TWI413831B - 平常黑半穿透液晶顯示器 - Google Patents

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Description

平常黑半穿透液晶顯示器
本案關係於液晶顯示器(LCD)。
於此段落中所描述之方式係為可以進行之方式，但並不必然已經被先前想出或進行的方式。因此，除非特別指出，不應假設於此段落中所之任一方式適合作為先前技術。
包含一陣列之像素或次像素可以被使用於行動電話、電子書、及個人電腦中，部份是因為半穿透LCD的可讀性典型並不會為周圍照明狀態所限制之故，各個像素或次像素具有反射部與透射部的半穿透LCD。在半穿透LCD之像素或次像素中之反射部與透射部可以同時用以表示單一像素或次像素值。然而，當只有反射部或透射部之一用以表示一像素或次像素值時，該剩餘部有時扭曲了該像素或次像素的整體亮度位準。
平常白半穿透LCD可以使用例如向列混合阻滯劑之補償阻滯劑，以將在像素中之透射部與反射部之一置於暗黑狀態，以防止該像素的整體光度位準的扭曲。然而，補償阻滯劑通常較昂貴及補償阻滯劑的加入平常白半穿透LCD使得製程複雜。
再者，在操作中，也需要額外電力消耗，以將平常白像素轉回暗黑狀態。因此，傳統LCD中，幾乎75%的電池電力將被背光單元(BLU)所消耗。
 【發明內容與實施方式】
以下描述用於平常黑(NB)半穿透LCD的技術。於此所述之較佳實施例之各種修改及上位原理與特性將可以為熟習於本技藝者所了解。因此，本發明並不限於所示實施例，而是依據於此所述之原理與特性之最寬廣範圍。
1.概要
在實施例中，平常黑半穿透LCD使用背光或額外周圍光，以在透射或半穿透操作模式中，顯示彩色影像，並只使用周圍光以在反射操作模式中，顯示黑白影像。在實施例中，平常黑半穿透LCD具有寬視角。在實施例中，平常黑半穿透LCD具有較少之阻滯膜並發生較低之製造成本。在實施例中，平常黑半穿透LCD展現良好周圍光可讀性及低電力消耗。
在實施例中，平常黑半穿透LCD的單元結構包含在反射部與透射部中之平行配向液晶層。如於此所用，”平行配向液晶層”表示在電壓關斷狀態，液晶層保持平行配向在各個透射部與反射部內的相同方向；然而，在透射部中之液晶層部份可以可不對準在反射部中之液晶層部份。在實施例中，平常黑半穿透LCD單元結構顯示在透射部中之高透射度及在反射部中之高反射度。在實施例中，正常黑半穿透LCD單元結構的反射部中之背光係被再循環入該透射部。
在實施例中，半穿透液晶顯示包含多數單元結構，各個單元結構包含一反射部及一透射部。反射部包含第一偏光層、第二偏光層、第一基板層、及第二基板層的第一部份，其中第二基板層係相對於第一基板層；第一共同電極部份；反射電極；上塗覆層，鄰近該第一基板層及第二基板層之一；反射層，鄰近該第一基板層；半波阻滯膜；其中第一基板層及第二基板層係在第一偏光層及第二偏光層之間；液晶層的第一液晶層部份在第一基板層及第二基板層間，其中在第一液晶層部份之液晶分子實質沿著電壓關斷狀態中之第一方向平行配向。透射部包含第一偏光層、第二偏光層、第一基板層、及第二基板層的第二部份；液晶層的第二液晶層部份在第一基板層及第二基板層之間；第二共同電極部份；及透射電極；其中第一液晶層部份的格間隙係與第二液晶層部份的格間隙不同；其中在第二液晶層部份中之液晶分子實質沿著電壓關斷狀態中的第二方向平行配向。在一些實施例中，該第一方向與該第二方向在電壓關斷狀態中相同，而在一些其他實施例中，該第一方向與該第二方向在電壓關斷狀態中不同。
在實施例中，該單元結構更包含至少一濾色層，其覆蓋該透射部的至少一區域，其中該單元結構被架構以表示相關聯於該至少一濾色層的一顏色之一彩色值。在一些這些實施例中，單元結構係為複合像素的一部份，該部份包含另一單元結構，其係架構以表示與為該單元結構所表示之該彩色值以外之不同彩色值。
在一些實施例中，第一基板層的表面的法線方向係平行配向於第一方向與第二方向的一或更多。在一些其他實施例中，其中單元結構更包含一或更多配向膜及其中第一方向及第二方向之一或更多係沿著該一或更多配向膜之至少之一的擦拭方向。
在實施例中，半波阻滯膜係為格內阻滯膜，其實質只覆蓋反射部。
在實施例中，單元結構包含第一半波膜及第二半波膜，各個包含在反射部中之第一部份及在透射部之第二部份；該半波阻滯膜係為在該反射部中之該第二半波膜的第一部份。
在一些實施例中，第二半波膜係為單軸阻滯膜。在其他實施例中，第二半波膜為雙軸阻滯膜，或者，一斜向(oblique)阻滯膜。
在實施例中，液晶層包含液晶材料，其係光學雙折射係為可電控制的。
在實施例中，半波阻滯膜及第一液晶層部份形成在電壓關斷狀態中的寬帶四分之一波板。在部份這些實施例中，半波阻滯膜具有θh的方位角；第一液晶層部份具有θq的方位角；及方位角滿足以下之一(1)60≦4θh-2θq≦120，或(2)-120≦4θh-2θq≦-60。在部份這些實施例中，θq為(1)0°或90°，或(2)10°或100°，具有±5°的角度變動。
在實施例中，單元結構包含第一半波膜及第二半波膜，其中半波阻滯膜係為第二半波膜的第一部份，其中在電壓關斷狀態中之半波阻滯膜及第一液晶層部份形成在反射部中之寬帶四分之一波板，其中在電壓關斷狀態中之第二半波膜的第二部份及第二液晶層部份的前半部形成在透射部中之第一寬帶四分之一波板，及其中在電壓關斷狀態中之第一半波膜與第二液晶層部份之第二剩餘半部形成在透射部中之第二寬帶四分之一波板。在一些這些實施例中，該第一半波膜具有θh的方位角；第一液晶層部份具有θq角，其中第二半波膜的方位角實質為θh，及其中方位角滿足以下之一(1)60≦4θh-2θq≦120，或(2)-120≦4θh-2θq≦-60。在部份這些實施例中，θq為以下之一(1)0°或90或(2)10°或100°，具有±5°的角度變動。
在實施例中，單元結構包含第一半波膜、第二半波膜、第一四分之一波膜、及第二四分之一膜，其中半波阻滯膜為該第二半波膜的一部份，其中第一半波膜及第一四分之一波形成在透射部及反射部中之第一寬帶四分之一板，及其中該第二半波膜及第二四分之一波形成在透射部與反射部之第二寬帶四分之一波板。在部份這些實施例中，第一半波膜具有θh的方向角；第一四分之一波膜具有θq的方位角；第二半波膜的方位角實質上為θh；第二四分之一波膜的方位角實質上為θh；及方位角滿足以下之一(1)60≦4θh-2θq≦120，或(2)-120≦4θh-2θq≦-60。在部份這些實施例中，θq為以下之一(1)0°或90或(2)10°或100°，具有±5°的角度變動。
在實施例中，單元結構包含一切換元件，其係被架構以控制是否反射電極電連接至透射電極。在部份這些實施例中，切換元件包含一或更多薄膜電晶體。
在實施例中，共同電極與透射電極及反射電極組合之至少之一包含位在不同平面上的兩個空間部。
在實施例中，共同電極係位在液晶層的第一側上，及透射電極與反射電極係位在液晶層的第二相反側上。
在實施例中，共同電極、透射電極、及反射電極係位在液晶層的相同側上；該單元結構更包含鈍化層；共同電極係位在鈍化層的第一側；及透射電極與反射電極係位在鈍化層之第二相反側。
在實施例中，共同電極、透射電極及反射電極之至少之一係由導電材料的非穿孔平坦層所形成。
在實施例中，共同電極、透射電極及反射電極之至少之一係由多數分立導電元件所形成；兩相鄰分立導電元件在空間上係為非導電間隙所分開。
在實施例中，共同電極、透射電極及反射電極之至少之一包含一或更多開口，各個開口係為導電材料的孔隙。在部份這些實施例中，該一或更多開口的至少之一具有對稱形狀。
在實施例中，一或更多微突出部係沈積在共同電極、透射電極、及反射電極之至少之一。在部份這些實施例中，該一或更多微突出部之至少之一係為固態介電材料。在部份這些實施例中，該一或更多微突出部之至少之一被塗覆以導電材料。
在實施例中，共同電極包含一或更多開口，各個開口係為導電材料的孔隙；一或更多微突出部係沈積在透射電極與反射電極上；該一或更多開口及該一或更多微突出部形成一或更多對的電極次結構，各個電極次結構對包含該一或更多開口之一及該一或更多微突出部之一。
在實施例中，共同電極、透射電極、及反射電極之至少之一包含透明導電材料。
在實施例中，該反射電極為反射層。
在實施例中，該單元結構更包含光再循環膜於第一基板層及背光單元之間，以將背光由反射部導引至透射部。在部份這些實施例中，光再循環膜係被架構以將任一偏光狀態的入射光轉換為具有特定偏光狀態的再指引光。
在一些實施例中，於此所述之半穿透LCD形成電腦的一部份，電腦包含但並不限於膝上型電腦、以筆電、行動電話、電子書讀取器、銷售點終端、桌上型電腦、電腦工作站、電腦機台、或耦接或整合至加油機之電腦、及各種其他類型之終端與顯示單元。
在一些實施例中，一種方法，包含提供如上所述之半穿透LCD，及背光源至該半穿透LCD。
對於此所述之較佳實施例與一般原理及特性的各種修改將由熟習於本技藝者所迅速了解。因此，本案並不限於所示實施例，而是被記錄為與於此所述之原理與特性相符的最寬範圍。
2.結構概要
2.1電控制雙折射
圖1A顯示在電壓關斷狀態中之例示NB半穿透LCD單元結構100的示意剖面圖。如本案所用之“在電壓關斷狀態的半穿透LCD單元結構”表示該單元結構於一狀態，其中(1)一電壓未被施加至單元結構中之液晶層或(2)甚至有施加電壓時，仍低於臨限值，以未能使液晶層偏離開未施加電壓時的狀態。名詞“半穿透LCD單元結構”可以表示半穿透LCD中之像素或次像素。LCD單元結構100可以包含兩或更多部。如所示，LCD單元結構100包含沿著圖1A的水平方向的透射部101及反射部102。透射部101及反射部102可以沿著圖1A之垂直方向具有不同分層結構。
LCD單元結構100包含一層100平行配向液晶材料。當透射部101及反射部102包含結構，以操作於此所示之ECB模式時，在透射部101及反射部102中之液晶層110可以配向於電壓關斷狀態中之相同方向。液晶層110可以被毛細作用或在真空狀態下之一滴填入處理而被填入格空間中。在提議實施例中，液晶層110典型為正介電非等向類型，具有Δε>0。
透射部101可以具有與反射部102不同的液晶格間隙。如於本案所用，“液晶格間隙”表示在透射部或反射部中之液晶層的厚度。例如，在一些實施例中，LCD單元結構100包含上塗覆層113在反射部102的底基板層114之上或附近。上塗覆層113可以以光微影蝕刻製程形成在多數部份蝕刻區域中。在各種實施例中，上塗覆層113可以包含丙烯類樹脂、聚醯胺、或酚醛環氧樹脂。在一些實施例中，部份由於上塗覆層113，在反射部102中之液晶層110的部份之格間隙係大約在透射部中之液晶層110的其他部份的格間隙的一半。
在圖1A中之頂面的上塗覆層113的內面可以被覆蓋以例如鋁(Al)或銀(Ag)之金屬反射層111，以作動為反射電極111a。在一些實施例中，此金屬反射層111可以凸起(bumpy)金屬層。
底基板層114可以由玻璃作成。在朝向液晶層110的透射部101中之底基板層114的內表面上，可以設有透明氧化銦錫(ITO)層112，作為透射電極112a。
濾色層123a可以沈積在頂基板層124的表面上或附近。濾色層可以覆蓋透射部101及反射部102，或只覆蓋透射部101。其中可能有紅、綠及藍(RGB)濾色層123a沈積在透射部101中之頂基板層124的內面或附近，該內面係面向該液晶層110。在未為濾色層123a所覆蓋的區域中，可以架構第二上塗覆層123b。此第二上覆蓋層123b可以為包含有機材料，例如a-Si：C：O及a-Si：O：F，或無機材料，例如氮化矽(SiNx)及氧化矽(SiO2)的鈍化層，其係為電漿加強化學氣相沈積或其他類似濺鍍法所備製。
ITO層122可以位於頂基板層124及液晶層110作為共同電極122a。在一些實施例中，ITO層122覆蓋整個區域的LCD單元結構。
具有實質相同偏光軸的底線性偏光層116及頂線性偏光層126可以分別附接至底基板層114及頂基板層124的外表面。
切換元件可以架構於單元結構100內，以控制是否反射電極111a正被連接至透射部101中之透射電極112a或與之斷開。例如，在包含LCD單元結構100之半穿透LCD顯示器的一些操作模式中，與顯示模式控制邏輯一起動作之切換元件可以使得反射電極111a連接至透射電極112a；因此，電極111a及112a可以為相同信號所驅動以造成透射部101及反射部102同時表示相同像素或次像素值。另一方面，在部份其他操作模式中，切換元件可以使得反射電極111a從透射電極112a斷開；電極111a及112a可以因此為分開信號所驅動，以使得透射部101及反射部102獨立表示不同像素或次像素值。例如，在透射操作模式中，透射部101可以依像素或次像素值，根據影像資料加以設定，同時，反射部102可以被設定於暗黑狀態。另一方面，在反射操作模式中，反射部102可以依像素或次像素值，根據影像資料加以設定，同時，透射部101可以設定於暗黑狀態。
切換元件可以為一或更多薄膜電晶體(TFT所實施)，這些TFT係藏於反射部102中之金屬反射層111之下，以改良半穿透LCD的開口率。
在一些實施例中，在電壓關斷狀態中，平行配向液晶層110可以對準一方向，使得在透射部101中之液晶層110實質為半波板，同時，在反射部102中之液晶層110實質為四分之一波板。在不同實施例中，具有不同電可控制雙折射特性的液晶材料可以使用於液晶層110中。在一些實施例中，擦拭聚醯亞胺層(未示於圖1A)可以形成在(1)ITO層112、122與金屬反射層111之一及(2)液晶層110之間，以造成接近擦拭聚醯亞胺層之液晶層110中之分子被沿著擦拭方向平行配向，平行於基板層114及124的平坦面。
在一些實施例中，第一半波阻滯膜116係被安排在偏光層118上，而第二半波阻滯膜126係安排在偏光層128下。偏光層118及128可以具有實質指定偏光軸。可以為其中之對準分子的“異常”或縱軸方向的第一及第二半波阻滯膜116及126的慢軸方向可以實質沿著LCD單元結構100中之相同方向。因為液晶層110為電壓關斷狀態中之半波板，所以當進入第一半波阻滯膜116時的具有第一偏光狀態的來自BLU的背光132變成當離開第二半波阻滯膜126時的第二正交偏光狀態的光。具有此第二正交偏光狀態的光為偏光層128所阻擋。這產生用於LCD單元結構100的透射部101的平常黑液晶模式。
在反射部102中，周圍光142的光路徑越過液晶層110兩次。因為在反射部102中之液晶層110為在電壓關斷狀態中之四分之一波板，所以，在周圍光142的光路徑越過液晶層110兩次後之液晶層110的總作用為半波板。在對透射部101作類似分析，周圍光142係為在電壓關斷狀態中之反射部102所類似地阻擋。因此，也產生用於LCD單元結構100之反射部102的平常黑液晶模式。
在一些實施例中，第一半波阻滯膜116及第二半波阻滯膜126的方位角係相同，例如θh 。在電壓關斷狀態中，為在透射部101中之液晶層110所形成之半波板係被視為是一對四分之一波板；在該對中之四分之一板的方位角也是相同，例如θq 。第一半波阻滯膜116及四分之一波板之一形成一寬帶四分之一波板，而第二半波阻滯膜126與四分之一波板的另一個形成另一寬帶四分之一波板。因此，透射部101的光學架構包含如所述之兩個寬帶四分之一波板。
同樣地，在反射部116中，只有第二半波阻滯膜126及液晶層110係在周圍光142的光學路徑中。應注意，在電壓關斷狀態中，在反射部102中之液晶層110係為四分之一波板。第二半波阻滯膜126與液晶層110的方位角分別為θh 及θq 。因為周圍光142的光學路徑越過第二半波阻滯膜126與液晶層110兩次，所以，反射部102的光學架構有效地包含兩寬帶四分之一波，具有與透射部101中之光學架構之相同的方位角θh 及θq 。取決於在由380nm至780nm的可見範圍的最佳中央波長的選擇，寬帶四分之一波板的阻滯值可以被架構有160nm及400nm間之一值。再者，在一些實施例中，方位角θh 及θq 可以被架構以滿足如下之兩關係式之一：
60≦4θh -2θq ≦120　(關係式1a)
或
-120≦4θh -2θq ≦-60　(關係式1b)
在一些實施例中，為了在透射及反射部中實現一對消色(achromatic)寬帶四分之一波板，方位角θh 及θq 可以架構以實質滿足一如下特定關係式：
4θh -2θq =±90　(關係式1c)
為了降低在電壓關斷狀態中之液晶層110的色散，θq 可以被架構以0°或90°對準擦拭方向，其係為液晶排列方向，具有±5°的角變動。在一些實施例中，根據關係式1c，θh 被設定約±67.5°。因為偏光板對彼此平行而不是彼此垂直，因為透射部101及反射101的光學架構實質重合，所以LCD單元結構100展現在透射及反射模式間較其他為佳之伽瑪曲線匹配能力。
圖1B顯示在電壓導通狀態的例示NB半穿透LCD單元結構100的示意剖面圖。在本案中所用”在電壓導通狀態中之半穿透LCD單元結構”表示該單元結構已經在一狀態，其中一電壓被施加至該單元結構中之液晶層中，超出臨限值，以使液晶層偏離開電壓未施加時的狀態。
如於圖1B所示，在透射部101中，在電壓導通狀態中，平行配向液晶層110將由於在層110中之液晶材料的介電各向異性之ECB作用而傾斜。在層110中之液晶材料的傾斜引發光學各向異性變化。此光學各向異性變化造成在透射部101中之液晶層110不再為半波板。因此，在電壓關斷狀態被阻擋的背光132現在可以通過偏光層118及128，以顯示在透射部101中之明亮狀態。
同樣地，在反射部102中，在電壓導通狀態下，平行配向液晶層110將由於層110中之液晶材料的介電各向異性之ECB作用而傾斜。在層110中之液晶材料的傾斜引發光學各向異性變化。此變化造成在反射部102中之液晶層110不再為四分之一波板。因此，在電壓關斷狀態中被阻擋的周圍光142現在被由金屬反射層111所反射開，以在反射部102中顯示明亮狀態。
為了顯示更清楚例子，在圖2B中之透射部101及反射部102均在電壓導通狀態。然而，在一些實施例中，透射部101之電壓導通狀態及反射部102的電壓導通狀態可以獨立設定。例如，當上述切換元件造成反射電極111a連接至透射電極112a時，透射部101及反射部102均可以根據相同像素值設定至一亮度狀態。當反射電極111a與透射電極112a斷開時，另一方面，透射部101可以設定至第一亮度狀態及反射部102可以獨立地設定至第二不同亮度狀態。
在一些實施例中，彩色影像可以配合在透射或半穿透操作模式中之透射部101中的RGB濾色層123a加以顯示，而黑與白影像可以被顯示在反射操作模式中之反射部102中。
在一些實施例中，用於液晶層110的參數為：雙折射Δn=0.067，介電各向異性Δε=6.6及旋轉黏度γ1=0.143Pa‧S。液晶層110在啟始電壓關斷狀態中具有平行配向。用於液晶層110之方位角θh為0°。液晶層110的預斜角在2°內。表1顯示在該實施例中之LCD單元結構的其他參數，在透射部101與反射部102間之面積比為40：60。
在一些實施例中，第一與第二半波阻滯膜116與126係由單軸阻滯劑所作成。用於具有上例參數值及單軸阻滯劑的LCD單元結構100的最大正規透射率對於RGB原色分別為99.98%、97.32%及79.70%。對於例示平常白半穿透ECB LCD的最大正規透射率在λ=450nm、550nm、及650nm分別為98.81%、81.08%及59.38%。NB半穿透LCD單元結構100優於傳統平常白半穿透ECB LCD，在RGB原色的透射率有1.17%、16.24%及20.32%的增益。NB半穿透LCD單元結構100具有93.59%的最大正規反射率，而傳統平常白半穿透LCD則有最大正規反射率87.11%。因此，在反射率上，NB半穿透LCD100具有優於傳統平常白半穿透ECB LCD的6.48%的增益。
在透射部101中，具有於0Vrms及5Vrms間之施加電壓及白發光二極體(LED)作為BLU的NB半穿透LCD100在約±15°的觀看錐體內完成300：1的高對比率及約±40°的10：1的對比率條(bar)。
相反地，具有於0Vrms及3Vrms間之施加電壓在相同背光條件下的傳統平常白半穿透ECB LCD可以在正入射方向完成有300：1的對比率。然而，觀看錐體被窄化至只有±5°。至於10：1的對比率條，傳統ECB LCD的範圍只在約±30°。
因此，NB半穿透LCD100具有較傳統平常白半穿透ECB LCD為大之視角。
小尺寸可攜式顯示器可以經常被傾斜並為使用者以歪斜視角觀看。在”D65”周圍光狀態下具有45度的歪斜入射角及施加電壓在0Vrms及5Vrms間，NB半穿透LCD100在反射部中可以實現在約±40°的寬觀看錐體上有10：1之對比率，及在接近±80°整個顯示觀看錐體上有大於1的對比率。因此，使用LCD單元結構100的顯示器上的黑白影像可以在周圍光線狀況下被讀取，而沒有灰階反轉。
在一些實施例中，不使用單軸阻滯劑，第一及第二半波阻滯膜116及126也可以由其他類型之各向異性阻滯劑作成。例如，也可以使用雙軸阻滯劑及歪斜阻滯劑。在使用雙軸阻滯劑作為第一與第二半波阻滯膜116及126的實施例中，可以使用負或正雙軸阻滯劑。
在使用負雙軸阻滯劑作為半波阻滯膜116及126的一些實施例中，Nz可以於一範圍內選擇。Nz被界定為(nx-nz)/(nx-ny)。可能Nz值的例示範圍可以是0.2≦Nz≦0.9。在一實施例中，Nz可以為0.35。在與前述類似的格架構及TFT驅動電壓下，如上所述之LCD單元結構100的觀看錐體在透射部101中的10：1的對比率為大於±60°，及在反射部102中的”D65”日光狀況下約±60°。
在這些實施例中，即使當偏光層118及128與半波阻滯膜116及126的偏光吸收軸均為逆時針位移開液晶配向方向1°，在透射部中之正入射角的對比率仍在於75及100間之範圍內；在10：1的對比率中，觀看錐體仍維持於±60°附近。在反射部中，在正入射角的對比率仍在75及100間之範圍內，及在10：1的對比率的觀看錐體在±60°附近。
在正雙軸阻滯劑被使用作為半波阻滯膜116及126的一些實施例中，Nz可以在-0.5及0的範圍內作選擇。在一實施例中，Nz可以為-0.1。在類似格架構及前述之TFT驅動電壓下，前述之LCD單元結構100的觀看錐體在透射部101中的10：1的對比率下在±60°附近，及在反射部102的”D65”日光狀況下約在±60°附近。
在這些實施例中，即使當偏光層118及128與半波阻滯膜116及126的偏光吸收軸均逆時針位移開液晶配向方向1°，在透射部中之正入射角的對比率係在75及100間之範圍內；在10：1的對比率的觀看錐體維持在±60°附近。在反射部中，在正入射角的對比率係在75及100間之範圍內，在10：1的對比率中，觀看錐體係大於±50°。
因此，在使用負或正雙軸阻滯劑作為在LCD單元結構100中之半波阻滯膜116及126的實施例中，完成了在透射部101及反射部102中之寬視角。同時，具有雙軸阻滯劑的LCD單元結構100也具有相對於具有單軸阻滯劑的類似LCD單元結構100，在結構中的其他光學元件為佳的角配向公差。
2.2邊緣電場切換
圖2A顯示在電壓關斷狀態中之例示NB半穿透LCD單元結構200之示意剖面圖。如所示，LCD單元結構200沿著圖2A的水平方向包含有透射部201及反射部202。透射部201與反射部202沿著圖2A的垂直方向具有不同的分層結構。
LCD單元結構200包含一層210平行配向液晶材料。當透射部101及反射部202均包含結構，以操作於此所示之FFS模式時，在透射部201及反射部202中之液晶層210可以配向電壓關斷狀態中之相同方向。液晶層210可以被毛細作用或在真空狀態下之一滴填入處理而被填入格空間中。在一些實施例中，液晶層210為正介電各向異性類型，具有Δε>0。在一些實施例中，液晶層210為負介電各向異性類型，具有Δε<0。
濾色層223a可以沈積在頂基板層224的表面上或附近。濾色層可以覆蓋透射部201及反射部202，或只覆蓋透射部201。其中可能有紅、綠及藍(RGB)濾色層223a沈積在透射部201中之頂基板層224的內面上或附近，該內面係面向該液晶層210。在未為濾色層223a所覆蓋的區域中，可以架構有一上塗覆層223b。此上覆蓋層223b可以為包含有機材料，例如a-Si：C：O及a-Si：O：F，或無機材料，例如氮化矽(SiNx)及氧化矽(SiO2)的鈍化層，其係為電漿加強化學氣相沈積或其他類似濺鍍法所備製。
等效於半波板的格內阻滯劑254可以插入於(1)一層包含濾色層223a或上塗覆層223b及(2)第二上塗覆層213之間。第二上塗覆層213可以藉由光微影蝕刻製程，形成在多數部份蝕刻區域中。在各種實施例中，第二上塗覆層213可以包含丙醯酸樹脂、聚醯胺、或酚醛環氧樹脂。
透射部201可以具有與反射部202不同的液晶格間隙。在一些實施例中，部份由於格內阻滯劑254及第二上塗覆層213，在反射部202中之液晶格間隙可以大約為透射部201中之液晶格間隙的一半。
ITO層222可以位於底基板層214之面向液晶層210的內面上或附近作為共同電極222a。在一些實施例中，此ITO層222可以覆蓋透射部201及反射部202，或只覆蓋透射部201。在一些實施例中，例如鋁(Al)或銀(Ag)的金屬反射層211可以插入鄰近底基板層214的內面。在ITO222覆蓋透射部201及反射部202的實施例中，金屬反射層211可以沈積在ITO層222的頂面上。在一些實施例中，此金屬反射層211可以為凸出金屬層。在透射部201的ITO層222及反射層211的上方，可以沈積有電絕緣鈍化層252。
ITO層212可以沈積在鈍化層252的上方。此ITO層212可以形成包含多數規則形狀，例如條形或圓形、矩形等的穿孔圖樣。導電材料實質只有被沈積在圖案的規則形狀中。在一些實施例中，在ITO層212中的這些規則形狀為電絕緣的，或者可以被一間隙的非導電材料所分開，例如，是一介電材料或簡單地將液晶材料與層210分開。
具有正交偏光軸的底線性偏光層216及頂線性偏光層226可以分別附接在底基板層214與頂基板層224的外表面。
在一些實施例中，在ITO層212中之穿孔圖樣可以包含兩分開之獨立穿孔次圖樣。兩分開獨立穿孔的次圖樣可以被使用分別作為透射部201的透射電極及反射部202的反射電極。一切換元件可以被架構於單元結構200中，以控制是否反射電極連接或斷開透射部201的透射電極。例如，在包含LCD單元結構200的半穿透LCD顯示器部份操作模式中，配合顯示模式控制邏輯動作的切換元件可以使得反射電極被連接至透射電極；因此，反射及透射電極可以為相同信號所驅動，以使得透射部201及反射部202同時表達一相同像素或次像素值。另外，在部份其他操作模式中，切換元件可以使得反射電極與透射電極斷開；因此，反射及透射電極可以為分開信號所驅動，以使得透射部201及反射部202獨立表達不同像素或次像素值。例如，在透射操作模式中，透射部201可以依據在影像資料的像素或次像素值加以設定，而反射部202可以被設定於暗黑狀態。另一方面，在反射操作模式中，反射部202依據在影像資料的像素或次像素值加以設定，同時，透射部201可以被設定為暗黑狀態。
切換元件可以為藏於反射部202中之金屬反射層211下的一或更多TFT加以實施，以改良半穿透LCD的開口率。
在一些實施例中，在電壓關斷狀態中，平行配向液晶層210可以被配向一方向，使得在透射部201中之液晶層210實質為半波板，其慢軸典型沿著頂線性偏光層226的吸收軸，而在反射部202中之液晶層210係實質為四分之一波板。在不同實施例中，具有不同電可控制雙折射特性的液晶材料可以用於液晶層210中。在一些實施例中，(未示於圖2A中之)擦拭聚醯亞胺層可以形成在ITO層212、222及金屬反射層211與液晶層210之間，以在造成接近擦拭聚醯亞胺層的液晶層210變成沿著擦拭方向平行配向，平行基板層214及224的平坦面。
因為液晶層210係平行配向於在電壓關斷狀態中之頂線性偏光層226的偏光軸，因為液晶層210係正交配向於在電壓關斷狀態的底線性偏光216的偏光軸，所以，來自BLU透過底偏光層216的背光232係為在電壓關斷狀態的頂偏光層226所阻擋。這對於LCD單元結構200的透射部201，產生平常黑液晶模式。
在反射部202中，周圍光242的光路徑越過液晶層210兩次。因為液晶層210及在反射部202中之格內阻滯劑254形成在電壓關斷狀態中之寬帶四分之一波板，所以在周圍光242的光路徑越過液晶層210及格內阻滯劑254兩次後的總作用為越過一半波板。在類似於圖1A的反射部101的類似分析下，周圍光242係被阻擋於在電壓關斷狀態的反射部202中。因此，也產生用於LCD單元結構200的反射部202的平常黑液晶模式。
在一些實施例中，在反射部216中，格內阻滯劑254具有例如方位角θh 。在電壓關斷狀態中，液晶層210為具有例如θq 方位角的四分之一波板。如上所述，格內阻滯劑254及液晶層210形成一寬帶四分之一波板。因為周圍光242的光學路徑越過格內阻滯劑254及液晶層210兩次，所以，反射部202的光學架構有效地包含兩寬帶四分之一波，具有相同方位角θh 及θq 。取決於在可見範圍380nm至780nm的最佳中央波長的選擇，寬帶四分之一波板之阻滯值可以被架構以具有於160nm及400nm間之一值。再者，在一些實施例中，方位角θh 及θq 可以被架構以滿足以下兩關係式之一：
60≦4θh -2θq ≦120　(關係式2a)
或
-120≦4θh -2θq ≦-60　(關係式2b)
在一些實施例中，為了在反射部中實現一對消色(achromatic)寬帶四分之一波板，方位角θh 及θq 可以架構以實質滿足一如下特定關係式：
4θh -2θq =±90　(關係式2c)
為了降低在電壓關斷狀態中之液晶層210的色散，θq 可以被架構以由擦拭方向0°及相對於條狀ITO層212的縱向10°，具有±5°的角變動。在一些實施例中，根據關係式2c，θh 被設定約±77.5°。
圖2B顯示在電壓導通狀態的例示NB半穿透LCD單元結構200的示意剖面圖。
如圖2B所示，在透射部201中，在電壓導通狀態下，一邊緣場效應存在於共同電極與透射電極之間，以扭曲在透射電極上的液晶分子，以使得整個或部份背光通過第二偏光層226，造成一明亮狀態。
當反射部202在電壓導通狀態時，邊緣場效應存在於共同電極與為ITO層212一部份的反射電極之間，以扭曲在反射電極上的液晶分子，以造成在透射部201中之液晶層210不再為四分之一波板。因此，在電壓關斷狀態被阻擋的周圍光242現可以由金屬反射層211反射離開，以顯示為在反射部202中之明亮狀態。
透射部201的電壓導通狀態及反射部202中之電壓導通狀態也可以獨立設定。例如，當切換元件使得反射電極連接透射電極，透射部201及反射部202兩者可以根據相同像素值被設定至一共相關亮度狀態。當反射電極由透射電極斷開時，透射部201可以被設定為第一亮度狀態，而反射部202可以獨立地設定至第二不同亮度狀態。
在一些實施例中，彩色影像可以配合在透射或半穿透操作模式中之透射部201中的RGB濾色層加以顯示，而黑與白單色影像可以被顯示在反射操作模式中之反射部202中。
在一實施例中，液晶層210係由Merck所購得之MLC-6609所作成。用於液晶層210的參數為：雙折射Δn=0.0777(於λ=550nm)，及介電各向異性Δε<0。液晶層210在啟始電壓關斷狀態中相對於條狀ITO212縱向具有水平配向10°的擦拭角。鈍化層252的厚度為0.15μm。每一電極元件寬度，例如ITO條為3μm，而在兩相鄰ITO條間之距離也是3μm。表2顯示在該實施例中之LCD單元結構的其他參數，在透射部201與反射部202間之面積比為40：60。
用於具有上例參數值的LCD單元結構200的最大正規透射率對於RGB原色分別為79.00%、94.57%及94.68%。對於半穿透LCD單元結構200的正規反射率在λ=450nm、550nm、及650nm，於7Vrms分別為90.81%、93.86%及90.71%。
在透射部201中，具有0Vrms及5Vrms間之一施加電壓及白發光二極體(LED)作為BLU的NB半穿透LCD200在約±30°的觀看錐體及正入射方向，完成500：1的高對比率。可以以約±80°的10：1的對比率條(bar)可以取得高視角。
在具有45°的傾斜入射角及於0Vrms及5Vrms間之一施加電壓，在反射部中之”D65”周圍光狀態下，NB半穿透LCD200可以實現約±35°的寬觀看錐體，10：1的對比率，及在幾乎整個±80°顯示觀看錐體，有大於1的對比率。
傳統NB半穿透FFE或IPS LCD使用圓形偏光層或一或更多寬帶四分之一波膜。在這些傳統LCD中的大尺寸圓形偏光板及寬帶四分之一波膜的包含組裝與對準的使用成本係遠大於在LCD單元結構200中使用一對線性偏光層及一格內阻滯劑254的使用成本。再者，因為圓形偏光背光係在反射部中被阻擋，所以在傳統LCD中很困難再循環背光。因此，當反射部的面積與透射部的面積相當時，傳統LCD忍受低輸出效率。
另一方面，LCD單元結構200展現高對比率及寬視角。光再循環/再指向膜也可以加入於BLU與底偏光層218之間，以如所述地再循環來自反射部202的背光至透射部201，甚至當透射部201的面積與反射部202的面積相當時，造成使用LCD單元結構200的顯示器中的BLU的高光學輸出效率。
2.3　花狀電極架構
圖3A顯示於電壓關斷狀態中之例示NB的半穿透LCD單元結構300之示意剖面圖。如所示，LCD單元結構300沿著圖3A的水平方向包含透射部301與反射部302。透射部301及反射部302沿著圖3A的垂直方向具有不同分層結構。
LCD單元結構300包含一層310平行配向液晶材料。當透射部301及反射部302兩者包含結構以操作於如所示之FEC模式時，在透射部301及反射部302中之液晶層310可以配向在電壓關斷狀態中相同方向。液晶層310可以藉由毛細管作用或在真空狀態下之一滴填入程序填入格空間中。在一些實施例中，液晶層310為正介電各向異性類型具有Δε>0。在一些實施例中，液晶層310為負介電非等向類型具有Δε<0。
濾色層323a可以沈積在頂基板層324中面向液晶層310的內面上或附近。濾色層可以覆蓋透射部301及反射部302，或只覆蓋透射部301。其中可以有紅、藍及綠(RGB)濾色層323a。在未為濾色層323a所覆蓋的區域中，可以架構有上塗覆層323b。此上塗覆層323b可以為鈍化層，其包含例如a-Si：C：O與a-Si：O：F的有機材料或例如氮化矽(SiNx)及氧化矽(SiO2)的無機材料，其係為電漿加強化學氣相沈積或其他類似濺鍍法所備製。
透射部301可以具有與反射部302不同的液晶格間隙。在一些實施例中，LCD單元結構300在接近反射部302中的頂基板層314附近包含上塗覆層313。上塗覆層313可以藉由光微影蝕刻製程形成在多數部份蝕刻區域中。在一些實施例中，部份由於上塗覆層313，在反射部302中之液晶格間隙可以大約為在透射部301中之液晶格間隙的一半。在各種實施例中，上塗覆層313可以包含丙烯酸樹脂、聚醯胺、或酚醛環氧樹脂。
ITO層322a可以位在頂基板層324與液晶層310之間，成為共同電極322的第一部份。ITO層322b可以位在上塗覆層313與液晶層310之間作為共同電極322的第二部份。
底基板層314可以由玻璃作成。在透射部301中，在底基板層314的面向液晶層310的內表面上設有一透明氧化銦錫(ITO)層312作為透射電極。
在反射部302中，底基板層314的內表面可以被覆蓋以例如鋁(Al)或銀(Ag)的金屬反射層311b，以作為反射電極。在一些實施例中，此金屬反射層311b可以為凸出金屬層。
具有實質相同偏光軸之底線性偏光層316及頂線性偏光層326可以分別被附著至底基板層314及頂基板層324的外表面。
一切換元件可以被架構於單元結構300中，以控制311a是否連接或斷開透射部301中之透射電極312a。例如，在包含LCD單元結構300的半穿透LCD顯示器的一些操作模式中，配合顯示模式控制邏輯操作的切換元件可以使得反射電極311a被連接至透射電極312a；因此，電極311a及312a可以為相同信號所驅動，以使得透射部301及反射部302同時表達相同像素或次像素值。在一些其他操作模式中，切換元件可以使反射電極311a與透射電極312a斷開；電極311a及312a因此可以為分開信號所驅動，以使得透射部301及反射部302獨立地表示不同像素或次像素值。例如，在透射操作模式中，透射部301可以依據像素或次像素值，根據影像資料加以設定，同時，反射部302可以被設定於暗黑狀態。另一方面，在反射操作模式中，反射部302可以依據像素或次像素值，根據影像資料設定，同時，透射部301可以被設定於暗黑狀態。
切換元件可以藉由一或更多隱藏在反射部302的金屬反射層311之下的TFT，以改良半穿透LCD的開口率。
在一些實施例中，在電壓關斷狀態中，平行配向液晶層310可以被配向於一方向。在不同實施例中，具有不同電可控制雙折射特性的液晶材料可以被用於液晶層310中。在一些實施例中，擦拭聚醯亞胺層並未用於LCD單元結構100中。在一些實施例中，液晶層310的配向方向可以為垂直，如圖3A所示。
在一些實施例中，第一半波阻滯膜316與第一四分之一阻滯膜336係被放置於底基板316上。這些阻滯膜316及336的順序可以是如所顯示或相反。類似地，第二半波阻滯膜326及第二四分之一阻滯膜346係被放置於底基板層314下。這些阻滯膜326及346的順序可以如所示或相反。第一與第二半波阻滯膜316及326的慢軸方向可以實質沿著第一方向。第一與第二四分之一波阻滯膜336及346的慢軸方向可以實質沿著第二方向。
當由第一偏光層318離開之具有第一正交偏光狀態的來自BLU的背光332於進入第二偏光層328時變成具有第二正交偏光狀態的光。具有此第二正交偏光狀態的光係為偏光層328所阻擋。這產生用於LCD單元結構300的透射部301的平常黑液晶模式。
在反射部302中，周圍光342的光路徑越過第二半波膜326及第二四分之一波膜346兩次。相對於周圍光342的光路徑這些阻滯膜的總作用為半波板。在用於反射部101的類似分析下，周圍光342係被阻擋於在電壓關斷狀態的反射部302中。因此，也產生用於LCD單元結構300的反射部302的平常黑液晶模式。
在一些實施例中，第一半波阻滯膜316與第二半波阻滯膜326的方位角相同，例如θh 。同樣地，在一些實施例中，第一四分之一波阻滯膜336及第二四分之一阻滯膜346的方位角為相同，例如θq 。第一半波阻滯膜316及第一四分之一阻滯膜336形成一寬四分之一波板，而第二半波阻滯膜326及第二四分之一波阻滯膜346形成另一寬帶四分之一波板。因此，透射部301的光學架構包含如所述之兩寬帶四分之波板。
同樣地，在反射部316中，只有第二半波阻滯膜326及第一四分之一阻滯膜336係在周圍光342的光學路徑中。第二半波阻滯膜326與第一四分之一阻滯膜336的方位角分別為θh 及θq 。因為周圍光342的光學路徑越過第二半波阻滯膜326及第一四分之一波阻滯膜336兩次，所以反射部302的光學架構也有效地包含兩寬帶四分之一波，具有相同方位角θh 及θq 。取決於在可見範圍380mnm至780nm的最佳中央波長的選擇，頻帶四分之一波板的阻滯值可以被架構以於160nm及400nm間之一值。再者，在一些實施例中，方位角θh 及θq 可以被架構以滿足如下之兩關係式之一：
60≦4θh -2θq ≦120　(關係式3a)
或
-120≦4θh -2θq ≦-60　(關係式3b)
在一些實施例中，為了在透射及反射部中，實現一對消光頻帶四分之一波板，方位角θh 及θq 可以被架構以實質滿足一特定關係：
4θh -2θq =±90　(關係式3c)
因為偏光板對係平行配向而不是彼此垂直，因為透射部301及反射部302的光學架構彼此重合，所以LCD單元結構300在透射與反射模式間展現較其他為佳之伽瑪曲線匹配能力。
在一些實施例中，LCD單元結構300包含一花狀電極架構，其產生一電場，其像在電壓導通狀態的多數花朵形狀。在一些實施例中，此電極架構包含：多數微突出部在以下之一上，(1)共同電極322及(2)透射電極311a或反射電極311b；及在其他電極上的多數開口。在一些實施例中，各個開口為對稱形狀，例如圓、矩形、六角、八角等等。在一些實施例中，微突出部被形成在較接近底基板層314的電極層上，而該等開口係形成在接近頂基板層324的電極層上。
在一些實施例中，LCD單元結構300的電極架構形成多數電極次結構。在一些實施例中，在透射部301中之電極次結構彼此相像，而在反射部302中之電極次結構彼此相像。圖3B顯示一例示電極次結構，其包含第一電極部份372及第二相對電極部份378。在一實施例，第一電極部份372係位在共同電極322中，而第二電極部份378係位在透射電極311a或反射電極311b之任一中。第一電極部份372包含一開口374，其係為例如ITO的導電材料的孔隙。一微突出部376係形成在第二電極部份378上。
微突出部376可以包含一透明材料或非透明材料。在一些實施例中，微突出部376可以包含介電材料。介電材料可以具有與液晶層310不同的介電常數。介電材料可以具有與液晶層310相同或不同的折射率。
微突出部376可以包含有或沒有塗覆一導電層的錐面。如有塗，則在微突出部376的錐面中之導電層可以為透明導電層或非透明金屬層；導電層可以或可不連接至第二電極部份378。
在各種實施例中，於此所述之在透射部301的開口的形狀、大小及面積可以與在反射部302中之對應者不同。在一些實施例中，在反射部302中之開口的面積係大於在透射部301中者。
圖3C顯示在電壓導通狀態的例示NB半穿透LCD單元結構300的示意剖面圖。
如圖3C所示，在透射部301中，在電壓導通狀態中，由於在層310中的液晶材料的介電各向異性，平行配向液晶層310將為電極架構所建立的電場所扭曲。在層310中之液晶材料的扭曲造成光學各向異性變化。因此，背光332可以現在通過偏光層318及328，以在透射部301顯示一明亮狀態。
同樣地，在反射部302中，在電壓導通狀態中，平行配向液晶層310將為由於在層310中之介電各向異性之電極架構所建立的電場所扭曲。層310中之液晶材料的扭曲造成光學各向異性變化。因此，周圍光342可以由金屬反射層311反射離開，以在反射部302中顯示明亮狀態。
透射部301的電壓導通狀態及反射部302的電壓導通狀態可以獨立設定。例如，當反射電極311a連接至透射電極312a時，透射部301及反射部302兩者可以被設定至一共相關亮度狀態。當反射電極311a與透射電極312a斷開時，透射部301可以被設定至第一亮度而反射部302可以設定至第二不同亮度狀態。
在一些實施例中，彩色影像可以在透射或半穿透操作模式中，配合在透射部301中的RGB濾色層323a加以顯示，而黑白單色影像可以在反射部302中顯示，因為在反射操作模式中之此區域上沒有濾色層。
在一實施例中，液晶層310可以由Merck購得之MLC-6608作成。如所述，LCD單元結構200可以包含多數電極次結構，例如圖3B所示者，並具在透射部301中，具有4微米的格間隙及在反射部302中有2.5微米格間隙。在此實施例中，電極次結構的單位面積為相同，例如28微米×28微米。開口的單位面積可以為8微米。微突出部具有9微米的直徑及2.5微米的高度。液晶層310的參數為：雙折射Δn=0.083(於λ=550nm)，及介電各向異性Δε<0。液晶層310在啟始電壓關斷狀態中，具有垂直配向。液晶層310的預傾斜角度為90度。表3顯示在該實施例中的LCD單元結構的其他參數，在透射部301與反射部302間有40：60的面積比。
具有上述例示參數值的LCD單元結構300的最大正規透射率對RGB原色分別為73.8%、89.1%及87.4%。使用曲折形狀狹縫的傳統四維半穿透VA LCD的最大正規透射率於λ=450nm、550nm及650nm分別為61.1%、74.5%及75.4%。NB半穿透LCD單元結構300分別有優於傳統四維半穿透VA LCD在RBG原色中分別有20.78%、19.59%及15.91%的透射率增益。NB半穿透LCD單元結構300在白光源有96.10%的最大正規反射率，而傳統四維半穿透VA LCD具有82.95%的最大正規反射率。因此，NB半穿透LCD300有優於傳統四維半穿透VA LCD 15.8%之反射率增益。
在透射部301中，具有於0Vrms及5Vrms間之施加電壓及白發光二極體(LED)作為BLU的NB半穿透LCD300在正入射方向及在約±20度的觀看錐體完成有500：1的高對比率。10：1的對比率條延伸約±50度。
在“D65”周圍光狀態下並在反射部中具有0Vrms及5Vrms間之施加電壓的NB半穿透LCD300可以在約±50度的寬觀看錐體中實現10：1的對比率，及在接近整個±70度的顯示觀看錐體，具有大於1的對比率。
為了顯示一清楚例子，多數開口係位於接近底基板層與頂基板層之一。在一些實施例中，開口可以位於電極層中接近兩基板層處。為了顯示清楚例子，開口可以為對稱形狀。在一些實施例中，開口可以為非對稱形狀。
3.背光再循環
在一些實施例中，於此所述之LCD單元結構可以包含背光再循環的配置。
圖4顯示LCD單元結構100的例示配置。如所示，光再循環/再指向膜134可以插入於BLU136與底偏光層118之間。光再循環/再指向膜134可以為偏光再循環膜，例如由3M購得之雙亮度加強膜(DBEF)。光再循環/再指向膜134反射第一偏光狀態中之光並傳送光於第二正交偏光狀態。在一些實施例中，光再循環/再指向膜134可以將來自任何進入方向的光再指向至向外方向的特定範圍。入射光的再指向可以藉由在膜內的光的一或更多折射及/或反射所完成。
在反射部102中，來自BLU136的背光132首先通過光再循環膜134、線性偏光層118、及半波阻滯膜116，並進入具有第一偏光狀態的反射部102的底區域。光可以隨機地為反射層111所反射。反射光可以通過半波阻滯膜116並離開具有相同第一偏光狀態的線性偏光層118。藉由光再循環/再指向膜134甚至BLU136的表面之反射及再指向，背光132係被再指向進入透射部101。因此，來自在反射部102中之BLU的背光被再循環入透射部101。在一些實施例中，透過此背光再循環，多的20~50%的光可以由反射部102再指向進入透射部101，否則這些光將在其他傳統半穿透LCD中浪費掉。因此，BLU的高光學輸出可以用透射部101中的加強亮度加以取得。
為了顯示清楚例子，LCD單元結構100係被用以顯示背光再循環。在一些實施例中，LCD單元結構200及300使用與背光再循環所述之相同或類似結構。
3.　延伸及變化
為了顯示清楚例子，在半穿透LCD單元結構中之透射部及反射部可以如在ECB、FFS、或FEC模式之一的操作所述。在一些實施例中，半穿透LCD單元結構可以操作為混合模式。在這些實施例中，半穿透LCD單元結構的透射部可以包含前述之ECB、FFS、或FEC模式之一操作模式所述之透射結構，而相同半穿透LCD單元結構的反射部可以包含前述之ECB、FFS、或FEC模式之一不同操作模式所述之反射結構。例如，透射部可以具有與透射部201相同的結構，而反射部可以具有反射部102的結構。或者及/或選用地，透射部可以具有與透射部101相同的結構，及反射部可以具有與反射部202相同的結構。或者及/或選用地，透射部可以具有與透射部301相同的結構，而反射部可以具有與反射部102相同的結構。在半穿透LCD單元結構中，可以使用透射部與反射部的其他不同組合。如前所述，液晶層保持平行配向於電壓關斷狀態之各個透射部與反射部內的相同方向。然而，在透射部中之液晶層部份可以可不配向在電壓關斷狀態中之反射部中之液晶層部份。
於此所述之LCD單元結構可以使用以表達不同顏色。用以表示一顏色的LCD單元結構的參數可以與用於表示另一顏色的LCD單元結構的參數不同，即使兩LCD單元結構可以為相同顯示面板的一部份。例如，用於”綠”色的LCD單元結構的格間隙可以與用於”紅”色的LCD單元結構的不同，即使兩LCD單元結構屬於在相同LCD顯示器的相同像素。
雖然本發明之較佳實施例已經被顯示與描述，但明顯地，本發明並不只限於這些實施例。各種修改、變化、變更、替換及等效將可以為熟習於本技藝者所知，而不脫離申請專利範圍中所述之本發明之精神與範圍。
100．．．LCD單元結構
101．．．透射部
102．．．反射部
111．．．金屬反射層
111a．．．反射電極
112．．．透明氧化銦錫層
112a．．．透射電極
113．．．上塗覆層
114．．．底基板層
116．．．底線性偏光層
118．．．偏光層
110．．．液晶層
122．．．ITO層
122a．．．共同電極
123a．．．濾色層
123b．．．上塗覆層
124．．．頂基板層
126．．．頂線性偏光層
128．．．偏光層
132．．．背光
142．．．周圍光
200．．．LCD單元結構
201．．．透射部
202．．．反射部
210．．．液晶層
211．．．金屬反射層
212．．．ITO層
213．．．上塗覆層
214．．．底基板層
216．．．反射部
222．．．ITO層
222a．．．共同電極
223a．．．濾色層
223b．．．上塗覆層
224．．．頂基板層
226．．．頂線性偏光層
232．．．背光
252．．．鈍化層
254．．．格內阻滯劑
300．．．NB半穿透LCD
301．．．透射部
302．．．反射部
310．．．液晶層
311a．．．反射電極
311b．．．金屬反射層
314．．．底基板層
316．．．底線性偏光層
318．．．第一偏光層
322．．．共同電極
322a．．．ITO層
322b．．．ITO層
323a．．．濾色層
323b．．．上塗覆層
324．．．頂基板層
326．．．頂線性偏光層
328．．．第二偏光層
332．．．背光
336．．．第一四分之一阻滯膜
342．．．周圍光
346．．．第二四分之一阻滯膜
372．．．第一電極部份
374．．．開口
376．．．微突出部
378．．．第二電極部份
134．．．光再循環/再指向膜
136．．．光再循環/再指向膜
本發明之各種實施例將配合附圖描述，以顯示本發明而非限制本發明，圖式中，相同元件符號表示相同元件。
圖1A顯示在電壓關斷狀態中之例示平常黑半穿透電控制雙折射(ECB)LCD單元結構的示意剖面圖。
圖1B顯示在電壓導通狀態中之例示平常黑半穿透ECB LCD單元結構的示意剖面圖。
圖2A顯示在電壓關斷狀態中之例示平常黑半穿透邊緣電場切換(FFS)LCD單元結構的示意剖面圖。
圖2B顯示在電壓導通狀態中之例示平常黑半穿透FFS LCD單元結構的示意剖面圖。
圖3A顯示在電壓關斷狀態中之例示平常黑半穿透花狀電極架構(FEC)LCD單元結構的示意剖面圖。
圖3B顯示在例示平常黑半穿透FEC LCD單元結構的例示電極次結構。
圖3C顯示在電壓導通狀態中之例示平常黑半穿透FEC LCD單元結構的示意剖面圖。
圖4顯示可以與任一LCD單元結構使用的例示背光再循環設計。
這些圖並未依比例描繪。
100．．．LCD單元結構
101．．．透射部
102．．．反射部
110．．．液晶層
111．．．金屬反射層
111a．．．反射電極
112．．．透明氧化銦錫層
112a．．．透射電極
113．．．上塗覆層
114．．．底基板層
116．．．底線性偏光層
118．．．偏光層
122．．．ITO層
122a．．．共同電極
123a．．．濾色層
123b．．．上塗覆層
124．．．頂基板層
126．．．頂線性偏光層
128．．．偏光層
132．．．背光
142．．．周圍光

Claims (40)

  1. 一種半穿透液晶顯示器，包含多數單元結構，各個單元結構包含：反射部，包含：第一偏光層、第二偏光層、第一基板層、及第二基板層的第一部份，其中該第二基板層係與該第一基板層相對；第一共同電極部份；反射電極；上塗覆層，鄰近該第一基板層及該第二基板層之一；反射層，鄰近該第一基板層；半波阻滯膜；其中該第一基板層及該第二基板層係在該第一偏光層及該第二偏光層之間；液晶層的第一液晶層部份，在該第一基板層及該第二基板層間，其中在該第一液晶層部份之液晶分子實質平行沿著電壓關斷狀態中之一方向平行配向；透射部，包含：該第一偏光層、該第二偏光層、該第一基板層、及該第二基板層的第二部份；該液晶層的第二液晶層部份在該第一基板層及該第二基板層之間；第二共同電極部份；及透射電極；其中該第一液晶層部份的格間隙係與該第二液晶層部份的格間隙不同；其中在該第二液晶層部份中之液晶分子實質沿著該電壓關斷狀態中的第二方向平行配向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構更包含至少一濾色層，覆蓋該透射部的至少一區域，其中該單元結構係架構以表達相關於該至少一濾色層的顏色的顏色值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構為複合像素的一部份，及其中該複合像素包含另一單元結構，其被架構以表達與為該單元結構所表達的該顏色值以外的不同顏色值。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該第一基板層的表面的法線方向係平行配向於該第一方向與該第二方向的一或更多者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構更包含一或更多配向膜及其中該第一方向與該第二方向的一或更多係沿著該一或更多配向膜的至少之一的擦拭方向。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該半波阻滯膜係為一格內阻滯膜，其實質只覆蓋該反射部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構包含第一半波膜及第二半波膜，其中該第一半波膜包含在該反射部中之第一半波膜部份及在該透射部中的第二半波膜部份，其中該第二半波膜包含在該反射部中之第三半波膜部份及在該透射部中之第四半波膜部份，及其中該半波阻滯膜係為在該反射部中之該第三半波膜部份。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之半穿透液晶顯示器，其中該第二半波膜為單軸阻滯膜、雙軸阻滯膜、或斜向阻滯膜之一。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該液晶層包含液晶材料，其光學雙折射係可電控制。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該半波阻滯膜與該第一液晶層部份形成一在該電壓關斷狀態的寬帶四分之一波板。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之半穿透液晶顯示器，其中該半波阻滯膜具有θh 的方位角，其中該第一液晶層部份具有θq 的方位角，及其中該等方位角滿足以下之一(1)60≦4θh -2θq ≦120，或(2)-120≦4θh -2θq ≦-60。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構包含第一半波膜與第二半波膜，其中該半波阻滯膜係該第二半波膜的第一部份，其中該半波阻滯膜及在該電壓關斷狀態中的該第一液晶層部份形成在該反射部中之寬帶四分之一波板，其中該第二半波膜的第二部份及在該電壓關斷狀態中的該第二液晶層部份的第一半部在該透射部中形成第一寬帶四分之一波板，及其中該第一半波膜與在該電壓關斷狀態中的該第二液晶層部份的第二剩餘半部形成在該透射部中的第二寬帶四分之一波板。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之半穿透液晶顯示器，其中該第一半波膜具有θh 的方位角，其中該第一液晶層部份具有θq 的角，其中該第二半波膜的方位角實質為θh ，及其中該等方位角滿足以下之一(1)60≦4θh -2θq ≦120，或(2)-120≦4θh -2θq ≦-60。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構包含第一半波膜、第二半波膜、第一四分之一波膜、及第二四分之一膜，其中該半波阻滯膜為該第二半波膜的一部份，其中該第一半波膜及該第一四分之一膜形成包含在該透射部及該反射部中的第一寬帶四分之一波板，及其中該第二半波膜與該第二四分之一波形成在該透射部與該反射部中的第二寬帶四分之一波板。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之半穿透液晶顯示器，其中該第一半波膜具有θh 的方位角，其中該第一四分之一波膜具有θq 的方位角，其中該第二半波膜的方位角實質為θh ，其中該第二四分之一波膜的方位角實質為θh ，其中該等方位角滿足以下之一(1)60≦4θh -2θq ≦120，或(2)-120≦4θh -2θq ≦-60。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構包含切換元件，其係架構以控制是否該反射電極電連接至該透射電極。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極係位在該液晶層的第一側上及該透射電極與該反射電極係位在該液晶層的第二相反側上。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極、該透射電極、及該反射電極係位在該液晶層的相同側上，其中該單元結構更包含鈍化層，其中該共同電極位在該鈍化層的第一側上，及其中該透射電極與該反射電極係位在該鈍化層的第二相反側上。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極、該透射電極及該反射電極之至少之一係由導電材料的非穿孔平坦層所形成。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極、該透射電極、及該反射電極之至少之一係由多數分立導電元件所形成，及其中兩相鄰分立導電元件係在空間上為非導電間隙所分開。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極、該透射電極、及該反射電極之至少之一包含一或更多開口，各個開口係為導電材料的孔隙。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中一或更多微突出部係沈積在該共同電極、該透射電極、及該反射電極之至少之一上。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該共同電極包含一或更多開口，各個開口係為導電材料的孔隙，其中一或更多微突出部係沈積在該透射電極與該反射電極上，其中該一或更多開口及該一或更多微突出部形成一或更多對的電極次結構，各對電極次結構包含該一或更多開口之一及該一或更多微突出部之一。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之半穿透液晶顯示器，其中該單元結構更包含光循環膜，在該第一基板層及背光單元之間，其再導引來自該反射部的背光至該透射部。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之半穿透液晶顯示器，其中該光循環膜被架構以將任意偏光狀態的入射光轉移為具有特定偏光狀態的再導引光。
  26. 一種電腦，包含：一或更多處理器；半穿透液晶顯示器，耦接至該一或更多處理器並包含多數單元結構，一單元結構包含：反射部，包含：第一偏光層、第二偏光層、第一基板層、及第二基板層之第一部份，其中該第二基板層係相對於該第一基板層；第一共同電極部份；反射電極；上塗覆層，鄰近該第一基板層與該第二基板層之一；反射層，鄰近該第一基板層；半波阻滯膜；其中該第一基板層及該第二基板層係在該第一偏光層與該第二偏光層之間；液晶層的第一液晶層部份在該第一基板層與該第二基板層之間，其中在該第一液晶層部份中的液晶分子實質沿著電壓關斷狀態的一方向平行配向；透射部，包含：該第一偏光層、該第二偏光層、該第一基板層、及該第二基板層的第二部份；該液晶層的第二液晶層部份在該第一基板層與該第二基板層之間；第二共同電極部份；及透射電極；其中該第一液晶層部份的格間隙與該第二液晶層部份的格間隙不同；其中在該第二液晶層部份中的液晶分子係實質沿著在該電壓關斷狀態中的第二方向平行配向。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構更包含至少一濾色層，覆蓋該透射部的至少一區域，其中該單元結構被架構以表達相關於該至少一濾色層的顏色的顏色值。
  28. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該半波阻滯膜係為格內阻滯膜，其實質只覆蓋該反射部。
  29. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構包含第一半波膜及第二半波膜，其中該第一半波膜包含在該反射部中的第一半波膜部份及在該透射部中的第二半波膜部份，其中該第二半波膜包含在該反射部中的第三半波膜部份及在該透射部中的第四半波膜部份，及其中該半波阻滯膜為在該反射部中的該第三半波膜部份。
  30. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該液晶層包含液晶材料，其光學雙折射可電控制。
  31. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該半波阻滯膜與該第一液晶層部份形成在該電壓關斷狀態的寬帶四分之一波板。
  32. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構包含第一半波膜與第二半波膜，其中該半波阻滯膜為該第二半波膜的第一部份，其中該半波阻滯膜及在該電壓關斷狀態中的該第一液晶層部份形成在該反射部中之寬帶四分之一波板，其中該第二半波膜的第二部份及在該電壓關斷狀態中的該第二液晶層部份的第一半部形成在該透射部中的第一寬帶四分之一波板，及其中該第一半波膜與在該電壓關斷狀態中的該第二液晶層部份的第二剩餘半部形成在該透射部中的第二寬帶四分之一波板。
  33. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構包含第一半波膜、第二半波膜、第一四分之一波膜、及第二四分之一膜，其中該半波阻滯膜為該第二半波膜的一部份，其中該第一半波膜及該第一四分之一膜形成在該透射部及該反射部中的第一寬帶四分之一波板，及其中該第二半波膜與該第二四分之一波形成在該透射部與該反射部中的第二寬帶四分之一波板。
  34. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構包含切換元件，其係架構以控制是否該反射電極電連接至該透射電極。
  35. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該共同電極、該透射電極與該反射電極係位在該液晶層的相同側上，其中該單元結構更包含鈍化層，其中該共同電極係位於該鈍化層的第一側上，及其中該透射電極與該反射電極係位在該鈍化層的第二相反側上。
  36. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該共同電極包含一或更多開口，各個開口係為導電材料的孔隙，其中一或更多微突出部係沈積在該透射電極與該反射電極上，其中該一或更多開口及該一或更多微突出部形成一或更多對電極次結構，各個電極次結構對包含該一或更多開口之一及該一或更多微突出部之一。
  37. 如申請專利範圍第26項所述之電腦，其中該單元結構更包含光再循環膜於該第一基板層與背光單元之間，其將來自該反射部的背光再導引至該透射部。
  38. 一種製造半穿透液晶顯示器的方法，包含：提供多數單元結構，一單元結構包含：反射部，包含：第一偏光層、第二偏光層、第一基板層、及第二基板層的第一部份，其中該第二基板層係相對於該第一基板層；第一共同電極部份；反射電極；上塗覆層，鄰近該第一基板層與該第二基板層之一；反射層，鄰近該第一基板層；半波阻滯膜；其中該第一基板層及該第二基板層係在該第一偏光層與該第二偏光層之間；液晶層的第一液晶層部份，在該第一基板層與該第二基板層之間，其中在該第一液晶層部份中之液晶分子係實質沿著電壓關斷狀態的一方向平行配向；透射部，包含：該第一偏光層、該第二偏光層、該第一基板層、及該第二基板層的第二部份；該液晶層的第二液晶層部份在該第一基板層與該第二基板層之間；第二共同電極部份；及透射電極；其中該第一液晶層部份的格間隙與該第二液晶層部份的格間隙不同；其中在該第二液晶層部份中的液晶分子實質沿著在該電壓關斷狀態中的第二方向平行配向。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該單元結構更包含至少一濾色層，覆蓋該透射部的至少一區域，其中該單元結構被架構以表達相關於該至少一濾色層的顏色之顏色值。
  40. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該液晶層包含液晶材料，其光學雙折射係可電控制的。
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