TWI356217B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1356217 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係關於一種液晶顯示裝置，尤其係關於一種半穿 透半反射式液晶顯不裝置。 [0002] 【先前技術】 液晶顯示裝置因具有低輻射性、體積輕薄短小及耗電低 等特點，故於使用上日漸廣泛，且隨著相關技術之成熟 及創新，其種類亦日益繁多。 [0003] 電子表、計算器、個人數字助理（pda)以及移動電話等可 攜式電子裝置大多以液晶顯示裝置作為其顯示裝置，最 初係以反射式液晶顯示裝置為主，為增強在光線微弱環 境下之顯示能力，後多採用半穿透半反射式液晶顯示裝 置。 [0004] 請參閱第一圖’先前技術半穿透半反射式液晶顯示裝置1 包括二相對之透明下基板19與上基板12、一液晶層10夾 於該下基板19與上基板12之間。一透明公共電極18及一 配向膜16依次設置於該上基板12之内表面。一透明像素 電極13及一配向膜15依次設置於下基板19之内表面。一 對偏振方向互相垂直之偏光片14、17分別貼附於基板12 、19之外表面，其中偏光板17之一側貼附一半穿透半反 射層11。先前技術半穿透半反射式液晶顯示裝置1之半穿 透半反射層11亦可設置於下基板19之内表面。 [00〇5] 先前技術液晶顯示裝置1採用之偏光片14、17為尋常光偏 093101187 振型偏光片（Ordinary type polarizer)，該種尋常 光偏振型偏光片之偏光特性為：尋常偏振態之入射光可 表單編號A0101 笫3頁/共25頁 1003266868-0

1356217 穿過；非尋常偏振態之入射光穿過時將被吸收。該偏光 片14、17之主要材料為聚乙烯醇（polyvinyl Alcohol， PVA)，由於PVA耐高溫性能較差，通常不超過80°c，因 而液晶顯示裝置不宜於較高溫度之環境下使用；且該偏 光片14、17係貼附於基板12、19之外表面，極易被刮傷 ，從而使液晶顯示裝置1之應用領域受到一定之限制。該 二偏光片14、17採用外貼之設置方式，經偏光片17作用 後所得之偏振光需先經一設置於上基板12内表面之彩色 濾光片10後方可到達另一偏光片14，彩色濾光片10之黑 色矩陣及RGB著色層對穿過其中之偏振光產生一定之吸收 及散射作用，因而對經偏光片17作用後所形成之偏振光 造成破壞，降低液晶顯示裝置1之偏光效率、光穿透率及 對比度，從而影響其圖像顯示品質。 [0006] 有鑑於此，提供一種應用範圍廣泛、圖像顯示品質較佳 之液晶顯示裝置實為必需。 【發明内容】 [〇〇〇7] 本發明之目的在於提供一種應用範圍廣泛之液晶顯示裝 置。 [0008] 本發明另一目的在於提供一種具較佳圖像顯示品質之液 晶顯示裝置。 [0009] 本發明提供之液晶顯示裝置包括：第一基板及第二基板 ;一液晶層，夾於該第一基板與該第二基板之間；—透 093101187 明電極設置於該第一基板鄰近液晶層一侧；一半穿透半 反射層形成於該第二基板鄰近液晶層一侧；該液晶顯示 裝置進一步包括第一偏光片與第二偏光片，該第—偏光 表單編號A0101 第4頁/共25頁 1003266868-0 1356217 ' 1100年07月2b曰 片直接設置於該透明電極鄰选液晶層一侧，該第二偏光 片設置於該第二基板上。 [0010] 其中，本發明液晶顯示裝置之二偏光片均為非尋常光偏 振型偏光片（Extra-ordinary type polarizer);本 發明液晶顯示裝置之二偏光片亦可採用一非尋常光偏振 型偏光片與一尋常光偏振型偏光片搭配使用，並將非尋 常光偏振型偏光片設置於相應基板内側表面；本發明液 晶顯示裝置之半穿透半反射層並同時充當下基板之像素 電極，該半穿透半反射層可為一具分散之反射部份及穿 透部份之結構、具集中之反射部份及穿透部份之結構或 為一多層膜結構。 [0011] 與先前技術相比’本發明之液晶顯示裝置具有如下優點 •偏光片採用内置於相應基板内表面之設置方式，不易 被刮傷，耐化學溶劑’採用耐熱溫度達2〇(Tc之非尋常光 偏振型偏光片，更财向溫’使蛛晶顯示裝置之應用領域 更為廣泛，偏光片設置於相應基板.内表面時，可消除彩 色渡光片對偏振光之破壞，提1¾偏光效率、光穿透率及 對比度’從而提昇液晶顯示裝置之圖像顯示品質。採用 一内置於上基板之偏光片，由於其與下基板上之像素開 口區之距離較普通液晶顯不器為近，從而減少視差，可 進一步提昇液晶顯示裝置之圖像顯示品質。 【實施方式】 [0012] 第二圖係本發明液晶顯示裝置第一實施方式之剖面示意 圖’本發明液晶顯示裝置2包括一下基板29，一與下基板 29相對設置之上基板22、一夾於該二基板29 ' 22間之液 093101187 表單編號A0101 第5頁/共25頁 1003266868-0 1356217 100年07月22日修正替换頁 晶層200。該液晶顯示裝置2為半穿透半反射式液晶顯示 裝置，液晶層200之液晶分子扭轉角度為90度。 [0013] 該下基板29内側表面上依序設置有一半穿透半反射層21 、一偏光片27及一配向膜25，該下基板29進一步包括複 數薄膜電晶體（Thin film transistor, TFT)(圖未示 )。該上基板22内側表面上依序設置有一彩色濾光片20、 一透明公共電極28、一偏光片24及一配向膜26。 [0014] 該透明公共電極28係採用透明導電材料製成，如氧化銦 錫（Indium Tin Oxide，IT0)或氧化姻辞（Indium Zinc Oxide，IZ0)等。該配向膜25、26採用摩擦配向 製造工藝使其配向方向互相垂直以使得液晶層200之液晶 分子扭曲90度排列。 [0015] 請一併參閱第三圖，該半穿透半反射層21包括一穿透部 份211及一反射部份212，該穿透部份211採用透明導電 材料製成，如氧化銦錫或氧化銦鋅等。該反射部份212採 用具反射能力之金屬材料製成，如鋁（A1)或銀（Ag)。通 過調節穿透部份211及反射部份212之面積比以調節該液 晶顯示裝置2之穿透及反射比率。該半穿透半反射層21可 同時充當像素電極，於透明公共電極28與半穿透半反射 層21間施加電壓可形成電場以控制液晶層2 0 0之液晶分子 排列。 [0016] 偏光片27與偏光片24為正交設置，二者之偏振轴相互垂 直。該二偏光片27、24為非尋常光偏振型偏光片，其由 具有液晶相（Li quid-crystalline Phase)之有機染料 093101187 表單编號A0101 第6頁/共25頁 1003266868-0 1356217 製成’其偏光特性為：非尋常偏振態之入射光可穿過該 偏光片27 ' 24 ;尋常偏振態之入射光穿過該偏光片27、 24時將被吸收。該偏光片27、24之厚度一般小於100微 米’厚度相當輕薄，故其分別設置於相應基板29、22内 表面時’幾乎不會對液晶顯示裝置2之操作電壓造成不良 影響。 [0017] 請參閱第四圖及第五圖，液晶顯示裝置2以穿透方式顯示 時’自背光源（圖未示）發出之光線分別經過下基板29、 半穿透半反射層21之穿透部份211、偏光片25而成為偏振 方向與偏光片25之偏振軸相同之偏振光》當透明公共電 極28與半穿透半反射層21間無施加電壓時，液晶層2〇〇之 液晶分子扭轉90度排列，偏振光通過液晶層200後成為偏 振方向與偏光片24之偏振軸方向相同之偏振光，故光線 能通過偏光片24並從上基板22出射，於是液晶顯示裝置2 顯示亮態。當透明公共電極28與半穿透半反射層21間施 加一特定數值之電壓，除靠近配向膜25、26之液晶分子 外’其餘液晶分子向電場方向偏轉，其長轴方向與電場 方向一致，偏振光通過液晶層200後其偏振態不變，與偏 光片24之偏振轴方向垂直，故光線不能通過偏光片24， 於是液晶顯示裝置2顯示暗態。於透明公共電極28與半穿 透半反射層21間施加一小於上述特定電壓之電壓可實現 液晶顯示裝置2之各灰階顯示。 [0018] 請參閱第六及第七圖，液晶顯示裝置2以反射方式顯示時 ’外界環境光分別通過上基板22及偏光片24，成為偏振 方向與偏光片24之偏振軸相同之偏振光，當透明公共電 093101187 表單編號A0101 第7頁/共25頁 1003266868-0 1356217 1〇〇'_.〇7.月 極28與半穿透半反射層21間無施加電壓時，液晶層2〇i)i 液晶分子扭轉90度排列，偏振光通過液晶層200後成 振方向與偏光片27之偏振軸方向相同之偏振光，於是該 偏振光能通過偏光片27並入射至半穿透半反射層21之& 射部份212，經反射部份212反射後從上基板22出射’ & 晶顯示裝置2顯示亮態。當於透明公共電極28與半 反射層21間施加一特定數值之電壓，液晶層200之大部份 液晶分子之長轴方向與電場方向一致，從偏光片24出射 之偏振光通過液晶層200後，其偏振態無改變，故其不卿 通過偏光片27，液晶顯示裝置2顯示暗態。於透明公共電 極28與半穿透半反射層21間施加一小於上述特定電廢之 電壓可實現液晶顯示裝置2之各灰階顯示。 [0019] 本發明之液晶顯示裝置2採用内置之非尋常光偏振梨偏光 片24、27取代傳統外貼式之尋常光偏振型偏光片具有如 下優點：該二偏光片24、27設置於相應基板22、29内側 ’可消除彩色濾光片對偏振光之破壞及散射，提高偏光 效率、光穿透率及對比度，同時採用一内置於上基板22 之偏光片24，由於其與下基板29上之像素開口區之距離 較普通液晶顯示器為近，從而減少視差，可進一步提昇 液晶顯示裝置2之圖像顯示品質》該内置之二偏光片24、 27厚度輕薄，可使液晶顯示裝置2外觀更為輕薄。另，傳 統之尋常光偏振型偏光片一般耐熱溫度僅為⑽它 ，不耐 向溫；且採用外貼於液晶顯示裝置基板外側之方式，易 被到傷，本發明採用之非尋常光偏振型偏光片24、27耐 熱溫度為20(TC，更耐高溫；採用内置於相應基板内側之 093101187 表單編號A0101 第8頁/共25頁 1003266868-0 1356217 100年07月22日修正替&頁 設置方式，不易被刮傷，耐化學溶劑，使液晶顯示裝置2 之應用領域更多更廣；且，製程中可直接將二偏光片24 、27鍍於相應基板22、29上，可省去了傳統採用大量人 工外貼偏光片之成本。 [0020] 請參閱第八圖，係本發明液晶顯示裝置第二實施方式之 示意圖。該液晶顯示裝置3包括一上基板32、一下基板39 及一設置於上基板32與下基板39間之液晶層300 »該上基 板32内表面依次設置一彩色濾光片30、一透明公共電極 38及一配向膜36，上基板32之外表面設置一偏光片34。 該下基板39内表面依次設置一半穿透半反射層31、一偏 光片37及一配向膜35，該半穿透半反射層31包括一穿透 部份311及一反射部份312。該偏光片34及偏光片37均為 非尋常光偏振型偏光片。 [0021] 請參閱第九圖，係本發明液晶顯示裝置之第三實施方式 示意圖。該液晶顯示裝置4包括一上基板42、一下基板49 及一設置於上基板42與下基板49間之液晶層400。該上基 板42内表面依次設置一彩色濾光片40、一透明公共電極 48、一偏光片44及一配向膜46，該下基板49内表面依次 設置一半穿透半反射層41及一配向膜45，該半穿透半反 射層41包括一穿透部份411及一反射部份412，該下基板 49之外表面設置一偏光片47。該偏光片44及偏光片47均 為非尋常光偏振型偏光片。 [0022] 本發明之半穿透半反射層21、31、41亦可採用其他之結 構，請參閱第十圖及第十一圖，半穿透半反射層51具複 數分散之穿透部份511及反射部份512，該穿透部份511 093101187 表單編號A0101 第9頁/共25頁 1003266868-0 1356217 100年.07月2:2日修正_頁 為一圓柱狀開口，通過調節穿透部份511及反射部份512 之面積比以調節液晶顯示裝置之穿透及反射比率。該半 穿透半反射層51係由具反射能力之金屬材料製成，如鋁 或銀。該半穿透半反射層51之穿透部份511亦可為其他形 狀之開口，如橢圓形、矩形等。半穿透半反射層61為多 層膜結構，該半穿透半反射層61係為二種導電材料如氧 化銦錫、二氧化鈦（Ti〇2)依次交錯壓著而成，可為7至9 層結構。由於該氧化銦錫及二氧化鈦均為透明材質，並 分別具有較高與較低之折射率，該特性可使該半穿透半 反射層61同時具有反射與穿透功能，控制各層膜之厚度 及折射率以調節反射率及穿透率比。 [0023] 本發明所採用之二偏光片亦可採用其中之一偏光片為非 尋常光偏振型偏光片，另一偏光片為尋常光偏振型偏光 片。其中該非尋常光偏振型偏光片設置於上基板之内側 表面，該尋常光偏振型偏光片設置於下基板外側表面； 或該非尋常光偏振型偏光片設置於下基板内側表面，該 尋常光偏振型偏光片設置於上基板外側表面。 [0024] 另，本發明亦可採用二尋常光偏振型偏光片，分別設置 於上基板之内側表面及下基板之内侧表面上。 [0025] 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提 出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟習 本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變 化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 表單編號A0101 093101187 第10頁/共25頁 1003266868-0 1356217 100年.07月π日修正替換頁 [0026] 第一 _係先前技術液晶顯示裝置之剖面示意圖，其中二 偏光片係外貼於相應基板之外側表面上。 [0027] 第二圖係本發明液晶顯示裝置第一實施方式之剖面示意 圖。 [0028] 第三圖係本發明液晶顯示裝置第一實施方式採用之半穿 透半反射層之結構圖。 [0029] 第四圖、第五圖係本發明液晶顯示裝置以穿透型顯示之 示意圖。 [0030] 第六圖、第七圖係本發明液晶顯示裝置以反射型顯示之 示意圖。 [0031] 第八圖係本發明液晶顯示裝置第二實施方式之剖面示意 圖。 [0032] 第九圖係本發明液晶顯示裝置第三實施方式之剖面示意 圖。 [0033] 第十圖、第十一圖係本發明液晶顯示裝置之半穿透半反 射層之其他結構示意圖。 【主要元件符號說明】 [0034] 液晶顯示裝置：2、3、4 [0035] 下基板：29、39、49 [0036] 上基板：22、32、42 [0037] 透明公共電極：28、38、48 [0038] 配向膜：25、26、35、36、45、46 093101187 表單編號Α0101 第11頁/共25頁 1003266868-0 100年07月2:2-a梭正替&頁. 1356217 [0039] 半穿透半反射層：21、31、41、51、61 [0040] 液晶層：200、300、400 [0041] 偏光片：24、27、34、37、44、47 [0042] 彩色濾光片：20、30、40 [0043] 穿透部份：211、311、411、511 [0044] 反射部份：212、312、412、512 1003266868-0 093101187 表單編號A0101 第12頁/共25頁

Claims (1)

1356217 .100年07月22日修正替&頁 七、申請專利範圍： 1 . 一種液晶顯示裝置，其包括： 第一基板； 第二基板； 一液晶層，夾於該第一基板與該第二基板之間； 一透明電極設置於該第一基板鄰近液晶層一側； 一半穿透半反射層形成於該第二基板鄰近液晶層一侧； 其中，該液晶顯示裝置進一步包括第一偏光片與第二偏光 片，該第一偏光片直接設置於該透明電極鄰近液晶層一侧 ，該第二偏光片設置於該第二基板上。 2 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該二偏 光片為非尋常光偏振型偏光片。 3 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該二偏 光片為尋常光偏振型偏光片》 4.如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第二 偏光片設置於該半穿透半反射層鄰近液晶層一侧。 5 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該第二 偏光片設置於該第二基板遠離液晶層一侧之表面，該第一 偏光片為非尋常光偏振型偏光片。 6. 如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該半穿 透半反射層為一具集中穿透部份及反射部份之結構。 7. 如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示裝置，其中該穿透 部份係由透明導電材料製成。 8 .如申請專利範圍第6項所述之液晶顯示裝置，其中該反射 部份係由具反射能力之金屬製成。 093101187 表單編號A0101 第13頁/共25頁 1003266868-0 1356217 1〇Ό年07月·22日梭正替換g 9.如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該半穿 透半反射層為一具複數分散穿透部份及反射部份之結構。 10 ·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置，其中該穿透 部份為圓柱狀孔、橢圓狀孔或矩形狀孔。 11 .如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示裝置，其中該半穿 透半反射層係由具反射能力之金屬材料製成。 12 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該半穿 透半反射層為一多層膜結構》 13 ·如申請專利範圍第12項所述之液晶顯示裝置，其中該半穿 透半反射層為氧化銦錫、二氧化欽依次交錯壓著而成。 14 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置其中該半穿 透半反射層與該透明電極間形成一電場。 15 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶 顯示裝置為一扭曲向列型液晶顯示裝置。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶 顯示裝置為一超扭曲向列型液晶顯示裝置。 7 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其中該液晶 顯示裝置為一垂直配向型液晶顯示裝置。 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示裝置，其進一步包 括一彩色濾光片，該彩色濾光片設置於該第一基板與該第 一偏光片之間》 °931〇u87 表單编號A0101 第14頁/共25頁 1003266868-0