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TWI293393B - - Google Patents

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TWI293393B
TWI293393B TW094106667A TW94106667A TWI293393B TW I293393 B TWI293393 B TW I293393B TW 094106667 A TW094106667 A TW 094106667A TW 94106667 A TW94106667 A TW 94106667A TW I293393 B TWI293393 B TW I293393B
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TW
Taiwan
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liquid crystal
light
crystal display
electrode
reflective
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TW094106667A
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TW200606536A (en
Inventor
Tadaaki Isozaki
Shunichi Hashimoto
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of TW200606536A publication Critical patent/TW200606536A/zh
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Publication of TWI293393B publication Critical patent/TWI293393B/zh

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Description

1293393 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種使光透過性電極及光反射電極相互對 ’ 向，並使垂直定向液晶介於之間的反射型液晶顯示元件、 ^ 使用該反射型液晶顯示元件之顯示裝置，及使用該反射型 液晶顯示元件之投影系統。 【先前技術】 先前之反射型液晶顯示元件中的垂直定向液晶層之厚度 馨係3〜4 μιη，對於驅動電壓之液晶透射率之曲線（以下稱為 V-T曲線）具有如於約2 V之臨限電壓處上升，於4〜6 V之施 加電壓處達到最大值之特性。該電壓稱為飽和電壓。因液 晶顯示元件係於每幀或者場使正負之電壓反向而驅動，故 意味著於上述元件中實際上藉由最大±4〜6 V之電壓使其驅 動。 當該液晶顯示元件用於包含R(RED紅）、G(GREEN綠）、 B(BLUE藍）3色之面板的3板式投影系統時，各色波長對應 _ 之飽和電壓不同。此係為將液晶之透射率（於反射型液晶單 元中為反射率）變為最大’稱為位相差之光路差必須係二分 之一波長。位相差係藉由有效折射率各向異性之大小與液 晶單元厚度之乘積所表現之量，有效折射率各向異性伴隨 施加電壓而增大。波長越短，有效折射率各向異性之值可 越小’因而施加電壓可越低。換言之，因扯仙之波長係 nm，故最飽和電壓較低，繼而係grEEn之波長範圍（55〇 nm) 〇 98638.doc 1293393 用於投影以外之白熱燈中，液晶顯示元件之飽和電壓與 GREEN大致相同。但是，由於RED之波長係650 nm，故飽 和電壓變得最高，通常情況下，投影系統之液晶元件之飽 和電壓大於白熱燈中的飽和電壓約3成至5成左右。因此， 於白熱燈中即使藉由±5〜6 V之電壓可驅動，用於3板式投影 系統中的RED時，導致超過6 V之可能性很高。 即使於此狀況下，由於通常之Si(矽）電晶體中僅能於4〜6 V而驅動，故RED之液晶顯示元件（面板）中，面板無法顯示 本來具有之最大反射率。於3板式投影中，因需要匹配rgb 之亮度（明亮度），故存在陷入如本來可顯示最大反射率之 GREEN、BLUE之面板亦降低亮度而使用之狀況。 一方面，並非限於反射型，即使係透射型，通常情況下， 因為液晶顯示元件係於電極結構及形狀正對之二個基板間 非對稱，故不存在完全電性對稱關係。於如此之狀況下， 當長時間地將電壓施加於元件時，導致液晶層所含有之離 子移動並固定於一方之電極，導致產生所謂的燒附現象。 若為同一種類之液晶顯示元件，則驅動電壓越高越容易產 生’ 一般地，可認為該程度與驅動電壓之平方成正比。即， 降低飽和電壓之做法與抑制產生燒附相關。從如此之觀點 出發’於特許文獻1揭示一種即使藉由低電壓驅動亦可得到 而對比度之反射型液晶顯示元件。 [特許文獻1]曰本專利特開2003-107482號公報 [發明所欲解決之問題] …而’於使用先前之垂直定向液晶之顯示元件處，當減 98638.doc 1293393 薄液晶層之厚度時，雖然可實現提高應答速度、對比度， 但是會導致飽和電壓變高，於實現降低驅動電壓方面產生 逆效果。又，於將液晶層之厚度保持為3〜4 μηι之狀態中， 當使用折射率各向異性較大之液晶時，雖然可降低飽和電 壓，但是由於較難加快應答速度，並無法得到高對比度， 故於推進高性能化方面產生限制。 【發明内容】
本發明係鐾於上述問題開發而成者。換言之，本發明係 關於一種反射型液晶顯示元件、顯示裝置及投影系統，其 特徵為於光透射性電極及光反射電極相互對向，且包含垂 直定向液晶之液晶層插入其間之狀態下，對向配置具有光 透射性電極之第1基體與具有光反射電極之第2基體，將液 晶層之厚度設為(1(μηι)，垂直定向液晶之折射率各向異性設 為△ η，垂直定向液晶之比介電係數各向異性之大小設為 叫之情形時，滿足d.An.丨△ £|^5, d$2.5, |λ 5·5 〇 藉由如此之結構，將垂直定向液晶層之厚度設為d(_)， 垂直定向液晶之折射率各向異性設，比介電係數各向 異性之大小設為丨△ ε |之情形時，因滿足d.An|A ^丨、 5 G2.5，故可抑制因液晶層之薄型化而引起之飽和電壓 上升。又’除上述條件外，藉由滿ε g5.5，可進— 步抑制因液晶層之薄型化而引起之飽和電壓上升。 98638.doc 1293393 將特定之電壓施加於該反射型液晶顯示元件之驅動電路， 且對應於射入於反射型液晶顯示元件之光之波長而設定有 施加於反射型液晶顯示元件之驅動電路之最大驅動電壓， 或者，以可改變施加於上述反射型液晶顯示元件之最大驅 動電壓之方式構成驅動電路。 藉由如此之結構，由於液晶層之薄型化，因此應答速度 與對比度得以提高，並抑制飽和電壓之上升，於GREEN(550 nm)、BLUE(450 nm)及白熱燈中可實現藉由4V以下低電壓 之驅動；於3板式投影系統中，於即使用於飽和電壓最高之 RED(650 nm)之情形時，亦可實現藉由5〜6V低電壓之驅動。 [發明之效果] 因此’根據本發明，即使係薄型之液晶顯示元件，亦具 有兩速應答性、高對比度並可抑制飽和電壓之上升、實現 低電壓驅動’達到降低所消耗之電力、防止產生燒附之目 的0 【實施方式】 下面，就本發明之實施形態依據圖示加以說明。圖丨係說 明本實施形態中所適用之液晶顯示元件1之結構之模式剖 面圖。該液晶顯示元件作為反射型液晶顯示元件，其結構 係設有像素結構之光反射電極1 1之Si(；g夕）等單晶半導體基 板（S i驅動電路基板1 〇 ),以及與之對向之設有透明電極1 * 之玻璃基板15，其形成對向配置並將垂直定向液晶2〇封入 於其間。 反射型液晶顯示元件1係作為S i驅動電路基板1 〇，於單晶 98638.doc 1293393 矽基板形成有電晶體，其包含CMOS(C〇mPlementaiT Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化半導體）、11通道 MOS(Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導體），以 及驅動電路，其包含電容器，且藉由A1 (銘）、Ag(銀）等金屬 膜形成光反射電極11形成於其上之結構。該光反射電極^ 係施加於光之反射膜與液晶兩者之電壓電極。於光反射電 極11之上，為使反射率得以提高，或者作為金屬面之保護 膜，亦可形成導電體多層膜。又，於光反射電極丨丨與垂直 定向液晶20之間形成有液晶定向膜12，於玻璃基板15之透 明電極14與垂直定向液晶20之間形成有液晶定向膜13。 此處，如日本專利特開2003_107482號公報所記，於液晶 單元厚度係2.0 μηι以下之垂直定向液晶單元處，藉由使折 射率各向異性達到〇1以上，可將驅動電壓變為5〜6 V。 然而，為進一步降低驅動電壓，具體而言為實現降低至4ν 以下，僅由Δη調整則於材料選擇方面產生限制。 一方面，本申請之發明者，發現比介電係數各向異性 ε丨之大小亦影響驅動電壓，經詳細研究之後，得知液晶層 之厚度(1(μηι)、折射率各向異性△认比介電係數各向異性^ △ ε |之大小3者影響驅動電壓（飽和電壓）。因此，作為其關 二式若滿足d △ η · | △ ε |2 ^ 5之條件，則可實現將驅動電 壓變為4 V以下。 再者®考慮可供作為垂直定向液晶裝置而使用之液晶 材料之Δη係0.07〜0.2’丨“丨之值係4〜ίο時，若液晶層之厚 度d係5 μΐΏ以上，則因為不管使用何種液晶材料均滿足上述 98638.doc I293393 條件’故與本發明之宗旨五 ^ 曰相延背。又，於d係3〜4 μηι之時雖 然△ η可藉由使用大液日 、、 09之方式降低驅動電壓，但是據如下 述之等式，自應答速廑 X之嬈點可知其缺乏實用性。即，由 於應答時間與液晶層之屋择 予度之平方成正比，與驅動電壓之 平方成反比。 上升時間… 下降時間… 7 〇n= r .d2/u (〇).“（ν2,2)]r off= γ -(i2/K· π 2
(此處，7 :液晶之黏度，ε(0):真空之導電率，v:至 液晶之施加電壓’ Vc:臨限電壓，κ:液晶之彈性常數。) 因此，為保持液晶裝置之實用性並降低驅動電壓，還必 須減薄液晶層之厚度。 於本實施形態中，液晶層之厚度較先前裝置更薄，於如 2·5μιη以下之液晶裝置處，表示如滿足d.An•丨△ £丨225之 條件係可降低驅動電壓之方法者。 圖2表示對於關係式d · △ n · | △ ε丨2之飽和電壓之關係。再 者’該圖所示之關係係將光之波長作為55〇 nm而求得者。 據該圓可知，若d· △ η·|Δ ε丨2^ 5則飽和電壓變為4 V以下。 繼而，將滿足上述關係之本發明之實施例與比較例一併 加以說明。圖3係表示本發明之實施例與比較例之圖。下 面，按順序加以說明。 (比較例Α) 以如下之方式製作垂直定向液晶顯示元件。換言之，將 形成有透明電極膜之玻璃基板與形成有Α1電極之Si驅動電 路基板洗淨之後，導入於沈積裝置，於沈積角度45〜60。之 98638.doc -11 - 1293393 範圍中傾斜沈積並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定 向膜之膜厚定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5。。 之後’為使形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成2·5 μηι 之間隔，使用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入 下述所記載之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。 所使用之液晶之An、△ ε、（1·Δη·|Δ £丨2以及飽和電壓（於 5 5 0 nm 時測得）如下所述。△ η = 0.082、| △ ε | = 4 · 1、d · △ 1^丨八£丨2=3.45以及飽和電壓=6.5¥。 (比較例B) 以如下之方式製作垂直定向液晶顯示元件。換言之，將 形成有透明電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之Si驅動電 路基板洗淨之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鑛角度45〜60。之 範圍中傾斜蒸鍍並形成SiCb膜作為液晶定向膜。將液晶定 向膜之膜厚定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5。。 之後，為使形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1,9 μηι 之間隔，使用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入 記載於比較例Α之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元 件。d · △ η· | △ ε |2係2.62，飽和電壓（於550 nm時測得）係1〇 V 〇 (比較例C) 以如下之方式製作垂直定向液晶顯示元件。換言之，將 形成有透明電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之Si驅動電 路基板洗淨之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜60。之 範圍中傾斜蒸鍍並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定 98638.doc -12- 1293393 向膜之膜厚定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2·5。。 之後’為使形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成丨·9 μηι 之間隔，使用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入 下述所記載之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。 所使用之液晶之△ η、△ ε、d · △ η· | △ ε |2以及飽和電壓（於 5 5 0 nm 時測得）如下所述。△ η = 〇 · 1 〇3、I △ ε 丨=5 · 0、d · △ η·|Δ ε丨2 = 4·89以及飽和電壓=4.4 V。 (比較例D) 以如下之方式製作垂直定向液晶顯示元件。換言之，將 形成有透明電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之Si驅動電 路基板之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜60。之範圍 中傾斜蒸鍍並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜 之膜厚定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2 5。。之 後’為使形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1 ·9卜㈤之 間隔，使用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入下 述所記載之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。所 使用之液晶之△!!、△ ε、(1·Δη·|Δ ε |2以及飽和電壓（於550 nm時測得）如下所述。么11=0.103、丨八£|=4.0、（1.^11· |Δ ε丨2=3.13以及飽和電壓=6.5 V。 (實施例1) 藉由與上述比較例相同之方法，將形成有透明電極膜之 玻璃基板與形成有Α1電極之Si驅動電路基板洗淨之後，導 入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜60。之範圍中傾斜蒸鍍並形 成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚定為5〇 98638.doc -13- 1293393 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5 °。之後，為使形成有 液晶定向膜之上述兩基板間形成2.4 μπι之間隔，使用混合 玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入下述所記載之垂直 定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。所使用之液晶之△ η、△ ε、（1·Δη·|Δ ε |2以及飽和電壓（於550 nm時測得）如 下所述。Δη=0·111、|Δ ε | = 7.0、ά·Δη·|Δ ε |2=13.1 以及飽和電壓=2· 8 V。 (實施例2) 藉由與上述比較例、實施例相同之方法，將形成有透明 電極膜之玻璃基板與形成有Α1電極之Si驅動電路基板洗淨 之後，導入於蒸鑛裝置，於蒸鑛角度45〜60。之範圍中傾斜 蒸鐘並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚 定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5。。之後，為使 形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1.9 μπι之間隔，使 用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入於實施例1中 所使用之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。d ·△ η · 丨△ ε丨2係10·3、飽和電壓（於550 nm時測得）係3·4 V。 (實施例3) 藉由與上述比較例、實施例相同之方法，將形成有透明 電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之s i驅動電路基板洗淨 之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜6〇。之範圍中傾斜 蒸鍍並开> 成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚 定為5 0 nm，並控制液晶之預傾角變為約2 · $。。之後，為使 形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1 ·9 之間隔，使 98638.doc -14- Ϊ293393 用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入記載於下述 表之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。所使用之 液晶之△ η、△ ε、d · △ η · | △ ε |2以及飽和電壓（於550 nm 時測得）如下所述。△nsO.MO、|Δ ε I = 6.3、（1·Δη·|Δ ε |2=10·6以及飽和電壓= 2.8V。 (實施例4) 藉由與上述比較例、實施例相同之方法，將形成有透明 電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之Si驅動電路基板洗淨 之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜60。之範圍中傾斜 蒸鍍並形成Si02膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚 定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2·5。。之後，為使 形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1·7 μιη之間隔，使 用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入於實施例3中 所使用之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。d ·△ η · |Δ ε I2係9·45、飽和電壓（於550 nm時測得）係3.4 V。 (實施例5) 藉由與上述比較例、實施例相同之方法，將形成有透明 電極膜之玻璃基板與形成有A1電極之Si驅動電路基板洗淨 之後，導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度45〜6(Γ之範圍中傾斜 蒸鍍並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚 定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5。。之後，為使 形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1 · 5 μ m之間隔，使 用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入於實施例3、 4中所使用之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元件。d · 98638.doc -15- 1293393 △η·|Δ ε丨2係8.33、飽和電壓（於550 nm時測得）係3·9 v。 (實施例6〜11) 藉由與上述比較例、實施例相同之方法，將形成有透明 電極膜之玻璃基板與形成有Α1電極之Si驅動電路基板洗淨 之後’導入於蒸鍍裝置，於蒸鍍角度4 5〜60。之範圍中傾斜 蒸鍍並形成Si〇2膜作為液晶定向膜。將液晶定向膜之膜厚 定為50 nm，並控制液晶之預傾角變為約2.5。。之後，為使 形成有液晶定向膜之上述兩基板間形成1·9 μ m或者2 ·5 μηι 之間隔，使用混合玻璃珠粒之密封材料使其黏合，並封入 記載於下述表之垂直定向液晶，製作反射型液晶顯示元 件。（1.八11.丨八£|2係6.14〜10.7、飽和電壓（於55〇11111時測得） 係 3.1 V〜3.9 V。 再者，關於I △ η|，其係0.15以上，即使係0.16、0.17等亦 可獲得相同之效果。又，亦關於| △ ε |，其係7以上，即使 係8、9，亦可獲得相同之效果。由此，若d · △ η · | △ ε |2 ^ 5 則可將飽和電壓變為4 V以下。 此處，R(RED)、G(GREEN)以及B(BLUE)之中，以波長之 關係，就飽和電壓變得最高之R(RED)之例加以說明。圖4 表示對於(1·Δη·|Δ ε |2之R(RED)之飽和電壓之關係。該圖 所示之關係係將光之波長作為65Onm而求得者。 具體而言，關於上述實施例2飽和電壓（RED)係4.5V，關 於實施例3飽和電壓（RED)係3 ·3 V，關於實施例6飽和電壓 (RED)係4.2V，關於實施例9飽和電壓（RED)係5.0 V，關於 實施例1 〇飽和電壓（RED)係4·3 V，關於實施例11飽和電壓 98638.doc -16- 1293393 (RED)係5·0 V，關於比較例B飽和電壓（RED)係15 V，關於 比較例C飽和電壓（RED)係7 V，關於比較例D飽和電壓（red) 係 12 V。 如圖4所知，R(RED)中，d-Δη· | △ ε丨2之值於6附近存 在飽和電壓（RED)之臨限。又，若規定得更為實際，液晶單 元厚之d = 2·0 μιη、△ n = 0.1時，則為滿足d · △ η·丨△ ε丨2 ^ 6，|Δ ε I必須係5.5以上。 此處’針對作為關係式之d · △ η ·丨△ ε丨2進一步加以說 •明。反射型液晶顯示元件中，反射率變為最大時之光路差 變為此時波長之1 /2。由於往返之量中，反射型液晶顯示元 件判斷d為2倍，故d · △ n(eff)係久/4。 上述△ n(eff)係有效Δη，換言之，係實際之折射率各向 異性。雖然△ η係液晶材料固有之物性值，但是用於實際之 垂直定向液晶裝置之時之折射率各向異性△ n(eff)藉由下 述等式得以表示。 △ n(eff) = !!(//) · n(丄）/vr (n(//)2 · c〇s2( 0 ) + n(丄）2 · sin2(0 ))-n(丄） 此處，n(//)係液晶縱方向之折射率，n(丄）係液晶橫方向 之折射率，0係液晶分子之倒角。 反射型液晶裝置中為滿足反射率變為最大之條件，藉由 將所使用之液晶分子之倒角0，換言之，設定反射型液晶 裝置之驅動電廢之方式，可獲得較高之光輸出。 又’由於Θ係液晶之倒角角度，故藉由施加電壓雖然本 來可取0〜90°為止’但是當考慮到實際之裝置中最大亦僅為 98638.doc 17 1293393 60 °左右時，例如即使係△ η為〇·丨之液晶材料，於裝置處即 使最大△ n(eff)係僅為〇·〇8( △ ^之8成）之程度。 因此，當總結上述之關係時，d · △ n(eff)= λ /4，即，由 於(1·0·8Δη=入/4、（1·Δη= λ/3.2，故 GREEN中由於 λ = 0·55μm’為使d·△n·|△e丨2係5以上，丨△ε|必須係5.4以 上（最好是5.5以上）。換言之，藉由滿足|Δ ε丨$ 55，於4 ν 以下之飽和電壓驅動之條件下，實際上可最大限度地使用 液晶之倒角，提高對於施加電壓之圖像灰階度（液晶分子之 倒角之控制性）。 圖5係表示將本實施形態之反射型液晶顯示元件適用於 投影系統之模式圖。換言之，投影系統1〇〇包含燈光源1〇1， 透鏡部102，雙向濾光器1〇3，分色鏡110，全反射鏡108、 109，分光器l〇4r、l〇4g、l〇4b，反射型液晶顯示元件lr、 lg、lb，驅動電路i〇5r、l〇5g、i〇5b，稜鏡106及投影透鏡 107 〇 燈光源101輸出包含R(RED)、G(GREEN)、B(BLUE)3色成 分之光，例如，包含金屬鹵化燈、超高壓水銀燈等。透鏡 部102以適當地照射反射型液晶顯示元件lr、ig、lb之方 式’會聚自燈光滹101所輸出之光。透鏡部1〇2為使來自燈 光源101之光之輸出實現均一化亦可一併包含一對蜗眼透 鏡。雙向濾光器103係將分色鏡11 〇所輸入光之分離為特定 色光之過濾器。 分光器104r、l〇4g、104b透射特定之偏光（例如P偏光）， 並反射與該特定偏光不同之偏光方向之光（例如，與p偏光 98638.doc -18- 1293393 正交之s偏光），係藉由此方式分離光之偏光成分之元件。 稜鏡106係將3方向射入之色光合成並射出之元件，例如， 使雙向過濾器交又配置，所謂，包含有交又（+字型）雙向稜 鏡等。 該系統中，將自燈光源101射出之光，自透鏡部1 02傳送 至雙向濾光器103，此處作為不同之色光向2方向分離。分 離至2方向之色光係藉由全反射色鏡108、1〇9，分光器 104r、104g、104b，分色鏡110以及棱鏡106分別傳送至對 應於R(RED)、G(GREEN)、B(BLUE)3色之包含反射型液晶 顯示元件lr、lg、lb之顯示部。 例如’對應於R(RED)之反射型液晶顯示元件1 ^處，來自 燈光源101之光於雙向濾光器103處得以色分離，包含 R(RED)及G(GREEN)成分之色光，經全反射色鏡1〇8反射並 提供至分色鏡110，籍由該分色鏡110得以色分離並透射之 R(RED)成分之光介以分光器i〇4r射入。 一方面，對應於G(GREEN)之反射型液晶顯示元件丨g 處，來自燈光源101之光於雙向濾光器1〇3處得以色分離， 包含R(RED)及G(GREEN)成分之色光，經全反射色鏡1〇8反 射並提供至分色鏡110，藉由該分色鏡11〇得以色分離並透 射之G(GREEN)成分之光介以分光器1〇4 g射入。 對應於B(BLUE)之反射型液晶顯示元件ib處，來自燈光 源101之光於雙向滤光器103處得以色分離，包含b(blUE) 成分之色光，藉由全反射色鏡反射並介以分光器1〇4b射入。 各反射型液晶顯示元件1 r、1 g、1 b藉由分別對應之驅動 98638.doc •19- 1293393 。換言之，依據對應於各 壓’使介以分光器104r、 電路105r、105g、l〇5b得以驅動 色之映像信號，於各像素施加電 l〇4g、lG4b射人之偏光之偏光面於液晶層分光，並藉由光 反射電極11反射並射出。
分光器H)4r、104g、104b將該射出光之特定之偏光成分 作為映像光輸出至稜鏡106。所輸出之各色之映像光藉由稜 鏡106合成並傳送至投影透鏡107〇藉此，對應kR(red)、 G(GREEN)、B(BLUE)3色之映像投影於未圖示之螢幕，並 作為彩色圖像得以再現。 本實施形態之投影糸統100中，由於使用對應於 R(RED)、G(GREEN)、B(BLUE)之各色並已於上述内容中加 以說明之反射型液晶顯示元件lr、lg、lb，故具有如應答 速度快，高對比度，且可藉由低電壓驅動之優點。另一方 面，R(RED)、G(GREEN)、B(BLUE)之各反射型液晶顯示元 件lr、lg、lb中，由於各自之飽和電壓不同，於本實施形 態中，具有對作為驅動各反射型液晶顯示元件lr、、lb 之驅動電路l〇5r、105g、105b，分別施加不同之最大驅動 電壓之特徵。 如上述内容所說明般，本實施形態之反射型液晶顯示元 件lr、lg、lb中，因波長不同而飽和電壓不同。例如，由 於G(GREEN)中波長係550 nm，B(BLUE)中波長係450 nm， 故飽和電壓係4 V以下，由於R(RED)中波長係650 nm，故飽 和電壓變為5〜6 V。因此，藉由該飽和電壓之不同，實現自 驅動電路105r、105g、105b施加之最大驅動電壓對應於各 98638.doc -20- 1293393 色之反射型液晶顯示元件1 r、1 g、1 b而變化。又，作為各 驅動電路l〇5r、105g、l〇5b，最大驅動電壓可動態設定， 以便與各色飽和電壓相對應。藉此，可將各反射型液晶顯 示元件lr、lg、1B對應於各種色並最恰當地加以控制。當 然’亦可固定地設定並施加最恰當之最大驅動電壓。 [產業上之可利用性]
本發明之反射型液晶顯示元件係除適用於上述所說明之 投影系統之外，亦可適用於不向螢幕投影而直接顯示圖像 之電子機器之顯示器等，各種顯示裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係說明本實施形態中所適用之液晶顯示元件1結構之 模式剖面圖。 圖2表示對於d· △ η· ε |2之飽和電壓之關係。 圖3表示本發明之實施例與比較例。 圖4表示對於d.An.jA ε |2之R(RED)之飽和電壓之關係。 圖5係表示將反射型液晶顯示元件適用於投影系統之例 之模式圖。 【主要元件符號說明】 1 反射型液晶顯示 10 Si驅動電路基板 11 光反射電極 12 液晶定向膜 13 液晶定向膜 14 透明電極 98638.doc • 21 - 1293393 15 20 100 101 103 105b l〇5g 105r 玻璃基板 垂直定向液晶 投影系統 燈光源 雙向濾光器 驅動電路 驅動電路 驅動電路
98638.doc -22- ⑤

Claims (1)

  1. ^ 7.07 年月 3修(更)正本 1129$3)^3〇6667號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(95年7月） 十、申請專利範圍： 1 · 一種反射型液晶顯示元件，其特徵為使光透射性電極及 光反射電極相互對向，且使包含垂直定向液晶之液晶層 插入其間之狀態下，對向配置具有該光透射性電極之第1 基體與具有該光反射電極之第2基體，且 將上述液晶層之厚度設為d(pm)，上述垂直定向液晶之 折射率各向異性設為△η，上述垂直定向液晶之比介電係 數各向異性之大小設為丨△ ε丨之情形時， 滿足(1·Δη·|Δ ε|2^5，d$2.5，|Δ ε|^5·5。 2·如請求項1之反射型液晶顯示元件，其中上述垂直定向液 晶之折射率各向異性△ η係〇. 1以上。 3. 一種顯示裝置，其特徵為包含反射型液晶顯示元件，其 使光透射性電極及光反射電極相互對向，且使包含垂直 定向液晶之液晶層插入其間之狀態下，對向配置具有該 光透射性電極之第丨基體與具有該光反射電極之第2基 體’並將上述液晶層之厚度設為d(pm)，上述垂直定向液 晶之折射率各向異性設為△η，上述垂直定向液晶之比介 電係數各向異性之大小設為| △ ε |之情形時， 滿足 ά·Δη·|Δ ε|2-5，d$2.5，|Δ ε|^5·5，以及 •驅動電路’其施加用於驅動上述反射型液晶顯示元件 之電壓。 4.如请求項3之顯示裝置，其中上述驅動電路對應於射入於 上述反射型液晶顯示元件之光之波長設定施加於上述反 射型液晶顯示元件之最大驅動電壓。 98638-950707.doc 1293393 5.如請求項4之顯示裝置，其中上述驅動電路設定成於上述 _ 最大驅動電壓，來自反射型液晶顯示元件之反射率為最 大。 6· 一種投影系統，其特徵為包含反射型液晶顯示元件，其 使光透射性電極及光反射電極相互對向，且使包含垂直 ’ 定向液晶之液晶層插入其間之狀態下，對向配置具有該 - 光透射性電極之第1基體與具有該光反射電極之第2基 _ 體，並將上述液晶層之厚度設為dbm)，上述垂直定向液 晶之折射率各向異性設為△ n，上述垂直定向液晶之比介 電係數各向異性之大小設為丨△ ε |之情形時， 滿足d· △ η·|Λ ε - 5，2·5，丨△ ε 丨^ 5 ;5，且 上述反射型液晶顯示元件配置於自光源所射出之光之 路徑中。 士明求項6之技影糸統’其中包含顯示部，其對應於複數 色之信號，分別配置有上述反射型液晶顯示元件，以及 _ 動電路’其向上述顯示部中的各反射型液晶顯示元 件提供分別不同之最大驅動電壓。 種頌示裝置，其特徵為包含反射型液晶顯示元件，其 使光透射丨生電極及光反射電極相互對向，且使包含垂直 =向液日日之液日日層插入其間之狀態下，對向配置具有該 光透射（1電極之第丨基體與具有該光反射電極之第2基 體’並將上述液晶層之厚度設為d(|um)，上述垂直定向液 日日之折射率各向異性設為△ n，上述垂直定向液晶之比介 電係數各向異性之大小設為|Δ ε I之情形時， 98638-950707.doc 1293393 蟎- 滿足 d· △ η·|Δ ε |2 - 5，dg 2.5，以及 驅動電路，其施加用於驅動上述反射型液晶顯示元件 之電壓，且 上述驅動電路對應於射入於上述反射型液晶顯示元件 之光之波長設定施加於上述反射型液晶顯示元件之最大 驅動電壓。 9·如請求項8之顯示裝置，其中上述驅動電路可改變施加於 上述反射型液晶顯示元件之最大驅動電壓。 10.如請求項8之顯示裝置，其中上述驅動電路設定成於上述 最大驅動電壓處，來自反射型液晶顯示元件之反射率為 最大。 11 · 一種投影系統，其特徵為包含顯示部，其具有反射型液 曰曰”、、員示元件，4反射型液晶顯示元件使光透射性電極及 光反射電極相互對向，且使包含垂直定向液晶之液晶層 插入其間之狀態下，對向配置具有該光透射性電極之第玉
    基體與具有該光反射電極之第2基體，並將上述液晶層之 厚度认為（1(μηι) ’上述垂直定向液晶之折射率各向異性設 為△ n Ji述垂1定向;夜晶之比介電係數各向異性之大小 没為| △ £丨之情形時， 2.5 ^ | 为別配置有上述反射型液晶顯 滿.足〇!·△!!·丨△ £丨2> 並對應於複數色之光 示元件，以及 98638-950707.doc 1293393 12·如睛求項1 2之投影系統，其中上述複數色包含紅、綠、 藍之3原色，且 上述驅動電路將提供上述紅色之反射型液晶顯示元件 之最大驅動電壓設為最大。 13·如請求項u之投影系統，其中上述複數色包含紅、綠、 藍之3原色，且 上述驅動電路形成於矽單晶半導體基板，並將提供上 述紅色之反射型液晶顯示元件之最大驅動電壓設為6 v以 ，下。 士明求項11之投影系統，其中上述複數色包含紅、綠、 藍之3原色， 上述驅動電路形成於矽單晶半導體基板，並將提供上 述、’杂色之反射型液晶顯示元件之最大驅動電壓設為4 ^以 下。 1 5·如明求項2之投影系統，其中包含分離光學系統，其色 _ 分離來自光源之光，並對應於上述複數色之光輸出至分 別配置之顯示部， 合成光學系統’其合成藉由上述顯示部中的各反射型 液晶顯示元件所得之映像光，以及 投射透鏡，其將藉由上述合成光學系統所合成之圖像 投射於螢幕。 種,、員不^置，其特徵為包含反射型液晶顯示元件，其 :光透射性電極及光反射電極相互對向，且使包含垂直 定向液晶之液晶層插入其間之狀態下，對向配置具有該 2 98638-950707.doc 1293393 光透射性電極之第1基體與具有該光反射電極之第2基 體’並將上述液晶層之厚度設為(1(μιη)，上述垂直定向液 晶之折射率各向異性設為△η，上述垂直定向液晶之比介 電係數各向異性之大小設為丨△ ε |之情形時， 滿足(1·Δη·|Α ε|2^5，d$2.5，以及 驅動電路，其施加用於驅動上述反射型液晶顯示元件 之電壓，且 上述驅動電路可改變施加於上述反射型液晶顯示元件 之最大驅動電壓。 1 7· —種投影系統，其特徵為包含顯示部，其具有反射型液 晶顯示元件，該反射型液晶顯示元件於光透射性電極及 光反射電極相互對向，且使包含垂直定向液晶之液晶層 插入其間之狀態下，對向配置具有該光透射性電極之第1 基體與具有該光反射電極之第2基體，並將上述液晶層之 厚度設為οΐ(μηι)，上述垂直定向液晶之折射率各向異性設 為△ η，上述垂直定向液晶之比介電係數各向異性之大小 設為丨△ ε |之情形時， 滿足(1·Δη·|Δ ε 丨2—5，d$2.5，以及 驅動電路，其向上述顯示部中的各反射型液晶顯示元 件提供驅動電壓，且 上述驅動電路可改變施加於上述反射型液晶顯示元件 之最大驅動電塵。 98638-950707.doc
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