TWI364563B - Liquid crystal display device having a parallel alignment type liquid crystal layer - Google Patents

Description

1364563 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於-種具平行對準類型液晶層之液晶顯示裝 置。 【先前技術】 業經提出一種具平行對準類型液晶層作為光學調變構件 之反射類型液晶顯示裝置（如，參見專利文獻1}。 [專利文獻1]曰本專利申請案特許公開第249126/99號 _ (如’第[0007]至[0013]段）。 此公開案中揭示之液晶光學元件係由一平行對準類型液 •晶層、分别置於其前後側的一偏光板與一鏡片電極、及二 插入平行對準類型液晶層和偏光板間之相差板的平台，且 係旨於在元件整個寬視角範圍中獲得明亮與高對比顯示， 及最佳化相差板與液晶層之遲延值。 然而，此最佳化也同樣應用於使用HAN(混合對準向列） •類型液晶層及彎曲對準類型液晶層之結構，且因此其非專 用於使用平行對準類型液晶層的結構，並且難以認定只完 全利用平行對準類型液晶層的優勢。 本發明人已注意到在平行對準類型或均質對準類型（此 等以下將稱作「平行對準類型」）液晶層中，所有液晶分 子基本上係配置以平行夾著液晶層之上下基板表面，且在 預定參考電場（如，無電場）下在相同方向中，或換句話 說，液晶分子的導向器之方向係與基板表面係實質上平 行，且因此可比其他類型更精確及易於確認該等液晶分子 102095.doc 1364563 的平均傾斜角。此外，本發明人也注意到平行對準類型液 曰曰層不需要用於對準控制之額外條件（諸如彎曲對準類型 液晶層所需之竭，且能夠採用相對容易的對準控制模 式。接者’從此等觀點中’本發明人已確認專用於利用平 行對準類型之此等優勢的平行對準類型的最佳化方法，允 許使用平行對準類型液晶層之顯示裝置最有效地獲得一符 合需求的視角特徵。

進一步說’儘管需求採取透過與上述專利文獻中所描述 不同之方法獲得需求的視角特徵之方式，同時也預期可在 將平行對準類型液晶層應用於除反射類型外之液晶顯示裝 置的情況中達到此最佳化，諸如近來已實際使用之所謂半 穿透類型液晶顯示裝置。 【發明内容】 技術問題 本發明係f於上述事實進行且其目的在於提供一種能充 分使用平行對準類型液晶層之優勢的液晶顯示裝置，及同 時可獲得符合需求之視角特徵。 本發月另目的在於提供能夠充分使用平行對準類型液 晶層優勢且獲得需求視角特徵的反射類型、透射類型及半 穿透類型液晶顯示裝置。 技術解答 為了達到上述目的，依據本發明一方面的液晶顯示裝置 係一種具一組態之液晶顯示裝置，在該組態中一前線性偏 光板、一第一遲延膜、一第二遲延膜、一第三遲延膜、一 I02095.doc 1364563 液晶層、一第四遲延膜、一第五遲延膜、一第六遲延膜及 一後線性偏光板係依此順序自其前側開始配置，其中：該 液晶層係由平行對準類型之液晶材料組成，該液晶材料之 雙折射狀態可隨著施加於其之電場改變；第三及第四遲延 膜具負雙折射，且一光軸在未施加電場之狀況下實質上平 行液晶層之液晶分子的導向器；各第二及第五遲延膜具一 平行導向器之慢轴，其係*Nz值係i或更小之材料組成， 該值係藉由方程式NZ=(nx-nz)/(nx-ny)獲得，其中〜係該膜 在慢軸方向中的折射率，~係該膜在垂直慢轴的快軸中之 折射率’且ηζ係該膜在垂直慢及快轴方向中之折射率；一 在暗狀態中之液晶層的遲延值及第二至第五遲延膜之遲延 值的加總，實質上對應於該入射光之波長的一半；且各第 一及第六遲延膜係由Νζ值（藉由方程式獲得）係丨或更小之 材料組成’且具有之遲延實質上對應於入射光之波長的一 半。 依此方式’可決定第一與第二遲延且第五與第六遲延膜 之雙轴性’使付其中光在平行前偏光板之吸收軸方向中振 動之光成刀，可以預疋視角出現在顯示裝置之暗狀態中 之可能性最大（或使之相對較高），確保在黑暗狀態中預定 視角處之光是受到前偏光板遮蔽，且達到良好的黑顯示。 此外，第三及第四遲延膜能消除遲延變化由於平行對準類 型液晶層顯現關於視角變化產生的偏差，且因而能配合上 述良好的黑顯示一起擴展高對比的範圍，也擴展無半色調 反轉的範圍且改進視角特徵。 102095.doc 1364563 在此方面中，一前線性偏光板之吸收軸、該第一遲延膜 的慢軸、該第六遲延膜的慢轴及該後線性偏光板之吸收軸 可在其平面圖上分別於87。、66。、·66。、3。角度處與導向 器接合，各第一及第六遲延膜可具有實質上1之Νζ值，且 各第二及第五遲延膜可具有實質上〇 6之1^2值；或者是， 該刖線性偏光板之吸收軸、該第一遲延膜的慢軸、該第六 遲延膜的慢軸及該後線性偏光板之吸收軸可在其平面圖上 籲分別於87。、66。、-66。、3。角度處與導向器接合，各第二 及第五遲延膜可具有實質上1之Νζ值，且各第一及第六遲 延膜可具有實質上0.3。此使其可達到更精確的最佳 * . 化。 • 上述方面係旨於實現用以執行透射類型液晶顯示之組態 或裝置，但本發明也可應用於反射類型。在反射類型的情 況下’其提供之方面係一種具一組態之液晶顯示裝置，其 中一刖線性偏光板、一第一遲延膜、一第二遲延膜 '一第 φ 三遲延膜、一液晶層及一光學反射層係依此順序自其前側 開始配置’其中：該液晶層係由平行對準類型之液晶材料 組成’該液晶材料之雙折射狀態可隨著施加於其之電場改 變；第三遲延膜具負雙折射，且一光轴在未施加電場之狀 況下實質上平行液晶層之液晶分子的導向器；第二遲延膜 具一平行導向器之慢軸，其係由Νζ值係1或更小之材料組 成’該值係藉由方程式Nz=(nx-nz)/(nx-ny)獲得，其中、係 該膜在慢軸方向中的折射率，ny係該膜在垂直於慢軸的快 軸中之折射率，且〜係該膜在一舞直於慢及快軸方向中之 102095.doc 1364563 折射率；一在暗狀態中之液晶層的遲延值及第二及第三遲 延膜之遲延值的加總’實質上對應於該入射光之波長的四 分之一；且第一遲延膜係由Nz值（藉由該方程式獲得）係1 或更小之材料組成’且具有之遲延實質上對應於入射光之 波長的一半。 此方面也能夠獲得與上述透射類型類似的優勢。此外， 一在透射模式及反射模式二者中執行顯示的一半穿透類型 液晶顯示裝置具上述二方面的特徵。 同樣地’該前線性偏光板之吸收軸及該第一遲延膜的慢 軸可在其平面圖上分別於87。、66。角度處實質上與導向器 接合，該第一遲延膜可具實質上丨之^^值，且第二遲延膜 可具實質上G.6之Nz值；或者是’該前線性偏光板之吸收 軸及該第一遲延膜的慢軸可在其平面圖上分別於8 7。、6 6。 角度處實質上與導向器接合，該第二遲延膜可具實質上1 之Nz值’且該第一遲延膜可具實質上〇.3iNz，提升高位 準最佳化之預期。 【實施方式】 最佳模式 現將藉由具體實施例且參考圖式更詳細解說本發明上述 方面及其他模式。 [具體實施例j ] 圖1概要顯示依據本發明一具體實施例之液晶顯示裝置 的結構》 此液晶顯示裝置1 〇〇係透射類型且係（依從即螢幕側之前 102095.doc ^64563 側開始的順序）由一線性偏光板（pol)n、一係半波長（λ/2) 板之第一遲延膜（Retl)12、一第二遲延膜（Ret2)13、一第 二遲延膜（Ret3)14、一液晶層（lc)15、一第四遲延膜 (Ret4)24、一第五遲延膜（Ret5)23、一第六遲延膜（Ret6)22 及一線性偏光板（Ρ〇1)21構成。線性偏光板^及第一到第三 遲延膜12至14形成實質上具右圓形偏光功能及左圓形偏光 功邊其中之一的構件，第四到第六遲延膜24到22及線性偏 φ 光板21形成實質上具右圓形偏光功能及左圓形偏光功能其 中另一者的構件。背光20係置於線性偏光板21之後。在 此，為簡化解釋只顯示主要組件，但其他組件可實際上包 -- 括在顯示裝置100中。 一雙軸膜或單軸膜之固定遲延實質上為入射光波長λ的 一半，即λ/2的值係應用於配置在相對於液晶層15係最外 側位置之第一及第六遲延膜12、22。假定此入射光具有近 似380奈米至780奈米的波長。第二遲延膜13及第三遲延膜 • 14的一組，及第四遲延膜24及第五遲延膜23的一組，係分 另J假疋具有整體為χ/4之遲延，且雙軸膜或單軸膜係施加 於第二及第五遲延膜13、23。具負雙折射之單轴膜係施加 於第三及第四遲延膜14、24。如後續會說明，當第一及第 六遲延膜係雙轴時’會有第二及第五遲延膜是單軸；當第 一及第六遲延膜是單軸時，第二及第五遲延膜是雙軸；及 所有此等遲延膜係雙軸的情況。 液晶層15具有如上述的平行對準類型液晶材料。更明確 言之’液晶層15具有如圖2中顯示之分子順序，且其所有 102095.doc 液晶分子基本上係沿上下對 上卜對羋層17、18的磨擦方向19對 準’其決定液晶分子15m的如私批堆 m的初始對準。換句話說，液晶分 子15m的（折射）率橢球面 <岍有主軸係配置以平行磨擦方 向19 ’即液晶分子15_導向器係配置與磨擦方向19平 行。在此，對準層17、18的磨擦方向19係假設為其中液晶 層15已對準之方向((初始)對準方向），但也可能採用除磨 擦外之其他技術以特定對準方向。在圖】的液晶層15上， 上下對準看的磨擦方向係分制實心箭頭及點狀箭頭表 示。 第二及第五遲延膜13、23的慢#，及第三及第四遲延膜 14、24的光軸，係被設定平行液晶層15的導向器。另一方 面，第一及第六遲延膜12、22的慢軸係在平面圖上以預定 角度接合導向器，且在此具體實施例中此等角度係設定成 66°、-66°之銳角。此外，偏光板u、21的吸收軸分別於 87°、3°角度處接合導向器。 在裝置100的黑顯示操作（暗狀態）期間，第二到第五遲 延膜13、14、24、23及液晶層15係設定為具有入射光波長 1/2的整體遲延（λ/2)。如上述，第二及第三遲延膜Η、μ 的s亥組’及第四及第五遲延膜24、23的該組，各呈現整體 λ/4的遲延，且因此在其暗狀態中液晶層丨5係受控制，以 顯示等於0的遲延。更明確言之，具預定強度的電場係施 加液晶層1 5，且圖2中顯示之液晶分子15m的主軸係垂直地 定向，從而產生具足夠小之雙折射的狀態。 如圖1中線Lb顯示，自背光20入射於液晶顯示裝置1〇〇上 102095.doc ⑧ 1364563 的光首先通過線性偏光板21以變成線性偏光，且接著通過 第六遲延膜22以經歷λ/2的遲延及成為線性偏光，其偏光 方向係改變成預定方向。之後，該線性偏光進入第五及第 四遲延膜23、24，以變成右旋（或左旋）橢圓形偏光且被引 到液晶層15。在黑顯示操作（暗狀態）期間，液晶層15的遲 延實質上變成〇(然而在此實例中，遲延係設定成近似6〇奈 米以實現圓形偏光），且入射在液晶層15上之橢圓形偏光 被引到第三遲延膜14，其中橢圓形偏光係保持實質上相同 偏光方向。第三及第二遲延膜14、13將目前已透射之此橢 圓形偏光轉變成在預定偏光方向中之線性偏光，且此線性 偏光被引到前偏光板11 ’其偏光方向係藉著由第一遲延膜 12提供之λ/2遲延進一步改變。由於線性偏光板u之吸收 轴正好與此線性偏光的偏光方向平行，從第一遲延膜12進 入之光係被阻隔（吸收）且防止從裝置1〇0的螢幕逸出，以製 造黑顯示。 另一方面，在白顯示操作（明亮狀態）期間，如圖〗中線 Lw顯示，右旋（或左旋）橢圓形偏光同樣進入液晶層15 ◊然 而’此時液晶層15顯示λ/2的遲延（近似300奈米）.，且將與 入射於液晶層15上之橢圓形偏光方向反向中的橢圓形偏光 引到第三遲延膜14。第三及第二遲延膜14、13在黑顯示期 間將此橢圓形偏光轉變成在垂直所示偏光方向的偏光方向 中之線性偏光，且將其引到第一遲延膜12。已被引到第一 遲延膜12之此光被轉變成線性偏光，其偏光方向進一步藉 由在此給定之λ/2遲延改變，且幔引到前偏光板丨丨。偏光 I02095.doc •12- 1364563 板11之吸收軸垂直此線性偏光的偏光方向且一透射軸與其 平行’且因此從第一遲延膜12進入的光穿過偏光板U及離 開裝置100的營幕以造成白顯示。 在半色調顯示情況下，液晶層15根據欲顯示的半色調彩 色或亮度顯示一遲延，及將對應振動成分之橢圓形偏光引 到第三遲延膜14。此允許垂直於偏光板η吸收軸之線性偏 光的成分’藉由與彩色或亮度對應的量進入偏光板丨丨，然 後離開螢幕’因而達到半色調顯示。 此具體實施例基於以下考慮，藉由不只指定個別層之上 述光軸及遲延等，而且指定第三遲延膜14、液晶層15及/ 或第四遲延膜24之結構，及第一與第二遲延膜12、13與第 五及第六遲延膜23、22的雙軸性，以改進視角特徵。 圖3係顯示液晶層丨5之遲延的視角相依性的圖式，其中 水平軸顯示視角，垂直軸顯示遲延值，且視角值表示的情 況為，假設正好沿法線N從前方觀看螢幕的一點是（參見圖 1)〇°，在螢幕垂直方向中不同視角處觀看到之螢幕係相對 於該點。在此，圖1頂部顯示的9〇。及27〇。指示螢幕的上及 下方位，而180。及0。指示燈螢幕的左及右方位。視角係由 法線N及一視線形成的角X表示。 該圖表描述當施加4 V、4.5 V、5 V電壓於液晶層15以產 生暗狀態時，視角相對於遲延的特徵曲線。從此圖表中， 可了解遲延相對於視角〇。具有不對稱之視角相依性，且遲 延在負視角區域中具有大的正值。 圖4中之圖表顯示當第三遲延膜〗4及第四遲延膜24堆積 102095.doc -13- 1364563 時，視角相對於遲延之相同情況的特徵曲線。從此圖表 中，可了解到遲延在負視角區域具有大的負值。 假定X是視角的變數。則圖3中顯示之液晶層15的遲延可 由方程式f(x)表示，且圖4所示第三及第四遲延膜“、Μ的 遲延可分別由方程式gl(x)、g2(x)表示。由此等層及14、 15、24構成之三層構造獲得的遲延，係由 h(x)=f(x)+gi(x)+g2(x)表示，且如圖5中顯示。圖^也顯示 當4 V、4.5 V、5 V電壓施加於液晶層15之代表性情況。 此時，最好配置第三遲延膜14、液晶層15及/或第四遲 延膜24 ’使得當以相對於登幕法線N之正視角㈣觀看營 V幕時，該遲延h(xl)變得等於以負視角⑽觀看登幕時之 遲延h(-Xl)，即保持h(xl)=h(_xl)e基本上，第三及第四遲 延膜14、24係構成以致圖3中的特徵曲線及圖4中的特徵曲 線有互補關係。在此例中，液晶層15具有偏差的特徵，其 中遲延在如圖3顯示之負視角區域中具有-大的正值，且 貝遲延，如圖4中顯示，以致能 第二及第四遲延膜14、24具負售 液晶層15之液晶分子的導向器。 鲁因此第三及第四遲延膜14、24係構成以致在相同負視角區 域具有大的負遲延，如圖4由拖二^ .

24能夠使上下視角特徵對稱。 第一及第二遲延膜12、13应 13與第五與第六遲延膜23、22之 102095.doc

I3643W 雙軸性可藉由以下定義而最佳化。 圖6在潘卡瑞（Poincare)球中拍$光在顯示裝置⑽中的 偏光狀態，及顯示指示光投射在潘卡瑞球中si s2平面上 的偏光狀態之位置。水平轴顯示離潘卡瑞球si轴方向之原 ”占的距離，而垂直軸顯示離S2軸方向的原點之距離。在 此S1轴才曰不於潘卡瑞球中橫向振動的光成分及縱向振動 的光成分間的偏光狀態之程度，且意味著當離原點距離增 加時，在橫向或縱向振動方向中線性偏光成分變得更具主 控性》S2轴垂直於潘卡瑞球中之81軸，且其指示在45。角 度（其正好是橫向及縱向振動方向間之中間角度）處斜向振 '動之光成刀，與在135。角度（其正好是中間角度）處斜向振 .動之光成分間的偏光狀態之程度，且意味著當離原點距離 增加時，在斜向中之線性偏光成分變得更具主控性。83軸 係垂直於S1軸及S2轴，其指示在右旋圓形偏光成分及左旋 圓形偏光成分間的偏光狀態之程度，且意味著當離原點距 φ 離增加時’在真實圓形軌道中振動的成分變得更具主控 性。圖6中所示的單虛線表示潘卡瑞球之赤道，即包括“ 轴及S 2轴之圓形平面的邊緣。 圖6中顯示赤道上的點p〇指示平行於線性偏光板丨丨吸收 軸振動的光之偏光狀態的位置。當在對應於此點p〇之偏光 狀態的光進入偏光板11時，原則上全部光均被阻隔（吸 收），使其無法產生最暗之狀態。因此’可藉由在顯示裝 置100的暗狀態使來自第一遲延膜之光在點p〇處入射於 偏光板〗1上而最佳化對比。 102095.doc 1364563 為近似正要進入偏光板11到達點P〇前之光的狀態，會調 整第一與第二遲延臈I2、13及第五及第六遲延膜23、22之 雙抽性的程度。關於指示雙軸性程度的參數，會使用方程 式Nz-(nx-nz)/(nx-ny)，其中ηχ係在平行該膜之主平面的慢 轴方向中之折射率’ ny係在平行該臈之主平面且垂直該慢 軸的快軸中之折射率，且nz係在一垂直於慢及快軸之方向 中的折射率》 圖6以點狀顯不在視角6〇。處的偏光板丨丨上之入射光的狀 態，其係當第一及第六遲延膜12、22的Nz值係1時，藉由 從1到〇逐漸改變第二及第五遲延膜丨3、23的]^2值而獲得。 可觀察到由曲狀箭頭指示之偏光狀態係顯現隨NZ值之變化 而改變。也可觀察到當第二及第五遲延膜13、23的NZ值係 近似0.6時，其最接近點p〇。因此，當第一及第六遲延膜 12、22的Nz值係設定成1，及第二及第五遲延膜13、23的

Nz值係設定成接近〇 · 6時，最大黑顯示可在暗狀態中達 到。 反之’圖7以點狀顯示在視角60。處的偏光板Η上之入射 光的狀態，其係當第二及第五遲延膜13、23的Nz值係1 時’藉由從1到0逐漸改變第一及第六遲延膜12、22的Nz值 而獲得。可觀察到由曲狀箭頭指示之偏光狀態中之變化係 顯現跟隨著Nz值的改變，且當第一及第六遲延膜12、22的 Nz值係近似〇.3時，其最接近點p0。因此，當第二及第五 遲延膜13、23的Nz值係設定成1，及第一及第六遲延媒 12、22的Nz值係設定成接近0.3時，最大黑顯示可在暗狀 102095.doc '16- ⑧ 1364563 態中達到。 應注意到Nz的值為1意味著該膜是單軸，否則（Nz?tl)該 膜是雙軸。由於當Nz值係1或更小時其較靠近點p0，遲延 膜13、23、12、22的Nz值可被指定為1或更小。可能有Nz 值大於1之情況，但應設定Nz的值成i或更小，以使偏光狀 態充分地近似點p〇 ^也有可能Nz值係i或更小，但由於該 曲線遠離點p〇 ’此實例並未採用。因此，可指定hNzy。 簡言之’ Nz的值係用來指定第一及第二遲延膜與第五及第 六遲延膜的雙軸性，以致在其中光於平行偏光板^之吸收 軸方向内振動之偏光狀態中的光成分，可在顯示裝置1〇〇 之暗狀態中以一預定視角（在此為6〇。）出現之可能性最大 (或使之相對較高）。額外註釋的是，第一及第二遲延膜與 第五及第六遲延膜中任一者均可形成滿足雙軸性的條件， 即Nz〈卜在此情況下’個別遲延膜具滿足〇<Nz<1之中間 值。

圖8顯示在螢幕上所有方向中之視角特徵，其中（A1)、 (B 1)及（C1)顯示一比較例、圖6的上述實例及圖7的上述實 例之對比的個別分布，且（A2)、（B2)及（C2)顯示一比較 例、圖ό的上述實例及圖7的上述實例之色調反轉區域的個 別分布。對於該等比較例，已使用K. H〇saki等人「用於寬 視角半穿透式TFT-LCD之新穎超薄混合對準向列式補償器 (Novel Ultra-Thin Hybrid Aligned Nematic Compensators for Wide-Viewing-Angle Transflective TFT-LCDs) j > SID 03 DIGEST ’ P-122，第 692-695 頁，2003年 5月 20 日之文獻 102095.doc 1364563 中所描述的。 所有圖式均顯示有關逆時針方向36G。之特徵，假設圖式 纟水平方向尹之右端為0。。目表顯示藉由自圖表之圓心移 動-視線所獲得的對比或色調反轉之程度，其係相當於在 冑用等高線之所有角度方向中筆直觀看螢幕。即，若0。方 向係假設對應於勞幕的水平方向中之右邊緣，例如在0。方 p清;兄Τ Λ等值係藉由將視線自一從前方觀看螢幕的 狀態移動到榮幕水平方向中右側所獲得。同樣可在其他角 度方向獲得值，且具有該等值之等高線係從所有角度的方 向中取得之值獲得。 在等對比特徵圖表中’顯現極高對比⑽或更高)之範 ' ®係以點狀表示，同時顯現極低對比之範圍係以陰影線表 丁此外，在色调反轉特徵圖表中，其中發生色調反轉的 範圍（在半色調的8位準情況下）係用X表示。 從此等圖式中明顯可見’與比較例相比，依據具體實 籲施例之（Β1)及（C1)以實質上對稱形狀顯現高對比的寬廣區 域且（B2)及（C2)顯示色調反轉的狹窄範圍。 圖8中之左、右、頂部及底部對應於螢幕的左、右、頂 部及底部。因此，根據具體實施例，當視線極度傾斜至螢 幕的左、右、上及下時，色調反轉係可能發生，但也可藉 由旋轉如圖1中顯示的個別層及膜的軸，以旋轉（例如）在^ 幕對角線方向的色調反轉區域。 [具體實施例2] 圖9概要顯示根據本發明另一具體實施例之液晶顯示裝 102095.doc 1364563 置的結構。 此液晶顯示裝置200是一反射類型液晶顯示裝置，對應 於圖1中顯示的部分係指定相同參考符號’且其詳細說日^ 已在以上提供因而將被省略。 在此具體實施例中，一光反射層（Ref)16係置於液晶層15 後’而不是在第四到第六遲延膜24到22、偏光心及背光 20之後。線性偏光板u及第一到第三遲延膜^到“實質上 形成設置有右旋圓形偏光或左旋圓形偏光功能的構件。 如由圖9中之線Lb所指示，入射液晶顯示裝置2〇〇上的外 部光穿過線性偏光板丨丨以成為線性偏光，然後穿過第一遲 '延膜12以經歷λ/2的遲延且成為線性偏光’其偏光方向係 • 在預定方向中改變。之後，此線性偏光進入第二及第三遲 延膜13、14，以變成右旋（或左旋）橢圓形偏光以且被引到 液晶層15。在黑顯示操作（暗狀態）期間，液晶層15的遲延 實質上係0(然而在此實例中’遲延係設定成近似3〇奈米， • 以實現圓形偏光），且右旋（或左旋）圓形偏光到達反射層16 處（目則之接近路線）。在返回路線中，來自液晶層15之光 在反射層16上反射’光在該處變成反轉偏光方向中之左旋 (或右旋）圓形偏光且進入液晶層15 ^當光再次穿過液晶層 15時’該光變成偏光方向與在接近路線中已進入液晶層15 的橢圓形偏光中之一反向的橢圓形偏光，且進入第三及第 二遲延膜14、13。第三及第二遲延膜μ、13轉變此已反射 之橢圓形偏光成為線性偏光，該線性偏光係在垂直於接近 路線中已入射在第二遲延膜13上的線性偏光之偏光方向的 102095.doc ⑧ I364563 偏光方向中《當此線性偏光穿過第一遲延膜12時，其經歷 λ/2遲延且係轉變成為線性偏光，該線性偏光係在垂直於 接近路線中已入射在第一遲延膜12上的線性偏光之偏光方 向的偏光方向中及導向偏光板11。偏光板U之吸收轴正好 平行此線性偏光的偏光方向，且因此從第一遲延膜12進入 的光被阻隔（吸收）而避免從裝置100的螢幕逸出，因而造成 黑顯示。 _ 另一方面，在白顯示操作（明亮狀態）期間，如圖1中線

Lw顯示，右旋（或左旋）橢圓形偏光同樣地進入液晶層15， 仁液Ba層1 5產生λ/4 (近似150奈米）的遲延，且所以在預定 ' 偏光方向中的線性偏光被引到反射層16(目前之接近路 - 線）。在返回路線中，反射層16反射此光，但由於該光是 線性偏光，該光回到液晶層15如同未改變其偏光方向。液 晶層15透過其遲延將此已反射線性偏光轉變成右旋（或左 旋）橢圓形偏光，其係在與已於接近路線中入射在液晶層 φ 上之橢圓形偏光相同的方向，且將該光引入第三及第二遲 延膜14、13。第三及第二遲延膜14、13轉變此已反射光成 為線性偏光，其係與在接近路線中已入射在膜13上的線性 偏光相同之偏光方向的偏光方向中，且將該光引到第一遲 延膜12 ^第一遲延膜丨2也轉變該光成為線性偏光，該線性 偏光係在與接近路線中已入射在膜12上的線性偏光相同之 偏光方向中，且使該光返回線性偏光板丨丨。偏光板丨丨之吸 收軸垂直此線性偏光的偏光方向，且一透射軸與其平行， 且因此從第一遲延膜12進入的光被允許穿過且離開裝置 102095.doc -20· ⑧ 1364563 100的螢幕’因而造成白顯示。 在半色調顯示情況下，液晶層15之遲延對應於欲顯示的 半色調彩色或亮度，及使具有對應振動成分之橢圓形偏光 回到第二遲延膜14。此允許垂直於偏光板u吸收軸之線性 偏光成分藉由與該彩色或亮度對應的量進入偏光板丨丨而後 離開螢幕，因而達到半色調顯示。 與上述類似’此具體實施例藉由指定第三遲延膜14、液 晶層15的結構及第一與第二遲延膜12、13之雙軸性，以改 進視角特徵。即，在先前具體實施例中之第四遲延膜24的 功月b ’在此具體實施例中係藉由在光的返回路線之第三遲 延膜14取得’且因此可應用二個第三遲延膜14堆積起來之 格式至圖4及5之考慮中，且因此設定該膜之遲延的視角相 依性’及在黑顯示期間施加於液晶層1 5之電壓值。再者， 在先前具體實施例中之第五的及第六遲延膜23、22的功 能’在此具體實施例中係藉由在光的返回路線之第二及第 一遲延膜13、12取得，且因此如果在暗狀態選擇更有效之 Nz值則可獲得幾乎相同的效果，此係藉由當第一遲延膜12 之Nz值係設定成在圖6中考慮之1時應用第二遲延膜13的 Nz值’或藉由當第二遲延膜13之>^值係設定成在圖7中考 慮之1時應用第一遲延膜12的Nz值。 因為已處理的光具有接近及返回路線且穿過液晶層15二 次，液晶層15的遲延係透射類型顯示裝置的一半。由於相 同的原因，在暗狀態中之液晶層15的遲延值及第二與第三 遲延膜的遲延值之加總，係在黑暗狀態期間透射類型顯示 102095.doc 1364563 裝置中之液晶層15的遲延值及第二到第五遲延膜之遲延值 的加總之一半。 目前為止已經解釋透射類型及反射類型的液晶顯示裝 置’但本發明也應用於所謂半穿透類型液晶顯示裝置。 即’基本上是透射類型液晶顯示裝置1〇〇之結構設置有一 光反射層’該光反射層部分插入液晶層15及第四遲延膜24 之間。再者，在此情況下之光反射層可設計成反射區域係 形成在構成透射區域之其等個別像素及其他區域中。此 外’可形成光反射層31以致也提供作為像素電極。半穿透 類型液晶顯示裝置層的此一光反射層的結構可參考Μ Kubo等人之「在任何強度之環境光下具有良好辨視性的先

進 TFT 的發展（Development of Advanced TFT with Good Legibility under Any Intensity of Ambient Light)」（IDW 99 Proceedings of The Sixth International Display

Workshops，AMD3-4，第 183 至 186 頁，1999年 12 月 1 日，由 ITE及SID贊助）之文獻。 在此情況下’光在反射區域中的行為如圖9解說，而光 在透射區域中之行為如圖1中所示，且所以可在反射及透 射一模式中預期到與上述類似的效應。 在圖1中顯示的透射類型顯示裝置已藉由假設偏光板21 及第四至第六遲延膜24到22形成右旋圓形偏光構件加以解 釋’但此等可加以修改以形成左旋圓形偏光構件。在此情 況下’偏光板11及第一到第三遲延膜12到14將形成左旋圓 形偏光構件。即’在從上及下方夾置液晶層15之該其中之 102095.doc •22· 1364563 肜偏光構件中，若該其 ISi 久；Ο 的：用’ 6亥另-者則會作用為左旋圓形偏光《 j已解釋本發明的具體實施例，但本發明毫無疑問地 方法修改’且也可藉由將額外之組件加入液晶顯 不、中而實行。此外，本發明特定之技術特 括「慢軸「快軸」、「導「啦堆 ^ 刊J 導向态」'「對準方向」、「垂直」、 ，「平行」等名詞表達，但該等特性也能使用其他名詞表 達，且因此應注意的是本發明係關於由此等名詞真正含意 的技術特性。 〜 再者’本發明無須受限於上述具體實施例，且熟習此項 -技術人士毫無疑問地可在不脫離申請專利範圍中描述的精 - 神下’推出各種修改。 【圖式簡單說明】 圖1係以透視圖顯示其中依據本發明之具體實施例的透 射式液晶顯示裝置之一般結構； • 圖2係應用於本發明之平行對準類型液晶層的組態之概 要透視圖； 圖3係圖示在圖丨之液晶顯示裝置中液晶層之遲延的視角 相依性； 圖4係圖不在其中第三及第四遲延膜係堆積之情況下視 角相對於遲延之特徵曲線； 圖5係圖示一由第三遲延膜、液晶層及第四遲延膜構成 之三層構造中視角相對於遲延之特徵曲線； 圖6係圖示光在第一案例之潘卡瑞（p〇incare)球中的顯示 102095.doc •23- 1364563 裝置内之偏光狀態； 圖7係圖示光在第二案例之潘卡瑞球中 偏光狀態； 圓8係圖示在一比較例、圖6之實例及圖7之實例中對比 之分布及色調反轉區域之分布；及 圖9係以透視圖顯示其中依據本發明另一具體實施例的 反射式液晶顯示裝置之一般結構。

【主要元件符號說明】 11 線性偏光板 12 第一遲延膜 13 第二遲延膜 14 第三遲延膜 15 液晶層 15m 液晶分子 16 光反射層 17, 18 對準層 19 磨擦方向 20 背光 21 線性偏光板 22 第六遲延膜 23 第五遲延膜 24 第四遲延膜 100 透射類型液晶顯示裝置 200 半穿透類型液晶顯示裝置

的顯示裝置内之 102095.doc •24-

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： 1 ·—種具有一組態之液晶顯示裝置，其中一前線性偏光 板、一第一遲延膜、一第二遲延膜、一第三遽延膜、一 液晶層、一第四遲延膜、一第五遲延膜、一第六遲延膜 及一後線性偏光板係依此順序自其前側開始配置，其 中： 該液晶層係由平行對準類型之液晶材料組成，該液晶 材料之雙折射狀態可依據施加於其之電場改變； 該第三及第四遲延膜具負雙折射，且一光轴在未施加 電場之條件下實質上平行該液晶層之液晶分子的一導向 器； 各該第二及第五遲延膜具有一平行該導向器之慢軸， 其係由Nz值係i或更小之材料組成，該值係藉由方程式 Nz~(nx-nz)/(nx-ny)獲得，其中ηχ係該膜在該慢軸方向中 的折射率’ Μ系該膜在垂直該慢軸之快軸中的折射率， 且1係該膜在垂直該慢及快軸方向中之折射率； 在暗狀態中之該液晶層的遲延值及該第二至第五遲 延膜之遲延值的加總，係'對應於該人射光之波長的一 半；及 /第-及第六遲延膜係由其仏值（藉由該方程式港 ::係1或更小之材料組成’且具有之遲延實質上對應求 "X入射光之波長的一半。 2. 靖求項1之液晶顯示裝置， . ,, A T .该刖線性偏光板之 欠轴、該第一遲延膜的,赵 们技轴、泫第六遲延膜的慢軸及 102095.doc 1364563 該後線性偏光板之吸收軸可在其平面圖上分別於87。、 66°、-66°、3°角度處與該導向器接合；各該第一及第六 遲延臈具有實質上1之仏值；且各該第二及第五遲延膜 具有實質上0.6之Nz值。 3. 如清求項1之液晶顯示裝置，其中：該前線性偏光板之 吸收軸、該第一遲延膜的慢轴、該第六遲延膜的慢軸及 該後線性偏光板之吸收軸可在其平面圖上分別於87。、 66°、-66°、3°角度處與該導向器接合；各該第二及第五 遲延膜具有實質上l2Nz值；且各該第一及第六遲延膜 具有實質上0.3之Nz值。 4. 一種具一組態之液晶顯示裝置，其中一前線性偏光板、 一第一遲延膜、一第二遲延膜、一第三遲延膜、一液晶 層及一光學反射層係依此順序自其前側開始配置，其 中： 該液晶層係由平行對準類型之液晶材料組成，其雙折 射狀態可依據施加於其之電場改變； 該第三遲延膜具負雙折射，且一光軸在未施加電場之 條件下實質上平行該液晶層之液晶分子的一導向器； 該第二遲延膜具有一平行該導向器之慢軸，其係由Nz 值係1或更小之材料組成，該值係藉由方程式Νζ=(ηχ_ nz)/(nx-ny)獲得，其中〜係該膜在該慢軸方向中之折射 率，ny係該膜在垂直該慢軸之快軸中的折射率，且心係 該膜在垂直該慢及快軸方向中的折射率； 一在暗狀態中之該液晶層的遲延值及該第二及第三遲 102095.doc ^膜之遲延值的加總，係實質上對應於該入射光之波長 的四分之一；及 該第一遲延臈係由藉由該方程式獲得之其Nz值係1或 I /、之材料組成’且具有之遲延實質上對應於該入射光 之波長的一半。 5, 如明求項4之液晶顯示裝置，其中：該前線性偏光板之 吸收抽及該第一遲延臈的慢軸可在其平面圖上分別於 87°、66°角度處實質上與該導向器接合；該第一遲延膜 具有實質上1之Nz值；且該第二遲延膜具有實質上〇6之 Nz值。 6. 如請求項4之液晶顯示裝置，其中：該前線性偏光板之 吸收軸及該第一遲延膜的慢軸可在其平面圖上分別於 87°、66°角度處實質上與該導向器接合；且該第二遲延 膜具有實質上1之Nz值；且該第一遲延膜可具有實質上 0.3之Nz值。

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