專利名稱：裝置、透射式液晶顯示器及液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置、透射式液晶顯示器及液晶顯示器。
技術(shù)背景液晶顯示器(LCD)可以使用于例如是可攜式裝置、電腦顯示器以及高畫 質(zhì)電視等電子產(chǎn)品中。液晶顯示器可具有一液晶層以及兩個交錯的線性偏光 板，以通過光電作用來調(diào)變光。施加在液晶層的外部電壓可以改變液晶分子 的方向以及液晶層的光相位延遲特性，進而改變通過交錯的線性偏光板的光 量。依據(jù)施加在液晶層的電壓，顯示器的各個像素可以顯示一定范圍的灰度 色階。彩色濾光片可以用來過濾光，以產(chǎn)生彩色。液晶顯示器的光學(xué)特性與液晶層未施加電壓(稱為"初始狀態(tài)")或施加電 壓(稱為"操作狀態(tài)，，)時的液晶分子的分子排列有關(guān)。液晶分子初期的排列可 由表面的邊界條件來決定。兩個基板之間的液晶層以及表面的邊界條件可由 覆在基板上的配向膜來控制。各配向膜可以例如是有機(如聚合物)或無機薄 膜材料。液晶分子初期是以垂直于或是平行于稍微傾斜(預(yù)傾斜)于一特定方向的 配向膜表面的方式排列。傾斜的方向定義了在操作狀態(tài)的分子再定位方向 (reorientation direction)。傾4+量稱為預(yù)傾存斗角度(pretilt angle)。配向膜的表面 結(jié)構(gòu)定義表面的預(yù)傾斜角度，其可以經(jīng)由摩擦定向有機配向膜、以一傾斜入 射方向的偏振光或是無偏振光對有機配向膜進行曝光、或傾斜沉積無機配向 膜的方式來獲得的。在液晶層施加電壓的操作狀態(tài)時，由于液晶分子的介電 各向異性，所施加的電場會在液晶分子上施加一扭矩。液晶層初期的結(jié)構(gòu)以 及分子的再定位結(jié)構(gòu)共同界定了液晶的類型。液晶類型不同，其應(yīng)用也會有 所不同。例如，不同尺寸的顯示器可使用的液晶類型也并不相同，這是因為必須 考慮元件制造的復(fù)雜度、制造的成本以及系統(tǒng)的效能等因素。對小型或是中 型熒幕(例如用于移動電話以及電腦熒幕)而言，可以4吏用扭轉(zhuǎn)向列(TwistedNematic， TN)型。M. Schadt在1971年的Applied Physics Letters的第18巻 第127頁篇名為"Voltage-Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal"中詳細(xì)說明了 TN顯示器。TN顯示器的操作可靠，且制造簡 易。在TN顯示器中，使用了兩個具有配向膜的基板，配向膜可使得液晶分 子在初期狀態(tài)與基板的表面平行。沿正交方向摩擦定向上、下配向膜。在此 邊界條件下，沒有施加電壓的液晶層會具有一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。由于雙折射 (birefringence)以及波導(dǎo)作用(wave guiding effect),此扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)會改變通過液 晶層的光的偏振狀態(tài)。相較于在亮的狀態(tài)僅使用雙折射作用的其他種類型的 液晶，波導(dǎo)作用可在亮的狀態(tài)提供具低色散的高透射效率。"扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，，是指液晶層的一種狀態(tài)，其在垂直方向上不同位置的液晶分子的指向矢(director)的方向不同。扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與螺旋相似。順時針扭轉(zhuǎn)方向表 示當(dāng)液晶分子從接近顯示器的背面的位置移動到接近顯示器正面的位置時， 液晶分子具有順時針方向旋轉(zhuǎn)的方向性(與左旋螺旋相似)。逆時針扭轉(zhuǎn)方向 表示當(dāng)液晶分子從接近顯示器的背面的位置移動到接近顯示器正面的位置 時，液晶分子具有逆時針方向旋轉(zhuǎn)的方向性(與右旋螺旋相似)。TN顯示器可以透過施加一個操作電壓給液晶層，使液晶分子排列成與 基板表面垂直的方向，而轉(zhuǎn)變?yōu)榘档臓顟B(tài)。在暗的狀態(tài)中，液晶層表面區(qū)域 的光延遲會造成漏光，這是因為接近表面區(qū)域的液晶分子受到配向膜的束縛 而并未轉(zhuǎn)變成與基板垂直的狀態(tài)所致。另一種液晶顯示類型稱的為垂直配向(VA)類型，液晶分子在初期會在垂 直方向(亦即，與基板表面垂直)排列。VA型液晶有兩種。第一種是以雙折射 作用(birefringence effect)來控制亮度，其稱的為電控雙折射(ECB) VA型液晶， 請參照M. Schadt在1971年的Applied Physics Letters的第19巻第391頁篇 名為 "Deformation of Nematic Liquid Crystals with Vertical Orientation in Electrical Fields"的內(nèi)容。ECB VA型液晶是使用配向膜4吏液晶分子垂直于基 板的表面。上、下配向膜的摩擦定向方向彼此相對。為達到高亮度，上、下 偏光板的光軸具有相對于配向膜的摩擦定向方向呈45度方向的透射軸。值得注意的是"垂直"和"水平"是用來描述顯示器的各構(gòu)件的相對方向。 各構(gòu)件可具有不同的方向。第二種VA型液晶稱的為"手性垂直型，，或"垂直至扭轉(zhuǎn)平面轉(zhuǎn)變型"液 晶，其具有ECB VA型液晶(例如高對比)以及TN型液晶(例如高亮度以及低色散)的優(yōu)點。請參照S畫g-Woo Suh等人在1996年的Applied Physics Letters的第68巻第2819頁篇名為"Novel electro-optic effect associated with a homeotropic to twisted-planar transition in nematic liquid crystals"的內(nèi)答以及 Shin-Tson Wu等人在1997年的Journal of Applied Physics的第82巻的第4795 頁篇名為"Chiral-homeotropic liquid crystal cells for high contrast and low voltage displays"的內(nèi)容。手性垂直型液晶顯示器可以使用混合少量手性材 料的負(fù)介電各向異性液晶材料。在手性垂直型LCD中，液晶材料夾在兩個玻璃基板之間，其玻璃基板 覆蓋著一層透明導(dǎo)電電極(如銦錫氧化物)并且在實質(zhì)的上方覆蓋一層薄的有 機(如聚亞酰胺)或無才幾(如Si02)配向膜。在初期狀態(tài)，配向膜可使液晶分子 垂直于基板的表面排列。施加電壓給液晶層時，手性材料會在液晶層中產(chǎn)生 一個扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。在下、上基板上的配向膜的傾斜方向可以不相同。兩個傾斜的方向所夾 的角度可以例如是90度。施加電壓給液晶層時，不同的傾斜方向會在液晶 層中形成一個扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。配向膜的傾斜方向安置在可以使得液晶分子在液晶方向相同。例如，若是手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有順時針扭轉(zhuǎn)方向，則配向膜 的傾斜方向則安置在可以使得液晶分子產(chǎn)生順時針方向的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的方向 上。相反地，若是手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有逆時針扭轉(zhuǎn)方向，則配向 膜的傾斜方向則安置在可以使得液晶分子產(chǎn)生逆時針方向的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的方 向上。手性垂直LCD具有交錯的的偏光板，亦即，具有彼此方向正交的透射 軸。其中 一 層配向膜的傾斜方向與交錯的偏光板的其中 一 個透射軸 (transmission axe)平行。在初期狀態(tài)，液晶分子系排列在垂直方向上且光不 會通過交錯的偏光板，因而形成暗的圖像。此結(jié)果與ECB VA型的情形相似。 在操作狀態(tài)，垂直方向的電場會施加在液晶層上。由于液晶分子具有負(fù)介電 各向異性，因此，所施加的電場會使得液晶分子再定位朝向水平方向。由于 配向膜上不同的傾斜方向的作用以及手性材料的作用，大部分區(qū)域的液晶分 子會形成一個扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。手性垂直型LCD中大部分區(qū)域中的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與TN 型LCD者相似，且其光學(xué)特性也與TN型LCD者相似。發(fā)明內(nèi)容在一方面，本發(fā)明提出一種液晶顯示器，其包括第一配向膜，具有第一配向方向；第二配向膜，具有第二配向方向；以及一液晶層，具有多個液晶 分子，位于第一與第二配向膜之間。液晶層摻雜一手性材料，當(dāng)在施加一電 場給液晶層時在液晶分子的指向矢造成第 一扭轉(zhuǎn)，且第 一和第二配向膜具有 方向性，當(dāng)在施加一電場給液晶層時在液晶分子的指向矢造成第二扭轉(zhuǎn)，第 一扭轉(zhuǎn)方向和第二扭轉(zhuǎn)的方向不同(例如相反)。上述的裝置可包括以下所述的一種或多種特征。在一些實施例中，第一 和第二配向膜易造成液晶分子的指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)，且手性材料易造成指向 矢順時針扭轉(zhuǎn)。在一些實施例中，第一和第二配向膜易造成液晶分子的方向 矢順時針扭轉(zhuǎn)，且手性材料易造成指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。當(dāng)液晶顯示器的像素 在一亮的狀態(tài)時，在像素中至少有十分之一、二分之一、三分之二的液晶分 子形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與相鄰第一與第二配向膜 的液晶分子所形成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的一部分的扭轉(zhuǎn)方向相反。當(dāng)液晶層未被施加 電場時，液晶分子實質(zhì)上垂直于第一與第二配向膜，當(dāng)液晶層被施加電場時， 液晶分子實質(zhì)上傾斜于正交方向。第一配向膜貼附在第一基板上，第二配向 膜貼附在第二基板上。上述液晶層包括負(fù)介電各向異性液晶材料。上述裝置包括一背光，用以 提供光，光被液晶層調(diào)變。上述裝置包括多個電極，用以施加電壓給液晶層。 上述裝置包括具有第 一透射軸的第 一偏光膜以及具有第二透射軸的第二偏 光膜，第一透射軸相對于第二透射軸夾一角度，第一和第二偏光膜位于液晶 層相對應(yīng)的兩側(cè)上。在一些實施例中，第一和第二配向膜的夾角的角等分線 實質(zhì)上與第一和第二透射軸的夾角的角等分線平行。在一些實施例中，第一 和第二配向膜的夾角的角等分線實質(zhì)上與第一和第二透射軸的夾角的角等 分線垂直。在沒有施加電壓給液晶層時，顯示器在暗的狀態(tài)。第一配向方向 相對于第二配向方向夾60至120度角。手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)之間距為液 晶層厚度的3至6倍。在另一方面，本發(fā)明提出一種透射式液晶顯示器，包括第一基板，具有 第一電極與第一配向膜；第二基板，具有第二電極與第二配向膜；液晶層， 具有多個液晶分子，位于第一基板與第二基板之間以及背光模塊，以產(chǎn)生光,光被液晶層調(diào)變。液晶層摻雜一手性材料，在利用第一與第二電極施加電場 給液晶層時易使液晶分子的方向扭轉(zhuǎn)。第一配向膜具有第一配向方向，第二 配向膜具有第二配向方向，第一和第二配向膜具有方向性，當(dāng)在施加電場給液晶層時在液晶層中造成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。第 一和第二配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)的方 向與手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向不同(例如相反)。實施上述裝置可包括以下所述的一個或多個特征。當(dāng)沒有施加電場給液 晶層時，液晶分子實質(zhì)上與第一與第二基板垂直的方向平行。在一些實例中， 第一和第二配向膜造成液晶分子的指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)，且手性材料造成指向 矢順時針扭轉(zhuǎn)。在一些實例中，第一和第二配向膜易造成指向矢順時針扭轉(zhuǎn)， 且手性材料易造成指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。當(dāng)液晶顯示器的像素在亮的狀態(tài)時， 在像素中至少有十分之一、至少二分之一或至少三分之二的液晶分子的指向 矢扭轉(zhuǎn)一方向，方向與相鄰第一與第二配向膜的液晶分子的部分指向矢的扭轉(zhuǎn)方向相反。在另一方面，本發(fā)明提出一種液晶顯示器，其包括下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，第二配向膜較接近觀看顯示器的 使用者；以及一液晶層，具有多個液晶分子，位于第一配向膜與第二配向膜 之間，其中液晶層摻雜一手性材料。當(dāng)?shù)谝慌湎蚰ず偷诙湎蚰づ帕械姆绞?可使得由第一配向方向順時針測量至第二配向方向時的第二配向方向相對 于第一配向方向的角度小于180度時，手性材料包括實質(zhì)上為右旋手性材料。 當(dāng)?shù)谝慌湎蚰ず偷诙湎蚰づ帕械姆绞娇墒沟糜傻谝慌湎蚍较蚰鏁r針測量 至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度小于180度時， 手性材料包括實質(zhì)上為左旋手性材料。實施上述顯示器可包括以下所述的一個或多個特征。手性材料實質(zhì)上包 括右旋手性材料，且第一配向膜和第二配向膜排列的方式可使得由第一配向 方向順時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角 度介于80至100度。手性材料實質(zhì)上包括左旋手性材料，且第一配向膜和 第二配向膜排列的方式可使得由第一配向方向逆時針測量至第二配向方向 的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介于80至100度。在另一方面，本發(fā)明提出一種液晶顯示器，其包括下配向膜，具有第一 配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，第二配向膜較接近觀看顯示器的 使用者；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于第一配向膜與第二配向膜之間。液晶層4參雜一手性材料。當(dāng)下配向膜和上配向膜排列的方式可使得由第 一配向方向順時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方 向的角度小于180度時，手性材料選自于可在施加電場給液晶層時在液晶層 中造成右旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。當(dāng)?shù)谝慌湎蚰ず偷诙湎蚰づ帕械姆绞娇墒沟糜傻?一配向方向逆時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度小于180度時，手性材料選自于可在施加電場給液晶層時在液晶層 中造成左旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。實施上述顯示器可包括以下所述的一個或多個特征。當(dāng)下配向膜和上配 向膜排列的方式可使得由第一配向方向順時針測量至第二配向方向的第二 配向方向相對于第一配向方向的角度介于80至100度時，手性材料選自于 可在施加電場給液晶層時在液晶層中造成右旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。當(dāng)?shù)谝慌湎蚰ず?第二配向膜排列的方式可使得由第一配向方向逆時針測量至第二配向方向 的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介于80至100度時，手性材料 選自于可在施加電場給液晶層時在液晶層中造成左旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。在另一方面，本發(fā)明提出一種液晶顯示器，其包括像素電路，具有暗的 狀態(tài)及亮的狀態(tài)，像素電路包括下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜， 具有第二配向方向，上配向膜較接近觀看顯示器的使用者；以及液晶層，具 有多個液晶分子，位于上配向膜與下配向膜之間，其中液晶層摻雜一手性材 料。當(dāng)像素電路在亮的狀態(tài)時，可使得像素電路中至少十分之一、至少二分 之一或至少三分之二的遠(yuǎn)離上配向膜以及下配向膜的液晶分子形成一扭轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與接近上下配向膜與下配向膜的液晶分 子所形成的一部分扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向相反。在另一方面，本發(fā)明又提出一種液晶顯示器，其包括下配向膜，具有第 一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，上配向膜較接近觀看顯示器的 使用者；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于上配向膜與下配向膜之間。 在亮的狀態(tài)時，當(dāng)下配向膜和上配向膜排列的方式可使得由第一配向方向逆 時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介于 80至100度時，光會由下配向膜行進至上配向膜，液晶層具有一光偏振旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)，可以^吏得光以逆時針方向、順時針方向以及逆時針方向的順序由下配 向膜行進至上配向膜。當(dāng)下配向膜和上配向膜排列的方式可使得由第 一 配向 方向順時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介于80至100度時，液晶層具有一光偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以使得光以順時針方向、逆時針方向以及順時針方向的順序由下配向膜行進至上配向膜。實施上述顯示器可包括以下所述的一個或多個特征。當(dāng)下配向膜和上配 向膜排列的方式可使得由第一配向方向順時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介于80至100度時，液晶層摻雜一右 旋手性材料。當(dāng)?shù)谝慌湎蚰ず偷诙湎蚰づ帕械姆绞娇墒沟糜傻谝慌湎蚍较?逆時針測量至第二配向方向的第二配向方向相對于第一配向方向的角度介 于80至100度時，液晶層摻雜一左旋手性材料。在另一方面，本發(fā)明提出一種液晶顯示器的操作方法，此方法包括施加 一電場在第一配向膜與第二配向膜之間的一液晶層，以使得液晶層中的多個 液晶分子傾斜偏離垂直于第一配向膜的一方向；以及在液晶層摻雜一手性材 料，以造成液晶分子的指向矢扭轉(zhuǎn)，手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)的方向與沒有手 性材料的第一和第二配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)的方向相反。實施上述方法可包括以下所述的一個或多個特征。在一些實施例中，利 用手性材料造成一扭轉(zhuǎn)的方法包括以手性材料造成一逆時針扭轉(zhuǎn)，其中第一 和第二配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)的方向為順時針方向。在一些實施例中利用手性 材料造成一扭轉(zhuǎn)的方法包括以手性材料造成一順時針扭轉(zhuǎn)，其中第 一和第二 配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)的方向為逆時針方向。上述施加電場的方法包括施加一 電場，使液晶顯示器的像素進入亮的狀態(tài)，并且造成像素中的至少十分之一、 二分之一或三分之二的液晶分子形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方 向，與相鄰第一與第二配向膜的液晶分子所形成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向相 反。上述方法包括以一背光^f莫塊產(chǎn)生光，以及以液晶層調(diào)變光。上述方法包 括施加一電場，使液晶顯示器的像素進入亮的狀態(tài)；以及移除電場，使像素 進入暗的狀態(tài)。上述方法包括在液晶層中形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其中扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之 間距為液晶層的厚度的3至6倍。本發(fā)明的裝置以及方法包括如下所述的 一個或多個優(yōu)點與特征。透射式 液晶顯示器使用了具有扭轉(zhuǎn)方向與配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)方向不同(例如是相 反)的手性材料，其色散較少。在亮度狀態(tài)時，光的偏振會因為液晶層的扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)造成的偏振旋轉(zhuǎn)(波導(dǎo))作用以及在大部分區(qū)域的反方向扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)所造 成的相位延遲作用而改變。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合 所附圖示，作詳細(xì)"^兌明如下。


圖1繪示一種液晶顯示器的剖面示意圖。 圖2A繪示偏光板和配向膜的光軸示意圖。圖2B繪示液晶分子的傾斜方向的示意圖。圖3A和圖3B繪示液晶層的電壓和扭轉(zhuǎn)特性的關(guān)系圖。圖4是比較不同型的液晶顯示器的電壓和透射特性的關(guān)系圖。圖5A和圖5B為等亮度曲線圖。圖6為半透射半反射式液晶顯示器的示意圖。圖7為ECB VA型半透射半反射式液晶顯示器的電壓和透射以及反射特 性的關(guān)系圖。圖8為半透射半反射式顯示器的透射和反射特性圖。 圖9為手性垂直型液晶顯示器的透射和反射特性圖。 圖IO為不同型的顯示器的電壓和透射特性的關(guān)系圖。 圖11為包括像素電路陣列的液晶顯示器的示意圖。 圖12為偏光板和配向膜的光軸的示意圖。附圖標(biāo)記說明10 :液晶顯示器12 :陣列14 :像素電路16 :柵極驅(qū)動器18 :數(shù)據(jù)驅(qū)動器20 :薄膜晶體管21 :第一節(jié)點22、25 :電容器23 :第二節(jié)點26 :柵極線28 :數(shù)據(jù)線110:半透射半反射式液晶顯示器 112 :透射部 114 :反射部 126 :緩沖層128 :金屬反射片132 :背光單元 134 :像素170:垂直配向式液晶顯示器 116、 172:液晶層 118、 120、 174、 176 :基板 122、 178a、 178b :延遲膜124 :偏光膜136、 180a、 180b :偏光板150、 210、 220、 230、 232、 250 :圖152、 154、 162、 164、 212、 214、 216、 222、 224、 242、 244、 246、 252、 254 :曲線182a、182b :透明電極184a、184b :配向膜186 :背光模塊188 :光190 :液晶分子192指向矢201、202 :透射軸203、204 :傾斜方向205、206 :角等分線207、208 :角度226 :最大亮度234、236 :區(qū)域247、248、 249、 256 :最大透射率168、258 :最大反射率具體實施方式
請參照圖1,其繪示一種垂直配向式液晶顯示器170的剖面示意圖。此顯示器170使用一種可在液晶層172中造成扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的手性材料，此扭轉(zhuǎn)結(jié) 構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方向，與配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)方向相反。液晶層172位于彼此 平行的上基板174與下基板176之間。寬頻1/4波延遲膜(broadband quarter wave retardation film)178a和178b分別位于上基板174和下基板176的外側(cè) 上。線性偏光板180a和180b則分別貼附在延遲膜178a和178b上。延遲膜 178a和178b可選自于可達到寬視角者。基板174和176的內(nèi)側(cè)分別具有涂 覆著配向膜184a和184b的透明電極182a和182b。背光模塊186所產(chǎn)生的 光188被各材料層調(diào)變。施加在電極182a和182b數(shù)據(jù)電壓Vdata可控制液 晶層172的中的液晶分子的方向性(orientation),使得光188在調(diào)變之后具有 特定的灰度色階(scale level)。液晶層172具有負(fù)介電各向異性(negative dielectric anisotropy)的液晶材 料。液晶層172摻雜手性材料，例如是左旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)CB15或右旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) S811L手性材料CB15以及S8111可由日本Merck公司購得。當(dāng)電壓Vdata 低于啟始電壓(例如2.5伏特)時，液晶分子實質(zhì)上沿著垂直于基板174以及 176的表面的方向Dl排列。在此例中，基板174和176的表面與水平方向 平行，而方向Dl則與垂直方向平行。當(dāng)電壓Vdata超過啟始電壓時，液晶 層172的中的手性材料產(chǎn)生一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。配向膜184a以及184b各具有一表 面預(yù)傾角(pretilt angle),其決定與其相鄰的液晶分子的傾存牛方向。圖2A繪示偏光板180a、 180b以及配向膜184a、 184b的光軸示意圖。 偏光板180a、 180b為交錯構(gòu)形，亦即，下偏光膜180b具有透射軸201,其 與上偏光膜180a的透射軸202正交。下配向膜184b與傾斜方向203有關(guān)(又 稱為一配向方向)，而上配位層184a與傾凍+方向204有關(guān)。傾4斗方向203和 204所夾的角度可以是約為90度。在一些實例中，此角度208在60度至120 度之間，或是80度至IOO度之間。在一些實例中，軸201和202所夾的角 度207的角等分線205可以例如是與傾斜方向203和204的角等分線206平 行。圖2B繪示有關(guān)于軸201、 202以及垂直方向D1的液晶分子190的指向 矢(director)192的傾斜方向。當(dāng)電壓Vdata大于啟始電壓時，由于液晶分子 的負(fù)介電各向異性，液晶分子l卯將傾斜偏離垂直方向Dl，使得液晶分子190相對于垂直方向Dl具有傾斜角e，并且相對于軸201具有方位角(azimuth angle)cp(亦即，指向矢192投影在水平面相對于軸201具有角度cp)。方位角cp受兩個因素影響。第一個因素是配向膜184a和184b的影響。 當(dāng)像素在操作狀態(tài)時(亦即，當(dāng)電壓Vdata高于啟始電壓時)，由于與配向膜 184a和184b相鄰的液晶分子具有不同的傾斜方向203和204(圖2A),因此， 易在液晶層172中造成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(類似螺旋)。與下配向膜184b相鄰的液晶分子會朝方向203傾斜；而與上配向膜184a相鄰的液晶分子會朝方向204傾斜。若是在液晶層172的中沒有手性材料，則液晶分子將具有一個逆時針的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。當(dāng)垂直方向Dl上不同位置的液晶分子由接近下配向膜184b移動到接近上配向膜184a時，其傾斜方向?qū)⒂煞较?03逐漸改變?yōu)榉较?04(角度cp由(pl逐漸增加為(p2),而形成一個逆時 針扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。第二個影響(p角度的因素是手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)方向。手性材料選自 于可造成一扭轉(zhuǎn)方向者，此扭轉(zhuǎn)方向與配向膜184a和184b所造成的扭轉(zhuǎn)方 向相反。在此例中，手性材料式選自于左旋手性材料，其可以造成順時針扭 轉(zhuǎn)。在液晶層172的中的手性材料必須足夠大量，以使得手性材料所造成的 扭轉(zhuǎn)作用足以影響配向?qū)铀斐傻呐まD(zhuǎn)作用。在液晶層172中的手性材料的 用量(或百分比)可以采用例如是p二l/(HTPxc)的關(guān)系式來決定的。關(guān)系式中 的p表示手性摻雜所造成的螺旋間距；HTP是螺旋扭轉(zhuǎn)力(helical twisting power),表示手性摻雜扭轉(zhuǎn)向列相(nematic pgase)液晶的能力，其與所使用的 手性材料有關(guān)；c表示手性摻雜的濃度比(重量％)。配向膜184a、 184b對于與的較接近的液晶分子的影響較大于與的較遠(yuǎn) 離的液晶層172中間的液晶分子。因此，當(dāng)一特定范圍的電壓施加在整個液 晶層172時，接近液晶層172中間的液晶分子的扭轉(zhuǎn)方向?qū)⑴c相鄰于配向膜 184a、 184b的液晶分子的扭轉(zhuǎn)方向相反。手性材料和配向膜184a、 184b的 相反扭轉(zhuǎn)作用的結(jié)果，使得液晶層172可具有一特定的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，以使得液 晶顯示器170具有優(yōu)選的顯示特性，并且相較于手性垂直型液晶顯示器 (chiral homeotropic mode LCD)具有專交《氐的才喿作電壓。在一些實例中，由傾斜方向203順時針測量至傾斜方向204時，當(dāng)傾斜 方向204(上配向膜184a的)，其相對于傾斜方向203(下配向膜184b的)的角 度小于180度時，其手性材料選自于可造成逆時針扭轉(zhuǎn)的右旋手性材料。圖3A繪示當(dāng)一特定電壓Vdata施加給液晶層172時，液晶層172的扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的曲線(例如212、 214、 216)圖210。圖3A的實例是假設(shè)上、下配位 膜的配向方向所夾的角度約為90度。在圖210中的各曲線表示在液晶層172 中不同位置的液晶分子的角度cp。圖3A中的橫座標(biāo)表示沿著圖2B方向Dl 的液晶分子的正規(guī)化位置，"0，，表示接近下配向?qū)?84b;而"l"表示接近上配 向?qū)?84a。圖3A中的縱軸表示方位角cp。當(dāng)電壓Vdata從0伏特增加到5伏特時，會改變液晶層172的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。 當(dāng)電壓Vdata低于啟始電壓時(例如約為2伏特)，與下基板和上基板相鄰的 液晶分子的方向角分別為0度和+90度，下基板和上基板之間的分子形成一 逆時針扭轉(zhuǎn)構(gòu)形，其中扭轉(zhuǎn)角由0度逐漸改變?yōu)?90度。由曲線212可看出， 當(dāng)Vdata二O伏特時，方位角cp由0度逐漸改變?yōu)?0度。當(dāng)電壓Vdata高于啟始電壓時(例如Vdata=3伏特)，與下基板和上基板 相鄰的液晶分子的方向角分別為0度和+90度。接近下基板的分子(例如正規(guī) 化位置0至0.15)形成一逆時針扭轉(zhuǎn)構(gòu)形，其中扭轉(zhuǎn)角由0度迅速改變?yōu)?45 度。與液晶層中172接近配向膜184a、 184b的區(qū)域相比較，液晶層172中 大部分的區(qū)域(例如正規(guī)化位置0.15至0.85)是沒有扭轉(zhuǎn)的或僅有少許在相反 方向扭轉(zhuǎn)(在此例中為順時針方向)。接近上基板的分子(例如正規(guī)化位置0.85 至l)則形成一逆時針扭轉(zhuǎn)構(gòu)形，其中扭轉(zhuǎn)角度由+45度迅速改變?yōu)?90度。當(dāng)液晶單元的扭轉(zhuǎn)角輪廓(如圖3A的212、 214、 216)被視為正規(guī)化的單 元間隙(cdl gap)的函數(shù)時，函數(shù)的斜率或是傾角(inclination)將與扭轉(zhuǎn)的方向 有關(guān)。例如，當(dāng)傾角為正時，扭轉(zhuǎn)方向為逆時針；當(dāng)傾角為負(fù)時，扭轉(zhuǎn)方向 為順時針。如曲線214所示，當(dāng)Vdata=3伏特時，正規(guī)化位置介于0至0.15時，扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一逆時針扭轉(zhuǎn)。正規(guī)化位置介于0.15至0.85時，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有 一順時針扭轉(zhuǎn)。正規(guī)化位置介于0.85至1時，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一逆時針扭轉(zhuǎn)。如曲線216所示，當(dāng)Vdata二5伏特時，正規(guī)化位置介于0至0.2時，扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一逆時針扭轉(zhuǎn)。正規(guī)化位置介于0.2至0.8時，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)幾乎成 一定值(cp維持在+45度)。正規(guī)化位置介于0.8至1時，扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一逆時 針扭轉(zhuǎn)。因此，液晶層172在接近配向膜184a、 184b的處具有較大的扭轉(zhuǎn)；而 在大部分的區(qū)域則具有較小的扭轉(zhuǎn)。這是因為配向膜和手性材料所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)相互竟?fàn)幍慕Y(jié)果。比較圖3B的圖260,其曲線262是表示在傳統(tǒng)的手性垂直型液晶顯示 器實例的液晶層施加不同的電壓的液晶層的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。當(dāng)操作電壓由0伏特 改變?yōu)?伏特時，手性垂直型液晶顯示器的液晶層維持在一種扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，其 中整個液晶層維持相同的扭轉(zhuǎn)方向。液晶顯示器170(圖l)以及傳統(tǒng)的手性垂直型液晶顯示器實例之間的扭 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的不同將導(dǎo)致光學(xué)特性的差異。圖3-6以及圖8-10的數(shù)據(jù)是模擬而得 到的。圖4的曲線圖220,顯示傳統(tǒng)的手性垂直型液晶顯示器實例和圖1的液 晶顯示器170的摻透特性的曲線222和224。用來模擬曲線222和224的數(shù) 據(jù)使用相同的液晶材料。在傳統(tǒng)的手性垂直型液晶顯示器的實例中，手性材 料所造成的扭轉(zhuǎn)方向與配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)方向相同。在液晶顯示器170中， 手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)方向則與配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)方向相反。模擬所使用 的波長為550納米。比較曲線222和224，顯示液晶顯示器170可以使用較 低的驅(qū)動電流來達到最大的亮度226。圖5A和圖5B分別繪示一種傳統(tǒng)的手性垂直型LCD實例以及液晶顯示 器170(圖l)在操作狀態(tài)的等亮度曲線圖(iso-luminance graph)230以及232。 等亮度曲線圖230顯示傳統(tǒng)的手性垂直型LCD實例的最大透射位置(在區(qū)域 234內(nèi))是偏離中心位置的。而等亮度曲線圖232顯示液晶顯示器170的最大 透射位置(在區(qū)域236內(nèi))則是接近中心位置的。相較于傳統(tǒng)的手性垂直型 LCD實例的亮度分布，液晶顯示器170的亮度分布(如圖232所示)是比較對 稱于顯示器的中心的。半透射半反射式液晶顯示器(transflective LCD)可以分別或是同時在透 射顯示模式以及反射顯示模式顯示圖像，因此，半透射半反射式液晶顯示器 可以用在暗的周圍條件(ambient condition)或是亮的周圍條件。在半透射半反 射式液晶顯示器中，有一些入射的環(huán)境光(ambientlight)會反射回觀視者，而 有 一些背光則會經(jīng)由液晶層傳送至觀視者。這些被反射光和被透射的光可分 別或同時提供給觀視者。圖6是繪示一種半透射半反射式液晶顯示器110的示意圖。在圖中僅繪 示出單一個像素134。與透射示顯示器170(圖l)相同的是，半透射半反射式 液晶顯示器110具有位于上基板118和下基板120之間的液晶層116。寬頻1/4波延遲膜122貼附在各個基板118、 120的外側(cè)。線性偏光膜124貼附在 各個延遲膜122上，以形成一個寬頻圓偏光板136。上偏光膜和下偏光膜124 是交錯排列的，可以使得上寬頻圓偏光板以及下寬頻圓偏光板在像素還沒被 啟動時(亦即，當(dāng)像素在暗的狀態(tài)時)阻擋透射光和反射光。上基板118的內(nèi) 側(cè)具有涂覆著一層配向膜的透明電極。與透射式顯示器170不同的是，半透射半反射式液晶顯示器110包括透 射部(transmissivepart)112以及反射部114。在透射部112中，下基板120具 有涂覆著一層配向膜的透明電極。而在反射部114中，下基板120具有涂覆 著金屬反射片(reflector)128的緩沖層126。金屬反射片128用以反射環(huán)境光 或來自外部光源130的光。緩沖層126表面凹凸不平，以得金屬反射片128 也是凹凸不平，由此反射一方向范圍內(nèi)的入射光。透射部112可傳送來自背 光單元132的光。同一個像素的透射部112和反射部114以相同的開關(guān)元件 如薄膜晶體管(請參照圖U)來操作。半透射半反射式液晶顯示器110可通過以上所述的光電作用來調(diào)變光， 以產(chǎn)生具有各種灰度色階的圖像。在透射部112的光會通過液晶層116—次； 而在反射部114的光則會因為光受到反射片128的反射而可以通過液晶層 116 二次。通過緩沖層126的使用可以行成雙單元間隙結(jié)構(gòu)，其中反射部114 中的液晶層116的厚度系小于透射部112者，在透射部112和反射部114中 的光的光相位延遲實質(zhì)上相同。請參照美國專利第6,281,952號。圖7的曲線圖150是分別繪示傳統(tǒng)的液晶層中未摻雜手性材料的ECB VA型半透射半反射式液晶顯示器實例的透射和反射特性的曲線152以及 154。圖150的縱軸是ECB VA型半透射半反射式液晶顯示器實例的透射部 以及反射部的正規(guī)化的光電響應(yīng)(normalized electro-optic response)。比較ECB VA型半透射半反射式液晶顯示器實例的曲線152和154,其顯示透射特性 和反射特性實質(zhì)上相同。圖8的曲線圖250是分別繪示半透射半反射式液晶顯示器IIO(圖6)透射 部112和反射部114的透射特性和反射特性的曲線252和254。圖250的縱 軸是傳統(tǒng)ECB VA型液晶顯示器實例的透射部112以及反射部114是正規(guī)化 最大透射值的光電響應(yīng)。光電響應(yīng)為1表示透射率或反射率與ECB VA型半 透射半反射式液晶顯示器(圖7)者相同。圖8顯示半透射半反射式液晶顯示器110的最大透射率256和最大反射率258與傳統(tǒng)的ECB VA型半透射半反射式液晶顯示器實例實質(zhì)上相同。這 可能是因為在顯示器110的液晶層116施加2.5伏特至5伏特的操作電壓時， 大部分的液晶層116具有實質(zhì)上相同的方位角cp(約為45±8度)。此情況與傳 統(tǒng)的ECB VA型顯示器實例相同，在液晶層施加操作電壓時，大部分的液晶 分子實質(zhì)上以相同的方向傾斜(方位角cp約為45度)。在操作電壓為0伏特至5伏特時，曲線252和254彼此實質(zhì)上吻合。這 表示在半透射半反射式液晶顯示器110的像素施加數(shù)據(jù)電壓Vdata時，透射 部112和反射部114具有實質(zhì)上相同的灰度色階。圖9的圖160是分別繪示與傳統(tǒng)ECB VA型液晶顯示器實例有關(guān)的傳統(tǒng) 手性垂直型液晶顯示器的透射和反射的光電響應(yīng)曲線162和164。透射率162 的最大值166以及反射率164的最大值168分別是ECB VA型液晶顯示器實 例(圖7)的最大響應(yīng)值的60%及80%。在操作電壓為3伏特至4伏特時，曲 線162和164彼此實質(zhì)上并不吻合，此將使得灰度色階失真。比較圖8以及圖9,顯示半透射半反射式液晶顯示器110比傳統(tǒng)的手性 垂直式半透射半反射式顯示器實例具有優(yōu)選的顯示特性。圖10中的圖242、 244以及246分別繪示傳統(tǒng)的ECB VA型半透射半反 射式液晶顯示器實例、半透射半反射式液晶顯示器170(圖6)以及傳統(tǒng)的手性 垂直式液晶顯示器實例的透射部的透射特性。半透射半反射式顯示器是使用 寬頻圓偏光板。在傳統(tǒng)的手性垂直式LCD實例中(曲線246),最大透射率247 低于傳統(tǒng)ECB VA型LCD實例(曲線242)的最大透射率248的2/3。比較后 可知液晶顯示器170 (曲線244)具有最大的透射率249,其值與傳統(tǒng)的ECB VA型LCD實例的最大透射率248接近。在最大亮度方面，液晶顯示器110或170和傳統(tǒng)ECB VA型LCD實例 一樣好。液晶顯示器IIO或170的優(yōu)點是在亮的狀態(tài)時，當(dāng)光通過液晶層時 光的偏振是會改變的，這是因為兩個作用(l)液晶層的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)造成的偏振 旋轉(zhuǎn)(波導(dǎo))作用以及(2)在大部分區(qū)域的反方向扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(或?qū)嵸|(zhì)上無扭轉(zhuǎn)的 結(jié)構(gòu))所造成的相位延遲作用。相較于傳統(tǒng)使用延遲作用來改變光的偏振但 無波導(dǎo)作用的ECB V型LCD實例，LCDllO或170的色散(color dispersion) 現(xiàn)象4交少。圖11繪示一種液晶顯示器10實例的示意圖。液晶顯示器10包括像素 電路14陣列12，其中像素電路14被一個或是多個柵極驅(qū)動器16以及一個或多個數(shù)據(jù)驅(qū)動器18所控制。各個像素電路14包括一個或多個薄膜晶體管(TFT)20、 一個存儲電容器CST22以及液晶單元(未繪示)。液晶單元的結(jié)構(gòu) 與圖1或圖6所示者相似。液晶單元具有一有效電容，以CLC25來表示。 電容器CST22、 CLC25可以例如是平行連接第一節(jié)點21以及第二節(jié)點23。 TFT20包括柵極24,其與連接?xùn)艠O驅(qū)動器16的柵極線26連接。當(dāng)柵極驅(qū)動 器16驅(qū)動?xùn)艠O線26，打開TFT20時，數(shù)據(jù)驅(qū)動器18會同時以一電壓信號(例 如Vdata)來驅(qū)動數(shù)據(jù)線28，其中電壓信號會通過電容器CST22、 CLC25。在一些實例中，第一和第二節(jié)點21和23分別連接到兩個位于液晶單元 兩側(cè)的透明電極(例如圖1的182a以及182b)。電容器CST22、 CLC25所保 留(held)的電壓(例如Vdata)決定了施加在液晶單元的電壓大小。數(shù)據(jù)線28 上的電壓有時稱為"灰度電壓"，這是因為其決定了像素電路14所顯示的灰 度色階。顯示器10上的各個像素包括顯示紅色、綠色以及藍色的三個子像素。 各子像素包括一個像素電路14。通過控制三個子像素的灰度色階，各個像素 可以顯示廣范圍的彩度以及灰度色階。雖然，以上已4皮露一些實例，然而，其他的實施方式以及應(yīng)用亦是涵蓋 在以下的權(quán)利要求內(nèi)。例如，具有手性材料的液晶層，其手性材料可造成一 扭轉(zhuǎn)方向與配向膜所造成的扭轉(zhuǎn)方向相反的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，亦可以使用在沒有背光模塊的反射示液晶顯示器的中。手性材料可以與以上所述者不同。顯示器 中各構(gòu)件的尺寸和方向亦可以與以上所述者不同。例如，請參照圖12,在一些實例中，軸201與軸202所夾的角度207 的角等分線205可以與傾斜方向203和204所夾的角度的角等分線206正交 (與圖2A比較，其角度207的角等分線205與傾斜方向203和204所夾的角 度的角等分線206平行)。像素電路可以有各種的排列方式，例如，存儲電 容器CTS的端點可連接到節(jié)點21,而存儲電容器其他的端點可以連接到下 一列的4冊4及線。在圖6的半透射半反射式顯示器110中，同一像素的透射部112和反射 部114可以以兩個獨立的開關(guān)元件來控制。半透射半反射式顯示器10不需 要使用雙單元間隙結(jié)構(gòu)。緩沖層126可被移除，以使透射部112與反射部114 具有相同的單元間隙。以上所述的液晶分子的方向性是指液晶分子的指向矢的方向。液晶分子不需要在所有的時間都指向同 一個方向。在大多數(shù)的時間液晶分子中的大部 分易于指向一個方向(以指向矢來表示)，而不是其他方向。例如，"液晶分子實質(zhì)上排列成與基板垂直的方向，，表示液晶分子的指向矢的平均方向是沿著 正交方向，^!是，個別的分子則可能指向不同的方向。手性材料中可具有雜 質(zhì)。例如，摻雜右旋(或左旋)手性材料的液晶層可以包括少量的左旋(或右旋) 手性材料，但是，液晶層中的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向主要還是由右旋(或左旋) 手性材料來決定的。綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范 圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視所附的權(quán)利 要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種裝置，包括液晶顯示器，包括第一配向膜，具有第一配向方向；第二配向膜，具有第二配向方向；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于該第一與該第二配向膜之間，該液晶層摻雜一手性材料，當(dāng)在施加一電場給該液晶層時在這些液晶分子的該指向矢造成第一扭轉(zhuǎn)，且該第一和該第二配向膜具有方向性，當(dāng)在施加一電場給該液晶層時在這些液晶分子的該指向矢造成第二扭轉(zhuǎn)，該第一扭轉(zhuǎn)方向和該第二扭轉(zhuǎn)的方向不同。
2，如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一和該第二配向膜易造成該液晶分子的該指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該手性材料易造成該指向矢順時針扭轉(zhuǎn)。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一和該第二配向膜易造成該液晶 分子的該方向矢順時針扭轉(zhuǎn)。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中該手性材料易造成該指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該液晶顯示器的像素在亮的狀態(tài) 時，在該像素中至少有十分之一的該液晶分子形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與相鄰該第一與該第二配向膜的這些液晶分子所形成的該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的一部分的扭轉(zhuǎn)方向相反。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該液晶顯示器的像素在亮的狀態(tài) 時，在該像素中至少有二分之一的該液晶分子形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu) 具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與相鄰該第一與該第二配向膜的這些液晶分子所形成的 該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的 一部分的扭轉(zhuǎn)方向相反。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)該液晶層未被施加電場時，這些液 晶分子實質(zhì)上垂直于該第一與該第二配向膜，當(dāng)該液晶層被施加電場時，這 些液晶分子實質(zhì)上傾斜于正交方向。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括具有第一透射軸的第一偏光膜以及具有第二透射軸的第二偏光膜，該第一透射軸相對于該第二透射軸夾一角 度，該第 一和該第二偏光膜位于該液晶層相對應(yīng)的兩側(cè)上。
10. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中該第一和該第二配向膜的該夾角的 角等分線實質(zhì)上與該第一和該第二透射軸的該夾角的該角等分線平行。
11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一和該第二配向膜的該夾角的 角等分線實質(zhì)上與該第一和該第二透射軸的該夾角的該角等分線垂直。
12. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中在沒有施加電壓給該液晶層時，該 顯示器在暗的狀態(tài)。
13. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一配向方向相對于該第二配向方向夾60至120度角。
14. 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中該手性材料所造成的該扭轉(zhuǎn)之間距 為該液晶層厚度的3至6倍。
15. —種透射式液晶顯示器，包括 第一基板，具有第一電極與第一配向膜； 第二基板，具有第二電極與第二配向膜；液晶層，具有多個液晶分子，位于該第一基板與該第二基板之間，該液 晶層摻雜 一手性材料，在利用該第 一 與該第二電極施加電場給該液晶層時使 這些液晶分子的方向扭轉(zhuǎn)，其中該第一配向膜具有第一配向方向，該第二配 向膜具有第二配向方向，該第一和第二配向膜具有方向性，當(dāng)在施加電場給 該液晶層時在該液晶層中造成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該第一和第二配向膜所造成的該 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)的方向與該手性材料所造成的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向不同；以 及背光模塊，以產(chǎn)生光，該光被該液晶層調(diào)變。
16. 如權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示器，其中當(dāng)沒有施加電場給該 液晶層時，這些液晶分子實質(zhì)上與該第一與該第二基板垂直的方向平行。
17. 如權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示器，其中該第一和該第二配向 膜易造成這些液晶分子的該指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。
18. 如權(quán)利要求17所述的透射式液晶顯示器，其中該手性材料易造成該 指向矢順時針扭轉(zhuǎn)。
19. 如權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示器，其中該第一和該第二配向 膜造成該指向矢順時針扭轉(zhuǎn)。
20. 如權(quán)利要求19所述的透射式液晶顯示器，其中該手性材料造成該指向矢逆時針扭轉(zhuǎn)。
21. 如權(quán)利要求15所述的透射式液晶顯示器，其中當(dāng)該液晶顯示器的像 素在亮的狀態(tài)時，在該像素中至少有十分之一的該液晶分子的該指向矢扭轉(zhuǎn) 一方向，該方向與相鄰該第一與該第二配向膜的這些液晶分子的部分該指向 矢的纟丑轉(zhuǎn)方向相反。
22. 如權(quán)利要求19所述的透射式液晶顯示器，其中當(dāng)該液晶顯示器的像 素在亮的狀態(tài)時，在該像素中至少有二分之一的該液晶分子的該指向矢扭轉(zhuǎn) 一方向，該方向與相鄰該第一與該第二配向膜的這些液晶分子的部分該指向 矢的4丑轉(zhuǎn)方向相反。
23. —種液晶顯示器，包括 下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，該第二配向膜較接近觀看該顯示器的使 用者；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于該第一配向膜與該第二配向膜之間， 該液晶層摻雜一手性材料；其中，當(dāng)該第一配向膜和該第二配向膜排列的方式可使得由該第一配向 方向順時針測量至該第二配向方向時的該第二配向方向相對于該第 一 配向 方向的角度小于180度時，該手性材料包括實質(zhì)上為右旋手性材料，且當(dāng)該第一配向膜和該第二配向膜排列的方式可使得由該第一配向方向 逆時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第一配向方向的 角度小于180度時，該手性材料包括實質(zhì)上為左旋手性材料。
24. 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器，其中該手性材料實質(zhì)上包括右旋 手性材料，且該第一配向膜和該第二配向膜排列的方式可使得由該第一配向 方向順時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第 一 配向方 向的角度介于80至100度。
25. 如權(quán)利要求23所述的液晶顯示器，其中該手性材料實質(zhì)上包括左旋 手性材料，且該第一配向膜和該第二配向膜排列的方式可使得由該第一配向 方向逆時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第 一配向方 向的角度介于80至100度。
26. —種液晶顯示器，包括下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，該第二配向膜較接近觀看該顯示器的使 用者；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于該第一配向膜與該第二配向膜之間， 該液晶層摻雜 一手性材料；其中，當(dāng)該下配向膜和該上配向膜排列的方式可使得由該第一配向方向 順時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第一配向方向的 角度小于180度時，該手性材料選自于可在施加電場給該液晶層時在該液晶 層中造成右旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者，且當(dāng)該第一配向膜和該第二配向膜排列的方式可使得由該第一配向方向 逆時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第 一 配向方向的 角度小于180度時，該手性材料選自于可在施加電場給該液晶層時在該液晶 層中造成左旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。
27. 如權(quán)利要求26所述的液晶顯示器，其中當(dāng)該下配向膜和該上配向膜 排列的方式可使得由該第一配向方向順時針測量至該第二配向方向的該第 二配向方向相對于該第一配向方向的角度介于80至100度時，該手性材料 選自于可在施加電場給該液晶層時在該液晶層中造成右旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。
28. 如權(quán)利要求26所述的液晶顯示器，其中當(dāng)該第一配向膜和該第二配 向膜排列的方式可使得由該第一配向方向逆時針測量至該第二配向方向的 該第二配向方向相對于該第一配向方向的角度介于80至100度時，該手性 材料選自于可在施加電場給該液晶層時在該液晶層中造成左旋扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)者。
29. —種液晶顯示器，包括像素電路，具有暗的狀態(tài)及亮的狀態(tài)，該像素電路包括下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，該上配向膜較接近觀看該顯示器的 使用者；以及一液晶層，具有多個液晶分子，位于該上配向膜與該下配向膜之間， 該液晶層摻雜一手性材料，當(dāng)該像素電路在該亮的狀態(tài)時，可使得該像素電 路中至少十分之一的遠(yuǎn)離該上配向膜以及該下配向膜的該液晶分子形成一 扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與接近該上下配向膜與該下配向 膜的這些液晶分子所形成的 一部分該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向相反。
30. 如權(quán)利要求29所述的液晶顯示器，其中當(dāng)該像素電路在該亮的狀態(tài) 時，該手性材料可使得至少二分之一的該液晶分子形成一扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，該扭轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)具有一扭轉(zhuǎn)方向，其與接近該上配向膜與該下配向膜的這些液晶分子所 形成的部分該扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)方向相反。
31. —種液晶顯示器，包括 下配向膜，具有第一配向方向；上配向膜，具有第二配向方向，該上配向膜較接近觀看顯示器的使用者； 液晶層，具有多個液晶分子，位于該上配向膜與該下配向膜之間，其中 在亮的狀態(tài)時，當(dāng)該下配向膜和該上配向膜排列的方式可使得由該第一配向 方向逆時針測量至該第.二配向方向的該第二配向方向相對于該第一配向方 向的角度介于80至100度時，該光會由該下配向膜行進至該上配向膜，該 液晶層具有一光偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以使得光以逆時針方向、順時針方向以及 逆時針方向的順序由該下配向膜行進至該上配向膜，其中當(dāng)該下配向膜和該上配向膜排列的方式可使得由該第一配向方向 順時針測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第 一 配向方向的 角度介于80至100度時，該液晶層具有一光偏振旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，可以使得光以 順時針方向、逆時針方向以及順時針方向的順序由該下配向膜行進至該上 配向膜。
32. 如權(quán)利要求31所述的液晶顯示器，其中當(dāng)該下配向膜和該上配向膜 排列的方式可使得由該第 一配向方向順時針測量至該第二配向方向的該第 二配向方向相對于該第一配向方向的角度介于80至100度時，該液晶層摻 雜一右旋手性材料，以及當(dāng)該下向膜和該上配向膜排列的方式可使得由該第一配向方向逆時針 測量至該第二配向方向的該第二配向方向相對于該第一配向方向的角度介 于80至100度時，該液晶層摻雜一左旋手性材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器。液晶顯示器包括第一配向膜，具有第一配向方向；第二配向膜，具有第二配向方向；以及液晶層，具有多個液晶分子，位于該第一與該第二配向膜之間。液晶層摻雜一手性材料，易在施加一電場給液晶層時在液晶分子的指向矢造成第一扭轉(zhuǎn)。第一和第二配向膜具有方向性，易在施加一電場給液晶層時在液晶分子的該指向矢造成第二扭轉(zhuǎn)，其中第一扭轉(zhuǎn)方向和第二扭轉(zhuǎn)的方向不同。
文檔編號G02F1/139GK101241271SQ20071016050
公開日2008年8月13日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者吳詩聰, 李俊現(xiàn), 李汪洋, 韋忠光 申請人:奇美電子股份有限公司;中佛羅里達大學(xué)