TW512305B - Liquid crystal device and electronic apparatus using the same - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 本發明係有關於一種既可為反射入射光以顯示影像之 反射式顯示器’又可為傳送入射光以顯示影像之穿^式顯 示器之穿透反射式液晶裝置（後文中以”穿透反射式液晶 裝置’’稱之）。 、> / 穿透反射式液晶裝置廣泛地使用在攜帶式資訊設備之 的顯示裝置。第11圖綱要地顯示習知穿透反射式液晶裝置 1 0 0 0的結構。穿透反射式液晶裝置1 0 0 〇包括··一吸收偏光 片1 020，一液晶單元1 0 3 0，一光擴散板1〇4〇，_反射偏光 片1 0 5 0，以及一光吸收板1 〇 6 0。一背光源i 〇 7 〇進一步被置 於光吸收板1 060的外側。液晶單元1 030包括一下玻璃基板 1 033，一上玻璃基板1041，和一封裝在這些玻螭基板^〇33 和1041之間的液晶層1〇35。複數個透明信號電極1〇34被設 置在下玻璃基板1 0 3 3的上表面。複數個透明掃描電極1 〇 3 2 被a又置在上玻璃基板1041的下表面而與複數個被設置在下 玻璃基板1 0 3 3的上表面之透明信號電極丨〇 3 4垂直。液晶單 το 1 0 3 0具有一被動矩陣架構，其中畫素由一透明信號電極 1 034，一透明掃描電極丨〇32，與這電極1〇34和丨〇32之間的 液晶層1 0 3 5所定義。亦即經由液晶層丨〇 3 5所所傳送的光根 據一透明信號電極1 〇 3 4和一透明掃描電極1 〇 3 2之間所施加 的電壓而調變。液晶層丨035可能由TN(扭轉向列）型液晶成 份或STN(超扭轉向列）型液晶成份所製成。一具有約5〇 %穿 透率之半透明膜用作為光吸收板丨〇 6 〇。 第1 2圖所示為習知穿透反射式液晶裝置1 〇 〇 〇所造成的 問題。吸收偏光片1〇2〇具有一傳送軸1〇2〇τ被設成與圖形

512305 五、發明說明（2) 平面平行’及一吸收軸1020A與圖形平面垂直。另一方 面’反射吸收軸具有一傳送軸1 0 50T被設成與圖形平面平 订’及一反射軸10501?與圖形平面垂直。以下說明穿透反 射式液晶裝置1 〇00，在所傳送的光之偏光方向經由液晶單 元103j被旋轉9〇度，而無電壓施加於透明信號^極丨^^和 透明掃描電極1 0 32之間（即當液晶單元1〇3〇為關狀能 設之下的操作。 〜」欣 穿透反射式液晶裝置1 0 00具有二種顯示模式，即，一 ”式，使用來自外界的入射光1100，和傳送顯示 =’ J用:背光源1〇7〇所發出的光112〇。在反射顯示模 於：ί: 100進入吸收偏光片1020 ’具有偏光方向 I:所：： 2〇Α的線性偏光分量大部份被吸收偏光片 ^及收，而只有偏光方向平行於傳送軸1〇 =分收偏光片102〇所傳送而進入液晶的心 1030。液阳早元1 0 3 0的光學旋轉力量使得進入液曰 被轉換成具有偏光方向垂直於入射：的線性 偏光片ιοί曰曰早70 1 0 3 0所射出的光的㉟光方向主要與反射 =射軸1 05 0R的方向相同，使得大部份自液 曰;Π 所射出的光被反射偏光片1 050反射且再次進入 二曰：：1 03 0成為返回光。在此時，自液晶單元1〇 光方向主要與吸收偏光片刪之傳送軸 、反口/Λ 使得大部份自液晶單元1030所射出的 二=偏光片1 020而傳送。在反射顯示模式中， 液甜早心3〇為關狀態的畫素接收如上所討論的反射與返

且藉以被觀察成亮畫素。相反地，液晶單元1 030為 為狀恶的畫素則觀察成暗畫素。 Μ 方面，在傳送顯示模式中，當非偏光1 1 0 0進入反

傯一 2 j 1 〇 5 〇 ’具有偏光方向平行於反射軸1 0 5 0R的線性 ^ ^ I大部份被反射偏光片1 〇 5 〇所反射，而只有偏光方 α平行於傳送軸1 〇 5 〇 T的線性偏光分量被經由反射偏光片 50 =傳送而進入液晶單元1〇3〇。液晶單元1〇3〇的光學旋 轉力量使得經由液晶單元1 0 30所傳送的光的偏光方向被轉 換成主要平行於吸收偏光片1 020之吸收軸1 020Α的偏光方 向。大部份自液晶單元i 0 3 〇所射出的光各自被吸收偏光片 1 〇 2 0吸收且不經由吸收偏光片丨〇 2 〇而傳送。在傳送顯示模 式因光在光路徑的行進中被吸收，液晶單元丨〇 3〇為關 狀態的晝素被觀察成暗晝素。相反地，液晶單元丨〇 3〇為開 =態的晝素則被觀察成亮晝素。液晶單元1〇3〇的開/關狀 態與晝素亮/暗狀態之間在傳送顯示模式中的關係和在反 射顯示模式中的關係相反。在穿透反射式液晶裝置1〇〇〇 中’顯示器的焭暗在反射顯示模式與傳送顯示模式之間要 被反轉。 本發明的目的在提供一種液晶裝置，有效地防止在反 射顯示模式與傳送顯示模式之間的亮/暗狀態反轉，同時 也提供一種使用該液晶裝置之電子設備。 至少部份上述及其他相關目的由調變光對應所給予的 影像信號而得到。液晶裝置包括一第一吸收偏光片，以接 收來自外界的光；一液晶單元，以接收自第一吸收偏光片

第7頁 接收自液晶 第二吸收偏 有一反射軸 ，和第二吸 的光。反射 括於自相對 經由第二吸 特定的方向 且被經由第 光片所傳送 論工作在液 片，液晶單 光片射出， 反射轴，被 晶單元而被 量。另一方 吸收偏光片 反射偏光片 第一吸收偏 外界進入第 偏光片的光 元因此在反 晝素。 論工作在液 五、發明說明（4) 發出的光； 光，以及一 光。反射偏 射經過第一 而入射在反 傳送包括一 收偏光片而 傳送的光之 送軸，以造 片而傳送的 本發明 一狀態，其 吸收偏光片 有一偏光方 所反射，經 第一吸收偏 入在液晶早 的反射偏光 偏光片，和 在此液晶早 片被反射且 出至外界。 和傳送顯示 本發明 —第二吸收 &射偏光片 光片在預設 ϋ及收偏光片 射偏光片上 、綠性偏光分 進入反射偏 中。第一吸 成被反射偏 光’被經由 之液晶裝置 中光進入第 。部份光自 向平行於反 由第二吸收 光片射出的 元的第一狀 片時，部份 液晶單元被 元的第一狀 射出至外界 在第一狀態 模式兩者中 之液晶裝置 偏光片’以 ，以接收自 的方向上具 ，液晶早元 部份被傳送 量的光，包 光片，且被 收偏光片在 光片反射， 第一吸收偏 如以下所討 一吸收偏光 第二吸收偏 射偏光片的 偏光片和液 線性偏光分 態中之第二 光依序經由 傳送，且自 態中，光自 。進入反射 中的液晶單 被觀察成亮 如以下所討 單元發出的 光片發出的 ’以至少反 4欠偏光片， 偏光片部份 側至第二吸 收偏光片而 上具有一傳 二吸收偏光 〇 晶單元的第 元，和第二 且包括一具 反射偏光片 傳送，且自 面，當光進 之相對側上 ，第二吸收 光片射出。 一吸收偏光 實際上也射 射顯不模式 晶單元的第 二狀態，其中來自 吸收偏光片吸收。 被第二吸收偏光片 射。亦即來自外界 收偏光片射出。另 態中之第二吸收偏 光依序經由反射偏 傳送，且進入第一 光片所吸收而因此 中’光自外界進入 入反射偏光片的光 晶單元因此在反射 成暗畫素。 外界的光進入第一 自外界提供的光進 吸收，使得沒有光 的光進入第一吸收 一方面，當光進入 光片之相對側上的 光片，第二吸收偏 吸收偏光片。然而 不會被射出。在此 第一吸收偏光片不 也不會射出至外界 顯示模式和傳送顯 吸收偏光片而被第二 入第一吸收偏光片而 被反射偏光片所反 偏光片不會自第一吸 在液晶單元的第二狀 反射偏光片時，部份 光片，和液晶單元被 ，此光被第一吸收偏 液晶單元的第二狀態 會被射出至外界。進 。在第二狀態中的液 示模式兩者中被觀察

、如上所討論，本發明之液晶裝置有效地在反射顯示模 式和傳送顯示模式兩者中維持相同的亮/暗狀態。 根據一較佳應用，液晶裝置進一步包括一擴散板，插 置於第二吸收偏光片和反射偏光片之間。 此安排有效地抑制發生在反射偏光片上的分光反射。

根據液晶裝置的另一較佳應用，反射偏光片的反射軸 的預設方向被調整在使得第一光量對第二光量的比率，在 線性偏光分量具有一預設第一偏光方向被以最大量自液晶 單元向第二吸收偏光片發出的狀態中，不小於約1 5 %。第 一光為一被反射偏光片反射而經由第二吸收偏光片傳送的 光。第二光為一入射在第一吸收偏光片的光。

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不似習知液晶顯示器，此安排使得無反轉傳送型 器可行，而不過份地影響反射顯示器的優良特性（包括/ 度）。 冗 根 置於相 出的光 整而具 由反射 偏光片 片，液 光片反 吸收偏 在 射出的 此 片傳送 被調整 反射， 降低顯 同0 據又一較佳應用， 對於第二吸收偏光 ，為了使第一光的 有一非白色的色彩 弟二吸收 偏光片 的光。 晶早元 射，然 光片而 此結構 光的色 安排使 ，而自 得接近 而自第 示器在 第二光為一 ，和第二吸 後經由第二 傳送的光。 中，以背光 彩之彩色濾 包括在自光 第一吸收偏 於自外界供 一吸收偏光 反射顯示模 液晶裝置進一步包括一背光源， 片橫過反射偏光片。自背光源射 色彩接近於第二光的色彩，被調 。第一光為一自背光源射出而經 偏光片’液晶單元，和第一吸收 來自外界且經由第一吸收偏光 收偏光片而傳送，接著被反射偏 吸收偏光片，液晶單元，和第— 源包括一光源和一調整自光源所 光片。 源所射出的光中’經由反射偏光 光片射出的傳送光分量之色彩， 給至第一收偏光片，反射偏光片 片射出的反射光分量之色彩。此 式和傳送顯示模式之間色調的不

上述液晶裝置之任一可能被裝設成在各種電子設備上 之顯示裝置。 的、特徵、和優點能更明 並配合所附圖式，作詳細 為讓本發明之上述和其他目 顯易懂’下文特舉較佳實施例，

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512305 五、發明說明（7) 說明如下： 【圖式簡單說明】 第1圖綱要地顯示根據本發明第一 射式液晶裝置100的結構； 第I施例中之穿透反 第2圖所示為反射偏光片16〇的結構 第3圖所示為第一吸收偏光片1 2 〇 > 、、， 吸收偏# H 1 4 η夕禮〜土 之傳送軸1 2 0 Τ ’第二 160R之間的關係圖； 射偏光片160之反射軸 第4 Α和4 Β圖係顯示第一眚妳办|由 台匕· 弟貝加例中液晶裝置100的功 月b ， 第5圖係顯示第—眚綠也丨 >、念θ ,士 模式的反射率變化和之液晶袭置100中在反射顯示 、幻汉耵半欠化和在傳送顯示模式的穿透； 弟6圖綱要地顯示抱擔太恭日楚 日# Μ & m 據本發明第實施例中之另一液 晶I置2 0 0的結構； 第7圖所示為第_明收抱| ΰ彳9 Λ & 及收偏光片120之傳送軸120Τ，第二 吸收偏光片1 4 0之傳i矣1 /1 η τ -八 ^ 得迗軸HOT，一分之一波長相位板210之 一軸2 1 0 Ο A ’和反射偏光片丨6 〇之反射轴丨6 〇 R之間的關係 圖； 第8圖綱要地顯示根據本發明第三實施例中之又一液 晶裝置30 0的結構； ' 第9圖係顯不示於第5圖中之第一實施例，在χγ Z色彩 規格系統中’所觀察到的反射光和傳送光之χγ色度座標 圖； 第1 0Α至1 0C圖係顯示應用本發明之液晶裝置的電子設

第11頁 512305 五、發明說明（8) 備的範例； 第11圖綱要地顯示習知穿透反射式液晶裝置1 0 0 0的結 構；以及 第1 2圖係顯示習知穿透反射式液晶裝置中造成的問 題。 【符號說明】 1 0 0〜穿透反射式液晶裝置；1 2 0〜第一吸收偏光 片；1 2 0 T〜傳送軸；1 3 0〜液晶單元；1 31〜上玻璃基板；1 3 2〜掃 描電極；133〜下玻璃基板；134〜信號電極；135〜液晶 層；1 4 0 T〜傳送軸；1 5 0〜光散射板（擴散板）；1 6 0〜反射偏光 片；1 6 0 R〜反射軸；1 6 1〜聚合物層；1 6 2〜聚合物層；1 7 〇〜背光 源；1 7 1〜光源；1 7 2〜光板；1 8 1〜非偏光射線；1 8 2〜非偏光射 線；1 9 1〜非偏光射線；1 9 2〜非偏光射線；2 0 0〜液晶裝置；2 1 〇〜 □ / 2相位板；2 1 0 0A〜光軸；3 0 0〜液晶裝置；3 1 0〜彩色濾光板； 8(H〜主體；80 2〜顯示單位；80 3〜主體；804〜顯示單位；8〇5〜主 體；80 6〜顯示單位；807〜輸入單位；1 0 0 0〜習知穿透反射式液 晶裝置；1 020〜吸收偏光片；1 0 20T〜傳送軸；1 0 2 0A〜吸收 軸；1030〜液晶單元；1031〜上玻璃基板；1032〜透明掃描電 極；1 0 3 3〜下玻璃基板；1 0 34〜透明信號電極；1〇 35〜液晶 層；1 04 0〜光擴散板；1 050〜反射偏光片；1 050R〜反射 軸；1 0 5 0 T〜傳送軸；1 0 6 0〜光吸收板；1 0 7 0〜背光源；11 1 〇〜外 界光；1 1 2 0〜背光源光。 【實施例】 第一實施例

第12頁 512305 五、發明說明（9) 第1圖綱要地顯示根據本發明第一實施例中之穿透反 射式液晶裝置1 0 0的結構。液晶裝置i 〇〇包括：一第一吸收 偏光片1 2 0，一液晶單元J 3 〇，一第二吸收偏光片j 4 〇，一 光散射板（擴散板）1 5 〇，和一反射偏光片丨6 〇。一背光源 1 7 0被進一步置於反射偏光片1 6 〇外側。雖然在第1圖中每 個兀素之間示出間隙，但此間隙僅為清楚顯示。在實際裝 置中，各個元素為一與一緊密接觸而無任何間隙。此情形 也適用於後續所討論的其他實施例和修改項中。 液晶單元130包括一下玻璃基板133，一上玻璃基板 131，和一封裝在這些玻璃基板丨33和丨31之間的液晶層 1 3 5。複數個透明信號電極1 3 4被設置在下玻璃基板1 3 3的 上表面。複數個透明掃描電極丨32被設置在上玻璃基板丨31 的下表面而與複數個被設置在下玻璃基板丨33的上表面之 透明信號電極134垂直。液晶層1 35由TN(扭轉向列）型液晶 成份或STN(超扭轉向列）型液晶成份所組成。液晶單元丨3() 具有一簡單矩陣架構，其中畫素由一信號電極1 3 4，一掃 描電極1 3 2 ’與這電極1 3 4和1 3 2之間的液晶層1 3 5所定義。 雖然在第1圖中上玻璃基板1 3 1和下玻璃基板1 3 3之間示出 頗寬的間隙，但僅為清楚顯示。在實際裝置中，上玻璃基 板1 3 1和下玻璃基板1 3 3之間跨過一幾至十幾微米的狹窄間 隙。液晶早元130除了苐1圖中所示之元素之外，還具有一 彩色濾光片，一對準層，動電路，和其他相關元素。例 如’彩色濾光片被插置於下玻璃基板1 3 3和被安排成與掃 描電極1 3 2垂直的信號電極1 3 4之間。各顏色紅（R )，藍

第13頁 512305 五、發明說明（10) 〜 -- (G)，綠（B)之彩色濾光片被以對應於各個信號電極134的 序列重複排列，也就是說，以條狀排列。彩色濾光片的安 排並不限於條狀架構，但可具有嵌花架構。這此斜: Μ本發明不是必要的，因而自圖中去。 第一吸收偏光片120和第二吸收偏光片14〇各自具有傳 送一預设線性偏光分量，而吸收其他線性偏光分量的功 能。用於習知傳送液晶裝置和反射液晶裝置的偏光片可被 應用作這些吸收偏光片1 2 0和1 4 0。 反射偏光片1 6 0具有反射一預設線性偏光分量，而傳 送其他線性偏光分量的功能。反射偏光片丨6〇由例如一雙 折射介電多層膜所製成。此雙折射介電多層膜的詳情揭&露 於國際公報編號W097/1 0 1 78 8和國際申請基礎日本專利公° 開公報編號9 -50 69 85中，其揭露内容在此為各項目的而"被 引為參考。 第2圖所示為反射偏光片i 6 〇的結構圖。反射偏光片 160基本上為一以一疊一交互放置二種不同型式之聚合物 層161和162之雙折射介電多層膜。二種不同型式之聚合物 之一選擇自具有高光彈性調變的材料，而另一聚合物選擇 自具有低光彈性調變的材料。在此提出所選擇的材料應該 具有主要等於在指向狀態中之一般係數。例如， Ρ^Ν(2· 6-p〇iyethylene naphthalate)被選擇為具有高光 彈性調變的材料，而coPEN (7 0- naphthalate/30-terephthalate copolyester)被選擇為 具有低光彈性調變的材料。這二種不同聚合物的膜以一疊

第14頁 512305 五、發明說明（ll)

古i互^置以形成一疊合膜’且疊合膜在示於第2圖中之 ^ 座心系統中之x軸方向被伸展成約5倍。在X轴方向所 觀察的折射係數在PEN層中為188而在⑶pEN層中為丨· W。 在y軸方向所觀察的折射係數在pEN層和c〇pEN層中二者皆 、’、勺為1·64田光自其法線方向進入疊合膜時，在y軸方向 振動的^ ^量經由膜而被傳送。另一方面，在X軸方向振 動的光分量只在當pEN層和coPEN層滿足預設條件時才被反 射。2為反射輛。此預設條件為PEN層之光路徑（即折射係 數和膜厚，的乘積）和c〇pEN層之光路徑的總和等於光波長 的一半。疊合幾十層或更佳的超過一百層PEN層和coPEN層 二者至約3G微米的厚度可使主要地在反射軸方向上振動二 所有光分量反射。改變層數會變化最終反射率。因此反射 ，光^被製造成只對單一設計波長的光有偏光能力。為了 知到較廣範圍波長的偏光能力，複數個具有不同設計波長 的反射偏光片被--疊放而對準其反射軸。

足夠厚的反射偏光片疊合比以已知之結合習知偏光片 (吸收偏光片）與鋁反射器至少亮30%。理由之一為反射偏 光片是介電質鏡且因此幾乎丨〇〇%反射特定線性光分量，雖 然金屬銘具有不太於9 〇 %的反射率。另一理由是習知吸收 偏光片利用如像碘之_素的雙色染料或染料，且因其相對 低雙色比率而至少浪費1 〇 %的光。 另一液晶聚合物具有一膽石醇相可與一2/4相位板結 合且用作反射偏光片。此反射偏光片的細節發表於如日°本 專利公開公報編號8 - 2 7 1 8 9 2中，其揭露内容在此為各項目

512305 五、發明說明（12) 的而被引為參考。 裎声用^ ^ t例中的反射偏光片1 6〇不能得到1 〇 〇%的偏光 量^反射^ Α Ϊ有之偏光方向為平行反射軸的線性偏光分 傳送軸的線性i t個I分比，而所具有之偏光方向為平行 ^ ^ u 1 6 〇 光分s的穿透率也為幾十個百分比。反射 八旦 所具有之偏光方向並非平行反射轴的 二紅A 6刀里且傳达部份所具有之偏光方向並非平行傳 运軸的線性偏朵公旦 + LL Μ ,, 寻 # ^ ^ ,刀里。在此偏光的程度由在反射軸方向的 先反射f或由在傳送軸方向的光穿透率所定義。 牦政板1 5 0 (見第1圖）具有擴散光的功

可自液晶裝置中省畋产A，主、口 _ L、狀槪i D U 肩略。在此炀況下，被反射偏光片1 6 0分 射ϋ!皮射出而成為返回光。擴散板15〇具有防止分 用你盔姐!力此。例如，一具有顆粒散佈其中的塑膠膜，可 擴心150。在一可能修改項中’擴散板可被經由 一 ^有顆粒擴佈其中的光學黏合劑而相互結合之第二吸收 偏〇片140和反射偏光片16〇所取代。擴散板15〇可被插置 f :二吸收偏光片1 20和液晶單元丨3 〇之間，被插置在液晶 ::3和第二吸收偏光片14〇之間，或裝設在第一吸收偏 光片120的上表面。 背光源170包括一光源171和光導板172。為了使光進 液晶單元130中所有的畫素，自光源171射出的光被光 V板172引導和擴散。光源17ι可為冷陰極 (led)。一 電發光（EL，electroluminesence)表面先㈣可體 被用作背光源1 7 0，而非結合光源1 7 i和光導板丨72。 υΐνίτΊ 第16頁 512305 五、發明說明（13) 第3圖所示為第一吸收偏光片12〇之傳送軸120T，第二 吸收偏光片1 4 0之傳送軸1 4 0 T，和反射偏光片1 6 〇之反射軸 160R之間的關係圖。第一吸收偏光片12〇之傳送軸1 20T被 設成和第二吸收偏光片1 4 0之傳送轴1 4 〇 T成直角。在此例 中，第一吸收偏光片120之傳送軸120T被設成與在圖中之 水平方向（X軸方向）成45度逆時針傾斜。反射偏光片160之 反射軸1 60R被設成自第二吸收偏光片14〇之傳送軸1 40T順 時針旋轉一 〇ax角度。反射偏光片160之傳送軸160T與反 射軸1 6 0 R成直角。 第一吸收偏光片1 20之傳送軸1 2 0T被設成與被液晶單 元1 3 0所旋轉的線性偏光之偏光方向相同的方向。在經由 第一吸收偏光片1 2 0傳送的線性偏光中，一線性偏光分量 穿過在OFF狀態下的單元範圍具有旋轉9〇度的偏光方向， 而一線性偏光分量穿過在0N狀態下的單元範圍具有不變的 偏光方向。第二吸收偏光片140之傳送軸140T被設成與第 一吸收偏光片120之傳送軸1 20T垂直的方向，以傳送穿過 在OFF狀態下的單元範圍之線性偏光分量。反射偏光片160 之反射軸1 6 0 R被設成部份反射經由在〇FF狀態下的單元範 圍和第二吸收偏光片1 4 0傳送之線性偏光分量。 第4 A和4 B圖係顯示第一實施例中液晶裝置1 0 0的功 能。第4A圖所示為亮顯示（液晶單元在OFF狀態），而第4B 圖所示為暗顯示（液晶單元在ON狀態）。首先對背光源不射 出光的情況作說明，亦即反射顯示模式。第一吸收偏光片 120，在進入第一吸收偏光片κο之非偏光射線181和182

第17頁 五、發明說明（14) 只傳达具有偏光方向平行於傳送軸i 2 量，且造成所傳送之線性偏光分量進入液晶單元13〇“刀 凊參弟4A圖，自第—吸收偏光片120射出且進入在_ 狀恶之液晶早兀130的線性偏光181a，在液晶單元13〇中总 ?90度的偏光方向旋轉且進入第二吸收偏光片ι 又 線性偏光181b。因線性偏光181,的偏光方 成為 =片“0之傳送軸_的方向，線性偏光181;大第部-份及 、，里弟一吸收偏光片140被傳送而成為線性偏光181c。線 f偏光181c進入反射偏光片16〇被分割成二個偏光分量， 值Ϊ Ϊ二1各^ ί平行於反射偏光片1 6〇的反射軸1 60R和 ^ 。/、有偏光方向平行於反射軸160R的線性偏光 分1被反射偏光片160反射而涵^隹尤 成為返回光i 81d。再進入第再二入 上 丹進入弟一吸收偏光片140的返回光 181d被分割成二個偏光分量，其偏光方向各自為平行於第 一吸收偏光片140的傳送軸14〇τ和吸收軸14〇a。具 =收軸140A的線性偏光分量大部份被吸收而 方向平行於傳送軸i4gt的線性偏光分量再進 ，曰日日二兀130而成為線性偏光1816。線性偏光以卜再進 入液日日早7〇1 30而受到90度的偏光方向旋轉，且進入 Ϊΐί ί片120而成為線性偏光181f。因線性偏光181f的 :先：向平：於弟一吸收偏光片12〇之傳送軸12〇了的方 中顯示亮晝素。下的…圍因此在反射顯示模式 512305 五、發明說明（15) 另一方面，請參第4B圖，自第一吸收偏光片120射出 且進入在ON狀態之液晶單元1 30的線性偏光1 82a，經由液 晶單元130傳送而偏光方向不受旋轉且進入第二吸收偏光 片140而成為線性偏光182b。進入第二吸收偏光片H0的線 性偏光1 8 2 b具有偏光方向平行於第二吸收偏光片丨4 〇之吸 收軸140A(亦即垂直於第二吸收偏光片14〇之傳送軸 1 4 0 T)。因此線性偏光1 8 2 b大部份被第二吸收偏光片1 4 〇吸 收而不經由第一吸收偏光片12〇傳送。在0N狀態下的單元 範圍因此在反射顯示模式中顯示暗晝素。 液晶單元130可被設成在ON狀態和〇FF狀態之間的中間 態。當液晶單元130在中間態時’第4A圖的狀態和第仙圖 的狀態相互混合而得到中間灰調的顯示。

以下對背 式。反射偏光 1 9 1 和 1 9 2 中， 之傳送轴1 6 0 T 分量進入第二 1 9 2 a。然而反 偏光方向非平 送。進入第二 光分量，其偏 傳送軸140T和 軸140T的偏光 請參第4A 光源射出光的情況作說明 別、即傳送顯示模 片160，在自背光源170射出之非偏光射線 只傳送具有偏光方向平行於反射偏光片丨 的線性偏光分量，且造成所傳送之線性偏光 吸收偏光片1 4 0而成為線性偏光分量i 9工a 射偏光1 6 0具有低偏光程度且因而造成^ 行於傳送軸140T的線性偏光分量被部份、有 吸收偏光片1 4 0的線性偏光被分割二77 光方向各自為平行於第二吸收偏光片·^ 4 :，40A。只有具有偏光方向平行於傳送 S 1進入液晶單元130。 寻&

圖’自第二吸收偏光片14〇射出且進入在〇FF

第19頁 512305 五、發明說明（16) 狀態之液晶單元130的線性偏光l9lb，在液晶單元丨3〇中為 到9 0度的偏光方向旋轉且進入第一吸收偏光片丨2 〇而成為 線性偏光1 9 1 c。因線性偏光1 9 1 c的偏光方向平行於第_ 收偏光片120之傳送軸120T的方向，線性偏光191c大部份ϋ 經由第一吸收偏光片1 20被傳送而被射出。在〇F ρ狀態下的 單元範圍因此以和反射顯示模式中相同的方式而在傳 示模式中顯示亮晝素。 4 另一方面，請參第4B圖，自第二吸收偏光片14〇射出 且，^在0N狀態之液晶單元130的線性偏光192b，經由液 晶單7L130傳送而偏光方向不受旋轉且進入第一吸收偏光 片120而成為線性偏光192(：。因線性偏光i92c具有偏光方 向平行於第一吸收偏光片12〇之吸收軸12(^，線性偏光 1 92C大部份被第一吸收偏光片1 20吸收而不經由第一吸收 偏J : 120傳送。在〇N狀態下的單元範圍因此以和反射顯 了 =中相同的方式而在傳送顯示模式中顯示暗畫素。如 在反^埯本ί明第一實施 <列中之穿透反射式液晶裝置1 00 S具不模式和傳送顯示模式二者中具有相同的亮/暗 模ί ^反W顯不第""實施例之液晶裝置1 g g中在反射顯示 5 V t ^ ^ ^ ^ ^ ^ 光片16。二1 Γ第—吸收偏光片的傳送軸1401>和反射偏 角）作為浐站射軸16〇R之間的夾角匚^以後文中稱為結合 有^反射率和穿透率作為縱軸，在液晶單 百息素為OFF狀態，亦即顯示白色之下而繪

第20頁 512305 五、發明說明（π) 出。在第5圖中的反射率和穿透率為使用npf-EG1228DU(由 ΝΙΤΤ0 DENK0公司所製造）作為第一吸收偏光片j 2〇和第二 吸收偏光片140，和RDF-C(由3Μ公司製造）作為反射偏光片 160的量測結果。RDF-C具有如第}圖中所示之擴散板15()和 反射偏光片1 6 0的功此。使用標準光源c作反射率和穿透率 的量測。反射率在此定義為，在最亮反射顯示模示中顯示 的狀況下（亦即反射顯示），液晶裝置置於距標準光源C之 預$又位置的反射光強度，與相對於在相同位置上自標準白 板的反射光強度的比率。 Μ

、如第3圖中所示，在液晶裝置1〇"，結合角口心被言] 成20度。由第5圖得知，董“匕結合角㈤而言，反射率約 22· 4%而穿透率約2· 1%。在所說明之習知技術之習知液晶 衣^ 反射率可钇強約2 9 %。雖然第一實施例之具有稍 :+ 1Ϊ 但侍到主要等效的亮度。液晶裝置1 0 0更進 ^^ /顯’亦即，在反射顯示模式與傳送顯示名 式之間無壳/暗狀態反轉。 射顯；3 :如鋁/銀鍍膜)代替反射偏光片以防止在2 1 顯示模式之間的亮/暗狀態反轉。然

器之液晶裝置比較，H农夕約15%。和此包括透穿反射 的反射顯示。 只施例之液晶裝置100得到足夠亮度 如上所述，第一眚# ^ 、 示模式與傳送顯示模也？之液晶裝置10 0確保在反射顯 維持反射顯示模式的亮/暗狀態反轉的顯示，而 k勞特性（亦即反射率）。

五、發明說明（18) 欲使液晶裝置1 〇 〇的反射率不小於15 %。炎、$ l Q ^ 兩運此目的’ 結合角Dax應該被設在約0度至35度的範圍向· 门 札固内•靶圍R []ax 示於第5圖中。當結合角C]ax等於0度時，反射率約為 2 7· 5%，可得到極亮的反射顯示。然而，右八 二 合角EDax可能造成反射偏光片1 6 0在傳送_ — 士 -— 、-貝不中硯察到。

結合角Dax因此以被設在約0度至35度的範圍内較佳，而 被設在約15度至25度的範圍内更佳。反射偏光片16〇不平 岣的偏光，可由在反射偏光片160和背光源17〇之間，放置 〜具有一傳送軸平行於反射偏光片1 6 0的傳送轴丨6 〇 τ之偏 光片而消除。 上述說明係對如第3圖中所示之範例，其中第一吸收 傷光片1 2 0的傳送軸1 2 0 Τ被設在對X軸傾斜成逆時針4 5度角 的方向，且第二吸收偏光片140的傳送軸14〇丁被設在和傳 送軸12 0Τ成直角的方向。傳送軸140Τ可被設成和傳送軸 1 20Τ平行。在此情況下，液晶單元130在ON狀態顯示成亮 晝素而在OFF狀態顯示成暗畫素。傳送軸12〇1'並不限於對X 細傾斜成逆時針45度角的方向，但可依據液晶單元130的 結構任意設定。

上述說明係對其中反射偏光片160具有反射軸160R和 傳送轴1 6 0 T被安排成相互垂直的特定安排。然而此安排並 非必要，且反射軸16〇R和傳送軸16〇Τ可以不必相互垂直。 上述說明係對其中穿過在〇 F F狀態中的液晶範圍的光 的偏光方向被旋轉9 0度，穿過在〇 Ν狀態中的液晶範圍的光 的偏光方向不被旋轉之液晶單元的特定安排。然而此安排

第22頁 512305

亚非必要。另一可用之液晶單元改轡

壯&士 λλ μ， 卞ϋ叹交光在ON狀態中和〇FF 狀悲中的偏光狀態，如利用雙折射率之STN型液晶單元。 只要穿過在0N狀態中的液晶範圍的光的偏光方向主要 於穿過在OFF狀態中的液晶範圍的光的偏光方向，可 任何液晶單元。 第二實施例 第6圖綱要地顯示根據本發明第二實施例中之穿透反 射式液晶裝置2 0 0的結構。液晶裝置2 〇 〇具有和第一實施例 之液晶裝置100相似的結構，除了 口/2相位板21〇被二^在

第一實施例之液晶裝置1 0 0中的第二吸收偏光片i 4 〇和 板150之間之外。 κ a 第7圖所示為第一吸收偏光片i2〇之傳送-κοτ，第二 吸收偏光片140之傳送軸140Τ，口/2相位板210之光軸 一 210ΟΑ，和反射偏光片160之反射軸1 60R之間的關係圖。在 第二實施例之液晶裝置2 0 0中，第一吸收偏光片12〇之傳送 軸120Τ被設成和X軸方向成45度逆時針傾斜。第二吸收偏 光片140之傳送軸140Τ被設成與第一吸收偏光片120之傳送 軸1 20Τ成直角。口/2相位板21 0之光軸21 0ΟΑ被設成與傳送 軸140Τ成45度順時針傾斜。線性偏光，具有偏光方向平行 於傳送軸140Τ，進入口/2相位板210被因此轉換成順時針 旋轉9 0度之線性偏光，亦即，線性偏光具有一偏光轴2 1 0 Τ 平行於第一吸收偏光片1 20之傳送軸1 20Τ。反射偏光片1 6〇 之反射軸160R被設成與偏光軸21 0Τ成約20度順時針傾斜。 如第7圖所示設定第一吸收偏光片120之傳送車由12〇 丁，

第23頁 五、發明說明（20) H吸收偏u14G之傳送軸14GT，D/2相位板2ig之光轴 〇A，和反射偏光片16〇之反射軸16帅，可使液晶裝置 200 ’如同第一實施例之液晶裝置ι〇〇，破保在反射顯示模 式/、傳达顯示模式之間無亮/暗狀態反轉的顯示，而維持 反射顯示模式的優勢特性。 /上述說明係對其中口/2相位板2丨〇被插置在第二吸收 偏光片140和擴散板150之間的特定安排。然而，口/2相位 板2 1 0可被變換地插置在擴散板丨5 〇和反射偏光片丨6 〇之 間。此安排發揮幾乎相同的效果。口/4相位板可用以代替 □ / 2相位板。 第三實施例 第8圖綱要地顯示根據本發明第三實施例中之另一液 晶I置3 0 0的結構。液晶裝置2 〇 〇具有和第一實施例之液晶 裝置1 0 0相似的結構，除了彩色濾光板3丨〇被插置在第一實 施例之液晶裝置1 0 〇中的反射偏光片1 6 〇和背光源丨7 〇之間 之外。自第一實施例之修改項用以得到以下效應。 第9圖係顯示示於第5圖中之第一實施例，在χγ z色彩 規格系統中，所觀察到的反射光和傳送光之χγ色度座標 圖。第9圖示出在亮顯示的情況下傳送光和反射光對結合 角Dax之色度座標變化。由圖可清楚了解，反射光的色彩 幾乎不變，而傳送光的色彩與反射光的色彩不同且明顯隨 結合角Dax變動。在第三實施例之液晶裝置3〇〇中，彩色 濾光板310被插置在反射偏光片1 60和背光源170之間，以 使傳送光的色彩接近反射光的色彩。此安排有效地降低反

第24頁 、發明說明（21) 射顯示和傳送顯示之間顯示之色彩階調的不同。 雖然液晶裝置3 0 0包括彩色濾光板3 1 0，包含於背光源 1 7 0内的光源1 71的發射光譜可被調整，以降低色彩階調的 不同而省略彩色濾光板。 電子設備範例 本發明之液晶裝置有助於包括在各種用於不同環境且 想具有低功率消耗之可攜型設備中之顯示裝置的應用。第 1 Ο A至1 0 C圖係顯示應用本發明之液晶裝置的電子設備的範 例。 第10A圖係顯示一行動電話具有一顯示單位802在主體 8 0 1的前面的上部。第1 〇 B圖係顯示一手錶具有一顯示單位 804在主體80 3的中央。第10C圖係顯示一可攜型資訊設備 具有一顯示單位806在主體805的上部及一輸入單位807在 其下部。 這些資訊設備使用於各種環境中，室内和戶外，且因 此想以電池驅動而維持長時間。因此使用做這些顯示單位 8 0 2，8 0 4，和8 〇 6的以具低功率消耗較佳。具低功率消耗 之顯示裝置的已知範例為一利用自然光的反射液晶裝置。 然而，的已知的反射液晶裝置不能在實際上黑暗的環境下 使用。本發明之液晶裝置可使用兩種模式，即反射顯示模 式和傳送顯示模式。本發明之液晶裝置確保在反射顯示模 式與傳送顯示模式之間無亮/暗狀態反轉的顯示，而維持 反射顯示模式的亮度。因此可有效地應用在電子設備。 上述實施例係關於簡單矩陣架構之液晶單元。然而本

第25頁 512305 五、發明說明（22) 發明亦可應用於主動矩陣架構之液晶單元。雖然在上述實 施例中未明確提及，本發明可應用於色彩顯示和單色顯示 二者之液晶早元。 如上所討論之電子設備範例並非用以限定而只是作說 明。本發明之液晶裝置可應用於各種其他具有顯示單位之 電子設備。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第26頁

Claims (1)

1. 512305 __案號 88106926 f p年？ 以日 修 六、申請專利範圍 i年b 1 · 一種液晶裝置，泰變貪 液晶裝置包括： 一第一吸收偏光片，以接收來自外界的光； 一液晶單元，以接收自第一吸收偏光片發出的光； 一第一吸收偏光片，以接收自液晶單元發出的光；以 及 · 一反射偏光片，以接收自第二吸收偏光片發出的光； 其中反射偏光片在預設的方向上具有一反射轴，以至 少反射經過第一吸收偏光片，液晶單元，和第二吸收偏光 片’而入射在反射偏光片上部份被傳送的光。反射偏光片 部份傳送包括一線性偏光分量的光，包括於自相對側至第 二吸收偏光片而進入反射偏光片，且被經由第二吸收偏光 片而傳送的光之中；以及 其中第一吸收偏光片在特定的方向上具有一傳送軸， 以造成被反射偏光片反射，且被經由第二吸收偏光片而傳 送的光，被經由第一吸收偏光片所傳送。 2·如申請範圍第1項中所述之液晶裝置，更進一步包 括： 一擴散板，插置於第二吸收偏光片和反射偏光片之 間。 3·如申請範圍第1項中所述之液晶裝置，其中反射偏 光片的反射軸的預設方向被調整在使得第一光量對第二光 量的比率，在線性偏光分量具有一預設第一偏光方向被以 最大量自液晶單元向第二吸收偏光片發出的狀態中，不小

   2061-2518-PFl.ptc 第27頁 512305 __案號 881ΠΜ26 年 月 日____ 六、申請專利範圍 ‘ v卜 於約1 5 % ’第一光為一被反射偏光片反射而經由第二吸收 偏光片傳送的光；第二光為一入射在第一吸收偏光片的 光。 4·如申請範圍第2項中所述之液晶裝置，其中反射偏 光片的反射軸的預設方向被調整在使得第一光量對第二光 I的比率’在線性偏光分量具有一預設第一偏光方向被以 最大量自液晶單元向第二吸收偏光片發出的狀態中，不小 於約1 5% ;第一光為一被反射偏光片反射而經由第二吸收 偏光片傳送的光；第二光為一入射在第一吸收偏光片的 光0 括： 5·如申請範圍第1項中所述之液晶裝置，更進一步 光片 背光源，設置於相對於第二吸收偏光片橫過反射 偏 其 中自背光源 第二光的色彩，被 一自背光源射出而 晶單元 經由第 送，接著被反射偏 液晶單元，和第一 6·如申請範圍 ，和第一吸 一吸收偏光 包括： 射出的光，為了使第一光的色彩接近於 調整而具有一非白色的色彩；第一光為 經由反射偏光片，第二吸收偏光片，液 收偏光片=光；第二光為一來自外界且 片，液晶單元，和第二吸收偏光片而傳 光片反射’然後經由第二吸收偏光片， 吸收偏光片而傳送的光。 第5項中所述之液晶裝置，#中背光源 一光源；以及

   2061-2518-PFl.ptc 第28頁 512305 ___室號 8810fi敗R_ 年 月 a___ 六、申請專利範圍 p 1 |丨 一彩色濾光片，以調聱自光鴻射出的光的色彩。 7· —種電子設備，包括： 一顯示裝置，該顯示裝置包括： 一第一吸收偏光片，以接收來自外界的光； 一液晶單元，以接收自第一吸收偏光片發出的光； 一第二吸收偏光片，以接收自液晶單元發出的光；以 及 一反射偏光片，以接收自第二吸收偏光片發出的光； 其中反射偏光片在預設的方向上具有一反射軸，以至 少反射經過第一吸收偏光片，液晶單元，和第二吸收偏光 片’而入射在反射偏光片上部份被傳送的光。反射偏光片 部份傳送包括一線性偏光分量的光，包括於自相對側至第 二吸收偏光片而進入反射偏光片，且被經由第二吸收偏光 片而傳送的光之中；以及 其中第一吸收偏光片在特定的方向上具有一傳送軸， 以造成被反射偏光片反射，且被經由第二吸收偏光片而傳 送的光，被經由第一吸收偏光片所傳送。 8.如申請範圍第7項中所述之電子設備，其中該顯示 裝置進一步包括： 一擴散板’插置於第二吸收偏光片和反射偏光片之 間。 身9·如申睛範圍第7項中所述之電子設備，其中反射偏 光片的反射軸的預設方向被調整在使得第一光量對第二光 量的比率，在線性偏光分量具有一預設第一偏光方向被以

   第29頁

   修正 最大置自液晶i ^ π w V/.: 第吸收偏光片發出的狀態中，不小 於約1 5 %，第%^ 九為一被反射偏光片反射而經由第二吸收 偏光片傳送的朵·笛—土 & J尤，第一先為一入射在第一吸收偏光片的 光0 一 1 0 ·如申請範圍第8項中所述之電子設備，其中反射偏 =片的反射軸的預設方向被調整在使得第一光量對第二光 里的，率，在線性偏光分量具有一預設第一偏光方向被以 最大篁。自液晶單元向第二吸收偏光片發出的狀態中，不小 於約1 5% ;第一光為一被反射偏光片反射而經由第二吸收 偏光片傳送的光；第二光為一入射在第一吸收偏光片的 光0 11·如申請範圍第7項中所述之電子設備，其中該顯示 裝置更進一步包括： 一背光源，設置於相對於第二吸收偏光片橫過反射偏 光片； 其中自背光源射出的光，為了使第一光的色彩接近於 第一光的色彩’被調整而具有一非白色的色彩；第一光為 一自背光源射出而經由反射偏光片，第二吸收偏光片，液 晶單元，和第一吸收偏光片的光；第二光為一來自外界且 經由第一吸收偏光片，液晶單元，和第二吸收偏光片而傳 送，接著被反射偏光片反射，然後經由第二吸收偏光片， 液晶單元，和第一吸收偏光片而傳送的光。 12·如申請範圍第11項中所述之電子設備，其中該背 光源包括：

   2061-2518-PFl.ptc 第30頁 512305 案號88106926_年月日_修正 六、申請專利範圍 t Ί 4 一光源；以及 一彩色濾光片，以調整自光鴻射出的光的色彩 2061-2518-PFl.ptc 第31頁