TWI364608B - Reflective liquid crystal display, manufacturing method of the same, and reflective liquid crystal display assembly - Google Patents

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1364608 玖、發明說明： 【相關申請案】 本申請案主張Hemasiri Vithana之於2003年2月26曰申請 之序號爲60/450,370、題爲「消除垂直對準向列反射式LC 顯示器中由於彌散場引起之向錯缺陷而不損害顯示對比度 的方法（Method to Eliminate the Disclination Defects Due to Fringe Fields in Vertically Aligned Nematic Reflective LC Displays Without Hurting the Display Contrast)」的美國臨 時專利申請案之優先權，其内容以引用方式併入本文以用 於各種目的。 【發明所屬之技術領域】 本發明總體而言係關於液晶顯示器（LCD)，且更詳言之是 關於反射式矽基液晶（LCOS)顯示器。 【先前技術】 液晶顯示器技術已將顯示器之大小從全螢幕尺寸縮小到 對角量測小於1.3英吋的小顯示器、到要求一放大系統之微 顯示器。可使用半導體積體電路（1C)動態隨機存取記憶體 (DRAM)力口工技術（例如矽基液晶（LCOS))來製造微顯示 器。該LCOS微顯示器由一具有一反射表面之矽基板底板、 一覆蓋玻璃及一介入液晶層組成。將LCOS微顯示器作爲排 列於複數個列與行中的像素矩陣來排列，其中一列與一行 之交叉點界定了矩陣中一像素之位置。對入射光而言，每 個像素是一位元於反射鏡上之液晶單元。藉由改變層體中 液晶之分子定向（其特微在於層體中任何一點處的液晶引 91623.doc 5 1364608 向器，傾斜角及扭轉角），該入射光可用來改變其偏振。石夕 底板是像素之陣歹，j，間距通常爲7到2〇微米㈣。每一像素 具有-佔據了大部分像素區之鏡射表面。鏡射表面亦爲一 可與液晶顯示器覆蓋玻璃電極形成一像素電容器之電導 體，該玻璃電極是一位於覆蓋玻璃之内面（液晶側）上之透明 導電塗層。此透明導電重層通常是氧化銦錫（ιτ〇)。因爲每 -像素電容器被充電至特定電壓值，戶斤以位元於像素電容 器之板之間的液晶流體改變其分子定向，此影響入射至像 素之光（自像素鏡之反射）的偏振狀態。 反射式LCOS微顯示器具有一高孔徑比，並因此可提供大 於投射式液晶顯示器之亮度的亮度。該等Lc〇s微顯示器之 主要應用爲家庭影院應用，例如投影儀、及前投式與背投 式電視(大螢幕對該等應用而言，高對比度非常重要。高 對比取決於用於液晶顯示器之液晶光模。通常，垂直對準 液b曰向列（VAN)；^式是可達成極高之對比度的光模十的一 種，且諸多液晶顯示器製造商開始在其顯示器中使用此特 定光模。 將預傾斜角界定爲在邊介面上之液晶控制器之傾斜角。 在VAN模式液晶顯示器中’預斜角較小，所以當無電場施 加在顯示器時’液晶流體分子之定向幾乎與基板表面垂 直。因此’與顯示器垂直之入射線性偏振光在其穿過該層 時呈現較小雙折射。於是’該垂直入射之線性偏振光在穿 過液晶流體時經歷了一相位延遲，包括從顯示器之底部反 射基板反射回來。當使用交叉偏光器⑽如偏振& t分裂器 91623.doc 5 丄 一步減少傻条+ , '、大小至大約9 /imx9 /πη或更小。在此等情況 彌散场極爲明顯，且液晶不沿由對準層之傾斜方向所 ^之方向對準。最終’此將在像素邊界線上產生缺陷， 主㊉稱爲向錯。當'像素處於”接通（ON)”狀態j___鄰近像 素處於"關閉"处姑士 ^ 狀態蛉，此極爲很明顯，其中彌散場很強。 爲克服上述問題，有必要增大由基板表面上之對準層所 產生之預储41 & '角。貫驗上，吾人已確定該預傾斜角至少是8 “、克服彌政场效應。但{，—具有該量值之預斜角之 才、j液日日顯不器之黑暗狀態具有一相當大量之穿過交又偏 =态的^光滲漏，且其能達到的光對比度並非如此之高。因 △ 17元王達成VAN顯示器之固有特性（非常黑暗之"關閉" “）這疋由於由液晶流體之高預傾斜角所造成之從線性 入射光來看的非零度雙折射。至此，有必要使用其他 =法’例如附著外部延遲器來阻止該光渗漏。大體上，這 疋斤有VAN液晶顯不器製造商所使用的用於解決以上問題 之現有方法。 【發明内容】 藉由提供-種系統、方法及具有足以克服由於彌散場所 w成之延遲之預傾斜角且同時達成高對比度之裝置，本發 月克服了現有技術之上述問題以及其他缺點及不足之處。 在典型VAN光模中’表面方位角方向與傳入之線性偏振 入射光之偏振方向成45度角。因此，從傳入之入射光來看， 存在一有效雙折射，且其隨著預傾斜角之增大（進而所引起 之光滲漏之增大）而增大。 91623.doc 5 1364608 :將圖u所示之顯示器相對於入射線性偏振光之偏振方 向旋轉45度，意即，液晶流體分子之表面方位角方向與傳 入之入射線性偏振光之偏振方向或是平行或是垂直，則光 滲漏是最少的，因爲從傳入之入射線性偏振光來看的有效 雙折射是0且不取決於液晶流體分子之預傾斜角。然而，不 可將該組g應用於實際應用，因爲由於上述相同原因該"接 通”狀態是不明亮的。但可將此種特徵有利地㈣在本發明 中，意即，將由頂部及底部基板所產生之表面方位角方向 設定爲相互大體上垂直。同時，由一基板所產生之表面方 ^立角方向亦與傳人之線性偏振光之偏振方向平行/垂直，而 來自另-基板之表面方位角方向是平行/垂直的。本質上此 爲處於”關閉，’狀態之90度扭轉結構。因爲大多數液晶層分 子非使其方位角方向定向於與傳入之入射線性偏振光之偏 振方向成45度角，所以從傳入之入射線性偏振光來看，有 又折射與VAN結構相比是最小的，在該乂級结構中所 有分子具有相同之傾斜角’且使其表面方位角方向均定向 於相對於入射線性偏振光之偏振方向成45度角。因此，在 本么月中’即使預傾斜角足夠大以移除由於彌散場而造成 的向錯，光滲漏亦極小。 /當處於"接通”狀態時，產生本發明之光模之重要技術特 徵在接通狀癌，本發明與一習知9〇度扭轉液晶向列（TN) 二’見不同並且本發明給出了使用一 ？Bs之液晶顯示器 應用中所要之之極明亮狀態。在習知⑽度Μ模式中，藉由 扭轉結構”亏|導”線性偏振光，既引入層又引出層體，其將 91623.doc 5 xj〇46〇8 顯示 狀 :出—具有一 PBS之黑暗狀態。根據本發明，不需要在β 窃之液晶流體中加入手性摻雜劑即 ’ 能 1』運成明壳的"接通 胃f底部及頂部基板上之液晶流體分子之表面_ =產生-90度扭轉’但在”接通"狀態時，光模之行爲 /、駕知90度扭轉液晶向列模之行爲相同。另—方面 在關閉"狀感中，本發明之行爲盘— ^ a ^ ^ /、 VAN拉式顯示器之

根=目同。本發明產生了比具有相同預傾斜角之規則UN 暗之狀態。因此’本發明既非VAN亦非習 知90度扭轉向列模式顯示器。 藉由控制施加於液晶層之電壓’可獲得—灰度級，例如 穿過偏光儀的介於”接通"與•，關閉"強度之光強度。在交又偏 光器（或者PBS)組態中，增加電壓會使傳輸至輸出之光辦加 到特定最佳光亮狀態電壓。該最佳亮度狀態電屋之值‘決 於液晶材料參數、單元間隙、相關的預傾斜角及光波長範 圍^電壓可藉由實驗來確定。另外，可藉由控制液晶顯 不益處於接通"狀態之時間及處於”關閉”狀態之時間來控 制感知之灰度級。另外，藉由使用此項技術中已知之方法 (如一色彩過渡器）、於三面板系統中使用三個顯示器（每個用 於一種顏色）、或使用在一場序列色彩（FSC)系統中之微顯 示器’可生成色彩。 例如，液晶流體之厚度⑷(頂部與底部基板之内表面之間 的距離）可爲（例如）約35㈣+/_ 〇2 於攝氏^度下雙折 射（Δη)可爲（例如）約〇.〇83〇。本發明中所使用之液晶流體爲 91623.doc 5 1364608 :列液晶流體，且具有負介電各向異性 其中’ ε//與匕是液晶材料之介電常數的平行與垂直（對液 晶分子而言）成Α。可使用厚度⑷與雙折㈣η)之任何处 合，，條件如下：滿足^>入/4，其中入是入射於顯示器上 之光之波長，此涵蓋於且屬於本發明之範圍。 在本發明中可使用任何爲VAN顯示器而研製之液晶流 體。根據本發明，沒有必要將手性推雜劑引入至液晶流體 中。例如，典型液晶流體爲（但秘於）：㈣⑽所製造之 MLC-6608、MLC_66〇9、及 Mlc_66i〇。用於則顯示器之 液晶材料之-物理性質是負介電各向異性，意即，介電常 數之垂直成分大於介電常數之平行成分。因此，藉由一施 加之電場，液晶流體之分子使其自身垂直於電場方向而排 列。例如，介電各向異性可從&=_31到.4.2而變化。雙折 射可從約0.0777到約0.0996而變化，且向列至各向異性相位 之轉變溫度可爲攝氏80度以上。 本發明之技術優勢爲，即使具有與有相同斜斜角之van 模式顯示器相比而言的相對較大之預傾斜角，由於具有此 光模，其很可能具有一更黑暗之"關閉，，狀態，因而具有高 對比度。由於該較高之預傾斜角，大體上不會發生由於穿 過像素邊界線上鄰近像素之彌散場而導致之向錯。另一技 術優勢爲，由於本發明之非常黑暗狀態，不需要外部延遲 器來阻止光滲漏。 在具有McNeil型號之偏振光束分裂器之投射應用中，存 在一系統延遲器，通常爲四分之一波片，用於使每個色彩 91623.doc 5 • 11 - 1364608 通道（RGB)都可抵償歪扭光線。當規則VAN模式顯示器適用 於該應用十時，則該系統延遲器亦可用來阻止光滲漏。本 質上，其將爲處於歪扭光線抵償與光滲漏之間的折中狀 態。然而，其不適用對於導致大量光滲漏之藍色（blue)光 通道。因此，藍色通道之對比度通常低於其他兩個通道(紅 色（卿）及綠色（GREEN)) m，用來停止光滲漏之合 適延遲器具有低延遲值，大約爲如實驗所示之5〇毫微米左 右或更小。該等具有良好一致性的延遲器很難找到且不易 從市穷上獲彳于―。根據本發明，此不是一個問題，因爲跨越 可見光譜區之非常黑暗的”關閉"狀態且可僅使用系統延遲 器用來抵償歪扭光線。並且藍色光通道亦將不遭受低光對 比度。 一些光學架構不需要歪扭光線抵償。此類型之架構之一 實例疋其中使用線柵（wire_grid)偏振光束分裂器來分離輸 入與輸出光束路徑之架構。此等線柵光束分裂器由猶他州 奥勒姆（Orem，Utah)之Moxtek公司製造。因此，對於此等應 用本發明是有利的，因爲可排除附著外部延遲器之額外 費。 本發明係針對於一種反射式液晶顯示器，其包括：一大 體上爲透明之第—基板；一大體上爲反射性且大體上與該 第基板平行之弟二基板；一具有雙折射（An)及負介電各 向異性之液晶流體’其中該液晶流體位於該第一與第二基 板之間；該第—基板具有一最接近於該第一液晶流體之第 一液晶對準層’其中最接近於第一液晶對準層之該液晶流 91623.doc 5 -12- 體之分子具有一約2度至約15度之第一預傾斜角及一第一 方位角方向第二基板具有—最接近於該液晶流體之第 -液晶對準層’其’最接近於第二液晶對準層之該液晶流 體之分子具有一約2度至約15度之第二預傾斜角及一第二 方位角方向’肖第二方位角方向與第—方位角方向大體上 垂直。 線性偏振入射光之偏振方向可近似地與第—表面方位角 方向平行。線性偏振入射光之偏振方向可近似地與第一表 面方位角方向季直。 ▲藉由使第-基板與第二基板之間之電場從大體上無電場 變化到具有最大值之電場，可$生灰影。 本發明亦係針對於—種反射式液晶顯示器，其包括：一 ，體上爲透明之第一基板；一大體上爲反射性且大體上與 该第一基板平行之第_其4 丁 I弟一基板，一具有雙折射（Δη)及負介電 各向異性之液晶流體’纟中該液晶流體位於該等第一基板 ” 土板之間，D亥第-基板具有-最接近於該液晶流體 之第一液晶對準層，其中最蛀 ，、甲敢接近於第一液晶對準層之液晶 流體分子具有約2度至約丨5+结 、·〇 15度之第一預傾斜角及一第一方 位角方向；該第二某柘 板八有一最接近於該液晶流體之第二 液晶對準層，其中遇控 取接近於第二液晶對準層之液晶流體之 分子具有約2度至約丨5声 度之弟二預傾斜角及一第二方位角 方向，第二方位苒方向版法 i " 门與第一方位角方向大體上垂直；其 中.當於該寺第一基板與第_装化 ^、弟一基板之間施加一電場時，該 液晶流體之相當數量之公工似 子‘大了其傾斜角，而於該等第 91623.doc 5 -13· 1364608 一基板與第一基板之間大體上未施加電場時，該液晶流體 之相當大數量之分子使其方位角方向大體上垂直於該等第 -基板與第二基板；藉以當於該等第一與第二基板之間施 加電場時’該液晶流體將位於該第一基板上之線性偏振入 射光在到達該第二基板上時變成大體圓形偏振入射光，其 中該第二基板將大體上圓形偏振入射光像作爲反手型之大 體上圓形偏振入射光反射回來，其中當在第一基板上時， 該液晶流體將大體上圓形之偏振反射光變成大體上線性偏 振反射A，從而使得在該第一基板上之線性偏振入射光及 線性偏振反射光之偏振方向近似地垂直，且藉此當於該等 第一與第二基板之間大體上未施加電場時，該液晶流體不 會大體上改變穿過液晶流體之光之偏振，且在該第一基板 上之線性偏振入射光與線性偏振反射光之偏振方向近似地 平行。 "T將電％在複數個第一時間内施加於該等第一與第二基 板之間而在一複數個第二時間内大體上不施加载電場， 其中可改變第一與第二時間以生成灰影。已可改變第一與 第二時間以生成場序列色彩。 本發明係針對於一種用於反射式液晶顯示器之方法，該 方法包括以下步驟：提供一大體上爲透明之第一基板；提 供一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二基 板且於„亥等第一與第二基板之間提供一具有雙折射（如) 負"电各向異性之液晶流體；於該第一基板上提供一第 —液晶對準層’該第—液晶對準層最接近於該液晶流體， 91623.doc5 •14- 1364608 其中最接近於該第一液晶對準層之液晶流體之分子具有一 約2度至約1 5度之第一預傾斜角及一第一方位角方向；於該 第二基板上提供一第二液晶對準層，該第二液晶對準層最 接近於該液晶流體，其中最接近於該第二液晶對準層之液 晶流體之分子具有約2度至約15度之第二預傾斜角及一第 二方位角方向，該第二方位角方向與第一方位角方向大體 上垂直，使得當於該等第一與第二基板之間大體上未施加 電場時，該液晶流體不改變穿過其中之光之偏振狀態，且 在該第一基板上之線性偏振入射光與線性偏振反射光之偏 振方向大體上平行，當於該等第一與第二基板之間施加一 具有最佳值之電場時，該液晶流體使位於第一基板上之線 性偏振入射光在該第二基板上時變成近似圓形偏振入射 光其中該第二基板將該近似圓形偏振入射光作爲反手型 之近似成圓形偏振光反射回來，其中當在第一基板上時， 該液B日机體將近似圓形偏振反射光變成近似線性偏振反射 光，使彳于位於第一基板之線性偏振入射光與線性偏振反射 光之偏振方向近似地垂直，且當於第一與第二基板之間施 力 h於最佳電場值之電場時，在入射線性偏振光穿過液 B曰机體且自該第二基板反射回來時，液晶流體將會將該入 射線性偏振光之偏振狀態變成橢圓形偏振光之偏振狀態。 可使用改變該第一與第二基板上之電場，藉由使位於該 第二基板上之入射光之偏振狀態自在近似線性偏振變爲橢 圓形偏振，來產生灰影，且當大體上無電場時，位於該第 一基板上之入射光之偏振爲近似線性。 91623.doc 5 -15- l3646〇8 本發明亦係針對於一種用於反射式液晶顯示器之方法 該方法包括以下步驟：提供一大體上爲透明之第—美·’ 提供-大體上爲反射性且與該第—基板大體上平行 基板；且提供一具有雙折射㈣及負介電各向異性之液7 ⑽體’其中錢晶流體位於該等第—與第二基板之間；於 該第-基板上提供-第一液晶對準層，該第一液晶對準層 最接近於該液晶流體，其中最接近於第一液晶對準層之^ 液晶流體之分子具有一從約2度至約15度之第_預傾斜： 2-第-方位角方向；於該第二基板上提供一第二液晶對 準層’該第二液晶對準層最接近於該液晶流體，其中最接 近於該第二液晶對準層之該液晶流體之分子具有一從約2 度至約15度之第二預傾斜角及一第二方位角方向，該第二 f位角方向與第一方位角方向大體上垂直；其中：當於該 寺第：與第二基板之間大體上未施加電場時，該液晶流體 相田大數里之分子使其定向大體上垂直於該等第一與第 ，基板1當於該等第一與第二基板之間施加一電場時， 該液晶流體之相當大數量之分子將傾斜變爲與基板平行； 蜡此當於該等.第-與第二基板之間施加一電場時，當該液 曰曰流體將位於該第一基板上之線性偏振入射光在該第二基 板上時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二基板將近似 圓形偏振入射光作爲反手型之近似圓形偏振光反射回來， 其中當在該第一基板上時，該液晶流體將近似圓形偏振反 射光變成近似線性偏振反射光，使得位於第一基板上之線 性偏振入射光之偏振方向與線性偏振反射光之偏振方向時 9I623.doc 5 -16- 大體上垂直，且藉此於今望笛 θ 亥等第—與第二基板之間未施加電 場時’該液晶流體不大體卜择 个人體上改變穿過該液晶流體之光之偏 振狀態，使得位於該第一基板上之線性偏振入射光之偏振 方向與線性偏振反射光之偏振方向大體上平行。 本發月亦係針對於一種反射式液晶顯示器組件，其包 括，第大體上透明基板；_位於與第一基板大體上平 行之第二大體上反射性基板；—具有雙折射（Δη)及負介電 各向八f生之液aa机體’ &中該液晶流體位於該等第一與第 二基板之間；分別位於該等第—與第二基板上之第一與第 液曰曰對準詹，其令取接近於第__與第二液晶對準層之該 流體之分子具有限定之預傾斜角且分別定向於第—及第二 方位角方向’纟中組態該組件’使得⑴當於該等基板之間 大體上未施加電場時，相當大數量之流體分子定向於與該 等基板大體上垂直，（li)當於該等基板之間施加一最佳值之 電場時，相當大數量之流體分子之傾斜角增大，且㈣當於 該等基板之間施加一小於最佳電場之電場時，一相當大數 量之流體分子定向於中間傾斜角。 自下列圖式.、描述及申請專利範圍，熟知此技術者將易 於理解本發明之其他技術優勢。本發明之各種實施例僅獲 得所述優勢之-子m。對本發明而言，沒有H點是主 要的。 【實施方式】 本發明係針對於一種反射式液晶微顯示器的，其包括一 液日日/瓜體之像素矩陣，該液晶流體具有由儲存於電容器中 91623.doc 5 -17· 1364608 之電麼值所控制之光修正特性，該等電容器包括表示該液 晶微顯示器之像素矩陣内之像素之區域。液晶流體之分子 -有與傳入之入射線性偏振《之偏振方向$近似地平行 或近似地垂直之表面方位角方向。根據本發明，當處於，•關 閉”狀態時(像素電容器内無電場)，液晶流體之分子具有剛 好足夠使由於彌政場而導致之向錯最小化的預傾斜角（從 基板面之垂直方向量測)。位於透明基板上之液晶流體之分 子之方位角方向與位於反射基板上之液晶流體之分子之方 位角方向成近俾90度角。該組態導致了處於”關閉”狀態時 非常黑暗狀態，從而造成了高對比度。 由於材料之負介電各向異性（參看圖4)，將_電遷施加到 液晶層，使得該層之大部分中的液晶分子將液晶分子之傾 斜變爲平行於該等基板之方向。 細 現參考圖式，示意性說明瞭本發明 内容。圖式中相同之元件將以相同 之示範性實施例之詳 之數字表示，且相似 兀件由具有不同小寫字母下標之數字表示。 參考圖其分別描述了處於"關閉"及"接通”狀態之 先前技術VAN模式液晶顯示器之示意圖。由基板表面1〇2、 刚上之對準層所界定之液晶分子之方位角方向爲相互逆 :平行’且與傳入之入射線性偏振光之偏振方向成“度 。在-VAN模式液晶顯示器中，必須保持預傾斜w較小 (例如，小於4度）以達成非常黑暗之”關閉”狀態，從而呈高 之示範性分 現參看圖2’其描述了一展示位於液晶流體中 9l623.doc 5 -18-

子之方位角方向角（φ)與傾斜角⑺之液晶顯示器之一部分 的示意性正葙ISI ?Λ ...... 圖。一玻璃（透明）基板202與一反射（鏡）基板 平订亚於其之間具有—通常由數字來表示的液晶流 ::距離(厚度)d較佳爲約3 5㈣+/_〇 2叫。液晶流體· 較佳可具有一在45度時約爲0.0830之雙折射（Λη)。本發明中 所使用之m體爲向列液晶且具有負介電各向異性心 (ε// - ε丄< 〇)，其中4與£丄是液晶流體之介電常數的平行 ++直（對向列引向器而言）成分。涵蓋於且屬於本發明範 =，·可於下列條件下使用距離（厚度）(d)與雙折射（△!〇之任 意組合：爲便利之電壓下的有效明亮狀態近似地滿足ΔηΜ >λ/4,（其中人是顯示器上入射光之波長）。例如，對於約35 秘米間隙、使用MLC-6608及與表面法線成約8度之預傾斜 角，最佳明焭狀態電壓約爲：紅光（64〇 nm)需4 〇v、綠光（54〇 nm)需 3.5V及藍光（470 nm)需 3.15V。 為示範性目的’展示了液晶流體2〇6之一單一分子2〇6a。 k垂直於基板202與204之Z軸來量測傾斜角0。從位於χγ面 板内之X軸來量測方位角φ，且該方位角爲位於χγ面板上之 X軸與液晶流體206之分子之投射之間的角度。根據本發 明’在玻璃基板上之線性偏振入射光之偏振方向與在玻璃 基板202上產生之方位角方向為大致平行或大致垂直。 參看圖3a，其描述了根據本發明之處於"關閉"狀態之液 晶顯示器之示意圖。液晶流體206之分子處於”關閉"狀態 時，其中預傾斜角^上文所界定）僅足夠移動由於彌散場而 導致之向錯。預傾斜角β較佳可爲從約2度至約15度。預傾 91623.doc 5 -19- 1364608 斜角0最佳可爲從約5度至約15度。入射光308之偏振狀態將 不會大體上受到液晶流體206之分子之影響，且將作爲偏振 方向大體上平行於入射線性偏振光之偏振方向的大體上線 性偏振光而從基板204反射回來。 參看圖3b，其描述了根據本發明之處於"接通”狀態之液 晶顯示器之示意圖。在最佳電壓驅動下形成之液晶流體2〇6 之組態將使得進入基板202之線性偏振入射光於基板204上 變成近似圓形偏振光。位於基板204上之近似圓形偏振入射 光將作爲近似P形偏振光而反射回來，但是爲反手型，且 當其到達基板202時，該反射光將成爲近似線性偏振，其偏 振方向與線性偏振入射光之偏振方向近似垂直。 現參看圖4 ’其爲根據本發明之作爲位於"關閉"與"接通” 狀態之基板之間之該等分子位置之函數的液晶流體2〇6之 分子之傾斜角與方位角之圖形表示。傾斜角0被描繪爲與左 垂直軸成0度至90度之角度，而方位角被描繪爲與右垂直軸 成〇度至90度之角度。位於基板2〇2與2〇4之間之液晶流體 206之分子位置被描繪爲與水平軸成從〇到4之距離。曲線 402描繪了處於”關閉”狀態時的液晶流體2〇6分子之傾斜角 Θ。曲線404描繪了處於”關閉"狀態時的液晶流體2〇6之分子 之方位角φ。曲線410描繪了處於”接通，，狀態時的液晶流體 206之分子之傾斜角θ。曲線412描繪了處於，，接通"狀態時 的液晶流體206之分子之方位角相應地，中間灰影之傾 斜角曲線將落在曲線術與㈣之間，而方位角曲線將落在 曲線404與412之間。 91623.doc 5 -20- 1364608 因此，本發明極適合於實現該等目的，且獲得前述目標 及優點，以及其他其中固有之目標及優點。儘管已藉由參 照本發明之示範性實施例來描繪、說明及界定本發明，但 該等參考並非暗示對本發明之限制，且不可從中推斷此限 制。受盈於本揭示内容之普通熟悉此項技術者將瞭解本發 明可在形式及功能上具有大量的修改、替代及均等物。所 描繪及描述之本發明實施例僅具示範性，而並非爲本發明 之範圍之窮舉。因此，，本發明僅意欲侷限於附加申請專 利之精神及範圍，充分包含所有樣態之均等物。 【圖式簡單說明】 藉由參照下列結合附圖之說明，可獲得對本揭示内容及 其優勢之更完整之理解，其中： 圖la及lb分別爲對處於，，關閉"及”接通，，狀態之先前技術 VAN模式液晶顯示器之示意圖； 圖2爲展示了 一液晶流體中一示範性分子之方位角方向 及預傾斜角的液晶顯示器之一部分之示意性正視圖； 圖3a及3b分別爲根據本發明之處於"接通"及,，關閉"狀態 之液晶顯示器之一示意圖；及 圖4爲根據本發明之作爲位於”關閉"與"接通”狀態之基板 之間之分子位置之函數的液晶流體分子之傾斜角及方位角 之圖形表示之集合。 儘管本發明可具有進行各種修改及替代形態，但圖式中 已經藉由實例方式展示了其特定例示性實施例且於本文中 進行詳細描述。然而，應瞭解，本文之特定實施例之描述 9l623.doc 5 •21- 1364608 非意欲將本發明侷限於所揭示之特定形式，相反，目的爲 覆蓋屬於由附加之申請專利範圍所界定之本發明之精神及 範圍的所有的修改、均等物及替代。 【圖式代表符號說明】 102、 104 基板表面 202 玻璃基板 206 液晶流體 206a 單個分子 204 反射基板 308 入射光 404、 410 、 412 曲線 d 距離 θ 傾斜角 Φ 方位角 91623.doc 5 -22-

Claims (1)

1364608 r*—— S 093104939號專利申請案年?，特正本j • 中文申請專利範圍替換本(100年9¾ —^----- 拾、申請專利範圍： 1· 一種反射式液晶顯示器，其包括： 一大體上爲透明之第一基板； 一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 該第一基板具有一最接近於該液晶流體之第一液晶對 準層’其中最接近於該第一液晶對準層之該液晶流體之 分子具有一從約2度至約15度之第一預傾斜角及一第一 方位角方向； 該第二基板具有一最接近於該液晶流體之第二液晶對 準層’其中最接近於該第二液晶對準層之該液晶流體之 分子具有從約2度至約15度之第二預傾斜角及第二方位 角方向’該第二方位角方向與該第一方位角方向大體上 垂直。 2. 如申請專利範圍第ι項之反射式液晶顯示器，其中線性偏 振入射光具有與該第一方位角方向大致平行之偏振方 向。 3. 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中線性偏 振入射光具有與該第一方位角方向大致垂直之偏振方 向0 4. 如申請專利範圍第丨項之反射式液晶顯示器，其中藉由使 一位於第一與第二基板之間之電場從大體上無電場變化 91623-1000930.doc 1364608 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 到具有最佳值之電場間，可產生多種灰階。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中該等第 一與第二基板之内表面之間的距離（d)大約爲3·5微米。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中該等第 一與第二基板之内表面之間的距離（d)爲從約3 3微米至 約3.7微米。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中該雙折 射（Δη)在約攝氏45度時爲約0.0830。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中該雙折 射（Δη)爲從約0.0777至約0.0996。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中當於該 等第一與第二基板之間施加一具有最佳值之電場時，該 雙折射（Δη)乘以d大於λ/4,此處d爲該等第一與第二基板 内表面之間之距離，χ則爲光之波長。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中當於該 等第一與第二基板之間大體上未施加電場時，該液晶流 體之該等分子具有從約5度至約15度之傾斜角（Θ)。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中當於該 等第一與第二基板之間大體上未施加電場時，該液晶流 體之該等分子具有從約2度至約15度之傾斜角（Θ)。 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中當於該 等第一與第二基板之間大體上未施加電場時，該液晶流 體之該等分子之方位角方向（φ)從在該第一基板上之約〇 度變爲在該第二基板上之約90度。 91623-1000930,doc ⑧ 1364608 13. 如申請專利範圍第1項之反射式液晶顯示器，其中當於該 等第一與第二基板之間大體上未施加電場時該液晶流 體之該等分子之方位角方向（φ)從在該第二基板上之約〇 度變爲在該第一基板上之約90度。 14. 一種反射式液晶顯示器，其包括： —大體上爲透明之第一基板； 一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 —具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 該第一基板具有一最接近於該液晶流體之第一液晶對 準層，其中最接近於該第一液晶對準層之該液晶流體之 分子具有一從約2度至約15度之第一預傾斜角及一第一 方位角方向； 該第二基板具有一最接近於該液晶流體之第二液晶對 準層，其中最接近於該第二液晶對準層之該液晶流體之 分子具有從約2度至約15度之第二預傾斜角及第二方位 角方向，該第二方位角方向與該第一方位角方向大體上 垂直； 其中： 當於該等第一與第二基板之間施加一電場時，相當 大數量之該液晶流體之該等分子增大其傾斜角，及 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場 時，相當大數量之該液晶流體之該等分子使其方位角 91623-1000930.doc • 3 - 1364608 方向與該等第一與第二基板大體上垂直； 其中當於該等第一與第二基板之間施加該電場時，該 液晶流體使位於該第一基板上之線性偏振入射光在位於 該第二基板上時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二 基板將該近似圓形偏振入射光以反手型之近似圓形偏振 光反射回來，其中該液晶流體將該近似圓形偏振入射光 在位於該第一基板上時變成近似線性偏振反射光，使得 位於該第一基板上之該線性偏振入射光之該偏振方向與 該線性偏振反射光之該偏振方向大致垂直，及 其中當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場 時’該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之偏 振’且位於該第一基板上之線性偏振入射光之該偏振方 向與該線性偏振反射光之該偏振方向係大致平行。 15. 16. 17. 18. 如申請專利範圍第14項之反射式液晶顯示器，其中於該 等第一與第二基板之間在複數個第一時間内施加一電 場’且在複數個第二時間大體上未施加電場。 如申請專利範圍第15項之反射式液晶顯示器，其中改變 該等第一與第二時間以產生多種灰階。 如申請專利範圍第15項之反射式液晶顯示器，其中改變 該等第一與第二時間以產生場序列色彩。 一種反射式液晶顯示器之製造方法，該方法包括下列步 驟： 提供一大體上爲透明之第一基板； 提供一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之 91623-1000930.doc ⑧ -4- 1364608 第一基板；及 提供-具有雙折射(Δη)及負介電各向異性之液晶流 體’其中該液晶流體係位於該等第—與第二基板之間； 於該第-基板上提供-第-液晶對準層，該第一液晶 對準層最接近於該液晶流體，其中最接近於該第一液晶 對準層之該液晶流體之分子具有一從約2度至約15度之 第一預傾斜角及一第一方位角方向； 於該第二基板上提供一第二液晶對準層，該第二液晶 對準層最接近於該液晶流體’纟中最接近於該第二液晶 對準層之該液晶流體之分子具有一從約2度至約15度之 第一預傾斜角及一第二方位角方向，該第二方位角方向 與第一方位角方向大體上垂直； 其中： 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場 時’相當大數量之該液晶流體之該等分子具有與該等 第一與第二基板大體上垂直之方位角方向；及 §於該專第一與第二基板之間施加一電場時，一相 當大數量之該液晶流體之該等分子增大其傾斜角； 其中當於該等第一與第二基板之間施加該電場時，該 液晶流體使位於該第一基板上之線性偏振入射光在位於 該第二基板上時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二 基板將該近似圓形偏振入射光以反手方向之近似圓形偏 振光反射回來，其中該液晶流體使該近似圓形偏振反射 光在位於該第一基板上時變成近似線性偏振反射光，使 91623-1000930.doc 1364608 得位於該第一基板上之該線性偏振入射光及該線性偏振 反射光之該等偏振方向大致垂直，及 其中當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場 時，該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之該 偏振狀態，使得位於該第一基板上之該線性偏振入射光 與該線性偏振反射光之該等偏振方向大致平行。 19. 20. 一種反射式液晶顯示器組件，其包括： 一大體上爲透明之第一基板； 大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板； 一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 分別位於該等第一與第二基板上之第一與第二液晶對 準層，其中最接近於該第一與第二液晶對準層之該流體 之分子具有一限定之預傾斜角，且係分別定向於第一與 第二方位角方向； 其中組態該組件，使得⑴當於該等基板之間大體上未 施加電場時，一相當大數量之流體分子係定向於與該等 基板大體上垂直之方向，（ii)當於該等基板之間施加一最 佳值之電場時，一相當大數量之流體分子之傾斜角增 大，（Hi)當於該等基板之間施加一小於該最佳值之電場 時，一相當大數量之流體分子係定向於中間傾斜角之方 向。 一種反·射式液晶顯示器，其包括： 91623-1000930.doc -6- 1364608 一大體上爲透明之第一基板； 一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 該第一基板具有一近似於該液晶流體之第一液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之一第一預傾斜角及一第一方位角方向之該第一液晶對 準層，其中該第一方位角方向係大體上與入射至該第一 基板之線性偏振光平行； 該第二基板具有一近似於該液晶流體之第二液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之-第二預傾斜角及—第二方位角方向之該第二液晶對 準層’該第二方位角方向係大體上垂直於該第一方位角 方向。 21. —種反射式液晶顯示器，其包括： 一大體上爲透明之第一基板； 一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 -具有雙折射(Δη)及負介電各向異性之液晶流體其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 、 該第一基板具有一近似於該液晶流體之第-液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約^度 之一第一預傾斜角及一笫一古办又 帛方位角方向之㈣1 Μ 91623-1000930.doc 1364608 準層’其中該第一方位角方向係大體上與入射至該第一 基板之線性偏振光垂直； 該第二基板具有一近似於該液晶流體之第二液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之一第二預傾斜角及一第二方位角方向之該第二液晶對 準層，該第二方位角方向係大體上垂直於該第一方位角 方向。 22. —種反射式液晶顯示器，其包括： 一大體上爲透明之第一基板； —大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 該第一基板具有一近似於該液晶流體之第一液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之-第-預傾斜角及-第—方位角方向之該第—液晶對 準層，其中該第-方位角方向係大體上與人射至該第一 基板之線性偏振光平行； 該第二基板具有一近似於該液晶流體之第二液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約㈣ 之-第二預傾斜角及一第二方位角方向之該第二液晶對 準層，該第二方位角方向係大體上垂直於該第一方位角 方向； 其中： 91623-1000930.doc -8 - 1364608 當施加-電場於該等第-和第二基板間肖，該液晶流 體之分子之一大體上之數目增加他們的傾斜角，及 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場時， 該液晶流體之分子之一大體上之數目具有他們的方位角 方向，其大體上垂直於該等第一和第二基板； 據此，當施加該電場於該等第一和第二基板間時該 液晶流體將在該第一基板處之該線性偏振入射光在位於 該第二基板處時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二 基板將s亥近似圓形偏振入射光以反手型之近似圓形偏振 光反射回來，其中該液晶流體將該近似圓形偏振入射光 在位於該第一基板處時變成近似線性偏振反射光，使得 位於該第一基板上之該線性偏振入射光之該偏振方向與 該線性偏振反射光之該偏振方向大致垂直，及 據此，當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電 場時，該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之 偏振’且位於該第一基板處之線性偏振入射光之該偏振 方向與該線性偏振反射光之該偏振方向係大致平行。 23. *·. 一種反射式液晶顯示器，其包括： 一大體上爲透明之第一基板； 一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之第二 基板；及 一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流體，其中 該液晶流體係位於該等第—與第二基板之間； 該第一基板具有一近似於該液晶流體之第一液晶對準 91623-1000930.doc 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之-第-預傾斜角及—第—方位角方向之該第—液晶對 準層，其中該第一方位角方向係大體上垂直於入射至該 第一基板之線性偏振光； 該第二基板具有一近似於該液晶流體之第二液晶對準 層，其中該液晶流體之分子近似於具有從約2度至約15度 之一第二預傾斜角及一第二方位角方向之該第二液晶對 準層，該第二方位角方向係大體上垂直於該第一方位角 方向； 其中： 當施加一電場於該等第一和第二基板間時，相當大數 ®之該液晶流體之該等分子增加他們的傾斜角，及 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場時， 相當大數量之該液晶流體之該等分子具有他們的方位角 方向’其大體上垂直於該等第一和第二基板； 據此’當施加該電場於該等第一和第二基板間時，該 液晶流體將在該第一基板處之該線性偏振入射光在位於 該第二基板處時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二 基板將該近似圓形偏振入射光以反手型之近似圓形偏振 光反射回來，其中該液晶流體將該近似圓形偏振入射光 在位於該第一基板處時變成近似線性偏振反射光，使得 位於該第一基板上之該線性偏振入射光之該偏振方向與 該線性偏振反射光之該偏振方向大致垂直，及 據此，當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電 91623-1000930.doc • 10- 1364608 場時’該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之 偏振，且位於該卜基板處之線性偏振人射光之該偏振 方向與該線性偏振反射光之該偏振方向係大致平行。 24. -種用於反射式液晶顯示器之方法，該方法包括以下步 驟： 提供一大體上爲透明之第一基板； 提供一大體上爲反射性且與該第一隸大體上平行之 第二基板；及 提供一具有雙折射（△ η)及負介電各向異性之液晶流 體，其中該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 於該第一基板上提供一第—液晶對準層，該第一液晶 對準層最接近於該液晶流體，其中最接近於該第一液晶 對準層之該液晶流體之分子具有一從約2度至約丨5度之 第一預傾斜角及一第一方位角方向，其中該第一方位角 方向係大體上與入射至該第一基板之線性偏振光平行； 於該第二基板上提供一第二液晶對準層，該第二液晶 對準層最接近於該液晶流體，其中最接近該第二液晶對 準層之該液晶流體之分子具有從約2度至約15度之第二 預傾斜角及第二方位角方向，該第二方位角方向與該第 一方位角方向大體上垂直； 其中： 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場時， 相當大數量之該液晶流體之該等分子具有他們的方位角 方向’其大體上蚕直於該等第一和第二基板；及 91623-J000930.doc -11- Ϊ364608 當於該等第一與第二基板之間施加一電場時，相當大 數量之該液晶流體之該等分子增加他們的傾斜角； 據此，當施加該電場於該等第一和第二基板間時，該 液晶流體將在該第一基板處之該線性偏振入射光在位於 該第二基板處時變成近似圓形偏振入射光，其中該第二 基板將該近似圓形偏振入射光以反手型之近似圓形偏振 光反射回來’其中該液晶流體將該近似圓形偏振入射光 在位於該第一基板處時變成近似線性偏振反射光，使得 位於該第一基板上之該線性偏振入射光之該偏振方向與 該線性偏振反射光之該偏振方向大致垂直，及 據此，當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電 場時，該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之 偏振狀態’使得位於該第一基板處之線性偏振入射光之 該偏振方向與該線性偏振反射光之該偏振方向係大致平 行。 25· 一種反射式液晶顯示器之製造方法，該方法包括下列步 提供一大體上爲透明之第一基板； 提供一大體上爲反射性且與該第一基板大體上平行之 第二基板；及 提供一具有雙折射（Δη)及負介電各向異性之液晶流 體’其中該液晶流體係位於該等第一與第二基板之間； 於該第一基板上提供一第一液晶對準層，該第一液晶 對準層最接近於該液晶流體’其中最接近於該第一液晶 91623-1000930.doc (D 對準層之該液晶流體之分子具有一從約2度至約15度之 第—預傾斜角及一第一方位角方向，其中該第—方位角 方向係大體上垂直於入射至該第一基板之線性偏振光； 於該第二基板上提供一第二液晶對準層，該第二液晶 對準層最接近於該液晶流體，其中最接近於該第二液晶 對準層之該液晶流體之分子具有一從約2度至約15度之 第二預傾斜角及一第二方位角方向，該第二方位角方向 與第一方位角方向大體上垂直； 其中： 當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電場 時，相當大數量之該液晶流體之該等分子具有其方位 角方向，其與該等第一與第二基板大體上垂直；及 當於該等第一與第二基板之間施加一電場時，相當 大數量之該液晶流體之該等分子增大其傾斜角； 據此，當於該等第一與第二基板之間施加該電場時， β亥液晶流體使位於該第一基板上之線性偏振入射光在位 於該第二基板上時變成近似圓形偏振入射光，其中該第 二基板將該近似圓形偏振入射光以反手方向之近似圓形 偏振光反射回來’其中該液晶流體使該近似圓形偏振反 射光在位於該第一基板上時變成近似線性偏振反射光， 使得位於該第一基板上之該線性偏振入射光及該線性偏 振反射光之該等偏振方向大致垂直，及 據此’當於該等第一與第二基板之間大體上未施加電 場時’該液晶流體大體上不改變穿過該液晶流體之光之 91623-1000930.doc •13· 1364608 該偏振狀態，使得位於該第一基板上之該線性偏振入射 光與該線性偏振反射光之該等偏振方向大致平行。 91623-1000930.doc -14· ⑧