CN1932597A - 半穿透反射式的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种半穿透反射式液晶显示装置,主要包括一单晶胞间隙面板,且该单晶胞间隙面板下表面有一反射装置;一第一液晶膜,设置于该单晶胞间隙面板的上方;及一第一偏光片,设置于该第一液晶膜的上方;一第二液晶膜,设置于该单晶胞间隙面板的下方;及一第二偏光片,设置于该第二液晶膜的下方。通过该光学架构的补偿方式,本发明可利用液晶膜搭配一般的单晶胞间隙面板的半透结构而完成半穿透反射的光学模式并获得具有更好的反射对比、穿透对比、及更高的穿透率的液晶显示装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种半穿透反射式单晶胞间隙(single-cell gap)的液晶显示装置,特别指一种在单一间隙显示面板的上/下搭配一液晶膜形成半穿透反射式的光学架构补偿方式,藉此使液晶显示面板达到极佳的光学特性。
背景技术
穿透型液晶显示装置具有高亮度、高对比和高色饱和度的特性,但是整个显示器的光量却是由面板下方的背光源所提供,从而造成很高的电力损耗,且在外在环境光下会造成影像显示模糊。而反射型液晶显示装置是以外在环境光为光源,并利用液晶面板下方的反射板将照射光予以反射,可省去提供光源的背光模组,具有较低的电力损耗和外在环境光下影像清楚显示的特性。但,反射型液晶显示装置对比与色饱和度均低于穿透型液晶显示装置,且在黑暗环境中无法显示。
所以发展出半穿透反射式液晶显示装置来解决上述两方式的缺点,目前半透型液晶显示装置有使用双层液晶盒的方式(如图1所示),其是由一第一液晶层11与第二液晶层12夹置一可半反光及半穿透的反射层13所组成,和依序上下外贴作光学路径补偿用的相位延迟片14、15及两片偏光片16、17。其中该第二液晶层12具有驱动作用以显示影像,另该第一液晶层11的扭转方向与第二液晶层12的扭转方向相反,但相位差值相等的补偿层。藉由该组合达到彼此补偿而得到相位差值为零,且具有高对比的特性。但该方式所得的液晶显示装置由于其整体厚度太厚,不符合目前市场上对轻、薄等特性的需求。
如图2所示,另有一结构是将一液晶盒21反射区域R的厚度(d)设计为穿透区域T厚度(2d)的一半,且在反射区R制作有一垫高层211及一反射层212于该垫高层211表面,让光线在不同的区域所造成的光程差相等。并依序外贴于该液晶盒21上下作为光学路径补偿用的相位延迟片22、23及两片偏光片24、25。所以此种双层间隙液晶盒的半穿透反射式液晶显示装置,需要制作一层垫高层211,不仅有液晶盒间隙设计、制程复杂等缺陷,也导致合格率降低,制造成本增加。
发明内容
于是本发明的主要目的在于改变单一间隙液晶的结构设计,改变整体光学系统,补偿单一间隙液晶显示装置的半穿透式的光学特性,使反射区域与穿透区域均可获得极佳的对比等光学特性。
本发明的另一目的在于本发明对于单一间隙液晶显示装置仅需要改变配向角度,及外贴偏光片与液晶补偿膜(LC film)的搭配便可,其余制程步骤均不需要变动,这样可以增加制造合格率、降低装置的厚度和制作成本。
本发明是一种半穿透反射式液晶显示装置,该液晶显示装置主要包括一单晶胞间隙(single-cell gap)面板,且该单晶胞间隙面板下表面有一反射装置。一第一液晶膜设置于该单晶胞间隙面板的上方,及一第一偏光片设置于该第一液晶膜上方。一第二液晶膜设置于该单晶胞间隙面板的下方,及一第二偏光片设置于该第二液晶膜下方。其中该第一液晶膜及第二液晶膜是一高分子液晶膜或一液晶分子层。
本发明通过光学架构补偿方式,利用液晶膜搭配一般的单晶胞间隙面板的半透结构,可完成半穿透反射的光学模式,并获得具有更好的反射对比、穿透对比、及更高的穿透率的液晶显示装置。
附图说明
图1为现有的双层液晶盒的结构示意图。
图2为现有的具有垫高层的液晶显示装置的结构示意图。
图3为本发明的第一实施例的结构示意图。
图4为本发明的第二实施例的结构示意图。
图5为本发明的第三实施例的结构示意图。
图6为本发明的第四实施例的结构示意图。
图7为本发明的第五实施例的结构示意图。
图8为本发明的第六实施例的结构示意图。
图9为本发明的第七实施例的结构示意图。
图10为本发明的第八实施例的结构示意图。
图11为本发明的第九实施例的结构示意图。
图12为本发明的第十实施例的结构示意图。
图13为本发明的第十一实施例的结构示意图。
图14为本发明的第十二实施例的结构示意图。
图15为本发明的第十三实施例的结构示意图。
图16为本发明的第十四实施例的结构示意图。
图17为本发明的第一实施例的反射率、穿透率与电压的关系图。
图18为本发明的第十一实施例的反射率、穿透率与电压的关系图。
具体实施方式
有关本发明的详细内容及技术说明,现结合附图说明如下:
请同时参阅图3、4所示,本发明是一种半穿透反射式液晶显示装置,该液晶显示装置主要包括一单晶胞间隙(single-cell gap)面板31,且该单晶胞间隙面板31下表面有一反射装置。其中该反射装置是一反射板311,且该反射板311形成开孔,从而形成有该反射板311的反射区域R与无该反射板311的穿透区域T(如图3所示)。或者该反射装置也可为一单层或是多层的金属半透膜312(如图4所示),利用该金属半透膜312的半反射与半穿透的光学特性,使该该单晶胞间隙面板31具有半穿透反射式的特性。
接着,一第一液晶膜32设置于该单晶胞间隙面板31的上方,及一第一偏光片34设置于该第一液晶膜32的上方。且一第二液晶膜33设置于该单晶胞间隙面板31的下方,及一第二偏光片35设置于该第二液晶膜33的下方。其中,该第一液晶膜32及第二液晶膜33是一高分子液晶膜或一液晶分子层。
根据前述图3、4的结构样态,该单晶胞间隙面板31的液晶分子的扭转角可为60°~90°之间;且该单晶胞间隙面板31的相位延迟值为250nm~330nm之间。
该第一偏光片34的穿透轴角度介于150°~180°之间。该第一液晶膜32的光延迟参数(Δnd)介于150~210nm之间,且下配向角度(rubbing direction)为+35°~+65°之间(相对于水平视轴夹角,顺时针为“-”,逆时针为“+”),液晶分子的扭转角介于右旋45°~75°之间(右旋代表该下配向角度使液晶分子由下而上逆时针旋转)。
而该第二偏光片35的穿透轴角度介于55°~85°之间。该第二液晶膜33的光延迟参数(Δnd)介于140~180nm之间,且下配向角度为-10°~-40°之间,液晶分子的扭转角介于右旋35°~65°。
动作原理上,当显示装置的电压不驱动时,反射区域R的外界光(入射光)经过该第一液晶膜32及单晶胞间隙面板31,等同于1/2λ的光学路径,再经过反射装置(如图3的反射板311)的反射产生一反射光,该反射光再次经过第一液晶膜32及单晶胞间隙面板31,等同再经过1/2λ的光学路径,故该反射光等同于经过λ的光学路径进而达到亮态(bright state)。而穿透区域T则是利用该单晶胞间隙面板31内液晶分子的特性,加上该第二液晶膜33与第一液晶膜32所调整出来适当的光程差值,让从背光出来的入射光可以达到最大的透光量形成亮态(bright state)。
当显示装置的电压驱动时,反射区域R的外界光(入射光)经过该第一液晶膜32及单晶胞间隙面板31,等同1/4λ的光学路径,再经过该反射装置(如图3的反射板311)反射后的反射光一样经过等同1/4λ的光学路径,故反射光等同于经过1/2λ的光学路径进,而造成该反射区域R呈现暗态(dark state)。而该穿透区域T由背光出发的入射光搭配适当的偏光条件(第一偏光片34与第二偏光片35),将可使该穿透区域T形成暗态。
举例而言(图3的结构样态),当本发明的半穿透反射式液晶显示装置的结构条件为:该单晶胞间隙面板31内液晶分子的下配向角度为-55°,扭转角度为左旋70°(左旋代表该下配向角度使液晶分子由下而上顺时针旋转),相位差补偿值为280nm。第一偏光片34的穿透轴角度为170°,第一液晶膜32的相位差值为180nm、液晶分子的下配向角度为50°,扭转角度为右旋60°;该第二液晶膜33的相位差值为160nm、液晶分子下配向角度为-25°,扭转角度为右旋为50°;第二偏光片35的穿透轴角度为70°。在此条件下,经光学仿真软件(DiMOS)的仿真与验证下,本发明的半穿透反射式液晶显示装置可获得反射对比大于17且穿透对比大于745以上的结果,其特性如下图17所示,不论是反射区域R与穿透区域T均可获得极佳的对比等光学特性。
另外,该第一液晶膜32进一步可为包括一异方性光学补偿膜的组合,如图5该第一液晶膜32包括一四分之一波片(quarter-waveplate)324,且该四分之一波片324位于一液晶膜321的下方。
或者,如图6所示,该第一液晶膜32包括一二分之一波片(half-wave plate)322,且该二分之一波片322位于一液晶膜323的上方。
当然,该第二液晶膜33进一步也可以是包括一异方性光学补偿膜的组合。如图7该第二液晶膜33包括一四分之一波片334,且该四分之一波片334位于一液晶膜331之上方。
或者,如图8所示,该第二液晶膜33包括一二分之一波片332,且该二分之一波片332位于一液晶膜333的下方。
当然,该异方性光学补偿膜也可以是前述图5~图8结构中的搭配组合。如图9所示,该第一液晶膜32包括该二分之一波片322,且该二分之一波片322位于该液晶膜323的上方;而该第二液晶膜33包括该二分之一波片332,且该二分之一波片332位于该液晶膜333的下方。
或者,如图10所示,该第一液晶膜32包括该四分之一波片324,且该四分之一波片324位于该液晶膜321的下方;而该第二液晶膜33包括该四分之一波片334,且该四分之一波片334位于该液晶膜331的上方。
或者,如图11所示,该第一液晶膜32包括该四分之一波片324,且该四分之一波片324位于该液晶膜321的下方;而该第二液晶膜33包括该二分之一波片332,且该该二分之一波片332位于一液晶膜333的下方。
或者,如图12所示,该第一液晶膜32包括该二分之一波片322,且该该二分之一波片322位于该液晶膜323的上方;而该第二液晶膜33包括该四分之一波片334,且该四分之一波片334位于该液晶膜331的上方。
根据光学原理,该第一液晶膜32也可由一二分之一波片422及一四分之一波片424所组成的上补偿板42取代,如图13所示,该上补偿板42设置于该单晶胞间隙面板31的上方,而该第一偏光片34设置于该上补偿板42上方。
此时,单晶胞间隙面板31的液晶分子的扭转角为60°~90°之间,且该单晶胞间隙面板31的相位延迟值为250nm~330nm之间。而该第一偏光片34的穿透轴角度介于65°~95°之间。该上补偿板42的二分之一波片422的光延迟参数(Δnd)介于250~290nm之间,其慢轴角度为50°~80°之间;且该四分之一波片424的光延迟参数(Δnd)介于140~160nm之间,其慢轴角度为0°~20°之间。该第二偏光片35的穿透轴角度介于75°~95°之间。
而此时该第二液晶膜33包括位于上方的液晶膜333及位于下方的二分之一波片332。其中该液晶膜333的光延迟参数(Δnd)介于120~160nm之间,其下配向角度为0°~-20°之间,其扭转角介于右旋5°~35°;该二分之一波片332的光延迟参数(Δnd)介于240~290nm之间,其慢轴角度为60°~80°之间。
举例而言(图13的结构样态),当本发明的半穿透反射式液晶显示装置的结构条件为:该单晶胞间隙面板31内液晶分子的下配向角度为-55°,扭转角度为左旋70°,相位差补偿值为280nm,而第一偏光片34的穿透轴角度为80°,该二分之一波片422的慢轴角度为65°、相位差值为270nm;该四分之一波片424的慢轴角度为5°、相位差值为140nm。而该液晶膜333的相位差值为148nm,液晶分子的下配向角度为-10°,其扭转角为右旋20°。而该二分之一波片332的慢轴角度为68°、相位差值为270nm,第二偏光片35的穿透轴角度为88°。在此条件下,经光学仿真软件(DiMOS)的仿真与验证,本发明的半穿透反射式液晶显示装置可获得反射对比大于13且穿透对比大于515以上的结果,其特性如下图18所示,不论是反射区域R与穿透区域T均可获得极佳的对比等光学特性。
当然前述的结构也可如图14所示,该第二液晶膜33包括位于上方的四分之一波片334及位于下方的液晶膜331。
相同地,该第二液晶膜33也可由一二分之一波片532及四分之一波片534组成的下补偿板53取代,如图15所示该下补偿板53设置于该单晶胞间隙面板31的下方,而该第二偏光片35设置于该下补偿板53的下方。
当然,前述的结构也可如图16所示,该第一液晶膜32包括位于下方的液晶膜323及位于上方的二分之一波片322。
综合前述的结构样态,本发明利用该上补偿板及下补偿板中至少含有一片以上的液晶膜(LC film)来改变单一间隙液晶的结构设计,藉由该液晶膜改变整体光学系统,补偿单一间隙液晶显示装置的半穿透式的光学特性,使反射区域与穿透区域均可获得极佳的对比等光学特性。
生产制程上,本发明仅需要对于单一间隙液晶显示装置改变其液晶分子的配向角度,及外贴偏光片与液晶膜(LC film)的搭配便可,其余制程步骤均不需要变动,这样将可以增加制造合格率、降低装置的厚度和制作成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (28)
1.一种半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于包括:
一单晶胞间隙面板(31),且所述单晶胞间隙面板(31)下表面有一反射装置;
一第一液晶膜(32),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的上方;
一第一偏光片(34),设置于所述第一液晶膜(32)的上方;
一第二液晶膜(33),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的下方;
一第二偏光片(35),设置于所述第二液晶膜(33)的下方。
2.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一反射板(311),其开孔形成一反射区域与一穿透区域。
3.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一金属半透膜(312)。
4.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)及第二液晶膜(33)是一高分子液晶膜及一液晶分子层的其中之一。
5.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述单晶胞间隙面板(31)的液晶分子的扭转角为60°~90°之间;且所述单晶胞间隙面板(31)的相位延迟值为250nm~330nm之间。
6.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一偏光片(34)的穿透轴角度介于150°~180°之间。
7.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)的光延迟参数(Δnd)介于150~210nm之间,其下配向角度为35°~65°之间,其扭转角介于右旋45°~75°之间。
8.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二偏光片(35)的穿透轴角度介于55°~85°之间。
9.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二液晶膜(33)的光延迟参数(Δnd)介于140~180nm之间,其下配向角度(rubbing direction)为-10°~-40°之间,其扭转角介于右旋35°~65°。
10.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)进一步包括一异方性光学补偿膜。
11.根据权利要求1所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二液晶膜(33)进一步包括一异方性光学补偿膜。
12.一种半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于包括:
一单晶胞间隙面板(31),且所述单晶胞间隙面板(31)下表面有一反射装置;
一二分之一波片(422)及一四分之一波片(424)组成的上补偿板(42),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的上方;
一第一偏光片(34),设置于所述上补偿板(42)的上方;
一第二液晶膜(33),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的下方;
一第二偏光片(35),设置于所述第二液晶膜(33)的下方。
13.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一反射板(311),其开孔形成一反射区域与一穿透区域。
14.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一金属半透膜(312)。
15.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二液晶膜(33)是一高分子液晶膜及一液晶分子层的其中之一。
16.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述单晶胞间隙面板(31)液晶分子的扭转角为60°~90°之间;且所述单晶胞间隙面板(31)的相位延迟值为250nm~330nm之间。
17.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一偏光片(34)的穿透轴角度介于65°~95°之间。
18.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述上补偿板(42)的二分之一波片(422)的光延迟参数(Δnd)介于250~290nm之间,慢轴角度为50°~80°之间;且所述四分之一波片(424)的光延迟参数(Δnd)介于140~160nm之间,慢轴角度为0°~20°之间。
19.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二偏光片(35)的穿透轴角度介于75°~95°之间。
20.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二液晶膜(33)包括一位于上方的液晶膜(333)及一位于下方的二分之一波片(332)。
21.根据权利要求12所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第二液晶膜(33)包括一位于上方的四分之一波片(334)及一位于下方的液晶膜(331)。
22.一种半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于包括:
一单晶胞间隙面板(31),且所述单晶胞间隙面板(31)下表面有一反射装置;
一第一液晶膜(32),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的上方;及
一第一偏光片(34),设置于所述第一液晶膜(32)上方;
一由二分之一波片(532)及四分之一波片(534)组成的下补偿板(53),设置于所述单晶胞间隙面板(31)的下方;及
一第二偏光片(35),设置于所述下补偿板(53)下方。
23.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一反射板(311),其开孔形成一反射区域与一穿透区域。
24.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述反射装置是一金属半透膜(312)。
25.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)是一高分子液晶膜及一液晶分子层的其中之一。
26.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述单晶胞间隙面板(31)液晶分子的扭转角为60°~90°之间;且所述单晶胞间隙面板(31)的相位延迟值为250nm~330nm之间。
27.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)包括一位于下方的四分之一波片(324)及一位于上方的液晶膜(321)。
28.根据权利要求22所述的半穿透反射式液晶显示装置,其特征在于,所述第一液晶膜(32)包括一位于上方的二分之一波片(322)及一位于下方的液晶膜(323)。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |