TW201100919A - Wide viewing angle transflective liqud crystal displays - Google Patents

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TW5047PA 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 不㈣是有關於-種液晶顯示器及其 別是有關於一種半穿透半反射式 '特 法。 飞液日日顯不器及其操作方 先别技術】 述 以下係關於廣視角半穿透半反射式液晶顯示器的描 ，某些實施例中，半穿透半反射式液晶顯示器包括數 個，素。各個像素具有藉由背光單元發光的穿透區域及藉 由J哀境光發光的反射區域。液晶胞設置在下玻其 玻璃基板之間’此些玻璃基板置於τκ偏光板圓偏光 板之間。下圓偏光板可包含第一線性偏光板、第一半波片 及第一四分之一波片。上圓偏光板可包含第二線性偏光 板、第二半波片及第二四分之一波片。液晶層係藉由基板 内部表面的下配向層和上配向層來配向，使得液晶層起始 時配向於基板的同一方向。板狀像素電極形成於穿透區域 的下基板上。連接像素電極的導電金屬反射層形成於反射 區域。在上基板上，共同電極形成於穿透區域及反射區域。 如上述實施例，從背光單元發出的光線於穿透區域中 穿越液晶胞一次，而從頂邊進入的環境入射光線於反射區 域中穿越液晶胞兩次。為了補償它們的光程路徑差異，介 電凸塊形成於反射區域中，以使讓反射區域中的液晶層厚 度大約為穿透區域中的液晶層厚度一半。當穿透區域的相 201100919

- TW5047PA 位延遲△«•(Ιτ大約為1/2λ(其中、《。係為液晶 材料的異常折射率及正常折射率），且在反射區域部份大約 . 為1/4λ時（其中λ係入射光波長），穿透區域將產生最大穿透 率，而反射區域將產生最大反射率。當施加高電壓時，液 晶分子將重新配向而垂直於基板，在反射區域和穿透區域 中將產生可忽略的相位延遲，以達到共同的暗態。 【發明内容】 0 根據本發明之一方面，提出一種半穿透半反射式液晶 顯示器，包括第一透明玻璃基板、第二玻璃基板、第一線 性偏光板、第二線性偏光板及位相差薄膜。第一玻璃基板 比第二玻璃基板更靠近背光模組。第一線性偏光板比第二 ' 線性偏光板更靠近背光模組。位相差薄膜介於第一線性偏 • 光板及第二線性偏光板之間。顯示器包括位在第一基板及 第二基板之間的數個像素，各個像素包括穿透區域和反射 區域。穿透區域具有第一厚度之液晶層。當沒有施加數據 〇 電壓或施加相對於暗態的電壓時，位相差薄膜具有相位延 遲，以補償在穿透區域中對於法入射光在液晶層的相位延 遲，使其達到暗態。反射區域具有第二厚度之液晶層。當 沒有數據電壓或相對於暗態的數據電壓施加於像素時，位 於反射區域之位相差薄膜及液晶層的組合相對於法入射 • 光之相位延遲範圍介於0.22λ和0.28λ之間，以使其達到暗 • 態，其中λ係為光線的波長。 實施例可包括一或多個以下特徵。當像素操作於暗態 時，液晶層之液晶分子實質上平行於玻璃基板。第一線性 5 201100919

TW5047PA 偏光板的穿透軸垂直於第二線性偏光板的穿透軸。液晶層 具有配向方向’配向方向相對於線性偏光板之穿透軸 的角Μ 40度到5〇 位相差薄膜包括具有主折射率 =、广和〜的雙軸拉伸膜，其巾在某些 貝Μ丨巾位相差薄膜具有折射率〜=〜。位相差薄膜的 ’軸實質上垂直於第—線性偏光板及第二線性偏光板之至 少其中之-，且位相差薄膜的〜轴實f上平行於液晶層的 配向方向。 在反射區域中’第二線性偏光板、位相差薄膜及液晶 β曰的組合形成圓曲性偏光板。像素包括在穿透區域和反射 區域中的像素電極、反射區域的反射電極及共同電極。其 中像素電極、反射電極及共同電極皆設置於相對於液晶層 =-側。在某些實施例中，像素電極包含條狀結構，且 '、電極設置在共同電極和液晶層之間。各個條狀結構呈 ^在2Um到8um㈤寬度，及介在2um到i〇um的間距。 2些實施例’共同電極包含條狀結構，且共同電極位在 像素電極和液晶層之間。 顯示器之控制器藉由單一灰階伽馬控制曲線驅動穿 ^和反射區域。當像素操作於亮態時，在穿透區域中 厚度的液晶層’將使穿透區域具有最大亮度。 穿透區域增加錢少液晶層的厚度將會造成像素亮度降 =在某，實施例中，液晶層包括負介電質異方向性液晶 厂°液日日日層具有-㈣表面配向角度，其相對於 ^長邊方向為％度到85度。在某些實施例中，液晶^ 匕括正介電質異方向性液晶材料’像素電極包括條狀結構 201100919

• TW5047PA 且設置於共同電極及液晶層之間。液晶層具有—起始表面 配向角度’其相對於條狀電極的長邊方向為5度到35产。 在某些實施例中，液晶層包括正介電質異方向性液曰又 料’共同電極包括條狀結構且設置於像素電極及液晶=之 晶層具有—起始表面配向角度，其相對於條狀電極 的長邊方向為5度到35度。 Ο

顯示器包括第-補償膜及第二補伽 第二補伽靠”光單元，卜磐航第二補償:= 在液晶層的不_。第—補伽及第二補償膜之折射率用 以補償第-線性偏光板及第二線性偏光板在離軸入射光 的有效角的偏移，並減少離軸光的漏出 二補償膜包括正單軸Α板及負八板。正單軸二; 射率〜>，而負Α板具有折射率心〜。第一補 償膜及第二補償膜的光軸不是平行就是垂直於第一線性 偏，板及第二線性偏光板的穿透軸。顯示器包括第二位相 差薄獏，第二位相差薄膜包括單軸。單軸c板設置於 第-線性偏光板及第二線性偏光板《間’ i具有折射率 nx二ny# nz。 曰根據本發明之另—方面，提出__種半穿透半反射式液 二顯示器，包括第一透明玻璃基板、第二透明玻璃基板、 第線丨生偏光板、第一線性偏光板及第一相位差薄膜。第 一破璃基板比第二玻璃基板靠近背光模組。第一線性偏光 板比第一線性偏光板靠近背光模組。顯示器包括數個像 素。像素係設置於第一基板及第二基板之間，各個像素包 括穿透區域和反射區域。穿透區域中具有第一厚度之液 7 201100919

TW5047PA 層，當像素操作於暗態時，第一位相差薄臈之相位延遲可 以抵/肖在穿透區域對於法入射光在液晶層的相位延遲。反 射區域具有第二厚度之液晶層，當像素操作於暗態時，反 射區域之液晶層相對於法入射光之相位延遲係介於〇. 2 2 λ 到〇·28λ ’其中λ係為光線的波長。 數個實施例可包括一或多個以下特徵。第—位相差薄 膜係設置於第一線性偏光板及液晶層之間。第—線性偏光 板具有穿透軸，第—線性偏統之穿透軸係垂直於第二線 f偏光板的牙透軸。液晶層具有配向方向，配向方向相對 於第二線性偏光板之穿透軸的角度在4〇度到5〇度之間。 第一位相差薄膜包含雙軸拉伸膜，雙轴拉伸膜具有主折射 率X 八中\ >〜且〜〉〜。第—位相差薄膜 的nz軸實質上垂直於第—線性偏光板及第二線性偏光板 之至少其中之一第-位相差薄膜的％軸實質 晶層的配向方向。 仃於液 像素包含像素電極、反射電極及共同電極。 位於穿透區域和反射區域，反射電極位於反射區七素電極 電極、反射電極及共同電極皆位於液晶層的同:域。像素 電極包括條狀詰構，共同電極為板狀，且像素側。像素 共同電極和液晶層之間。共同電極包含條狀钟極叹置在 極為板狀，且共同電極設置在像素電極和液:構，像素電 示器包括第二位相差薄膜（例如：單細^紅、曰曰層之間。顯 一線性偏光板及弟二線性偏光板之間，且、叹置在第 。相對於液晶層與背光模紱，第—具有折射率 第二位相差薄膜皆比較靠近背光模、纟且。 相差薄犋及 201100919

• · 1W!)U47PA 根據本發明之另一方面，提出一種半穿透半反射式液 曰曰顯示益之操作方法包括以下步驟。在顯示器之像素的穿 .透區域中，當沒有數據電壓或一對應於暗態之數據電壓施 . 加於像素時，藉由位相差薄膜提供第一相位延遲於法入射 光，以補償穿越液晶層之光線的第二相位延遲，使其達到 暗態。在像素之反射區域中，當沒有數據電壓或對應於暗 態之數據電壓施加於像素時，藉由位相差薄膜與液晶層之 組合提供介於0.22λ和0.2从之間之相位延遲於法二射 Ό 光’使其達到暗態，λ係為光線的波長。 實施例可包括一或多個以下特徵。此方法包括提供 一線性偏光板和第二線性偏光板。第—線性偏光板比第 、線料紐靠近背紐組，第—祕偏歧及第二線性 士板位於液晶層之不同側。液晶層具有配向方向，配向 3對於第二線性偏光板之穿透軸的角度在40度到50 > 有』折=位相差薄膜之步驟包括採用雙軸拉伸膜，其: 0 ίΛΓ實；其中w且卿位相差薄月 之至少其tnw、職偏光板及第二祕偏光才 層的配向方向。目差薄膜之％軸實質上平行於液曰 e 位相差薄齡《層錢純域採㈣性偏光板、 *太m 以形偏光板。 極及共同電二faf，m透區域施加數據電麼於畫素電 邊緣電場包括數個分量層f生數個邊緣電場。此些 素電極、反射雷搞# #此二罝平行於液晶層表面。像 某些實施例中，產皆位於液晶層之同一側。在 ’’電場之步驟包括施加數據信號到 9 201100919

TW5047PA 具有條狀結構之像素電極及錄結構之 同電極及液晶層之間。在某些實施例，產象^ 包括施加參考電極到具有條狀結構之此同 電極及具有板狀結構之像素電極。共同電極設置於像素電 極及液晶層之間。此方法包括葬 ' 線，驅動穿透區域和反射區^精由早-灰階伽馬控制曲 線性nr包ί藉由第—補償膜及第二補償膜補償第一 及弟-線性偏光板之間的離軸光之有效角度 穿透區域中斜人射光穿越液晶層的相位延遲 心光d、光線的漏出。第—補償膜比第二補償膜 组，第-補償膜及第二補償臈位於液晶層 採用第—補償膜及第二補伽之步驟包括採用具有 故率〜ά的正單轴八板及具有折射率w〜的負 板及第二補償狀步驟包括採用具有 八仃’垂直線性偏光板穿透軸之光軸的補伽。此方法包 3具有的第二位相差薄膜（例如··單軸c板）。 根據本發明之另一方面’提出一種半穿透半反射式液 =顯不器之·方法，包括町步驟1像素操作於暗態 、寺二以第一位相差薄膜提供第一相位延遲於法入射光，以 =償穿越顯示器之穿透區域之像素的光線的第二相位延 當像素操作於暗態時，以位於反射區域之液晶層的像 素，提供介於0.22λ到0.28λ的相位延遲於法入射光，其中 λ係為光線的波長。 實施例可包括一或多個以下特徵。採用第一位相差薄 膜之步驟包括採用設置於線性偏光板及液晶層之間的第 201100919

* . I W^047PA 才差薄膜第一線性偏光板比液晶層靠近背光單元。 單軸c板）以、出，私 賴…、有〜=〜外（例如： 早竿由I扳）以減少離軸光漏出。 根據本發明之另一方面，提出一種裝置’包括位相差 消個ΐ素：當像素操作於暗態時’各個像素具有抵 ’ 不益之穿透區域的像素之法入射光之相位延遲

O 的功能。當像素操作於暗態，位相差薄膜及液晶層在反射 區域之像素的組合提供介於〇.22λ到0.28λ的相位延遲於法 入射光，其中λ係為光線的波長。 、 ，、他方面可包括其他上述特徵和其他特徵的組合，如 方法、裝置、系統、軟體等。 ' “本發明包括如下所述一個或-個以上的優點。半穿透 .半反射式液晶顯示器不管在室内或戶外使”可達到良 好的視角。在本發明某些實施例，僅使用單一位相差薄膜 即可達到廣視角的效果，因此相對於使用多重位相差薄膜 〇的/、他叹计本發明的材料成本和製造複雜度可降低很 多。位相差薄膜的特性非一定要類似半波片，因此選擇位 相差薄膜之參數有更多的彈性。 【實施方式】 以下半穿透半反射式液晶顯示器之實施例使用少量 (例如：一個）的補償膜，仍然可以達到高對比的效果。 第一實施例 凊參照第1圖，在某些實施例中，高亮度廣視角半穿 201100919

TW5047PA 透半反射式液晶顯示器300包括數個像素1 〇〇(圖上僅顯示 一個）’各個像素包括穿透區域321及反射區域322。像素 包括設置於下玻璃基板304a和上玻璃基板30仆之間的液 晶層309。當操作於穿透模式時，背光單元32〇提供背光 使穿透區域321發光。當操作於反射模式時，環境光或非 顯示益發出的光源，在像素的反射區域322被反射金屬層 反射。顯示器300的特色是使用單一負位相差薄膜3〇2以 增加視角。藉由位相差薄膜302及位於穿透區域321與反 射區域322之液晶層309的參數決定，可以使得當沒有像 素電壓施加於像素100上時（或是像素電壓對應於暗態 時）’光線在不同的入射角，沒有光線或鮮少的光線從穿透 區域321和反射區域322漏出。這樣可使顯示器300具有 廣視角且而對比的效果。 液晶層309具有起始配向方向，其相對於上偏光板 301b之穿透軸的角度約為45度。透過穿透區域321之液 晶層309之厚度的決定來達到暗態時的最大亮度。在某些 實施例中，將介於〇·5λ到0.7λ之間的相位延遲dAn，經由 穿透區域321的液晶層309給予光源，其中λ係為入射光 的波長。當沒有像素電壓時（或是像素電壓對應於暗態 時）’位相差薄膜302根據法入射光，設計相位延遲，以完 全抵消在穿透區域321的液晶層309的相位延遲。這樣可 在穿透區域321達成暗態。 在以下的敘述中’當我們提到第一方向相對於第二方 向角度「大約」η度時，這表示顯示器是基於第一方向相 對於第二方向的角度η度去設計。但因為製造誤差，可能 201100919

• . TW5047PA 使第-方向相對於第二方向的角度心度有些許的差異。 詞彙「法入射光」表示光的行進方向垂直於基板平面。詞 • 果斜入射光」表示光的行進方向相對於基板平面非呈90 度。 在反射區域形成由介電質材料（如SiOx、SiNx或-些有機材料）形成的過度塗佈層312，讓反射區土或奶的 液晶層厚度dR與在穿透區域321的液晶層厚度七不一 樣。反射區域322之液晶層309的厚度選擇，使得反射區 〇域322中的位相差薄膜3〇2與液晶層3〇9的整體相位延遲 相對於法入射光大約綱，其中入是入射光的波長。在某 些實施例中，顯示器以光波長^55()nm做設計n ^ •由反射區域322的液晶層309,將介在〇.25λ#σ〇45λ之間 •的相位延遲給予光源。#無施加像素電壓（或像素電壓對應 於暗悲）日守，位相差薄膜302'反射區域322的液晶層3〇9、 和上偏光板301b形成圓曲性偏光板，使得經由反射電極 反射的裱境光，無法通過線性偏光板301b而達到暗態。 〇 在仍然維持高影像品質前提下，使用位相差薄膜*302 使顯示器300成本下降。（此成本下降係相對於使用多重位 相差薄膜或使用液晶層内建位相差薄膜）。 顯示器300包含由聚酸亞胺(p〇ly imide)材料形成的兩 個配向層308a和308b，其分別形成於基板304a、304b内 部表面。配向層308a、308b的配置使得起始時液晶層309 之液晶分子的光軸配向於實質上平行下玻璃基板304a之 方向。 由氧化銦錫（ITO)或氧化銦鋅（IZO)之類的透明導電 13 201100919

TW5047PA 材料製成的第一平面電極3〇5係形成於下玻璃基板3〇4a 上。在本實施例中，第一平面電極305係作為共同電極。 在反射區域322中，由導電金屬（如鋁或銀）製成的金屬 反射層307形成於第一平面電極3〇5之上方，且電性連接 於第一平面電極305。由介電質材料（如SiOx或SiNx )形 成的保濩層310塗佈於第—平面電極305和金屬反射層 307上。由透明導電材料（如氧化銦錫（IT〇)或氧化銦辞 (ΙΖΟ))製成的拉長條狀電極3〇6彼此電性連接，且條狀電 極306形成於保護層31〇上且作為像素電極3〇6。 在本實施例中，位相差薄膜302係為雙軸延伸高分子 /專膜，其具有主折射率〜、〜和I，其中〜〉〜和 〜和〜的定義將提供於後）。位相差薄膜3〇2在穿透區域 321和反射區域322延展。位相差薄膜302之〜軸實質上 沿著垂直於二線性偏光板3〇la、301b的方向排列，而位 相差薄膜302的〜軸實質上平行於液晶層309的配向方 向。 相較於使用三個位相差薄膜的顯示器（例如j. Matsushima 等人發表於 2007 年 Technical Digest of IDW 第 1511-1514 頁之「Novel transflective IPS-LCDs with three retardation plates」）’第1圖的顯示器3〇〇具有數個特性 與優點： 春顯示器300僅使用一個負位相差薄膜（相較於使用三 個）。這減少了顯示器300的材料成本和製造複雜度。 籲液晶層309具有實質上平行於負位相差薄膜3〇2的 起始配向方向，且液晶層309的起始配向方向相對 201100919

• . TW5047PA 於上偏光板穿透軸的角度大約為45度。 籲負位相差薄膜和反射液晶層的整體相位偏移大約為 . π / 2，其相似於四分之一波片。在反射區域322内， 液晶層309本身的相偏移非必要為π / 2。例如，在 反射區域322内的液晶層309具有一延遲（例如： 195nm)，其比四分之一波片（例如：135nm)大。此情 形讓顯示器300具有更好的反射率和製造誤差容忍 度。 〇 •位相差薄膜302的性質非必要像二分之一波片一樣 (例如：具有；τ相偏移量）。 第2A圖係第1圖中像素100的俯視圖。薄膜電晶體 ， （TFT)326操控像素100的開關。閘極線327係形成於薄膜 電晶體326之下方。當閘極線327打開薄膜電晶體326時， ' 施加於每一像素的驅動電壓由資料線328經由薄膜電晶體 326的源極節點傳到像素電極306。驅動像素電極306包 括彼此連接的數個拉長條狀電極。共同電極305形成於像 〇 素電極306之下。共同電極305為平面狀結構且連接於共 同電壓位準。在某些實施例中，在顯示器300中所有像素 之共同電極305皆電性連接在一起。 第2B圖繪示下基板304a上的液晶層309的配向方 向。液晶層309的表面配向方向相對於條狀電極306之垂 直方向的角度為$。在此，條狀電極具有電極寬度W且相 鄰的條狀電極之間距為G。 第2C圖繪示第1圖中顯示器300之位相差薄膜302 的三維主折射率、心和。請參照Y. Fujimura等人於 201100919

TW5047PA 2003 年 SPIE proceedings 第 5003 卷第 96-105 頁發表的 「Improvement of optical films for high performance LCDs」。等向高分子薄膜的折射率橢圓33〗表示此等向高 分子薄膜每個方向的折射率、〜和都一樣（也就是說 〜=心=«ζ)。經過在《χ-«ζ平面的雙軸延伸後，折射率擴圓 331變成折射率橢圓332，其中折射率橢圓332的主折射 率〜、心和’其值具有〜> %和％ >心的特性。 關於第1圖之顯示器300採用的位相差薄膜w 軸實貝上平行於顯示器300的z軸（z軸垂直於偏光板平面 301a和301b)，且折射率的選擇為心和〜〉心。在一 實施例中，雙軸位相差薄膜作為單軸負A板，〜 為了定義單一的位相差薄膜302的光學配置，我們設 定位相差薄膜302的折射率〜 < 〜且設定〜沿特定方向& 例如，第一位相差薄膜在x-y平面心 >〜，且心在一方向 呈cx角度’係光學上等同於第二位相差薄膜在χ_γ平面 〜且〜在一方向呈cc+90度。因此，關於位相差薄膜3/2, Μ口它的〜柚垂直於偏光板表面的討論，我 們可以設定％ < 且僅設定％方向。 第3A圖繪示顯示器300關於暗態的操作機制。在第 3A圖中，液晶層309起始時相對於乂轴（定義該轴垂直於 第2B圖顯不的條狀電極）配置—角度少，且上位相差薄膜 302(折射率〜>〜和〜〉七)具有平行於2轴的1軸，以 及實質上平行於液晶配向方向的〜軸。下偏光板3〇u之 穿透轴與液晶配向方向Μ 45度。上偏光板雇的穿透 軸垂直於下偏光板301a的穿透輪。 201100919

* , 1VOU4/HA 起始時均相液晶層309相似於單軸正A板，其具有 排列為#度之光軸《χ且nx > % =nz。第3 A圖中，圖340顯 . 示穿透區域321中如何達到暗態。穿越下線性偏光板30la 後，從背光模組320發出的光線變成角度0為45度的線性 偏光333。因為液晶層309之光軸nx(其中〜> % 平行 配置於位相差薄膜302 (其中〜%且wz >〜)的ny，它 們的平面相位延遲外〜-%)互相抵消。上位相差薄膜3〇2 的輸出光源334具有與光線333相同的偏光方向，且被上 Ο 偏光板301b遮擋。 圖341繪示在反射區域322中如何達到暗態。起始時 上偏光板301b的入射光具有一線性偏振光線335,其平行 , 於上線性偏光板301 b的穿透轴。穿透轴與位相差薄膜3〇2 的ny軸以及液晶層309的光軸夾45度。 在反射區域中，上位相差薄膜302與液晶層309的整 體相位延遲大約設計為λ/4。經過反射區域322中的液晶層 309後’光線335轉換成圓曲性偏振光336，而且經由反 ❹射電極307反射光線到上部。當光行進方向反轉，反射光 337與入射光336具有對掌性。光線337經過由液晶層309 和位相差薄膜302形成的等效四分之一波平面，變成垂直 於上線性偏光板301b穿透軸的線性偏振光。光線338被 上線性偏光板301b遮擋造成暗態。因此，當沒有像素電 壓施加於顯示器300的像素1〇〇上時（或是像素電壓訝應於 暗態時），穿透區域321和反射區域322具有相同的暗雜。 第3B圖繪示關於顯示器亮態的操作機制。當高像素 電壓施加於電極305和306之間（或是像素電壓對應於亮態 201100919

TW5047PA 時）’擁有強水平分量的邊緣電場實質地讓液晶分子旋轉， 把等效光軸從配向方向0變成不一樣的方向〆。 圖342繪示穿透區域321如何達到亮態。在光線344 碰到上偏光板3 01 b以前’從下線性偏光板發出的光線3 4 4 會變成橢圓偏振光345，接著部份橢圓偏振光345穿越上 線性偏光板造成亮態。 圖343繪示反射區域322如何達到亮態。從上偏光板 3〇lb入射的線性偏振光346在到達反射電極3〇7以前會變 成橢圓偏振光347，接著反射的橢圓偏振光348經過液晶 層309和门上線性偏光板遍之間，變成另—個擴圓偏振 光349，最後部分橢圓偏振光349穿過上線性偏光板3〇沁 形成亮態。 隨著施加於電極305和306之間像素電壓的變化，經 過液晶層光線的相位延遲也跟著變化，此變化使像素1 〇〇 顯示不一樣的灰階。 如下所述，第4A圖到第11圖繪示第i圖顯示器3〇〇 隨電壓變化反射率圖、隨電壓變化穿透率圖、和穿透及反 射區域的對比圖。不一樣的參數值變化顯示不一樣的圖。 第4A圖中圖350繪示第1圖中顯示器3〇〇的隨電壓 變化反射曲線351和隨電壓變化穿透曲線352。在此實施 例中，電極的寬度W和間隙G(如第2B圖所示）分別為3um 和4um。液晶材料使用MLC-6608，默克(Merck)負介電質 異方向性液晶材料具有下列係數：彈性常數炙16.7 pN，A：乃=18·1 pN，介電異向性心=ε"—ε±= —4 2以及在 λ=550 nm時光雙折射Δη = 0 083。穿透區域32ι的液晶層 201100919

' * IW5047PA 厚度dT係4um，而反射區域322的液晶層厚度心係 2.34um ° ⑨晶材料的配向角度設定為卜1G度，且起始時液晶 均-配置的傾斜角大約為2度。由負A板形成的位相差薄 膜302有沿著z軸的化軸’和在x_y平面的ηχ軸和心軸， 其中％ <〜=心。此例中，〜=义=j 65且^ = 1 55，且 ny軸平行於液晶配向方向。位相差薄膜3〇2的厚度為 3.32um ° 〇 下偏光板301a具有穿透軸-35度（相對於第2B圖的x 軸）且上偏光板301b具有穿透軸55度。反射區域322中的 液晶層和位相差薄膜302的整體相位延遲大約為2.34μιη • =.〇83·3.32μΐη X(U = ·〇.1378μιη 〜·λ/4，其中入射光係假 設為綠光人=55011111。此例中，此二平行線性偏光板的最大 穿透率大約為37%。 第4Α圖顯示反射曲線351和穿透曲線352皆可達到 q 尚光效率。在大約為6 Vrms，穿透率大約為35°/。而反射率 大約為31%，這代表穿透區域321的效率達到94%而反射 區域322達到84%。 第4B圖，圖355顯示隨電壓變化標準化反射曲線353 和隨電壓變化標準化穿透曲線354實質上相互一致。這表 示顯示器300可經由使用單一驅動程式組件的單一灰階伽 馬曲線被驅動。 第4A及4B圖中顯示的數據點係由模擬得到。第 5Α· 1 〇、13A、13B圖中顯示的數據點也由模擬得到。 菖第1圖的顯示器300使用負Δε液晶材料，第5A及 19 201100919

TW5047PA 5B圖为別顯示穿透區域321和反射區域322的對比圖 357、358。對比圖357顯示（第5A圖），在穿透區域321 大於對比10 . 1的視錐在大部份方向皆延伸超過度。 對比圖358顯示（第5B圖）在反射區域322大於對比10 : 1的視錐在大部份方向皆延伸超過5〇度。顯示器的視角相 虽廣。顯不器可應用於許多方面，像是在行動裝置上使 用。在模擬產生第5A及5B圖的資料時，顯示器3〇〇的參 數相似於第4A及4B圖。在此例中，位相差薄膜3〇2具有 折射率 ηχ = ηζ= 1.65 和 ny=1 55。 八 在某些例子，位相差薄膜302並非一定是單軸負A 板。只要反射率達到標準〜〉，則它的平面相 位延遲即可補償液晶層的相位延遲，以達到良好的暗離和 在1.60到1.7〇之間。 第A及6B圖为別顯示穿透區域321的視角圖35( =射區域322的視角圖36〇，其中位相差薄膜3〇2的n 係為丄.7〇。其他參數與第5A&5B圖一樣。如第6八圖所 j區域321中大於對比1G:1的視錐延伸超過^ ^ 圖所示’反射區域322令大於對比f 視錐延伸超過4〇度。 ;只7A及7B圖分別顯不穿透區域321的視角圖361 =射區域322的視角圖362，其中位相差薄膜地的I ^ 。其他參數與第5A * 5B圖一樣。 如/區域321令大於對比10:1的視錐延伸超過 又如第7Β圖所示，反射區域322令大於對比u 20 201100919

f · TW5047PA 的視錐延伸超過60度。 電極寬度和厚度可設定為不同值。第8圖的圖365顯 . 示在使用負Δε液晶材料下’隨者不同的電極見度W和間 隙G，隨電壓變化反射曲線(V-R)和隨電壓變化穿透曲線 (V-T)的變化。曲線366、367分別表達在W=4um和G=6um 狀況下的V-R曲線和曲線。在V=6Vrms情況下，反 射率大約為28% ’穿透率大約為34%。曲線368、369分 別表達在W=6um和G=8um狀況下的V-R曲線和V-T曲 〇 線。在V=6Vrms情況下，反射率大約為22%，穿透率大 約為28%。此例中，此二平行線性偏光板的最大光效率大 約為37%。 ' 第9圖的圖370顯示在使用負&液晶材料下，隨著不 •同液晶層3〇9的液晶層厚度的V-R曲線和ν·Τ_，ι中 •3um、G=4um。V_R曲線37i表示當反射區域3 ^晶層厚度&為3.3_4_時的隨電壓變化反射率(从)特 〇 V-T曲線372表不’當穿透區域躲晶層厚度d t 5聽時的隨電壓變化反射率特性。當ν=6ν_時，穿T 透率大約為35%，反射率大約為2〇%。 Ψ :曲線373表示’當反射區域322巾的液晶 時，壓變化反射率 特性: -:34表示’當穿透區域功中的液二

減射率的純。錢錄打，MW: 時穿透率大約為35%，反射垄+ & $ S 顯示器的結構的表面= 為，’此光效率很高。 圖的圖375顯示，在配向角配声向^度^有物性:。第Μ 又多〜30度，並使用負&液晶材 21 201100919

TW5047PA 料下的V-R曲線376和V-Τ曲線377。除了配向角度0不 一樣外，第10圖的模擬參數和第2Α圖一樣。V-R曲線376 和V-T曲線377皆表示顯示器結構需要更高的驅動電壓。 在V= 7Vrms下，反射率大約為27%，穿透率大約為33%。 第2A圖顯示一個像素結構的例子，其中共同電極305 係平面電極，且像素電極306具有多重條狀400電性連接 薄膜電晶體326。參照第11圖，在某些實施例中，像素電 極和共同電極的位置和構造可以互相交換。在此，像素380 包括具有平面電極的形狀的像素電極305，其連接於薄膜 電晶體326，且具有多重條狀電極402的共同電極306電 性連接參考電壓。當閘極線327將薄膜電晶體326打開， 驅動電壓從資料線328傳到像素380。共同電極306和像 素電極305的電壓差’在液晶胞區域產生具有強水平分f 的邊緣電場讓液晶分子旋轉，影響像素380顯示的灰階。 第二實施例 第1圖的顯示器300使用負介電質異方向性液晶材 料。在某些實施例，正介電質異方向性液晶材料亦可被使 用。 第12圖係使用正介電質異方向性液晶材料的高亮度 廣視角半穿透半反射式液晶顯示器500的截面圖。顯示器 500結構相似於第1圖的顯示器300,且包括複數個像素， 並且各個像素區分為穿透區域521和反射區域522。液晶 層509設置在二配向層508a和508b之間，此兩個配向層 設置在下玻璃基板504a和上玻璃基板504b之間，這些玻 22 201100919

1 1 TW5047PA 璃基板依序介於第-線性偏光板5〇la和第二線性偏光板 501b之間。 ， 過度塗佈層5丨2形成在反射區域522之内，用以減少 反射區域522中的液晶層厚度dR。下基板504a上形成平 面狀第一驅動電極505 ’且金屬反射電極507連接第一驅 動電極。保護層510塗佈於電極505和反射電極507上。 第二驅動電極506為多重條狀，其形成於保護層510上。 位相差薄膜502設置在上玻璃基板504b和上線性偏 〇 光板501b之間。位相差薄膜5〇2在穿透和反射區域延展。 在反射區域522中，位相差薄膜502和液晶層509的整體 相位延遲之設計大約在λ/4 ’其中λ係為所欲入射光的波 、 長。當無電壓施加時，液晶層5〇9、位相差薄膜502及上 線性偏光板501b —起形成圓曲性偏光板，使反射區域522 内達到暗態。 在本實施例中’起始時液晶分子均配向於玻璃基板。 在起始狀態，當折射率達到下列條件：〜時’液晶 〇 層509行為類似正單軸A板’正單軸A板具有沿著z軸之 〜軸，且光轴〜軸在平面沿著它的配向方向配置。位 相差薄膜502可以是負A膜或雙軸膜’這樣的雙軸延伸高 分子薄膜的主折射率為%及t〜。當ηζ=ηχ時，其 就是單軸負Α板。 位相差薄膜502的％軸平行配向於液晶配向方向。 當沒有像素電壓或一對應於暗態的像素電壓施加於像素 時，位相差薄膜502抵消穿透區域中液晶層509的相位延 遲，以達到暗態。當對應於灰階的像素電壓在電極505和 23 201100919

TW5047PA 506之間施加時，依據像素電壓大 ^ 电塋大小耘度，使液晶分子旋 轉以得到穿透區域521特定的穿读、玄 J牙透率，以及反射區域522 特定的反射率。 第13A圖的圖550顯示第s _ ‘只丨乐12圖顯不器的V_R曲線551 和V-T曲線说。在本實施例中，液晶顯示器漏使用正心 液晶材料MIX-6686，其具有以下參數：彈性常數“=8 8 ρΝ^4.6ΡΝ’介電異向性Δε、〜+1〇以及在⑽ nm時光雙折射△㈣.095。穿透區域中的液晶層厚度〜係 為3.5um，而反射區域中的液晶層厚度〜係為2·。 起始液晶配向方向狀約為80度。位相差薄膜5〇2的心 軸也是8〇度，且主折射率為〜％和〜 <〜，其中〜=«z 465及〜叶55。位相差_5〇2的厚度為3 33疆。穿 透區域521中液晶層的相位延遲被位相差薄膜搬抵消。 反射區域522中的液晶層和位相差薄膜5()2的整體相位延 遲大約為3.33 ，此數據在 55〇um接近四分之一波長（137.5nm)。上偏光板刈沁的穿 透柏與配向方向角度為45度，而下線性偏光板购的穿 透軸垂直於上線性偏光板501b。電極的寬度w及間隙G 分別為3um及4um。 比較第13A和4A圖日夺，可以發現相較於使用負液晶 材科的顯示器300’顯示器5〇〇在穿透區域521和反射區 域522的光效率皆降低。這是因為介於電極之間的邊緣 場有些垂直的電場分量，讓部份液晶層區域的液晶分子傾 斜造成相位損失。然而，因為正液晶㈣具有更大的 異向性Δε，造成導通電墨下降到大約為5 。在$ 24 201100919 ' * 1 W)U4 /Μ 狀況下，穿透率大約為30%，反射率大約為26%，其中最 大值大約為37%(此值在二平行線性偏光板得到）。 參照第13Β圖，圖553顯示標準化V-R曲線554和 標準化V-T曲線555。曲線554和555互相有良好的疊合 性’表示顯示器僅需用單一灰階控制伽馬曲線即可驅動穿 透和反射模式。

第14Α圖顯示當操作於穿透模式，顯示器5〇〇的對 比圖557。顯示器500穿透區域中大於對比1〇: 1的視錐 在大部份方向皆延伸超過70度。在本實施例中，位相差 薄膜502為具有厚度3.33um的負a板，且折射率為 «，1.65、〜吐55、《ζ=1.65。此薄膜的〜轴沿液晶表面配 向方向設置，角度為80度。 第14Β圖顯示當操作於反射模式中，顯示器5〇〇的對 比圖558。顯示器500反射區域中大於對比1〇 : i的視錐 在大部份方向皆延伸超過50度。 只要nz值大於ny值且％軸沿著液晶配向方向設置， 則位相差薄膜502非必要是單軸a板。 第15A圖表示當位相差薄膜5〇2折射率為〜=165、 力=1.55和\ =1.70時，顯示器5〇〇操作於穿透模式中的對 比圖559。第15A圖模擬用的參數除了 ~值不一樣外，其 ，白與第14A圖-樣。穿透區域中大於對比1() : i的視錐 在大部份方向皆延伸超過55度。 4 15B圖表示當顯示$ 5〇〇操作於反射模式中，對應 ^比圖560。顯示器500的反射區域中大於對比i〇: i 的視錐延伸超過40度。帛15A和15B圖模擬用的參㈣ 25 201100919

TW5047PA 了 nz值不一樣外，其餘皆與第14A和14B圖相同。 第16A圖表示當位相差薄膜502折射率為^^丨65、 〜=1.55且〜=1‘60時，顯示器500操作於穿透模式中的對 比圖561。顯示器500的穿透區域中大於對比1〇 : t的視 錐在大部份方向皆延伸超過45度。 第16B SI表示當顯示器5〇0操作於反射模式中，對應 的對比圖562。顯示器500的反射區域中大於對比ι〇 的視錐在大部份方向皆延伸超過60度。第16A及16B圖

模擬用的參數除了 nz值不一樣外，其餘皆與第14A及14B 圖相同。 顯示器500㈣極寬度州和間隙⑹可有不同的變 化。隨著改變正Δε液晶材料顯示器中的寬度w和間隙g， 第i 7圖的圖565繪示V_R曲線和ν_τ曲線。㈣曲線说 和V-T曲線567分別代表t，4_，時在顯示 器500中’ P通電壓&化反射率特性和隨電壓變化穿透率特 性。VW時’反射率大約為25%，穿透率大約為28%。 當顯4 500的W=6um且G=8um時，v_R曲線568 和V-T曲線569分別代表隨電壓變化反射率特性和隨電壓 變化穿透率特性。在V=5Vrms時，反射率大约為23%， 穿透率大約為26%。此處最大光效率大約為37%，此值係 從二平行線性偏光板得來。 當穿透區域52!中的液晶層厚度〜大約為4〇um且 反射區域522中的液晶層厚度dR大約為2 55um時，第18 圖的570圖繚示V_R曲線571和ν_τ曲線π。所使用的 是正Δε液晶材料。電極5〇6有電極寬度和電極間 26 201100919

_ . TW5047PA 隙G=4um。在此例中V=5.5Vrms，穿透率大約為28%且反 射率大約為30%。第18圖模擬用的參數除了液晶層厚度 . 的值不一樣外，其餘皆與第13A圖相同。 第19圖的575圖表示顯示器500的V-R曲線576和 V-T曲線577 ’其中顯示器500使用正Δε液晶材料且配向 方向φ=60度。曲線576和577表示顯示器500在此結構下 (相較於第13Α圖的結構），需要更高的驅動電壓。在ν= 7Vrms下’反射率大約為27%，穿透率大約為24.5%。第 Ο 19圖模擬用的參數除了配向角度不一樣外，其餘皆與第 13A圖相同。 第三實施例 高亮度廣視角半穿透半反射式液晶顯示器600具有 位相差薄膜602設置於下玻璃基板604a和下線性偏光板 601a之間’第20圖係一例子表示顯示器600的像素670 的截面圖。 像素670分為穿透區域621和反射區域622。均一配 向的液晶層609 έ支置在玻璃基板604a和604b之間。用來 將液晶分子配向的二配向層608a和608b係形成於二玻璃 基板604a和604b的内部表面。在下玻璃基板604a上，由 透明導電材料製成且平面狀的第一電極605係形成於穿透 區域621中，而金屬反射層607係形成於反射區域622中， 此金屬反射層607電性連接於第一電極605。保護層610 塗佈於第一電極605和金屬反射層607上’另外多重條狀 的第二電極606形成於保護層上方。 27 201100919

TW5047PA 在f射區域622中，過度塗佈層612使液晶層厚度 dR J於:透區域621的液晶層厚度dT，以補償反射區域 622矛穿透區域621❺光程路徑差。二玻璃基板604a和 604:介，二線性偏光板之間：第—線性偏光板—靠近 於为光杈組620 ’第二線性偏光板6〇lb靠近於觀看者。下 偏光板6〇la的穿透軸相對於液晶配向方向的角度為牦 度，且下偏光板及上偏光板6〇la、6〇lb皆相互交叉。 "、、員示器600之特徵為··位相差薄膜設置在液晶 層，：下線性偏光板6〇u之間，且靠近於背光單元 膜。Λ /圖的顯示器_中，反射區域中的位相差薄 位延遲相似於四分之-波板，使反射模 顯示器6〇。，位相差薄膜_ 位於液日日層609之下且位相莫玆 用。因此，在顯示器_中反、6〇2於反射模式沒有作 須有相似於四分之-波板的^區域奶的液晶層·必 好的暗態。液晶層609的」，遲’以使它本身達到良 的穿透軸，角度大約為45度相對於上線性偏光板601b 顯示器600之一特徵係 602。顯示器600之另—特徵；;、·採用單一負位相差薄膜 有起始配向方向平行於备彳係為·液晶層609實質上具 位相差薄膜6〇2的折射率相^差薄膜602的~轴（其中負 且％<nz)，且液晶層的起 ^上述定義的例子ny < nx 夾角大約為45度。 向方向與上偏光板的穿透軸 在穿透區域621中，為 相差薄膜602必須相互補俨。達到暗態，液晶層609和位 貝。因此’達到暗態的結構相似 28 201100919

* 1 TW5047PA 於顯示器600和300。然而，因五a 並不等同於均-單轴板，而垂直於亮態的液晶分子 .器、_矛口 300於亮態的光學結構。^不對稱’所以顯不 的討論。 +〜樣。以下將有更詳細 當顯示器600操作在全亮態护 和606之間的電壓大約為6 〇VrnJ其中施加於電極605 第21A圖的圖630顯示液晶分子^負液晶材料被採用’ 圖630中曲線625b表示於條狀义佈（分子的方位角）。 〇沿著車由從下表面到上表面穿越^之間的位置伽 佈狀況（如帛21B圖所示）。曲線6曰曰曰之液晶分子的/刀 邊緣位置6施，沿著+z軸從^表示於條狀電極606 ，之液晶分子分佈狀況（如第21B圖表面穿越液晶層 位置曲龙線rb=626b顯示從㈣到相對於液晶層的 H 層609的下表面，而Z=1位在液晶 二？it 直的+z方向’方位角的分佈並不對稱。 ❹:、09的下半部(比較靠近條狀電極6〇6)的液晶分子 紋轉^液晶層的上半部強烈。因此，當液晶層謝堆積於 位相4膜時，位相差薄膜位在液晶層609上方的結構(其 =相差薄膜靠近液晶的終端叫，與位相差薄膜位在液 曰曰曰—〇9下方的另-結構(其中位相差薄膜靠近液晶的終 端Z=〇)相較，它們的顯示器光學特性將不同。這可隨著它 們的光電表現不同而改變。 第22A圖的631圖顯示使用負液晶材料mlc_刪 的液晶層之V-R曲線632 *ν_τ曲線633，其中 的液晶層厚度是4.0um，反射部份的液晶層厚度 1 29 201100919

TW5047PA 1.66um。此處位相差薄膜602是負a板，折射率為1 〜=1.65 H55和〜=1.65 ’ ％轴沿著液晶配向方向方向 Φ=1〇度。位相差薄膜602的厚度為3 32um，使它的相位 延遲相似於液晶層609。在V=6Vrms時V_R曲線為632， 反射率大約為25%。在V=6Vrms時ν_τ曲線為633，穿透 - 率大約為20〇/〇。在此例中，電極寬度w和間隙g(如第 圖所示）分別為3um和4um。 第22B圖表示顯示器_操作於反射模式下的對比圖 635,其顯示大於對比1():1的視錐在大部份方向皆延伸〇 超過50度。因為環境光不經過位相差薄膜，位相差薄 膜602的參數不影響反射模式。第伽圖模擬用的參數皆 與第22A圖相同。 第22C圖表示顯示器_操作於穿透模組的對比圖· 636，其中位相差薄膜6〇2具有折射率55、 · 和〜=1.65。亮態的穿透率下降且對比超過ι〇 :(的視錐 比在=部分方向超過50度的範圍再稍微狹小一些（相較於 顯示器300 ’其中大於對比1〇 : i的視錐在大部份方向皆〇 延伸超過70度，如第5A圖所示）。第22C圖模擬用的參 數皆與第22B圖相同。 、為了補償穿透區域621中液晶層609的相位延遲，位 相差薄膜602的nz值非必要與ηχ相同。第22D圖表示顯 示器600於穿透模式中，操作於〜等於17〇時的對比圖 637 ^大於對比1〇 : i的視錐在大部份方向皆延伸超過4〇 度。第22D圖模擬用的參數除了〜值之外皆與第22(：圖 相同。 30 201100919

" 、TW5047PA 第22E目表示顯示胃_才喿作於穿透模組的對比圖 638 ’其中-1.60。大於對比1〇 : i的視錐延伸大約到4〇 * 度。注意位相差薄膜602的nz值僅影響顯示器600的離軸 光表現，不影響法入射光的表現。第22E圖模擬用的參數 皆與第22C圖相同，除了 &值之外。 第23圖的640圖表示，具有寬w=6um和間隙G=8um 的電極的顯示器600之V-R曲線641和V-T曲線642，其 中穿透區域中液晶層厚度dT=4.0um，反射區域中液晶層厚 ¢) 度dR=1.66um，以及配向方向φ=1〇度。除了電極的寬度W 和間隙G不一樣之外，第23圖模擬用的參數皆與第22Α 圖相同。在V=6Vrms下，V-R曲線641和V-T曲線642 . 顯示反射率大約為18%，穿透率大約為24%。 第24圖的643圖表示，具有配向角度φ = 30度且使 用負Δε液晶材料的顯示器600之V-R曲線644和V-T曲線 645。在V=6Vrms下，V-R曲線644和V-T曲線645顯示 反射率大約為22%，穿透率大約為18%。第24圖模擬用 ^ 的參數除了配向角度值之外皆與第22A圖相同。 第20圖的顯示器600可使用正Δε液晶材料。在某些 實施例，液晶層609的配向方向大約為80度’正Δε液晶 材料（例如：MLC-6686)具有雙折射率Δη〜0.095。穿透區域 621中的液晶層厚度dT大約為3.5um。位相差薄膜602的 厚度大約為 3.33um’ 主折射率《χ=1.65、《/=1.55、《ζ=1·65 ’ 且ny軸係為80度，此角度平行於液晶配向方向。反射區 域中的液晶層厚度dR減少至大約為1.45um ’使反射區域 622中的液晶層609具有相似於四分之一波片的相位延 31 201100919

TW5047PA 遲。在反射區域622，當沒有像素電壓或施加對應於暗態 的像素電壓W•，結合液晶層609和上線性偏光板601 b便 具有相似於圓曲性偏光板的相位延遲以達到暗態。如此— 來，當沒有像素電壓或施加對應於暗態的像素電壓時，顯 示器600在穿透和反射模式具有相同的暗態。 當高電壓施加於電極605和6〇6之間，具有高水平電 場分量的邊緣電場讓液晶分子旋轉，使得通過上線性偏光 板601a的光具有橢圓偏振，讓至少一部份的光在穿透區 域和反射區域中皆能通過上線性偏光板6〇la。 如下所述，第25A圖到第27圖表示使用正Δε液晶材 料顯示器600的模擬結果。 第25Α圖中646圖表示使用正Δε液晶材料的顯示器 600之V-R曲線647和V-T曲線648。第25Α圖模擬用的 參數皆與第22Α圖相同。在v= 6Vrms下，V-R曲線647 顯示反射率大約為26%，穿透率下降至大約為17 5%。穿 透率的下降歸因於兩因素：丨）由於它的正介電異相性&， 電極產生的邊緣電場的垂直電場分量造成液晶分子傾 斜，因此相位延遲減少；以及2)位相差薄膜6〇2靠近帶有 電極的液晶表面時，此處靠近表面的液晶分子受到強烈的 扭轉。在此例中，電極寬度w和間隙g(如第2β圖所示） 分別為3um和4um。 曲線647和648與曲線632和633(在第22八圖）的比 較說明：反射模式對於液晶材料的改變，不像穿透模式那 樣敏感。可能是因為為了在反射模式達到較好的亮態，所 以液晶分子在反射區域6 2 2大部份旋轉約為4 5度（相似於 201100919

' J 丁 W5047PA 使用負Δε液晶材料的結構）’亦或液晶分子傾斜以使~才^ 延遲可被忽略。因此，當使用正Δε液晶分子，液曰曰曰:子的 傾斜和旋轉皆會在反射區域622造成反射率變化。々上、 的機制不發生在穿透模式，穿透模式當液晶分子稣樣 45度即達到最大穿透率。 、—旋轉 第25Β圖是操作於反射模式的顯示器6〇〇 J對比圖 649 ’此對比圖表示大於對比10 : 1的視錐在大部八。 Ο ο 皆延伸超過50度。因為沒有位相差薄膜設置於液 域上方’所以反射區域視_表現與位相差㈣的 關。第25Β圖模擬用的參數皆與第25八圖相同。 > 数”、、 第25C圖是操作於穿.透模式中的顯示器_ 650，其中位相差薄膜繼具有折射率y^ μ 和d.65。亮態的穿透率下降且對比超過ι〇 的 比在大部分方向超過5G度的範圍再稍微狹小—此 較於第沉圖。第況圖模擬用的參數皆與第说= 同0 第25D圖是操作於穿透模式φ ^ ^ 犋式中的顯不器600的對比 圖651，其中位相差薄膜6〇2旦有狀私參 有析射率7〇。笛 10 : 1的視 圖模擬用的參數皆與第25C圖相同。大於對比· 錐在大部份方向皆延伸超過4〇声。 第25E圖疋操作於穿透模式 的，其中位相差薄膜602 ^斤= 員示器_對比圖 模擬用的參數皆與第25C圖射大^跡第況圖 m * 則目R。大於對比1G.M的視錐 延伸也超過40度。請注意 ^ A 膂如響顯示器的離軸表現， 但不影響顯不益法入射光的表 33 201100919

TW5047PA 第26圖的圖655表示，電極寬度和間隙各為 和G=8um的顯示器600的V-R曲線656和ν_τ曲線657。 除了電極寬度W和間隙G不一樣外，其他像是液晶層厚 度和配向角度等參數和第25Α圖一樣。於穿透模式中使用 正液晶材料’較大的W和G的組合造成較小（與 且G=4um的第25A圖比較）的導通電壓大約為4 ，但 穿透率下降至大約為17%。對於反射模式在7 %爪5時， 反射飽和值大約為23%。 第27圖的658圖表示當配向角度設定為6〇度而非 80度時，電極寬度和間隙各為w=3um和㈣⑽$顯干 器600的V-R曲線659和V_T曲線_。這㈣配向w 使導通電壓變大且穿透率降低(與第25A圖配向角度^ 比較）。在V=7VmS時，反射率大約為25%且穿透率大; 弟四實施例 在某些實施例，顯示器的葙丄 ^ ¥ 夕 妁現角可因增加兩片補償膜 改善。第28圖係為含有位相美 負联 工n ^ 邳差溥犋702、二補償膜71 和715b的顯示器700的截面岡 & + J戳面圖。當位相差薄膜補償相 延遲起因液晶層時，本文「 丨貝相 „ ^ 又位相差薄膜」和「補償犋」 父換使用。顯不器700的每一伧主 」 像素分為穿透區域721和 射區域722。起始時均相邴私认 不 .7Λβ ]相配位的液晶層709設置於二配

層7〇8a和708b之間，此-耐人日 ..,+ 配向層置於下玻璃基板7C 和上坡螭基板704b之間。 1 為了補償在？透和反_ 一絲路徑差， 過度塗佈 34 201100919

* 1 TW5047PA 層712形成於反射區域722。平面狀的第一驅動電極 形成於下基板704a上（相似於第！圖的反射電極3〇7)，且 . 金屬反射層707電性連接電極705。保護層710塗佈於電 極705和金屬反射層707。條狀電極7〇6形成在保護層71〇 上。二破璃基板704a和704b設置在靠近背光單元72〇的 下線性偏光板701a和靠近觀看者的上線性偏光板7〇lb之 間。第一線性偏光板及第二線性偏光板係相互交錯。 >位相差薄膜7〇2設置於上玻璃基板7〇4b和上線性偏 〇光板7〇lb之間，且延伸至穿透和反射區域。反射區域722 在位相差薄膜702和液晶層709的相位延遲設計大約為 λ/4，其中λ為所欲入射光的波長。當沒有電壓或施加對應 '於暗態的電壓’在反射區域722的位相差薄膜702、液晶 層709和上線性偏光板7〇 lb形成圓曲性偏光板使反射 模式達到暗態。 “由單軸正A板製成的第一補償膜715a設置於下線性 〇偏光板701a和下基板70知之間。由單轴負a板製成的第 二補償膜715b設置於第一線性偏光板7〇la和第二線性偏 光板701b之間。單轴補償膜715&的光轴平行配置於下線 性偏光板701a的穿透軸，而上補償膜715b的光轴平行配 置於上線性偏光板鳩的穿透軸。因為補償膜715&和 715b的光軸平行於鄰近偏光板的穿透軸，此二補償膜在法 入射角不會影響顯示器的光電表現。補償膜71 %和7丨％ 補償下和上的偏光板的角度差異（也就是說對法入射光而 言，二偏光板相互交又，但對於離軸入射光就不再互相垂 直），並經由液晶層給予斜入射光相位延遲，可幫助改善顯 35 201100919

TW5047PA 示器700的視角。 第29圖中魔加萊球圖730，繪示在龐加萊球732上 從下偏光板到上偏光板入射光的偏振路徑，顯示補償膜 715a和715b的補償機制。設計使用單軸膜的補償膜的解 釋可在 X. Zhu 專人於 2006 年 Journal of Display

Technology 第 2 卷第 20-20 頁所發表之「Analytical solutions for uniaxial-film-compensated wide-view liquid crystal displays」上找到。 當從偏離法方向（或z轴）的角度，例如相較於下線性 偏光板701a的穿透軸，以極角為7〇度和方位角_45度觀 看顯不器700 ’下線性偏光板701a和上線性偏光板701b 的吸收軸不再相互垂直（也就是說下和上線性偏光板有角 度偏差）。在龐加萊球圖73〇，點p表示下線性偏光板7〇ia 的吸收軸，點A表示上線性偏光板7〇lb的吸收軸。龐加 萊球732上點τ(以點〇為中心相對於點p)表示從背光單 兀72〇的偏振光可通過下線性偏光板7〇la。點p和點A 不重疊表不顯示器僅具有二線性偏光板，而在離軸方向， 通過下線性偏光板701a的光線將不完全被上線性偏光板 701b吸收’造成離軸光線漏出。 藉由在顯示器700使用另外兩個補償臈715&和 了實貝上減少離軸光線的漏出。在魔加萊球圖730， 通過下線性偏光板7〇la的光線將經由點τ而先具有偏 振。因為下單軸Α板71兄具有光軸，係沿著上線性偏光 板7〇lb吸收軸設置，代表具有偏振性質的光線的點τ在 通過補償膜715a後，將沿著AO軸（通過點A和點〇)旋轉 201100919

* TW5047PA 至點B。 接著光線經過液晶層709和位相差薄膜702。液晶層 . 709具有沿著線OE的光軸，因此當光線經過液晶層709， 光的偏振在龐加萊球732上將從點B移動到點C。因為位 相差薄膜702具ny軸係沿著液晶層709的配向方向，因此 位相差薄膜702的相位延遲可抵消液晶層709的相位延 遲。當光線經過位相差薄膜702，龐加萊球732上光的偏 振從點C移回到點B。上單軸A板715b是負單軸薄膜， 〇 其光軸平行於下線性偏光板701a的吸收軸，且沿著OP轴 使偏振光從點B轉換成點A。結果，離轴光線可被上線性 偏光板701b完全吸收。 第28圖的顯示器700和使用三個位相差薄膜的顯示 器（例如，由 J. Matsushima 等人於 2007 年 Technical Digest of IDW 第 1511 〜1514 頁所發表之「Novel transflective IPS-LCDs with three retardation plates」）完全不一樣。首 先，另外增加的二補償膜715a和715b，係用來補償離軸 Ο W 入射光於二線性偏光板造成的有效角度偏差。此處，補償 膜715a和715b的光軸設定不是平行於就是垂直於線性偏 光板701a和701b的穿透轴。補償膜715a和715b不影響 法入射光，例如不會改變平行於z韩的光偏振。更重要地， 在這種設計，對於平行於z軸的光線僅需一個負位相差薄 膜702用來補償液晶層709。 . 第二，液晶層709實質上具有平行於負位相差薄膜 702之ny軸的起始配向方向，且液晶層709的起始配向方 向，相較於上偏光板的穿透軸的角度大約為45度。 37 201100919

TW5047PA 第三，位相差薄膜702和液晶層709參數的選擇具有 彈性。例如，在液晶層709上方的位相差薄膜702非必要 與四分之一波片具有相同性質。位相差薄膜702可具有相 位延遲（例如330nm)，不同於於λ=550ηηι的半波長275nm。 例如，反射區域722中的液晶層709非必要與四分之一波 片性質相同，只要負位相差薄膜702與反射液晶層709的 整體相位延遲相似於四分之一波片的相位延遲。反射區域 的液晶層具有相位延遲（例如：195nm)大於四分之一波片 (135nm)，這讓顯示器700具有較佳反射率和製造誤差。 其他結構的差異和光電表現將如下所述。 第30A和30B圖分別顯示穿透區域721和反射區域 722的對比圖740和745。在模擬上，使用負介電異相性 液晶材料(-Δε) *在穿透區域721的液晶層709具有液晶層 厚度4um而反射區域722具有液晶層厚度2.34um。當沒 有施加像素電壓（或施加對應於暗態的像素電壓）時，設計 位相差薄膜702的相位延遲，以完全抵消穿透區域721中 液晶層709的相位延遲，使穿透區域721達到暗態。 第一補償膜715a係相位延遲（ΙΔη大約等於92.1nm的 正單軸A板，且它的光軸沿著上線性偏光板701b的吸收 軸。第二補償膜715b係相位延遲dAn大約等於-92.1nm的 負單轴A板，且它的光轴沿著下線性偏光板701a的吸收 轴0 如740圖顯示（第30A圖），在穿透模式中，大於對比 10 : 1的視錐在所有方向皆延伸超過85度。而在反射模式 中，如745圖顯示（第30B圖），補償效果並不明顯。這可 38 201100919

• 1 TW5047PA 能因為薄膜715b和薄膜7〇2皆在反射模式對光線起作 用。儘管如此’大於對比10 : i的視錐在大部份方向仍延 伸超過40度。 某些實施例，顯示器700使用正Δε液晶材料。第31A 和31B圖分別繪示，當在液晶層709使用正液晶材料時， 顯示器700在穿透模式和反射模式的視角。穿透區域72ι 的液晶層厚度設定在3.5um，而反射區域722的液晶層厚 度設定在2.05um。當沒有施加像素電壓（或姆應於的 〇像素電壓）時，設計位相差薄膜702的相位延遲了以完全抵 消穿透區域721中液晶層7〇9的相位延遲，使穿透區域72ι 達到暗態。

在此例，第一補償膜715a係相位延遲dAn大約等於 92.lnm的正單軸a板，且光軸沿著上線性偏光板斯㈣ 吸收軸。第二補償膜715b係相位延遲dAn大約等於 -92.1nm的負單軸A板’且光轴沿著下線性偏光板 的吸收軸。如750圖顯示的視角，對於穿透模式，大於對 比10.1的視錐在全部方向皆延伸超過89度。如圖755(第 31B圖）’對於反射模式，大於對比1〇 :丨的視錐在大部 方向皆延伸超過40度。 補償膜715a和715b的光軸分別沿著線性偏光板7〇ia 和7〇lb的穿透軸設定，且不影響對顯示器7〇〇在法入射 ，的，現。為了達到廣視角，位相差薄膜7〇2的相位延遲， 需要完=抵消穿透區域中液晶層7〇9在暗態的相位延遲。 位相差薄膜702的位置影響亮態的穿透率(如實施例三所 述）’但不影響暗態的穿透率。此二補償膜715a和71讣 39 201100919

TW5047PA 可被使用在顯不器’其中位相差薄膜7〇2設置在液晶層7 和下線性偏光板7Gla之間（具體來說，設置靠近於有曰= 的液晶表面那側)。在此例中’當沒有施加電壓， 蛋 722的液晶層7〇9設計為有四分之一波板的特性。織 第32A和32B圖表示顯示器中穿透區域和反射 各自的對比圖760和765。該顯示器除了位相差_ ^ 設置在靠近有驅動電極的液晶表面那側（例如.在 '曰2 ，和:線性偏光板7〇la之間），其他部份此顯示器= 相似於第28圖中顯示器700的負液晶材料結構。 如第32A圖所示，雖然亮度下降（相較於第规 大於對比1G : 1的視錐在所有方向仍延伸超過⑼度。如 第32B圖，反射模式的視角延伸了（相較於第3ι又: 於對比10:1的視錐在大部份方向仍延伸超過， 第3^口规圖分別顯示穿透區域和反射區^ 比圖770和775。除了使用正崎晶材料，此顯示写十 =於第似圖的模擬結構。位相差薄膜搬= 罪近於有驅動電極的液晶表面。如圖77Q顯示，對於穿透 =式，大於對比Η):!的視錐在所有方向仍 度。如圖775,對於反射模式，切對比iQ: 大部份方向仍延伸超過7G 相較於使用負 的相同結構，此結構的取捨係穿透模式的亮度較低阳轲枓 第五實施例 在某些實施例中，半穿透半反射式液晶顯 軸正A薄膜和負C薄膜，取代如上述例子的 40 201100919

• ' TW5047PA 雙軸薄膜。 第34圖係咼亮度廣視角液晶顯示器8〇〇的像素的截 • 面圖。除了顯示器800使用兩片位相差薄膜go]和803外， . 和顯示器300具有相似的結構（第1圖）。 顯示器800的每一像素具有穿透區域821和反射區域 822，其中旁光单元820設置於液晶層8〇9下方當作光源。 液晶層809夾在下玻璃基板804a和上玻璃基板8〇4b之 〇 間。例如由聚醯亞胺製成的配向層8〇8a和808b，各自形 成於基板804a和804b的内部表面。起始時液晶分子本質 地平行於下玻璃基板804a，方向均一地配置光轴。 由氧化銦錫（ITO)或氧化銦辞（IZO)之類的透明導電 ' 材料製成的第一平面電極805,係在下玻璃基板804a上形 成。在反射區域822，由導電金屬像是鋁或銀製成的金屬 反射層807，電性連接於第一平面電極805。由介電質材 料如SiOx或SiNx形成的保護層810塗佈於第一平面電極 Q 805和金屬反射層807上。在保護層810上，也是由透明 導電材料像是氧化銦錫（ITO)或氧化銦鋅（IZO)製成的條狀 電極群組806形成第二電極。在反射區域822中由介電質 材料如SiOx、SiNx或一些有機材料形成的過度塗佈層 ，使反射區域822的液晶層厚度dR與穿透區域821的 液晶層厚度（1τ不一樣。 位相差薄膜802可為單轴或雙軸拉伸高分子薄膜，且 具有主折射率〜 < 〜和Wz <〜，並設置於第一和第二線 性偏光板801a和801b之間’覆蓋穿透區域821和反射區 域822。在此，位相差薄膜802的nz軸本質地沿著垂直於 41 201100919

TW5047PA 偏光板的表面之方向。在此例，n，nz皆小於n> 匕告〜轴本質地平行於液晶層的配向方向。 虽沒有像素電壓施加於像素1GG上時(或是像素電壓 對應於暗㈣）’設計位相差薄膜術，使穿透區域的液晶 層’在法向量角的相位延遲完全抵消，使得穿透模式在 -父錯線性偏光板下形成暗態。在反射區域822中 ，位相 差薄膜802和液晶層8〇9的整體相位延遲大約設計為人/4, 其中λ為入射光的波長。當沒有施加電壓，位相差薄膜8〇2 和液晶層809與上線性偏光板8〇讣形成圓曲性偏光板，〇 使反射模式產生暗態。 在某些例子’當〜> % =〜時雙軸位相差薄膜802變 成單軸正A板。✓主思為了定義唯一〜 < 〜和〜〈〜且〜 垂直於偏光板表面的位相差薄膜802，我們可以設定折射 率~ 〜且沿著特定方向設定心折射率。位相差薄膜8〇3 係單軸C板設置於薄膜802和液晶層809之間。在此，對 於單軸C板，它的折射率滿足： 第35圖中850圖顯示使用負Δε液晶材料的顯示器800 ◎ 的V-R曲線和V-T曲線。在此，電極寬度w和間隙G(如 第34圖）分別設定為3um和4um。液晶材料使用 MLC-6608。穿透區域821中的液晶層厚度dT設定為4um 而反射區域822中的液晶層厚度設定為2.34um。液晶材料 的配向方向係φ= 10度，且起始時液晶均一傾斜大約為2 度0 在此例中’位相差薄獏802係正Α板且ηζ軸沿著ζ 軸並且nx和ny軸位在χ-y平面，其中\ 〜=〜。在此， 42 201100919

f ' TW5047PA «广1.55、〜=1.65且ny軸的配向平行於液晶配向方 向。位相差薄膜802的厚度為3.32um。下偏光板801a的 . 穿透軸相對於X軸的角度為-35度，如第2B圖，且上偏光 板801 b的穿透軸相較於X軸的角度為55度。在此，反射 區域822中的液晶層809和上位相差薄膜802的整體相位 延遲大約為 2.34 χ0·083-3·32 xO.lum = -0.1378μιη 〜-λ/4， 其中入射光係設定為綠光λ = 5 5 Onm。 C板803不影響法入射光因為在χ-y平面%，但 〇 會影響顯示器800的視角。第36A和36B圖分別表示穿透 模式和反射模式的對比圖860和861，其中C板具有折射 率《x=«y=1.5〇、和《ζ=ι.51，且厚度大約為28.5um。在穿 透模式，大於對比10 : 1的視錐在大部份方向皆延伸超過 40度。此處C板803可經由模擬和結構決定參數以提供最 佳視角。 第34圖的顯示器80〇也可使用具有配向方向相對於 X軸大約為80度的正液晶材料。此例中，正Δε液晶材料係 βι MLC-6686,具有光學雙折射率An大約等於0.095。穿透區 域821中的液晶層厚度扣大約為3.5um。位相差薄膜802 厚度大約為3.33um，且主折射率〜=1·65、％=1.55、πζ=1.55 而ny相對於x軸為80度。反射區域822中的液晶層厚度 降為2.05um。在此結構，反射區域822中的液晶層809和 上位相差薄膜802的功能相似於四分之一波片，其中進一 步和上偏光板801b組合的功能相似於圓曲性偏光板。這 讓反射區域822具有暗態。當沒有施加電壓或是施加相對 於暗態的電壓於像素上，像素在穿透和反射區域具有共同 43 201100919

TW5047PA 的暗態。 第37圖表示使用正液晶材料且參數如上所埯的顯厂、 器800之V-T曲線872和ν-R曲線871。第38A _表一= 透區域821的對比圖880。第38B圖表示反射區織牙 對比圖881。在此兩案例中，c板具有折射率〜二5 = 和= 1.51且厚度大約為28.5um。 第六實施例 在某些實施例，兩片位相差薄膜可以設置靠近下美板❹ 904a。第39圖係高亮度廣視角半穿透半反射式液晶顯示 器900的像素戴面圖。像素分為穿透區域921和反射區域 922。均一配向的液晶層909配置於二玻璃基板904a和 904b之間。二配向層908a和908b形成於二玻璃基板的内 部表面且將液晶分子配向。 在下玻璃基板904a，第一電極9〇5由像是IT〇或IZ〇 的透明導電材料製成，以板狀形成於穿透區域921 ;反射 金屬層907由像是鋁或銀形成於反射區域922當作反射◎ 鏡。金屬反射層907電性連接於電極9〇5。保護層91〇由 像是SiOx或SiNx介電質材料塗佈在電極9〇5和，上， 第二電極906在保護層910上以條狀成形。 在反射區域922中’纟Si〇x或SiNx或有機材料形成 的過度塗佈層W用來調整液晶層厚度心使其與穿透區域 dT不-樣，用以補償穿透區域和反射區域的光程路徑差。 液晶層909設置於二玻璃基板之間’其依序設置於二線性 偏光板之間：第-線性偏光板90la靠近背光單元92〇，而 44 201100919

• 1 TW5047PA 第二線性偏光板901b靠近觀看者。下偏光板9〇la的穿透 軸相對於液晶配向方向大約為45度，且下和上偏光板9〇la 和901b的穿透轴相互交錯。 當沒有施加像素電壓（或施加對應於暗態的像素電 壓）’位相差薄膜902設計相位延遲，使穿透區域921中液 晶層909在法入射角的相位延遲完全抵消，以造成穿透區 域921的暗態。液晶層909本身在反射區域922的整體相 位延遲大約入/4，其中λ係所欲入射光的波長。因此，當沒 〇 有細*加電壓（或施加對應於暗態的像素電壓），液晶層909 和上線性偏光板901b的組合形成圓曲性偏光板，造成反 射區域922的暗態。 - 在某些例子’當位相差薄膜902具有折射率 〜>心=〜’雙軸位相差薄膜902變成單軸正a板。為了單 一定義位相差薄膜902的光學配置％〈〜、〜〈〜和 直於偏光板表面，我們可以設定折射率〜<化且沿某一特 疋方向设定它的折射率ny。為了增大視角，另一個位相差 薄膜903可以是單軸C板’其設置於薄膜902和下線性偏 光板901a之間。在此例中，單軸C板具有折射率 第40圖表不顯不器900(第39圖）中像素的V-R曲線 931和V-T曲線932 ’其中使用負液晶材料MLC-6608。穿 透區域921的液晶層厚度係4.Oum而反射區域922的液晶 層厚摩係1.66um。在此，位相差薄膜902係正A板，該 正A板主折射率〜=1.65、〜=1.55、《z=1.55且巧軸沿著相 對於X軸的液晶配向方向10度。位相差薄膜9〇2(正單 軸A板）的厚度係3.32um，使它的相位延遲相似於液晶層 45 201100919

TW5047PA 909 ° 第41A圖表示穿透區域921的對比圖94〇,其中c板 903具有折射率〜=%=1 5〇、心=1 51且厚度大約為 28.5um。第41B圖表示反射區域922的對比圖945，它和 第20圖顯示器6〇〇的635圖一樣。當單一或複數個位相 差薄膜設置於下基板和下線性偏光板之間，該單一或複數 個位相差薄膜即不影響反射區域的視角。 在某些實施例，第39圖的顯示器900使用正Δε液晶 材料’其中液晶表面配向方向大約為8〇度。 ❹ 第40圖中930圖表示使用負Δε液晶材料的顯示器9〇〇 的V-R曲線931和V-T曲線932。在此例中，除了顯示器 900的正單軸Α板9〇2和一多出的位相差薄膜9⑽(單轴c 板）之外，顯示器900的其他參數和顯示器6〇〇 一樣（第2〇 圖）。從法向量光得到的V_R曲線93丨和ν_τ曲線932分 別和V-R曲線632和V-T曲線633(第22Α圖）一樣。 第41Α圖表示顯示器9〇〇操作於穿透模式的對比圖 940。第41Β圖表示顯示器9〇〇操作於反射模式的對比圖◎ 945。比較945圖和635圖（第22Β圖），可發現顯示器9〇〇 和600的反射模式的視角相似。顯示器$⑼和6⑻的穿透 模式的視角相異。 ‘第42圖表示使用正Δε液晶材料的顯示器9〇〇中穿透 楱式的對比圖950。在此例中，c板具有折射率〜=~=15〇， · 和《ζ=1.51，而且厚度大約為3〇um。 ， 山如上所述的半穿透半反射式液晶顯示器具有廣視角 且同穿透率南反射率的優點。在穿透和反射模式中皆可使 46 201100919

1 * 1 W3U4 /l^A 用單：灰階控制伽馬曲線。顯示器不需使用液晶胞内部之 位相差薄膜讓製程變的簡單。顯示器有多種應用，像是可 • 攜式電子裝置的輕便顯示器。 ο 1不上所述’雖然本發明已複數個實施例揭露如上，缺 其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常 知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作 飾。例如’顯示器的元件，像是液晶層 f膜、和配向層可使用和上述實施例不-樣的材料和炎 f二當t光單凡打開打開’顯示器可操作於穿透模紐，另 一些環境光可被反射像素電極反射，所以顯示器可 於穿透模式和反射模式。電極寬度和電 ： 二=同。共同電極和像素電極的幾何形狀可和1 ==例如’共同和像素電極的條狀和開口 1不-樣的寬度，可被彎曲’且可具有多樣的形狀。 上所述的液晶分子配向意指液帛 〇 =分子不需總是指向同一方向。分子可傾向= 曰向一個方向(被指向物件決定)多於另一個方：夺 如，例如當我們提到液晶分子沿著特 向。例 =的液晶分子指向物件所指向方向，通常;^ 向配向，但個別分子可能指向不同的方向。 特疋方 其他實施例和應用也在包含在申請專利範圍内。 47 201100919

TW5047PA 【圖式簡單說明】 第1圖繪示 例的截面圖。 半穿透枝L㈣的像素的 一實施 第2A圖繪示像素的俯視圖。 第2B圖繪示液晶層的配向方向。 第2C圖繪示主折射率的定義。 亮態的操作機 構0 第3A和3B ®纷示關於顯示器暗態和 第4A和4B圖繪示V_R和ν_τ曲線。 第5 Α到7Β圖緣示對比圖。 第8到10圖繪示V_R和ν_τ曲線。 第11圖繪示像素的俯視圖。 器的像素的—實施 第12圖繪不半穿透半反射式顯示 例的截面圖。 弟13Α和13Β圖繪示v_r和ν_τ曲線 第14A到16B圖綠示對比圖。 第17到19圖％示和ν_τ曲線。 實施 第20圖繪示半穿透半反射式顯示器的 例的截面圖。 的 第21A圖繪示於亮態的液晶分子分佈。 第21B圖繪示像素的戴面圖的一部份。 第22A圖緣示V-R和V-Τ曲線。 第22B到22E圖缘示對比圖。 第23到25A圖繪示v_r和ν_τ曲線。 第25Β到25Ε圖繪示對比圖。 48 201100919

* _ TW5047PA 第26到27圖繪示V-R和V-T曲線。 第28圖繪示半穿透半反射式顯示器的像素的一實施 . 例的截面圖。 第29圖繪示龐加萊球圖。 第30Α到33Β圖繪示對比圖。 第34圖繪示半穿透半反射式顯示器的像素的一實施 例的截面圖。 第35圖繪示繪示V-R和V-T曲線。 Ο 第36Α和36Β圖繪示對比圖。 第37圖繪示V-R和V-T曲線。 第38Α和38Β圖繪示對比圖。 第39圖繪示半穿透半反射式顯示器的像素的一實施 例的截面圖。 第40圖繪示V-R和V-T曲線。 第41Α到42圖繪示對比圖。 【主要元件符號說明】 100、380、670 :像素 300、500、600、700、800、900 :半穿透半反射式液 晶顯示器 301a、501a、601a、701a、801a、901a :下線性偏光 板 301b、501b、601b、701b、801b、901b :上線性偏光 板 49 201100919

TW5047FA 302、502、602、702 ' 802、803 ' 902 ' 903 :位相差 薄膜 304a、504a、604a、704a、804a、904a :下玻璃基板 304b、504b、604b、704b、804b、904b :上玻璃基板 305、 505、605、705、805、905 :第一驅動電極 306、 506、606、706、806、906 :第二驅動電極 307、 507、607、707、807、907 :金屬反射層 308a、308b、508a、508b、608a、608b、708a、708b、

808a、808b、908a、908b :配向層 D 309、 509、609、709、809、909 :液晶層 312、512、612、712、812、912 :過度塗佈層 310、 510、610、710、810、910 :保護層 320、520、620、720、820、920 :背光單元 32卜 52卜 621、721、821、921 :穿透區域 322、522、622、722、822、922 :反射區域 326 :薄膜電晶體

327 :閘極線 328 :資料線 331、332 :折射率橢圓 333、334、335、338、344、346 :線性偏振光線 336 :圓曲性偏振光 337 :反射光 340 、 341 、 342 、 343 、 350 、 355 、 365 、 370 、 375 、 550 、 553 、 565 、 570 、 575 、 630 、 631 、 640 、 643 、 646 、 655、658、850、870、930 :圖式 50 201100919

* 1 TW5047PA 345、347、348、349 :橢圓偏振光 351 、 366 、 368 、 371 、 373 、 376 、 551 、 554 、 566 、 . 568 、 571 、 576 、 632 、 641 、 644 、 647 、 656 、 659 、 851 、 871、 931 :隨電壓變化反射曲線 352 、 367 、 369 、 372 、 374 、 377 、 552 、 555 、 567 、 569 ' 572 、 577 、 633 、 642 、 645 、 648 ' 657 ' 660 、 852 、 872、 932 :隨電壓變化穿透曲線 353、553 :隨電壓變化標準化反射曲線 Ο 354、554 :隨電壓變化標準化穿透曲線 357 、 358 、 359 、 360 、 361 、 362 、 557 、 558 、 559 、 560 、 561 、 562 、 635 、 636 、 637 、 638 、 649 、 650 、 651 、 652、740、745、750、755、760、765、770、775、860、 861、880、88卜 940、945、950 :對比圖 400、402 :多重條狀電極 625b、626b :曲線 625a、626a :位置 ❹ 715a:下補償膜 715b :上補償膜 730 :龐加萊球圖 735 :龐加萊球 51

Claims (1)

1. 201100919 TW5047PA 七、申請專利範圍： ^ 一種半穿透半反射式液晶顯示器，包括： 一第一透明玻璃基板； 玻璃 一第二透明玻璃基板，該第一玻璃基板比該第 基板靠近一背光模組； 一第一線性偏光板； 第一線性偏光板，該第一線性偏光板比該第二線性 偏光板靠近該背光模組； 、 位相差溥膜，係設置於該第—線性偏光板及該二 線性偏光板之間； ° 一 複數個像素’係設置於該第一基板及 間’各該像素包括： |板之 一穿透區域，具有一液晶層，該液晶層罝有一 第一厚度’當沒有數據電壓或制於暗態之 電 加於該像素時，該位相差薄膜之一相位延遲用以 入射光於該穿透區域之該液晶層的該相位延遲，幸 暗態；及 咬J 反射區域，具有一液晶層，該液 第二厚度，冬々古 日日增具有一 壓或對應於—暗11之該數據電壓 晶層時，位於該反射區域之該位相差薄膜及該液 該波長。 間’以達到—暗態’其中λ係為該光線之 -& W· > ^專利範15第1項所述之顯示器，其中該第 、、…偏光板具有—穿透軸，該第—線性偏光板之該穿^ 52 201100919 . -(W5U47FA 軸垂直於5亥第二線性偏光板之該穿透軸，且該液晶層具有 一配向方向，該配向方向相對於該第二線性偏光板的該穿 透軸之一夾角介於4〇度到50度之間。 3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該位 相差薄膜，包括： 一雙軸拉伸膜，具有複數個主折射率〜、心和〜， 其中〜 > 〜且>心。 ο 4. 如申請專利第3項所述之顯示器，其中該位 US該〜軸實質上垂直於該第一線性偏光板“該 第-線性偏光板之至少其中之一方向，且該位相差薄膜之 該％軸實質上平行於該〉夜晶層的該配向方向。 、 反射【二申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中於該 声的电人^第—線性偏光板、該位相差薄膜及、該液晶 層的組合形成一圓曲性偏光板。 素包1如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該像 一像素電極，設置於該穿輕域和缺射區域； 反射電極，於該反射區域；以及 一共同電極； 該液極、該反射電極及該共同電極皆設置於 素^包如括申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該像 複數個條狀結構，該像素電極設置於該共同電極及該 53 201100919 TW5047PA 液晶層之間。 同電I包Γ料鄕圍第6項所述之㈣器，其中該共 液晶ΓίΓ狀結構，該共同電極設置於該像素電極和該 透區圍第1項所述之顯示器，其中該穿 2 ”時具有-最大亮度，其中在該穿透區域減 二；：:晶層的該厚度’將使得操作於該亮態時該像 素的該凴度減少。 了必诼 晶二專利範圍第1項所述之顯示器，其中該液 曰匕括一負介電質異方向性液晶材料。 丄1· *中請專利範圍第1G項所述之顯示器，並中該 有—初始表面配向角’該初始表面配向角相脖 ^條狀電極的該長邊方向之-炎角係介於55度到85度 曰層^如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該液 曰曰^括-正介電質異方向性液晶材料’該共同電極包括 條狀結構，且位於一像素電極及該液晶層之間，該 =狀共同電極的該長邊方向之一夾角係介於 括.13·如申請專利範圍第1項所述顯示器，其中更包 一第—補償膜和-第二補伽，該第—補償膜比該第 54 201100919 . 1 TW5047PA 二 及該第二_ .具有複數個折射率不補::及該第二補償膜 .，線性偏光板離軸入射光之生⑽ 損。 有&角偏差，並減少離軸光漏 如申請專利範圍第13 第一·膜及該第二補償膜包括：、“器’其中該 〇 ’具有複數個折射率^心·以及 貞板’具有複數個折射率ny<nx=nz。 15.如申請專利範圍第13項 。。 第-補償膜及該第二補償膜之該侍=戈：：該 該第:線::光板及該第二線性偏:二= ，括如中請專利範圍第1項所述顯示器，其中更包 相差薄膜’該第二位相差薄膜包括— 该早軸C板設置於該第一線性偏光板及該第二線性偏 光板之間，且具有複數個折射率。 !7·如申請專利範圍第！項所述顯‘器，其中該液曰 層^有複數個液晶分子’當該像素操作於一暗態時，該:： 液晶分子平行配向於該些玻璃基板。 18.-種半穿透半反射式液晶顯示器，包括： 一第一透明玻璃基板； 玻璃 一第二透明玻璃基板’該第一玻璃基板比該第 基板更靠近一背光模組； 一第一線性偏光板； 55 201100919 TW5047PA -第二線性偏光板，該第—線性偏光板比該第二線性 偏光板更靠近該背光模組； 一第一位相差薄膜； 複數個像素，係設置於該第—基板及該第 間，各該像素包括： 穿透區域，具有一液晶層，該液晶層呈# 第-厚度，當該像素操作於一暗態時，該第一位相㈣膜 之-相位延遲用以抵消對於—法人射光於該穿透區域之 該液晶層的該相位延遲；及 反射區域，具有一液晶層，該液晶層具有一 第二厚度’當該像素操作於該暗態時，該反射區域^該液 晶層具有相對於該法入射光之一相位延遲，該相位延遲係 介於0.22λ和〇.28λ之間，其中人係為該光線的該波長。 19· -種操作半穿透半反射歧晶顯示^之方法 方法包括： 在摘不器之一像素的一穿透區域中，當沒有數據電 壓或對應於-暗態之-數據電壓施加於該像素時，以一位 相差薄膜提供一第一相位延遲於一法入射光，以補償經過 -液晶層的該光線之—第二相位延遲，以達到暗態；以及 在該像素之-反射區域中，當沒有數據電壓或對庫於 一暗態之-數據電壓施加於該像素時，⑽位相差薄膜盘 一液晶層之—組合提供介於〇.22λ和〇.28λ之間之一相位 延遲於-法人射光，以達到—暗態，λ係該祕的該波長。 2〇·如申請專利範圍第19項所述之方法，更包括藉 由在該穿透區域施加—數據電壓於—晝素電極及一液晶 56 201100919 ‘ 1 W JKJH / ΓΛ 層之間，並在該反射區域施加該數據電壓於一反射電極及 該畫素電極之間，以在該液晶層產生複數個邊緣電場，該 . 些邊緣電場具有複數個分量，該些分量平行於該液晶層表 面，其中該像素電極、該反射電極及該共同電極皆位於相 對該液晶層之同一側。

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