TW495634B - Reflection type liquid crystal display device - Google Patents

Description

切634 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明係關於，在液晶單元内配置反射電極之無反光 板模式之反射型液晶顯示裝置。 近年來，隨著網際網路之快速發展，「隨時、隨地、 任何人」均能簡單擷取需要之資訊及發信之社會基盤已在 逐漸成形，而攜帶式資訊機器（以下簡稱為MIT ; Mobile Information Tool)在目前可以說是其介面機器之主角。 以容易攜帶為其前提之MIT需要有薄、輕，且能以低 有耗電力驅動之顯示器，而最適合者便是不需要後照光之 反射型液晶顯示裝置（以下簡稱為反射型LCD)。 實際上，目前已商品化之MIT之一大半便是採用反射 型LCD作為顯示器。隨著消耗電力低之CPU，高速通信， 攜帶式終端機用OS等之周邊環境設備之充實，MIT之今 後充滿著希望。因此，大家對擔任MIT之主角之反射型LCD 無不盼望其在將來成為更重要的角色。以往，反射型LCD 條以上下玻璃基板之外側配設偏光板，復在其外侧配置反 射板之兩片偏光板方式為主流，但從（1)提昇反射率、（2) 彩色化之觀點，下述文獻等建議，在液晶單之内配設鏡面 反射電極，以光散亂液晶為調變層之無偏光板模式（T. Sonehara, M.Yazaki, H. Isisaka, Y. Tsuchiya, H. Sakata, J. Amako, T.Takeuchi，SID 97 DIGEST, ρρ· 1023-1026(199)) o 這種方式因為光線沒有被偏光板吸收，因此，較之使 用偏光板者，能夠有較明高之顯示，同時因反射電極配置 在單元内，因此可以排除起因於玻璃厚度之視差，在使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------·裝--------訂---------^9. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 495634 A7 , '------— B7 ____ 五、發明說明（2 ) 彩色濾光器之彩色化時，不會發生因混色招致色彩純度之 降低。這些便是其特徵。 - 灶參照附圖說明傳統之無偏光板模式方式之反射型 - LCD之構成如下。 - 第8圖係表示，以薄膜電晶體（以下簡稱TFT)驅動光散 亂液晶之黑白反射型LCD之架構之截面圖，係在基板2〇1 φ 上選擇形成閘電極210，復以覆蓋閘電極210狀形兩有閘極 絕緣層211。而在位於閘電極21〇直上方之閘極絕緣膜211 之領域’形成島狀之半導體層212，接著形成源電極213及 汲電極214 ’藉此構成轉接元件之TFT。 成為像素電極之反射電極202之表面呈鏡面狀態，而 由層間絕緣層215，以電氣方式連接在汲電極214。 在内面形成透明電極204之透明基板205與基板201之 相對間隙’挾持有光散亂液晶203。 光散亂液晶203係令具有折射率異方性之液晶材料， % 與丙烯系高分子材料之混合系硬化，而形成者，經由使其 混合系液晶之厚度，與液晶/高分子材料之混合比等最合 適化’而調整其散亂，使其基本上成為前方散亂。 I 例如，對平常光之液晶材料之折射率為η丄，對異常 > 光之拆射率為η I ，△ η=η | -η丄> 0時，將η丄與高分子材

ί 料之折射率設定為大致相同。這時，光散亂液晶在電源〇FF Γ 時取散亂狀態，電源ON時取透明狀態。 [ 這種架構之反射型LCD稱作無偏光板模式，較之傳統 ^ 之兩片偏光板方式，LCD射入光之通過偏光板次數由4次 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（3 ) 變成0次，可獲得明亮之顯示。又固可在液晶單元内配設 反射電極，因此可以獲得無視差之顯示。尤其是與彩色濾 光器組合之彩色反射型LCD時，因為可以使射入光與射出 光通過不同之色彩領域之機率大體上最小化，從這一點來 講也可以達成明亮之顯示。 其次再使用附圖，說明反射型LCD之顯示原理。 第9圖係說明傳統之無偏光板方式之反射型液晶顯示 裝置之顯示原理之圖，電壓OFF時，射入液晶面板之光線 將依液晶與聚合物之折射率差產生亂射，並被鏡面反射電 極反射’而如該圖形成散亂反射。另一方面，電壓on時 光政亂液晶會大致成為透明狀態’如該圖所示，射入之 光線係大體上成鏡面反射式之反射。這時，從觀察方向A 視之，高度會在電壓ON時之反射亮度Aon，與電壓〇?卩時 之反射亮度Aoff之間受到調變，因此能夠有包含中間色調 之顯示。同時如該圖所示，相當於白色之電壓OFF狀態之 反射焭度之角度依存性很小，不僅因無偏光板之吸收而可 獲仔南反射免度，又可獲得光散亂液晶特有之高色彩純度 之白色，可以獲得與”紙張，，同樣之辦認性。 然而，在傳統架構之反射型LCD卻存在有，在相當於 黑色之電壓ON狀態之反射局度有成為不正常顯示狀離、之 視野方向之課題。即，如第9圖所示，在對射入光線大致 上成為正反射方向之觀察方向B，相當於黑色位準之電壓 ON時光散亂液晶會成為透明狀態，因此可以觀察到強大 之鏡面反射光Bon。而同一觀察方向b之白色位準之反射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂---------^一^. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 495634 A7 • —____B7 五、發明說明（4 ) 亮度Boff之亮度是較反射光B〇n小，因此會發生影像之亮 度關係反轉之正負反轉現象。如此會發生不正常顯示之領 • 域，在對射入光線成正反射方向之角度領域，差不多存在 • 10度左右。 - 本發明係在解決上述課題，其目的在藉比較簡單之架 構’提供沒有會產生不正常之顯示狀態之視野方向之高晝 φ 質之反射型LCD。 為了達成上述目的，本發明之反射型液晶顯示裝置之 特徵在於，反射電極具有凹凸形狀，且，光散亂液晶含有 前方散亂成分與後方散亂成分之雙方，可提高光散亂液晶 之電壓ON時，即透明時之反射光之散亂性，降低回到液 晶面板外部之反射光強度，而因為降低相當於黑位準之反 射光所含之鏡面成分’得改善對比之視角依存性。又因可 以抑制電壓OFF時之白色位準之反射亮度之降低，因此可 以獲得高畫質之反射型LCD。 ^ 兹參照附圖’說明本發明之實施形態如下。 (實施形態1) - 第1圖表示本發明第1實施形態之反射型液晶顯示裝置 ^ 之架構，其基本架構與傳統之反射型液晶顯示裝置一樣。 丨· 本實施形態之反射型液晶顯示裝置與傳統者不相同的地方 ! 是，在反射電極102之表面設凹凸形狀，及在光散亂液晶 ί 賦與一定之後方散亂性之各點。 ^ 反射電極之凹凸形狀條如以下所述之方式形成。 I 在形成TFT之基板101之整面，塗敷感光性丙烯樹脂（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------I--- -裝-------—訂I丨！！-線 (請先閲讀背面之注咅？事項再填寫本頁) A7 '~----- -- B7 _ 五、發明說明（5 ) 例如，TSR公司製PC302)，形成層間絕緣層115，使用一 定之光罩，形成接觸孔與凹凸形狀後，在其上面選擇性形 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 成含有鍅0.9原子％之鋁，藉此形成具有凹凸形狀之反射 電極102。 而具有後方散亂性之光散亂液晶1〇3，係以重量比2 : 8 /¾合向列液晶與丙烯系高分子前驅體，填充於液晶面板 内，經UV照射使其硬化，而形成。這時，液晶層之厚度 設定在5〜10 之間。單元厚度，即液晶層之厚度變大 時，後方散亂性便增加，電源OFF時之白色亮度會提高， 但驅動電壓也變高。另一方面，單元厚度變薄時，可以降 低驅動電壓，但白色之亮度也降低。驅動電壓之增加為大 約lV/#m。配合實際之設備所需要之反射亮度與驅動器 之驅動能力，在上述範圍内選擇最合適之液晶厚度。 再參照第2圖，說明本實施形態之反射型液晶顯示裝 置之顯示原理。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相當於黑色位準之電源ON時之反射特性係如該圖所 示’較之第9圖所示之傳統例子，其鏡面性下降，不論是 從那一個觀察角度，均不會超過相當於白色位準之電壓 OFF狀態之反射特性。這是因為凹凸形狀之反射電極，使 反射面之光之散亂性增加，而且透明基板與空氣之界面之 全反射成分增加，從液晶面板射出之光線減少之故。這時 ，具任意形狀之凹凸面也可獲得一定之效果，但以積分球 集光之全反射光中，去除正反射成分之擴散反射率為Rdr 時，將反射電極之Rdr設定在〇·8 $ RdrS 1 ·0之範圍内，則 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 495634 五、發明說明（6 ) A7 B7 可^反射光之散亂性，同時可抑制射出液晶面板外部之 光塁這可以藉由，例如控制凹凸表面之形狀，使凹凸形 狀之平均傾斜角度為16度以上，而實現。 另方面，相當於白色位準之反射特性，則因在光散 亂液晶賦傾枝亂性，❿使從絲亂液^層直接整批散 亂反射之光量增加，抑制凹凸形狀之反射電極造成之外部 射出光線強度之降低，因而可以實現充分明亮之顯示。 (實施形態2) 其次說明本發明之第2實施形態。第3圖表示本實施形 悲之反射型液晶顯示裝置之構造，與第丨實施形態不相同 的地方是，在相面對之透明基板4〇5之内面形成彩色濾光 層409，因為反射面在單元内，射入光線與射出光線通過 不同色彩領域之機率大致上可以最小化，可以實現高亮度 ’高色彩純度之反射型液晶顯示裝置。 (實施形態3) 其次說明本發明之第3實施形態。第4圖表示本實施形 態之反射型液晶顯示裝置之構造，本實施形態與第3圖所 示之第2實施形態不同的地方是，在透明基板5〇5之外面配 置散亂板506 ’散亂板5〇6使用，在高分子基材内分散微粒 子，賦予等方散亂機能之薄膜。 射入光線與射出光線在通過散亂板506時受到散亂， 因此可以進一步提高電壓ON時之散亂特性，又可以實現 良好之黑色位準。 (實施形態4) 扛紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

495634 A7 B7 五、發明說明（7) 其次說明本發明之第4實施形態。第5圖表示本實施形 態之反射型液晶顯示裝置之構造，本實施形態與第3實施 形態不同的地方是，在透明基板605之内面形成散亂膜6〇7 。散亂膜607係使用在丙婦系高分子前驅體中分散微粒子 之樹脂，而以旋轉器塗敷在透明基板605之内面，使其硬 化者。而在其上面，如圖示形成彩色渡光層609及透明電 極 604。 依據本實施形態時，由於在液晶單元内配置具有光散 亂機能之散亂膜607，而得將起因於透明基板605之厚度， 即起因於反射面與散亂面之距離之影像模糊之影響抑制在 最低限度，實現清晰之顯示。 (實施形態5) 其次說明本發明之第5實施形態。第6圖表示本實施形 態之反射型液晶顯示裝置之構造，本實施形態與第4實施 形態不同的地方是，如圖示，在彩色濾光層709與透明電 極704之間形成散亂膜707。散亂膜707之構成材料及形成 方法與第4實施形態時一樣，此散亂膜7〇7又可以發揮保護 膜之功能，成為本實施形態之又一項效果，而可以提高液 晶面板之可靠性。 (實施形態6) 其次說明本發明之第6實施形態。第7圖表示本實施形 態之反射型液晶顯示裝置之構造，本實施形態與第5實施 形態不同的地方是，將防止反射層808形成在透明基板805 之外面。防止反射層808係使用Si02及ITO之薄膜多層膜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 ---訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 495634 A7 B7 五、發明說明（8 ) 形成。 因此，依據本實施形態時，可以抑制在液晶面板表面 之不必要之反射，藉以增加射入液晶面板之光量，並可提 兩對比。

再者，本發明並不限定如上述以TFT驅動液晶之方式 之液晶面板，轉接元件使用金屬一絕緣體一金屬（MIM)時 ，或在單純矩陣型之液晶面板也可以使用。 從上述實施形態可清楚看出，依據本發明時，在内設 反射電極之光散亂模式之反射型液晶顯示裝置，可以 (1) 降低，液晶層是透明時，正反射方向之鏡面反射 成分。 (2) 改善對比之視角依存性，等， 可以實現明亮，且白色之色純度很高之極優異之顯示 圖式之簡單說明 第1圖係本發明第1實施形態之反射型液晶顯示裝置之 截面圖。 第2圖係說明同上之反射型液晶顯示裝置之顯示原理 之特性圖。 第3圖係本發明第2實施形態之反射型液晶顯示裝置之 截面圖。 第4圖係同上之第3實施形態之反射型液晶顯示裝置之 戴面圖。 第5圖係同上之第4實施形態之反射型液晶顯示裝置之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11

I A7 --_ B7 五、發明說明（9 ) 載面圖。 第6圖係同上之第5實施形態之反射型液晶顯示裝置之 戴面圖。 第7圖係同上之第6實施形態之反射型液晶顯示裝置之 截面圖。 厂、 . 第8圖係表_傳統)之反射型液晶顯示裝置之一個例子 之截面圖。 第9圖係說明該反射型液晶顯示裝置之顯示原理< _ 性圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 495634 A7 B7 五、發明說明（) 元件標號對照 101·, .·基板 215··.層間絕緣膜 102·· ，·反射電極 405.··透明基板 103·, ..光散亂液晶 409···彩色濾光層 115·. 層間絕緣膜 505…透明基板 201·. ..基板 506...散亂板 202.. _ .反射電極 604…透明電極 203.. ，.光散亂液晶 605...透明基板 204.. ，.透明電極 607…散亂膜 205.. ，.透明基板 609…彩色濾光層 210" 閘電極 704…透明電極 211·· .閘極絕緣膜 707.··散亂胰 212·. 半導體層 709…彩色濾光層 213.. _.源電極 805…透明基板 214·· ,·汲電極 808…防止反射層 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) \L· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13

Claims (1)

1. 495634 A8 B8 C8 D8

   =月飞、曰 Μ 須請委員明示，本案修正後是否變更原實質内容 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 第88110245號申請案申請專利範圍修正本 89年10月31曰 1 · 一種反射型液晶顯示裝置，具備有： 夾持在相互面對之基板與透明基板之間隙的光散 射液晶； 形成在上述相面對之基板内面的反射電極；及 形成在上述相面對之透明基板内面的透明電極；其特 徵在於： 、 上述反射電極具有凹凸形狀，以積分球集光之反 射電極之全反射光之中，去除正反射成分之擴散反射 率以Rdr表示時，前述反射電極之擴散反射率Rdr滿足 〇.8$Rdr$1.0式子，前述光散射液晶係含有前方散射 成分與後方散射成分之雙方。 2·如申請專利範圍第1項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之内面，備有彩色遽光層 〇 3·如申請專利範圍第1項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之外面，備有散射板。 4 ·如申请專利範圍第2項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於’在相面對之透明基板之外面’備有散射板。 5.如申請專利範圍第1項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之内面，備有散射板。 6·如申請專利範圍第2項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之内面，備有散射板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------訂---------線j 14 Λ8 g -^__ 、申請專利範圍 7·如申凊專利範圍第〗、4或6項之反射型液晶顯示裝置， 其特徵在於，在相面對之透明基板之最外面，備有防 止反射層。 8.如申請專利範圍第2項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之最外面，備有防止反射 層。 9·如申請專利範圍第3項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之最外面，備有防止^反射 層。 10.如申請專利範圍第5項之反射型液晶顯示裝置，其特徵 在於，在相面對之透明基板之最外面，備有防止反射 層。

   ---I I ----- hru___ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線j 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15