591295 A7 ______ B7 五、發明說明（1 ) 發明部份及殺關技藝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關裝有微透鏡之液晶裝置，及含有液晶裝 置之液晶顯示設備，尤其是全色液晶顯示設備。 在目前多媒體中，與影像資料通訊之設備及裝置之需 求曰增。其中，液晶顯示設備引起公眾注意，因其厚度小 及功率消耗少，且已發展成與半導體工業相當之一主要工 業。液晶顯示設備主要用於筆記型之個人電腦上，具有影 像面積尺寸爲1 0 - 2 0吋，但相信不獨會採用於個人電 腦，且會採用於工作站及家庭電視機上，作爲大面積之顯 示設備。 影像尺寸之增加隨帶發生問題，諸如需要大型及昂貴 之生產設備，及需要嚴格之電需求，以驅動此一大面積設 備，導致激烈增加生產成本，此增加在影像面積之二至三 次方。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 故此，近年來，注意投射式液晶顯示系統，其中，製 備一小型液晶顯示板，及顯示於其上之影像經光放大，俾 顯示給觀看者。此乃由於小型液晶板之生產可利用生產技 術之進步，可同時減小體積，提高性能，及降低成本，與 有關半導體裝置之較高密度，較高解像度，性能改進，及 生產成本降低上按比例規則相似。 爲以上目的，且尤其是在T F T驅動之液晶顯示板之 情形，需要具有充分驅動功率之充分小之T F T (薄膜電 晶體），且在目前趨勢，T F T自非晶質S i轉移至複晶 Si ，且進一步至構製於單晶Si基體上者。故此，有提 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明說明（2 ) 出一種液晶顯示設備，包含顯示區及周邊驅動電路之整合 結構，其中，不獨T F T，且周邊電路，諸如轉移暫存器 或解碼器爲複晶S i或單晶S i —體成形所構成。 作爲具有此結構之液晶顯示設備之一例，已知一投射 式液晶顯示設備，及在包含該顯示設備之一普通系統中， 極化光入射於液晶裝置中，以提供發射光，此依特定顯示 影像資料調變，從而放大並投射該發射之光影像，以供觀 看。在此晶顯示設備中，普通作法在包含一微透鏡行列， 以增加液晶裝置之孔徑比率（即由像素電極所提供之孔徑 之面積百分率），如發表於日本公開專利申請書（ JP - A) 8 — 1 14780，此發表一種裝有微透鏡之 液晶板，及含有該板之液晶顯示設備。供此用之裝有微透 鏡之液晶板通常爲透射式。其結構之一例顯示於圖1 〇， 其中，一液晶層1 7置於一像素電極層1 8及一微透鏡行 列1 6之間，及原色R，G，及B之各別照射光以分別不 同之角度入射於液晶板上，故使各別原色光進入各別不同 之像素或像素電極1 8中，從而達成省除濾色層及提高光 利用效率。此投射式顯示設備可由單個液晶板達成明亮之 全色影像投射顯示，且其商業產品逐漸流行於市面上。 圖3顯示含有此一已知微透鏡裝備之液晶板之一顯示 設備。參考圖3，顯示設備系統包含一光源2 0 1 ;紅（ R)色之一二色鏡202，綠（G)色之一二色鏡203 ，及藍（B)色之一二色鏡204，用以分別選擇反射來 自光源2 0 1之紅，綠，及藍光線；一液晶板或裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） j t--------訂---------線‘ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 B7 五、發明說明（3) 2 0 5用以調變來自二色鏡之光線；一 Fresnel透鏡2 0 6 ;一投射透鏡207 ;及一螢幕208。自光源201所 發射之平行光由各別二色鏡202，203，及204分 離爲R，G，及B各別光線，此等然後入射於液晶裝置 205上。在液晶裝置205中，控制R，G，及B之各 別像素上施加於液晶上之電壓，以達成視特定影像資料而 定之亮度調變，及所發射之帶有影像資料之光線通過 Fresnel透鏡2 0 6，以凝結光線，及投射透鏡2 0 7，俾 以放大之尺寸投射於螢幕2 0 8上。 圖2 A顯示裝有微透鏡之此一液晶裝置2 0 5之色像 素排列圖案之一例，包含微透鏡2 1 1，及像素電極 2 1 2含有與R，G，及B相對應之色像素電極2 1 2 r ，212g，及212b，且各具有一孔徑213，如圖 2 B之放大尺寸所示。由二色鏡分離及反射之G光自微透 鏡2 1 1之上位置垂直入射於微透鏡2 1 1上，俾收歛於 G像素（電極）2 12之表面上。另一方面，R光及B光 分別以特定角度入射於微透鏡2 1 1 ，並分別收歛於R像 素（電極）及B像素（電極）之表面上，從而提供有些失 真之圓形光點。每一色像素可具有例如T F T結構，如顯 示於圖4。 圖4所示之每一像素包含一 T F T結構構製於玻璃 1 0 1上，包含一閘極1 0 6 ，一源區1 5 0連接至資料 信號電極，及汲區1 0 3隨帶一輕度摻雜之汲區1 0 7， 一汲電極108包含疊層108a及l〇8b，及一像素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I 4 i— — — i — — — I — I I —. — I — I - I —-I — I — (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -6- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 B7 五、發明說明（4) 電極508連接至汲電極108。與TFT基體101相 對，設置一反基體6 2 1 (其上排列微透鏡，但圖中略去 )，包含一黑色基質蔽罩6 2 2，用以遮蔽相鄰像素間之 區域，及一透明反電極6 2 3。二基體1 0 1及6 2 1由 對齊薄膜4 0 1 0及2 1 1舖表面，俾對齊其間所置之液 晶 6 1 1。 然而，當像素尺寸，即孔徑之尺寸減小，以減小板尺 寸時，發現此一已知之裝有微透鏡之液晶板帶有以下問題 。即當孔徑2 1 3之尺寸較之由微透鏡凝聚所形成之光點 直徑減小時，光點直徑之失真突然影響顯示特性。明確言 之，當光點直徑及孔徑之尺寸近於相等時，由於光點直徑 由斜光入射引起失真，故光點直徑可部份大於孔徑尺寸， 因而導致光利用效率降低。此影響亮度及色平衡。爲消除 光利用效率降低所隨帶之困難，普通根據需要較大孔徑之 像素設定板尺寸，從而擴大整個裝置尺寸。如液晶板尺寸 擴大，則光學系統尺寸亦擴大，導致投射式液晶顯示設備 之尺寸增加。 而且，如像素尺寸製成較小，則遇到另一問題，即由 於相鄰像素間之橫向電場，沿像素之一更多邊上引起所謂 〜偏斜〃之液晶對齊失常之一區域2 1 4，降低影像品質 ’如顯示於圖2 B ((根據吾人之硏究及發展組之分折硏 究結果），其中，對齊薄膜4010及221 (圖4)分 別在實線箭頭及虛線箭頭之方向上摩擦，俾在虛線箭頭方 向上以4 5度之預定傾斜對齊各向相同對齊之向列晶分子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I--------—--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 591295 A7 B7 五、發明說明（5) (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 於基體垂直線。如偏斜區2 1 4與凝聚光點2 1 5重疊存 在，則對比之下降，導致降低影像品質。爲消除偏斜區 2 1 4之妨礙，需減小凝聚光點2 1 5之尺寸’或擴大每 一像素尺寸，降低有效孔徑比率（即孔徑2 1 3與像素電 極2 12之實際比率）。後者與提高解像度之需求背道而 馳。另一方面，凝聚光點尺寸之減小需要複雜之光學系統 。更明確言之，入射於微透鏡上之光線不均勻’及光線入 射前在一方向上之均勻化需要非常複雜之光學系統。 J P - A 7 — 1 59 77 1提出一種透射式色液晶 顯示裝置，其中，變化濾色節段面積，以提供最大之透射 ，並增加白色及各別色之純度，然而，濾色器之使用隨帶 有降低亮度之嚴重缺點。 發明槪要 鑒於背景技藝之上述情形，本發明之一主要目的在提 供一種液晶顯示裝置（板），能消除亮度及色度之惡化， 即使在減小之板尺寸上亦然，及提供含有此液晶顯示裝置 之一種液晶顯示設備。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之另一目的在提供一種液晶顯示裝置，能提供 一全色投射影像，無鑲嵌之外觀，並可在像素上執行色混 合，及提供含有此液晶顯示裝置之一種液晶顯示設備。 本發明之一另一的在提供一種液晶顯示裝置，能消除 不利之影響，諸如亮度及色度由於對齊不規則區，諸如偏 斜區所引起之惡化，及提供含有此液晶顯示裝置之一種液 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 B7 五、發明說明（6 ) 晶顯示設備。 依據本發明，提供一種液晶顯示裝置，包含：一液晶 層；平面排列之像素電極，設置供應電壓至液晶，並與液 晶一起形成平面排列之像素，各與一像素電極相對應，並 設計發射多色之一之光；及一行列之微透鏡，設置以多色 之一之照射光之凝聚光點照射每一像素；其中，多色之至 少之一之像素設定具有像素尺寸與其他色之像素不同。其 中， > 像素尺寸〃意爲有效之像素尺寸，此大體由像素電 極之孔徑尺寸決定。結果可提供一種液晶裝置，能呈現良 好之色平衡及光利用效率，同時消除液晶裝置之整個尺寸 之增加。 依據本發明之另一方面，在上述型式之液晶裝置中， 多色爲三原色；三原色之像素在第一方向及第二方向上成 平面排列，故三原色之二之像素在第一方向上以第一節距 交替排列，及三原色之不同二原色之像素在第二方向上以 第二節距交替排列；及微透鏡在第一方向上以第一節距二 倍之節距，及在第二方向上以第二節距二倍之節距成平面 排列。 換言之，第一原色及第二原色之像素在第一方向上以 第一節距交替排列；第一原色及第三原色之像素在第二方 向上以第二節距排列；及微透鏡在第一方向上以第一節距 之二倍之節距及在第二方向上以第二節距二倍之節距成平 面排列。 當與設計用以自不同之方向以原色光照射液晶裝置之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---1----I----- I------訂- ---I----線1 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) -9- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 __ B7 五、發明說明（7 ) 光學系統聯合時，原色光線在構成一像素單位之R，G， 及B三像素處調變後之反射光線可通過一微透鏡發射，如 此提供R G B無鑲嵌之高品質彩色影像投射顯示。 更明確言之，由入射通過第一色像素正上方之微透鏡 ，使第一色照射光線形成一凝聚光點（焦點）於第一色像 素上，及在反射後，發射通過同一微透鏡。由入射通過自 第二色像素正上方位置向第一方向偏移之一微透鏡，使第 二色照射光線形成一凝聚光點於第二色像素上，及在反射 後，發射通過第一色像素正上方並與入射之微透鏡相鄰之 微透鏡。由入射通過自第三色像素正上方位置向第二方向 偏移之一微透鏡，使第三色照射光線形成一凝聚光點於第 三色像素上，及在反射後，發射通過第一色像素正上方並 與入射之微透鏡相鄰之微透鏡。結果，使每一微透鏡發射 由其下方之第一色像素光及與第一色像素相鄰之第二及第 三色像素所反射之光線於第一及第二方向上。更明確言之 ，第一色像素置於每一微透鏡中心之正下方，及第二及第 三色像素置於該微透鏡與分別在第一及第三方向上相鄰之 微透鏡之界線下方。在此情形，來自各別色像素之光線大 致平行，同時通過一微透鏡二次，故可形成明亮之投射影 像於螢幕上，即使使用具有小數値孔徑之低廉之投射透鏡 亦然。 在較宜之實施例中，每一微透鏡設置具有一光軸用以 產生凝聚光點，此光軸自有關像素之中心偏移。結果，可 產生凝聚光點於有關之像素上’同時消除像素之偏斜區， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -1111---1--I ---1----訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) >10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 B7 五、發明說明（8 ) 由此提高上述效果，以提供有效之液晶裝置，無亮度及色 度之惡化。 依據本發明之另一方面，提供一種液晶顯不設備，包 含上述之液晶裝置，一照射裝置用以由多色之照射光照射 液晶裝置，俾多色之調變照射光自液晶裝置發射，及一投 射裝置用以接收由液晶裝置所發射之調變照射光，以投射 影像光。 依據本發明之又另一方面，提供一種晶顧不設備，包 含：多個液晶裝置，各含有一層液晶，及平面排列之像素 電極，設置用以供應電壓至液晶，及與液晶一起形成平面 排列之像素，各與一像素電極對應，並設計發射一或多色 之光；一照射裝置，用以由對應色之照射光照射多個液晶 裝置，俾對應色之調變之照射光由液晶裝置發射；一光合 成裝置，用以合成由多個液晶裝置所發射之調變照射光； 及一投射裝置，用以接收合成之調變照射光，以投射影像 光；其中，多個液晶裝置之總共一或多色中之至少之一之 像素設定具有像素尺寸與其他色之像素不同。 而且，如像素電極構成反射電極，則可提供一反射式 液晶裝置，具有高孔徑比率，並提供明亮之高品質影像。 於考慮以下本發明較宜實施例之詳細說明並參考附圖 後’可更明瞭本發明之此等及其他目的，特色，及優點。 附圖簡述 圖1爲槪要放大平面圖，顯示本發明之一實施例之像 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)
-11- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 _____ B7 五、發明說明（9 ) 素單位（包含色像素）及微透鏡之佈置。 圖2 A爲槪要平面圖’顯不已知之單板式液晶顯示裝 置中之像素及微透鏡之佈置，及圖2 B爲其部份放大槪要 圖。 圖3顯示已知之單板式液晶顯示設備之光學系統。 圖4爲具有圖1所示像素佈置之部份斷面圖。 圖5顯示具有圖1所示之像素佈置之液晶裝置之主動 矩陣基體之電路排列。 圖6爲方塊圖，顯示具有圖1所示之像素佈置之液晶 裝置周圍之周邊電路。 圖7 A - 7 C顯示自三方向所視之本發明之第二實施 例之投射式液晶顯示設備之整個光學系統。 圖8A — 8C顯示圖7A — 7C之設備中所用之R， G，及B二色鏡之光譜反射特性。 圖9顯示圖7 A - 7 C之設備之色分離照射單位之組 織之透視。 圖1 0爲已知之透射式微透鏡裝備之液晶板之放大部 份斷面圖。 圖1 1爲圖7 A - 7 C之設備中所用之液晶裝置之槪 要斷面圖。 圖1 2A及1 2 C爲平面圖及斷面圖，用以顯示圖 7 A - 7 C之設備中之液晶裝置之色分離及色合成之原理 〇 圖1 3顯示圖7A — 7 C之設備中之液晶裝置之像素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — 111 I — — — — — — — 1 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（i〇) 佈置。 圖1 4爲放大平面圖，用以顯示圖7A — 7 C之設備 中之液晶裝置之像素。 圖1 5顯示一光學系統，用以由液晶投射發射之光通 過圖7 A — 7 C之設備中之投射鏡，產生投射影像。 圖1 6顯示螢幕上之結果投射影像之部份放大圖。 圖17爲圖7A-7C之設備中之液晶裝置之主動矩 陣驅動單位之部份電路圖。 圖1 8爲圖7A — 7 C之設備之驅動電路系統之方塊 圖。 圖1 9顯示本發明之第三實施例之液晶裝置之像素佈 置。 圖2 0顯示本發明之第四實施例之液晶顯示設備之整 個光學系統。 圖2 1及2 2分別顯示圖2 0之裝置中之液晶裝置之 像素佈置。 圖2 3爲槪要放大平面圖，顯示由已知之投射式液晶 顯示設備（包含已知之微透鏡裝備之透射式液晶板）所產 生之螢幕上之投射之影像。 主要元件對照表 1 視頻輸入 2 電腦聲音 6 桿式積分器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- — II — — — — — — I--— — I 訂------11 (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 591295 A7 B7_ 五、發明說明（it) 7 橢圓形反射器 8 弧光燈 41 反射二色鏡 5 1 凸透鏡 10 1 玻璃 10 3 汲區 10 6 閘極 107 輕度摻雜之汲區 1〇8 汲電極 15 0 源區 2 0 1 光源 202 二色鏡 205 液晶板 2 0 6 Fresnel 透鏡 207 投射透鏡 2 0 8 螢幕 211 微透鏡 212 像素電極 2 13 孔徑 214 偏斜區 2 1 5 凝聚光點 221 對齊薄膜 3 8 5 電源 3 8 6 插頭 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)
-14- 591295 A7 B7 五、發明說明（12) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 8 7 燈 溫 度 偵 測 器 3 8 9 過 濾 安 全 開 關 3 9 〇 揚 聲 器 3 9 2 擴 充 功 能 板 3 9 3 解 碼 器 3 9 4 三田 日周 諧 器 3 9 5 信 號 々ΒΒ 擇 開 關 3 9 6 外 部 裝 置 4 5 〇 轉 換 開 關 4 5 1 A / D 變 換 器 4 5 4 板 驅 動 頭 板 6 1 1 液 晶 6 2 2 里 y η \ 色 基 質 遮 蔽 6 2 3 透 明 反 電 極 1 2 0 1 水平 轉 移 暫 存 器 1 2 〇 3 垂 直 轉 移 暫 存 器 1 2 0 4 視 頻 信 號 線 1 2 1 2 抽 樣 Μ 〇 C 電 晶 體 1 2 2 4 資 料 信 號 線 1 2 3 6 開 關 Μ 〇 S 電 晶 體 1 2 3 8 輔 助 電 容 器 較佳實施例之說明 (第一實施例） (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)A4規格（210 X 297公釐） -15- 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（13) 現參考圖1 ，說明本發明之第一實施例之液晶裝置， 此爲平面圖，顯示包含像素R，G，及B之像素單位及一 微透鏡間之位置關係，並相當於已知之液晶裝置之圖2 B 中所示之部份。該液晶裝置具有圖4或1 0所示之斷面構 造。參考圖1 ，像素單位包含（色）像素2 1 2，由液晶 部份構成，具有電壓經由與各別色R，G，及B相對應之 像素電極供應，及設置一微透鏡2 1 1 ，以產生凝聚光點 2 1 5，以各別色光線照射各別（色）像素。每一像素 2 1 2包含一孔徑2 1 3，構成有效像素區。與圖2 B所 示之已知裝置中之像素安排不同，在微透鏡2 1 1之中心 正下方之一像素（在本實施例中爲G像素）2 1 2 (G) 設計具有一孔徑2 1 3小於其他R及B像素2 1 2 ( R ) 及212 (B)之孔徑213 ，及G像素212 (G)之 孔徑2 1 3之面積之減少部份分配給其他R及B素之孔徑 2 1 3。在特定之例中，G像素2 1 2 (G)設定具有像 素尺寸爲 27//mx30//m，包含 15//mx20#ni 之一孔徑2 1 3，及相鄰之R及B像素2 1 2 (R)及 212 (B)各具有像素尺寸爲31 · 5//mx30#m ，包含2 1 · 5//mx20//m之一孔徑2 13。微透鏡 2 1 1提供一光點2 1 5，直徑在G像素約爲1 6 //m。 在其他方面，在R及B像素，使凝聚光點具有一些失真圓 形之形狀（圖1中強調顯示成橢圓形）。然而，在本實施 例中，R及B像素設計具有較G像素爲大之孔徑，此等像 素在1 2 0 W - U Η P燈（極高壓力水銀燈）之照射下可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —----------imjjlji--------訂---------線* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -16- 591295 A7 B7 五、發明說明（14) 呈現與G像素大致相同之效率。在特定之例中，微透·鏡 2 1 1具有近六角形，具有圖1所示之尺寸，且設置於與 像素2 12相距7〇〇//111之處。 具有圖1所示像素安排之液晶裝置可作爲液晶裝置 2 0 5裝於投射式液晶顯示設備中，具有圖3所示之光學 系統。參考圖3，一光源2 0 1可包含金屬鹵化物燈或鹵 素燈，宜具有相當短之弧光長度。來自光源2 0 1之光由 包含飛眼透鏡之反射器變換爲平行光，以提供高效率之凝 聚系統於本實施例中。然而，此並非重點，而是，例如可 使用包含一橢圓形反射器及一桿積分器之系統，從而形成 攬拌光，俾可均勻照射。 然後，照射光由各別二色鏡2 0 2 — 2 0 4分色，並 然後使用各向相同對齊液晶投射於液晶裝置2 0 5上，俾 依本實施例中之E C B (電控制之雙折射）模式調變光。 故此，液晶裝置2 0 5包含一對橫nicol極化器包夾一液晶 胞（板），以提供正常黑色顯示器，其中，在無電壓施加 下產生黑色顯示狀態，在施加類比漸層之電壓下產生明亮 顯示狀態，視電壓而定。然後，使液晶裝置2 0 5所發射 之影像光通過Fresnel透鏡2 0 6及投射透鏡2 0 7，俾投 射於螢幕2 0 8上。在特定之例中’所用之液晶6 1 1 ( 圖4 )爲各向相同對齊之向列液晶（'' M L C 6 6 0 8 〃，由Merck公司供應），及各向相同對齊薄膜40 10 及2 2 1各包含5 0 0A厚之聚醯亞胺薄膜（由>
JALS 682〃之聚醯亞胺先質製造，由JSR K 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -1------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -17- 591295 Α7 Β7 五、發明說明（15) • K ·供應）對齊薄膜4 〇 1 〇及2 2 1在分別實線箭頭 方向及虛線箭頭方向上摩擦，如顯示於圖丄，使用具有棉 布之1 3 Omm直徑之摩擦滾子表面，在壓下深度爲 0 · 5mm ’饋送速度爲3 〇 cm/s e c，二次摩擦， 及滾子轉速爲6 0 〇 r pm。 在本實施例中，構成液晶裝置2 〇 5之液晶胞具有主 動矩陣式結構，包含n型T F T，如顯示於圖4，與上述 先行技藝裝置相似。然而，此並非關要。可使用簡單之矩 陣式液晶胞。而且，除η型T F T基體外，亦可使用p型 TFT基體或C 一 MOS基體。亦可使用半導體基體，設 有局部飩刻之孔徑或S 0 I (絕緣體上矽）基體。 液晶裝置中各別像素處之液晶由來自主動矩陣驅動電 路結構之施加電壓驅動，如圖5所示之等效電路結構所代 表，包含水平轉移暫存器1201及120 2 ; —垂直轉 移暫存器1 2 0 3 ;視頻信號線1 2 0 4 - 1 2 0 9， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2 1 0及1 2 1 1用以供應視頻信號；抽樣Μ〇S電晶 1 2 1 2 - 1 2 2 3用以對視頻信號抽樣，此視來自水平 轉移暫存器1 2 0 1及1 2 0 2之掃描脈波而定；資料信 號線1 2 2 4 - 1 2 3 5用以供應來自抽樣Μ 0 S電晶體 1 2 1 2 — 1 2 2 3之視頻信號至各別T F Τ ;開關 Μ〇S電晶體（T F Τ ) 1 2 3 6各設計用以供應一電壓 (視供應於其上之視頻信號而定）至一液晶1 2 3 7，此 置於像素電極及反電極之間，並帶有像素電極鄰近所形成 之一輔助電容器1238。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -18- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 _ B7 五、發明說明（1ό) 每列TFT 1 2 36由垂直轉移暫存器1 203經 水平掃描驅動線1 2 3 9 - 1 2 4 1所供應之水平掃描信 號依次選擇，及供應至資料信號線1 2 2 4 - 1 2 3 5上 之視頻信號由抽樣Μ〇S電晶體1 2 1 2 — 1 2 2 3控制 ，此等電晶體由水平轉移暫存器1 2 0 1及1 2 0 2經垂 直掃描驅動線1 2 4 2 - 1 2 4 5所供應之信號驅動。 更明確言之，如驅動電路之操作，輸入之視頻信號由 抽樣Μ〇S電晶體1 2 1 2 — 1 2 2 3根據垂直掃描控制 信號（由水平轉移暫存器1 2 0 1及1 2 0 2經由線 1 2 4 2 - 1 2 4 5供應於其上）抽樣，並供應至垂直視 頻信號線1 2 2 4 - 1 2 3 5。此時，如經由第一水平掃 描驅動線1 2 3 9所供應之水平掃描控制信號爲高位準， 則第一列上之開關Μ〇S電晶體1 2 3 6接通，故抽樣之 視頻信號供應至第一列上之各別像素，以提供對應之電位 於各別像素上。根據規定之影像資料，依次供應各別電位 於其次各列上之各別像素，與水平掃描驅動線1 2 4〇， 12 4 1，……之依次選擇同步，並同步接通抽樣M〇S 電晶體 1212 - 1223。 液晶裝置（板）可由圖6所示之周邊電路驅動。參考 圖6 ，該電路包含一電源3 8 5，約略分爲燈電源及系統 電源，用以驅動一板及信號處理電路；一插頭3 8 6 ;及 一燈溫度偵測器3 8 7用以偵測燈溫度之不正常，控制板 3 8 8據此執行控制，諸如由燈安全開關L · S W ·關掉 燈。相似控制亦可由一過濾安全開關3 8 9執行。例如， - I?—--------1111111 ^ 11111111 (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)A4規格（210 X 297公釐） -19- 591295 A7 B7 五、發明說明（17) 包含一安全措施，俾不能打開高溫燈匣，即使欲打開亦不 行。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該系統並包含揚聲器3 9 0連接至一聲板3 9 0，此 可包含3 D聲音環場音效之處理器，如所需。一第一擴充 功能板3 9 2包含輸入接頭連接於一外部裝置3 9 6，具 有一視頻信號接頭S端，及視頻信號複合影像信號及聲音 信號之接頭，一信號選擇開關3 9 5，及一調調器3 9 4 ，且設計用以發送信號經一解碼器3 9 3至一第二擴充功 能板3 9 7。第二擴充功能板3 9 7包含電腦之一 Dsub 1 5銷接頭，及主要功能在經由接頭3 9 8及3 9 9接收 來自另一波道之視頻輸入1及電腦聲音2，由A/D變換 器4 5 1變換經由轉換開關4 5 0所接收之來自解碼器 3 9 3之此等信號或視頻信號爲數位信號。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A / D變換器4 5 1所產生之數位信號.（N T S C信 號）發送至主板4 5 3，主要包含一記憶器，諸如視頻 R A Μ，及一 C P U。主板所接收之數位信號一次儲存於 記憶器中，及然後接受信號處理，諸如由內插法準備欠缺 之信號給空像素，需用於構成較多液晶像素，r變換或邊 緣漸層，亮度調整，及偏壓調整。除NTS C信號外，亦 處理電腦信號，諸如在接收V G A信號時較高解像度 X G A板之解像度變換。 主板4 5 3亦執行另外處理，諸如根據n T S C信號 資料合成電腦信號，用於一個影像外之多個影像。主板 4 5 3之輸出接受串列/並列變換，以產生較不受雜訊影 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -20- 591295 A7 ____ B7 五、發明說明（18) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 響之形態之信號，此信號然後供應至板驅動頭板4 5 4。 在頭板4 5 4，信號資料接受並列/串列變換，及然後D / A變換，以分割爲與板驅動線相對應之若干信號。信號 經驅動放大器供應，以驅動液晶板（G ) 4 5 5。 系統並包含一遙控操作板4 5 2，與一遙控光接收單 位L R U，一 L E D顯示單位，及一鍵矩陣輸入單位 Κ Μ I相對用以調整主板，從而可簡單操作電腦影像，與 電視影像同樣。在圖6中，僅顯示單板式液晶板4 5 5 ( G )，但在多個液晶裝置連接至主板之情形，亦可由基本 上相似之方式構成一周邊電路。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 順便言之，本發明並不限於此處特別說明之實施例。 例如，此處所述之多個實施例可合倂，以獲得多個實施例 合倂之效果。而且，上述液晶板（液晶裝置）包含一半導 體基，但亦可具有以後所述之結構，包含一透明基體。說 明此處之液晶裝置之實施例包含M〇S - F Ε Τ或T F Τ 驅動器，但亦可使用二端驅動裝置，諸如二極體。此處所 述之液晶板可有效用作家庭電視機之顯示裝置，當然，用 作投影機，頭戴顯示器，立體電視遊樂器，膝上電腦，電 子筆記簿，電視參考系統，車導航器，及飛機飛行板。
在液晶裝置之特定之例（具有各別色之不同面積之孔 徑2 1 3，如上述）中，獲得單色顯示及白色顯示之以下 色度坐標値X及y。即藍色顯示之χ = 0 · 1 5及y二 0 . 15，綠色顯示之x = 0 · 29及y = 0 · 60，紅 色顯示之X二0 · 60及y = 0 · 33，及白色顯示之X -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __B7__ 五、發明說明（19) =0·30及y=0·31。故此，可達成所需之色平衡 及高效率，同時保持各別色之色度，而不擴大晶片體積。 故此，由於依上述方式最佳像素設計之結果，可提供一小 型液晶裝置及包含該液晶裝置之液晶顯示設備，具有良好 之色平衡。 以上已提出一例，其中，有關G像素置於微透鏡中心 之一下方（或上方），R&B像素加大，著重光利用效率 及色平衡。此並非關要。例如，亦可設計各別色之孔徑， 以提供最佳系統平衡，並考慮燈及光學系統之性質。在以 上之例中，設計二或三色R，G，及B具有相之孔徑尺寸 ，但亦可使所有三色像素具有相互不同之孔徑尺寸。而且 ，以上之例使用透射式板，包含T F T基體，但亦可使用 含有非晶質矽基體之板或反射式板。 (第二實施例） 圖7 A - 7 C藏不本發明之投射式液晶顯不設備之光 學系統組織，如分別在X - y坐標系統，X - Z坐標系統 ，及y - z坐標系統上所見’及圖9顯τκ該系統之一部份 之透視圖。參考此等圖’液晶顯不設備系統包含一弧光燈 8，作爲白色光源，諸如金屬鹵化物S Η P燈；一橢圓形 反射器用以反射及凝聚來自燈8之光；一桿式積分器6用 以接收由橢圓形反射器所反射之光；一凸透鏡5 1及一 Fresnel透鏡5 0用以變換由積分器6所發射之光爲平行光 線；一 R (紅）光反射二色鏡4 0，一 B / G (藍及綠） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -—ΙΪ----II — I 1111111 ^ · I------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -22- 591295 A7 ____B7____ 五、發明說明（2〇) 光反射二色鏡4 1 ，一(藍）光反射二色鏡4 2，一局 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 反射鏡4 3用以反射所有光線，以分離來自Fresnel透鏡 50之白色照射光爲R，G，及B色；一極化光束分裂器 (PBS) 3用以極化色分離之照射光；一微透鏡裝置之 液晶板2由極化照射光照射；及一投射透鏡1用以投射由 照射之液晶板2所產生之影像。 在此，R (紅）反射二色鏡4 0，B / G (藍及綠） 反射二色鏡4 1 ，及B (藍）反射二色鏡4 2分別具有圖 8C，8B，及8A所示之光譜反射特性。此等二色鏡與 高射鏡4 3立體設置一起，如顯示於圖9之透視圖，由此 分離白色照射光爲R，G，及B三原色光，然後使此等光 在立體不同之方向上照射液晶板2，如以後所述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現說明光線進行之過程。首先，光源8所發射之白色 光線由置於橢圓形反射器7前方之積分器6之入口處之橢 圓形反射器7凝聚，並使其進行通過積分器6之縱向體， 同時使其在體內重複反射，俾使其空間強度分佈均勻。然 後，積分器6所發射之光線通過凸透鏡5 1及Fresnel透鏡 5 0，以變換爲沿圖7 B之X軸上負（一）方向上之平行 光線，並到達B反射二色鏡4 2。 在B反射二色鏡4 2，僅B (藍）光部份大體沿z軸 上負方向向下反射，以與z軸成規定角度朝向R反射二色 鏡4 0進行。另一方面，其他色光部份（R及G光）通過 B反射二色鏡4 2，以到達高反射二色鏡4 3，並在其上 以直角向下沿z軸負（一）方向上反射，亦朝R反射二色 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -23- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 ____ B7 五、發明說明（21) 鏡4 0進行。 如此，B反射二色鏡4 2及高反射鏡4 3二者設置在 沿X軸負（-）方向上反射入射於其上之光線於向下方向 上’參考圖7B。而且，高反射鏡4 3設置（或轉動）於 對X — y平面成正4 5度之角度，及B反射二色鏡4 2設 置於稍小於4 5度之角度上，以y軸爲轉軸。 結果，R / G光由高反射鏡以沿z軸負方向上垂直向 下反射，同時B光由B反射二色鏡向下與z軸成規定角度 (在X — z平面中傾斜）之方向反射。在此實施例中，爲 對齊液晶板2之照射區及B光及R / G光，決定高反射鏡 4 3之轉移量及B反射二色鏡4 2之傾斜量，俾使各別色 光之主要光線在液晶板2上相交。 然後，引導向下之B光及R/G光至R反射二色鏡 4 0及B/G反射二色鏡4 1。在本實施例中，二色鏡 4 0及4 1置於B反射二色鏡4 2及高反射鏡4 3下方。 而且，B/G反射二色鏡4 1置（轉動）於與X — z平面 成4 5度之角度，及R反射二色鏡4 1置於稍小於4 5度 之角度上，以X軸爲轉軸。 故此，進入此等二色鏡之R/G/B光部份中，使B /G光通過R反射二色鏡4 0，並由B/G反射二色鏡 4 1以垂直角度反射進入y軸上之正（+ )方向，並通過 P B S 3，俾受極化並照射液晶板2。在此等中，B光 線受引導於以對z軸成規定角度傾斜之一方向中（在X -z平面中，如有關圖7A及7B所述），並在由B/G反 -ϋ B^i 0^w i-Bi e^i ϋ n el ϋ 11 ϋ —r,^ I ϋ 1 ϋ ϋ I I . J (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)A4規格（210 X 297公釐） -24- 591295 A7 _______ B7 五、發明說明（22) 射二色鏡4 1反射後，入射於液晶板2上，同時保持該規 定之角度（自y軸傾斜）作爲入射角（在X - y平面中傾 斜）。 G光在B / G反射二色鏡上垂直反射，俾沿y軸正（ +)方向進行，及然後由PBS 3極化，從而以零度之 入射角度照射液晶板2，即垂直於液晶板2。而且，其餘 之R光由R反射二色鏡40 (置於B/G反射二色鏡41 之前）沿y軸正（+ )方向上反射於規定之角度（在y -z平面中自y軸傾斜），並極化通過P B S，以照射液晶 板2，以在y — z平面中對y軸傾斜之該規定角度作爲入 射角，如顯示於圖7 C。 同樣，與高反射鏡4 3及B反射二色鏡4 2同樣，決 定B/G反射二色鏡4 1之轉移量及R反射二色鏡4 0之 傾斜量，俾使各別色光之主要光線在液晶板2上相交，從 而對齊由各別色光照射之區域於液晶板2上。而且，在本 實施例中，如顯示於圖8 B及8 C，由B / G反射二色鏡 3 1及由R反射二色鏡4 0切割之波長分別決定在5 7 0 nm及6 0 0 nm，俾不需要之橘色光部份通過B/G反 射二色鏡4 1而丟棄，從而確保最佳之色平衡。 然後，入射於液晶板2上之各別光R，G，及B反射 ，同時接受極化修改，以回轉至P B S 3，由此沿X軸 正（+ )方向上反射之光線發射成影像光，並通過投射透 鏡1投射於螢幕上（未顯示），如以後所述。順便言之， R，G，及B光以相互不同之入射角度入射於液晶板2上 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) ------1—訂·!!— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 591295 A7 B7 五、發明說明（23) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，且故此，由此反射之R，G，及B光具有不同之發射角 度，故投射透鏡1設計具有充分之直徑及孔徑，以完全捕 捉此等色光。 順便言之，在本實施例之反射式液晶顯示設備之情形 中，由於二次通過各別色光之微透鏡，故入射於液晶板上 之色光之傾斜由平行作用而較爲緩和。另一方面，在普通 透射式液晶顯示設備中，如圖1 0所示，由液晶板2所發 射之光線由於由微透鏡之聚焦作用之加強，進一步分散， 故需要具有大數値孔徑之昂貴之投射透鏡，以捕捉此分散 之光。然而，在本實施例中，自液晶板2發射之光之分散 可較受抑制，故具有較小數値孔徑之投射透鏡可提供充分 之明亮之投射影像，如此可使用低廉之投射透鏡。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，參考圖1 1 ，詳細說明本發明中所用之液晶板 2，此爲沿圖7 C之y - z平面中所取之液晶板2之斷面 之槪要放大圖。參考圖1 1 ，液晶板2包含一矽半導體基 體2 8，一主動矩陣驅動電路單位2 7構製於矽半導體基 體2 8上，並具有詳細結構與有關圖4所述者相似，微透 鏡2 2構製於玻璃基體2 1之表面上，一玻璃片2 3置於 玻璃基體2 1下方，一透明反電極2 4置於玻璃片2 3上 ，像素電極26 (包含26g，26r ，及26b)置於 與透明反電極2 4相對位置，及液晶罝於電極2 4及2 6 之間。 微透鏡2 2經由所謂離子交換法構製於鹼玻璃之玻璃 基體2 1之一表面上，以形成平面行列結構，其節距爲像 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -26- 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（24) 素電極2 6之二倍。液晶層2 5包含EC B (電控制雙折 射）模式之向列液晶，包括D A P (對齊相位之變形）模 式，使用具有負介質各向異性之各向相同對齊向列液晶； H A N (混合對齊向列）模式，使用具有正或負介質各向 異性之向列液晶。此等液晶由使用對齊薄膜與其接觸，分 別對齊於一特定形態，此引起液晶份子之預定傾斜，且不 可避免地引起沿方形像素之至少一邊，通常二邊上偏斜， 如有關圖2 1及2所討論。像素電極2 6 (包含2 6 g， 2 6 r等）包含A 1 ，且亦用作反射鏡。爲此，a 1電極 2 6在成圖後，接受所謂C Μ P (化學機械拋光）處理， 以提供良好之表面特性，呈現加強之反射性。 主動矩陣驅動單位2 7爲半導體電路，構製於矽半導 體基體2 8上，並依據主動矩陣驅動模式，供應驅動電壓 至各別像素電極2 6。在矩陣電路周圍或鄰近之周邊部份 ，設置一周邊驅動電路（未顯示），包括閘極線驅動器， 諸如垂直轉移暫存器，及資料驅動器，諸如水平轉移暫存 器，如有關圖5所述。此等周邊驅動電路設計在根據特定 之原色R，G，及Β信號，寫入規定之顯示狀態於各別色 像素R，G，及Β上。每一像素電極26並無濾色部份， 但可根據供應於其上之原色信號，區別爲R，G，及Β像 素之一，從而形成R，G，及Β像素之規定排列，如以下 所述。 現參考圖1 1 ，解釋例如用以照射液晶板2之G光。 如前述，在經由P B S 3極化後，G光垂直入射於液晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —/------------------訂---------線1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -27- 591295 A7 B7 五、發明說明（25) 板2上。在G色光線中，入射於一微透鏡2 2 a上之一 G 色光線由圖1 0中之箭頭G (入/出）表示。如顯示於圖 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 1 1，G光由微透鏡2 2 a凝聚，以照射一 G像素電極 2 6 G，並由A 1所構成之像素電極2 6 g反射，俾射出 液晶板2，再度通過同一微透鏡2 2 a。 在往復通液晶層2 5之期間中，極化之G光由液晶 2 5 (由像素電極2 6 g及反電極2 4間根據施加於像素 電極2 6 g上之資料電極所形成之電場驅動）光調變，及 然後由液晶板2發射回至P B S 3。然後，視在液晶層 2 5上所接受之調變程度而定，G光在P B S之界面3 a 處以不同之程度反射至投射透鏡1 ，從而呈現像素2 6 g 之強度漸層。 然後，在板2之一斷面（y - z平面，如顯示於圖 7 C )中以傾斜方向入射於液晶板2上之R光顯示於圖 1 1。而且，在通過P B S 3極化後，例如，入射於微 透鏡2 2 b上由箭頭R (入）表示之一 R光線由微透鏡 2 2 b凝聚，以照射一像素電極2 6 R，此位於自微透鏡 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22b正下方位置向左轉移之一位置。然後，R*R (入 )由像素電極2 6 r反射，及然後發射成箭頭R (出）所 示之光線通過微透鏡22a ，此鄰近，並自微透鏡22b 向左（即沿z軸之負（一）方向上）轉移，通過此而進入 液晶板2中。在通過液晶層2 5之期間中，極化之R光由 液晶2 5光調變，在像素電極2 6 r及反電極2 4間之電 場下，依據施加於像素電極2 6 r上之資料電壓驅動，自 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - 28- 591295 A7 _ B7 五、發明說明（26) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 液晶板2發射出，並回至P B S 3。其後，投射R光作 爲影像光之一部份，具有漸層取決於所接收之光調變，其 方式與上述G光相同。 順便言之，圖1 1顯不一狀態，其中，在像素電極2 6 g及2 6 r上方之G光及r光顯示相互重疊，如此導致 相互干擾。然而，此僅是由於液晶層2 5之厚度在繪圖上 放大，俾易明瞭之故。液晶層2 5之實際厚度約5 // m， 此遠小於板玻璃2 3之5 0至1 〇 〇 // m，故實際並不發 生此干擾，而不管像素尺寸如何。順便言之，反電極2 4 具有厚度約1 Ο Ο A。在特定之例中，如第一實施例中所 用之各向相同對齊之向列液晶材料（γ M L C 6 6 0 8 /7 ，由Merck公司供應）可與對齊薄膜材料一起使用，並 與第一實施例所採用相似之摩擦情況。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖1 2A - 1 2 C，說明依據本實施例之色分離 及色合成之原理。圖1 2 A爲液晶板2之槪要頂平面圖， 及圖12B及12C爲分別沿圖12A之線A_A' (x 方向）及線B — B / ( y方向）所取之槪要斷面圖。其中 ，圖12C顯示沿y — z平面上之斷面，相當於圖11 , 並顯示G光及R光入射及發射通過各別微透鏡。 如自圖1 2 C可明瞭，每一 G像素電極2 6置於有微 透鏡2 2之中心正下方，及每一 R像素電極2 6置於有關 相鄰微透鏡2 2間之界線正下方。故此，R光之入射角度 0宜設定提供一 t a η 0之値等於像素節距（G及R像 素之間）及一微透鏡及一像素電極間之距離間之比率。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -29 - 591295 A7 __ B7 五、發明說明（27) 另~'方面，圖1 2 B顯不液晶板2之x_y斷面。沿 X - y斷面上，B像素電極及G像素電極交替設置，與圖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 2 C相似。如此，每一 G像素電極置於有關微透鏡中心 之正下方，及每一 B像素電極置於有關相鄰微透鏡間之界 線之正下方。然後，照射液晶板之B光於通過P B S 3 極化後’以沿X - y平面上傾斜之方向入射於液晶板，故 入射通過微透鏡之B光由B像素電極反射，並發射通過與 該微透鏡相鄰之一微透鏡，俾入射於X方向上，如顯示於 圖1 2B，且其方式與R光非常相似。進入B像素電極之 B光由B像素電極鄰近之液晶調變，且自液晶板射出後投 射，其方式與上述G光及R光相同。 而且，每一 B像素電極亦宜置於有關相鄰微透鏡間之 界線正下方，及B光以一角度0入射於液晶板上，使一 tan 0等於像素節距（G及B像素之間）及微透鏡及 該像素電極間之距離間之比率。在本實施例之液晶板中， R ’ G，及B (色）像素沿z方向上依RGRGRG ...... 之順序及在X方向上依B G B G B G ......之順序排列（如 顯示於圖1 2 A )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 3爲槪要平面圖，此相當於圖1 2 A之一部份之 放大圖，顯示像素佈置，即包含三色像素之一像素單位及 一微透鏡之關係位置。更明確言之，圖1 3顯示G，B， 及R像素之反射電極（像素電極）26g，26b，及 2 6 I'與微透鏡2 2之關係位置，及由微透鏡2 2所形成 之焦（凝聚光）點3 5及偏斜區（對齊不規則區）3 6及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -30- 591295 A7 B7 五、發明說明（28) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 7。在白色顯示時，由於液晶分子傾斜方向之不規則所 引起之極化失敗，偏斜區3 6及3 7產生較暗區，如此引 起亮度降低及色平衡不規則，導致顯著惡化顯示特性。在 本實施例中，R像素電極2 6 r設定具有孔徑尺寸約爲其 他G及B像素電極2 6 g及2 6 b之二倍。結果，偏斜區 3 6並不重疊於R像素中由微透鏡2 2所提供之焦點3 5 上，如此提供良好之顯示特性。更明確言之，R像素 2 6 r之左邊自G像素2 6 g之在邊移離G像素2 6 g之 左邊，以消除R像素2 6 r中之偏斜區3 6之阻礙。一組 微透鏡2 2，由微透鏡所提供之一焦點，及像素尺寸之尺 寸之例顯示於圖1 3。 在上例中，爲更著重紅像素2 6 r之效率，紅像素 2 6 r之尺寸較之其他色像素2 6 g及2 6 b加大，以消 除由紅像素2 6 I'中之偏斜區之阻礙。此並非關要。例如 ，亦可設計各別色像素之孔徑，以提供最佳之系統平衡， 並考慮及燈及光學系統之性質。在以上，三色R，G，及 B之二設計具有相同之孔徑尺寸，但所有三色像素亦可具 有不同之孔徑尺寸。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上例中，像素在垂直及橫向上（即在圖1 2A之每 一 X及z方向上）之排列節距接近微透鏡排列節距之一半 。而且，一 G像素置於有關微透鏡中心之正下方。另一方 面，一 R像素置於G及B像素列之間，並在z方向上沿相 鄰微透鏡2 2間之界線上，及一 B像素置於二G像素之間 ，並在X方向上沿相鄰微透鏡間之界線上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -31 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 A7 _______ B7 五、發明說明（29) 圖1 4爲具有圖i 2 A之像素排列之液晶板2之部份 放大平面圖。參考圖14，由虛線框29所界定之一正方 形區代表一像素單位，包含一組r，G，及B像素，此等 由一矩陣驅動電路（圖1 1之2 7 )根據一單個像素位置 之R，G，及B影像信號驅動。 現注意包含一 R像素電極2 6 r，一 G像素電極 26g，及一 B像素電極26b之一像素單位。R像素電 極2 6 r由R光通微透鏡2 2 b傾斜入射於其上照射，如 箭頭r 1所示，及結果之R反射光發射通過微透鏡2 2 a ，如箭頭r 2所示。B像素電極2 6 b由B光通過微透鏡 2 2 c傾斜入射於其上照射，如箭頭b 1所示，及結果之 B反射光發射通過微透鏡2 2 a ，如箭頭b 2所示。而且 ，G像素電極2 6 g由G光通過微透鏡2 2 a傾斜入射於 其上照射，如自圖前面向朝背面之箭頭g 1 2所示，及結 果之G反射光在自圖反面朝前面之方向垂直發射通過同一 微透鏡2 2 a。 如此，在本明之液晶板之本實施例中，構成一像素單 位之R，G，及B像素由光線通過不同之微透鏡入射於其 上加以照射，但反射光線發射通同一微透鏡（在此情形中 爲22a)。此在各包含R，G，及B像素之其他像素單 位上亦如此。 故此，在由液晶板2所發射之所有光線通過P B S 3及投射透鏡1 ，俾投射於螢幕9上，如圖1 5所示之情 形中，如執行一光調整，俾液晶板2上之各別微透鏡位置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） /--------------------訂----I----^泰 (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁) -32- 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3〇) 投射於螢幕9上，則投射之影像由與微透鏡相對應之框 1 7之組合所構成，如顯示於圖1 6，每一框1 7包含由 對應像素單位之R，G，及B像素所發射之光線之混合色 。如此，與由普通系統所獲得之如圖2 3所示之保持R， G ’及B鑲嵌圖案之投射影像不同，可達成高品質色影像 顯示，無需維持此細微之原色鑲嵌圖案。 現更詳細說明每一像素及主動矩陣驅動電路單位2 7 (構製於矽半導體基體2 8上，用以主動驅動像素）之組 織。圖1 7爲槪要電路圖，顯示諸如主動矩陣驅動電路之 有關構件之約略安排，同時略去諸如水平及垂直轉移暫存 器等周邊電路構件及有關導線。（在圖1 7中，所示之像 素尺寸並不精確再生圖13及14中所示者）。參考圖 17，像素單位之R，G，及B像素226 r ，226g ，及226b之M〇S電晶體321—323共同連接至 一閘極線3 1 0。在閘極線3 1 0根據來自垂直轉移暫存 器之信號接通後，來自有關抽樣開關之信號通過信號線 30 1 - 303，俾供應至R，G，及B之各別像素 226r ，226g，及226b。順便言之，此同時寫 入於R ’ G，及B像素上並非關要，而是僅需要特定之信 號寫入於各別像素上。有關各別像素上所寫入之正及負極 性信號之反轉，知道有多種驅動方法，諸如行反轉，列反 轉，點反轉，及場反轉，並可視需要採用。例如，在行反 轉之情形’像素2 2 6 r ，2 2 6 g，及2 2 6 b之像素 電極置於對反電極爲正之電位上，及相鄰像素單位之像素 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --Li — — — — — — — — ------I - ^ -------II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -33- 591295 A7 B7 五、發明說明（31) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 226r ，226g，及226b之像素電極置於對反電 極爲負之電位上。在此情形，偏斜區可顯著發生於接近二 像素單位間之界線之蔭線部份2 3 0處。例如，基此效果 之像素尺寸’以及光源及光學系統之組織之設計應依本發 明最佳化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 8爲投射式液晶顯示設備之整個驅動電路之方塊 圖。參考圖1 8，驅動電路包含一板驅動器，用以驅動液 晶板2 ’並由R，G，及B影像信號接受極性反轉及規定 之電壓放大而形成液晶驅動信號，並製造信號用以驅動反 電極2 4之信號及各種時間信號。包含一介面1 2，用以 對各種影像信號及控制之傳輸信號解碼爲標準影像信號。 包含一解碼器1 1 ，用以對來自介面1 2之標準影像信號 解碼爲R，G，及B原色影像信號及同步信號。使用一鎭 流器1 4，以穩定驅動裝有反射器7之一弧光燈，並連接 至電源電路1 5，以供應電源至各別電路。此等單位連接 至一控制器7，包含一操作單位（未顯示）安裝於其中， 並執行各別電路塊之整個控制。如此，本實施例之投射式 液晶顯示設備僅需要此非常普通之單一裝置式投射器，且 仍能執行R，G，及B無鑲嵌之上述高品質色影像顯示器 ，而無需特殊之驅動電路。 依據另一實施例，本發明之液晶板（液晶裝置）亦可 採取圖1 7所示之另一色像素安排，其中，每一 B像素置 於一微透鏡中心正下方，G像素與B像素橫向及交替排列 ，及R像素與B像素垂直及交替排列。在此排列中，B光 -34 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 591295 A7 B7 五、發明說明（32) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 垂直入射，及R及G光在不同之方向上以相同傾斜角度入 射，故由R，G，及B像素所反射之光發射通過一公共微 透鏡2 2，從而，可獲得與以上實施例相同之效果。當然 可採取一排列，其中，每一 R像素置於微透鏡2 2之中心 正下方，及其他色像素與R像素在橫向或垂直上交替排列 (第三實施例） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 9顯示一像素單位之佈置（相對排列），包含三 色像素及一有關微透鏡在本發明之另一實施例之液晶裝置 中。該液晶裝置之組織基本上與上述第二實施例之液晶裝 置相同，而本實施例中之微透鏡設置使其光軸偏離有關像 素之中心。在圖1 9及1 3中，相當之部份由相同之編號 標示。下及上基體已對各別像素傾斜，即分別沿實線及虛 線方向上摩擦，從而呈現較低顯示品質之偏斜區（即對齊 不規則之區域）3 6及3 7沿每一像素之左及上方中二邊 發生。在本實施例中，每一微透鏡2 2設置左消除有關像 素處之焦點與偏斜區之重疊。更明確言之，在本實施例中 ，每一微透鏡2 2之光軸在與帶有偏斜區之邊相反之方向 (在圖1 9之例中，下右方向）上偏離，及一像素（電極 )2 6 r之實際尺寸加大，與第一實施例同樣，俾完全消 除像素2 6 r處偏斜區3 6及3 7之阻礙。在圖1 9中， 偏斜區3 6及3 7及焦點3 5繪成具有淸楚之輪廓，但該 等改變實際上爲逐漸改變，故此等可在周邊部份處相互干 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 591295 A7 B7 五、發明說明（33) 涉，引起一些程度之品質惡化。 在具有上述各別色像素之不同面積之液晶裝置之特定 之例中，已獲得單色顯示及白色顯示之X及y色度坐標値 。即是，藍色顯示之χ = 〇 · 15及y = 〇 · 10，綠色 顯不之χ=0·29及y二0·61，紅色顯示之x= 0 · 62及y二〇 · 33，及白色顯示之X二0 · 31及 y=0.31。如此，可達成所需之色平衡及高效率，同 時保持各別色之色度，且無需加大晶片體積。故此，由於 上述方式之最佳像素設計之結果，可提供小型液晶裝置及 包含液晶顯示裝置之液晶顯示設備，具有良好之色平衡。 以上已提出一例，其中，有關G像素置於微透鏡中心 之正下方（或上方），及B像素與其相鄰，R像素加大， 以著重光利用效率及色平衡。此並非關要。例如，亦可設 計各別色之孔徑，俾提供最佳之系統平衡，另加考慮燈及 光學系統之性質。在上例中，三色R，G，及B之二設計 具有相同像素或孔徑尺寸，但所有三色像素亦可具有相互 不同之像素尺寸。而且，以上之例使用反射式板，但亦可 使用上述含有複矽或非晶質矽基體之板，或透射式板。 (第四實施例） 圖2 0顯示本實施例之液晶顯示設備之光學系統之整 個組織。在圖2 0中，與圖7相之部份標以相同之參考編 號。參考圖2 0，液晶顯示設備包含二式液晶裝置，即一 微透鏡裝備之液晶裝置2 2 2用於R及B光上，及一液晶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --Li — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -36- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 591295 Α7 ___ Β7 五、發明說明（34) 裝置4 0 1用於g光上，不裝微透鏡，及一四分之一波板 4 0 0。該液晶顯示設備另包含一 R (紅）光反射二色鏡 40，G (綠）光反射二色鏡41 1，及B (藍）光反射 二色鏡4 2，具有光譜反射特性分別與圖8 C，8 B，及 8 A相同，此等二色鏡設置在分離白照射光爲r G b原色 光，並由原色光照射液晶板2 2 2及4 0 1 ，如以下所述 〇 現說明光線進行之過程。首先，由光源8所發射之白 光線由橢圓形反射器7在橢圓形反射器7之前方所置之積 分器7之入口處凝聚，並使其進行通過積分器6之縱向體 ，同時使其在該體內重複反射，俾使其空間強度分佈均勻 。然後，由積分器6所發射之光線通過凸透鏡5 1及 Fresnel透鏡5 0，俾變換爲沿X軸負（一）方向上平行之 光線，並到達R反射二色鏡4 0。 在R反射二色鏡4 0，僅R (紅）光部份以規定角度 反射向極化光束分裂器（PBS) 3。另一方面，B及G 光部份通過R反射二色鏡4 0，並朝B反射二色鏡4 2進 行，此對P B S 3成4 5度角設置。在此等部份中，B 光部份由B反射二色鏡4 2反射向P B S 3。G光部份 亦通過B反射二色鏡4 2，以到達四分之一波板4 0 0， 在此調變B光之極化。調變之B光然後由G反射二色鏡4 1 1反射，再接受四分之一波板4 0 0之極化調變，及然 後射向P B S 3。結果，僅G光具有極化相位對R及B 光轉移λ / 2。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I -----!丨訂· —-------線* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -37- 591295 A7 B7 五、發明說明（35) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 進入P B S 3之R及B光接受微透鏡裝備之液晶裝 置222之反射及極化調變，並回至PBS 3，俾根據 與第二實施例所述相同原理，通過投射透鏡投射。另一方 面，進入PBS 3之G光在PBS 3之一平面301 上垂直反射，並射向液晶裝置4 0 1。G光然後接受液晶 裝置4 0 1之反射及極化調變，並通投射透鏡1投射。如 此，由於G光之相位轉移離開R及B光之相位λ / 2，故 G光在PBS 3之平面301上接受不同之反射作用， 即以第一入射角反射，並在由平面4 0 1極化調變後，由 平面3 0 1發射向投射透鏡1。 補充說明液晶裝置之組織。圖2 1顯示液晶裝置 4 0 1中G光反射電極安排，包含2 3 //m正方反射電極 5 1 〇，具有平坦表面。液晶裝置40 1無微透鏡。圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 2顯示液晶顯示裝置2 2 2中之R及B光之反射電極排 列及焦點。液晶裝置2 2 2包含R光之反射電極5 1 1及 B光之反射電極5 1 2交替設置，並各具有尺寸爲2 3 // m X 1 1 // m。微透鏡以節距2 4 // m安排，以提供焦 點’直徑各爲1 0 //m。微透鏡5 1 3可具有方形或正方 形’如顯示於圖2 2，但亦可由普通圓筒形透鏡構成。在 特定之例中，可使用第一實施例中所用之各向相同對齊向 列液晶材料（、' M L C 6 6 0 8，由Merck公司供應） ’以及與第一實施例中所採用之相似之對齊薄膜材料及摩 擦情況於液晶裝置2 2 2及4 0 1中。 依據本實施例，可達成具有高孔徑比之液晶顯示設備 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -38· 591295 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7___ 五、發明說明（36 ) ，以提供明亮之顯示，具有良好之色平衡。如此，本實施 例之液晶顯示設備包含二式液晶裝置，提供R，G，及B 像素，包括具有與其他不同尺寸之至少一色之像素，以獲 得以上效果，如此，達成更大之設計幅度。在上例中，G 光之像素較之R及B光之像素大。此並非關要。例如，亦 可設計各別色之孔徑，以產生最佳之系統平衡，另慮及燈 及光學系統之性質。在上例中，三色R，G，及B之二設 計具有相同之孔徑尺寸，但亦可設置所有三色像素具有相 互不之孔徑尺寸。而且，上例使用透射式板，包含T F T 結構，但亦可使用反射式板。 如上述，依據本發明，設計多色之像素，俾至少一色 之像素具有有效像素面積（由像素電極之形狀及尺寸及其 孔徑決定）與其他色不同，由此可提供小型液晶裝置，而 仍能呈現良好之色平衡及光利用效率，及含有此液晶裝置 之液晶顯示設備。 (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)A4規格（210 X 297公釐） -39-