TW546516B - White-background black-and-white thin-film super twisted nematic LCD - Google Patents

Description

546516 玖、發明說明 . 本發明是有關於一種液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display， LCD)，且特別是有關於一種螢幕底色趨於白色之白底化黑白 、 薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置。 向列型（Nematic)液晶是由棒狀的分子所構成，具有光學、 電性、磁性等異向性（Anisotropy)，其排列方式是各液晶分子 之長軸方向保持平行·，而且具有液體般的流動性。當對向列 型液晶施予外加電場或磁場時，會改變液晶分子的排列，進 而影響整個液晶層的特性，在移除外加電場或磁場時，液晶 · 分子則會恢復原來的排列方式。 液晶顯不器是使用電場控制的液晶顯示裝置，主體是由 液晶單元（Liquid Crystal Cell)及兩片偏極片(P〇larizer)所構成。 其中液晶單元是由兩片平行的氧化銦錫玻璃基板、以及塡充 於氧化銦錫玻璃基板之間的向列型液晶所組成。兩片偏極片 則是分別配置於液晶單元的上、下表面，且在液晶單元之上 表面及上偏極片之間，設有延遲片（Retardation Film)。 當控制向列型液晶之電場處於關閉狀態時，光之入射方馨 向垂直通過向列型液晶，由於具棒狀分子結構的向列型液晶， 其相互垂直之長軸方向與短軸方向具有不同的折射率，光延 長軸方向之電場的前進速度將與光延短軸方向之電場的前進 速度不同，使得光延長軸方向的電場之波長不同於光延短軸 方向的電場之波長，造成光延長軸方向電場之相位領先或落 後光延短軸方向電場之相位，而於入射光在液晶層中一邊前 進時一邊改變入射光的偏極狀態。 | 超扭轉向列型（Super Twisted Nematic，STN)液晶，是將向 5965twfl .doc/008 6 546516 列型液晶封裝在具有不同配向方向之配向層的透明氧化銦錫 玻璃基板之間，使層狀之向列型液晶於控制向列型液晶之電 場處於關閉狀態時，延垂直於氧化銦錫玻璃基板之方向呈現 小角度之偏轉，而使鄰接兩氧化銦錫玻璃基板之向列形液晶 · 層呈現180度至270度的夾角。當光入射此液晶層時，不僅因 爲棒狀之询列型液晶其相互垂直之長軸方向與短軸方向具有 、 不同的折射率而具備折射率異向性外，向列型液晶層間小角 度的偏轉亦是偏極狀態改變的原因。 由於可見光是分布在一特定波長範圍的零磁波，且折射 率是隨著可見光之波長而有些微的變化，所以當具有所有可鲁 見光波長範圍的白光垂直通過液晶層時，每一具有特定波長 之光都將各自ί維有個別之相位領先與延遲，亦即，每一具有 特定波長之光於前進時都將各自改變個別之偏極狀態。 光在延遲片中前進時，其偏極狀態之改變亦將如上所述。 因此’由先源所發出之白色入射光，在經過第一片偏極 片而使所有波長的光具有相同的偏極狀態後，於經過液晶層 與延遲片時，具有不同波長之光，其偏極狀態之改變將因波 長之不同而有所不同，而使偏極狀態的分布愈來愈廣，使得 _ 只有與第二片偏極片之偏極狀態相同的部份入射光能通過第 二片偏極片。而觀賞者所能見到的即是通過第二片偏極片的 透射光，是只具有部份可見光分布光譜之非白光。 習知黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置，所呈現於觀 賞者面前的，即是具有偏黃綠色系之透射光，所以習知黑白 薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置其螢幕之底色爲黃綠色，而 非白色底色，且其用以顯示圖樣之顏色亦是近於咖啡色系之‘ 顏色，而非純黑色。不僅是具有低對比，亦使觀賞者不易觀 5965twfl.doc/008 7 546516 因此本發明提供一種白底化之黑白薄膜超扭轉向列型液 _ 晶顯示裝置，具有趨近於白色系之螢幕底色，且用於顯示圖 樣用之顏色亦驅近於黑色，具有高對比之顯示品質，使觀賞 ' 者易於觀賞。 本發明是在提供一種白底化之黑白薄膜超扭轉向列型液 晶顯示裝置，配合偏極片、延遲片、以及液晶單元，應用於 反射式及半透式黑白液晶顯示裝置。藉由調整第一偏極片之 吸收軸方向與延遲片之慢軸方向、以及調整液晶單元之折射 率異向性Δη與間隙d之乘積Δη·(1等光電參數，使經過第二 偏極片和液晶單元之入射光，其光之紅色系分量、綠色系分 量、以及藍色系分量之偏極狀態各不相同，再經由延遲片之 補償，使上述三色系分量之偏極狀態範圍縮小，可以一同通 過第一偏極片，而使觀賞者看到白底化之螢幕。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖繪示本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯 φ 示裝置之結構剖面圖； 第2圖繪示本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯 示裝置之上視圖；以及 第3圖繪示本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯 示裝置與習知量產黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置其螢 幕之對比反差對操作電壓關係之示意圖。 * 圖式之標記說明： ^ 100、200 :液晶顯示裝置 5965twf 1 .doc/008 8 546516 102 :液晶 104、106 :配向層 108、110 :氧化銦錫玻璃基板 112、216 :延遲片 114、116、214、220 :偏極片 118 .、218 :液晶單元 120 :第一表面 122 :第二表面 124 :第三表面 126 :第四表面 202 :視向方向 204 :基準方向 206 :第一偏極片吸收軸方向 208 :延遲片慢軸方向 210 :第一偏極片吸收軸方向與基準方向之夾角 212 :慢軸方向與基準方向之夾角 222 :第二偏極片吸收軸方向 224 :第二偏極片吸收軸方向與基準方向之夾角 實施例 請參照第1圖，其繪示依照本發明較佳實施例白底化黑 白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置之結構的一種剖面圖。本 發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置100，包括液 晶單元118、延遲片112、以及偏極片114,116。液晶單元118， 包括平行排列之第一氧化銦錫玻璃基板108與第二氧化銦錫玻 璃基板110;配置於第一氧化銦錫玻璃基板108之第三表面124 的第一配向層104與配置於第二氧化銦錫玻璃基板110之第四 5965twfl.doc/008 9 546516 表面126的第二配向層106 ;以及封裝於第一配向層104與第 二配向層106之間的液晶102。延遲片112位於液晶單元118 . 之第一表面120,與該液晶單元118光學耦接；第一偏極片114， 與延遲片112光學耦接，使延遲片112介於第一偏極片與液晶 ' 單元118之第一表面120之間；第二偏極片116則位於液晶單 元118之第二表面122，與該液晶單元118光學耦接。 液晶102包括超扭轉向列型液晶，其扭轉角度（twisted angle)，即鄰接第一配向層104之液晶層與鄰接第二配向層106 之液晶層的夾角，約爲220度至250度。爲了達到白底化之效 果，本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置100其 w 液晶102之折射率異向性△ η與間隙d之乘積範圍須約介於700 毫微米至900毫微米。由另一方面觀之，即本發明白底化黑白 薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置100，可採用折射率異向性△ η約爲0.08至0·2之液晶，並使液晶之間隙隨其折射率異向性 △ η之値而調整在約4微米至10微米之間，使所採用之液晶 其折射率異向性△ η與間隙d之乘積範圍介於約700毫微米至 900毫微米。（以上折射率異向性Δη之數値是對波長爲589 毫微米之鈉黃光而言） φ 第2圖繪示本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯 示裝置之上視圖。請參照第2圖，觀賞者以視向方向202觀賞 本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置200，爲了 描述起見，於垂直於視向方向202之液晶顯示裝置200之平面 上定義出一基準方向204，並指出第一偏極片214之偏極片吸 收軸方向206、第二偏極片220之偏極片吸收軸方向222與延 ’ 遲片216之延遲片慢軸方向208。本發明白底化黑白薄膜超扭 · 轉向列型液晶顯示裝置200係採用延持量約爲550毫微米至 5965twf 1 .doc/008 10 546516 650毫微米之延遲片216，且須調整第一偏極片214之吸收軸 方向206與基準方向204的角度、第二偏極片220之吸收軸方 . 向222與基準方向204的角度與延遲片慢軸方向208與基準方 向204的角度，始能達成本發明液晶顯示裝置其螢幕白底化之 ， 目的。例如，先將第二偏極片220之吸收軸方向222與基準方 向204之夾角224調整爲約60度至90度，再根據液晶單元之 ^ 液晶其折射率異向性與間隙之乘積，將第一偏極片214之吸收 軸方向206與基準方向204之夾角210調整爲約0度至30度， 並配合地使延遲片慢軸方向208與基準方向204之夾角212調 整爲約40度至80度。（以上延遲量之數値是對波長爲589毫 _ 微米之鈉黃光而言） 爲了使本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝 置200其螢幕之白底化效果更爲顯著，其中第二偏極片220爲 線性偏極片，例如爲3M™公司之半透式顯示薄膜（Transflecti ve Display Film, TDF)。 第3圖繪示本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯 示裝置與習知量產黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置其螢 幕對比反差對操作電壓關係之示意圖。請參照第3圖，本發明 _ 白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置之螢幕具有高達 數値約爲14之對比反差量，遠超過習知量產黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置其螢幕之對比反差量。爲本發明白底化 黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置之顯著優點。 本發明使用超扭轉向列型液晶，藉由不同液晶結構其折 射率異向性之不同，透過調整液晶間隙’使液晶扭轉角度具 w 有一特定範圍，並使液晶之折射率異向性與間隙之乘積介於 < 一特定範圍，且配合具特定延遲量之延遲片其慢軸方向以及 5965twf 1 .doc/008 546516 偏極片之吸收軸方向的夾角，令觀賞者能見到具白色色系光 譜之顯示螢幕。 本發明白底化黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置，可 應用於反射式或半透式之液晶顯示裝置，真有趨近於白色系 之底色，且用於顯示圖樣用之顏色驅近於黑色，爲具有高反 差、高對比之顯示品質的液晶顯示裝置。 雖然本發明已以一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 範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本琴明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 1 5965twfl .doc/008

Claims (1)

1. Hf 正 m? 一―一- 來平爲《 拾、申請專利範圍 ！£ί_-J 1. 一種白底化之黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置， 定義有一基準方向，其中該白底化之黑白薄膜超扭轉向列型 液晶顯示裝置至少包括： 一液晶單元，具有一第一表面與一第二表面； 一延遲片，與該第一表面光學稱接，該延遲片定義有 一慢軸方向； 一第一偏極片，使該延遲片配置於該第一表面與該第 一偏極片之間，該第一偏極片定義有一吸收軸友向；以及 一第二偏極片，與該第二表面光學耦接，該第一偏極 片定義有一吸收軸方向。 2. 如申請專利範圍第1項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該液晶單元至少包括： 一第一氧化銦錫玻璃基板，具有該第一表面與一第三 表面； 一第二氧化銦錫玻璃基板，具有該第二表面與一第四 表面，該第二氧化銦錫玻璃基板與該第一氧化銦錫玻璃基板 平行配置，且該第三表面與該第四表面彼此平行相對； 一第一配向層，配置於該第一氧化銦錫玻璃基板之該 第三表面； 一第二配向層，配置於該第二氧化銦錫玻璃基板之該 第四表面；以及 一液晶，配置於該第一配向層與該第二配向層之間。 3. 如申請專利範圍第2項所述之白底化黑白薄膜超扭轉向 列型液晶顯示裝置，其中該液晶包括一超扭轉向列型液晶。 4. 如申請專利範圍第3項所述之白底化黑白薄膜超扭轉向 5965twfl.doc/008 13 546516 列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之扭轉角度爲 220度至250度。 . 5. 如申請專利範圍第3項所述之白底化黑白薄膜超扭轉向 列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之折射率異向 . 性Δη與間隙d之乘積爲700毫微米至900毫微米。 6. 如申請專利範圍第3項所述之白底化黑白薄膜超扭轉向 列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之折射率異向 性Δη的範圍爲0.08至0.2。 7. 如申請專利範圍第3項所述之白底化黑_薄膜超扭轉向 列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之間隙d的範圍 # 爲10微米至4微米。 8. 如申請專利範圍第1項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該延遲片之延遲量爲550毫微米至 650毫微米。 9. 如申請專利範圍第1項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該延遲片之該慢軸方向與該基準 方向的夾角爲40度至80度。 10. 如申請專利範圍第1項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 · 向列型液晶顯示裝置，其中該第一偏極片之該吸收軸方向與 該基準方向的夾角不超過30度。 11. 如申請專利範圍第1項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該第二偏極片之該吸收軸方向與 該基準方向的夾角爲60度至90度。 12. —種白底化之黑白薄膜超扭轉向列型液晶顯示裝置，> 定義有一基準方向，其中該白底化之黑白薄膜超扭轉向列型 ^ 液晶顯示裝置依序包括： 5965twfl.doc/008 14 一第一偏極片，定義有一吸收軸方向； 一延遲片，定義有一慢軸方向； 一液晶單元，是由複數個氧化銦錫玻璃基板平形排列， 並於該些平行排列之氧化銦錫玻璃基板間封裝一液晶所構 成，每一該些氧化銦錫玻璃基板與該液晶間配置有一配向層； 以及 · 一第二偏極片，定義有一吸收軸方向。 13. 如申請專利範圍第12項所述之白底化黑白薄膜超扭 轉向列型液晶顯示裝置，其中該液晶包括一超扭轉向列型液 ^ _ 晶。 14. 如申請專利範圍第13項所述之白底化黑白薄膜超扭 轉向列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之扭轉角 度爲220度至250度。 15. 如申請專利範圍第13項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之折射率異 向性Δη與間隙d之乘積爲700毫微米至900毫微米。 16. 如申請專利範圍第13項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之折射率異 向性△ η的範圍爲0.08至0.2。 17. 如申請專利範圍第13項所述之白底化黑白薄膜超扭轉 向列型液晶顯示裝置，其中該超扭轉向列型液晶之間隙d的範 圍爲10微米至4微米。 18. 如申請專利範圍第12項所述之白底化黑白薄膜超扭 轉向列型液晶顯示裝置，其中該延遲片之延遲量爲550毫微米 至650毫微米。 19. 如申請專利範圍第12項所述之白底化黑白薄膜超扭 5965twfl .doc/008 15 546516 轉向列型液晶顯示裝置，其中該第二偏極片之該吸收軸方向 與該基準方向的夾角爲60度至90度，該第一偏極片之該吸收 軸方向與該基準方向的夾角不大於30度，且該延遲片之該慢 軸方向與該基準方向的夾角爲40度至80度。 5965twfl .doc/008 16