发明名称 反射式光学自补偿液晶显示器的结构
摘要 一种反射式光学自补偿液晶显示器的结构,包含一片含共电极层的基板、一片含画素电极层的基板、一偏光片、一序列式补偿膜,和一均匀的液晶层,其中之电极层一为透明电极层,另一为反射元件,而藉由入射光经此偏光片,形成线偏光,再经补偿膜和液晶后,形成近似圆偏光。再经镜面反射后,经补偿膜和液晶后,形成垂直此偏光片的近似线偏光。加入驱动电压后,液晶与偏光片的夹角度数不为零。其光学原理是利用一种近似圆偏光模式,藉由搭配液晶层的双折射性质,经适当的角度组合,自行补偿以达到降低可见光全波段暗状态的漏光。此液晶显示器结构可在低电压驱动,并具高对比和视角广的特性,使用一般△n介于0.075与0.13的液晶,可靠度仍然很好,信赖性佳,偏光转化效率达95%以上。
申请公布号 TW561295 申请公布日期 2003.11.11
申请号 TW091101808 申请日期 2002.02.01
申请人 元太科技工业股份有限公司 发明人 刘鸿达
分类号 G02F1/13 主分类号 G02F1/13
代理机构 代理人 吴宏山 台北市内湖区行爱路一七六号三楼
主权项 1.一种反射式光学自补偿液晶显示器的结构,包含有:上下两片基板,该上下片基板分别含一共电极层和一画素电极层,该电极层中一为透明电极层,另一为反射元件,该反射元件至少包含一反射金属层;一序列式补偿膜,形成在该片上层基板的上方;一偏光片,形成在该序列式补偿膜的上方;以及一均匀的液晶层,形成在该两电极层之间;其中,在未加入驱动电压时,该液晶层的液晶元呈水平排列状,该液晶层的液晶元指向矢与该偏光片的夹角度数不为零,加入驱动电压后,藉由入射光经该偏光片,形成线偏光,再经补偿膜和液晶后,形成近似圆偏光,再经镜面反射后,该补偿膜和该液晶元形成垂直该偏光片的近似线偏光。2.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该共电极层形成在该上层基板的下方,而该画素电极层形成在该片下层基板的上方。3.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该片上层基板更包含一彩色滤光片。4.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该画素电极层是主动矩阵元件的条状电极。5.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该画素电极层是被动矩阵元件的条状电极。6.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射元件为一平坦的反射金属层。7.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射元件包括一内散乱层和一反射金属层,该内散乱层形成在该片下层基板的上方,该反射金属层覆盖于该内散乱层的上方。8.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射元件更包含:一内散乱层,形成在该片下层基板的上方;一反射金属层,形成在该散乱层的上方;一披覆层,形成在该反射金属层的上方;以及一层铟锡氧化物图案,形成在该披覆层的上方。9.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该显示器的结构系利用一种近似圆偏光模式,搭配该液晶层的双折射性质,经该偏光片与该序列式的补偿膜和该液晶元之间的角度组合,来达到降低可见光全波段暗状态的漏光。10.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式的补偿膜、该液晶层和该偏光片之间的角度组合解满足下列关系:当该液晶材质的特性与该补偿膜的相位差保有不等式0.85<=(n乘以d)/2R<=1.15之关系时,则1和2的角度组合满足下列联立不等式(2)和(3):1-30<=32<=1+30 --(2),35<=2<=55或35<=2-90<=55 --(3),其中,d为该液晶元间隙,R为该补偿膜的相位差,1为该补偿膜与该偏光片夹角,2为该液晶层与该偏光片夹角,n为折射率。11.如申请专利范围第10项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该液晶材质具有折射率n介于0.07~0.15之间,且介电系数大于等于5的特性。12.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式的补偿膜、该液晶层和该偏光片之间的角度组合解满足下列关系:当该液晶材质的特性与该补偿膜的相位差保有不等式0.2<=(n乘以d)/2R<=0.33之关系时,则1和2的角度组合满足下列联立不等式(5)和(6):21+30<=2<=21+60--(5),5<=1<=25 --(6),其中,d为该液晶元间隙,R为该补偿膜的相位差,1为该补偿膜与该偏光片夹角,2为该液晶层与该偏光片夹角,n为折射率。13.如申请专利范围第12项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该液晶材质具有折射率n介于0.045~0.095之间,且介电系数大于等于2.5的特性。14.如申请专利范围第4项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该主动矩阵元件系选自薄膜电晶体和薄膜二极体之其中一种。15.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该透明电极层为含铟锡氧化物或铟锌氧化物之电极层。16.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式补偿膜系作为相位补偿器。17.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式补偿膜为含有高分子聚合物膜。18.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式的补偿膜的膜厚范围为介于20um~180um之间。19.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该内散乱层的材质系选自正型光阻、负型光阻,和压克力系列树酯之其中一种。20.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层的材质系选自铝、银、铝合金、银合金,和高反射率的多层膜之其中一种。21.如申请专利范围第9项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该序列式的补偿膜是系选自单轴延展膜、双轴延展膜、A-平板和O-平板和C-平板的组合之其中一种。22.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该液晶显示器的结构系应用在广视角的正常黑模式的反射式薄膜电晶体-液晶显示器、半穿透半反射薄膜电晶体-液晶显示器、正常黑模式的反射式、和半穿透半反射液晶显示器,和穿透反射式液晶显示器中的一种液晶显示器。23.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层具有反射式结构。24.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层具有半穿透半反射式结构。25.如申请专利范围第1项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层具有开口透光区的结构。26.如申请专利范围第25项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,在单一画素内,该开口透光区的形状系选自条状、矩形、圆形、和矩形与圆形之组合的其中一种的开口形状。27.如申请专利范围第25项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,在单一画素内,反射金属层的开口透光区T的面积与开口透光区加上反射区的面积和的比値介于5%~30%之间。28.如申请专利范围第24项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层材质系铝合金,且该反射金属层膜厚范围为50~500埃。29.如申请专利范围第24项所述之反射式光学自补偿液晶显示器的结构,其中该反射金属层材质系银合金,且该反射金属层膜厚范围为银合金且此银合金膜厚范围为0.5K~2K埃。图式简单说明:图1a为根据本发明之反射式光学自补偿液晶显示器,在关状态时的一个剖面结构示意图。图1b为根据本发明之反射式光学自补偿液晶显示器,在开状态时的一个剖面结构示意图。图2a为本发明中反射元件之第二种较佳实施例的剖面结构示意图。图2b为本发明中反射元件之第三种较佳实施例的剖面结构示意图。图3a~图3c分别为本发明中反射元件之三种反射金属层的结构示意图。图4a~图4c说明图3c之反射金属层结构在单一画素内的三种开口形状。图5a为根据不同液晶材质的特性计算出的门槛电压与驱动电压,说明本发明之液晶层的调变在两伏特以下的驱动电压就可运作。图5b为根据图5a其中一种液晶材质的特性,本发明之液晶显示器的反射率对电压的由线图。图5c为一2.2"之本发明之液晶显示器面板的反射率对电压的曲线图。图6a和图6b说明本发明利用近似圆偏光模式,经补偿膜、液晶层与偏光片之间的第一组角度组合解,以达到降低可见光全波段暗状态的漏光,其中图6a为满足此第一组角度组合解之液晶材质的特性与补偿膜之相位差的关系式(1)的图解,图6b为此第一组角度组合的图解。图6c和图6d说明本发明利用近似圆偏光模式,经补偿膜、液晶层与偏光片之间的第二组角度组合解,以达到降低可见光全波段暗状态的漏光,其中图6c为满足此第二组角度组合解之液晶材质的特性与补偿膜之相位差的关系式(4)的图解,图6d为此第二组角度组合的图解。图6e为在可见光全波段间,本发明之显示器的反射强度百分比的曲线图。图6f说明本发明之反射式液晶显示器的视角特性。图7a~图7c分别为根据本发明之液晶显示器的亮状态视角图、暗状态视角图以及对比视角图。图8为根据本发明之反射式光学自补偿液晶显示器的红、绿、蓝三子画素在开状态和关状态时的反射光谱。图9说明本发明之反射式光学自补偿液晶显示器的蓝子画素之灰阶的光学实施效果。图10为反射式扭转模式、一般扭转模式和本发明之液晶模式的阀値电压和可靠度的比对。
地址 新竹市新竹科学工业园区力行一路三号