TW412656B - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
經濟部中央標準局員工消费合作社印装 412656 A7 ____ B7 五、發明説明(1 ) 本發明關於液晶顯示裝置,即關於使用反射型顯示元 件之投射型液晶顯示裝置之高對比化。 習知投射型液晶顯示裝置,爲使光投射於螢幕進行顯 示,於屋內照明光下認識顯示而必需有足夠之明亮度,在 不增大消費電力下增加顯示亮度,則有必要增大開口率》 爲增大開口率,於 T F T (Thin Film Transistor)上部 亦以反射電極覆蓋而使用於顯示之反射型液晶顯示元件可 適用。習知投射型液晶顯示裝置,係使用扭轉絲狀液晶作 爲液晶層,並於液晶層前後設置2片偏光板以進行顯示。 但是,因開口率低,於屋內照明光下認識顯示時無法 獲得足夠亮度。即使使用偏光射束分裂器取代偏光板,亦 同樣難以得到足夠亮度。因此,如特開昭6 4 — 70 2 1 號公報所示,於液晶層與下側基板之間設置反射板。以下 ,稱此種構成之液晶顯示裝置爲反射扳內藏型液晶顯示裝 置》 上述習知反射板內藏型液晶顯示裝置·通過液晶層之 光之偏光狀態之波長分散較大,因此,欲得高對比顯示時 ,需控制通過液晶層之光之偏光狀態於全可視波長範圍。 但是,特開昭6 4 - 7 0 2 1號公報對波長分散之控 制方法未有揭示。由以上說明可知,反射板內藏型液晶顯 示裝置因高開口率故具有於屋內照明光下認識顯示可得足 夠之亮度的潛在能力,而如何兼具足夠亮度與對比乃爲其 問題。 本紙張尺度適用中國國家標隼{ CNS) Α4規格(210Χ297公釐) urt - - n (^1 I (請先聞讀背面之注項再填寫本頁)
、1T 412656 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7_五、發明説明(2 ) 〔發明概要〕 本發明目的在於提供兼具明亮與對比,具認識特性佳 之液晶顯示裝置。 依本發明之液晶顳示裝置,具有以偏光板,相位板, 液晶層,及反射板並設且以該反射板反射透過光之投射光 學系,上述相位板係由可自由設定該相位板之延遲及該延 遲之波長分散斜率的相位板1,2構成β 上述相位板1之上述斜率設定成大於上述液晶層之斜 率’上述相位板2之上述斜率設定成小於上述液晶層之斜 率,令上述液晶層,相位板1 ,2等之者組合成之上述投 射光學系中之延遲合成值之波長分散,漸近於(〇. 2 5 +0· 5η) λ之關係式表示之延遲曲線。 依本發明其他實施態樣,則於透過光之進行方向,偏 光板,2片相位板,上側基板,液晶層,驅動裝置,兼具 反射板之下側基板依序積層,且上述偏光板之吸收軸方向 與鄰接於上述液晶層之上述偏光板之側之配向方向具非平 行關係》 分別作爲相位板1 ,2之上述2片相位板具有之各別 延遲之波長分散係設定成,上述透過光之波長4 0 〇 ( nm)〜7 0 0 ( nm)範圍內之與上述液晶層組合之延 遲合成值之波長分散實質近似於以¢0. 25+0. 5n )又之關係式表示之延遲曲線。 依本發明之其他實施形態,於透過光之進行方向,偏 光裝置,2片相位板,上側基板,液晶層,驅動裝置,及 ------;-----裝------訂-------成 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度逋用中國國家標準(CNS ) A4規格(21 OX29?公釐) -5 ~ 經濟部中央標举局貝工消費合作社印裝 412656 A7 __B7五、發明説明(3 ) 兼具反射板之下側基板依序被積層。且上述偏光裝置之吸 收軸方向與鄰接於上述液晶層之偏光裝置之側之配向方向 具非平行之關係》 上述偏光裝置係,當上述透過光之通過方向改變時該 偏光裝置之透過偏光成分之振動方向爲90°旋轉形式之 偏光板》 分別作爲相位板1,2之上述2片相位板具有之各別 延遲波長分散係設定成,上述透過光之波長4 0 0 ( nm )〜7 0 0 ( nm)範圍中之與上述液晶層組合之延遲合 成值之波長分散,實質上近似於以(0. 5η) λ之關係 式表示之延遲曲線。其中,η爲整數,λ爲透過光之波長 (n m )。 〔較佳實施例說明〕 以下,參照圖面說明本發明實施形態》 圖1爲本發明一實施例之液晶顯示裝置之像素構造圖 。表示本發明之反射型內藏型液晶顯示元件之斷面圖之1 例。將自然光之光源光變化爲偏光之偏光裝置,係使用偏 光板。 於下側基板有TFT,連接於同樣兼作爲下側基板 上之反射板的像素電極。液晶層由絲狀液晶構成,上側基 板近傍及下側基板近傍中之液晶層之配向方向相等*扭轉 角度爲0° 。上側基板上積層有相位板1,2» 圖2表示圖1之液晶顯示裝置中有關透過光之偏光狀 裝 訂 —線 . - (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > Α4規格(210'乂29?公釐) -6 - 412656 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明 (4 ' 1 1 態 之 構 成 要 素 〇 亦 即 • 從 圖 1 抽 出 僅 與偏 光 狀 態 有 關 之 構 1 1 成 要 素 y 簡 單 描 畫 而 成 〇 1 | 圖 2 中 * 由 上 而 下 依 序 爲 > 偏 光 板 » 相 位 板 1 J 2 » i I 液 晶 層 反 射 板 之 關 於 光 之 偏 光 狀 態 〇 相 位 板 1 2 之 遲 請 閱 1 1 I 相 軸 係 與 液 晶 層 之 配 向 方 向 平 行 或 正 交 〇 偏 光 板 之 吸 收 軸 背 I 1 ( 或 透 過 軸 係 與 相 位板 之 遲 相 軸 及 液 晶 層 之 配 向 方 向 成 之 注 1 1 意 I 4 5 0 相 交 〇 又 * 相 位板 1 * 2 及 液 晶 層 波 長 入 λ 中 之 各 事 項 \ 再 1 延 遲 分 別 爲 Δ η d PH 1 (A〕 ,△ η ( i Ρ Η 2 ( λ ) 填 寫 本 1 裝 I △ η d L C ( λ ) 〇 頁 1 [ 圖 2 中 光 於 液 晶 顯 示 元 件 內 依 序 通 過 偏 光 板 » 相位 1 I 板 1 相 位 板 2 液 晶 層 於 反 射 板 反 射 之 後 依 相 反 1 1 I 順 序 通 過 液 晶 層 相 位 板 2 相位板 1 偏 光板 而 達 使 用 1 訂 I 者 ύ 此 過 程 中 光 之 偏 光 狀 態 變 化 係 與 圖 3 之 光 學 系 中 之 1 1 偏 光 狀 態 之 變 化 等 效 而 可 予 以 置 換 0 1 1 taj 圓 3 表 示 與 1 ca.i 圖 2 爲 光 學 等 效 之 光 學 系 亦 即 偏 光 板 1 1 1 * 2 之 透 過 軸 爲 平 行 液 晶 層 相 位 板 1 相 位 板 2 之 線 I 各 延 遲 爲 圖 2 中 各 延 遲 之 2 倍 1 I 使 用 圖 3 之 光 學 系 考 慮 反 射 板 內 藏 型 液 晶 顳 iiflM 示 元 件 1 1 I 成 爲 高 對 比 之 條 件 , 亦 即 1 考 慮 降 低 暗 顯 示 之 反 射 率 之 條 1 1 件 〇 則 圖 3 之 光 學 系 之 波 長 λ 之 光 反 射 率 R ( λ ) 可 以 下 1 1 式 表 示 0 1 1 R ( λ ) = 0 5 ( 1 + C 0 S ( 4 π Δ η d ( λ ) / 1 1 I λ ) ) … … ( 1 ) 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印袋 A7 B7 五、發明説明(5 ) 其中,爲後述液晶層,相位板1 ,相位板2 之各延遲之合成值。 爲降低暗顯示之反射率,只需於可視波長之大略全域 ,亦即400nm〜700nm範圍,使R (λ)接近0 即可。亦即,於可視波長之400nm〜7 OOnm範圍 內,假設暗表示時施加於液晶層之電壓爲則VB施加 時之液晶層,相位板1,相位板2之各延遲所合成之延遲 合成值△!!(!' (λ)實質上滿足次式之And / (λ) 即可,亦即,式(1)之第2項大略成爲(一 1) ,R( λ )接近於〇。 Δηά" ( λ ) = ( 0 . 25 + 0. 5η) λ …(數 2) 其中,η爲整數。 於式(2),當η爲0以上時,顯示出延遲隨波長比 例增大之波長分散特性曲線(以下稱波長分散)。又,η 小於0時,顯示延遲隨波長比例減少之波長分散特性。又 ,目前所知透明之雙折射媒體(即相位板,液晶層等)之 延遲均爲正,而且,具隨波長增大而減少之波長分散特性 〇 藉由液晶層與相位板之組合,實現滿足式(2 )之延 遲。令波長λ中之延遲分別爲AndiC λ) - Δ n d 2 ( λ)之透明雙折射媒體1 ,2 (△nd^A) >And2 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4規格(2丨OX 297公釐) 〇 I-^---------裝------訂-----「線 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 412656 A7 _B7_______五、發明説明(6 ) (λ ))以其遲相軸平行般積層時,2個透明雙折射媒體 之延遲合成值(λ)如下式所示。 △ nd’ (λ) = Δηάι(λ) + Δηά2(λ)......(3 ) 令遲相軸正交般積層時,Δηd” (λ)如下式所示 〇 △ nd’ (λ) = And!(A) - Δηά2(λ) *. · · · · ( β ) 透明雙折射媒體1 ,2之各延遲之波長分散互異時, 延遲合成值And# (λ)之波長分散,於透明雙折射媒 體1 ,2之任一方均互異。 換言之,延遲合成值之波長分散,可藉由適當組合, 設定透明雙折射媒體1 ,2之各延遲,及各延遲之波長分 散之斜率,及積層方法(遲相軸平行或正交之積層方法) 之不同,來加以控制。 藉由以上之延遲之合成法則,可使延遲合成值 And" (λ)之波長分散接近式(2)。 特別是,爲實現式(2 )之延遲之波長分散,必需使 透明雙折射媒體1 · 2之各延遲之波長分散之斜率,其中 一方之斜度極大,另一方之斜度極平坦。或者需增大透明 I _^ n n I, —裝 111 I I j i 11,線 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS > A4規格(210X 297公釐) 一 9 一 412656 A7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 B7五、發明説明(7 ) 雙折射媒體1 ,2之各延遲。 但是,僅使用1相位板時,透明雙折射媒體之一方爲 液晶層,另一方爲相位板。但是,爲保持顯示特性’液晶 層之延遲之波長分散之斜度既不能極端大亦不能極小(平 坦)β另外,僅能設定成相位板之延遲之波長分散之斜度 大於或小於液晶層中之一方。結果,無法使延遲合成值之 波長分散足夠接近式(2)。 相對地依本發明,因使用2片相位板,故可將相位板 1之斜度設定成大於液晶層之斜度,將相位板2之斜度設 定成小於(平坦)液晶層之斜度,使液晶層與2片相位板 之3者組合成之投射光學系中之延遲合成值之波長分散, 漸近於以式(2)之(0· 25 + 0. 5η) λ之關係式 所表示之延遲曲線。換言之,如上述般,作爲透明雙折射 媒體1,2之相位板1,2之各延遲之波長分散之斜度, 必需設定成一方斜度極端大於液晶層,另一方斜度極端小 於液晶層之斜度。 以下,以圖4,圖5說明之。 圖4爲2個透明雙折射媒體時之延遲合成之說明。圖 5爲圓4時之延遲合成值之波長分散與1/4波長之延遲 曲線之比較說明圖。所示爲將習知技術之2個透明雙折射 媒體之液晶層及1片相位板之延遲合成值之波長分散,與 1 / 4波長之延遲曲線比較時之例。 具體言之爲,相位板係使用延遲之波長分散之斜度爲 最大之聚砜。假設暗表示中之液晶層之波長550(nm (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國固家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) -10 - 經濟部中央橾準局員工消費合作杜印製 412656 A7 __B7_五、發明説明(8 ) )中之延遲爲22〇nm’相位板之波長550 (nm) 中之延遲爲6 2 . 5 nm °令相位板以其遲相軸正交於液 晶配向方向設置。此時’延遲合成值爲圓4中之斜線部。 而將其更新寫過者示於圖5。 於圖5中爲比較,圖示出式(2)中「n = 〇時」之 延遲之波長分散,即式(1)中R(Λ)=〇之1/4波 長之延遲曲線。 由圓5可知,僅使用1片相位板時’延遲合成值之波 長分散並非接近於式(2)者。 相對於此,本發明之特徵’爲健延遲合成值之波長分 散接近式(2 ),使用2片相位板’亦即’取代延遲及延 遲之波長分散之斜度無法自由變更之液晶層’而追加1片 相位板,使用可自由變更之相位板2片’則可調整於較廣 範圍,使之者之延遲合成值之波長分散漸近於1 /4波長 之延遲曲線。亦即等同於將設定調整用參數由1增加爲2 〇 換言之•本發明之液晶顯示裝置,係由液晶層及驅動 裝置及偏光板及2片相位板及上側、下側之2片透明基板 構成,2片基板具有顯示電極及及配向膜,下側基板之顯 示電極兼作反射板,下側基板之顯示電極係接於作爲驅動 裝置之主動元件,2片基板挾持液晶層對向配層,偏光板 配置於上側基板之上側,2片相位板係配置於偏光板與上 側基板之間,偏光板之吸收軸方向與上側基板近傍中之液 晶層之配向方向間之關係爲非平行者,假設2片相位板分 I.---:----1^------1Τ------.^ (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家橾率(CNS > Α4規格(2丨0X297公釐} -11 - 412656 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 B7 五、發明説明(9 ) 別爲相位板1 ,2 ’ η爲整數,λ爲光波長,則使用驅動 裝置施加任意電壓於液晶層時,於可見波長之4 0 0 nm〜7 0 0 nm之範圍,相位板1及相位板2及液晶層 之延遲合成值之波長分散實質上近似於以(〇. 2 5 + 0. 5 η) λ之關係式表示之延遲曲線》 此處,假設液晶層之延遲爲Andu(λ) ,2片相 位板爲相位板1及2 ’各延遲分別爲Δη dPH1 ( λ ) ’ Δ n d ΡΗ2 ( λ ),則液晶層與相位板1 ,2之延遲合成 值Δηάίλ)以下式表示, △ nd’ (A)=AndLC(A)±Zind ΡΗ1 ( λ ) 土 And phz ( λ ) ...... ( 5 ) 於式(5)中,第2項與第3項之符號,當相位板1 ,2之遲相軸相對於液晶層配向方向平行時爲+,正交時 爲一。使用液晶層及2片相位板時之各延遲之波長分散之 1例示於圖9。 圓9爲本發明一實施例之相位板1 ,2及液晶層之各 延遲之波長分散圖。相位板1及相位板2爲聚碉製相位板 及聚乙烯醇製相位板*其於波長5 5 0 ( nm)中之延遲 分別爲3 3 1 nm及4 08 nm。又,相位板1設置成遲 相軸正交於液晶配向方向,相位板2配置成遲相軸平行於 液晶配向方向。液晶層之波長550 (nm)中之延遲爲 6 〇 nm。其結果示於圖1 0 * — II _^ 裝 1 IΊ 11111 - 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 12 412656 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明(1() ) ^ 圖10所示爲圖9中之相位板1,2與暗表示時之液 晶層之延遲合成值之波長分散及1 /4波長延遲曲線。如 圖10所示般,延遲合成值之波長分散(特性曲線)’係 與電式(2)同樣隨波長增大,而於波長55〇nm時點 1 /4波長之延遲曲線一致,在其他可見波長領域( 4 0 0 nm〜7 0 0 nm之範圍),成爲大略近似1/ 4 波長之延遲曲線之漸近線。 此處,相位板之遲相軸之設定方法,僅有相對於液晶 層之配向方向爲平行或正交之2種。因此,使用3片以上 相位板時,其中至少2片之遲相軸至爲平行,遲相軸至爲 平行之2片相位板可以1片相位板替換。因此’即使使用 3片以上相位板時,實質上之效果與2片時並無太大差別 *當延遲合成值爲圖1 0所示以上時,無法渐近於(數2 )式。若考慮成本之增加,則相位板數目以2片爲最適當 〇 使用偏光射束分裂器作爲偏光裝置時,式(1),式 (2 )分別爲式(6 ),式(7 )。 (λ)=0. 5 (l~cos (4ffAndi, ( λ ) / ( λ ))......式(6 ) Δηά" (λ)=〇. 5 η λ ......式(7) 此乃因使用偏光射束分裂器之光學系中,當光之逋過 ^^^1 I - - -I I m 11.^1 I - - (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)
-B 本紙張尺度逍用t國國家標準(CNS ) A4規格(21 〇 X 297公釐) -13 - 412656 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 B7五、發明説明(11 ) 方向改變時,透過偏光成分之振動方向成爲旋轉90° 。 但是,此場合中,上述論述同樣成立,爲達成對比之增加 ,相位板數目以2片爲最適合。 暗表示中之液晶層之延遲足夠小時,隨溫度變化之對 比之變化亦變小。例如,由溫度變化導致液晶層之延遲有 5%之變化時,若液晶層之延遲爲2 0 0 nm,則延遲之 變化量爲1 0 nm,但是若液晶層之延遲爲4 0 nm,則 延遲之變化置僅有2 nm。 亦即,液晶層之延遲爲低值而設定爲暗表示時,可抑 制溫度變化導致之液晶層延遲之變化,因此,可抑制溫度 變化造成之對比降低。換言之,將暗表示時之液晶層之波 長5 5 (nm)中之延遲設定爲較小一事乃回避溫度變化 所導致對比降低之要件。 因而,若於液晶層延遲爲足夠且適當之低值,例如 40 (nm)中設定爲暗表示時,則如表1 ,2所示,如 後述般,相位板2之波長5 5 0 ( nm)中之延遲將大於 相位板1之波長550 (nm)中之延遲。換言之’若將 相位板2之波長5 5 0 ( nm)中之延遲設爲大於相位板 1之波長5 5 0 ( nm)中之延遲,則液晶層之波長 5 5 0 ( nm)中之延遲,將成爲可解決問題點之適當之 低值· 圖6所示爲本發明之一實施例之液晶層延遲之與施加 電壓之關連性。如圓所示般’液晶層之延遲因施加電壓而 變化。圖6之縱軸爲以施加電壓〇 v中之值除下來之液晶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中圃闺家標準(CNS > A4規格(210X297公釐〉 -14 - 412656 A7 _El 五、發明説明(12) 層之延遲,液晶層之延遲,於1 V〜2V之範圍急速減少 。因此,於大於2 V之高電壓側作喑表示時,不受溫度影 響可得高對比顯示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以下,以實施例說明本發明之具體例內容及效果。 〔實施例1〕 圄1爲本實施例1之液晶顯示裝置之1畫素及其周邊 構成之一例之平面圓。圖7爲圖1之液晶顯示裝置之沿A —A z切斷之畫素構造之斷面圖》圖8爲圖1之液晶顯示 裝置之沿B- B ~切斷之畫素構造之斷面圖。說明實施例 1之液晶顯示裝置之構造。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 下側基板1 0,爲無鹸之硼矽酸玻璃製,於上下備有 氧化矽層。閛電極2 0,係由以濺射法形成之鋁膜構成, 於上側具有陽極氧化鋁膜。絕緣膜25,爲膜厚2000 A之氮化矽膜,以電漿CVD法形成。TFT之動作係, 藉由對閘極施加正偏壓使通道電阻變小,零偏壓時通道電 阻變大β另外,TFT係由閘極20,絕緣膜25,i型 半導體層3 0構成。 i型半導體層,係非晶質矽製*層厚爲2 〇 0 0A。 於與源極,汲極重疊部分之上方》摻入磷形成Ν(+)型 非晶質矽半導體層。源極4 0與汲極4 5係以2層構成, 上層爲以濺射法形成之層厚3 0 0 0Α之鋁•下層爲同樣 以濺射法形成之層膜600Α之鉻。TFT上之平坦化膜 5 〇爲以電漿CVD裝置形成之膜厚1 之氮化矽膜》 本紙張尺度適用中國國家標率(CNS > A4規格(210X297公釐) -15 - 412656 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 IQ五、發明説明() 卒坦化膜上之畫素電極5 7,爲鋁製,介由貫通孔 5 5接於源極。有機配向膜6 0則使用聚酰亞氨系有機高 分子。液晶層7 0使用氣製HA—5 0 7 3XX。畫素電 極中之液晶層厚之最大值爲3 . 0 jum,無施加電壓時液 晶層之延遲爲0. 25#m。 上側基板8 0上之有機配向膜6 0,係與下側基板上 者相同》上下基板之有機配向膜,其配向處理方向互爲平 行,預傾斜角爲5° 。上側基板之共用透明畫素電極75 ,係由以濺射法形成之I T 0 ( Indium-Tin-Oxide)膜構 成,膜厚爲1400A。上側基板80,和下側基板相同 爲鹸之硼矽酸玻璃製,於上下具備氧化矽層》 相位板1PH1,相位板2PH2係使用聚硕製相位 板及聚乙烯醇製相位板。相位板1 ,相位板2,液晶層之 各延遲之波長分散示於圓9。 圖9爲實施例1之相位板1,2及液晶層之延遲之波 長分散。圖9之縱軸爲以波長5 5 0 nm之值除下來之比 所表示之延遲 相位板1及相位板2之延遲,係使用最小平方法來決 定,俾於液晶層之延遲成爲較小值之施加電壓3. 0V時 可得暗顯示。以下,說明其方法。 式(8 )爲式(2 )之波長分散,與各波長中之液晶 層’相位板1 ,相位板2之延遲合成值之差之平方,表示 延遲合成值之波長分散與式(2 )間之偏差。 Ϊ | 裝 I I 訂 — — — — — 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本页) 本紙張尺度逋用中國國家標準(CMS > Α4規格(2丨ΟΧ 297公釐) -16 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 412656 A7 B7 五、發明説明(14 ) Σ {And^ (λ) - And*' (λ ) } 2 ξ S ......式(8 ) 式(8)內之And 〃 (λ),和式(5)相同爲液 晶層,相位板1 ,相位板2之延遲合成值,其可以重寫成 式(9 ) β △ nd’ (A)=AndLC(A)+RPH1xAndPH1( λ ) /Δη d phi ( λ ) = 5 5 Ο η m ) + R ΡΗ2 X And ρη2 ( λ ) /Δη d FH2 (λ = 5 5〇nm) ......式(9 ) 式(9 )中之Rphi* Rph2爲波長5 5 Ο ηπι中之相 位板1 ,相位板2之各延遲》rph1,R ΡΗ2之符號,係與 相位板之遲相軸之方向有關,遲相軸平行於液晶層配向方 向時爲十,正交時爲一。 於式(8)中,使用可視波長域內之5波長(450 nm> 500nm» 55〇nm» 6〇〇nm, 650 nm)之和,並求出滿足下述2式之Rphi’ Rpm。 d S / 3 R phi = Ο ......式(1 0 ) △ n dLC( λ== 5 5 0 nm) + Rphi + Rph2 = 0 . 2 5 x 5 5 0 n m ......式(1 1 ) I — n n I ^ I ϋ 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國困家標隼(CNS ) Α4规格(2丨0Χ297公釐) -17 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 412656 A7 B7五、發明説明(15 ) 最後,所謂滿足式(10) ’式(11)之Rpm’ R PH 2係指能提供’將式(8 )之S設定爲最小’且於波 長550nm中能滿足式(2)之相位板1 ,相位板2 ’ 及液晶層之延遲合成值者。 具體言之爲,施加電壓3. 0V中之液晶層之波長 550nm中之延遲爲50 (nm),將該值及n = 0代 入,算出((0. 25) λ,亦即4分之1波長),式( 8) ’式(11) ’貝= ~ 33 1nm’RpH2 _ 4 0 8 n m。 依此將相位板1,相位板2之各延遲設定爲331 nm,408nm。又,相位板1,相位板2設置成遲相 軸分別與液晶層之配向方向正交、平行。另外,偏光板 9 5配置成其吸收軸相對於液晶配向方向呈4 5°相交。 施加電壓3. 0V中之相位板1,相位板2與液晶層 之延遲合成值示於圖1 0。 圖10所示爲,實施例1中之相位板1 ,2與暗顯示 時之液晶層之延遲合成值,及1 /4波長之延遲曲線。 圖1 0中,延遲合成值,於波長5 5 0 nm時爲1 / 4波長,於其他可視波長領域(400nm〜700nm 之範圍)時爲近似1/4波長之延遲曲線之值,可以說實 質近似。此處之實質上係指包含製作公差,位於可得非常 佳之視認性之實用上之範圍。 將驅動裝置組合於實施例1之液晶顯示裝置,於2 0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用争國®家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) 一 18 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 412656 A7 B7五、發明説明(16 ) °c測定反射率之與施加電壓之關連性,結果示於圖1 1 ^ 圖11爲實施例1中之反射率之與施加電壓之關連性 〇 於施加電壓3. 0V,反射率爲〇.15%,對比爲 100 : 1以上。習知對比爲28 : 1 » 於以上實施例1,係使用延遲之波長分散互異之相位 板1,2,俾使相位板1,2與液晶層之各延遲之合成值 ,於全可視波長領域+分接近1/4波長之值,則可得高 對比顯示。 〔實施例2〕 實施例2係與實施例1之液晶顯示裝置相同者’將液 晶層之波長550(nm)中之延遲設定爲200nm’ 相位板1 ,2之波長550 (nm)中之延遲分別爲 322nm,420nm»施加電壓3. 0V中之相位板 1 ,2與液晶層之延遲合成值示於圖1 2。 圖1 2所示爲實施例2中之相位板1 ,2與暗顯示時 之液晶層之延遲之合成值|及1/4波長之延遲曲線。 合成值,於波長5 5 0 nm時爲1/4波長’於其他 可視波長領域(400nm〜700nm之範圍)亦爲接 近之值,實質上爲近似。 於此液晶顯示裝置組合驅動裝置,於2 0°C測定反射 率之與施加電壓關連性之結果示於圖1 3。 圖13爲實施例2中之反射率之與施加電壓之關連性 1-_^---^-----杜衣------ir------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X 297公釐) 19 — 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 412656 A7 B7五、發明説明(17 ) 顯示圖。 反射率,於施加電壓3. 0V時爲〇. 14%’對比 爲1 0 0 : 1以上。 如以上說明般,使用延遲之波長分散互異之相位板1 · 2,以使相位板1 ,2與液晶層之延遲之合成值於全可視 波長領域十分接近1/4波長’則可得高對比之顯示。 〔實施例3〕 於實施例2之液晶顯示裝置中,假設液晶層之波長 550 (nm)中之延遲爲200nm,相位板1,2之 波長550 (nm)中之延遲分別爲386nm,333 nm施加電壓1. 0V中之相位板1 ,2與液晶層之延遲 之合成值示於圖1 4。 圖14爲實施例3中之相位板1 ,2與暗顯示時之液 晶層之延遲合成值,及1 /4波長之延遲曲線》 合成值,於波長5 5 0 nm時爲1/4波長,於其他 可視波長領域(4 0 0 n m〜7 0 0 n m之範圍)亦爲近 似之值•實質上爲近似。 於此液晶顯示裝置中組合驅動裝置,於2 0°C測定反 射率之與施加電壓關連性之結果示於圓1 5 »圖1 5爲實 施例3中之反射率與施加電壓之關係圖》反射率,於施加 電壓1. 0V時爲〇. 1696,對比爲100:1以上。 如以上說明般,使用延遲之波長分散互異之相位板1 ,2,使相位板1,2與液晶層之延遲之合成值於全可視 I---------------訂------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中圉圉家標举(CNS ) A4規格(210X297公釐) 412656 at Β7 五、發明説明(18 ) 波長領域爲接近1 /4波長之值’則可得高對比顯示。 又,實施例3之場合,相位板1之波長5 5 0 ( nm )中之延遲,係於大相位板2之波長5 5 0 ( nm)中之 延遲,和後述之實施例5 ’ 6,8,7比較,雖因溫度變 化導致對比降低,但和習知技術相比,尙不足成爲問題。 〔實施例4〕 於實施例之液晶顯示裝置,令溫度由0°C變化至5 0 °C並測定其顯示特性,結果示於圖1 6。圖1 6所示爲, 實施例4中之明顯示反射率’暗顯示反射率,對比與溫度 之關係。特別是在高溫側對比降低者,於上述溫度範圍內 可得70:1以上之高對比顯示。 〔實施例5〕 於實施例1之液晶顯示裝置中,式(2 )中之η爲4 〜0時,計算尺1>111與尺1>112*結果示於表1。 I —裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本肓) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS > Α4規格(210X297公釐} -21 - 412656 Α7 Β7 五、發明説明() 表1 η R PHI 尺 P H 2 4 -2 7 6 7nm + 3 9 5 5nm + 3 -215 7 nm + 3 0 6 9 nm + 2 -1 5 4 7nm + 218 4n m + 1 -9 3 7 nm + 1 2 9 9 nm 0 -3 2 6 nm + 414 nm -1 + 2 8 4 nm -4 71nm -2 + 8 9 4nm -1 3 5 7 nm "3 + 1 5 0 4nm -2 2 4 2 nm -4 + 2115 nm -312 7nm 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 在任一場內,Rm之符號爲一,Rph2之符號爲十, RpH2之絕對值大於Rph,之絕對值》 因此,於相位板1使用延遲之波長分散之斜度較液晶 層爲大之相位板,於相位板2使用延遲之波長分散之斜度 較液晶層爲平坦之相位板,令式(2 )中之η爲0以上, 設計本發明之液晶顯示裝置時,令相位板1設置成遲相軸 與液晶層配向方向直交,令相位板2設置成遲相軸與液晶 層配向方向平行,令相位板2之延遲大於相位板1’則可 得高對比顯示。 IT---------¥------、訂------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 412656 A7 s 一 ____ 五、發明説明(2〇 ) 〔實施例6〕 於實施例1之液晶顯示裝置’令式(2 )中之η爲 —1 ~ — 4,並計算RpHl及RpH2。結果所於表1 在任一種場合。Rphi之符號爲+ ’ Κ·ΡΗ2之符號爲一' ,RPH2之絕對值大於RpH1之絕對值。 因此,於相位板1使用延遲之波長分散之斜度大於液 晶層之相位板,於相位板2使用延遲之波長分散之斜度較 液晶層平坦之相位板,令式(2)中之η爲一 1以下,設 計本發明之液晶顯示裝置時,令相位板1設置成遲相軸平 行於液晶層配向方向,令相位板2設置成遲相軸與液晶層 配向方向直交,相位板2之延遲大於相位板1 ’則可得高 對比顯示。 〔實施例7〕 於實施例1之液晶顯示裝置,以偏光射束分裂器取代 偏光板。亦即,設定成實質上近似以(〇. 5η) λ之關 係式表示之延遲曲線,令式(8)中之And > (λ)爲 式(7)定義之延遲之波長分散。令η = 〇(0波長)’ 計算Rphi及RPH2時,如表2所示般,Rphi= — 2 1 n m 。P p H 2 = — 2 9 η τη 〇 ϋϋ適用中因國家標準< CNS ) Α4規格< 210X297公釐) ^^1. _ n ^^^1 I ^^^1 n^i HIT (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印繁 -23 - 412656 A7 B7 五 '發明説明(21 ) 表2 门 R Ρ Η 1 P H 2 + 4 -2 4 6 2 nm + 3 5 1 2 n m + 3 -1 8 5 2 nm +2627nm + 2 -1 242nm + 1 742nin + 1 -6 31nm + 8 5 6nm 0 -2 1 nm -2 9 nm -1 + 5 8 9 nm -9 1 4nm "2 + 119 9 nm -1 79 9nm -3 + 1810 nm -2 6 84nm -4 +3420nm -357 Onm I- 1 - n I I I J — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局员Η消費合作社印製 因此,令相位板1 ,2之波長550 (nm)中之延 遲爲2 1 nm,2 9 nm,於相位板1使用延遲之波長分 散之斜度大於液晶層之相位板’於相位板2使用延遲之波 長分散之斜度較液晶層平坦之相位板,令式(7 )中之η ==0,令任一方均配置成遲相軸與液晶配向方向直交。 於此液晶顯示裝置中組合驅動裝置*於2 0°C測定反 射率與施加電壓之關係,於施加電壓3. 0V,反射率爲 0. 12%,對比爲 100:1» 如以上般|使用延遲之波長分散互異之相位板1 ,2 本紙適用中國园家標準(CNS ) A4洗格(210X297公釐) 一 -24 - 412656 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 __五、發明説明(22) ,使相位板1 ,2與液晶層之延遲之合成值,於全可視波 長爲充分接近0波長之值,則可得高對比之顯示。 〔實施例8〕 實施例7之液晶顯示裝置中’式(7 )中之η爲4〜 1之場合,計算。其結果示於表2。 於任一場合,RpHii符號爲一,之符號爲十, RpH2之絕對值大於RPH1之絕對值。 因此,使用延遲之波長分散之斜度較液晶層大之相位 板作爲相位板1,使用延遲之波長分散之斜度較液晶層小 之相位板作爲相位板2,設定式(7)中之η爲1以上, 設計本發明之液晶顯示裝置時,令相位板1設置成遲相軸 與液晶層配向方向直交,相位板2設置成遲相軸與液晶層 配向方向平行,相位板2之延遲大於相位板1,則可得高 對比顯示。 〔實施例9〕 於實施例7之液晶顯示裝置,式(7 )中之η爲—1 〜—4時,計算Rphi及Rph2’結果Tpc於表2。 任一場合中,RpHI之符號爲十’ Rp>H2之符號爲一’ Rph2之絕對值大於RPH1之絕對值。 因此,使用延遲之波長分散之斜度較液晶層大之相位 板作爲相位板1,使用延遲之波長分散之斜度較液晶層小 之相位板作爲相位板2,設定式(7)中之η爲1以上, 本饮久尺/I適用中國^家標準(CNS ) Α4規格(210X29?公釐) ~ ~ -25 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本再) 經濟部中央標率局負工消费合作社印聚 412656 Α7 Ξ_ 五、發明説明(23 ) 設計本發明之液晶顯示裝置時’令相位板1設置成遲相軸 與液晶層配向方向直交’相位板2設置成遲相軸與液晶層 配向方向平行,相位板2之延遲大於相位板1 '則可得高 對比顯示》 〔比較例〕 實施例2之液晶顯示裝置中除相位板2之外’令相位 板1之波長550 (nm)中之延遲爲174nm*施加 電壓3. 0V中之相位板1與液晶層之延遲合成值示於圓 1 7。波長5 5 Onm時合成值爲1/4波長。但於其他 可視波長領域時合成值遠離1/4波長》 組合驅動裝置於此液晶顯示裝置’於2 0°C測定反射 率與施加電壓之關係,結果示於圖1 8。於施加電壓 3 . 0V時,反射率爲1. 05%,對比爲28:1。 如以上般,相位板1片時延遲之合成值於全可視波長 領域中無法充分接近1/4波長,亦無法獲得高對比顯示 依本發明之實施例,則液晶層與相位板1,2之延遲 合成值,於全可視波長領域,爲充分接近1 /4波長之值 ,可得高對比顯示,因而可得高對比高開口率之反射型液 晶顯示裝置。 又,本實施例中,液晶層爲具均一配向之層構造。但 是,設計成具扭轉之層構造,以接近偏光板側之液晶層配 向方向爲基準來決定相位板遲相軸,偏光板透過軸,則可 本尺度.適用中國國家標準(CNS〉A4規格(210Χ297公釐) -----,-----裝------訂------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 26 經濟部中央標举局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明(24 ) 得同樣效果。 再者,相位板及偏光板不限爲有機高分子,使用無機 材料形成之相位板,偏光板亦可得同樣效果。另外,使用 多晶矽T F T或MO S作爲主動元件亦可得同樣效果。 以下,針對投射型液晶顯示裝置使用之液晶顯示元件 ,特別是使用雙折射模式之反射板內藏型液晶顯示元件之 延遲波長分散控制加以說明。 首先,考慮習知投射型液晶顯示裝置之於低對比顯示 時之著色理由。投射型液晶顯示裝置中,使用偏光射束分 裂器,由光源光選擇透過成分(直線偏光)。此時,波長 λ之光之反射率R(λ)可以下式表示》 R ( λ ) = 0 . 25(1-cos(5(A))) 假設液晶層及相位板之延遲合成值爲Δη dtt>( λ ) ,則δ ( λ )可以下式表示。
<5 (A) = △ π d t。( λ ) / A ......(13) 於式(1 3 ) ’ Δη dtQ( λ )之前之2代表光於反 射板反射後通過相位板及液晶層2次》令R (λ) =〇, 欲得高對比時,於全可視波長領域中需滿足下式。 ^^汍尺度適用中國囤家標準(CNS ) Α4規格(210乂2们公釐) H^I ^^^1 <—^1 ^^^1 · n^i ^^^1 n ^^^1 —t^i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -27 - 412656 Α7 Β7_ 五、發明説明(25 ) △ n d t。( λ ) = ( 〇 · 5 + π )又 ......(1 4 ) -----n 1 --- - — I----訂 (請先閲讀背面之注^項再填寫本頁) 其中,η爲整數。η = — 2,一1 ,Ο,1 ,2時描 繪式(14),則如圖20般’任一 η之場合’式(14 )均爲直線,π20時’與波長同時呈單調增加。η<〇 時,與波長同時呈單調減少。相對於此’相位板或液晶層 之延遲則與圖2 0完全不同4如圖2 1所示般爲下凸曲線 ,與波長同時呈單調減少。 以η = 0爲例,令相位板及液晶層之延遲以及積層方 法最適化,嘗試使λ )於全可視波長領域接近 式(1 4)。式(1 5)爲液晶層及相位板1片之 △ ndto(A),式(16)爲液晶層及相位板2片之 △ n d (又)。 △ η<5ΐο(λ) = ^ndLc (又)土 △ndPH(A) ......(15) △ ndt〇(A) = l c (又)土 △ n d Ρ η 工(λ ) ± 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 Δ n d ph2 ( λ ) ...... ( 1 6 ) △ η dLC(又)爲液晶層之延遲’ Δη dpI1(又)’ A n d ηη 1 ( λ ) ’ dpHz( λ )爲相位板之延遲。又 ,式(15),式(16)中之符號’當相位板之遲相軸 與液晶配向方向平行時爲十’正交時爲一 β液晶層及相位 板1片之ΔηίΐΜ(λ)之一例示於圓22"又’ 本认ίίΰ度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(2l〇X 297公釐) -28 - 412656 A7 經濟部十央標準局負工消費合作社印袋 B7五、發明説明(26 ) △ ndLC(A)與 ΛηίΙρΗζλ),係當 Δη(1ΐο(λ) 爲波長5 5 0 nm時,與式(1 4) 一致般地被決定。可 得與波長同時呈單調增加之延遲之接近式(1 4 )之值爲 僅於波長5 5 0 nm附近。液晶層與相位板1片之 △ ndto(A)之一例示於圓23 »於波長550nm成 爲一致之漸近線之接近式(1 4 )之值者,乃然僅有在波 長5 5 0 nm附近。 以式(1 6 )之延遲波長分散所得顯示之反射光譜示 於圖24。在成爲接近式(1 4)之值之波長5 5〇nm 附近,反射率大幅降低,其他以外則未大幅降低。因此, 無法獲得高對比》另外,因黑色顯示之反射頻譜不平坦, 故黑色顯示會著色。於色度座標上顯示色呈連績變化,因 此,黑色顯示附近之灰色顯示將著色<相位板,偏光板單 體之延遲波長分散經常爲下凸曲線,因此,即使相位板片 數爲3片以上,延遲波長分散僅能形成上凸曲線,結果與 2片之場合相同。如以上說明般,習知投射型液晶顯示裝 置之低對比及顯示之著色,係由於在全可視領域範圍內實 現暗顯示時爲必要之延遲波長分散,於原理上爲不可能所 導致者》 將R. G. B各色分別以各個液晶顯示元件顯示,並 以光學式將之組合成彩色顯示。透過各液晶顯示元件之光 之波長領域爲互異,波長領域之寬度約爲可視波長全域之 1/3 »因此,將各液晶顯示元件之相位板之延遲設定爲 不同值,使於各色之中心波長可滿足式(14),此時之. (請先聞婧背面之注意事項再填寫本頁) 本认疚尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -29 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 412656 A7 _B7_ 五、發明说明(27) 延遲之合成值。係如圖1 9所示般,在不同波長(R,G ,8各色波長)爲接近〇. 5 λ之3個延遲之重叠》於全 可視波長領域黑色顯示之反射率降低,故可得高對比。此 時所得反射光譜如圖2 5所示般,於延遲接近0. 5 λ之 3個波長成爲極小,故於全可視波長大致平坦。黑色顯示 成爲無著色,黑色顯示附近之灰色顯示亦大致成爲無著色 〇 以下,使具本發明之投射型液晶顯示裝置之實施例具 體說明之。 〔實施例1 0〕 圖2 6爲本發明之投射型液晶顯示裝置中之光源,光 學系及液晶顯示元件之配置》光源L S爲金屬鹵化物燈’ 藉由照明透鏡群L L及聚光鏡群C L將光源光導入分色鏡 DC1。於分色鏡DC分成R,G ’ Β3色後’通過偏 光射束分裂器P L S,分別導入各個液晶顯示元件L C R ,LCG,LCB。射入液晶顯示元件LCR * LCG, LCB之光之波長範圍分別爲600nm〜700nm, 500nm 〜600nm,400 〜500nm ’ 於分色 鏡Dc 2令液晶顯示元件LCR ’ LCG,LCB之反射 光合成以進行彩色顯示,使用集光透鏡群c L及投射透鏡 群PL投射於螢幕SL。 液晶顯示元件LCR ’ LCG,LCB之構成’除後 述之相位板1 ,2以外均相同°液晶顯示元件之斷面圖示 本用中國國家標準(CNS ) A4規格UIOX297公釐) -----------裝------訂------) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印敢 412656 A7 ---- B7 _ 五、發明説明(28 ) 於圖2 7。畫素則由畫素電極A L構成,兼作反射板用。 畫素電極A L則經由貫穿孔接於配線層l I及MO S,畫 素電極A L之上形成有配向膜〇 L »上側基板具有透明電 極L I及配向膜0L,上側基板上積層相位板及相位板2 〇 液晶層使用氟系絲狀液晶材料,於2 0°C中之雙折射 率爲0. 083。液晶層厚設爲2. 4em,未施加電壓 時之液晶層之延遲設爲2 0 0 nm。液晶層之配向設爲均 一配向,預傾斜角設爲4° 。 相位板1 ,相位板2分別使用聚乙烯醇相位板,聚碩 相位板。聚乙烯醇相位板,聚碩相位板,液晶材料氟系絲 狀液晶材料之延遲之波長分散示於圖2 1。圓2 1之縱軸 係以波長5 5 0 nm之值作規格化產生延遲,任一場合均 爲下凸曲線,隨波長之增大作單調減少。 積層於LCR,LCG,LCB之相位板1 ,相位板 2之延遲係如以下般決定。首先,於L C R以波長6 5 0 nm,於L CG以波長5 5 0 nm,於L CB以波長 4 5 0 nm爲基準。該等波長係射入各個液晶顯示元件之 光之波長範圍之中心波長。又,暗顯示之電壓設爲3 V, 施加3V時之液晶層之延遲’ LCR爲38nm,LCG 爲 4〇nm,LCB 爲 42nm* 關於LCR,係設定相位板1,相位板2之延遲俾使 式(1 7 )成爲最小。 用中國國家標準(CNS ) A4规格(210X297公釐) I---.----裝------訂-------w {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -31 - A7 412656 _B7_ 五、發明説明(29) Σ ( 〇 . 5A— ......式(17)
And t 〇 ( λ ) = △ n d L c ( λ ) 土 R ρ η 1 △ n d ρ η 1 (λ ) ± R ρΗ2Δ η d ΡΗ2 ' ( λ ) ......式(1 8 ) 式(17)中之〇. 5λ爲獲得暗顯示之條件之一, 相當於在式(14)設定π = 1之場合。於式(1 8)中 ,Rph1々Rph2爲計算之相位板1,相位板2之延遲。 △ n d ΡΗ1 ' ( λ ) ,△ n d ΡΗ/ ( λ )則爲以波長 650nm規格化產生之相位板1,相位板2之延遲。 △ n d^cC λ )爲波長中之液晶層之延遲,如上述般 ,於波長6 5 0 nm時爲38nm »式(1 7)爲波長 600nm,61〇nm,620nm,63〇nm, 64〇nm,650nm - 660nm,670nm, 680nm,690nm,7〇〇nm中之值之和。結果 ,可得 RPH1= 1 2 3 3 nm,RPH2= — 9 4 6 nm。 RPH1之符號爲正,相位板1係以遲相軸平行於液晶 配向方向般積層著。又,R pH2之符號爲負,相位板之係 以遲相軸正交於液晶配向方向般積層著。 同樣地決定積層於LCG,LCB之相位板1,相位 板2之延遲。於1^00,八11(11»111一(入),八11£11>„2 "(λ)係以波長550nm規格化產生之延遲,式( 17)爲波長 500nm,51〇nm,52〇nm, 530nm,54〇nm,55〇nm,56〇nm, 57〇nm,580nm,590nm,600nm 中之. 本適用中囷國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 一 32 - ----------_裝------訂------心 (锖先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標率局負工消费合作社印製 412656 A7 經濟部中失標率局貝工消費合作社印製 B7五、發明説明(30) 值之和。結果,可得Rphi = 8 6 2 nm ’ RPH2 =-62711111。於1^6,八11(11>„1一(入)* △ n dPH2^ ( λ )係以波長4 5 0 nm規格化產生之延 遲,式(17)爲波長 400nm ’ 41〇nm’ 420 nm,43〇nm,44〇nm’ 450nm’ 460 nm,47〇nm,48〇nm ’ 49 Onm ’ 500 nm中之值之和。結果’可得Rphi = 5 5 4 nm ’ RpH2 =—371nm。LCG ’ LCB 之 R p h i * R p h 2 之 符號係與LCR相同,因此LCG ’ LCB之相位板1 ’ 相位板2之積層方法與L CR相同。 LCR,LCG,LCB之暗顯示(3V施加時)時 之液晶層,相位板1,相位板2之延遲合成值示於圖2 8 =於LCR,LCG,LCB主要分別射入6 00nm〜 700nm,500nm 〜600nm,400nm 〜 5 Ο 0 n m之波長範圍之光·故於圖2 8中,於6 Ο Ο nm〜700nm波長範圔標記LCR之值,於500 nm〜6 0 0 nm波長範圍檫記L CG之值,於40 0 nm〜5 0 0 nm波長範圍標記LCG之值。延遲合成值 於 3 個波長(65〇nm,550nm,450nm)爲 接近0. 5λ,故在400nm〜700nm波長範團爲 接近0 . 5 λ之值。 將以上作成之LCR,LCG,LCB組入投射型顯 示裝置,評價其顯示特性。爲排除外光之影響,於暗室內 進行測定。於LCR,LCG,LCB施加相同電壓,於 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本纸张尺度適用中國國家標準(CNS } Α4况格(210Χ297公釐) -33 - 412656 A7 經濟部中央標隼局負工消費合作社印掣 B7 五、發明説明(31 ) 分離2m之螢幕上投射顯示,測定其亮度及色相。螢幕亮 度與施加電壓之關係示於圖2 9。於施加電壓3 . Ο V得 最低值1. 9cd/m2,施加電壓1. 2V得最高值 、 25〇cd/m2»對比爲130 : 1。於UCS色度座 標系描繪出色相與施加電壓關連特性,結果示於圖3 0。 在螢幕亮度之最大值與最小值之間,顯示色相係分布於C 光源附近,大致爲無色彩。即使在最大著色場合,從C光 源起之距離爲0. 03» 如以上說明般,將3個液晶顯示元件之相位板之延遲 與入射光之波長組合設定爲各別之值,則可實現高對比且 無色彩之顯示。 〔實施例1 1〕 於實施例1 0之投射型顯示裝置中,暗顯示之電壓設 爲1 V,重新設定相位板之延遲。 1 V施加時之液晶層之延遲,於L CR爲1 8 9 nm ,於 LCG 爲 195nm,於 LCB 爲 205nm。式( 17)中之△ndLC(A),於波長650nm時設爲 189nm。於 LCG,Δη(1 p H i ' ( λ ), △ ndPH2/ (λ)設定爲以波長650nm規格處理產 生之延遲,計算L CR之尺1>„1及尺1>„2»同樣地決定積層 於LCG,LCB之相位板1,相位板2之延遲》結果, 於 LCR 爲 RPH1=1 1 37nm,RpH2=-996nm ,於 L C G 爲 RPH1= 7 7 6 nm,Rph2= - 6 9 1 nm. ^人乐尺及通用中國國家棹準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) " -34 - A7 412656 _B7 _____ 五、發明説明(32) ,於 LCB 爲 RPH1=465nm,RPH2= - 440nm 將上述作成之LCR,LCG,LCB組入投射型顯 示裝置,評價其顯示特性。於施加電壓1. 0V得最低值 2 . lcd/m2,於施加電壓2. 3V得最高值255 cd/m2。對比爲121 : 1。又,在螢幕亮度之最大 值與最小值之間,顯示之色相分布於C光源之附近,大致 爲無彩色。即使是在最大著色場合。由C光源起之距離爲 0.03。 如以上說明般,將3個液晶顯示元件之相位板之延遲 與入射光之波長組合設定成各別之值,則可得高對比且無 彩色之顯示。 〔實施例1 2〕 於實施例1 0之投射型顯示裝置中,以下3 ( 17)並計算相位板1 ,2之延遲。 Σ ( — 0 . 5λ_Δ·ηί!ΐο(λ))2 式(19) 式(19)中之一 0. 5λ相當於式(3)φη = —1 之場合。LCR 爲 Rp>Hi=_ 1 2 8 3 rim p 1 ’ Κ Ρ Η 2 = 9 2〇ηπι ’ LCG 爲 Rphi = 一 9 0 8 nm,p K p h 2 = 5 9 3 nm ’ LCB 爲 Rphi = _ 6 0 1 π m , -p ^ PH 2 = 3 3 4 n m e 適用中國國家標隼(CNS ) A4規格Y210X297公釐) ^^ 〜--- -35 - ^^1- 1^^11 ^^^1 ^^^1 ^Jn n^i ^^^1 ^^^1 nn ^^^1 、vs (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標举局負工消費合作社印製 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 412656 A7 _B7_五、發明説明(33 ) 於LCR,LCG,LCB之任一場合,RPH1之符 號爲負,R 之符號爲正。因此’LCR’LCG, L CB之任一場合。相位板1積層爲遲相軸與液晶配向方 向正交,相位板2積層爲遲相軸與液晶配向方向平行。 將上述作成之LCR,LCG,LCB組入投射型顯 示裝置,評價顯示特性。於施加電壓3. 0V時得最低值 2 . 0〇(1/1112,於施加電壓1. 3V時得最髙值 249cd/nii對比爲125 : 1。又,在螢幕亮度 最大值與最小值之間,顯示色相分佈於C光源附近,大致 爲無色彩。即使在最大著色之場合,由C光源起之距離爲 0.03° 如以上說明般,將3個液晶顯示元件之相位板之延遲 與入射光之波長組合,設定成各別之值,則可實現高對比 且無色彩之顯示。 〔比較例〕 於實施例1之投射型顯示裝置中,令LCR,LCB 之相位板1 ,2之延遲與LCG相等,亦即,於投射型顯 示裝置使用之所有液晶顯示元件中令相位板之延遲相同。 暗顯示中之延遲之合成值示於圖3 3 »波長5 5 0 η m附近爲接近〇. 5 λ之值,於可視波長兩端呈現大幅分 離狀態。 螢幕亮度與施加電壓之關係示於圖1 3。於施加電壓 3. 0V時最低值爲5. 2cd/m2,於施加電壓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸汛尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -36 - 經濟部中央標率局員工消費合作社印象 412656 A7 B7 五、發明説明(34) 1 . 2V,最高值可得240 c d/m2。對比爲46 : 1。於UCS色度座標系描繪色相與施加電壓之關係,結 果示於圖1 4。在螢幕亮度最大值與最小值之間,顯示色 相一度呈接近C光源,而最小值卻之大幅分離。反射率之 最小值中之C光源起之距離爲〇. 08,喑顯示及低亮度 側之灰色呈紫色。 如上述般,不考慮入射光之波長,令3個液晶顯示元 件之相位板之延遲設定爲相同值,則延遲之合成值,僅於 可視波長領域之1點能滿足式(3 )之條件。因此,特別 是在可視波長領域之兩端,即使是暗顯示,光亦會透過, 暗顯示成紫色著色。結果,對比降低,暗顯示及低亮度側 之灰色呈著色狀態。 如以上說明般,依本實施例,可得高對比且無著色顯 示爲可能之投射型液晶顯示裝置。又,雖然液晶層之層構 造設定爲均一配向,但並不限定於此,亦可設定爲具扭轉 之層構造,以接近偏光板側之液晶配向方向爲基準來決定 相位板遲相軸,偏光板透過軸,則可得同樣效果。又|相 位板及偏光板不限於有機高分子膜,使用無機材料形成之 相位板,偏光板亦可得同樣效果。 〔圖面之簡說明〕 圖1 :本發明實施例之一之液晶顯示裝置之畫素構造 圖。 圖2 :圓1之液晶顯示裝置之中,透過光之偏光狀態 尺度適用中國國家標準(CNS >A4規格(210X297公釐) n· —i I I H —I I - ! I (請先閲讀背面之注意事項再魂寫本頁) ,ιτ -37 - 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 41265« Α7 _Β7_____五、發明説明(35 ) 相關之構成要素圖。 圖3:與圖2爲光學等效之光學系" 圖4:2個透明雙折射媒體時之延遲之合成之說明圖 〇 圖5:圖4場合之延遲合成值之波長分散與1/4波 長之延遲曲線之比較說明圖。 圖6:本發明之實施例之一之液晶層之延遲與施加電 壓之關係圖。 圖7 :圖1之液晶顯示裝置之沿A- A >切斷之畫素 構告之斷面圖。 圖8 :圖1之液晶顯示裝置之沿B — B /切斷之畫素 構告之斷面圚。 圖9 :本發明之實施例之一之相位板1,2與液晶層 之各延遲之波長分散示意圖。 圖1 0 ··圖9中之相位板1 ,2與暗顯示時之液晶層 之延遲合成值之波長分散,及1 /4波長之延遲曲線之示 意圖。 圓11:實施例1中之反射率與施加電壓之關係圖。 圖12 :實施例2中之相位板1 ,2與暗顯示時之液 晶層之延遲合成值之波長分散,及1 /4波長之延遲曲線 之示意圖" 圖13:實施例2中之反射率與施加電壓之關係圖。 圖14 :實施例3中之相位板1,2與暗顯示時之液 晶層之延遲合成值之波長分散,及1/4波長之延遲曲線 用中國囤家標準(CNS ) Α4規格(21 ο X 297公釐) ' -38 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 412056 A7 B7 五、發明説明(36) 示意圖。 圖15:實施例3中之反射率與施加電壓關係圖。 圖1 6 :實施例4中之明顯示反射率,暗顯示反射率 ,對比與溫度之關係圖。 圖17 :比較例中之相位板1 | 2與暗顯示時之液晶 層之延遲合成值之波長分散,及1 /4波長之延遲曲線圖 〇 圖1 8 :比較例中之反射率與施加電壓之關係圖。 圖19 :本發明之投射型液晶顯示裝置之3個液晶顯 示元件之延遲波長分散示意圖· 圖2 0 :將本發明之投射型液晶顯示裝置之反射率, 於全可視波長領域予以降低之延遲之波長分散之幾個例之 特性圖。 圖2 1 :相位板,液晶層單體之延遲波長分散之特性 圖。 圖2 2 :將相位板1片與液晶層之延遲合成所得之延 遲波長分散之一例之特性圖》 經濟部中央標率局貝工消費合作社印製 ^^1 .^^1* ^^^1 ^^^1 ^^^1 ^^^1 ^^1 · (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2 3 :將相位板2片與液晶層之延遲合成所得之延 遲波長分散之一例之特性圖。 圖2 4 :習知投射型液晶顯示裝置之黑色顯示之反射 頻譜特性圖。 圖2 5 :本發明習知投射型液晶顯示裝置之黑色顯示 之反射頻譜特性圖。 圖2 6 :本發明之投射型液晶顯示裝置之光源,光學. 本认张尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -39 - 412656 A7 B7 五、發明说明(37 ) 系,液晶顯示元件之配置說明圖。 圓2 7 :本發明之投射型液晶顯示裝置所用液晶顯示 元件之斷面圖。 圖2 8 :本發明實施例之投射型液晶顯示裝置之暗顯 示時之延遲合成值之特性圖。 圖2 9 :本發明實施例之投射型液晶顯示裝置之表面 亮度與施加電壓之關係特性圖。 圖3 0 :本發明實施例之投射型液晶顯示裝置之色相 與施加電壓之關係之特性圖。 圖3 1 :比較例一之投射型液晶顯示裝置之表面亮度 與施加電壓之關係特性圖。 圖3 2 :比較例一之投射型液晶顯示裝置之色相與施 加電壓關係之特性圖。 圖3 3 :比較例一之投射型液晶顯示裝置之暗顯示時 之延遲合成值之特性圖》 ^^1- In In In HI 1^1 nn In (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局员工消費合作社印裝 本认张尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2丨0X297公釐) -40 -
Claims (1)
- 412656 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 1 .—種液晶顯示裝置,其係於透過光之進行方向, 將偏光板,2片相位板,上側基板,液晶層,驅動裝置, 及兼作反射板之下側基板依序積層,且上述偏光板之吸收 軸方向與上述液晶層之鄰接於上述偏光板側之配向方向具 非平行關係的液晶顯示裝置,其特徵爲: 分別作爲相位板1,2之上述2片相位板係具有設定 成,在上述透過光波長400(nm)〜700(nm) 之範圍中之與上述液晶層組合成之延遲合成值之波長分散 ,實質近似於以(〇· 25 + 0. 5η) λ之關係式表示 之延遲曲線,的各個延遲之波長分散。 2 . —種液晶顯示裝置,其係於透過光之進行方向, 將偏光裝置,2片相位板,上側基板,液晶層,驅動裝置 ,及兼作反射板之下側基板依序積層,且上述偏光裝置之 吸收軸方向與上述液晶層之鄰接上述偏光裝置側之配向方 向具非平行關係之液晶顯示裝置,其特徵爲: 上述偏光裝置爲,當上述透過光之通過方向改變時該 偏光裝置之透過偏光成分之振動方向將旋轉90°型態的 偏光板* 分別作爲相位板1,2之上述2片相位板係具有設定 成,在上述透過光波長400(nm)〜700(nm) 範圍中之與上述液晶靥組合成之延遲合成值之波長分散, 實質近似於以(0. 5η) λ之關係式表示之延遲曲線, 的各個延遲之波長分散。 3.如申請専利範圍第1項之液晶顯示裝置,其中 --,--^----裝---I--訂 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -41 - 412656 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 六'申請專利範圍 η爲〇以上, 上述相位板1之延遲之波長分散之斜度大於上述液晶 餍之斜度,上述相位板2之延遲之波長分散之斜度小於上 述液晶層之斜度, 上述相位板1係配置成遲相軸與上述液晶層之配向方 向正交,上述相位板2係配設置成遲相軸與上述液晶層之 配向方向平行, 上述相位板2之於波長550(nm)中之延遲係大 於上述相位板1之於550(nm)中之延遲。 4. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置,其中 η爲1以上, 上述相位板1之延遲之波長分散之斜度大於上述液晶 層之斜度,上述相位板2之延遲之波長分散之斜度小於上 述液晶層之斜度* 上述相位板1係配置成遲相軸與上述液晶層之配向方 向正交,上述相位板2係配置成遲相軸與上述液晶層之配 向方向平行, 上述相位板2之於波長550(nm)中之延遲係大 於上述相位板1之於5 5 0 ( nm)中之延遲。 5. 如申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置,其中 η爲0 ' 上述相位板1之延遲之波長分散之斜度大於上述液晶 層之斜度,上述相位板2之延遲之波長分散之斜度小於上 述液晶層之斜度1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2丨0X297公釐) (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) -42 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 412C5G A8 B8 CS D8六、申請專利範園 上述相位板1與相位板2同時配置成遲相軸與上述液 晶層之配向方向正交。 6. 如申請專利範圍第1或2項之液晶顯示裝置_其 中 η爲小於0 · 上述相位板1之延遲之波長分散之斜度大於上述液晶 層之斜度,上述相位板2之延遲之波長分散之斜度小於上 述液晶層之斜度, 上述相位板1係配置成遲相軸與上述液晶層之配向方 向平行,上述相位板2係配置成遲相軸與上述液晶層之配 向方向正交, 上述相位板2之於波長5 5 0 ( nm)中之延遲係大 於上述相位板1之於550 (nm)中之延遲。 7. —種液晶顯示裝置,其係具有將偏光板,相位板 ,液晶層,反射板並設並以該反射板使透過光反射之投射 光學系,其特徵爲: 上述相位板,係由該相位板之延遲與該延遲之波長分 散之斜度可自由設定之相位板1,2構成, 上述相位板1之上述斜度設定成大於上述液晶層之斜 度,上述相位板2之斜度設定成小於上述液晶層之斜度, 俾使上述液晶層及上述相位板1,2等3者組合成之上述 投射光學系中之延遲合成值之波長分散*漸近於以( 0. 25+0. 5η) λ之關係式表示之延遲曲線,其中 τι爲整數,λ爲透過光之波長(nm) » 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS Μ4规格(2丨0><297公釐) ~ -43 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 412656 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 Dg^、申請專利範圍 8 . —種投射型液晶顯示裝置,係由驅動裝置,光源 ,光學系,及多數液晶顯示元件構成,其特徵爲:上述液 晶顯示元件係由液晶層,2片基板,及至少1片相位板構 成,上述相位板之延遲係於多數液晶顯示元件呈互異者β 9.如申請專利範圍第8項之投射型液晶顯示裝置, 其中 構成上述液晶顯示元件之2片基板係具有顯示電極及 配向膜,下側基板之顯示電極兼作反射板,上述下側基板 之上述顯示電極接於主動元件,2片透明基板係挾持液晶 層對向配置,相位板之遲相軸係相對於液晶層之近接之配 向方向呈平行或正交。 1 0 .如申請專利範圍第9項之投射型液晶顯示裝置 ,其中 假設η爲整數,則構成上述液晶顯示元件之上述相位 板之延遲與液晶層之延遲之合成值,當施加任意電壓VB 於上述液晶層,於λ = 4 0 0 nm〜7 0 0 nm之可視波 長範圍內之至少1 0 〇 nm之範圍時,實質上爲滿足 0 . 5 η λ 者。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之投射型液晶顯示裝 置,其中 η爲正或0 ,上述相位板具2片,其中一片相位板之 延遲之波長分散大於液晶層,且配置成遲相軸與近接之液 晶配向方向平行,另一片相位板之延遲之波長分散係小於 液晶層,且配置成遲相軸與近接之液晶配向方向正交。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4说格(210Χ297公釐) -44 一 412656 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 2.如申請專利範圍第1 0項之投射型液晶顯示裝 置,其中 η爲正或0,上述相位板具2片,其中一片相位板之 延遲之波長分散大於液晶層,且配置成遲相軸與近接之液 晶配向方向正交,另一片相位板之延遲之波長分散係小於 液晶層,且配置成遲相軸與近接之液晶配向方向平行。 ^^1- - - ΤΙ- .^n ^^^1 - 1_| - 一OJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家樣率(CNS > A4规格(210X297公釐) -45 -
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