透区的液晶扭转角度不同，且均可让光的利用率达到最大，来达成两区的光效率最大化目的。
文档编号G02F1/136GK1485665SQ02144260
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月27日 优先权日2002年9月27日
发明者张炜炽, 丁岱良, 张景怡 申请人:统宝光电股份有限公司