專利名稱：透反式lcd單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種透反式液晶顯示(LCD)單元，具體地涉及一種 在每個像素中包括反射區(qū)域和透射區(qū)域105的透反式LCD單元，其中液 晶(LC)在反射區(qū)域中由縱向電場驅動，在透射區(qū)域105中由橫向電場 驅動。
背景技術：
公知使用諸如IPS (in-plane-switching:共面切換)模式或FFS (fringe-field-switching:邊緣場切換)模式的橫向電場模式的透反式 LCD單元在透射區(qū)域105中具有優(yōu)良的視角特性。例如，在專利公開-1 中描述了該類型的透反式LCD單元。然而，專利公開-l中描述的該透反 式LCD單元具有下述問題，即，即使在其中調整光軸，在反射區(qū)域中 也不能獲得滿意的黑色或暗態(tài)。
在非專利公開-l中描述了另一種LCD單元，其在反射區(qū)域中使用 縱向電場模式，在透射區(qū)域105中使用橫向電場模式。在該LCD單元中， 反射區(qū)域包括具有A /2膜和入/4膜功能的內嵌延遲膜和具有入/2膜功能 的LC層，從LCD單元的光入射側向光發(fā)射側看，上述內嵌延遲膜和LC 層是連續(xù)地布置的。在LCD單元的操作中，入射到LCD單元的光通過 內嵌延遲膜轉換為圓偏振光，然后在暗態(tài)顯示時，穿過LC層，到達反 射區(qū)域中設置的反射膜，而同時保持圓偏振狀態(tài)。在此階段，由于縱 向電場而使LC層取向為垂直于基板的方向，由此入射到LC層上的光的 偏振沒有改變。這防止在反射區(qū)域中產生不充分的黑色，這在由橫向電場驅動的反射區(qū)域中是重要的問題。因而，LCD單元表現出極好的 黑色。
在包括由縱向電場驅動的反射區(qū)域的LCD單元中，暗態(tài)(黑色) 顯示需要施加電壓，從而通過縱向電場將反射區(qū)域中的LC層的取向提 高到與基板垂直的方向。另一方面，因為透射區(qū)域105具有與使用橫向 電場模式的透射式LCD裝置中的光軸的布置類似的光軸的布置，所以 透射區(qū)域105沒有施加電壓。為了實現將電壓施加到反射區(qū)域，且在透 射區(qū)域105中沒有施加電壓，在每個單位像素中都設置兩個分離的公共 電極是有效的 一個用于反射區(qū)域，另一個用于透射區(qū)域105，分離的 公共電極由其間具有反轉關系的各驅動信號驅動。該技術在下文中被 稱作反轉-COM技術。
圖15示出使用反轉-COM技術驅動的透射式LCD單元的單位像素 的截面圖，其中單位像素包括由縱向電場驅動的反射區(qū)域210和由橫向 電場驅動的透射區(qū)域211。在底部側示出，在TFT (薄膜晶體管)基板 201的反射區(qū)域210中的絕緣膜204上形成反射區(qū)域像素電極205。在同 一絕緣膜204上，在TFT基板201的透射區(qū)域211中設置有透射區(qū)域像素 電極207和透射區(qū)域公共電極206中的至少一個。在與TFT基板210相對 的對向基板202上，在與反射區(qū)域像素電極205的位置對應的位置處設 置有反射區(qū)域公共電極209，由此在從與基板垂直的方向上看反射區(qū)域 公共電極209與反射區(qū)域像素電極205重疊，其中在TFT基板210和對向 基板202之間插有LC層203 。
夾在TFT基板201與對向基板202之間的LC層203均一取向。例如， 反射區(qū)域公共電極209和透射區(qū)域公共電極206施加有具有5V較高電勢 和零伏較低電勢的矩形波形電壓。反射區(qū)域像素電極205和透射區(qū)域像 素電極207經由切換裝置或TFT連接到數據線，該數據線提供用于給單 位像素的LC層203提供需要的電場的信號。在圖15中所示的LCD單元中，反射區(qū)域中LC分子的取向必須與基
板垂直的方向對齊，需要在反射區(qū)域公共電極209與反射區(qū)域像素電極 205之間施加電勢差。因而，例如，當給反射區(qū)域公共電極209施加0伏 信號時，給反射區(qū)域像素電極205施加5伏信號。另一方面，由于反轉 -COM技術，給透射區(qū)域公共電極206施加與施加到反射區(qū)域公共電極 209的信號反轉的信號，即5伏信號，并且與反射區(qū)域像素電極205類似 地，給透射區(qū)域像素電極207施加5伏信號。因而，在透射區(qū)域公共電 極206與透射區(qū)域像素電極207之間沒有電勢差，從而允許LC分子保持 在原始取向，從而透射區(qū)域105顯示暗態(tài)。
上述的專利公開-l是JP-2005-338256A (參照0013-0022段)。
上述的非專利公開-l是"SID INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, issued by SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY in 2007;VOL.38;No.2,pp. 1270-1273"。
在圖15中所示的LCD單元中，在暗態(tài)顯示的過程中，由于反射區(qū) 域與透射區(qū)域105之間的邊界附近的LC分子的取向的擾動，存在產生泄 漏光的可能性。這是因為反射區(qū)域公共電極209與形成在TFT基板201 上的透射區(qū)域公共電極206或透射區(qū)域像素電極207之間在任何時候都 會產生電場，其中反射區(qū)域公共電極209形成在對向基板202上的與反 射區(qū)域對應的區(qū)域中。
圖16示出用于獲得圖15中所示的LCD單元中的電場的分布而進行 的模擬的結果。參考標號212和213分別表示LC分子和等電位線213。因 為在反射區(qū)域210與透射區(qū)域211之間的邊界附近，其中LC層203插在反 射區(qū)域210與透射區(qū)域211之間，反射區(qū)域公共電極209在斜向方向上與 透射區(qū)域公共電極206或透射區(qū)域像素電極207相對，所以LC層203中的 靠近反射區(qū)域公共電極209的LC分子212施加有相對于基板斜向的，即 如圖16中LC分子212的光軸所示在方向上斜向右下的電場。該斜向的電場導致了反射區(qū)域210的在邊界附近的部分中的反向傾斜，由此產生泄 漏光。在暗態(tài)顯示的過程中泄漏光增加了反射區(qū)域210中的亮度(黑色
亮度)，由此降低了LCD單元的對比度和可視性。

發(fā)明內容
鑒于上面的問題，本發(fā)明的目標是提供一種能抑制在反射區(qū)域與
透射區(qū)域之間的邊界附近的泄漏光的透反式LCD單元。
本發(fā)明提供了一種透反式液晶顯示(LCD)單元，其包括液晶 (LC)層；在其間夾持LC層以在LC層中限定像素陣列的第一和第二基 板，所述像素中的每個都包括反射區(qū)域和透射區(qū)域；電極組件，用于 驅動LC層，從而以縱向電場模式驅動反射區(qū)域中的LC層，以橫向電場 模式驅動透射區(qū)域中的LC層；和設置在反射區(qū)域與透射區(qū)域之間的邊 界附近的反向傾斜控制部件，用于控制反向傾斜區(qū)域，其中LC分子的 反向傾斜發(fā)生在LC層中反向傾斜區(qū)域中。
本發(fā)明以上和其它的目的、特征和優(yōu)點將從下面參照附圖的描述 變得更加顯而易見。


圖1A和圖1B分別是根據本發(fā)明第一實施例的透反式LCD單元中 的TFT基板和對向基板的俯視平面圖2是第一實施例的LCD單元的單位像素的截面圖，其顯示了反射 區(qū)域與透射區(qū)域105之間的邊界附近；
圖3是顯示通過在圖2的LCD單元中的模擬而獲得的電場分布的示
意圖4是顯示反射區(qū)域中LC層的厚度與防止產生反向傾斜的最小延 伸之間的關系的曲線；
圖5A和5B分別是根據本發(fā)明第二實施例的透反式LCD單元中的 TFT基板和對向基板的俯視平面圖；圖6是第二個實施方式的LCD單元的單位像素的截面圖，其顯示了 反射區(qū)域與透射區(qū)域105之間的邊界附近；
圖7是顯示通過在圖6的LCD單元中的模擬而獲得的電場分布的示
意圖8A和8B分別是根據本發(fā)明第三實施例的透反式LCD單元中的 TFT基板和對向基板的俯視平面圖9是第三實施例的LCD單元的單位像素的截面圖，其顯示了反射 區(qū)域與透射區(qū)域之間的邊界附近；
圖10是顯示通過在圖9的LCD單元中的模擬而獲得的電場分布的
示意圖11A和11B分別是根據本發(fā)明第四實施例的透反式LCD單元中 的TFT基板和對向基板的俯視平面圖12是第四實施例的LCD單元的單位像素的截面圖，其顯示了反 射區(qū)域與透射區(qū)域之間的邊界附近；
圖13是顯示通過在圖12的LCD單元中的模擬而獲得的電場分布的 示意圖14是顯示通過在從圖12的LCD單元修改得到的LCD單元中的模
擬而獲得的電場分布的另一示意圖15是現有技術的透反式LCD單元中的單位像素的截面圖； 圖16是顯示圖15的LCD單元的電場分布的示意圖。
具體實施例方式
現在，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例，其中用類似的參 考標號表示類似的元件。
圖1A和圖1B以俯視平面圖分別顯示了根據本發(fā)明第一實施例的 透反式LCD單元中的TFT基板和對向基板。圖2以截面圖顯示了圖1的透 反式LCD單元。本實施例的透反式LCD單元在每個單位像素中都包括 反射區(qū)域104和透射區(qū)域105，其中以縱向電場模式驅動反射區(qū)域104中 的LC層103，以橫向電場模式驅動透射區(qū)域105中的LC層。在LCD單元的整個屏幕區(qū)域之上將單位像素的陣列安排為矩陣。
TFT基板101和對向基板102彼此相對，而LC層103插入TFT 基板101和對向基板102之間。由在行方向上延伸的兩條相鄰的掃描 線111和在列方向上延伸的兩條相鄰的數據線112限定單位像素。本 實施例的透反式LCD單元可用作蜂窩電話、便攜式數字助理(PDA) 等中的顯示單元。
TFT基板101包括玻璃基板(透明基板)120和在其上形成的用 于驅動單位像素以在屏幕上顯示圖像的層結構。在TFT基板101上形
成的層結構包括用于傳送掃描信號或柵極信號的掃描線111、用于接收 數據信號的數據線112、用于接收在透射區(qū)域105中使用的參考電勢的 透射區(qū)域公共電極線113、連接到透射區(qū)域公共電極線113的透射區(qū)域 公共電極118、包括用于給LC層103施加需要的電場的透射區(qū)域像素 電極114和反射區(qū)域像素電極115的像素電極以及TFT (切換裝置) 116的陣列，其中的每一個為單位像素中的相應一個設置。盡管圖1A 和圖1B中沒有示出，但在TFT基板101的內表面，或TFT基板101 相對于LC層103的界面上還設置有取向膜(orientation film)。
每個TFT 116都設置在相應的掃描線111和相應的數據線112的 交點附近。TFT 116包括柵極電極、漏極電極、源極電極和非晶硅層。 柵極電極連接到掃描線lll，漏極電極連接到數據線112。源極電極117 連接到透射區(qū)域像素電極114和反射區(qū)域像素電極115。
掃描線111和透射區(qū)域公共電極線113形成在玻璃基板120上， 在其上形成第一絕緣膜121。數據線112以及TFT 116的漏極電極、源 極電極和非晶硅層形成在第一絕緣膜121上，并且在其上形成第二絕 緣膜122。在反射區(qū)域104中具有凹凸部分的不平整膜123形成在第二 絕緣膜122上。在不平整膜123上形成反射膜124，反射膜124具有在 反射入射光的同時漫射入射光的功能。在不平整膜123上形成的反射膜124具有不平整的表面。在反射區(qū)域104和透射區(qū)域105中，在反 射膜124上，形成平坦化膜125。
不平整膜123和平坦化膜125具有一附加功能，即通過控制不平 整膜123和平坦化膜125的厚度在透射區(qū)域105與反射區(qū)域104之間 產生LC層103的厚度差，從而各區(qū)域中的LC層103具有需要的厚度。 在反射區(qū)域104中，反射區(qū)域像素電極115由諸如ITO (氧化銦錫)的 導電材料在平坦化膜125上形成。在透射區(qū)域105中，透射區(qū)域像素 電極114和透射區(qū)域公共電極118由諸如ITO的類似材料形成。平坦 化膜125上的透射區(qū)域公共電極118和絕緣膜121上的透射區(qū)域公共 電極線113電連接在一起。在透射區(qū)域105中形成的透射區(qū)域公共電 極118和透射區(qū)域像素電極114在數據線112的延伸方向上彼此平行 地延伸。在透射區(qū)域105中，通過在TFT基板101上形成的透射區(qū)域 公共電極118與透射區(qū)域像素電極114之間產生的電場以橫向電場模 式驅動LC層103。
對向基板102包括玻璃基板126和形成在其靠近LC層103的表 面上的層結構。層結構包括以下述順序朝向LC層103布置的層具有 遮光功能的黑色矩陣層(black-matrix layer)、與黑色矩陣層部分重疊 的濾色器層、具有將入射到LCD單元的光轉換為需要的偏振狀態(tài)的功 能的內嵌延遲膜128、透明的平坦化膜127、反射區(qū)域公共電極119和 配向膜(alignment film)。
對向基板102在與反射區(qū)域104對應的區(qū)域中包括內嵌延遲膜128 和反射區(qū)域公共電極119。反射區(qū)域公共電極119由諸如ITO的透明導 電材料構成。反射區(qū)域公共電極119設置成與在TFT基板101上形成 的反射區(qū)域像素電極115相對。反射區(qū)域公共電極119從反射區(qū)域104 與透射區(qū)域105之間的邊界橫向朝向透射區(qū)域105突出。反射區(qū)域公 共電極119的突出部分或延伸部分構成了反向傾斜控制部件，其控制 在反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界附近產生反向傾斜的區(qū)域(反向傾斜區(qū)域)，并使反向傾斜區(qū)域限制在以橫向電場模式驅動的 透射區(qū)域105中。反射區(qū)域公共電極119的延伸的長度優(yōu)選地不小于 1.5微米。
在本實施例的LCD單元中，透射區(qū)域公共電極118和反射區(qū)域公 共電極119施加有之間具有反轉關系的驅動信號，而連接到同一公共 數據線112的透射區(qū)域像素電極114和反射區(qū)域像素電極115被施加 有相同的驅動信號。例如，給透射區(qū)域像素電極114和反射區(qū)域像素 電極115公共地提供在0V-5V范圍中的任意信號。當給反射區(qū)域像素 電極115施加0伏信號，并且給反射區(qū)域公共電極119施加5伏信號 時，在反射區(qū)域像素電極115與反射區(qū)域公共電極119之間的電勢差 最大為5V，由此反射區(qū)域104中的LC層103通過由5伏電勢差產生 的縱向電場驅動。
例如，入射到LCD單元上并經過設置于對向基板102的光入射表 面上的偏振膜(未示出)的線性偏振光穿過安裝在反射區(qū)域104中的 內嵌延遲膜128，從而被轉換為順時針圓偏振光。順時針圓偏振光穿過 LC層103到達反射膜124。在此階段，通過反射區(qū)域像素電極115與 反射區(qū)域公共電極119之間的縱向電場將反射區(qū)域104中LC分子的光 軸驅動為與基板垂直的方向，由此LC層103不具有雙折射，因而使入 射光在偏振狀態(tài)不變的情況下到達反射膜124。
作為順時針圓偏振光入射到反射膜124上的光通過反射膜124轉 換為逆時針圓偏振光，并且在偏振狀態(tài)不變的情況下作為逆時針圓偏 振光在相反的方向穿過LC層103，到達內嵌延遲膜128。逆時針圓偏 振光經過內嵌延遲膜128，呈現出線性偏振光，該線性偏振光具有與從 偏振膜入射到內嵌延遲膜128的原始光的光軸垂直的光軸。經過內嵌 延遲膜128的光具有與偏振膜的光透射軸垂直的光軸，由此光被偏振 膜阻擋，反射區(qū)域104顯示暗態(tài)。另一方面，透射區(qū)域公共電極118被施加有相對于施加給反射區(qū) 域公共電極119的公共信號具有反轉關系的公共信號。更具體地，給 透射區(qū)域公共電極118施加0伏信號。因為給透射區(qū)域像素電極114
施加了與給反射區(qū)域像素電極115施加的驅動信號等電勢的0伏驅動 信號，所以在透射區(qū)域105中在透射區(qū)域像素電極114與透射區(qū)域公 共電極118之間沒有產生電勢差。因而，透射區(qū)域105中的LC層保持 由取向膜限定的初始取向。注意，由取向膜限定的LC層的初始取向與 設置在LCD單元后側，即靠近背光源的一側上的偏振膜的光透射軸平 行或垂直。
入射到TFT基板101的遠離LC層103的后表面上的背光通過設 置在TFT基板101與背光源(未示出)之間的另一偏振膜轉換為線性 偏振光。因為LC分子具有與該另一偏振膜的光透射軸平行或垂直的取 向，所以經過該另一偏振膜的光在偏振狀態(tài)不變的情況下穿過LC層 103。因為設置在對向基板102的光發(fā)射側上的偏振膜具有與設置在 TFT基板101的后側上的另一偏振膜的光透射軸垂直的光透射軸，所 以經過LC層103的光不能穿過設置在光發(fā)射側上的偏振膜，由此透射 區(qū)域105也顯示暗態(tài)。
在顯示暗態(tài)時，LC分子在反射區(qū)域104中在與基板垂直的方向上 配向，并且在透射區(qū)域105中在平行于基板的方向上配向。因為例如 當反射區(qū)域公共電極119施加有5V時，給透射區(qū)域公共電極118施加 0伏信號，所以由于反射區(qū)域公共電極119與透射區(qū)域公共電極118之 間的電勢差，在反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界附近產生斜 向的電場。因為其中產生斜向電場的區(qū)域(斜向電場區(qū)域)位于靠近 邊界的反射區(qū)域104中，所以在由斜向電場產生的LC分子的取向與由 反射區(qū)域104中的縱向電場產生的LC分子的取向之間出現了不一致。
在本實施例中，反射區(qū)域公共電極119在反射區(qū)域104與透射區(qū) 域105之間的邊界附近中的部分從反射區(qū)域像素電極115朝向透射區(qū)域105橫向突出。該構造使得斜向電場區(qū)域跨過邊界而遠離反射區(qū)域
104。就是說，在反射區(qū)域104中靠近相對于透射區(qū)域105的邊界處抑 制了斜向電場，由此抑制了由斜向電場引起的LC分子的取向的擾動。 這改善了反射區(qū)域104中LC分子的取向的配向。斜向電場遠離反射區(qū) 域104朝向透射區(qū)域105的偏離使反向傾斜區(qū)域跨過邊界而朝向透射 區(qū)域105移動，由此抑制了反射區(qū)域104中產生的泄漏光。
圖3顯示了為獲得圖2的LCD單元中的電場分布而進行的模擬的結 果。在圖3中，參考標號106和107分別表示LC分子和等電勢線。通常在 LC面板中，TFT基板101的取向處理的方向和對向基板102的取向處理 的方向彼此相反。這抑制了通過給LC分子施加電場以改變LC分子的取 向而導致的反向傾斜。在圖3中所示的LCD單元中，在圖中從左到右進 行TFT基板101的取向處理，而在圖中從右到左進行對向基板102的取向 處理。因而，當從圖3中的TFT基板101看時，TFT基板101附近的LC分 子106具有指向右上的傾斜，而當從圖3中的對向基板102看時，對向基 板102附近的LC分子106具有指向左下的傾斜。
如果在對向基板102上形成的反射區(qū)域公共電極119沒有跨過邊界 朝向透射區(qū)域105突出的延伸，則在靠近邊界的反射區(qū)域公共電極119 附近會產生較強的斜向電場，如圖16中所示。該斜向電場產生具有與 由對向基板102的取向處理限定的傾斜的方向相反方向的反向傾斜，即 具有指向右下方向的反向傾斜。在反射區(qū)域104的很遠離所述邊界并且 其中在TFT基板101上產生右上傾斜，在對向基板102上產生左下傾斜的 部分中，將LC分子106的傾斜在LC層103的大致整個區(qū)域之上對齊。然 而，在邊界附近，LC層103的靠近TFT基板101和對向基板102的部分具 有與LC層103的其它部分相反的傾斜，由此LC層103的取向在靠近邊界 的部分中被擾亂。
根據本實施方式的透反式LCD單元具有本發(fā)明的基本構造，其中 LCD單元包括LC層；在其間夾持LC層以在LC層中限定像素的陣列的第一和第二基板，每個像素都包括反射區(qū)域和透射區(qū)域；用于驅動LC 層的電極組件，從而以縱向電場模式驅動反射區(qū)域中的LC層，以橫向 電場模式驅動透射區(qū)域中的LC層；設置在反射區(qū)域與透射區(qū)域之間的 邊界附近的反向傾斜控制部件，用于控制反向傾斜區(qū)域，其中在所述
反向傾斜區(qū)域中，LC分子的反向傾斜發(fā)生在在LC層中。
根據本發(fā)明的LCD單元中使用的基本構造，反向傾斜控制部件控 制反向傾斜區(qū)域，由此抑制當在LCD單元中顯示暗態(tài)時由反向傾斜在 反射區(qū)域中引起的泄漏光。
更詳細地，反射區(qū)域公共電極119具有跨過反射區(qū)域104與透射區(qū) 域105之間的邊界朝向透射區(qū)域105突出的延伸。從圖3可以理解，由于 斜向電場從反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界朝向透射區(qū)域105 移動，在本實施例中其中在對向基板102附近產生右下傾斜的區(qū)域朝向 透射區(qū)域105偏離。以橫向電場模式驅動透射區(qū)域105，在TFT基板lOl 上的延伸附近的透射區(qū)域102中的LC分子106沒有朝向與TFT基板101 垂直的方向傾斜。因此，在反射區(qū)域104中不會將右下方向的在對向基 板102附近朝向透射區(qū)域105移動的反向傾斜識別為泄漏光。因為在反 射區(qū)域104中的邊界附近沒有產生斜向電場，所以保持了由對向基板 102的取向處理限定的傾斜，由此在TFT基板101和對向基板102附近均 不會產生反向傾斜。因而，反射區(qū)域104中的邊界附近的LC分子106的 取向被對齊，由此抑制了由反向傾斜引起的泄漏光并提供了極好的暗 態(tài)。
圖4顯示了反射區(qū)域104中LC層103的厚度與有效抑制反向傾斜的 最小延伸(長度)之間的關系。當LC層103的厚度朝向1.4到2.0微米的 厚度范圍增加時，實現抑制反向傾斜的最小延伸也增加，隨后，當厚 度從上述厚度范圍增加時，實現抑制反向傾斜的最小延伸減小。這揭 示出，為了不依賴LC層103的厚度而實現反向傾斜，優(yōu)選1.5微米或以 上的延伸。另一方面，如果LC層103的厚度為1.3微米或更小，則延伸優(yōu)選為l微米或更大。
之后將描述優(yōu)選的延伸。從圖3可以理解，因為反射區(qū)域公共電極
119具有朝向透射區(qū)域105突出的延伸，所以斜向電場朝向透射區(qū)域105 移動，同時，從反射區(qū)域像素電極115的端部朝向反射區(qū)域公共電極119 的端部產生向右上的電場。向右上的電場的方向與保持由TFT基板lOl 的取向處理限定的傾斜的方向對齊，由此這樣產生的向右上的電場也 抑制了反向傾斜。
其中產生向右上的電場的斜向電場區(qū)域與相對于反射區(qū)域104中 LC層103的厚度的延伸的長度有關。就是說，低于特定長度的延伸不能 實現反向傾斜的抑制。因此，如圖4中所示，如從圖4可以理解到的， 例如厚度為1.2微米的LC層103接受較小長度的延伸。注意，如從圖4理 解到的，厚度為2.4微米的LC層也接受小長度的延伸。然而，這結果由 另一個因素導致。更具體地，產生反向傾斜的斜向電場在反射區(qū)域公 共電極119上的邊界附近最強，并朝向TFT基板101逐漸減小。反射區(qū)域 104中相對于LC層103的厚度，較大厚度的LC層103減小了斜向電場區(qū) 域，增加了縱向電場的區(qū)域，由此抑制了反向傾斜。
之后將描述根據本發(fā)明第二示例性實施例的LCD單元。圖5A和5B 以俯視平面圖分別顯示了LCD單元的TFT基板101和對向基板102，并且 圖6顯示了沿圖5A中的線B-B的截取的截面圖。除了在TFT基板101上形 成具有與反射區(qū)域公共電極119的電勢相等電勢的輔助電極129之外， 本實施例的LCD單元與第一實施例的LCD單元類似。盡管與第一個實 施方式類似地，在對向基板102上形成的反射區(qū)域公共電極119具有朝 向透射區(qū)域105突出的延伸，但反射區(qū)域公共電極119不必具有朝向透 射區(qū)域105的延伸。
在本實施例中，當在平坦化膜125上形成反射區(qū)域像素電極115、 透射區(qū)域公共電極118和透射區(qū)域像素電極114時，形成沿反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界延伸的輔助電極129。就是說，當從對向基
板102看時，反射區(qū)域像素電極115、輔助電極129、和透射區(qū)域電極118、 114按該順序從反射區(qū)域104朝向透射區(qū)域105平行地布置?？筛鶕枰?選擇透射區(qū)域電極118、 114的順序。輔助電極129電連接到在顯示區(qū)域 外部給對向基板102上的反射區(qū)域公共電極119供給公共電極信號的公 共電極線。輔助電極129構成了控制反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的 邊界附近的反向傾斜區(qū)域的反向傾斜控制部件。更具體地，輔助電極 129控制對向基板102附近中的反向傾斜區(qū)域。
輔助電極129不必形成在平坦化膜125上，其可以形成在玻璃基板 120上。在該情形中，在玻璃基板120上形成掃描線111的步驟中，可以 使輔助電極129形成為平行于玻璃基板120上的邊界延伸?；蛘咴谶@種 情形中，輔助電極129連接到在LCD單元的顯示區(qū)域外部給對向基板 102上的反射區(qū)域公共電極119供給公共信號的公共電極線。為了形成 與帶有插入的絕緣膜121的反射區(qū)域104中的源極電極117重疊的輔助 電極129，輔助電極129可以具有朝向反射區(qū)域104突出的延伸。輔助電 極129可以形成在絕緣膜121或絕緣膜122上。
在本實施例中，在反射區(qū)域104中驅動LC層103時，當例如給反射 區(qū)域像素電極115施加0伏信號時，給反射區(qū)域公共電極119施加5伏信 號。在TFT基板101上沿所述邊界形成的輔助電極129施加有與施加給反 射區(qū)域公共電極119的信號相同的信號，由此在TFT基板101上的反射區(qū) 域像素電極115與輔助電極129之間產生電勢差。在該構造中，在反射 區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界附近產生的電場減弱了邊界附近的 斜向電場，由此防止LC分子的取向被斜向電場擾亂。上面的電場還增 強了從邊界附近的反射區(qū)域像素電極115的端部施加的電場，抑制了反 向傾斜區(qū)域，從而防止顯示暗態(tài)時反射區(qū)域104中的泄漏光。
圖7顯示了為獲得本實施例的LCD單元中的電場分布而進行的模 擬的結果。在邊界附近形成的輔助電極129在反射區(qū)域像素電極115與輔助電極129之間產生了電勢差，也在輔助電極129與透射區(qū)域公共電 極118或透射區(qū)域像素電極114之間產生電勢差。參照圖7，可以理解， 等電勢線在透射區(qū)域公共電極118與輔助電極129之間以及反射區(qū)域像 素電極115與輔助電極129之間比較稠密，在它們之間產生較強的電場。 因為幾乎所有從透射區(qū)域公共電極118出發(fā)的電力線都終止于輔助電 極129上，所以在透射區(qū)域公共電極118與反射區(qū)域公共電極119之間產 生的斜向電場被抑制到足夠低的水平。邊界附近的斜向電場的抑制將 反向傾斜區(qū)域限制于對向基板102附近中的有限區(qū)域，其中在所述反向 傾斜區(qū)域中，與由對向基板102上的LC分子的取向處理限定的傾斜相反 的LC分子的傾斜被產生。
反射區(qū)域像素電極115與輔助電極129之間的電場具有增強從邊界 附近的反射區(qū)域像素電極115的端部產生的電場的功能。從邊界附近的 反射區(qū)域像素電極115的端部產生的電場具有與由TFT基板101的取向 處理限定的LC分子的右上傾斜相同的方向，并從TFT基板101顯著地進 入邊界附近的反射區(qū)域104中的LC層103。就是說，增加在邊界附近中 LC分子適當傾斜的LC層103的區(qū)域，以防止反向傾斜。注意，在第一 實施例中，引起反向傾斜的斜向電場從邊界朝向透射區(qū)域105移動。另 一方面，本實施例提供了減弱斜向電場自身的功能。尤其是，本實施 例輔助了第一實施例的功能，其中如果傾斜電場區(qū)域過度靠近邊界， 則反向傾斜可能會發(fā)生。
此外，本實施例具有下述構造，即反射區(qū)域公共電極119具有朝 向對向基板102上透射區(qū)域105突出的延伸，并且在對向基板102上 形成與反射區(qū)域公共電極119等電勢的輔助電極129。該構造抑制了由 于在將兩個基板結合在一起的過程中對向基板102相對于TFT基板101 的偏離而可能導致的邊界附近的斜向電場的變化。更具體地，如果LCD 單元設計成反射區(qū)域公共電極119和反射區(qū)域像素電極115彼此精確 重疊(實際上之間有偏離)，則反射區(qū)域公共電極119可從反射區(qū)域 像素電極115朝向反射區(qū)域104的中心突出。在該情形中，不管是否設置輔助電極129，在邊界附近的反射區(qū)域104中都會產生反向傾斜的 問題。然而通過本實施例中的LCD單元的設計將解決這種問題，其中 對向基板102上的反射區(qū)域公共電極119被設計成具有朝向透射區(qū)域 105突出的延伸，并且其延伸等于預期的最大偏離的寬度。
在第一實施例的構造中，為了確保抑制由基板之間的偏離引起的 反向傾斜，延伸必須比預期的最大偏離長。該構造將像素的有效開口 率減小了與反射區(qū)域公共電極朝向透射區(qū)域105的較長延伸對應的量。 術語有效開口率(effective opening ratio)是像素的有效顯示面積與像素 中包括遮光區(qū)域的總的像素面積的比。第一實施例有效地抑制由基板 之間的偏離而引起的斜向電場。在該方面，本實施例有效地抑制由偏 離以及其它因素而引起的斜向電場，因而實現了反向傾斜的穩(wěn)定抑制。 此外，還有另一個優(yōu)點，即如果輔助電極129形成在玻璃基板120上 并與反射區(qū)域104中的源極電極117重疊，則重疊部分可用作反射區(qū) 域104的輔助電容器。
之后將描述根據本發(fā)明第三實施例的LCD單元。圖8A、 8B和9 分別顯示了與圖5A、 5B和6類似的本實施例的LCD單元。除了反射 膜124從反射區(qū)域像素電極115朝向透射區(qū)域105突出之外，本實施 例的LCD單元與第一實施例的LCD單元類似。換句話說，當從對向 基板102看時，反射膜124具有朝向透射區(qū)域105突出超出反射區(qū)域 像素電極115的延伸。反射膜124電連接到顯示區(qū)域外部的公共電極 線，該公共電極線給對向基板102上的反射區(qū)域公共電極119供給公 共電極信號。盡管在本實施例中對向基板102上的反射區(qū)域公共電極 119具有朝向透射區(qū)域105突出的延伸，但反射區(qū)域公共電極119不必 須具有該延伸。
本實施例使用反射膜124作為控制反射區(qū)域104與透射區(qū)域105 之間的邊界附近產生的反向傾斜區(qū)域的反向傾斜控制部件，并且將反 向傾斜區(qū)域限制到對向基板102附近。因為反射膜124接收與供給到反射區(qū)域公共電極119的信號相同的信號，所以在通過在反射區(qū)域像
素電極115與反射區(qū)域公共電極119之間施加電勢差驅動LC層103時， 在反射膜124與反射區(qū)域像素電極115之間出現電勢差。因為反射膜 124與反射區(qū)域像素電極115重疊，并在之間插有平坦化膜125，所以 在重疊部分中產生縱向電場。此外，超出反射區(qū)域像素電極115而朝 向透射區(qū)域105突出的反射膜124的延伸的附近，與第二實施例類似， 在反射區(qū)域像素電極115與反射膜124之間以及反射膜124與透射區(qū) 域公共電極118或透射區(qū)域像素電極114之間產生電勢差。這樣產生 的電勢差減弱了邊界附近的斜向電場，由此抑制了由于邊界附近的反 射區(qū)域104中的斜向電場引起的LC分子的取向的擾亂。
圖10顯示了為獲得具有圖9中所示構造的LCD單元中的電場分 布而進行的模擬的結果。當具有朝向透射區(qū)域105突出的延伸的反射 膜124施加有與施加給反射區(qū)域公共電極119的信號相同的信號時， 與第二實施例類似，在延伸與反射區(qū)域像素電極115之間以及延伸與 透射區(qū)域公共電極118或透射區(qū)域像素電極114之間產生電勢差。更 具體地，反射膜124的延伸具有與第二實施例中的輔助電極129 (圖6) 的功能類似的功能，因而可獲得類似的優(yōu)點。此外，因為反射膜124 施加有與施加給反射區(qū)域公共電極119的信號相同的信號，所以延伸 與反射區(qū)域像素電極115的重疊部分用作反射區(qū)域104的輔助電容器， 平坦化膜125是電容器絕緣膜。
之后將描述根據本發(fā)明第四實施例的LCD單元。圖11A、 IIB和 12分別顯示了與圖5A、 5B和6類似的本實施例的LCD單元。除了掃 描線111在反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的邊界上延伸并具有以 比朝向反射區(qū)域104突出的量大的量朝向透射區(qū)域105突出的寬度之 外，本實施例的LCD單元與第一實施例的LCD單元類似。將在后面 提到的圖13或圖14中清楚地顯示了該構造。在該構造中，反射區(qū)域 像素電極115、掃描線111和透射區(qū)域公共電極118 (或透射區(qū)域像素 電極114)彼此平行延伸并當從對向基板103看時按該順序布置。盡管在圖12中反射區(qū)域公共電極119的端部與反射區(qū)域像素電極115的端 部對齊，但反射區(qū)域公共電極119可以具有超出反射區(qū)域像素電極115
朝向透射區(qū)域105突出的延伸，與圖2類似。
在本實施例中，掃描線lll用作控制反射區(qū)域104與透射區(qū)域105 之間的邊界附近的反向傾斜區(qū)域的反向傾斜控制部件，并將反向傾斜 區(qū)域限制到對向基板102附近。掃描線111給TFT 116的柵極電極施 加柵極信號。柵極信號呈現出較高電勢Vgon或較低電勢Vgoff，其中 Vgon的時間長度小于Vgoff的時間長度，這起到了重要的作用。Vgoff 小于施加給公共電極、像素電極和數據線中的任意一個的信號電勢， 例如可以為-15伏。這在掃描線111與反射區(qū)域像素電極115、透射區(qū) 域公共電極118和透射區(qū)域像素電極114中的任意一個之間產生電勢 差。該電勢差減弱了邊界附近的斜向電場，由此抑制了由斜向電場引 起的LC分子的取向的擾動。
圖13顯示了為獲得具有圖12中所示構造的LCD單元中的電場分 布而進行的模擬的結果。設置在反射區(qū)域104與透射區(qū)域105之間的 邊界上的掃描線111在掃描線111與反射區(qū)域像素電極115之間，或 在掃描線111與透射區(qū)域公共電極118或透射區(qū)域像素電極114之間 產生電勢差。因而，掃描線111具有與第二實施例中的輔助電極129 (圖6)的功能類似的功能，因而可獲得類似的優(yōu)點。盡管在本實施例 中掃描線111用作反向傾斜控制部件，但可與第二實施例類似地，替 代地設置輔助電極129以從掃描線111接收柵極信號用于獲得類似的 優(yōu)點。
本實施例中的由具有-15V電勢的掃描線111引起的電勢差大于第 二實施例中的在反射區(qū)域像素電極115與輔助電極129之間以及輔助 電極129與透射區(qū)域公共電極118或透射區(qū)域像素電極114之間的電 勢差。本實施例中的電勢差還大于第三實施例中的在反射膜124的延 伸與反射區(qū)域像素電極115之間以及反射膜124的延伸與透射區(qū)域公共電極118或透射區(qū)域像素電極114之間的電勢差。因此，與那些實 施例相比，本實施例獲得了用于抑制斜向電場的更高的效果。
圖14顯示了為獲得本實施例的修改中的電場分布而進行的模擬的
結果。該修改是這樣的，即對向基板102上的反射區(qū)域公共電極119 不具有朝向反射區(qū)域105突出的延伸，反射區(qū)域公共電極119具有跨 過邊界朝向反射區(qū)域104突出超出反射區(qū)域像素電極115的延伸。本 實施例中對斜向電場的抑制的更高效果允許下述構造，即反射區(qū)域公 共電極119具有跨過邊界朝向透射區(qū)域105突出超出在反射區(qū)域像素 電極115的端部的延伸，從而有效抑制斜向電場。因而，即使在結合 的工藝過程中在對向基板102與TFT基板101之間產生偏離并使反射 區(qū)域公共電極119跨過邊界超出反射區(qū)域像素電極115的端部朝向反 射區(qū)域104突出，也能夠更有效地抑制斜向電場對反射區(qū)域104中的 LC分子取向的影響。
注意，盡管在上面的實施例中反射區(qū)域公共電極和透射區(qū)域公共 電極施加有在其間具有反轉關系的信號，但反射區(qū)域公共電極和透射 區(qū)域公共電極可以施加有相同的信號，只要反射區(qū)域像素電極和透射 區(qū)域像素電極施加有不同的信號。在這種情形中，可設置一對切換裝 置來分別驅動這些像素電極。
注意，盡管在上面的實施例中透射區(qū)域像素電極和透射區(qū)域公共 電極在與透射區(qū)域105和反射區(qū)域之間的邊界垂直的方向上延伸，但 這些電極可以平行于該邊界延伸。代替ITO，透射區(qū)域公共電極和透射 區(qū)域像素電極可以由金屬形成。
盡管參照示例性實施例及其修改具體地顯示和描述了本發(fā)明，但 本發(fā)明并不限于這些實施例和修改。本領域普通技術人員應當理解， 在不脫離權利要求中限定的本發(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。
權利要求
1. 一種透反式液晶顯示單元，包括液晶層；第一和第二基板，在其中間夾持有所述液晶層以在所述液晶層中限定像素的陣列，所述像素每個都包括反射區(qū)域和透射區(qū)域；電極組件，用于驅動所述液晶層，從而以縱向電場模式驅動所述反射區(qū)域中的所述液晶層，并且以橫向電場模式驅動所述透射區(qū)域中的所述液晶層；和反向傾斜控制部件，被設置在所述反射區(qū)域與所述透射區(qū)域之間的邊界附近，用于控制反向傾斜區(qū)域，其中液晶分子的反向傾斜發(fā)生在所述液晶層中所述反向傾斜區(qū)域中。
2. 根據權利要求l所述的透反式液晶顯示單元，其中所述反向傾 斜控制部件將所述反向傾斜區(qū)域限制在被以橫向電場模式驅動的所述 液晶層的區(qū)域內。
3. 根據權利要求2所述的透反式液晶顯示單元，其中所述電極組 件包括在所述第一基板上形成的反射區(qū)域像素電極、透射區(qū)域像素電 極和透射區(qū)域公共電極，以及在所述第二基板上形成的反射區(qū)域公共 電極，所述反射區(qū)域公共電極具有跨過所述邊界朝向所述透射區(qū)域突 出的延伸。
4. 根據權利要求1到3中的任何一項所述的透反式液晶顯示單元， 其中所述電極組件包括在所述第一基板上形成的反射區(qū)域像素電極、 透射區(qū)域像素電極和透射區(qū)域公共電極，以及在所述第二基板上形成 的反射區(qū)域公共電極，所述反向傾斜控制部件將所述反向傾斜區(qū)域限 制在所述第二基板的附近。
5. 根據權利要求4所述的透反式液晶顯示單元，其中所述電極組件進一步包括輔助電極，所述輔助電極形成在所述第二基板上并施加 有給所述反射區(qū)域公共電極施加的信號。
6. 根據權利要求4所述的透反式液晶顯示單元，其中所述反射區(qū) 域包括反射膜，所述反射膜形成在所述第一基板上并施加有給所述反 射區(qū)域公共電極施加的信號，并且所述反射膜具有朝向所述透射區(qū)域 突出超出所述反射區(qū)域公共電極的延伸。
7. 根據權利要求4所述的透反式液晶顯示單元，進一步包括切 換部件，所述切換部件用于給所述反射區(qū)域像素電極和透射區(qū)域像素 電極提供數據信號；和掃描線，其形成在所述第一基板上，用于給所 述切換部件施加柵極信號，其中所述掃描線在所述邊界上延伸并具有 以比朝向所述反射區(qū)域突出的量大的量朝向所述透射區(qū)域突出的寬 度。
8. 根據權利要求4所述的透反式液晶顯示單元，其中所述電極組件進一步包括輔助電極，所述輔助電極在所述邊界附近形成在所述第 一基板上，并施加有柵極信號，所述柵極信號被施加給切換部件的柵 極，所述切換部件用于給所述反射區(qū)域像素電極和透射區(qū)域像素電極 中的至少一個施加數據信號。
9. 根據權利要求1到3中的任何一項所述的透反式液晶顯示單元， 其中所述反射區(qū)域公共電極和所述透射區(qū)域公共電極施加有不同的信 號。
10. —種終端裝置，包括根據權利要求1到3中的任何一項所述 的透反式液晶顯示單元。
全文摘要
一種透反式LCD單元，包括液晶(LC)層；第一和第二基板，在其中間插有LC層以限定像素的陣列，所述像素每個都包括反射區(qū)域和透射區(qū)域；電極組件，用于驅動LC層，從而以縱向電場模式驅動反射區(qū)域中的LC層，以橫向電場模式驅動透射區(qū)域中的LC層；和反向傾斜控制部件，用于控制反向傾斜區(qū)域，其中在所述反向傾斜區(qū)域中，LC分子的反向傾斜發(fā)生在反射區(qū)域與透射區(qū)域之間的邊界附近。
文檔編號G02F1/1343GK101430450SQ20081017456
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權日2007年11月8日
發(fā)明者坂本道昭, 森健一, 永井博 申請人:Nec液晶技術株式會社