TWI322294B - Transflective liquid crystal device - Google Patents

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TWI322294B TW094129386A TW94129386A TWI322294B TW I322294 B TWI322294 B TW I322294B TW 094129386 A TW094129386 A TW 094129386A TW 94129386 A TW94129386 A TW 94129386A TW I322294 B TWI322294 B TW I322294B
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Description

1322294 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種穿透反射式液晶顯示裝置。 【先則技術】 隨著諸如無線或無線電發射之基礎建設的發展，已要求 在小型可攜式設備以及習知所謂「獨立設備」之領域中具 有一些功能，諸如作為包括如網際網路連接之網路連接設 備的功能、及作為例如用於接收電視信號之高品質與高影 像品質可攜式或行動終端設備之功能。尤其是，藉由通信 效能中之簡易性及可攜性，可攜式電話(行動電二已將： 應用從習知僅為可攜式電話擴展到許多日f生活領域中之 應用，諸如用於處理商品購買之終端機，以及供人們走過 火車站自動收票門的終端機。 使用時間的明顯增加導致可攜式終端機之 開始使用於此延伸⑽，以建立重要 ⑽ 係高影像品質的需求及功率消耗 b寻問嘁 亦可能就通信基礎建設的觀點而言 —視影像之顯示 行動電話的習知顯示器相比，A 一另方面，與用於 之情況下，會 許多 '並且亮度更高。此外，當：：：素的需要數目係大 顯示時’在前提是電池操作的可二：，質顯示及高亮度 需求更高程度之省電。 1、终端機 為了滿足上述互相抵觸之功能 通信基礎建設，可同時滿屈古 且利用已建立的先進 疋阿釤像品皙月少 系統應該迅速地予以建立。 汉名電之新穎顯示 104538-981016.doc 1322294 以在已進行滿足此等雲电夕堂4g 么 寻高求之嘗试，並且可提供某些階段 之功也。此係已知所1「办、乐G U斗. 〇> 「 一 所明牙透反射式」或「半穿透式顯 示」的液晶顯示器（LCD)。 在可搞式終端機係大多數使用於環境具有強外部光之戶 外的情泥下’當周圍光係用作反射式顯示時可節省在用 於顯不之背光中的功率、、古紅 士、甘 . 刃刀丰塥耗。尤其疋，在咼影像品質顯示 LC中肖光之利帛S率傾向於隨著像素數目増加而大體
上減少，且未使用背光之顯示對於省電係很重要。
另一方面’在夜間或室内使用LCD時，#需要藉由使用 背光以賦予顯不器令人滿意的亮度。在穿透反射式 中，恆可根據依此方式使用的亮度環境選擇最佳影像品 質，且同時可將功率消耗減少到-較小值。因此’穿透反 射式CD可此或將成為用於高效能可搆式終端機之顯示裝 置的理想顯示器。關於此方面，若使用發光顯示器，在暗 儿度％L境下可提供非常亮的顯示。另—方面，在如好天氣 之戶外環境亮度的環境下，該亮度變得相對不^。為提供 更高位準的亮度’例如’在其中已偵測到環境亮度並且自 動地增強亮度時會需要額外之功能。 穿透反射式LCD可提供如上述用於高效能可攜式終端機 之』示器的理想顯示器，但另一方面’其仍有以下問題待 解決。 即在相同顯示面板中，穿透反射式LCD正如其名應取 決於環境亮度而用作透射式lcd或反射式LCD。大體上， LCD係控制光的偏光之所謂「雙折射控制型式」之一。結 l04538-981016.doc 1322294 果，在決定光學特徵時，係作為光媒體之液晶材料的折射 率之異向性（Δη)，及入射至LCD且最後從LCD離開之光的 光路役長度（d)二者乘積（ΔηΧ£ΐ)之遲延，應該是—既定值。 一般而言，在由ΤΝ代表之習知液晶顯示系統中，如係規 定為液晶材料之材料常數。因此，遲延的設定主要係由光 路位長度“疋，即藉由液晶顯示面板的單元間隙。LCD的 光設計最基本係實行使得針對可見光的中心波長56〇奈米 (綠），ΔηΜ之值係π/2。例如’當所使用之液晶材料:心 值係0.07時，為使光（背光或外部環境光）的利用效率最 大，應選擇「d」之值以滿足（〇〇7xd)/〇56微米（56〇奈 米）=1/2，即4微米。 在此，應小心在穿透式LCD及反射式LCD間光路徑長度 中之差。圖1(a)及圖1(b)分別示意地顯示穿透式LCD的光 路徑長度及反射式LCD的光路徑長度。如圖i(a)及圖i(b) 中可見，反射式LCD的光路徑長度係穿透式LCD的二倍。 即，在穿透式LCD中可見到，從背光發射的光僅通過液晶 材料層一次，而在反射式LCD中，從外部引入的光通過液 晶材料層二次，以提供Δη X 2d之光路徑長度。 業經提出所謂「一像素二單元間隙」系統作為克服穿透 反射型式LCD中光路徑長度之問題的方法。圖2係顯示一 像素二單元間隙系統之示意圖。如圖2中顯示，用於穿透 及反射二者的遲延係藉由一種方法而得到滿足，其中將像 素係分成至少二部分且在其一像素中的單元間隙係設定成 「d」以用於穿透，而另一像素中之單元間隙係設定成 104538-981016.doc 1322294 d/2。此方法對於有效地滿足穿透式顯示及反射式顯示係 十分有效。然而，另一方面，二單元間隙應在一像素中建 立。此在用於大體上需要高畫質高密度顯示的可攜式終端 機之LCD生產中會造成很嚴重的問題。尤其是如上述，在 需要提供諸如未來電視影像顯示之高影像品質顯示的高畫 質顯示器中，像素尺寸的進一步縮小及解析度的增加實屬 必要。此進一步使此種令人滿意的LCD難以生產。 因此，在小尺寸高晝質顯示器的發展係比以往任何時候 更殷切需求的情況下，不僅要求高影像品質顯示器及低功 率消耗顯示器，且要求具有令人滿意的高生產力之高效能 高畫質顯示器。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種可克服先前技術中遭遇之上 述問題的穿透反射式液晶顯示裝置。 本發明之另一目的在於提供—種穿透反射式液晶顯示裝 置其可&供基本上具有絕佳顯示效能及省電顯示的穿透 反射顯示。 由於誠摯的研九，本發明者已發現使藉由控制電壓使雙 折射率減半以將光學厚度減半而非常有效地達到上述目 的，而非如習知穿透反射式液晶顯示裝置將一鏡配置在一 反射地點，供穿透反射式液晶顯示裝置將光學厚度減半。 根據本發明的穿透反射式液晶顯示裝置係根據上述發 現。更特別的是，此一液晶顯示裝置包含：至少一對基板 及配置在該對基板間的液晶材料；其中該液晶材料係一 104538-981016.doc 1322294 月t*夠k供可調雙折射系統之偏光遮蔽層列型液晶材料 (polarization-shielded smectic liquid crystal material), 其中5玄液晶層之折射率的異向性大小可藉由—欲施加至 該液晶層之電場強度而調整。 在依據本發明具有上述構造之穿透反射式液晶顯示裝置 中為顯著地改進基本上致能提供絕佳效能及省電顯示之 穿透反射式顯不器之生產力，可去除係非常複雜且難以控 制的-像素二單元間隙系統，且可提供一令人滿意地作為 -像素-單^間隙系統中之穿透反射式顯示器（即使係在 省去LCD中）’且具有高生產力。此外，在本發明中，高 畫質 '高密度顯示可藉由使用一像素一單元間隙系統以： 功率消耗提供。 以下，將描述根據本發明之裝置中的液晶顯示器之機 制。 更明確言之，為了針對穿透式LCD及反射式LCD所需之 不同光路徑長度而使在一單元間隙中之光利用效率最大， 反射式LCD所需之特定二重（如與穿透式LCD相比）光路徑 長度（實際可接受解決方式係僅一）是要滿足一種需求，即 當穿透式LCD之單⑽隙係「d」時，使在反射式lcd中 之液晶材料的折射率（Δη)之異向性為㈣心為滿足此需 求，對於穿透模式，欲使用之液晶層的折射率之異向性應 為Δη，而對於反射模式則為（Δη)/2。 如圖1及2中顯示，為了在明亮周圍條件下節省背光中的 電力，目前為止已利用了穿透反射式LCD。以此裝置在 104538-981016.doc -10- 1322294 暗處，背光係直接透過「d」的厚度，而在明亮處，反射 光被利用且透過2d的厚度（圖1)。因此，在-像素中會提供 -處厚度為「d」而一處厚度為2d。更明確言之，圖2中顯 示之裝置結構係眾所周知。 1 在“知裝置中，係將一鏡 配置在光反射需要使光學厚度減半之處。 另方面，在由TN-LCD所代表之習知LCD中由於欲 使用的液晶材料之折射率的異向性係被定義為上述液晶材 料之材料常數，可預期到有效地用於使光之利用效率最大 的方法，唯有針對個別穿透式及反射式提供適料單元間 隙已有種稱為「可調雙折射系統」之顯示系統，其中 向列式液晶材料係在所謂「混合」方位中對準，且雙折射 之大小係藉由欲施加至其之電場加以連續控制。 =系統中’由於液晶材料層的雙折射大小可根據欲施 、的電場強度連續地改變，故此系統有達到本發明目 =之可能性。然而’此可調雙折射系統係使得折射率之里 向性的控制篇圖士 f 寬，以致其效能係藉由使入射線性偏光 ^圓形偏光以執行著色而顯現。即，在此系統中，未 <用任何遽色器的彩色顯影係、意於利用此—現象 施加電場強声夕κ u e m m &折射率異向性的控制範圍，a月顯地偏離上 述而求（即，可見光中心 調雙折射系統中’益法提供Λ )方面，在習知可 :射顯示所需範圍内之雙折射控制。因此，需要建立2 本上顯現如習知可雔 / /調又折射系統係根據電場的強度之折射 °生的系統’且此外’折射率之異向性的控制範圍 I〇4538-98l0i6.doc 1322294 係在可見光中心波長的四分之一内。 如上述，在為知可調雙折射系統及TN_LCD系統中，光 的開-關操作及彩色顯影之實行方式係使得對於入射線性 偏光，偏光的方向係藉由連續地變化液晶材料分子的對準 方向而改變，或使經線性偏光的光轉換成經橢圓形偏光之 光且接著自其離開。另一方面，本發明者已注意到由本發 明者開發之偏光遮蔽層列型液晶顯示器，且已成功地控制 取決於已施加電場之強度的折射率之異向性。此已導致本 發明的完成。 從以下詳細描述將會瞭解本發明之進一步應用範疇。然 而，應瞭解到，在指出本發明的較佳具體實施例時，詳細 描述和特定範例僅以舉例說明方式提供，因為熟悉此項技 術人士可從此詳細描述中瞭解到在本發明的精神和範疇中 之各種變化和修改。 【實施方式】 以下將視需要參考隨附圖式詳細說明本發明。除非另有 明確說明’在以下說明中，代表一定量比例或比率之 「％」及「份」係基於質量而言。 (液晶顯示裝置） 依據本發明的液晶顯示裝置包括至少-對基板，及一配 置在該對基板間的液晶材料。在本發明中，該液晶層之特 徵在於其係-可提供可調雙折射线的偏光遮蔽層列型液 曰曰層其中折射率之異向性大小可藉由欲施加至液晶層之 電場的強度調整。 I04538-981016.doc (液晶顯示器之機制） 圖3係顯示藉由根據本發明之偏光遮蔽層列型液晶顯示 器的液晶材料面板之遲延中的變化。 參考圖3 ’所顯示的偏光遮蔽層列型液晶顯示器的特點 之一，係當液晶顯示器的單元間隙固定時，遲延會根據施 加電％的強度改變，此外，即使當電場的強度改變以連續 地改變遲延之大小時，只要液晶材料層具有的折射率之異 向性（Δη)滿^所謂「第—最小需求」，則在可見光區域中 的波長分散可予以忽視，並且由於波長分散造成之所謂 「色散（chromatic)」不會發生。結果，可提供高彩色純度 的連續色調顯示。此外，與習知LCD相比’偏光遮蔽層列 型液晶顯示器具有高許多的反應及較寬的視角。因此，如 果穿透反射式顯示器在單一單元間隙中可行，則高影像品 質及高效能顯示可在比習知顯示器成本更低的生產成本下 提供。 (單一單元間隙的具體實施例） 將解釋根據本發明之單一單元間隙的一些具體實施例中 之偏光遮蔽層列型液晶顯示器中的穿透式顯示及反射式顯 示之原理。 關於雙折射條件，基本顯示系統係假設為如圖4顯示之 穿透式。因此，在此具體實施例中示意性層列型液晶材料 的Δη(折射率的異向性）係設定成0.14。此時，用於使光利 用效率最大之第一最小需求係由方程式（1)給定： I=I〇sin220sin2(KAnd/X).........⑴ 104538-981016.doc 關於方程式⑴中之參數，如目5所示，工表示通過液晶材 料層離開之光強度；Ϊ。表示入射至液晶材料層之光強度；㊀ 表示入射光至液晶材料層之光軸的角度；Λη表示液晶層之 折射率的異向性，「d」表示液晶材料層的厚度（單元間 隙），而λ表示入射光之波長（例如，係所使用之可見光中 心波長的560奈米）。 伙方程式中可發現藉由使Θ為45度且And/λ之值為 1 /2 ’可使自作為光材料層之液晶材料面板離開之光的量 最大，即可使光利用效率最大。理所當然的，當僅考慮該 數學公式時，可使Δηίΐ/λ之值為3/2、5/2或其類似者。然 而，由於此等情況對應於除了第一最小需求外的最小需求 之情況，單元間隙的一致性需要極高精度。不利的是，此 明顯地窄化面板生產窗口並且因此可能使該面板變得不合 實際。在同時，單元間隙「d」變得明顯地大，導致造成 施加電壓提升之虞。 無須贅言’在方程式（1)中’與本發明直接有關的項係 sin2〇And/X)之部分。如上述，在具有混合對準之習知可 調雙折射系統的情況下，藉由電壓在Δη中的變化程度係如 此大，使得Δη明顯不利地未提供第一最小需求（色散情 況）。另一方面’對於根據本發明之偏光遮蔽層列型液晶 顯示器’因為Δη係實質上藉由施加電壓而改變，方程式 (1)可重寫為方程式（2)。 I=I0sin22esin2(7cAn(E)dA).........⑺ 在方程式（2)中，Δη(Ε)指示液晶層之折射率的異向性 104538-981016.doc 14 1322294 (Δη)係施加於液晶材料層之電場強度e的函數。一般而 言’有可能存在一特定範圍，用於施加電場強度的範圍， 及液晶材料層的折射率之異向性的範圍，其係根據該電場 強度而改變’其中方程式（2)已被建立。 • 當考慮本發明之目的時，在偏光遮蔽層列型液晶顯示器 . 係用作穿透式顯示之情況下，提供方程式（2)的施加電場強 度之有效範圍從零之施加電場強度到最大施加電場強度， 並且根據已施加電場強度改變之Δη的最大範圍係△!!(£ :最 —大值）=An(max)。 基於上述假設，將更詳細解釋本發明的原理。 (本發明的原理） 應用本發明之液晶顯示器（LCD)結構的一特定具體實施 例已顯示於圖6中。 在圖6示的具體實施例中，與習知穿透反射式顯示器不 同的是，對於該等像素，可採用相同的單元間隙。在相 φ 同間隙中的一像素被分成至少二區域，如圖6中顯示。在 圖6中，區域丨係用於穿透式顯示之一部分，且區域2是用 於反射式顯示之一部分。在圖6顯示的具體實施例中，用 於液晶材料驅動之薄膜電晶體係共用於區域丨部分及區域2 部分。另一方面，在相反側上的所謂「共同電極」係在區 - 域1及區域2中電分離。 當用作穿透式顯示時，僅使用區域j，並且將圖7中顯示 的電壓施加於區域1以驅動液晶材料。另一方面，當用作 反射式顯示時，僅使用區域2,並且將圖8中顯示的電壓施 104538-9810I6.doc -15- 1322294 加至區域2以驅動液晶材料。當用作穿透式顯示時，在區 域2中，來自背光的光係被圖6顯示的反射式電極層所遮 蔽’且因此對顯示沒有影響。另—方面，#用作反:式顯 示時，在區域1中，因為外部光的反射未令人滿意地出 現，顯示器變成黑暗且實質上對顯示沒有影響。 當用作穿透式顯示時，圖7顯示的電壓係施加於液晶材 料層，偏光遮蔽層列型液晶材料之分子光軸的傾斜角係根 據電壓㈣定，此穿過面板的光量係明確地決定。在 此情況下，當圖7顯示的施加電壓已達到飽和電壓時，由 該液晶材料層表示之折射率的最大異向性（Δη)係由電壓 (5.8 V).·。疋&時，實質上未施加電壓至反射式顯示部分 中的液晶材料（圖6中的區域2)，使得即使當外部照明光進 入區域2部分時，光係由圖6中外出光之該側上的一偏光板 所遮蔽。此外’即使當反射式顯示部分已藉由寫入電屋至 穿透式部分中而驅動時’穿透光之亮度亦比外部環境光強 得更多，並且對穿透式顯示的影響恨小而可忽視。 當用作反射式顯示時，圖8顯示的電壓係施加於液晶材 料層’偏光遮蔽層列型液晶材料之分子光軸的傾斜角:系根 據電壓而規定，且因此自位於液晶材料層之底部上的反射 層所反射的光量係明確地決定。此係顯示於圖9中。在此 情況下’當圖8顯示的施加電壓已達到約飽和電壓之半 時，由該液晶材料層表示之折射率的最大異向性㈣係由 電壓(約Μ V)所定。此時加至穿透式顯示部分中液曰 材料(圖6中的區域⑽電壓最大係僅為穿透式顯示之情況 104538-981016.doc 16 1322294 的四分之-，且在大多數情況下，在區域1中的液晶材料 層不會造成透射率的明顯改變。因此，對反射式顯示沒有 衫響。此外，即使當在透光率上有些影響，因為外部周圍 光係用於反料顯示，外部光的反射在沒有反射式層之區 域1中係可忽略。因此，對顯示的影響可忽略。 (第二具體實施例） 現將解釋基本概念與第—具體實施助同但像素結構不
同於第-具體實施例的本發明之具體實施例（第二具體實 施例）。 圖10顯不有不同像素結構之本發明另—具體實施例。圖 10顯示的像素結構中，與圖6顯示結構最明顯不同係，圖 10中顯示之結構與圖6顯示結構的不同在於未料像素。 圖10中顯示結構之特徵在於像素未被劃分，-多層之金屬 氧化膜係設置在像素的底部電極側，藉由從電極的底部垂 直引入所產生的背光係穿透，且同時外部周圍光係從金屬 氧化膜的多層表面層反射且未穿透。在此結構中，如何執 穿透式顯示及反射式顯示基本上同上述。一般而 s，用於此結構之多層金屬氧化膜可與用在相機透鏡等表 面之抗反射膜相同。例如，可使用15層叫及_之層最 膜。在此結構中，因為無須劃分像素（尤其是在反射= 不中），在更寬廣像素區域中的光反射係可行，並 供更明亮的顯示。 & (第二具體實施例的操作） 現將解釋第二具體實施例中之裝置的操作 104538-981016.doc 為了在一單一像素中之穿透式顯示及反射式顯示間切 換，二個基本因子應予以滿足。二因子中之一係藉由控制 施加電壓而選擇性控制折射率的異向性，其係本發明的一 土本原理另因子係根據環境亮度而在像素的穿透式顯 不及反射式顯示間切換。已經解釋了前一因子。以下將解 釋後一因子的概念。 一般而言，在不吸收光之膜（例如不吸收可見光的金屬） 的情況下，圖11所示在nG/n]介面或ni/ri2介面處之光反射係 數ΐΊ、ο及光透射係數tl、，係由以下用於光之方程式（3) 及（4)給定’其中電場的光譜係與入射光平行。 (ri)// = (ηχ^φο - ηοοοεφΟ/ίηιοοβφο + ηοσοβφχ) ---- (3】 (ti)// = 2η1σ〇3φ1/(η^οβφο + η〇ο〇δφι) .............. (4) 對於其中電場的光譜與入射光垂直之光，其等係由以下 方程式（5)及（6)給定。 (ri)i - (η1ο〇5φ1 - ηοοοδφο) / (njcos^ + η〇003φ〇) .... = (^^φ! + η〇003φ〇) .............. (g) 上述方程式（3)至（6)提供平行反射光⑴及穿透光⑴之入 射面的分量，以及垂直反射光⑺及穿透光⑴之入射面的分 量之Fresnel係數。從此等方程式中，當藉由考慮膜中的相 位變化，其中v表示光的波長，t表示膜厚度 等）加入反射光及穿透光時’反射光及穿透光的強度尺及 T(能量）係決定如下。然而，關於此方面，應注意的是， 以下二方程式（方程式（7)及（8))中，已假設該膜係同向性。 104538-981016.doc 1322294 (ri + 2rir2cos28i + r22)/(l + 2r1r2cos281 + ri2r22) ................(7) T = (n2ti2t22)/{n〇(l + 2x^2003251 + r!2r22) } ....... (8 從方程式（7)及（8)中，頃發現可藉由具有某厚度及折射 率的多層膜’提供約1〇〇%的反射比及約1〇〇%透射率用於 一定波長（一波長區域）。事實上，稱為「魔鏡」之穿透反 射式及半反射式膜係根據方程式（7)及（8)以以〇2、Ce〇2、
MgF2及其類似者之金屬氧化膜的層板形式在市場上商售。 备相對於一鏡面之前面側具有比該鏡後面更高之亮度時， 該所謂「魔鏡」之功能為反射膜。另一方面，當該鏡之前 面側比該鏡之後側更暗時，該魔鏡之功能為透射膜。 因此，當基於上述概念的多層膜係置於透明電極的底部 (或上部：參見圖10)時，根據環境亮度而在像素的穿透式 顯示及反射式顯示間切換係可行，並且可提供在一單一像 素及單一面板間隙中的穿透反射顯示。 在下文，將會參考特定範例更詳細描述本發明。
範例 範例1 為顯示本發明的概念，提供了尺寸為35毫米χ35毫米 0.7毫米之玻璃基板’且如圖12中顯示’―透明電極（1丁〇) 係經圖案化以提供顯示區域i及顯示區域2。在顯示區域^ 中，係使用此m方面，在顯示區域2中銘係汽相 沉積在ΙΊΌ上’並且將該組合用作反射式電極。在相反側 上，係使用-具有IT〇電極的未圖案化玻璃作為共同電極 玻璃。在相反側上之玻璃尺寸是與已圖案化麵基板的尺 104538-98l016.doc -19· 1322294 寸相同，並且其等彼此層疊，如圖12中顯示。二玻璃基板 係放置使得彼此面對，並且具有18微米之粒徑的二氧化 石夕間隔件’係用於提供矿文晶材料層^間隙的既Z尺寸 (上述的句。聚醯亞胺係塗布在二玻璃基板之表面上，並且 供烤該塗層。此後’在互相平行之方向巾進行磨擦。之 後:分散到乙醇中的上述間隔件係以每平方毫米5。個微粒 之里分散。#著將i分量之環氧樹脂填入圍繞此玻璃的一 刀中以製備-空單7L。-偏光遮蔽層列型液晶材料被倒 入此單元中，以製備PSS-LCD。 如圖12中顯示電極係藉由超音波焊接附接且係連接 到電源供應器。以上已製備之液晶材料面板的平均單元間 隙係藉由利用重複反射干擾測量且經發現係2〇微米。在 560奈米處之已倒入液晶材料的折射率之異向性是。 包含一白光源及光擴散膜的一光檢視器係用作穿透光源。 所使用光檢視器之擴散板上的亮度是丨，8〇〇 nh。一安裝在 普通房間天花板上的螢光燈係用作反射顯示。此時，在此 範例中液晶材料面板面上的亮度是3,0〇〇勒克司GW)。 在顯示區域1中，為執行穿透顯示，係使最大施加電壓 為6 V以根據施加電場的強度決定在穿透光之強度中的連 續改變。根據施加電場強度的穿透光強度，係藉由以如圖 13中顯不的設置下之光電倍增管偵測穿透光的強度來測 里。測量結果顯示在圖〗4中。此時，穿透光的顯示係無彩 色顯示，其係從白（其與用作穿透光源之光檢視器中相同） 到黑。在顯示區域2中，為執行反射顯示，使最大施加電 104538-981016.doc •20· 壓成為3 V以根據施加電場的強度決定在反射光中之強度 的連續改變。 根據施加電場強度的反射光強度，係藉由以如圖丨5中顯 示的設置之光電倍增管偵測反射光的強度來測量。測量結 果顯示在圖16中。此時，反射光的顯示係無彩色顯示，其 係從白（其與天花板中作為環境光之螢光燈相同）到黑。 如同從圖14及16中顯示的測量結果發現，可確認的是， 在相同像素内，可在連續色調中穿透顯示及反射顯 須藉由僅透過一單一面板間隙變化施加電壓而著色。 範例2 為示範根據本發明之彩色顯示功能，在與範例1相同的 模式中’係提供了尺寸為35毫米X35毫米X0.7毫米的一玻 璃基板，且如圖12中顯示，一透明電極（IT〇)係經圖案化 以提供顯示區域1及顯示區域2»在顯示區域1中，係使用 此ΙΤΟ。另一方面，在顯示區域2中，鋁係汽相沉積在ιτ〇 上’並且將該組合用作反射式電極。在相反側上，係使用 包含一未圖案化ΙΤΟ電極的玻璃，以及一設置在ΙΤ〇電極上 之濾色器’其包含一浸潰有紅著色物質之丙烯酸基聚合 物。同樣地’在一分離的玻璃反基板上，一藍遽色器及一 綠濾色器係分離地設置在ΙΤΟ上。在相反側上之破璃尺寸 疋與已圖案化玻璃基板的尺寸相同，並且其等彼此層聶， 如圖12中顯示。二玻璃基板係放置使得彼此面對，並且具 有1.8微米之粒徑的二氧化矽間隔件，係用於提供液晶材 料層中之間隙的給定尺寸（上述的d)。聚酿亞胺係塗布在_ 104538-981016.doc 21 上，亚且 烘烤該塗層。此後，在互相平行 玻璃基板之表面 -八—一川丁订 之方向中進行磨擦。之後，八 更刀政到乙醇中的上述間隔件係 以每平方毫米5 〇個微粒之晋八 <里刀散。接著將二分量之環氧 月旨填入圍繞玻璃的一部分中制 刀中以製備-空單元。且該偏光遮 敝:層列型液晶材料被倒 』八°玄早兀中，以製備PSS-LCD。 如圖12中顯示，一電極#获 + 係错由超音波焊接附接且連接到 電源供應n。以上已製備之液晶材料面板的平均單元間隙 係藉由制4複反射干擾測量且經發現是2.0微米。在56〇 奈米處之已倒入液晶材料的折射率異向性是〇14。包含一 白光源及㈣散膜的—光檢視器係用作穿透光源。所使用 光檢視器之擴散板上的亮度是I，nh。一安裝在普通房 間天花板上的螢光燈係用作反射顯示。此時，在範例中液 晶材料面板面上的亮度是3,〇〇〇勒克司（lux) 在顯示區域1中，為執行穿透顯示，係使最大施加電壓 為6.3 V，以根據施加電場的強度決定在穿透光之強度中 的連續改變。根據施加電場強度的穿透光強度係藉由以如 圖13中顯#的設置之％電倍增管H則f透光的強度來測 量。測量結果顯示在圖17中。此時，穿透光係使得當相關 白光檢視器用作穿透光源時，連續色調彩色顯示係藉由個 別濾色器針對紅、藍、及綠色獲得。在顯示區域2中為 執行反射顯示，使最大施加電壓成為3.2 V，以在根據一 施加電場的強度決定反射光之強度的連續改變。 根據施加電場強度的反射光強度係藉由以如圖15中顯示 設置之光電倍增管偵測反射光的強度來測量。測量結果顯 104538-981016.doc •22- ^22294 不在圖18中。it卜rr , G叶’反射光係使得當相關白天花板螢光燈 乍為％ 土兄光時’連續色調彩色顯示係藉由個別遽色器針對 紅'藍、及綠色而獲得。 : β *同從圖17及18中顯*的測量的結果發現可確認的 t，在相同像素内，可在藉由僅透過—單—面板間隙變化 . 施加電壓之連續色調中穿透顯示及反射顯示。 範例3 _ 丄·為示範根據本發明之不同結構的功能’提供了尺寸為35 耄米X35毫米X0.7毫米的玻璃基板，且如圖12中顯示，一 透明電極（ITO)係經圖案化。此外，有關該等基板中之 —，—多層膜係藉由在IT0上堆疊以〇2與以〇2而形成，以 提供穿透反射膜。在相反側上，係使用一具有叮〇電極的 未圖案化玻璃作為共同電極玻璃。在相反側上之玻璃尺寸 疋與已圖案化玻璃基板的尺寸相同，並且其等彼此層疊， 如圖12中顯示。二玻璃基板係放置使得彼此面對，並且具 • 有丨·8微米之粒徑的二氧化矽間隔件，係用於提供液晶材 料層中之間隙的既定尺寸（上述的d)。聚醯亞胺係塗布在二 玻璃基板之表面上，並且烘烤該塗層。此後，在互相平行 之方向中進行磨擦。之後，分散到乙醇中的上述間隔件係 • 以每平方毫米50個微粒之量分散。接著將二分量之環氧樹 . 脂填入圍繞此玻璃的一部分中以製備一空單元。且該偏光 遮蔽層列型液晶材料係被倒入此單元中，以製備pss_ LCD。如圖12中顯示，-電極係、藉由超音波焊接附接且連 接到電源供應器。以上已製備之液晶材料面板的平均單元 104538-981016.doc -23- 間隙係藉由利用重複反射干擾測量且經發現是2 〇微米。 在56〇奈米處之已倒入液晶材料的折射率異向性是〇14。 包含一白光源及光擴散膜的一光檢視器係用作穿透光源。 所使用光檢視器之擴散板上的亮度是U00 nh。一安裝在 普通房間天花板上的螢光燈係用作反射顯示。此時，在範 例中液晶材料面板面上的亮度是3 〇〇〇勒克司（丨⑽）。 為執行穿透顯示，係使用上述光檢視器光源，且使最大 施加電壓為6.5 V以根據施加電場的強度決定在穿透光之 強度中的連續改變。根據施加電場強度的穿透光強度係藉 由以如圖13中顯示設置之光電倍增管偵測穿透光的強度來 測里。測量結果顯示在圖丨9中。此時，穿透光的顯示係無 衫色顯不，其係從白（其與用作穿透光源之光檢視器中相 同）到黑。 為執行反射顯示，上述光檢視器之光源被關閉，且在室 内環境照明下，使最大施加電壓成為3 5 v，以在根據施 加電場的強度決定反射光之強度的連續改變。根據施加電 場強度的反射光強度係藉由以如圖15顯示設置之光電倍增 s偵測反射光的強度來測量。測量結果顯示在圖2〇中。此 時，反射光的顯示係無彩色顯示，其係從白（其與天花板 中作為環境光之螢光燈相同）到黑。 如同從圖19及20中顯示的測量的結果發現，可確認的 疋，在單一面板間隙及相同像素内，可在該相同像素中依 連續色調穿透顯不及反射顯示，無須藉由僅變化施加電壓 而著色。 104538-9810l6.doc 24- 1322294 自如此說明之本發明中，應明白可依許多方式改變本發 明。此等變化不應視為脫離本發明之精神及範疇，且熟悉 此項技術人士顯而易見的所有此等修改係旨於包含在以下 申請專利範圍之範缚中。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示習知穿透反射式液晶顯示裝置之操作原理的 示意性透視圖。
圖2係顯示習知穿透反射式液晶顯示裝置（ΑΜ-LCD)之像 素結構的示意斷面圖及示意平面圖。 圖3係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的操 作原理（在PSS-LCD之雙折射功能中的電壓控制）之具體實 施例的示意性透視圖。該PSS_LCD係運作為「電壓控制雙 折射」系統。
圖4係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的操 作原理（當使用為穿透模式時）之具體實施例之示意性透視 圖。其中，d=2 _，△㈣·14, Λη=Ν(狀況N(狀況 2) ’ Δι^=〇.14x2=0.28 μηι。 圖5係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的操 作原理之具體實施例的示意性透視圖。 m顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的結 構之/、體貫施例的示意性斷面圖及示意性平面圖。 圖7係顯示藉由根攄太發明 鮮心〜發月之牙透反射式液晶顯示裝置 所獲仵在毛壓及透射率間的關 式時）的圖^ 作穿透 104538-981016.doc -25- 1^22294 圖8係顯示藉由根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置 所獲得在電壓及反射比間的關係之具體實施例（用作反射 式時）的圖形。 圖9係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的操 作原理（用作反射式時）的一具體實施例之示意性透視圖。 在此組態中，由於受較低驅動電壓所限制的分子傾斜角而 使動fe範圍叉到限制。其中，d=2 mm，Δη=〇 ， △ η Ν(狀；兄 υ Ν(狀況 2)，14/2)χ(2 μ μηι。 圖ι〇係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的結 構之另一具體實施例之示意性斷面圖及示意性平面圖。 圖11係顯示根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置的操 作原理之另一具體實施例的示意性斷面圖。 圖12係顯示在一範例中製備根據本發明的穿透反射式液 曰曰顯示裝置結構之—具體實施例的示意性透視圖。 圖13係顯示用於操作依據已於以上所示範例中製備的本 發明穿透反射式液晶顯示裝置之設置的具體實施例之一示 意性透視圖。 Μ 圖14係顯示藉由依據已於以上所示範例中製備的本發明 穿透反射式液晶顯示裝置所獲得’在電壓及透射率間之關 係的具體實施例（用作穿透式時）的圖形。 圖15係顯示用於操作依據已於以上所示範例_製備的 發明穿透反射式液晶顯示裝置之設置（用作反射式 體實施例之一示意性透視圖。 /、 104538-981016.doc -26. 1322294 圖16係顯示藉由根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置 所獲得在電壓及反射比間之關係之具體實施例（用作反射 式時）的圖形。 圖1 7係顯示藉由依據已於以上所示範例中製備的本發明 牙透反射式液晶顯示裝置所獲得’在電壓及透射率間之關 係的具體實施例（用作穿透模式時）的圖形。 圖1 8係顯示藉由根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置 所獲得在電壓及反射比間之關係的一具體實施例（用作反 射式時）的圖形。 圖B係顯示藉由依據已於以上所示範例中製備的本發明 穿透反射式液晶顯示裝置所獲得，在電壓及透射率間之關 係的一具體實施例（用作穿透式時）的圖形。 圖20係顯示藉由根據本發明之穿透反射式液晶顯示裝置 所獲彳寸在電壓及反射比間之關係的一具體實施例（用作反 射模式時）的圖形。 【主要元件符號說明】 1 PSS-LCD 10 光源 101 周圍光 11 偏光板 12 延遲器 13 遽色器 14 玻璃 141 鏡電極 104538-981016.doc -27- 1322294 142 半鏡電極 15 鏡 16 背光 17 穿透式部分/ITO電極 18 透明電極 19 反射電極 21 區域1 22 區域2 30 示波器 40 放大器 50 光電倍增管 60 分析器 70 液晶面板 80 光檢視器 104538-981016.doc -28-

Claims (1)

1322294 十、申請專利範圍： ?发年作邮日修正本 l 一種穿透反射式液晶顯示裝置，纟包含至少一對基板及 一配置在該對基板間的液晶材料， 其中該液晶材料係一能夠提供可調雙折射系統之偏光 遮蔽層列型液晶材料，其中該液晶層之折射率的異向性 大小，係可藉由一欲施加至該液晶層之電場的強度而調 整。 2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其係能夠在使用一單一面 板間隙之該相㈣i中提供一 f透式顯示及一反射式顯 示。 3. 如凊求項丨之液晶顯示裝置，其中各像素在該穿透式顯 不之晴况中及該反射式顯示之情況中皆具有一單一面板 間隙。 4. 如吻求項！之液晶顯示裝置，其使用_在該穿透式顯示 之情況中及該反射式顯示之情況中皆具有相同初始對準 之液晶。 5. 如-月求項i之液晶顯示裝置其中施加至該液晶材料層 之该電壓’在該穿透式顯示之情況中係與在該反射式顯 示之情況中不同。 6. 如请求項2之液晶顯示裝置，其使用一單一面板間隙， 該液晶顯示裝置係能夠藉由增加或降低施加至該液晶層 之該電壓選擇該穿透式顯示或該反射式顯示。 7. 如凊求項2之液晶顯示装置其中在該相同像素中一 使用在該穿透式顯示之情況中的有效顯示部分，係與一 104538-98l016.doc 1322294 使用在該反射式顯示之情況中的有效顯示部分不同，且 一包含一金屬氧化物之多層層疊膜的反射膜係設置在該 反射顯示部分中。 104538-981016.doc
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