技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明是有關(guān)一種增亮偏光片，特別是一種利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片及其彩色液晶顯示器。

背景技術(shù)：
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一般半反射式彩色液晶顯示器是同時(shí)具備有反射模式及穿透模式的彩色顯示。然而，半反射式彩色液晶顯示器普遍具有在反射模式下太暗，同時(shí)在穿透模式下又有色純度不足的問(wèn)題。主要原因在于彩色濾光片的色純度受限于反射模式的反射率要求，不能使用高純度的色塊；但另一方面，即使?fàn)奚松兌?，反射率卻還是無(wú)法達(dá)到高亮度的反射式彩色顯示，仍然不能令人滿(mǎn)意。

需要在半反射層的反射與穿透率之間做一取舍，同時(shí)也配合彩色濾光片的色純度的選擇，盡量取得平衡點(diǎn)；更甚者，亦有調(diào)整彩色濾光片的色塊位在反射區(qū)與穿透區(qū)的厚度，以增進(jìn)反射及穿透的效能，然而，這些作法對(duì)于高反射率及高彩度二者兼顧的要求仍不盡理想，無(wú)法有效提升半反射式彩色液晶顯示器的顯示效能。

半反射式彩色液晶顯示器其中的偏光片在偏光成像過(guò)程中起到了關(guān)鍵的作用，但是在角度過(guò)大，甚至稱(chēng)為死角的方向，光線(xiàn)透過(guò)偏光片后的亮度明顯降低，影響到了觀看效果，同時(shí)圖像有模糊感，清晰度下降。

另外彩色液晶顯示器使用的彩色顯示矩陣，方法復(fù)雜，成本昂貴，同時(shí)占有一定厚度，也影響了薄型液晶顯示器的發(fā)展。

因此，本發(fā)明是針對(duì)上述的困擾，提出一種可切換黑白及彩色模式的彩色液晶顯示器，同時(shí)增強(qiáng)了顯示亮度和清晰度，簡(jiǎn)化了彩色顯示結(jié)構(gòu)，降低了成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的一個(gè)目的，是要提供一種利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片及其彩色液晶顯示器，藉由透明色塊配合反射層的配置，并通過(guò)獨(dú)立控制的機(jī)制，使顯示器可切換為完全反射或完全穿透，進(jìn)而達(dá)成兼具高亮度灰階反射模式與高彩度彩色穿透模式的雙重功效。

本發(fā)明的另一目的，是要提供一種利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片及其彩色液晶顯示器，克服死角偏振出光問(wèn)題，提高顯示亮度和效果；并且簡(jiǎn)化彩色顯示結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片及其彩色液晶顯示器，具有二上下透明基板和液晶層，該兩基板是以平行間隔的關(guān)系配置，該液晶層設(shè)置在所述二上下透明基板之間；

還包括：

一增亮偏光片，設(shè)置在所述二上下透明基板之間，

其中，該增亮偏光片由多個(gè)液晶層和一個(gè)負(fù)型補(bǔ)償膜、二個(gè)1/8λ膜組成，具體結(jié)構(gòu)是沿光線(xiàn)方向分別是一1/8λ膜、多個(gè)雙折射率不同的含有光致變色色素的可固化向列相液晶層、一1/8λ膜和一負(fù)型補(bǔ)償膜；

一反射矩陣層，設(shè)置在所述液晶層下方，該反射矩陣層是由復(fù)數(shù)個(gè)反射單元組成，且每一該反射單元的位置是對(duì)應(yīng)于所述每一反射區(qū)塊，以反射穿過(guò)所述液晶層的外界光線(xiàn)；

一導(dǎo)光板，設(shè)置在所述反射矩陣層上方，

一激光背光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)方。

進(jìn)一步地，所述增亮偏光片通過(guò)獨(dú)立控制的驅(qū)動(dòng)電極，實(shí)現(xiàn)了偏光功能和光致變色功能，并且增強(qiáng)了透光亮度，實(shí)現(xiàn)了無(wú)死角入射。

進(jìn)一步地，包括一光散射薄膜，其層疊在所述增亮偏光片的一表面上，且該光散射薄膜具有非平坦表面，以將入射光散射為非特定方向的光。

優(yōu)選地，該光散射薄膜的ra介于1.7至1.8間。

進(jìn)一步地，所述反射區(qū)塊是不透光區(qū)塊，且該不透光區(qū)塊是由黑框材質(zhì)填滿(mǎn)所構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述反射矩陣層的該等反射單元是由高反射率材料所組成。

進(jìn)一步地，所述液晶層是采用可固化向列相液晶結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述液晶層是采用超扭絞絲狀結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，在所述二上、下透明基板之間且位于所述液晶層下方，更設(shè)有一薄膜晶體管元件驅(qū)動(dòng)層，其包括復(fù)數(shù)個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)應(yīng)于所述彩色濾光片的該等區(qū)塊，每一該主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元用以獨(dú)立控制每一該區(qū)塊，從而切換彩色液晶顯示器的圖像模式。

本發(fā)明還提出了一種特定的增亮偏光片，其主要用于上述彩色液晶顯示器。

本發(fā)明由于采取了上述技術(shù)方案，其具有如下有益效果：

本發(fā)明采用彩色濾光片及反射矩陣層組成的彩色濾光模組，可使顯示器切換為完全反射或完全穿透時(shí)，具有高亮度灰階模式或高彩度穿透模式的作用。同時(shí)，如上所述，利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片，克服死角偏振出光問(wèn)題，提高顯示亮度和效果；并且簡(jiǎn)化彩色顯示結(jié)構(gòu)，利于薄型化和節(jié)約成本。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明增亮偏光片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明增亮偏光片針對(duì)的亮度降低入射的原理示意圖。

圖3為本發(fā)明彩色液晶顯示器切換模式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為黑色反射區(qū)塊的示意圖。

圖5a及圖5b分別為本發(fā)明每一象素的四區(qū)塊為直條型配置及其氧化銦錫矩陣控制布局走線(xiàn)示意圖。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)附圖2，理解本發(fā)明增亮偏光片針對(duì)的亮度降低入射的原理。當(dāng)光線(xiàn)通過(guò)相差薄膜時(shí)，通過(guò)死角的某些光線(xiàn)無(wú)法被完全轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性偏振光，而被轉(zhuǎn)換成接近線(xiàn)性偏振光的橢圓偏振光。因此，當(dāng)該光線(xiàn)通過(guò)一線(xiàn)性偏光片時(shí)，該偏光片透射軸上的光線(xiàn)分量可能通過(guò)該偏光片，但其他的光線(xiàn)分量則會(huì)被吸收掉，而使該些光線(xiàn)的強(qiáng)度降低。因此，當(dāng)角度增加時(shí)，亮度會(huì)隨之降低?；诹炼葧?huì)降低般的相同理由，透射光的顏色也會(huì)因入射角而改變。眼睛所見(jiàn)的光線(xiàn)顏色，是由紅、綠、藍(lán)三原色光的量所決定。有鑒于上述內(nèi)容解釋了亮度降低的原因，由于不同顏色的光線(xiàn)在液晶薄膜與相差薄膜中具有不同的雙折射，最終通過(guò)該線(xiàn)性偏光片的光線(xiàn)強(qiáng)度是依其角度而改變，從而也改變了該光線(xiàn)的顏色。為了解決有關(guān)角度的問(wèn)題，可使用一種與液晶薄膜的雙折射率(birefringence)相反的補(bǔ)償薄膜。該液晶薄膜在其薄膜表面上為等向性(isotropic)，但為一種負(fù)型補(bǔ)償膜(negtivec-plate)，負(fù)型補(bǔ)償膜在厚度方向上的折射系數(shù)小于在該薄膜表面上的折射系數(shù)。也就是說(shuō)，若使用一種其薄膜表面為等向性且具有較高的厚度方向折射系數(shù)的薄膜時(shí)，可挽救因液晶薄膜的雙折射所造成的相位延遲。液晶薄膜與補(bǔ)償薄膜的相位延遲疊加時(shí)，則可使因向角度所造成的相位延遲幾乎消失。也就是說(shuō)，當(dāng)光線(xiàn)垂直或從死角通過(guò)該薄膜時(shí)，兩種情形的相位延遲都幾乎消失，使得該光線(xiàn)的偏振狀態(tài)不改變。

一種利用多個(gè)液晶層偏光和變色的增亮偏光片及其彩色液晶顯示器100，具有二上下透明基板和液晶層，該兩基板是以平行間隔的關(guān)系配置，該液晶層設(shè)置在所述二上下透明基板之間；

還包括：

一增亮偏光片，設(shè)置在所述二上下透明基板之間，

其中，該增亮偏光片由多個(gè)液晶層和一個(gè)負(fù)型補(bǔ)償膜、二個(gè)1/8λ膜組成，具體結(jié)構(gòu)是沿光線(xiàn)方向分別是一1/8λ膜、多個(gè)雙折射率不同的含有光致變色色素的可固化向列相液晶層、一1/8λ膜和一負(fù)型補(bǔ)償膜；

一反射矩陣層，設(shè)置在所述液晶層下方，該反射矩陣層是由復(fù)數(shù)個(gè)反射單元組成，且每一該反射單元的位置是對(duì)應(yīng)于所述每一反射區(qū)塊，以反射穿過(guò)所述液晶層的外界光線(xiàn)；

一導(dǎo)光板，設(shè)置在所述反射矩陣層上方，

一激光背光源，設(shè)置在所述導(dǎo)光板的側(cè)方。

所述增亮偏光片通過(guò)獨(dú)立控制的驅(qū)動(dòng)電極，實(shí)現(xiàn)了偏光功能和光致變色功能，并且增強(qiáng)了透光亮度，實(shí)現(xiàn)了無(wú)死角入射。

包括一光散射薄膜，其層疊在所述增亮偏光片的一表面上，且該光散射薄膜具有非平坦表面，以將入射光散射為非特定方向的光，該光散射薄膜的ra介于1.7至1.8間。

所述反射區(qū)塊是不透光區(qū)塊，且該不透光區(qū)塊是由黑框材質(zhì)填滿(mǎn)所構(gòu)成。所述反射矩陣層的該等反射單元是由高反射率材料所組成。

所述液晶層是采用可固化向列相液晶結(jié)構(gòu)。所述液晶層是采用超扭絞絲狀結(jié)構(gòu)。

在所述二上、下透明基板之間且位于所述液晶層下方，更設(shè)有一薄膜晶體管元件驅(qū)動(dòng)層，其包括復(fù)數(shù)個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)應(yīng)于彩色濾光片的該等區(qū)塊，每一該主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元用以獨(dú)立控制每一該區(qū)塊，從而切換彩色液晶顯示器的圖像模式。

在二上、下透明基板之間且位于液晶層下方設(shè)有一薄膜晶體管(tft)液晶顯示器驅(qū)動(dòng)元件層，其是在一平坦層內(nèi)配置復(fù)數(shù)個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，每一主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元對(duì)應(yīng)于上方的彩色濾光片的每一區(qū)塊，以藉此使彩色濾光片的每一象素中的rgb三色塊及反射區(qū)塊各由一獨(dú)立的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元控制。

另，在上、下透明基板的外表面上更分別設(shè)有二上、下偏光板，在該二偏光板的相對(duì)表面上并分別設(shè)有二上、下象差補(bǔ)償片，且在上象差補(bǔ)償片的下表面覆設(shè)有一散射層；一激光背光源設(shè)置在下透明基板下方而位于彩色濾光片的背光位置，提供穿透模式下彩色顯示的背光源。

其中，上述液晶層的結(jié)構(gòu)通常是包括有二平行配置的上、下透明導(dǎo)電層，透明導(dǎo)電層的導(dǎo)電物質(zhì)常用者為氧化銦錫，且在上、下透明導(dǎo)電層的相對(duì)二表面分別設(shè)有一配向?qū)?，配向?qū)油ǔ榫蹃嗸蛋?polyimide，pi)的涂層，另有一液晶分子層夾置于上、下透明導(dǎo)電層之間，以利用二透明導(dǎo)電層作為透明電極來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶分子產(chǎn)生排列方向變化。由于透明導(dǎo)電層與配向?qū)訛槌Ｒ?jiàn)習(xí)知技術(shù)的細(xì)節(jié)，故不再贅述。

通過(guò)控制電路的控制，上述液晶顯示器的切換行為具有四種模式，分別為完全反射、完全穿透、半反射式彩色以及全黑，詳述于下：

(1)反射模式：反射區(qū)塊開(kāi)(on)、三色塊關(guān)(off)。在此，開(kāi)與關(guān)指的是顯示與不顯示，不顯示時(shí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路控制液晶層使區(qū)塊一直保持全黑，顯示時(shí)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路根據(jù)意欲顯示的畫(huà)面，控制個(gè)別區(qū)塊的穿透率，以下的開(kāi)、關(guān)亦同，故以下不再贅述。在此反射模式下，由于反射區(qū)塊為透明區(qū)塊，因此反射光線(xiàn)完全不會(huì)損失在色塊上，可達(dá)成高亮度的灰階顯示效果。此時(shí)的顯示效果是可媲美習(xí)知技藝的反射式灰階顯示效果。

(2)穿透模式：反射區(qū)塊關(guān)(off)、三色塊開(kāi)(on)，此時(shí)背光源的光線(xiàn)是充分穿透過(guò)彩色濾光片36的色塊而由上透明基板射出。由于三色塊的色純度不需受限于反射模式的反射率要求，故可使用高純度的色塊，因此本發(fā)明的穿透模式具有高彩度的優(yōu)點(diǎn)；另，亮度方面則可藉由背光模組48的光源的強(qiáng)度設(shè)計(jì)即可輕易達(dá)成高亮度效果。此時(shí)的顯示效果是可媲美習(xí)知技藝的穿透式彩色顯示效果。

(3)半反射式彩色模式：反射區(qū)塊開(kāi)(on)、三色塊開(kāi)(on)。此時(shí)的顯示效果類(lèi)似習(xí)知技藝的半穿透式彩色顯示效果，色純度介于上述反射模式及穿透模式之間。

(4)全黑模式：反射區(qū)塊關(guān)(off)、三色塊關(guān)(off)，此時(shí)類(lèi)似為關(guān)機(jī)狀態(tài)，通常此模式較少使用。

上述液晶顯示器應(yīng)用于可攜式裝置如手機(jī)的屏幕時(shí)，通過(guò)控制ic的控制，是可于黑白灰階的反射模式及高彩度的穿透模式間進(jìn)行切換；此外，亦支持該兩模式同時(shí)開(kāi)啟時(shí)的半反射式彩色模式。故本發(fā)明將反射的區(qū)域獨(dú)立出來(lái)，藉由在rgb三穿透色塊之外增設(shè)一反射區(qū)塊，使每一畫(huà)素包含有四區(qū)塊，且反射區(qū)塊與rgb色塊一樣是由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)元件所控制，藉此使顯示器于反射模式下具有高亮度，且在穿透模式下可兼具高彩度及高亮度的需求。因此，本發(fā)明不僅可有效克服習(xí)知缺失，更是在控制成本的前提下，提供一種高市場(chǎng)價(jià)值的可切換模式液晶顯示器。

上述實(shí)施例是一薄膜晶體管液晶顯示器，且彩色濾光片的位置是位在液晶層的上方，以使外界光線(xiàn)經(jīng)過(guò)透明區(qū)塊而由反射層完全反射。一般tft液晶顯示器亦可將彩色濾光片設(shè)置于液晶層下方，但較不常見(jiàn)。然而，無(wú)論彩色濾光片于顯示器中的配置位置為何，為了讓反射光受到液晶層的控制，反射矩陣層必須設(shè)置在液晶層下方。另外，若反射矩陣層已具有散射效果，則在上偏光板及補(bǔ)償片的系統(tǒng)中便無(wú)需再建置散射層。又，除了使用tft結(jié)構(gòu)之外，本發(fā)明另一實(shí)施例本發(fā)明的液晶層亦可采用超扭絞絲狀(supertwistednematic，stn)液晶結(jié)構(gòu)，stn與tft顯示器使用的液晶結(jié)構(gòu)皆為習(xí)知的技藝，該二液晶結(jié)構(gòu)最大的不同處在于stn液晶結(jié)構(gòu)的色塊下方并無(wú)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件，只有透明導(dǎo)電層，一般為超扭絞絲狀，由于其余結(jié)構(gòu)同于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，故不再贅述。另外，液晶層除了可以采用超扭絞絲狀液晶結(jié)構(gòu)之外，亦可使用雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)的記憶型液晶結(jié)構(gòu)，例如雙穩(wěn)態(tài)向列型(binem)液晶結(jié)構(gòu)、膽固醇型液晶或鐵磁性液晶結(jié)構(gòu)。

其中，本發(fā)明關(guān)于stn顯示器的架構(gòu)亦有兩種做法，即將彩色濾光片設(shè)置在液晶層上方，抑或?qū)⒉噬珵V光片設(shè)置在液晶層下方。彩色濾光片是設(shè)置在液晶層下方而位于液晶層與下透明基板’之間，且反射矩陣層是設(shè)置在彩色濾光片的上表面上，反射單元下方的區(qū)塊雖然基本上是使用透明的區(qū)塊(t)364，可是因?yàn)榉瓷鋯卧哂懈叻瓷渎剩旧喜恍枰腹?，因此在此結(jié)構(gòu)配置下，不需使用透明的區(qū)塊，直接以黑框(blackmatrix，bm)材質(zhì)填滿(mǎn)區(qū)塊即可，故此結(jié)構(gòu)配置可節(jié)省一道制程及其成本，是兼具成本與效能考量的結(jié)構(gòu)。

又，反射矩陣層亦可設(shè)置在彩色濾光片的下表面上，亦即透明區(qū)塊(t)的下方，此配置結(jié)構(gòu)亦可達(dá)到同等效果。

本發(fā)明的超扭絞絲狀液晶結(jié)構(gòu)，在紅、綠、藍(lán)穿透色塊之外加上一個(gè)反射區(qū)塊；在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路上，反射區(qū)塊被視為一個(gè)獨(dú)立的色塊，驅(qū)動(dòng)ic可以控制只啟動(dòng)反射或只啟動(dòng)穿透模式。在上述各實(shí)施例中，每一象素360中的四個(gè)區(qū)塊的安排是采用基本的直條型(stripetype)，但本發(fā)明在區(qū)塊的安排上，不限于直條型，該四個(gè)區(qū)塊的排置關(guān)系亦可為馬賽克式或四方形等排列方式。圖5a是本發(fā)明的彩色濾光片的每一象素中的rgb三色塊及反射區(qū)塊的各種配置形式，圖5b則為該等區(qū)塊配置形式的ito布局走線(xiàn)，為了表現(xiàn)走線(xiàn)的間隔，尺寸比率與區(qū)塊配置圖不完全一致。

在上述象素的區(qū)塊配置結(jié)構(gòu)中，無(wú)論何種排列，每一個(gè)區(qū)塊都是獨(dú)立控制的。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。