TWI501013B - 三態液晶顯示面板 - Google Patents

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TWI501013B
TWI501013B TW102111755A TW102111755A TWI501013B TW I501013 B TWI501013 B TW I501013B TW 102111755 A TW102111755 A TW 102111755A TW 102111755 A TW102111755 A TW 102111755A TW I501013 B TWI501013 B TW I501013B
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Tzu Chieh Lin
chen chun Lin
Tien Lun Ting
Wen Hao Hsu
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Au Optronics Corp
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Description

三態液晶顯示面板
本發明係關於一種三態液晶顯示面板，尤指一種具有穿透態(transmission state)顯示模式、暗態(dark state)顯示模式以及散射態(haze state)顯示模式之液晶顯示面板。
液晶顯示面板由於具有輕薄短小與節能等優點，已被廣泛地應用在各式電子產品，如智慧型手機(smart phone)、筆記型電腦(notebook computer)、平板電腦(tablet PC)等，而且隨著大尺寸液晶顯示面板技術的快速發展，液晶顯示器已逐漸成為平面電視的主流產品。然而，現行液晶顯示面板僅有亮態與暗態兩種顯示模式，其在提供顯示功能時無法同時確保隱私，使得液晶顯示面板的應用上受到了限制。
本發明之目的之一在於提供一種三態液晶顯示面板，以增加液晶顯示面板的應用範圍。
本發明之一實施例提供一種三態液晶顯示面板，包括第一基板、絕緣層、第二基板、液晶層、第一偏光片、第二偏光片、第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極。絕緣層設置於第一基板上。第二基板與第一基板面對設置。液晶層設置於第一基板與第二基板之間，其中液晶層包括複數個高分子網絡液晶。第一偏光片設置於第一基板上，其中第一偏光片具有第一偏振軸。第二偏光片設置於第二基板上，其中第二偏光片具有第二偏振軸。 第一電極設置於第一基板與絕緣層之間，其中第一電極包括平面電極。第二電極設置於第二基板與液晶層之間，其中第二電極包括平面電極。第三電極設置於絕緣層與液晶層之間，其中第三電極包括圖案化電極。第四電極設置於絕緣層與液晶層之間，其中第四電極包括圖案化電極。三態液晶顯示面板具有穿透態顯示模式、暗態顯示模式以及散射態顯示模式。
本發明之三態液晶顯示面板使用高分子網絡液晶，並透過四個可獨立控制的電極選擇性地在提供水平電場、垂直電場或未提供電場的狀況下可提供穿透態、暗態與散射態的三種顯示模式，大幅地增加了液晶顯示面板的應用範圍。
100‧‧‧三態液晶顯示面板
10‧‧‧第一基板
12‧‧‧絕緣層
20‧‧‧第二基板
14‧‧‧液晶層
16‧‧‧第一偏光片
18‧‧‧第二偏光片
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第二電極
33‧‧‧第三電極
34‧‧‧第四電極
16P‧‧‧第一偏振軸
18P‧‧‧第二偏振軸
22‧‧‧覆蓋層
33M‧‧‧第一主幹電極
33B‧‧‧第一分支電極
34M‧‧‧第二主幹電極
34B‧‧‧第二分支電極
S‧‧‧間隙
V1‧‧‧第一電位
V2‧‧‧第二電位
V3‧‧‧第三電位
V4‧‧‧第四電位
101‧‧‧三態液晶顯示面板
E1‧‧‧水平電場
E2‧‧‧垂直電場
24‧‧‧二分之一波長相位延遲片
102‧‧‧三態液晶顯示面板
103‧‧‧三態液晶顯示面板
104‧‧‧三態液晶顯示面板
105‧‧‧三態液晶顯示面板
106‧‧‧三態液晶顯示面板
107‧‧‧三態液晶顯示面板
108‧‧‧三態液晶顯示面板
51‧‧‧第一主動開關元件
52‧‧‧第二主動開關元件
53‧‧‧第三主動開關元件
GL‧‧‧閘極線
DL1‧‧‧第一資料線
DL2‧‧‧第二資料線
DL3‧‧‧第三資料線
第1圖繪示了本發明之三態液晶顯示面板的剖面示意圖。
第2圖繪示了本發明之三態液晶顯示面板之上視示意圖。
第3圖為本發明之第一實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第4圖為本發明之第一實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第5圖為本發明之第一實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第6圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第7圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第8圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第9圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第10圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第11圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第12圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第13圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第14圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第15圖為本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第16圖為本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第17圖為本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第18圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第19圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第20圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第21圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第22圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第23圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
第24圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖。
第25圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖。
第26圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1圖與第2圖。第1圖繪示了本發明之三態(tri-state)液晶顯示面板的剖面示意圖，第2圖繪示了本發明之三態液晶顯示面板之上視示意圖，其中為突顯本發明之三態液晶顯示面板之特色，第2圖未繪示部分元件。如第1圖與第2圖所示，本發明之三態液晶顯示面板100包括第一基板10、絕緣層12、第二基板20、液晶層14、第一偏光片16、第二偏光片18、第一電極31、第二電極32、第三電極33以及第四電極34。第一基板10與第二基板20為面對設置，且第一基板10與第二基板20為透明基板。第一基板10與第二基板20可為硬式基板例如玻璃基板或石英基板，或是可撓式基板例如塑膠基板，但不以此為限。絕緣層12係設置於第一基板10上，且絕緣層12之材料可為無機絕緣材料例如氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等，或有機 絕緣材料例如壓克力、環氧樹脂等，但不以此為限。液晶層14係設置於第一基板10與第二基板20之間，且液晶層14包括高分子網絡液晶(polymer network liquid crystal,PNLC)。高分子網絡液晶的操作電壓較低而具有節能優點，且高分子網絡液晶的分子較小而可利用水平電場加以驅動。相較於下，高分子分散液晶(polymer dispersed liquid crystal,PDLC)的操作電壓較大(介於20伏特至30伏特之間)，因此耗電量較大，且高分子分散液晶的分子較大，不易於利用水平電場加以驅動。第一偏光片16係設置於第一基板10上，例如設置於第一基板10相對於第二基板20之外側，但不以此為限。第二偏光片18係設置於第二基板20上，例如設置於第二基板20相對於第一基板10之外側，但不以此為限。第一偏光片16具有第一偏振軸16P，其可容許平行於第一偏振軸16P之方向的偏振光通過，並阻擋不平行於第一偏振軸16P之方向的偏振光通過；第二偏光片18具有第二偏振軸18P，其可容許平行於第二偏振軸18P之方向的偏振光通過，並阻擋不平行於第二偏振軸18P之方向的偏振光通過。第一電極31係設置於第一基板10與絕緣層12之間，且第一電極31較佳可包括一平面電極。第二電極32係設置於第二基板20與液晶層14之間，且第二電極32較佳可包括一平面電極。另外，第二電極32與液晶層14之間可進一步設置有覆蓋層(overcoat layer)22。第三電極33係設置於絕緣層12與液晶層14之間，且第三電極33包括一圖案化電極。第四電極34係設置於絕緣層12與液晶層14之間，且第四電極34包括一圖案化電極。舉例而言，第一電極31與第二電極32可不具有開口或狹縫等圖案。此外，如第1圖及第5圖所示，第三電極33與第四電極34大體上係設置於同一平面上。第三電極33可為一梳狀電極，且第三電極33包括第一主幹電極33M，以及複數個第一分支電極33B連接至第一主幹電極33M之一側；第四電極34可為一梳狀電極，且第四電極34包括第二主幹電極34M，以及複數個第二分支電極34B連接至第二主幹電極34M之一側，其中第三電極33之第一分支電極33B與第四電極34之第二分支電極34B係為交替設置，且第三電 極33之第一分支電極33B與第四電極34之第二分支電極34B較佳可彼此平行設置，且相鄰的第一分支電極33B與第二分支電極34B之間可具有一間隙S。第三電極33與第四電極34並不限定為梳狀電極，而可為其它各種可用以提供平面電場之電極圖案。第一電極31、第二電極32、第三電極33以及第四電極34之材料可為透明導電材料例如氧化銦錫、氧化銦鋅或其它導電材料。第一電極31、第二電極32、第三電極33以及第四電極34可被獨立控制而分別具有第一電位、第二電位、第三電位與第四電位，即第一電極31與第二電極32、第三電極33與第四電極34可分別與不同的電壓源電性連接。舉例而言，如第2圖所示，在一實施例中，第一電極31係連接至一第一主動開關元件51並由第一主動開關元件51所驅動；第三電極33係連接至一第二主動開關元件52並由第二主動開關元件52所驅動；第四電極34係連接至一第三主動開關元件53並由第三主動開關元件53所驅動。第一主動開關元件51、第二主動開關元件52與第三主動開關元件53可連接至同一條閘極線GL，並受閘極線GL的控制而開啟，且第一主動開關元件51、第二主動開關元件52與第三主動開關元件53可分別連接至第一資料線DL1、第二資料線DL2與第三資料線DL3，但不以此為限。另外，第二電極32(第2圖未示)則可與另一主動開關元件連接並以主動方式驅動，或與一電壓源連接並以被動方式驅動。在不同的操作電壓下，本發明之三態液晶顯示面板100可選擇性地提供穿透態顯示模式、暗態顯示模式以及散射態顯示模式。下文將針對本發明之各實施例之三態液晶顯示面板在不同顯示模式下的操作電壓進行說明。本發明之三態液晶顯示面板的驅動方式較佳係採用交流方式驅動，也就是說係以正半周圖框與負半周圖框交替方式驅動。在下文之各實施例中係以正半周圖框時的操作方式說明第一電位、第二電位、第三電位與第四電位之大小關係，而在負半周圖框時電極間的電位大小關係則與正半周圖框操作時相反。
請參考第3圖至第5圖。第3圖為本發明之第一實施例之三態液 晶顯示面板於穿透態(transparent state)顯示模式下之示意圖，第4圖為本發明之第一實施例之三態液晶顯示面板於暗態(dark state)顯示模式下之示意圖，且第5圖為本發明之第一實施例之三態液晶顯示面板於散射態(haze state)顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一負型(negative type，△ε<0)液晶層，且第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行。如第3圖所示，於穿透態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14受垂直配向力，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14不具有相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行，通過第一偏振片16的偏振光可穿透第二偏振片18，因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板101之背面的背景。
如第4圖所示，此實施例於暗態顯示模式時，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2，例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向垂直。此外，在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第4圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過液晶層14後會偏轉90度而無法再穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液 晶顯示面板101之背面的背景。
如第1圖與第5圖所示，於散射態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特，而第二電位V2可為介於5伏特至7.5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向垂直。因此液晶層14的高分子網絡液晶會在水平面上呈現如第4圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板101可提供多區域霧化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板101之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板101之背面的背景。換言之，在散射態顯示模式下，三態液晶顯示面板101係為一亮態，同時可以確保隱私。
由上述可知，本發明之三態液晶顯示面板具有穿透態顯示模式、暗態顯示模式以及散射態顯示模式，可以兼顧顯示與隱私兩種作用，並大幅地擴大液晶顯示面板的應用，例如可應用在液晶顯示窗戶、電子窗簾、智慧型液晶面板販賣機等。
本發明之三態液晶顯示面板並不以上述實施例為限。下文將依序介紹本發明之其它較佳實施例之三態液晶顯示面板，且為了便於比較各實施例之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施例之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。
請參考第6圖至第8圖，並一併參考第1圖。第6圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第7圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第8圖為本發明之第二實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一正型(positive type，△ε>0)液晶層，且第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行。如第1圖與第6圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特例如10伏特，而第二電位V2可介於5伏特至7.5伏特例如5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向平行而呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14不具有相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行，通過第一偏振片16的偏振光可穿透第二偏振片18，因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板102之背面的背景。
如第7圖所示，在暗態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2，例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向平行。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電 場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第7圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過液晶層14後會偏轉90度而無法再穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板102之背面的背景。
如第8圖所示，於散射態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14因受高分子網絡結構限制，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，在水平面上會呈現出如第8圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板102可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板102之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板102之背面的背景。
請參考第9圖至第11圖，並一併參考第1圖。第9圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第10圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第11圖為本發明之第三實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一負型液晶層，第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行，且三態液晶顯示面板103另包括一二分之一波長相位延遲片24，設置於第一偏光片16與第一電極31之間。例如，二分之一波長相位延遲片24可設置於第一基板10與第一電極31之間，或是設置於第一偏光片16與第一基板10之間。如第9圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第 一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向垂直。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第9圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度，且在通過液晶層14後會再偏轉90度而可穿透第二偏振片18。因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板103之背面的背景。
如第10圖所示，在暗態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14未受到垂直電場與水平電場的驅動而會呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。此時，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度而無法再穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板103之背面的背景。
如第1圖及第11圖所示，於散射態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特，而第二電位V2可為介於5伏特至 7.5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向垂直。因此液晶層14的高分子網絡液晶會在水平面上呈現如第11圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板103可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板103之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板103之背面的背景。
請參考第12圖至第14圖，並一併參考第1圖。第12圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第13圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第14圖為本發明之第四實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一正型液晶層，第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此平行，且三態液晶顯示面板104另包括一二分之一波長相位延遲片24，設置於第一偏光片16與第一電極31之間。如第12圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2，例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向平行。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第12圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度，而在通過液晶層14後會 再偏轉90度而可穿透第二偏振片18。因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板103之背面的背景。
如第1圖與第13圖所示，在暗態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特例如10伏特，而第二電位V2可介於5伏特至7.5伏特例如5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向平行而呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度，因此無法再穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板104之背面的背景。
如第14圖所示，於散射態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14因受高分子網絡結構限制，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會在水平面上會呈現出如第14圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板104可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板104之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板104之背面的背景。
請參考第15圖至第17圖，並一併參考第1圖。第15圖為本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第16圖為 本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第17圖為本發明之第五實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一負型液晶層，且第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直。如第15圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向垂直。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第15圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過液晶層14後會再偏轉90度而可穿透第二偏振片18，因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板105之背面的背景。
如第16圖所示，在暗態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14受垂直配向力，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，通過第一偏振片16的偏振光無法穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板105之背面的背景。
如第1圖與第17圖所示，於散射態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特，而第二電位V2可為介於5伏特至7.5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向垂直。因此液晶層14的高分子網絡液晶會在水平面上呈現如第17圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板105可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板105之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板105之背面的背景。
請參考第18圖至第20圖，並一併參考第1圖。第18圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第19圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第20圖為本發明之第六實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一正型液晶層，且第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直。如第18圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2，例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向平行。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第 四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第18圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過液晶層14後會再偏轉90度而可穿透第二偏振片18，因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板106之背面的背景。
如第1圖及第19圖所示，在暗態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特例如10伏特，而第二電位V2可介於5伏特至7.5伏特例如5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向平行而呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。在此狀況下，由於第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，通過第一偏振片16的偏振光無法穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板106之背面的背景。
如第20圖所示，於散射態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14因受高分子網絡結構限制，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會在水平面上會呈現出如第20圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板106可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板106之背面的背 景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板106之背面的背景。
請參考第21圖至第23圖，並一併參考第1圖。第21圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第22圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第23圖為本發明之第七實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一負型液晶層，第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，且三態液晶顯示面板107另包括一二分之一波長相位延遲片24，設置於第一偏光片16與第一電極31之間。如第21圖所示，於穿透態顯示模式下，第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14受垂直配向力，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度而可穿透第二偏振片18，因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板107之背面的背景。
如第22圖所示，在暗態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向垂直。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電 場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第22圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度，且在通過液晶層14後會再偏轉90度而無法穿透第二偏振片18。因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板107之背面的背景。
如第1圖及第23圖所示，於散射態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特，而第二電位V2可為介於5伏特至7.5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為負型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向垂直。因此液晶層14的高分子網絡液晶會在水平面上呈現如第23圖所示的隨機方式排列，且本實施例之三態液晶顯示面板107可提供多區域模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板107之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板107之背面的背景。
請參考第24圖至第26圖，並一併參考第1圖。第24圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於穿透態顯示模式下之示意圖，第25圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於暗態顯示模式下之示意圖，且第26圖為本發明之第八實施例之三態液晶顯示面板於散射態顯示模式下之示意圖。在本實施例中，液晶層14包括一正型液晶層，第一偏振軸16P與第二偏振軸18P大體上彼此垂直，且三態液晶顯示面板104另包括一二分之一波長相位延遲片24，設置於第一偏光片16與第一電極31之間。如第1圖及第24圖所示，於穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1、第三電位 V3與第四電位V4大體上相等，且第二電位V2小於第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4，例如第一電位V1、第三電位V3與第四電位V4可介於10伏特與15伏特例如10伏特，而第二電位V2可介於5伏特至7.5伏特例如5伏特，但不以此為限。此時，液晶層14主要會受到第二電極32與第三電極33及第四電極34之間所形成的垂直電場E2的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與垂直電場E2方向平行而呈現出垂直排列的狀態，因此液晶層14此時不具有相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度而可穿透第二偏振片18。因此在穿透態顯示模式下，觀看者可以觀察到位於三態液晶顯示面板108之背面的背景。
如第25圖所示，在暗態顯示模式下，在正半周圖框時，第一電位V1大體上等於第二電位V2，第三電位V3大於第一電位V1與第二電位V2，且第四電位V4小於第一電位V1與第二電位V2，例如第一電位V1與第二電位V2可均為5伏特，第三電位V3可為10伏特且第四電位V4可為0伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14主要會受到第三電位V3與第四電位V4之間的電位差所形成的水平電場E1的驅動，且由於液晶層14為正型液晶層，其排列方向會與水平電場E1的方向平行。在靠近第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1大於在遠離第三電極33或第四電極34的位置的水平電場E1，因此液晶層14的高分子網絡液晶會呈現如第25圖所示的方式排列，並具有二分之一波長相位延遲效果。在此狀況下，通過第一偏振片16的偏振光的偏振方向在通過二分之一波長相位延遲片24後會偏轉90度，而在通過液晶層14後會再偏轉90度而無法再穿透第二偏振片18，因此在暗態顯示模式下，觀看者無法觀察到位於三態液晶顯示面板108之背面的背景。
如第26圖所示，於散射態顯示模式下，第一電位V1、第二電位 V2、第三電位V3與第四電位V4大體上相等，例如第一電位V1、第二電位V2、第三電位V3與第四電位V4可均為0伏特或均為5伏特，但不以此為限。也就是說，液晶層14因受高分子網絡結構限制，在未受到垂直電場與水平電場的驅動時，會在水平面上會呈現出如第26圖所示的隨機方式排列，且在不同的視角下，本實施例之三態液晶顯示面板108均可提供模糊化顯示效果。因此在散射態顯示模式下，觀看者無法清楚地觀察到位於三態液晶顯示面板108之背面的背景，但可以模糊地觀察到位於三態液晶顯示面板108之背面的背景。
綜上所述，本發明之三態液晶顯示面板係為單一液晶顯示面板，其使用高分子網絡液晶並透過四個可獨立控制的電極即可選擇性地在提供水平電場、垂直電場或未提供電場的狀況下可提供穿透態、暗態與散射態的三種顯示模式，大幅地增加了液晶顯示面板的應用範圍。此外，由於第一、第二、第三與第四電極係為獨立控制，本發明之三態液晶顯示面板可同時提供兩種或三種的顯示模式，例如局部提供穿透態顯示模式、局部提供暗態顯示模式，以及局部提供散射態顯示模式，而可增加應用範圍。舉例而言，當部分之畫素提供穿透態顯示模式而部分之畫素提供暗態顯示模式時，本發明之三態液晶顯示面板即可顯示出所欲呈現的影像資訊。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧三態液晶顯示面板
10‧‧‧第一基板
12‧‧‧絕緣層
20‧‧‧第二基板
14‧‧‧液晶層
16‧‧‧第一偏光片
18‧‧‧第二偏光片
31‧‧‧第一電極
32‧‧‧第二電極
33‧‧‧第三電極
34‧‧‧第四電極
16P‧‧‧第一偏振軸
18P‧‧‧第二偏振軸
22‧‧‧覆蓋層

Claims (13)

  1. 一種三態(tri-state)液晶顯示面板，包括：一第一基板；一絕緣層，設置於該第一基板上；一第二基板，與該第一基板面對設置；一液晶層，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中該液晶層包括複數個高分子網絡液晶(polymer network liquid crystal,PNLC)；一第一偏光片，設置於該第一基板上，其中該第一偏光片具有一第一偏振軸；一第二偏光片，設置於該第二基板上，其中該第二偏光片具有一第二偏振軸；一第一電極，設置於該第一基板與該絕緣層之間，其中該第一電極包括一平面電極；一第二電極，設置於該第二基板與該液晶層之間，其中該第二電極包括一平面電極；一第三電極，設置於該絕緣層與該液晶層之間，其中該第三電極包括一圖案化電極，該第三電極係為一梳狀電極，且該第三電極包括一第一主幹電極以及複數個第一分支電極，該等第一分支電極連接至該第一主幹電極之一側；以及一第四電極，設置於該絕緣層與該液晶層之間，其中該第四電極包括一圖案化電極，且該三態液晶顯示面板具有一穿透態(transmission state)顯示模式、一暗態(dark state)顯示模式以及一散射態(haze state)顯示模式。
  2. 如請求項1所述之三態液晶顯示面板，其中該第四電極係為一梳狀電極， 且該第四電極包括：一第二主幹電極；以及複數個第二分支電極，連接至該第二主幹電極之一側，其中該第三電極之該等第一分支電極與該第四電極之該等第二分支電極係為交替設置。
  3. 如請求項1所述之三態液晶顯示面板，其中該第一偏振軸與該第二偏振軸大體上彼此平行。
  4. 如請求項3所述之三態液晶顯示面板，其中該液晶層包括一負型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；以及於該散射態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位。
  5. 如請求項3所述之三態液晶顯示面板，其中該液晶層包括一正型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電 位與該第四電位；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；以及於該散射態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等。
  6. 如請求項3所述之三態液晶顯示面板，另包括一二分之一波長相位延遲片，設置於該第一偏光片與該第一電極之間，其中該液晶層包括一負型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；於該暗態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等；以及於該散射態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位。
  7. 如請求項3所述之三態液晶顯示面板，另包括一二分之一波長相位延遲片，設置於該第一偏光片與該第一電極之間，其中該液晶層包括一正型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中： 於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位；以及於該散射態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等。
  8. 如請求項1所述之三態液晶顯示面板，其中該第一偏振軸與該第二偏振軸大體上彼此垂直。
  9. 如請求項8所述之三態液晶顯示面板，其中該液晶層包括一負型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；於該暗態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等；以及於該散射態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位。
  10. 如請求項8所述之三態液晶顯示面板，其中該液晶層包括一正型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電 位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位；以及於該散射態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等。
  11. 如請求項8所述之三態液晶顯示面板，另包括一二分之一波長相位延遲片，設置於該第一偏光片與該第一電極之間，其中該液晶層包括一負型液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；以及於該散射態顯示模式下，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位。
  12. 如請求項8所述之三態液晶顯示面板，另包括一二分之一波長相位延遲片，設置於該第一偏光片與該第一電極之間，其中該液晶層包括一正型(positive type)液晶層，且於進行顯示時，該第一電極具有一第一電位，該 第二電極具有一第二電位，該第三電極具有一第三電位，該第四電極具有一第四電位，其中：於該穿透態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位、該第三電位與該第四電位大體上相等，且該第二電位小於該第一電位、該第三電位與該第四電位；於該暗態顯示模式下，在正半周圖框時，該第一電位大體上等於該第二電位，該第三電位大於該第一電位與該第二電位，且該第四電位小於該第一電位與該第二電位；以及於該散射態顯示模式下，該第一電位、該第二電位、該第三電位與該第四電位大體上相等。
  13. 如請求項1所述之三態液晶顯示面板，另包括：一第一主動開關元件，其中該第一電極連接至該第一主動開關元件並由該第一主動開關元件所驅動；一第二主動開關元件，其中該第三電極連接至該第二主動開關元件並由該第二主動開關元件所驅動；以及一第三主動開關元件，其中該第四電極連接至該第三主動開關元件並由該第三主動開關元件所驅動。
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