CN1924666A - 半反射式液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种半反射式液晶显示装置，是于一液晶显示模式为混合扭转向列型(Mixed－mode twisted nematic)模式的液晶盒与一上偏光片及一下偏光片之间各设置有一上补偿片与一下补偿片，通过此上、下补偿片的相位补偿作用，同时兼顾穿透与反射显示的对比度，不须增加液晶盒额外的制程负担，可降低生产成本。

Description

半反射式液晶显示装置

技术领域

本发明是与半反射式液晶显示装置有关，特别是指一种具有高对比显示效果的半反射式液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置在以轻薄、广视角、高亮度及对比度等诉求上，往往面临材料限制或制作成本与光学特性最佳化之间相矛盾的挑战，以半反射式液晶显示装置而言，为解决光于液晶内部传递时的相位延迟(phaseretardation)问题，并兼顾显示信息的穿透与反射部分的显示效果，现有技术上是有：

如图1所示为现有的半反射式液晶显示装置1(Transflective LCDdisplay)，其是以制作双层的上、下液晶盒(LC cell)11、12于此液晶显示装置1之上、下偏光片(polarizer)13、14之间，且上、下液晶盒11、12中间设有一半反射层15，用以反射使用者端的外部光源101及可供该液晶显示装置1背光源(backlight)102的穿透光所穿透，上述液晶盒11为显示影像信息的驱动作用，液晶盒12则为具有与液晶盒11相同的液晶相位延迟，但其液晶扭转方向与液晶盒11相反，故通过由液晶盒11所设计的反射光部分的总延迟量，再搭配液晶盒12使来自背光源102的穿透光的总延迟量可因此获得相互抵消，即可同时解决穿透与反射部分的液晶相位延迟问题，加以所搭配偏光片的穿透轴(transmission axis)角度与液晶的扭转角度(twist angle)，便可制作成白底(normally white)或黑底(normally black)的显示模式的最佳光学特性，然而此多了液晶盒12的厚度，使该半反射式液晶显示装置1相较单独的反射式或穿透式液晶显示装置更为厚重，而不具备液晶显示装置应有的轻薄与光学效果兼顾的特性。

再参照图2所示的另一现有结构，该半反射式液晶显示装置2于其液晶盒20的液晶层21中部分区域设置垫高层22，且于垫高层22上设置反射层23，该反射层23位在液晶层21的中间高度处，供反射使用者端的外部光源201，而未设有反射层23的区域即供背光源202的穿透光透过，上述结构使得光线于液晶盒20中的穿透与反射部分具有相同的光程，故通过穿透与反射部分等效的相位延迟作用，再搭配液晶盒20所设计的液晶总延迟量，即可同时解决穿透与反射部分的液晶相位延迟问题，以便使得液晶显示装置2获得较佳光学显示效果，然而，为达成将反射层23设在液晶层21的中间高度位置，必须增设该垫高层22，该垫高层22增加了额外的材料支出与制程负担，更间接造成半反射式液晶显示装置2的成本增加。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半反射式液晶显示装置，可同时兼顾穿透与反射显示的对比度，且不须增加液晶盒额外的制程负担，更可降低生产成本。

为达成前揭目的，本发明所提供的一种半反射式液晶显示装置，是包含有由上而下依序设置的上偏光片、上补偿片、液晶盒、下补偿片及下偏光片，其中该液晶盒是为混合扭转向列型(Mixed-mode twistednematic)液晶，通过该上、下补偿片的相位补偿作用，再搭配偏光片的穿透轴角度及液晶扭转角度与液晶延迟相位，可同时兼顾穿透与反射显示的对比度。

附图说明

以下，兹配合图式列举二较佳实施例，用以对本发明的结构与功效作详细说明，其中所用图式的简要说明如下：

图1是现有半反射式液晶显示装置的结构示意图；

图2是另一现有半反射式液晶显示装置的示意图；

图3是本发明第一较佳实施例的结构示意图；

图4是本发明的半反射式液晶显示装置于白底模式下的穿透率与驱动电压的关系图；

图5是本发明的半反射式液晶显示装置于白底模式下的反射率与驱动电压的关系图；

图6是本发明的半反射式液晶显示装置于白底模式下的穿透率与穿透光波长的关系图；

图7是本发明的半反射式液晶显示装置于白底模式下的反射率与反射光波长的关系图；

图8是本发明第二较佳实施例的结构示意图。

【主要组件符号说明】

3半反射式液晶显示装置

31上偏光片         32下偏光片         33上补偿片

331λ/2波片        332λ/4波片        34下补偿片

341λ/2波片        342λ/4波片        35液晶盒

351上基板          352下基板          353液晶层

354上配向层        355下配向层        356半反射装置

36背光源           4半反射式液晶显示装置

41、42、51、52、61、62、71、72曲线区段

81半透膜           82上λ/4波片       82下λ/4波片

具体实施方式

请参阅图3所示的本发明半反射式液晶显示装置第一较佳实施例，该半反射式液晶显示装置3包含有由上而下依序设置的上偏光片31、上补偿片33、液晶盒35、下补偿片34、下偏光片32及背光源36；上述所谓由上而下的设置顺序是指自接近而至远离使用者接收影像显示端的顺序；以下兹就上述各构成组件说明于后：

该液晶盒35是为单一晶隙(single-cell gap)结构的混合扭转向列型液晶模式，具有一上、下基板351、352及设于上、下基板351、352间的一液晶层353，以及于各该基板351、352与该液晶层353间各设置的一上、下配向层(alignment layer)354、355，并于该下配向层355与该下基板352间设有一半反射装置356，于本实施例中，该半反射装置356为铝(Al)材制成具有开孔的金属反射板；

各该补偿片33、34在本实施例中是由一λ/2波片331、341及一λ/4波片332、342相迭设组成的广域λ/4波片，图3参照，各该λ/4波片332、342是被设于各该λ/2波片331、341与该液晶盒35之间，本实施例中的λ/2波片与λ/4波片皆以Polycarbonate材料制成；

各该上、下偏光片31、32的穿透轴相对于水平视轴夹角为顺时针65度至85度之间于本实施以80度为例，且各该配向层354、355是使液晶扭转角度介于70度至90度之间，于本实施例以为80度为例，而该液晶层353的相位延迟为介于250纳米至330纳米之间，于本实施例以280纳米为例，另，各该λ/2波片331、341的延迟补偿介于250纳米至330纳米之间，于本实施例以270纳米为例、各该λ/2波片331、341的慢轴相对于水平视轴夹角为顺时针55度至65度之间于本实施以65度为例，各该λ/4波片332、342的延迟补偿介于110纳米至150纳米之间，于本实施例以140纳米为例，且各该λ/4波片332、342的慢轴相对于水平视轴夹角为顺时针0至10度之间于本实施以5度为例；

请参阅图4及图5所示，为本发明半反射式液晶显示装置3经光学模拟软件DiMOS的模拟与验证，其中图4为于白底模式下的穿透率与电压的关系图，图5为白底模式下的反射率与电压的关系图，从图4与图5中明显可见当装置3未驱动时，即供应电压接近于0，使装置3的穿透与反射部分皆呈现亮态，对应于图中曲线区段41、51可知，此时的穿透率(T)介于0.16与0.18之间(图4参照)，反射率(R)介于0.4与0.5之间(图5参照)，而当装置3驱动后，即供应电压达驱动条件，使装置3的穿透与反射部分皆呈现暗态，对应于图中曲线区段42、52可知，此时的穿透率与反射率皆接近于0，由上述可知，本发明的装置3于穿透与反射部分的亮/暗对比值大，故可获得极佳的对比显示效果。

另外，图6为穿透率与穿透光波长的关系图，图7为反射率与反射光波长的关系图，图中，装置3在驱动前(Voff)的波长分布曲线61、71与装置3驱动后(Von)的波长分布曲线62、72显示，在一般可见光波长范围内的光源，本发明的装置3可得极佳的穿透与反射部分的亮/暗对比的对比度。

所以，本发明通过由该上、下补偿片33、34的相位补偿作用，搭配上、下偏光片31、32的穿透轴角度及液晶层353的液晶扭转角度与液晶延迟相位，可同时兼顾穿透与反射显示的对比度，且不须增加液晶盒额外的制程负担。

另外一提的是，前述的半反射装置356的金属反射板亦可为银(Ag)或铝合金材质择一而制成；各该λ/2波片331、341或各该λ/4波片332、342亦可为Arton或Zeonor的材料择一制成，其等同样具有可提供延迟补偿的功效。

再请参阅图8所示的本发明第二较佳实施例，其中该半反射式液晶显示装置4的大部分结构与上述的半反射式液晶显示装置3相同，以下仅就所异的细部结构叙述：

本实施例的半反射装置改由具有半反射功效的金属半透膜81取代，原由λ/2波片与λ/4波片相迭设构成的上、下补偿片则改由同样具有相位补偿作用的单一上λ/4波片82与单一下λ/4波片83取代，特别的是，前述上λ/4波片82与下λ/4波片83是适用供频宽介于400纳米至800纳米波段的光波通过，而用以制成各该λ/4波片82、83的材料可选自Arton材料或是Zeonor材料，其等皆可提供相同的相位补偿功效。

以上所述，仅为本发明二较佳可行实施例而已，故举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效结构及方法步骤的变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (22)

1、一种半反射式液晶显示装置，其特征在于，包含有：

一上偏光片；

一下偏光片；

一液晶盒，是设于该上偏光片与该下偏光片之间，该液晶盒包含有一半反射装置，且该液晶盒的液晶显示模式为混合扭转向列型模式；

一上补偿片，是设于该上偏光片与该液晶盒之间；

一下补偿片，是设于该下偏光片与该液晶盒之间。

2、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该上补偿片为一广域λ/4波片。

3、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该上补偿片包括有相迭设的一λ/2波片与一λ/4波片，该λ/4波片设于该λ/2波片与该液晶盒之间。

4、如权利要求3所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/2波片的延迟补偿介于250纳米至330纳米之间，该λ/4波片的延迟补偿介于110纳米至150纳米之间。

5、如权利要求3所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该上偏光片的穿透轴相对于水平视轴介于65度至85度之间，该λ/2波片的慢轴相对于水平视轴介于55度至65度之间，该λ/4波片的慢轴相对于水平视轴介于0至10度之间。

6、如权利要求3所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/2波片是选自Polycarbonate、Arton或Zeonor的材料制成。

7、如权利要求3所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/4波片是选自Polycarbonate、Arton或Zeonor的材料制成。

8、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该下补偿片为一广域λ/4波片。

9、如权利要求8所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该下补偿片包括有相迭设的一λ/2波片与一λ/4波片，该λ/4波片设于该λ/2波片与该液晶盒之间。

10、如权利要求9所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/2波片的延迟补偿介于250纳米至330纳米之间，该λ/4波片的延迟补偿介于110纳米至150纳米之间。

11、如权利要求9所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该下偏光片的穿透轴相对于水平视轴介于65度至85度之间，该λ/2波片的慢轴相对于水平视轴介于55度至65度之间，该λ/4波片的慢轴相对于水平视轴介于0至10度之间。

12、如权利要求9所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/2波片是选自Polycarbonate、Arton或Zeonor的材料制成。

13、如权利要求9所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/4波片是选自Polycarbonate、Arton或Zeonor的材料制成。

14、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该上补偿片为一λ/4波片，该λ/4波片供频宽介于400纳米至800纳米之间的波段通过。

15、如权利要求14所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/4波片是选自Arton或Zeonor的材料制成。

16、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该下补偿片为一λ/4波片，该λ/4波片供频宽介于400纳米至800纳米之间的波段通过。

17、如权利要求16所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该λ/4波片是选自Arton或Zeonor的材料制成。

18、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该液晶盒是为单一晶隙结构。

19、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该液晶盒的液晶扭转角度介于70度至90度之间，且该液晶盒的相位延迟介于250纳米至330纳米之间。

20、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该半反射装置为具有开孔的金属反射板。

21、如权利要求20所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该金属反射板为铝、银或铝合金材质制成。

22、如权利要求1所述的半反射式液晶显示装置，其特征在于，所述该半反射装置为至少一层金属膜所构成。

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