軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置及製程方法
2024-03-08 09:09:15
專利名稱：軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置及製程方法
技術領域：
本發明涉及一種軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法及裝置，特別是於一種具有單晶胞間隙(single cell gap)設計的軟性半反射半穿透液晶顯示器中，結合軟性元件技術和塗布式偏光板技術的方法，搭配複數個微型結構支撐牆，完成雙偏光板軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置。
背景技術：
一般的穿透式(transmissive)顯示器在室外及強光下，影像會被環境光影響而導致對比降低，相較之下，反射式(reflective)顯示器是依賴外來光源來達到顯示效果，因此在戶外及強光下反而會呈現出更佳的效果及對比，且可減少消耗大量功率於背光使用時機，所以非常適合用在可攜式產品上。然而當環境光源不足時，反射式顯示器的對比與亮度大受折扣，因此若能配合輔助背光源的穿透式技術來製作半反射半穿透(transflective)顯示器，其可同時具有穿透式與反射式的優點，不但適用於被動式驅動，也適用於非晶矽的薄膜電晶體(a-Si TFT)或低溫多晶矽的薄膜電晶體(low temperature polysilicon TFT)等主動驅動技術。
公知技術如Sony、Optiva、Nakan等公司在2004年於資訊顯示器協會(Socity For Information Display 2004)中共同發表的具偏振液晶的TN模式TFT液晶顯示裝置(A TN-Mode TFT-LCD with In-Cell Polarizer)，如圖1A及圖1B所示，分別為塗布具有偏光片效果的薄晶膜(thin crystal film，TCF)第一實施例結構及第二實施例結構示意圖。其中於內建反射板上再塗布一薄層的偏光層，改善因使用傳統厚偏光片所產生像差(parallax)的問題，於光學影像上亦無影像反轉的情形，即可在單晶胞間隙(cell gap)的結構下完成雙偏光板的半反射半穿透液晶顯示技術需求。在圖1A所示的結構中，薄晶膜10直接塗布在一導電層12上面，而該導電層12塗布於一彩色濾光片14及一有機層16上。圖1B與圖1A的不同之的處在於，該薄晶膜10形成在該彩色濾光層14下，及該薄晶膜10形成在一信號線層18和該有機層16之間。然而此公知技術是建構在玻璃基板上並且其結構設計無法適用於下一世代的軟性顯示器撓曲使用的要求。
發明內容
本發明的主要目的在於提出一種軟性半反射半穿透液晶顯示器，在具有單晶胞間隙(single cell gap)的設計下，結合軟性元件技術和塗布式偏光板技術，完成雙偏光板軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其簡化製程步驟及可撓曲(flexible)特性將可擴展液晶顯示器應用範圍。
根據上述目的，本發明提供一種軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置及製程方法，包括提供一第一軟性基板與一第二軟性基板，且第一軟性基板與第二軟性基板之間形成一空間，一彩色濾光層製作於第一軟性基板上，一反射板形成於第二軟性基板內表面上以形成一反射區域，一穿透區域形成於第二軟性基板內無反射板的區域，一偏光層塗布於第一軟性基板之上及第二軟性基板的反射區域和穿透區域上的內表面上，一導電層製作於第一軟性基板內側及第二軟性基板反射區域和穿透區域上，複數個微型結構支撐牆形成於第一軟性基板及第二軟性基板之間，一液晶層形成於第一軟性基板及第二軟性基板之間，一軟性結構光源設置於第二軟性基板的外側。
該第一偏光層可置於該第一軟性基板的一側或一層中，而該第二偏光層置於該反射板的上方。
該軟性透明基板的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚堸(PES)或環烯烴共聚物(MCOC)。
該反射板於該第二軟性基板上形成一反射區域，而非反射區域則形成一穿透區域。
該反射板的材料可為鋁、硫酸鋇或二氧化鈦。
該偏光層的材料可為圓盤狀溶致型二向色染料或杆狀溶致型二向色染料。
該導電層為一透明電極，而該透明電極的材料可為ITO、亞乙基二氧硫代酚(PEDOT)或納米碳管。
該多個微型結構支撐牆可為非封閉型或封閉型，其結構可為任何幾何形狀，如一字形、十字形、三叉形、矩形、圓形或蜂窩形等。
該軟性結構光源可為配置一軟性直下型背光模組或一側光源加一軟性導光板於第二軟性基板外側。
該軟性直下型背光模組可為有機發光二極體、高分子有機發光二極體、電激發光或微放電。
該顯示器的驅動方式可為主動模式或被動模式，其中該主動陣列元件或該被動電極層可製作在該第二軟性基板。
上述的顯示器裝置的製程包括有提供一第一軟性基板及一第二軟性基板，於第一軟性基板上製作一彩色濾光層，並接著塗布一第一偏光層於第一軟性基板上，並製作一導電層於第一軟性基板上，與製作一反射板於第二軟性基板的反射區域上，再製作一導電層於第二軟性基板上、塗布一第二偏光層於第二軟性基板上，以及製作複數個微型結構支撐牆於第一軟性基板及第二軟性基板之間，注入複數個液晶於第一軟性基板及第二軟性基板之間以形成一液晶層，最後設置一軟性結構光源於該第二軟性基板的外側。
該彩色濾光層可以黃光製成或噴墨(inkjet)方式製作。
該偏光層可以塗布方式形成。
該透明電極可以濺鍍、印刷或噴墨方式形成。
該微型結構支撐牆的製程可為黃光製程、壓印或光聚合相分離方式形成。
當操作於主動模式下，其TFT可製作在該反射板下，以提高開口率。
本發明提出的一種在塗布式偏光板技術的雙偏光板半反射半穿透軟性液晶顯示器架構下，於軟性透明基板上製作複數個微型結構支撐牆，以使顯示器在撓曲使用下可維持固定的間隙，確保影像品質不變，並搭配軟性背光源，即可在單晶胞間隙的結構下完成雙偏光板的半反射半穿透液晶顯示技術需求，可適用於下一世代的軟性顯示器撓曲使用的要求。
圖1A為公知技術塗布具有偏光片效果的薄晶膜第一實施例結構示意圖；圖1B為公知技術塗布具有液晶偏光結構的薄晶膜第二實施例結構示意圖；圖2為本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置的結構示意圖；圖3為本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置製程步驟示意圖；圖4為本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置的亮狀態示意圖；及圖5為本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置的暗狀態示意圖。
附圖標號說明薄晶膜10導電層12彩色濾光層14、32有機層16信號線層18 第一軟性基板30第一偏光層34第二偏光層46第二軟性基板40反射板42導電層44，44』 反射區域48穿透區域50 微型結構支撐牆52軟性結構光源具體實施方式
為了使本發明為達到既定目的所採取的技術、方法及功效能更進一步地被了解，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，相信本發明的目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。
本發明結合現有的軟性元件技術和偏光層塗布技術，並搭配微型結構支撐牆於基板內側，不但使半反射半穿液晶顯示器具有可撓曲特性，拓展了產品應用範圍，並且簡化了製程步驟而達到降低生產成本的目標。
本發明搭配軟性元件技術和偏光層塗布技術，完成軟性半反射半穿透液晶顯示器。如圖2所示較佳實施例的結構，其包括為第一軟性基板30、第二軟性基板40與複數個微型結構支撐牆52及一液晶層為主體所形成的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置。如圖所示，該第一軟性基板30與第二軟性基板40之間形成一空間，其間形成反射區域48與穿透區域50，其中第一軟性基板30及第二軟性基板40為軟性透明基板，該軟性透明塑膠基板的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyesterurethane；PET)、聚醚堸(Polyether sulfone；PES)或環烯烴共聚物(MetallocenebasedCyclicOlefinCopolymer；MCOC)。其結構更包括形成彩色濾光層32在該第一軟性基板30的內表面上，於第二軟性基板40內表面上有一反射板42，以形成第二軟性基板40上的第一區域，而第二軟性基板40上無反射板42的區域則為光源穿透的第二區域，而於第一區域與第二區域上形成一導電層44。塗布偏光層34於彩色濾光層32上及第二軟性基板的導電層44上。偏光層的材料可為圓盤狀溶致型二向色染料(disk-like Lyotropic Dichroic dyes)或杆狀溶致型二向色染料(rod-like Lyotropic Dichroic dyes)形成複數個微型結構支撐牆52，該些複數個微型結構支撐牆可為非封閉型或封閉型，其結構可為任何幾何形狀，如一字形、十字形、三叉形、矩形、圓形或蜂窩形等。形成一液晶層於第一軟性基板30及第二軟性基板40之間，最後有一軟性結構光源54於第二軟性基板40的外側，此軟性結構光源可為配置一軟性直下型背光模組或一側光源加一軟性導光板於下基板外側。其軟性直下型背光模組可為有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode；OLED)、高分子有機發光二極體(PloymerLight Emitting Diode；PLED)、電激發光(Electroluminescent；EL)或微放電(microdischarge)等。
而圖3所示則為上述結構的製程步驟。
步驟一開始，即提供一第一軟性基板30及第二軟性基板40的製程(步驟S301)；
於第一軟性基板30上(內表面)製作一彩色濾光層32(步驟S303)；之後，在該彩色濾光層32上塗布第一偏光層34，再製作一導電層44′，此第一偏光層34處於第一軟性基板30上的位置並不受限(步驟S305)，此第一偏光層亦可設置於第一軟性基板30上(外表面)；在第二軟性基板內表面上設置一反射板42(步驟S307)，該反射板於該第二軟性基板40上形成此結構的第一區域，而第二軟性基板40上無反射板的區域則形成穿透區域，而為此第二軟性基板的第二區域；之後，製作一導電層44在反射板42上及第二區域上(步驟S309)；接著在該導電層44上塗布第二偏光層46(步驟S311)；之後，製作複數個微型結構支撐牆52，設置於該第一軟性基板30及該第二軟性基板40之間(步驟S313)。微型結構牆52的製作可為黃光製程、壓印(molding，embossing，casting，printing orcoating)或光聚合相分離(photo-induced phase separation)製程；接著，注入複數個液晶形成一液晶層(S314)；最後，於此液晶顯示結構的一側設置一軟性結構光源54於第二軟性基板40的外側(步驟S315)。
上述於第二軟性基板40上反射板42形成的第一區域作為此結構的反射區域48，而導電層44於非反射板42上的第二區域則作為一穿透區域50。該導電層44為一透明電極。該透明電極的材料可為ITO(indium tin oxide)、亞乙基二氧硫代酚(Poly-3，4-Ethylenedioxythiophene；PEDOT)或納米碳管(CarbonNanotube)。該反射板可以濺鍍、塗布或壓印方式形成。該反射板的材料可為鋁、硫酸鋇或二氧化鈦。
值得一提的是，本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置可操作於主動和被動模式，若應用在主動模式下，其TFT可設計在反射板下以提高開口率。
圖4所示為本發明的軟性半反射半穿透液晶顯示器裝置的亮狀態示意圖，此圖示是當未施加電壓(voltage off)時，反射區48中外界光源經由第一偏光層34後(假設第一偏光層34吸收S偏振)只剩P偏振進入液晶層，經液晶層將偏振旋為S偏振後通過第二偏光層46(假設第二偏光層46吸收P偏振)及反射板42反射後再回到液晶層，經液晶層再次將S偏振旋迴P偏振後，偏振光將通過第一偏光層34，此為亮狀態，在穿透區域50，軟性結構光源經第二偏光層46以S偏振入射液晶層，經液晶層將偏振旋為P偏振後通過第一偏光層34，因此與反射區同為亮狀態。若如圖4所述的結構，當施加電壓(voltage on)時，此時液晶層對光偏振並不作用，是故反射與穿透區同為圖5所示的暗狀態。基於此元件的工作原理，第一偏光層34並不需要局限置於彩色濾光層32及導電層44′間，其可置於第一軟性基板30的任一側及任一層，而第二偏光層46必須置於反射板42的上方但不需要局限置於導電層44的上方或下方。
如上所述，本發明搭配軟性元件技術和偏光層塗布技術，即可在單一晶胞間隙下完成半反射半穿透顯示技術的需求，搭配複數個微型結構支撐牆，以使顯示器在撓曲使用下可維持固定的間隙，確保了影像品質在撓曲使用下不變，其製程並具有連續性製程的兼容性(roll-to-roll compatib1e)，因此可以達成大量生產和降低成本，而其可撓曲特性將可拓展產品應用範圍。
本發明確能通過上述所揭露的技術，提供一種迥然不同於公知者的設計，堪能提高整體的使用價值。
但是，上述所揭露的圖式、說明，僅為本發明的實施例而已，凡精於此項技藝者當可依據上述的說明作其它種種的改良，而這些改變仍屬於本發明的發明精神及所界定的專利範圍中。
權利要求
1.一種軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，包括一第一軟性基板與一第二軟性基板，且該第一軟性基板與該第二軟性基板之間形成一空間；一反射板，形成於該第二軟性基板內表面上；一第一偏光層，塗布於該第一軟性基板上；一第二偏光層，塗布於該第二軟性基板的反射板上側；一導電層，塗布於該第一及第二軟性基板上；多個微型結構支撐牆，形成於該第一軟性基板及該第二軟性基板之間；多個液晶以形成一液晶層，其形成於該第一軟性基板及該第二軟性基板之間；及一軟性結構光源，設置於該第二軟性基板的外側。
2.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，所述顯示器裝置更包含一彩色濾光層，其可置於該軟性基板的內側，構成一彩色半反射半穿透軟性液晶顯示器。
3.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該第一偏光層可置於該第一軟性基板的一側或一層中，而該第二偏光層置於該反射板的上方。
4.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該軟性透明基板的材料可為聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醚堸或環烯烴共聚物。
5.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該反射板於該第二軟性基板上形成一反射區域，而非反射區域則形成一穿透區域。
6.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該反射板的材料可為鋁、硫酸鋇或二氧化鈦。
7.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該偏光層的材料可為圓盤狀溶致型二向色染料或杆狀溶致型二向色染料。
8.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該導電層為一透明電極，而該透明電極的材料可為ITO、亞乙基二氧硫代酚或納米碳管。
9.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該多個微型結構支撐牆可為非封閉型或封閉型，其結構可為任何幾何形狀，如一字形、十字形、三叉形、矩形、圓形或蜂窩形等。
10.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該軟性結構光源可為配置一軟性直下型背光模組或一側光源加一軟性導光板於第二軟性基板外側。
11.如權利要求10所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該軟性直下型背光模組可為有機發光二極體、高分子有機發光二極體、電激發光或微放電。
12.如權利要求1所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置，其特徵是，該顯示器的驅動方式可為主動模式或被動模式，其中該主動陣列元件或該被動電極層可製作在該第二軟性基板。
13.一種軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其步驟包括提供一第一軟性基板及一第二軟性基板；塗布一第一偏光層於該第一軟性基板上；製作一導電層於該第一軟性基板上；製作一反射板於該第二軟性基板的反射區域上；製作一導電層於該第二軟性基板上；塗布一第二偏光層於該第二軟性基板上；製作多個微型結構支撐牆於該第一軟性基板及該第二軟性基板之間；注入多個液晶形成一液晶層於該第一軟性基板及該第二軟性基板之間；及設置一軟性結構光源於第二軟性基板的外側。
14.如權利要求13所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，更可製作一彩色濾光層，可置於該軟性基板的內側，構成彩色半反射半穿透軟性液晶顯示器。
15.如權利要求14所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，該彩色濾光層可以黃光製成或噴墨方式製作。
16.如權利要求13所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，該偏光層可以塗布方式形成。
17.如權利要求13所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，該透明電極可以濺鍍、印刷或噴墨方式形成。
18.如權利要求13所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，該微型結構支撐牆的製程可為黃光製程、壓印或光聚合相分離方式形成。
19.如權利要求13所述的軟性半反射半穿透液晶顯示器的製程方法，其特徵是，當操作於主動模式下，其TFT可製作在該反射板下，以提高開口率。
全文摘要
本發明公開了一塗布式偏光板技術完成雙偏光板架構的軟性半反射半穿透液晶顯示器(TFT－LCD)的裝置及製程方法，其解決了公知技術中顯示器無法使用於撓曲彎曲的缺點，本發明提出一種基於軟性基板的架構下形成多個微型結構支撐牆，配合外加軟性結構光源，結合軟性元件技術和塗布式偏光板技術的方法，完成雙偏光板軟性半反射半穿透液晶顯示器的裝置。
文檔編號G02F1/1335GK1834735SQ20051005389
公開日2006年9月20日 申請日期2005年3月14日 優先權日2005年3月14日
發明者廖奇璋, 張顧獻, 鄭協昌 申請人:財團法人工業技術研究院