TWI282018B - LCOS display panel - Google Patents

Description

1282018 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種矽基液晶顯示面板，尤指一種利用微 分色片（micro dichroic filter)達到鏡面反射與分色雙重功能 之單片式石夕基液晶顯示面板。 【先前技術】 石夕基液晶（liquid crystal on silicon，LCOS)顯示器是反射 式液晶投影機(reflective LCD projector)與背投影電視 (rear_projecti〇n TV)的關鍵技術。矽基液晶顯示器最大之優 點在於可大幅降低面板生產成本以及體積輕、薄、短、小， 同時並具有高解析度以及低功率等特性。矽基液晶顯示器 與薄膜電晶體液晶顯示器（thin fiim transist〇r liquid以”⑹ display ’ TFT_lCD)不同之處在於薄膜電晶體液晶顯示面板 係以玻璃基板U英基板作為背板，並湘f光模組由背 板底侧提供錢，㈣基液晶顯示面板縣㈣基板作為 背板’同時光學引擎由前板上側提供光源，因此石夕基 液晶顯示面板之製程可整合半導體製程技術，具有較高之 穩定性與解析度。 1282018 請參考第1圖，第1圖為習知一矽基液晶顯示面板10 之示意圖。如第1圖所示，習知石夕基液晶顯示面板10包含 有一背板12、複數個呈陣列狀排列之晝素電極14設置於 背板12之表面、一前板16平行設置於背板12上方、一液 晶分子層18填充於背板12與前板16之間，以及一透明電 極層20設置於前板16面對背板12之表面。此外，透明電 極層20與畫素電極14之表面各包含有一上配向膜22與一 下配向膜24,用來控制液晶分子層18之液晶分子的排列 方向。其中背板12係為一矽基底，且包含有複數個利用標 準半導體製程製作之金氧半導體(MOS)元件，用來驅動各 晝素電極14。前板16係為一可透光之透明基板，如玻璃 基板或石英基板。畫素電極14 一般係由銘金屬構成以提供 較佳之導電性，同時晝素電極14必須具有一平滑鏡面以有 效反射光源。 砍基液晶顯不裔的主要結構為光學引擎與碎基液晶顯 示面板，同時依照使用矽基液晶顯示面板數目區分為三片 式(three-panel)與單片式（single panel)二大類。三片式石夕基 液晶顯示器所搭配之光學引擎需具有分光與合光功能，藉 此將光源所產生之光束分為紅、藍、綠光，再分別將不同 光束投射入三片不同之矽基液晶顯示面板，最後將投射出 1282018 的三色影像經過合光系統加以結 像。然而H η 厲董宜之％色影 分光與合光功能顯示器之光學引擎需具傷 龐大且成本較高。 顯示面板’因此體積 ^ ，口。 早片式矽基液晶顯示器由於僅需 基液晶顯示面板m 1里而使用片石夕 芙液曰漸成為市場上之主流。單片式石夕 土液曰…面板可分為色轉輪(c〇i〇r μ㈣“μ切緑晶顯示器。色^;^^日 :色轉輪糸統將光學引擎產生之光束 、、工▲、絲，並依序投射人⑦基液晶顯 眼視覺暫㈣概，錢察錢察_色的㈣書 ::广片式梅晶顯示器則係利用 乍法’將複數個彩“光片製作於料液晶顯示面板之^ 板上，以產生彩色之投影晝面。 剐 示器由於需要設置色轉輪系統 “、絲液晶顯 因此增加了矽基液晶顯卞 器之成本與料上之困難。至於彩色濾^ μ 示器雜具有體積小之優點，_於前板之 = 位於背板之晝素電極之對位不易，同時彩色濾^因2 利用吸收光線方式濾光，累積熱能㈣_除，亦成= 設計上一大難題。另外’由”知軸顯示面板係:】 1282018 用晝素電極反射光線，於製作晝素電極時必須進行一化學 機械研磨製程以形成平滑之鏡面表面，因此增加了製程複 雜度。 【發明内容】 因此本發明之主要目的在提供一種矽基液晶顯示面 板，以解決習知技術無法克服之問題。 根據本發明之一較佳實施例，係提供一種矽基液晶顯示 面板，其包含有一背板(back plane)、複數個呈陣列狀排列 之晝素電極設於該背板表面、一光吸收層位於該等畫素電 極上、複數個微分色片（micro dichroic filter)，位於該光吸 收層上並分別對應各該晝素電極、一前板(front plane)，位 於該等微分色片上方，以及一液晶分子層，填充於該等微 春分色片與該前板之間。 、 為了使貴審查委員能更近一步了解本發明之特徵及 ， 技術内容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然 而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加 以限制者。 1282018 【實施方式】 請參考第2圖，第2圖為本發明一較佳實施例之矽基液 晶顯示面板30之示意圖。如第2圖所示，矽基液晶顯示面 板30包含有一背板32、複數個呈陣列狀排列之晝素電極 34設置於背板32之表面、一前板36平行設置於背板32 上方、一液晶分子層38填充於背板32與前板36之間，以 及一透明電極層4〇設置於前板36面對背板32之表面。此 鲁外，矽基液晶顯示面板30另包含有一光吸收層42位於晝 素電極34表面，複數個與晝素電極34相對應之微分色片 (micro dichroic filter)44，設置於光吸收層42表面、一上配 向膜46以及一下配向膜48分別設置於透明電極層40與微 分色片44之表面，用來控制液晶分子層38之液晶分子的 排列方向。 • 北 月板32係為一半導體基底，例如一矽基底，且其中包 含有複數個利用標準半導體製程製作之金氧半導體元件 、（圖未示），分別與相對應之晝素電極34€連接，用以控制 各晝素電極34。晝素電極34係由導電材質構成，例如紹 或鼠化鈦，以提供良好之電性表現。前板36則係一可透光 之透明基板，例如玻壤基板或石英基板等。透明電極層40 係由透明$電材料，例如氧化銦錫(ιτ〇)構成，其作用在於 10 1282018 提供一共通電壓，並與晝素電極34之驅動電壓於各晝素區 $成不同之電壓差’精以驅動液晶分子層38之液晶分子旋 轉。上配向膜46與下配向膜48之作用則在於使液晶分子 層3 8之液晶分子於旋轉時朝預定之方向傾倒，以精準控制 透光量。 本發明砍基液晶顯示面板30之微分色片44與光吸收層 42具有分色與反射雙重功能，其原理詳述如下，其中為清 楚表達微分色片44之概念，第2圖中僅繪出三個晝素電極 34汉、34G與34B，分別用以表示紅色、綠色與藍色畫素區 之晝素電極34，以及與晝素電極34R、34G與34B相對應 之紅微分色片44R、綠微分色片44G與藍分色片44B。本 發明之微分色片44係由複數層光學薄膜，例如利用氧化鈦 (_ 2)或氧化鈕(Ta2〇5)薄膜堆疊而成’利用各層光學薄膜不 射率與光學特性使微分色片44具有高度反射波長 波長範^波錄_之級，並料波純於上述特定 時為達^ 穿透之特性，藉此相分色之功效，同 才為達到均勻反射之功效，微分色 表面。乃44具有一光滑之鏡面 ;值於晝素電極34表面之光％ ^ 在於吸收*、未 九及收馭42的作用則 吹牙透微分色片44之光線，因此 特性之枒姐姐 U此係由一具有光吸收 可枓構成，例如鉻。其中，微公6 刀色片44之製作視實 π 1282018 際效果可採用各式薄膜技術完成，如物理氣相沉積、化學 氣相沉積與平坦化技術等，同時紅微分色片44R、綠微分 色片44G與藍分色片44B可配合黃光與蝕刻等半導體技術 分別加以形成，且各微分色片44之光學特性可經由調整各 光學薄膜之組成與薄膜厚度等參數加以設計，並透過實際 測里修正達到極佳之控制。 • 措由上述作法’紅微分色片44R會高度反射波長介於紅 色可^光波長範圍内之光線，並容許波長介於紅色可見光 波長範圍外之光線穿透，綠微分色#彻會高度反射波長 ’I於綠色可見光波長範圍内之綠，並容許波長介於綠色 α光皮長範圍外之光線穿透，而藍微分色片彻則會高 度^射波長介於藍色可見光波長範圍内之光線，並容許波 春長”於k色可見光波長範圍外之光線穿透。至於光吸收層 則在於吸收穿透上述紅微分色片44R、綠微分色 片44G與藍微分色片_之光線。 μ、月之矽基液晶顯示面板30係利用設置於背板32上 之U刀色片44與光吸收層42達到分色之功能，此作法之 久將Μ分色片44設置於背板％可使微分色片44與 、〇具有較佳之對位效果。另外，由於光吸收層 12 1282018 42之位置係位於晝素電極34上方，因此可輕易將 熱量透過背板32傳導至外界，若再配合使用〜乂：、知的 32背面之冷卻裝置（圖未示），例如一熱電式冷却"壯於背板 (thermoelectric cooling device)，則可達到更枰 置 土之散熱欵果。 上述實施例所揭示之矽基液晶顯示面板3 〇係 單片式矽基液晶顯示器，因此背板12上包含有複用於〜 分色片44R、綠微分色片44G與藍微分色片^數個 可產生偏振光之光學引擎即仙♦基液晶⑹’配合〜 生具有紅、綠與藍三原色之投影晝面，然而本發:30產 晶顯示面板3G亦可應用於三片切基液晶_示^夕基液 第3圖’第3圖為本發明另-較佳實施例之;s夕^^ @參考 面板30之示意圖，其中為方便說明第3圖 曰4不 、昂2圖中知 之元件使用相同之標號標註。如第3圖所示， 同 7 I液晶盈 示面板30包含有-背板32、複數個呈陣列狀排列之晝素、 電極34 S置於背板32之表面、—前板％ +行設置於背板 32上方、一液晶分子層38填充於背板32·與前板36之間， 以及一透明電極層4〇設置於前板36面對背板32之表面。 此外’石夕基液晶顯示面板30另包含有一光吸收層42位於 旦素笔極34上’〜微分色層（micro dichroic layer)50，設置 於光吸收層42表面、一上配向膜46以及一下配向膜48分 13 1282018 別設置於透明電極層4G與微分色層％之表面，用來控制 液曰日刀子層38之液晶分子的排列方向。 與上述實施例不同之處在於，本實施例之⑪基液晶顯示 =板二係應用於-三片切基液晶顯示器，因此僅需提供 1-微分色層50。舉例來說，若石夕基液晶顯示面板3〇 係用來提供紅色顯示晝面’則僅需利用薄膜技術形成複數 層光學薄膜組成之-完整之微分色層5G，用以反射波長介 於紅色可見光波長㈣内之光線，並 咖範圍外之光線穿透。同理，提供綠色 監色顯:晝面之石夕基液晶顯示面板3〇亦可分別利用不同 組成與薄厚之光學薄膜加以製作。 相較於習知技術，本發明之⑦基液晶_示面板利用 於背板之微分色片與光吸收層達到分色:力能 二 分!片與晝素電極之對位準確性。另外，由於光吸 於月板上’因此累積之熱量亦可直錢過背板鱗至外界。 凡依本發明申請專 本發明專利之涵蓋 以上所述僅為本發明之較佳實施例， 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬 範圍。 14 1282018 【圖式簡單說明】 第1圖為習知一矽基液晶顯示面板之示意圖。 第2圖為本發明一較佳實施例之矽基液晶顯示面板之示意 圖。 ’ 第3圖為本發明另一較佳實施例之矽基液晶顯示面板之示 意圖。 ®【主要元件符號說明】 10 石夕基液晶顯示面板12 背板 14 晝素電極 16 前板 18 液晶分子層 20 透明電極層 22 上配向膜 24 下配向膜 30 矽基液晶顯示面板32 背板 34 晝素電極 34R 晝素電極 34G 畫素電極 34B 晝素電極 36 前板 38 液晶分子層 40 透明電極層 42 光吸收層 44 微分色片 44R 紅微分色片 44G 綠微分色片 44B 藍微分色片 46 上配向膜 48 下配向膜 50 微分色層 15

Claims (1)

1282018 十、申請專利範圍： 1. 一種石夕基液晶顯示面板，包含有： 一背板(back plane)，該背板包含有： 複數個呈陣列狀排列之畫素電極，設於該背板表面； 一光吸收層，位於該等畫素電極上，該光吸收層係 為一單層結構，且其材質包含有鉻；以及 一微分色層（micro dichroic layer)，位於該光吸收層 上，該微分色層包含有複數層光學薄膜，各該 光學薄膜具有不同之折射率，且該等光學薄膜 包含有氧化鈦薄膜或氧化钽薄膜； 一前板(front plane)，位於該微分色層上方；以及 一液晶分子層，填充於該微分色層與該前板之間； 其中該光吸收層係用來吸收穿透該微分色層之光線。 2. 如申請專利範圍第1項所述之矽基液晶顯示面板，其中 該微分色層包含有複數個微分色片，且各該微分色片係分 別對應各該畫素電極。 3.如申請專利範圍第2項所述之矽基液晶顯示面板，其中 各該微分色片係高度反射波長位於一特定波長範圍内之光 < 16 1282018 線，並容許波長位於該特定波長範圍外之光線穿透。 4. 如申請專利範圍第3項所述之矽基液晶顯示面板，其中 該特定波長範圍係為一紅色可見光波長範圍。 5. 如申請專利範圍第3項所述之矽基液晶顯示面板，其中 該特定波長範圍係為一綠色可見光波長範圍。 6. 如申請專利範圍第3項所述之矽基液晶顯示面板，其中 該特定波長範圍係為一藍色可見光波長範圍。 7. 如申請專利範圍第1項所述之石夕基液晶顯示面板，其中 該前板面對該背板之一表面另包含有一透明電極層。 8. 如申請專利範圍第7項所述之矽基液晶顯示面板，其中 該透明電極層與談液晶分子層之間另包含有一上配向膜。 9. 如申請專利範圍第8項所述之石夕基液晶顯示面板，其中 該微分色層與該液晶分子層之間另包含有一下配向膜。 10. —種單片式矽基液晶顯示面板，包含有： 1282018 —背板（back plane)，該背板包含有： 複數個呈陣列狀排列之晝素電極，設於該背板表 面；以及 一南反射式微分色層（high reflective micro dichroic layer)，位於該畫素電極上，該 高反射式微分色層包含有複數層光學薄 鲁 膜，各該光學薄膜具有不同之折射率，且該 等光學薄膜包含有氧化鈦薄膜或氧化钽薄 膜； 一光吸收層，設於該等畫素電極以及該高反射式 微分色層之間，用來吸收穿透該等高反射式 微分色層之光線’該光吸收層係為一單層会士 構，且其材質包含有鉻； • 一前板（front Plane)，位於該高反射式微分色層上 方；以及 一液晶分子層，填充於該高反射式微分色層與該前板之間 11·如申請專利範圍第1〇項所述之單片式矽基液晶顯示面 板，其中該高反射式微分色層包含有複數個紅色微分色 片、複數個綠色微分色片與複數個藍色微分色片。 I 1282018 - 12.如申請專利範圍第11項所述之單片式矽基液晶顯示面 板，其中該等紅色微分色片可高度反射波長介於一紅色可 _ 見光波長範圍内之光線，並容許波長位於該紅色可見光波 , 長範圍外之光線穿透。 13. 如申請專利範圍第11項所述之單片式矽基液晶顯示面 φ 板，其中該等綠色微分色片可高度反射波長介於一綠色可 見光波長範圍内之光線，並容許波長位於該綠色可見光波 長範圍外之光線穿透。 14. 如申請專利範圍第11項所述之單片式矽基液晶顯示面 板，其中該等藍色微分色片可高度反射波長介於一藍色可 見光波長範圍内之光線，並容許波長位於該藍色可見光波 • 長範圍外之光線穿透。 15. 如申請專利範圍第10項所述之單片式矽基液晶顯示面 板，其中該前板面對該背板之一表面另包含有一透明電極 層。 16·如申請專利範圍第15項所述之單片式矽基液晶顯示面 板，其中該透明電極層與該液晶分子層之間另包含有一上 19 1282018 配向膜，且該高反射式微分色層與該液晶分子層之間另包 含有一下配向膜。 十一、圖式：

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