CN101140367A - 半穿透半反射显示单元 - Google Patents

Abstract

一种半穿透半反射显示单元，其包括像素单元、对向像素单元及液晶层。其中液晶层配置于像素单元及对向像素单元之间。当在像素单元及对向像素单元之间施加电场时，液晶层的折射率会被改变，且液晶层的双折射性会与电场的平方成正比。像素单元包括一个反射电极以形成一个反射区，而像素单元中未被反射电极所覆盖的区则为一个透明电极而形成一个穿透区。

Description

半穿透半反射显示单元

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器，且特别是涉及一种半穿透半反射显示单元(transflective display unit)。

背景技术

现今社会多媒体技术相当发达，多半受惠于半导体元件或显示装置的进步。就显示器而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的液晶显示器已逐渐成为市场的主流。一般液晶显示器可分为穿透式、反射式，以及半穿透半反射式三大类。其中半穿透半反射式液晶显示器可同时在光束充足与光束不足的情形下使用，因此可应用的范围较广。

半穿透半反射式液晶显示器主要包括液晶显示面板及背光源。其中液晶显示面板可以视为由大量的基本单元-半穿透半反射显示单元所组成。各半穿透半反射显示单元均具有反射区(reflective region)及穿透区(transmissiveregion)，其分别用来反射外界的光束及让背光源所产生的光束通过。一般而言，在一个单晶穴间距(single cell gap)的半穿透半反射显示单元中，光束在反射区的液晶层中的传输距离大约是光束在穿透区的液晶层中的传输距离的两倍，因此自反射区及穿透区的液晶层对光束造成不同的相位延迟量(phase retardation)。在这种情形下，半穿透半反射式液晶显示器的显示效果不佳。以正常白色(Normally White)型态的半穿透半反射类型的液晶显示器为例，在未施加电压时，穿透区和反射区皆为亮态，此时光束在经过穿透区之后必须具有半个光波长的相位延迟量，而光束在经过反射区之后必须具有四分之一个光波长的相位延迟量，以达到最佳的光电特性。然而，在传统单一液晶层间隙设计下，穿透区和反射区并无法同时满足上述要求。因此，半穿透半反射式液晶显示器的设计也必须考虑这种相位延迟量不同的情形。除此之外，液晶显示器也一直有视角小及反应速率慢等缺点，这些都必须加以改进以提高显示质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种半穿透半反射显示单元，以改善显示效果，特别是改善反应速率及视角。

为达上述或是其它目的，本发明提出一种半穿透半反射显示单元，包括像素单元(pixel unit)、对向像素单元(opposite pixel unit)及液晶层。其中液晶层配置于像素单元及对向像素单元之间。当在像素单元及对向像素单元之间施加电场时，液晶层的折射率会被改变，且液晶层的双折射性会与电场的平方成正比。像素单元包括一个反射电极以形成一个反射区，  而像素单元中未被反射电极所覆盖的区则被一个透明电极覆盖而形成一个穿透区。以正常暗态(Normally Black)型态的半穿透半反射类型的液晶显示器为例，在未施加电压时，穿透区和反射区皆为暗态，当施加电压使得穿透区和反射区达到全亮态时，此时光束在经过穿透区之后必须具有半个光波长的相位延迟量，而光束在经过反射区之后必须具有四分之一个光波长的相位延迟量，以达到最佳的光电特性。

在本发明的一实施例中，上述的液晶层的液晶材料的克尔(Kerr)常数在10^-8m/V²～10^-5m/V²之间。

在本发明的一实施例中，上述的反射区内的液晶层的厚度小于穿透区内的液晶层的厚度。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括一层保护层。保护层位于反射区，并位于像素单元及液晶层之间。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第一相位延迟膜、第二偏光板及第二相位延迟膜。其中第一相位延迟膜位于对向像素单元的外侧，且第二相位延迟膜位于像素单元的外侧。第一偏光板位于第一相位延迟膜的外侧，且第二偏光板位于第二相位延迟膜的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的光束的波长例如为λ，第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对这种光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括间隔壁，其配置于像素单元及对向像素单元之间。其中液晶层包括位于反射区的第一液晶层及位于穿透区的第二液晶层。第一液晶层及第二液晶层通过间隔壁彼此隔离。

在本发明的一实施例中，上述的第一液晶层的克尔常数为该第二液晶层的克尔常数的一半。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第一相位延迟膜、第二偏光板及第二相位延迟膜。其中第一相位延迟膜位于对向像素单元的外侧，且第二相位延迟膜位于像素单元的外侧。其中第一偏光板位于第一相位延迟膜的外侧，且第二偏光板位于第二相位延迟膜的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对一种光束所造成的相位延迟量是相同的。上述的光束的波长例如为λ，第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对这种光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。

在本发明的一实施例中，上述的像素单元还包括第一有源元件及第二有源元件。第一有源元件与反射电极电连接以驱动反射区的液晶分子；第二有源元件与透明电极电连接以驱动穿透区的液晶分子。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第一相位延迟膜、第二偏光板及第二相位延迟膜。其中第一相位延迟膜位于对向像素单元的外侧，且第二相位延迟膜位于像素单元的外侧。其中第一偏光板位于第一相位延迟膜的外侧，且第二偏光板位于第二相位延迟膜的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对一种光束所造成的相位延迟量是相同的。上述的光束的波长例如为λ，第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对这种光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第二偏光板、第二相位延迟膜、第三相位延迟膜及第四相位延迟膜。第一偏光板位于对向像素单元的外侧。第三相位延迟膜配置于对向像素单元及液晶层之间，且位于反射区。第四相位延迟膜配置于对向像素单元及液晶层之间，且位于穿透区。其中第三相位延迟膜和第四相位延迟膜对光束有不同的相位延迟量。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括多个第一电极及多个第二电极。其中第一电极配置于反射区的像素单元上，而第二电极配置于穿透区的像素单元上。其中这些第二电极的间距小于这些第一电极的间距。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第一相位延迟膜、第二偏光板及第二相位延迟膜。其中第一相位延迟膜位于对向像素单元的外侧，且第二相位延迟膜位于像素单元的外侧。其中第一偏光板位于第一相位延迟膜的外侧，且第二偏光板位于第二相位延迟膜的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对一种光束所造成的相位延迟量是相同的。上述的光束的波长例如为λ，第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对这种光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括共享电极及辅助电极。其中共享电极配置于对向像素单元及液晶层之间，且配置于透射区中。而辅助电极配置于对向像素单元及液晶层之间，且配置于反射区中。

在本发明的一实施例中，上述的半穿透半反射显示单元还包括第一偏光板、第一相位延迟膜、第二偏光板及第二相位延迟膜。其中第一相位延迟膜位于对向像素单元的外侧，且第二相位延迟膜位于像素单元的外侧。其中第一偏光板位于第一相位延迟膜的外侧，且第二偏光板位于第二相位延迟膜的外侧。

在本发明的一实施例中，上述的第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对一种光束所造成的相位延迟量是相同的。上述的光束的波长例如为λ，第一相位延迟膜及第二相位延迟膜对这种光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。

由于本发明可以使液晶层的双折射性会与电场的平方成正比，且液晶层的液晶材料的克尔常数例如在10^-8m/V²～10^-5m/V²之间。另外，因为上述液晶层利用克尔效应的特性，半穿透半反射显示单元所需要的驱动电压较小且说反应速率较快。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1是本发明的半穿透半反射式显示单元的剖面图。

图2～图7分别是本发明第一实施例至第六实施例的一种半穿透半反射式显示单元的剖面图。

简单符号说明

10～70：半穿透半反射式显示单元

102：像素单元

102p、110：保护层

102r：反射电极

102t：透明电极

104：对向像素单元

106：液晶层

106r：第一液晶层

106t：第二液晶层

108：背光源

114a：第一偏光板

114b：第二偏光板

116a：第一相位延迟膜

116b：第二相位延迟膜

117：间隔壁

120r：第一有源元件

120t：第二有源元件

122r：第三相位延迟膜

122t：第四相位延迟膜

124r：第一电极

124t：第二电极

125：反射层

126r：辅助电极

126t：共享电极

dr、dt：电场方向

E、Er、Et：电场

Hr、Ht：横向电场

K1、K2：克尔常数

Lt、Lr：光束

R：反射区

T：穿透区

Wt、Wr：间距

tr、tt：厚度

具体实施方式

为了改善现有的半穿透半反射式显示单元的视角、反应速率的光电性能，本发明从克尔效应(Kerr effect)的角度来改善一个半穿透半反射显示单元。其中克尔效应描述电场诱发的材料的双折射性(birefringence)会与电场的平方成正比，更详细而言，具有克尔效应的液晶分子会满足公式(1)：

Δn＝KλE²...(1)

其中Δn是双折射性；K是克尔常数；λ是入射光束在真空中的波长；而E是电场强度。以正常暗态(Normally Black)型态的半穿透半反射类型的液晶显示器为例，在未施加电压时，穿透区和反射区皆为暗态，当施加电压使得穿透区和反射区达到全亮态时，此时光束在经过穿透区之后必须具有半个光波长的相位延迟量，而光束在经过反射区之后必须具有四分之一个光波长的相位延迟量，以达到最佳的光电特性。

由于一般的液晶分子具有较小的克尔常数，因此无法呈现明显的克尔效应，而无法进行实际的应用。近来，研究人员已经发现数种增加克尔常数的方法，且可以将材料的克尔常数增加几个数量级以上。举例而言，采用能够形成分子间氢键的液晶混合物；采用具有层列相(smectic phase)的液晶混合物；采用微粒状(particulate)的液晶混合物等技术都可以增加克尔常数。

以下利用图1来详细说明本发明的技术手段，其中图1是本发明的半穿透半反射式显示单元的剖面图。请参照图1，半穿透半反射式显示单元10包括像素单元102、对向像素单元104及液晶层106。本发明的半穿透半反射式显示单元10适用于各种液晶显示器。以一种常见的有源矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystal display，AMLCD)为例，像素单元102包括部分玻璃基板(substrate)及位于基板上的一条扫描线(scan line)、一条数据线(data line)、一个有源元件及两个像素电极(pixel electrode)。像素电极包括一个反射电极102r，其覆盖的区可以定义为一个反射区R；而像素单元102中未被反射电极102r所覆盖的区则被一个透明电极102t覆盖而定义为一个穿透区T。对向像素单元104包括电极(未绘示)及另一个玻璃基板的一部分，其还可包括彩色滤光片(color filter)。依据不同的显示器类型，像素单元102及对向像素单元104的结构会略有不同。至此，本技术领域具有通常知识者应可以理解像素单元102及对向像素单元104的结构，并思及各种变化。

液晶层106配置于像素单元102及对向像素单元104之间，且液晶层106的液晶材料的克尔常数例如在10^-8m/V²～10^-5m/V²之间。当在像素单元102及对向像素单元104之间施加一电场E时，液晶层106的折射率会被改变，且液晶层106的双折射性会与电场E的平方成正比。更详细而言，当未施加电场于液晶层106时，液晶层106具有光学各向同性(optical isotropy)；而当施加电场于液晶层106时，液晶层106会具有光学各向异性(opticalanisotropy)。

本发明的半穿透半反射式显示单元采用了克尔常数在10^-8m/V²～10^-5m/V²之间的液晶材料来组成液晶层106，使液晶层106能够呈现较明显的克尔效应，因此至少具有以下优点：

(1)现有的液晶分子受电场影响而旋转并排列，进而改变液晶层的双折射性。然而，本发明的液晶层的液晶分子受电场影响而改变液晶分子电子云的分布，进而改变液晶分子的双折射性。若比较现有技术与本发明，则可以发现本发明的双折射性的变化速率较快。由于本发明采用克尔常数在10^{- 8}m/V²～10^-5m/V²之间的液晶材料，因此增加电场对液晶分子的影响，且减少弹性能对液晶分子的影响。如此一来，使用本发明的半穿透半反射式显示单元的液晶显示器的反应速率远超过一般的液晶显示器。

(2)由于液晶层的双折射性会与电场的平方成正比，因此调整电场会使双折射性发生很大的变化量。换言之，本发明的半穿透半反射式显示单元可以利用较小幅度的电场变化来调整液晶层的双折射性，因此，与现有的结构相比，本发明的半穿透半反射显示单元所需要的驱动电压较小。

(3)由于当未施加电场于液晶层106时，液晶层106具有光学各向同性(optical isotropy)；而当施加电场于液晶层106时，液晶层106会具有光学各向异性(optical anisotropy)，本发明的半穿透半反射液晶显示装置在相交偏光片下可展示理想的暗状态，且无需设置配向层就可以获得较高的对比显示质量，因此能够简化传统的液晶显示器工艺。

(4)本发明的半穿透半反射显示单元液晶层的液晶分子受电场影响而改变液晶分子电子云的分布，进而改变液晶分子的双折射性，而非传统的半穿透半反射显示单元以液晶排列方向来改变双折射性，因此没有传统液晶显示器因液晶排列方向所造成的视角问题。因此本发明的半穿透半反射显示单元具有广视角的特性。

接着，利用多个实施例来说明本发明的精神，然而必须说明的是，以下的说明内容只是举例，而非用以限定本发明。

【第一实施例】

图2是本发明第一实施例的一种半穿透半反射式显示单元的剖面图。其中，与图1相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图2，半穿透半反射式显示单元20还包括背光源108。此外，外界的光束Lr会入射至反射区R，并自反射区R反射至外界，而背光源108所发出的光束Lt会经过穿透区T而到达外界。值得注意的是，在本实施例中，半穿透半反射式显示单元20的反射区R内的液晶层106的厚度tr小于在穿透区T内的液晶层106的厚度tt。在入射及出射的过程中，光束Lr在反射区R的液晶层106中的传输距离均是厚度tr，而自背光源108出发的光束Lt在穿透区T的液晶层106中的传输距离是厚度tt。因此，光束Lr及Lt在液晶层106中所传输的总距离相等。再者，光束经过材料会发生相位延迟(retardation)，其中液晶材料所造成的相位延迟量满足下列公式(2)：

r＝dΔn...(2)

其中r是相位延迟量；d是光束传输的距离；Δn是双折射性。此外，光束Lr及光束Lt具有相同的波长。由上述可知，施加电场达到全亮态时，光束在经过穿透区之后具有半个光波长的相位延迟量，而光束在经过反射区之后具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

另外，半穿透半反射显示单元20还包括一层保护层110，保护层110位于反射区R，且保护层110位于像素单元102及液晶层106之间。保护层110与反射电极112r具有总厚度tr，其与反射区R的液晶层106的厚度tr相等，从而实现上述的结构。

另一方面，在本实施例中，半穿透半反射显示单元20还包括第一偏光板114a、第二偏光板114b、第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b。其中第一相位延迟膜116a位于对向像素单元104的外侧，第二相位延迟膜116b位于像素单元102的外侧。此外，第一偏光板114a位于第一相位延迟膜116a的外侧，且第二偏光板114b位于第二相位延迟膜116b的外侧。另外，第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b例如会对一光束造成相同的相位延迟量。光束Lr会自外界入射，并依序经过第一偏光板114a、第一相位延迟膜116a、对向像素单元104以及反射区R的液晶层106而到达反射电极112r。然后，光束Lr会被反射电极112r反射，并依序再次经过反射区R的液晶层106、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而返回外界。同时，光束Lt会自背光源108射出，并依序经过第二偏光板114b、第二相位延迟膜116b、像素单元102、透明电极102t、穿透区T的液晶层106、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而到达外界。

在另一实施例中，光束Lr及Lt的波长例如为λ，第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b对光束Lr及Lt所造成的相位延迟量例如是λ/4。

【第二实施例】

图3是本发明第二实施例的一种半穿透半反射式显示单元的剖面图。其中，与图2相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图3，半穿透半反射式显示单元30还包括多个间隔壁117，其配置于像素单元102及对向像素单元104之间。其中液晶层106包括位于反射区R的第一液晶层106r及位于穿透区T的第二液晶层106t，且第一液晶层106r及第二液晶层106t是通过间隔壁114彼此隔离。此外，第一液晶层106r的双折射性为第二液晶层106t的双折射性的一半。实现此结构的方式是采用不同的克尔常数的液晶材料来作为第一液晶层106r及第二液晶层106t。其中第一液晶层106r的克尔常数K1为第二液晶层106t的克尔常数K2的一半。如此一来，施加电场达到全亮态时，若光束在经过穿透区T的第二液晶层106t之后会具有半个光波长的相位延迟量，则光束在经过反射区R的第一液晶层106r之后会具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。更详细而言，光束的波长例如为λ，第一液晶层106r对此光束所造成的相位延迟量例如是λ/4。另外，第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b对上述光束所造成的相位延迟量可以等于λ/4。此外，光束Lr会自外界入射，并依序经过第一偏光板114a、第一相位延迟膜116a、对向像素单元104以及第一液晶层106r而到达反射电极112r。然后，光束Lr会被反射电极112r反射，并依序再次经过第一液晶层106r、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而返回外界。同时，光束Lt会自背光源108射出，并依序经过第二偏光板114b、第二相位延迟膜116b、像素单元102、透明电极102t、第二液晶层106t、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而到达外界。

【第三实施例】

图4是本发明第三实施例的一种半穿透半反射式显示单元的剖面图。其中，与图2相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图4，半穿透半反射式显示单元40的像素单元包括第一有源元件120r及第二有源元件120t。第一有源元件120r与反射电极102r电连接以驱动反射区的液晶分子；第二有源元件120t与透明电极102t电连接以驱动穿透区T的液晶分子。此外，第一有源元件120r及第二有源元件120t可以使反射电极102r与透明电极102t具有不同的电压值。反射电极102r与对向像素单元104之间会产生电场Er，而透明电极102t与对向像素单元104之间会产生电场Et。如此一来，依据公式(1)，通过个别调整电场Er及Et，液晶层106在反射区R与穿透区T会具有不同的双折射性。因此，施加电场达到全亮态时，光束在经过穿透区T的液晶层106之后具有半个光波长的相位延迟量，而光束在经过反射区R的液晶层106之后会具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

此外，第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b对光束Lr及Lt所造成的相位延迟量例如是相同的。举例而言，光束Lr及Lt的波长例如为λ，第一相位延迟膜116a及第二相位延迟膜116b对光束Lr及Lt所造成的相位延迟量可以是λ/4。此外，光束Lr会自外界入射，并依序经过第一偏光板114a、第一相位延迟膜116a、对向像素单元104以及反射区R的液晶层106而到达反射电极102r。然后，光束Lr会被反射电极102r反射，并依序再次经过反射区R的液晶层106、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而返回外界。同时，光束Lt会自背光源108射出，并依序经过第二偏光板114b、第二相位延迟膜116b、透明电极102t、穿透区T的液晶层106、对向像素单元104、第一相位延迟膜116a及第一偏光板114a而到达外界。

【第四实施例】

图5是本发明第四实施例的一种半穿透半反射式显示单元的剖面图。其中，与图2相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图5，半穿透半反射式显示单元50还包括第三相位延迟膜122r及第四相位延迟膜122t。其中第三相位延迟膜122r配置于对向像素单元104及液晶层106之间，且位于反射区R。第四相位延迟膜122t配置于对向像素单元104及液晶层106之间，且位于穿透区T。第三相位延迟膜122r与第四相位延迟膜122t对光束可以有不同的相位延迟量。在本实施例中，第三相位延迟膜122r对光束Lr所造成的相位延迟量为第四相位延迟膜122t对光束Lt所造成的相位延迟量的四分之一。例如第三相位延迟膜122r所造成的相位延迟量为λ/4，而第四相位延迟膜122t所造成的相位延迟量为λ或无任何相位延迟。此外，光束Lr会自外界入射，并依序经过第一偏光板114a、对向像素单元104、第三相位延迟膜122r以及反射区R的液晶层106而到达反射电极102r。然后，光束Lr会被反射电极102r反射，并依序再次经过反射区R的液晶层106、第三相位延迟膜122r、对向像素单元104及第一偏光板114a而返回外界。同时，光束Lt会自背光源108射出，并依序经过第二偏光板114b、第二相位延迟膜116b、像素单元102、透明电极102t、穿透区T的液晶层106、第四相位延迟膜122t、对向像素单元104及第一偏光板114a而到达外界。第二相位延迟膜116b对光束Lt所造成的相位延迟量例如是λ/4，而液晶层106在施加电场达到全亮态时对光束Lr及Lt所造成的相位延迟量例如是λ/2。依据上述各层膜所造成的相位延迟量的关系，设计者可以通过个别调整第三相位延迟膜122r对光束Lr所造成的相位延迟量和第四相位延迟膜122t对光束Lt所造成的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

另外，本发明的半穿透半反射式显示单元50可以不限定第三相位延迟膜122r及第四相位延迟膜122t的关系。换言之，在另一实施例中，第三相位延迟膜122r对光束Lr所造成的相位延迟量可以不是第四相位延迟膜122t对光束Lt所造成的相位延迟量的四分之一，而可以视液晶层106的操作模式有其它的变化。

【第五实施例】

在另一实施例中，与半穿透半反射显示单元50相似的结构更可以应用在平面切换式(in-plane switching，IPS)的半穿透半反射显示单元，如图6A及图6B所示。图6A及图6B是本发明第五实施例的一种半穿透半反射显示单元的剖面图。以下，与图2相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图6A，本发明的半穿透半反射显示单元60包括多个第一电极124r及多个第二电极124t。一般而言，半穿透半反射显示单元会配置有反射电极102r及透明电极102t，然而在第五实施例中，半穿透半反射显示单元60可以具有多个一层反射电极层125与多个透明电极102t，但是未配置反射电极102r。更详细而言，在第五实施例中，设计者以反射层125代替反射电极102r而配置于反射区R的像素单元102上。反射层125的材料是介电材料，例如二氧化钛。然而，设计者仍然可以采用一个反射电极102r来代替反射层125，在这种情形下，在反射电极102r及第一电极124r之间必须配置一层介电层，以防止这些第一电极124r互相电性导通。在本实施例中，第一电极124r及第二电极124t是共享电极(common electrode)。换言之，这些第一电极124r的电位是相同的，且这些第二电极124t的电位也是相同的。

另外，像素单元102配置有保护层102p，其配置于第一电极124r与反射电极102r之间以及、第二电极124t与透明电极102t之间，以电性隔离各电极。第一电极124r配置于反射区R的像素单元102上。除了互相对准的反射电极102r与第一电极124r之外，反射电极102r与第一电极124r之间会产生多个横向电场Hr，且横向电场Hr会作用于反射区R的液晶层106。另外，第二电极124t配置于穿透区T的像素单元102上。除了互相对准的透明电极102t与第二电极124t之外，透明电极102t与第二电极124t之间会产生一多个横向电场Ht，且横向电场Ht会作用于穿透区T的液晶层106。互相对准的反射电极102r与第一电极124r是作为储存电容(storagecapacitor)的两个电极，且互相对准的透明电极102t与第二电极124t也是作为储存电容(storage capacitor)的两个电极。

此外，这些第二电极124t的间距Wt小于这些第一电极124r的间距Wr。因此，横向电场Ht会大于横向电场Hr。如此一来，依据公式(1)，通过个别设计第一电极124r和第二电极124t的间距，液晶层106在反射区R与穿透区T会因具有不同的电场强度产生不同的双折射性。举例而言，施加电场达到全亮态时，光束在经过穿透区T的第二液晶层106t之后会具有半个光波长的相位延迟量，光束在经过反射区R的第一液晶层106r之后会具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

另一可能的实施例请参照图6B，本发明的半穿透半反射显示单元60包括多个第一电极124r及多个第二电极124t。同上图六A的说明，一般而言，半穿透半反射显示单元会配置有反射电极102r及透明电极102t，然而在此实施例中，半穿透半反射显示单元60可以具有多个一层反射电极层102r125与多个透明电极102t，但是未配置反射电极102r。更详细而言，在此实施例中，以反射层125代替反射电极102r而配置于反射区R的像素单元102上。反射层125的材料是介电材料，例如二氧化钛。然而，设计者仍然可以采用一个反射电极102r来代替反射层125，在这种情形下，在反射电极102r及第一电极124r之间必须配置一层介电层，以防止这些第一电极124r互相电性导通。在本实施例中，第一电极124r及第二电极124t是共享电极(commonelectrode)。换言之，这些第一电极124r的电位是相同的，且这些第二电极124t的电位也是相同的。

其中第一电极124r配置于反射区R的像素单元102上，经由适当的电位配置，相邻的两个第一电极124r之间会产生一横向电场Hr，横向电场Hr会作用于反射区R的液晶层106。另外，第二电极124t配置于穿透区T的像素单元102上，经由适当的电位配置，相邻的两个第二电极124t之间会产生一横向电场Ht，横向电场Ht会作用于穿透区T的液晶层106。此外，这些第二电极124t的间距Wt小于这些第一电极124r的间距Wr。因此，横向电场Ht会大于横向电场Hr。如此一来，依据公式(1)，通过个别设计第一电极124r和第二电极124t的间距，液晶层106在反射区R与穿透区T会因具有不同的电场强度产生不同的双折射性。举例而言，施加电场达到全亮态时，光束在经过穿透区T的液晶层106之后会具有半个光波长的相位延迟量，光束在经过反射区R的液晶层106之后会具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

【第六实施例】

图7是本发明第六实施例的一种半穿透半反射显示单元的剖面图。以下，与图2相同的构件以相同的符号来表示，并省略重复的说明内容。

请参照图7，本发明的半穿透半反射显示单元70包括至少一个共享电极126t及至少一个辅助电极126r。其中共享电极126t配置于对向像素单元104及液晶层106之间，且配置于透射区T中。辅助电极126r配置于对向像素单元104及液晶层106之间，且配置于反射区R中。共享电极126t、辅助电极126r、透明电极102t及反射电极102r之间会产生电场，且此电场的电场方向主要是电场方向dr及dt及其组合向量。简而言之，具有电场方向dr及dt的电场会分别作用于反射区R内的液晶层106及穿透区T内的液晶层106。因此，依据公式(1)，液晶层106的液晶分子在穿透区T及反射区R会分别感受不同的电场强度，通过个别设计共享电极126t及辅助电极126r，液晶层106在反射区R与穿透区T会因具有不同的电场强度产生不同的双折射性。举例而言，施加电场达到全亮态时，光束在经过穿透区T的第二液晶层106t之后会具有半个光波长的相位延迟量，光束在经过反射区R的第一液晶层106r之后会具有四分之一个光波长的相位延迟量，而达到最佳的光电特性。

在上述的各实施例中，由于当未施加电场于液晶层106时，液晶层106具有光学各向同性；而当施加电场于液晶层106时，液晶层106会具有光学各向异性，本发明的半穿透半反射液晶显示装置在无需配向层下，以相交偏光片即可展示理想的暗状态，获得良好的对比显示质量。但是为了更进一步提升半穿透半反射式显示单元的显示质量，配向膜是可以被考虑增加使用的。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种半穿透半反射显示单元，包括：

像素单元；

对向像素单元；以及

液晶层，配置于该像素单元及该对向像素单元之间，当在该像素单元及该对向像素单元之间施加电场时，该液晶层的折射率会被改变，且该液晶层的双折射性会与该电场的平方成正比，

其中，该像素单元包括反射电极以形成反射区，  而该像素单元中未被该反射电极所覆盖的区则被透明电极覆盖而形成穿透区。

2.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，其中该液晶层的液晶材料的克尔常数在10^-8m/V²～10^-5m/V²之间。

3.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，其中该反射区内的该液晶层的厚度小于在该穿透区内的该液晶层的厚度。

4.如权利要求3所述的半穿透半反射显示单元，还包括保护层，位于该反射区，其中该保护层位于该像素单元及该液晶层之间。

5.如权利要求3所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板；

第一相位延迟膜，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；以及

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第一偏光板位于该第一相位延迟膜的外侧，且该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧。

6.如权利要求5所述的半穿透半反射显示单元，如光束的波长为λ，该第一相位延迟膜及该第二相位延迟膜对该光束所造成的相位延迟量是λ/4。

7.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，还包括间隔壁，配置于该像素单元及该对向像素单元之间，其中该液晶层包括位于该反射区的第一液晶层及位于该穿透区的第二液晶层，而该第一液晶层及该第二液晶层通过该间隔壁彼此隔离。

8.如权利要求7所述的半穿透半反射显示单元，其中该第一液晶层的克尔常数为该第二液晶层的克尔常数的一半。

9.如权利要求7所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板；

第一相位延迟膜，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；以及

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第一偏光板位于该第一相位延迟膜的外侧，且该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧。

10.如权利要求9所述的半穿透半反射显示单元，如光束的波长为λ，该第一相位延迟膜及该第二相位延迟膜对该光束所造成的相位延迟量是λ/4。

11.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，其中该像素单元还包括：

第一有源元件，与该反射电极电连接以驱动反射区的液晶分子；以及

第二有源元件，与该透明电极电连接以驱动穿透区的液晶分子。

12.如权利要求11所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板；

第一相位延迟膜，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；以及

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第一偏光板位于该第一相位延迟膜的外侧，且该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧。

13.如权利要求12所述的半穿透半反射显示单元，如光束的波长为λ，该第一相位延迟膜及该第二相位延迟膜对该光束所造成的相位延迟量是λ/4。

14.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧；

第三相位延迟膜，配置于该对向像素单元及该液晶层之间，且位于该反射区；以及

第四相位延迟膜，配置于该对向像素单元及该液晶层之间，且位于该穿透区，其中该第三相位延迟膜和该第四相位延迟膜对光束有不同的相位延迟量。

15.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，其中该像素单元还包括：

多个第一电极，配置于该反射区的该像素单元上；以及

多个第二电极，配置于该穿透区的该像素单元上，其中该些第二电极的间距小于该些第一电极的间距。

16.如权利要求15所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板；

第一相位延迟膜，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；以及

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第一偏光板位于该第一相位延迟膜的外侧，且该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧。

17.如权利要求16所述的半穿透半反射显示单元，如光束的波长为λ，该第一相位延迟膜及该第二相位延迟膜对该光束所造成的相位延迟量是λ/4。

18.如权利要求1所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

共享电极，配置于该对向像素单元及该液晶层之间，且配置于该透射区中；以及

辅助电极，配置于该对向像素单元及该液晶层之间，且配置于该反射区中。

19.如权利要求18所述的半穿透半反射显示单元，还包括：

第一偏光板；

第一相位延迟膜，位于该对向像素单元的外侧；

第二偏光板；以及

第二相位延迟膜，位于该像素单元的外侧，其中该第一偏光板位于该第一相位延迟膜的外侧，且该第二偏光板位于该第二相位延迟膜的外侧。

20.如权利要求19所述的半穿透半反射显示单元，如光束的波长为λ，该第一相位延迟膜及该第二相位延迟膜对该光束所造成的相位延迟量是λ/4。

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