專利名稱：半穿透反射式的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半穿透反射式單晶胞間隙(single-cell gap)的液晶顯示裝置，特別指一種在單一間隙顯示面板的上/下搭配一液晶膜形成半穿透反射式的光學架構補償方式，藉此使液晶顯示面板達到極佳的光學特性。
背景技術：
穿透型液晶顯示裝置具有高亮度、高對比和高色飽和度的特性，但是整個顯示器的光量卻是由面板下方的背光源所提供，從而造成很高的電力損耗，且在外在環(huán)境光下會造成影像顯示模糊。而反射型液晶顯示裝置是以外在環(huán)境光為光源，并利用液晶面板下方的反射板將照射光予以反射，可省去提供光源的背光模組，具有較低的電力損耗和外在環(huán)境光下影像清楚顯示的特性。但，反射型液晶顯示裝置對比與色飽和度均低于穿透型液晶顯示裝置，且在黑暗環(huán)境中無法顯示。
所以發(fā)展出半穿透反射式液晶顯示裝置來解決上述兩方式的缺點，目前半透型液晶顯示裝置有使用雙層液晶盒的方式(如圖1所示)，其是由一第一液晶層11與第二液晶層12夾置一可半反光及半穿透的反射層13所組成，和依序上下外貼作光學路徑補償用的相位延遲片14、15及兩片偏光片16、17。其中該第二液晶層12具有驅動作用以顯示影像，另該第一液晶層11的扭轉方向與第二液晶層12的扭轉方向相反，但相位差值相等的補償層。藉由該組合達到彼此補償而得到相位差值為零，且具有高對比的特性。但該方式所得的液晶顯示裝置由于其整體厚度太厚，不符合目前市場上對輕、薄等特性的需求。
如圖2所示，另有一結構是將一液晶盒21反射區(qū)域R的厚度(d)設計為穿透區(qū)域T厚度(2d)的一半，且在反射區(qū)R制作有一墊高層211及一反射層212于該墊高層211表面，讓光線在不同的區(qū)域所造成的光程差相等。并依序外貼于該液晶盒21上下作為光學路徑補償用的相位延遲片22、23及兩片偏光片24、25。所以此種雙層間隙液晶盒的半穿透反射式液晶顯示裝置，需要制作一層墊高層211，不僅有液晶盒間隙設計、制程復雜等缺陷，也導致合格率降低，制造成本增加。

發(fā)明內容
于是本發(fā)明的主要目的在于改變單一間隙液晶的結構設計，改變整體光學系統(tǒng)，補償單一間隙液晶顯示裝置的半穿透式的光學特性，使反射區(qū)域與穿透區(qū)域均可獲得極佳的對比等光學特性。
本發(fā)明的另一目的在于本發(fā)明對于單一間隙液晶顯示裝置僅需要改變配向角度，及外貼偏光片與液晶補償膜(LC film)的搭配便可，其余制程步驟均不需要變動，這樣可以增加制造合格率、降低裝置的厚度和制作成本。
本發(fā)明是一種半穿透反射式液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置主要包括一單晶胞間隙(single-cell gap)面板，且該單晶胞間隙面板下表面有一反射裝置。一第一液晶膜設置于該單晶胞間隙面板的上方，及一第一偏光片設置于該第一液晶膜上方。一第二液晶膜設置于該單晶胞間隙面板的下方，及一第二偏光片設置于該第二液晶膜下方。其中該第一液晶膜及第二液晶膜是一高分子液晶膜或一液晶分子層。
本發(fā)明通過光學架構補償方式，利用液晶膜搭配一般的單晶胞間隙面板的半透結構，可完成半穿透反射的光學模式，并獲得具有更好的反射對比、穿透對比、及更高的穿透率的液晶顯示裝置。


圖1為現(xiàn)有的雙層液晶盒的結構示意圖。
圖2為現(xiàn)有的具有墊高層的液晶顯示裝置的結構示意圖。
圖3為本發(fā)明的第一實施例的結構示意圖。
圖4為本發(fā)明的第二實施例的結構示意圖。
圖5為本發(fā)明的第三實施例的結構示意圖。
圖6為本發(fā)明的第四實施例的結構示意圖。
圖7為本發(fā)明的第五實施例的結構示意圖。
圖8為本發(fā)明的第六實施例的結構示意圖。
圖9為本發(fā)明的第七實施例的結構示意圖。
圖10為本發(fā)明的第八實施例的結構示意圖。
圖11為本發(fā)明的第九實施例的結構示意圖。
圖12為本發(fā)明的第十實施例的結構示意圖。
圖13為本發(fā)明的第十一實施例的結構示意圖。
圖14為本發(fā)明的第十二實施例的結構示意圖。
圖15為本發(fā)明的第十三實施例的結構示意圖。
圖16為本發(fā)明的第十四實施例的結構示意圖。
圖17為本發(fā)明的第一實施例的反射率、穿透率與電壓的關系圖。
圖18為本發(fā)明的第十一實施例的反射率、穿透率與電壓的關系圖。
具體實施例方式
有關本發(fā)明的詳細內容及技術說明，現(xiàn)結合

如下請同時參閱圖3、4所示，本發(fā)明是一種半穿透反射式液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置主要包括一單晶胞間隙(single-cell gap)面板31，且該單晶胞間隙面板31下表面有一反射裝置。其中該反射裝置是一反射板311，且該反射板311形成開孔，從而形成有該反射板311的反射區(qū)域R與無該反射板311的穿透區(qū)域T(如圖3所示)。或者該反射裝置也可為一單層或是多層的金屬半透膜312(如圖4所示)，利用該金屬半透膜312的半反射與半穿透的光學特性，使該該單晶胞間隙面板31具有半穿透反射式的特性。
接著，一第一液晶膜32設置于該單晶胞間隙面板31的上方，及一第一偏光片34設置于該第一液晶膜32的上方。且一第二液晶膜33設置于該單晶胞間隙面板31的下方，及一第二偏光片35設置于該第二液晶膜33的下方。其中，該第一液晶膜32及第二液晶膜33是一高分子液晶膜或一液晶分子層。
根據(jù)前述圖3、4的結構樣態(tài)，該單晶胞間隙面板31的液晶分子的扭轉角可為60°～90°之間；且該單晶胞間隙面板31的相位延遲值為250nm～330nm之間。
該第一偏光片34的穿透軸角度介于150°～180°之間。該第一液晶膜32的光延遲參數(shù)(Δnd)介于150～210nm之間，且下配向角度(rubbing direction)為+35°～+65°之間(相對于水平視軸夾角，順時針為“-”，逆時針為“+”)，液晶分子的扭轉角介于右旋45°～75°之間(右旋代表該下配向角度使液晶分子由下而上逆時針旋轉)。
而該第二偏光片35的穿透軸角度介于55°～85°之間。該第二液晶膜33的光延遲參數(shù)(Δnd)介于140～180nm之間，且下配向角度為-10°～-40°之間，液晶分子的扭轉角介于右旋35°～65°。
動作原理上，當顯示裝置的電壓不驅動時，反射區(qū)域R的外界光(入射光)經過該第一液晶膜32及單晶胞間隙面板31，等同于1/2λ的光學路徑，再經過反射裝置(如圖3的反射板311)的反射產生一反射光，該反射光再次經過第一液晶膜32及單晶胞間隙面板31，等同再經過1/2λ的光學路徑，故該反射光等同于經過λ的光學路徑進而達到亮態(tài)(bright state)。而穿透區(qū)域T則是利用該單晶胞間隙面板31內液晶分子的特性，加上該第二液晶膜33與第一液晶膜32所調整出來適當?shù)墓獬滩钪?，讓從背光出來的入射光可以達到最大的透光量形成亮態(tài)(bright state)。
當顯示裝置的電壓驅動時，反射區(qū)域R的外界光(入射光)經過該第一液晶膜32及單晶胞間隙面板31，等同1/4λ的光學路徑，再經過該反射裝置(如圖3的反射板311)反射后的反射光一樣經過等同1/4λ的光學路徑，故反射光等同于經過1/2λ的光學路徑進，而造成該反射區(qū)域R呈現(xiàn)暗態(tài)(dark state)。而該穿透區(qū)域T由背光出發(fā)的入射光搭配適當?shù)钠鈼l件(第一偏光片34與第二偏光片35)，將可使該穿透區(qū)域T形成暗態(tài)。
舉例而言(圖3的結構樣態(tài))，當本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示裝置的結構條件為該單晶胞間隙面板31內液晶分子的下配向角度為-55°，扭轉角度為左旋70°(左旋代表該下配向角度使液晶分子由下而上順時針旋轉)，相位差補償值為280nm。第一偏光片34的穿透軸角度為170°，第一液晶膜32的相位差值為180nm、液晶分子的下配向角度為50°，扭轉角度為右旋60°；該第二液晶膜33的相位差值為160nm、液晶分子下配向角度為-25°，扭轉角度為右旋為50°；第二偏光片35的穿透軸角度為70°。在此條件下，經光學仿真軟件(DiMOS)的仿真與驗證下，本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示裝置可獲得反射對比大于17且穿透對比大于745以上的結果，其特性如下圖17所示，不論是反射區(qū)域R與穿透區(qū)域T均可獲得極佳的對比等光學特性。
另外，該第一液晶膜32進一步可為包括一異方性光學補償膜的組合，如圖5該第一液晶膜32包括一四分之一波片(quarter-waveplate)324，且該四分之一波片324位于一液晶膜321的下方。
或者，如圖6所示，該第一液晶膜32包括一二分之一波片(half-wave plate)322，且該二分之一波片322位于一液晶膜323的上方。
當然，該第二液晶膜33進一步也可以是包括一異方性光學補償膜的組合。如圖7該第二液晶膜33包括一四分之一波片334，且該四分之一波片334位于一液晶膜331之上方。
或者，如圖8所示，該第二液晶膜33包括一二分之一波片332，且該二分之一波片332位于一液晶膜333的下方。
當然，該異方性光學補償膜也可以是前述圖5～圖8結構中的搭配組合。如圖9所示，該第一液晶膜32包括該二分之一波片322，且該二分之一波片322位于該液晶膜323的上方；而該第二液晶膜33包括該二分之一波片332，且該二分之一波片332位于該液晶膜333的下方。
或者，如圖10所示，該第一液晶膜32包括該四分之一波片324，且該四分之一波片324位于該液晶膜321的下方；而該第二液晶膜33包括該四分之一波片334，且該四分之一波片334位于該液晶膜331的上方。
或者，如圖11所示，該第一液晶膜32包括該四分之一波片324，且該四分之一波片324位于該液晶膜321的下方；而該第二液晶膜33包括該二分之一波片332，且該該二分之一波片332位于一液晶膜333的下方。
或者，如圖12所示，該第一液晶膜32包括該二分之一波片322，且該該二分之一波片322位于該液晶膜323的上方；而該第二液晶膜33包括該四分之一波片334，且該四分之一波片334位于該液晶膜331的上方。
根據(jù)光學原理，該第一液晶膜32也可由一二分之一波片422及一四分之一波片424所組成的上補償板42取代，如圖13所示，該上補償板42設置于該單晶胞間隙面板31的上方，而該第一偏光片34設置于該上補償板42上方。
此時，單晶胞間隙面板31的液晶分子的扭轉角為60°～90°之間，且該單晶胞間隙面板31的相位延遲值為250nm～330nm之間。而該第一偏光片34的穿透軸角度介于65°～95°之間。該上補償板42的二分之一波片422的光延遲參數(shù)(Δnd)介于250～290nm之間，其慢軸角度為50°～80°之間；且該四分之一波片424的光延遲參數(shù)(Δnd)介于140～160nm之間，其慢軸角度為0°～20°之間。該第二偏光片35的穿透軸角度介于75°～95°之間。
而此時該第二液晶膜33包括位于上方的液晶膜333及位于下方的二分之一波片332。其中該液晶膜333的光延遲參數(shù)(Δnd)介于120～160nm之間，其下配向角度為0°～-20°之間，其扭轉角介于右旋5°～35°；該二分之一波片332的光延遲參數(shù)(Δnd)介于240～290nm之間，其慢軸角度為60°～80°之間。
舉例而言(圖13的結構樣態(tài))，當本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示裝置的結構條件為該單晶胞間隙面板31內液晶分子的下配向角度為-55°，扭轉角度為左旋70°，相位差補償值為280nm，而第一偏光片34的穿透軸角度為80°，該二分之一波片422的慢軸角度為65°、相位差值為270nm；該四分之一波片424的慢軸角度為5°、相位差值為140nm。而該液晶膜333的相位差值為148nm，液晶分子的下配向角度為-10°，其扭轉角為右旋20°。而該二分之一波片332的慢軸角度為68°、相位差值為270nm，第二偏光片35的穿透軸角度為88°。在此條件下，經光學仿真軟件(DiMOS)的仿真與驗證，本發(fā)明的半穿透反射式液晶顯示裝置可獲得反射對比大于13且穿透對比大于515以上的結果，其特性如下圖18所示，不論是反射區(qū)域R與穿透區(qū)域T均可獲得極佳的對比等光學特性。
當然前述的結構也可如圖14所示，該第二液晶膜33包括位于上方的四分之一波片334及位于下方的液晶膜331。
相同地，該第二液晶膜33也可由一二分之一波片532及四分之一波片534組成的下補償板53取代，如圖15所示該下補償板53設置于該單晶胞間隙面板31的下方，而該第二偏光片35設置于該下補償板53的下方。
當然，前述的結構也可如圖16所示，該第一液晶膜32包括位于下方的液晶膜323及位于上方的二分之一波片322。
綜合前述的結構樣態(tài)，本發(fā)明利用該上補償板及下補償板中至少含有一片以上的液晶膜(LC film)來改變單一間隙液晶的結構設計，藉由該液晶膜改變整體光學系統(tǒng)，補償單一間隙液晶顯示裝置的半穿透式的光學特性，使反射區(qū)域與穿透區(qū)域均可獲得極佳的對比等光學特性。
生產制程上，本發(fā)明僅需要對于單一間隙液晶顯示裝置改變其液晶分子的配向角度，及外貼偏光片與液晶膜(LC film)的搭配便可，其余制程步驟均不需要變動，這樣將可以增加制造合格率、降低裝置的厚度和制作成本。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于包括一單晶胞間隙面板(31)，且所述單晶胞間隙面板(31)下表面有一反射裝置；一第一液晶膜(32)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的上方；一第一偏光片(34)，設置于所述第一液晶膜(32)的上方；一第二液晶膜(33)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的下方；一第二偏光片(35)，設置于所述第二液晶膜(33)的下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一反射板(311)，其開孔形成一反射區(qū)域與一穿透區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一金屬半透膜(312)。
4.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)及第二液晶膜(33)是一高分子液晶膜及一液晶分子層的其中之一。
5.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述單晶胞間隙面板(31)的液晶分子的扭轉角為60°～90°之間；且所述單晶胞間隙面板(31)的相位延遲值為250nm～330nm之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一偏光片(34)的穿透軸角度介于150°～180°之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)的光延遲參數(shù)(Δnd)介于150～210nm之間，其下配向角度為35°～65°之間，其扭轉角介于右旋45°～75°之間。
8.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二偏光片(35)的穿透軸角度介于55°～85°之間。
9.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二液晶膜(33)的光延遲參數(shù)(Δnd)介于140～180nm之間，其下配向角度(rubbing direction)為-10°～-40°之間，其扭轉角介于右旋35°～65°。
10.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)進一步包括一異方性光學補償膜。
11.根據(jù)權利要求1所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二液晶膜(33)進一步包括一異方性光學補償膜。
12.一種半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于包括一單晶胞間隙面板(31)，且所述單晶胞間隙面板(31)下表面有一反射裝置；一二分之一波片(422)及一四分之一波片(424)組成的上補償板(42)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的上方；一第一偏光片(34)，設置于所述上補償板(42)的上方；一第二液晶膜(33)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的下方；一第二偏光片(35)，設置于所述第二液晶膜(33)的下方。
13.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一反射板(311)，其開孔形成一反射區(qū)域與一穿透區(qū)域。
14.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一金屬半透膜(312)。
15.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二液晶膜(33)是一高分子液晶膜及一液晶分子層的其中之一。
16.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述單晶胞間隙面板(31)液晶分子的扭轉角為60°～90°之間；且所述單晶胞間隙面板(31)的相位延遲值為250nm～330nm之間。
17.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一偏光片(34)的穿透軸角度介于65°～95°之間。
18.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述上補償板(42)的二分之一波片(422)的光延遲參數(shù)(Δnd)介于250～290nm之間，慢軸角度為50°～80°之間；且所述四分之一波片(424)的光延遲參數(shù)(Δnd)介于140～160nm之間，慢軸角度為0°～20°之間。
19.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二偏光片(35)的穿透軸角度介于75°～95°之間。
20.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二液晶膜(33)包括一位于上方的液晶膜(333)及一位于下方的二分之一波片(332)。
21.根據(jù)權利要求12所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第二液晶膜(33)包括一位于上方的四分之一波片(334)及一位于下方的液晶膜(331)。
22.一種半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于包括一單晶胞間隙面板(31)，且所述單晶胞間隙面板(31)下表面有一反射裝置；一第一液晶膜(32)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的上方；及一第一偏光片(34)，設置于所述第一液晶膜(32)上方；一由二分之一波片(532)及四分之一波片(534)組成的下補償板(53)，設置于所述單晶胞間隙面板(31)的下方；及一第二偏光片(35)，設置于所述下補償板(53)下方。
23.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一反射板(311)，其開孔形成一反射區(qū)域與一穿透區(qū)域。
24.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述反射裝置是一金屬半透膜(312)。
25.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)是一高分子液晶膜及一液晶分子層的其中之一。
26.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述單晶胞間隙面板(31)液晶分子的扭轉角為60°～90°之間；且所述單晶胞間隙面板(31)的相位延遲值為250nm～330nm之間。
27.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)包括一位于下方的四分之一波片(324)及一位于上方的液晶膜(321)。
28.根據(jù)權利要求22所述的半穿透反射式液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一液晶膜(32)包括一位于上方的二分之一波片(322)及一位于下方的液晶膜(323)。
全文摘要
一種半穿透反射式液晶顯示裝置，主要包括一單晶胞間隙面板，且該單晶胞間隙面板下表面有一反射裝置；一第一液晶膜，設置于該單晶胞間隙面板的上方；及一第一偏光片，設置于該第一液晶膜的上方；一第二液晶膜，設置于該單晶胞間隙面板的下方；及一第二偏光片，設置于該第二液晶膜的下方。通過該光學架構的補償方式，本發(fā)明可利用液晶膜搭配一般的單晶胞間隙面板的半透結構而完成半穿透反射的光學模式并獲得具有更好的反射對比、穿透對比、及更高的穿透率的液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/1335GK1932597SQ20051010285
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權日2005年9月13日
發(fā)明者吳易駿, 劉錦璋, 廖文瑞, 紀俊吉 申請人:勝華科技股份有限公司