TWI342452B - - Google Patents

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1342452 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半穿透半反射式液晶顯示裝置，特別是— 種具有正交偏光片系統下，利用相位差值補償膜之光學慢軸與液 晶長料軸向的差異來獲得最適當的相位差值之半穿透半反射式液 晶顯示裝置。 【先前技術】 隨著通信技術的提升，人類對於可攜式面板的功能需求越來 越重視，為了滿足省電'戶外可視性、高色彩純度等特性 ，_十 透半反射式液晶面板（TransflectiveLCD)的應用範圍也大大地增 加。1第1圖」為習知半穿透半反射式液晶顯示裝置，其製作方式 是在液晶盒10中反射區B與穿透區A具有1:2不同的厚度，讓光 線在不同的區域所造成的光程路徑一致，此類型的光學補償膜為 達成低色散的效果，-般是上偏光片U和下偏光片12分別搭配 四勺之一波長的上波片（quarter-wave plate ) 13和下波片 (qUarter-wave plate) 14形成圓偏光，再利用圓偏光系統搭配平 行排列的液晶盒10來實現半透效果。圖中來自背光模組的光 線通過下偏光片】2形成線性偏極化光，其偏振光方向如箭頭12a 所示，接著級躺下波片14形成左旋則絲，其偏光方向如箭 頭14a所示，絲规穿過液晶盒1()，其中液晶分子依照配向方 向l〇a 10b排列’當光線到達上波片13時，則形成右旋圓偏光， 其偏振光方向如箭頭l3a所示，而最後光線通過上偏光片U，則 又七成線性偏極化光，其偏光方向如箭頭】】a所示。利用薄膜電 1342452 :體的電壓控做晶分子長細向的方式，來調整最後可透過上 娜光片1〗之光線1 ’以達成控制明暗之功效。但是為了讓穿透模 式，反射模式的效果可明時呈現，纽善反射效麵往往會犧 牲穿透模式的顯示品質。 心為解決前述問題，美國專利US 6,654,0S7號案中揭示一種半 f透半反射歧晶麻裝置，當電壓_時，f域組之光源先 牙過下偏光板，形成線性偏極化光，接著光線通過四分之一波長 的下波片形成右旋gj偏光，接著光線再通過液晶盒中的液晶層形 f左旋圓偏光，錢光線通過四分之—波長上波片形成線性偏極 化光’此時的線性偏極化光和上偏光板的偏光方向平行，因此螢 幕呈現絲。當電壓起贿，通過液晶層的光線會形成右旋圓二 兀而通過上波片的線性偏極化光和上偏光板的偏光方向垂直， =此營幕呈現暗態。下波片使得穿透模式和反射模式的照度相 备，叩穿透區的液晶厚度較反射區厚一倍，使得電壓起始時整個 半牙透半反射式液㈣幕呈現均勻暗態，因此提升了螢幕的明& 對比度。 3 綜合上述所言，目前半穿透半反射式液晶顯示裝置均是利用 包含有產生®狀光學補償膜來改善色制題，提高發幕 允度並改善螢幕之明暗對比度，惟應用圓偏光系統之半穿透半反 射j液晶顯示裝置，其财視角無法減，且灰階反解缺點無 法突破，因此提出一種新的光學補償系統’藉以改善半穿透半反 射式液晶顯示裝置之缺點，實為一重要課題。 【發明内容】 1342452 為解決先前論所存在之_，本發明提供—種半穿透半反 •，式液晶顯示裝置，利用光學慢軸上τ正交之兩片補償膜夹住液 / 晶盒’並配合液晶錢之啟動與關閉來達成最佳暗態與最佳亮能 ，之顯示功能’在不破壞反射模式下進而達成具有低色散、較廣^ 角與超低暗態效果的穿透光學模式。 本發明所揭露之半穿透半反射式液晶顯示裝置包括有一第 -偏光相位差值補償膜，位於第—偏光片上：一液晶 盒’位於第-相位差值補償膜上，液晶盒具有—液晶層，液晶層 之液晶配向垂直於第—她差鋪伽之光學㈣，域晶盒更 包括有至少—穿透區與至少—反射區；—第二相位差值補償膜， 位於液日日益上，第二相位差值補償膜之光學慢軸平行於液晶層之 液晶配向；一第二偏光片，位於第二相位差值補償膜上；及一背 光核組，位於第-偏光片下。其中，第一相位差值補償膜與第二 相位差值補償膜可為PC、Arton、Sina、 鲁 寺材料。 本夯明利用液晶盒與第一相位差值補償膜、第二相位差值補 -楨膜格配出具有適當的相位差值與光學慢軸角度，再利用正交偏 • 光片系統在不破壞反射模式下進而達成較佳的穿透光學模式。 以下在|施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其 内谷足以使任何熟習相關技蟄者了解本發明之技術内容並據以實 施，且根據本說明書所揭露之内容、申請專利範圍及圖式，任何 熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。 【實施方式】 丄J42452 ^為使對本發明的目的、構造、特徵、及其功能有進一步的瞭 解，灶配合實施例詳細說明如下。以上之關於本發明内容之說明 、下之具知方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且 長:供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。 叫麥閱|第2圖」為本發明之第一實施例。半穿透半反射式 ^曰曰顯不裝置包括有—第—偏Μ 24、—第-相位差值補償膜 ~ 液Ba_&_ 22、一弟一相位差值補償膜21、一第二偏光片20 與—背光模組25。第一相位差值補償膜23位於第一偏光片24上； 液晶盒22位於第一相位差值補償膜23上，液晶盒22具有液晶 層，液晶層之液晶配向22a、22b垂直於第一相位差值補償膜幻 之光學忮軸方向23a，且液晶盒22更包括有穿透區A與反射區B， “中液a日層之液晶分子為平行排列（h〇m〇gene〇us);第二相位差 值補償膜21位於液晶盒22上，第二相位差值補償膜21之光學慢 軸方向21a平行於液晶層之液晶配向22a、2此；第二偏光片 位於第二她差麵償膜21上；及背光模組25，位於第一偏光 片24下。其中第一偏光片24之偏光方向施與第二偏光片加之 偏光方向20a互相垂直。 在一正交（crossed)的偏光片系統中，利用第一相位差值補 倾23之光學’fe軸方向23a與第二相位差值補償膜2 j之光學慢軸 方向2la之對應關係’當液晶電璧關閉時，利用第—相位差值補償 膜23與第二相位差值補償膜21之相位差值搭配液晶盒22的光程 差值，使賴光學I；統t之等效她差值儘可能等於半波長以獲 4取大党度。當液晶電麼開啟時，液晶盒22僅剩下殘留的水平相 8 1342452 請同時參閱「第5A圖」與「第5B圖」以說明第二實施例之 光學測試結果。「第：>A圖」為反射模式在不同液晶電壓下的反射 '度曲線圖。「第5BS1」為穿透模式在不同液晶電壓下的穿透度曲 > 線圖。在第二實施例中’該液晶層之液晶分子為平行排列 • (homogeneous)，其液晶分子的配向方向為9〇度，第二偏光片 40之穿透軸為45度、液晶聚合物膜41之液晶光軸方向41&與液 晶盒40之液晶配向42a、42b平行且液晶聚合物膜4丨之相位差值 •為110nm，而液晶傾斜角度為50度。液晶盒40之反射區b的相 位差值為180nm，而穿透區A的相位差值為34〇nm。相位差值補 償膜43之光學慢軸為0度，其相位差值為16〇nm。第一偏光片 44的穿透軸為-45度。第二實施例之反射對比度為12 9，而穿透 對比度為8612。由「第5B圖」可以觀察到在穿透模式下，第二 實施例之光學補償系統具有低色散與最低暗態的優點。 本發明之光學補償機制除了搭配平行排列的液晶盒外，亦適 _ 用於具小角度旋轉的液晶盒，在第三實施例中，其補償膜與光學 架構與第一實施例相同，唯一差別是液晶盒具有旋轉（加紐）效 應在其中。請參考「第2圖」各元件之相對位置以說明第三實施 例。在第三實施例中，當第二偏光片2〇的穿透軸為45度，第二 相位差值補償膜21之光學慢轴角度為9〇度，且其相位差值等於 llOnm。而液晶盒22中之液晶分子具有旋轉(加丨贫)3〇度的效果， 此外，第一相位差值補償膜23位於第一偏光片24上，第一相位 差值補償膜23之光學慢軸方向23a係垂直於液晶層之液晶分子旋 轉角度之中心方向；第二偏光片20位於第二相位差值補償膜21 12 1342452 上，第一相位差值補償膜21之光學慢轴方向21a係平行於液晶層 之液晶分子旋轉角度之中心方向；而背光模組25位於第一偏光片 24下方。其中第一偏光片24之偏光方向24a與第二偏光片之 偏光方向20a互相垂直。另，液晶盒22之反射區B的相位差值為 112nm ’而穿透區a之相位差值為224励。第—相位差值補償膜 23之光學慢軸為〇度’其相位差值為湖聰。第一偏光片％的 穿透轴為-45度。請同時參閱「第6A圖」與「第6B圖」以說明 第三實施例之光學測試結果。「第6A圖」為反射模式在不同液曰 電座下的反射度曲線圖。「第6B圖」為穿透模式在不同液晶電壓 下的穿透度曲線圖。第三實施例之反射對比度為128，而穿透對 比度為4040。因此，本發明之光學補償機制除了可以搭配平行排 列的液晶盒外，亦可搭配具有旋轉效應的液晶盒。而液晶外夜 晶層之液晶扭轉角度可為〇〜5〇度。由於藉由適當的上下補;鮮 液晶盒殘㈣相位差值進行相消動作，促使具低亮度之暗態的產 生，達成尚對比度之光學特性。 接下來請同時參照「第7A圖」至「第 補償系統與本料之第—〜第三實施例 ^為自知®偏光 示裝置在穿透區的水平視角特性圖。「第Μ圖^射=顯 圓偏光補餘狀半穿料簡歧轉轉置在 視角綱1蝴_咖獅 平 平視角40與水平視角·5G度附近產生交又，在^線’在水 會產生灰階反轉的問題，使視角無法拉大乂二視土 施例在穿透區的水平視角特性圖，在水平視Μ度^才為Li 1342452 階反轉，使得水平視角較習知的水平視角廣。「第7C圖」為第二 貝鈀例在牙透區的水平視角特性圖，在水平視角·7〇度附近才產生 灰階反轉，因此第二實施例的結構會使穿透區比第一實施例有較 佳的視角特性，也就是液晶聚合物膜要比相位差值補償獏的補償 效果好。「第7D圖」為第三實施例在穿透區的水平視角特性圖， 在水平視角-6：)度和水平視角9〇度附近會產生灰階反轉，由於液 曰曰1 /、，紅轉效應，使得第三實施例之視角特性比第一和第二實 把例友，但即使如此’第三實施例之水平視角仍比習知的水平視 角大。 接下來請同時參照「第8Α圖」至「第SD圖」習知圓偏光補 償系統與本發明之第-至第三實施例之半f透半反射式液晶顯示 裝置在穿舰_直視肖紐圖。「第8A圖」為習知ϋΜ 圓偏光補财統之半穿透半反射式液·、示裝置在穿透區的垂直 視角特性圖’液晶電動㈣之穿透度树在垂直視角Q度的穿透 度降低’使彳f正姻方向的亮度不佳，而液晶電壓驅動之穿透度 曲線起伏大，表示暗態區域效果不良。「第8B圖」為第一實施例 在穿透區賴直視將性圖，液晶電壓關之穿透度曲線在垂直 視角0度的;f透度較習知提升，改善正視角方向的亮度 ，但液晶 電壓起始之穿透度曲線起伏仍大。「第8C圖」為第二實施例在穿 透區的垂直視祕性圖，液晶電壓_之穿透度曲線在垂直視角 〇度的穿透度高’正視角方向的亮度大，且液晶電壓驅動之穿透 度曲線起伏小，可提絲佳之暗魏域，因此減聚合物膜較相 位差值補償模的補償效果好。「第8D圖」為第三實施例在穿透區 14 1342452 的垂直視角特性圖’雖然液晶電墨關閉之穿透度曲線在垂直視角 〇度的穿透度不及第-與第二實施例，但仍較習知的亮度大。 ·· 綜合上述所言，本發明之半穿透半反射式液晶顯示裝置，只 .要上下兩片補償膜之光學慢轴成正交，並夾住液晶盒，均可達成 相同功效。在正交偏光補償系統下，利用相位差值補償膜之光學 慢軸與液晶長轴軸向的相對關係以及相位差值補償膜的相位差值 4合配適當液晶盒的光程差絲獲得最適#的相位差值，使得液晶 _在不被驅動情況下，可以產生約半波長（1/2 λ )的相位差值而 達成受態。t液晶受到驅動時，可以形成等同零相位差值的效果， 故達成暗態。利用平行排列或具旋轉效應的液晶盒搭配適當的相 位差值補舰之相位差值與光學慢㈣度，在不破壞反射模式下 進而達成具另低色散、較廣視角超低暗態效果的穿透光學模式。 除此之外，習知圓偏光補償系統需使衫片相位差板，而本發明 不但可以減少她差板的使用_降低生產成本，使液晶顯示襄 •置厚度㈣’且她差值補伽可容驗晶盒巾之液晶旋轉角度 交大’即可降低不良品的產生，相對地降低相位差值補償膜的損 . 耗。 、 . 雖然本發明以前述之實施例揭露如上，^其並非用以限定本 發明。在不麟本發明之精神和範圍内，所為之更動與潤部，^ 屬本發明之專利賴範圍。M於本發明所界定之保護範圍請參 所附之申請專利範圍。 > 【圖式簡單說明】 第1圖為習知半穿透半反射式液晶顯示裝置示意圖； 15 1342452 第2圖為本發明之第一實施例圖； 第3A圖為本發明第一實施例之反射模式在不同液晶電壓下 . 之反射度曲線圖； • 帛3B圖為本發明第一實施例之穿透模式在不同液晶電壓下 之穿透度曲線圖； 第4A圖至第4D圖為本發明之第二實施例圖； 第5A圖為本發明g二實關之反雜式在不同液晶電壓下 φ 的反射度曲線圖； 第5B圖為本發明第二實施例之穿透模式在不同液晶電壓下 的穿透度曲線圖； 第6A圖為本發明第三實施例之反射模式在不同液晶電壓下 的反射度曲線圖； 第6B圖為本發明第三實施例之穿透模式在不同液晶電壓下 的穿透度曲線圖； _ f 7A圖為習知半穿透半反射式液晶顯示裝置在穿透區之水 平視角特性圖； 第7B圖為本發明第一實施例在穿透區之水平視角特性圖； . 第7C圖為本發明第二實施例在穿透區之水平視角特性圖； 第7D圖為本發明第三實施例在穿透區之水平視角特性圖； 第8A圖為習知半穿透半反射式液晶顯示裝置在穿透區之垂 直視角特性圖； 第8B圖為本發明第一實施例在穿透區之垂直視角特性圖； 第8C圖為本發明第二實施例在穿透區之垂直視角特性圖； 16 1342452 及 第8D圖為本發明第三實施例在穿透區之垂直視角特性圖。 【主要元件符號說明】 \ 10、22、42........................................................液晶盒 ’ 、10b、22a、22b、42a、42b、411............液晶配向 ^........................................................................上偏光片 11a、12a、13a、14a、20a、24a、40a、44a......偏光方向 # 12........................................................................下偏光片 13 ........................................................................上 14 ........................................................................下波片 15、25、45........................................................背光模組 20、40................................................................第二偏光片 21........................................................................第二相位差值 補償膜 φ 21a、23a、43a..................................................光學慢軸方向 23........................................................................第一相位差值 補償膜 24、44..................................................................第一偏光片 . A..........................................................................穿透區 t B..........................................................................反射區 41、41’、41”......................................................液晶聚合物犋 41 a、41’a、41"a................................................液晶光轴方向 43.........................................................................相位差值補償 17 1342452 膜 410........................................................................液晶分子

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Claims (1)

1342,452 十、申請專利範園： '-vf n 1.—種半穿透半反射式液晶顯示裝置，包括有： 一第一偏光片； 一第一相位差值補償膜，位於該第一偏光片上，·

一液晶盒，位於該第一相位差值補償膜上，該液晶盒具有 -液晶層’該液晶層之液晶分子為扭轉模式（偷m〇de)，該 第-相位差值補償膜之光學慢姉垂直於紐晶層之液晶分 子扭轉角度之中c方向’該液晶盒更包括至少—穿透區與至少 一反射區； 一第二相位差值補償膜，位於該液晶盒上，該第二相位差 值補償膜之光學慢轴係平行該液晶層之液晶分子扭轉角度之 中心方向； 一第一偏光片，位於該第二相位差值補償膜上；及 一背光模組，位於該第一偏光片下。 2. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置，其中該第一相位差值補償膜之相位差值為6〇〜190奈米（nm)。 3. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置，其中该穿透區之相位差值為200〜3 80奈米（nm )。 4. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置’其中該反射區之相位差值為100〜200奈米（nm )。 5. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置，其中該第二相位差值補償模之相位差值為60〜190奈米（nm)。 6·如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 19 1342.452 置’其中該第一相位差值補償膜與該第二相位差值補償膜係為pc， Arton，Sina或Zeonor其中一種材料所形成。 7. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置’其中該液晶層之液晶分子的扭轉角度介於〇〜50度。 8. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置，其中該第一相位差值補償膜與該第二相位差值補償膜至少其 中之一為一液晶聚合物膜。 9. 如申請專利範圍第8項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置’其中該液晶聚合物膜之液晶傾斜角度(tilt angle)為30〜70度。 10. 如申請專利範圍第8項所述之半穿透半反射式液晶顯示裝 置，其中該液晶聚合物膜之相位差值為80〜160奈米（nm)。

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