专利名称：液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种液晶显示器，特别是一种半穿透半反射式液晶显示器。
背景技术：
由于液晶显示器具有薄型化、低耗电量、无辐射污染、且能与半导体工艺技术相容等优点，因此被广泛地应用在笔记本电脑、个人数字助理、手机等便携式通讯产品上。
一般而言，依据照明光的来源可将液晶显示器分为穿透式、反射式、及半穿透半反射式等三种，其中穿透式液晶显示器通常具有一用来产生光线的背光源，并且背光源所产生的光线会通过液晶单元以及各个光学元件(例如偏光板)，进而让使用者可观看到液晶显示器的画面显示。另外，反射式液晶显示器则是具有一反射表面(如铝金属)，并且当反射式液晶显示器显示画面时，光线(例如环境光或前光源)由面板前方进入液晶显示器内，并通过液晶单元以及各个光学元件，随后反射表面再将光线反射回去，被反射的光线会再穿过液晶单元以及各个光学元件，最后使用者便可观看到液晶显示器的画面显示。另一方面，半穿透半反射液晶显示器则是同时具有穿透模式及反射模式的液晶显示器，也就是说，当环境光强度较强或者显示时需要较弱的光线时，液晶显示器便可关闭背光源，并利用环境光作为光源而以反射模式来显示画面，反的，当环境光强度较弱或者显示时需要较强的光线时，液晶显示器便可开启背光源并利用穿透模式来显示画面，如此一来便可减少背光源的耗电量。
此外，由于便携式电子产品(例如移动电话)是以减少耗电量为发展目标之一，因此，半穿透半反射液晶显示器广泛地应用于便携式电子产品。例如以移动电话为例，当移动电话处于待机模式时，移动电话的面板大多是用来显示时间或未接来电等讯息，所以通常不需要太强的光线，使用者便可观看到显示画面，因此，移动电话的面板便可利用环境光作为光源，以反射模式来显示画面。另一方面，当行动电话处于使用模式时，为了让使用者清楚地观看到面板上显示的数字或文字，移动电话的面板便可开启背光源，并利用穿透模式来显示画面。
举例而言，台湾专利案号422934便揭露了一种半穿透半反射式液晶显示器，其结构为上偏光板/液晶单元/下偏光板/半透过反射板/背景光，其中当该背景光关闭时，该半透过反射板用来将外界环境光反射回去，以使液晶显示器利用反射模式来显示画面。反之，当该背景光开启时，该背景光所产生的光线便会穿过该半透过反射板，以使液晶显示器利用穿透模式来显示画面。然而，由于此种类型的液晶显示器必须额外加入一半透过反射板，才可达到半穿透半反射的效果，如此一来，不仅会提高制作液晶显示器的复杂度，更会增加液晶显示器的制作成本。
发明内容
因此，本发明的目的之一是提供一种半穿透半反射式液晶显示器，以解决前述的问题。
依据本发明的目的，本发明的优选实施例提供一种液晶显示器，其包含有一液晶显示面板以及一第一偏光板，该第一偏光板包含有一第一面、与一面向该液晶显示面板且相对于该第一面的第二面，并且该第一面包含有多个第一棱镜结构。
由于本发明的下偏光板包含有多个棱镜结构，因此部分的环境光可于该下偏光板内产生反射，进而使本发明的液晶显示器可利用外界环境光来显示画面。
图1为本发明第一实施例的一液晶显示器的示意图；图2为图1所示的下偏光板的放大示意图；图3为本发明的各种棱镜角度的光学模拟结果；图4为本发明第二实施例的下偏光板的示意图；图5为本发明第三实施例的下偏光板的示意图；图6为本发明第四实施例的下偏光板的示意图；图7为本发明第五实施例的下偏光板的示意图；图8为本发明第六实施例的下偏光板的示意图；
图9为本发明第二实施例的一液晶显示器的示意图。
附图标记说明10 液晶显示器 12 液晶显示面板14 背光模组 16 上偏光板18 下偏光板 18a 第一面18b 第二面 20a 保护膜20b 偏光膜 20c 保护膜20d 薄膜层 22 棱镜结构22a 平面 22b 平面22c 平面 24a 上基板24b 下基板 25 棱镜结构25a 平面 25b 平面26 液晶分子层 28a 导电层28b 导电层 30 光源32 导光板 34 反射片36 扩散膜 38 环境光40 光线 42 使用者46 环境光 46a 光线46b 光线 46c 光线50 液晶显示器 52 液晶显示面板54 背光模组 56 上偏光板56a 第一面 56b 第二面58 下偏光板 58a 第一面58b 第二面 60a 上基板60b 下基板 62 液晶分子层64a 导电层 64b 导电层66 光源 68 导光板70 反射片 72 扩散膜74 棱镜结构 74a 平面74b 平面
具体实施例方式
请参考图1与图2，图1为本发明第一实施例的一液晶显示器的示意图，而图2为图1所示的下偏光板的放大示意图。如图1所示，一液晶显示器10包含有一液晶显示面板12，一背光模组14，用来提供液晶显示面板12所需的光线，一上偏光板16，设置于液晶显示面板12之上，以及一下偏光板18，设置于液晶显示面板12与背光模组14之间，并且下偏光板18用来反射部分通过液晶显示面板12的环境光。其中，液晶显示面板12包含有一上基板24a，一下基板24b，设置于上基板24a的下方，以及一液晶分子层26，填充于上基板24a与下基板24b之间。另一方面，液晶显示面板12另包含有一导电层28a，设置于上基板24a与液晶分子层26之间，以及一导电层28b，设置于下基板24b与液晶分子层26之间，并且导电层28a与导电层28b用来提供一电场给予液晶分子层26，以使液晶分子层26内的液晶分子可依据该电场而产生相对应的偏转，进而产生应有的光穿透率。一般而言，上基板24a与下基板24b是由透明材料(例如玻璃或石英)所构成，而导电层28a与28b的材质则通常包含有氧化铟锡或氧化铟锌等透明导电材料，而且下偏光板18可选择某一特定方向的偏振光，亦即下偏光板18仅可允许某一特定方向的偏振光通过。
此外，如图1所示，背光模组14包含有一光源30，用来产生光线，一导光板32，设置于光源30的一侧并用来导引光源30所产生的光线，一反射片34，设置于导光板32下方并用来将光线向上反射，以及一扩散膜36，设置于导光板32上方并用来使光线产生均匀化的效果。其中，扩散膜36的材质可以是聚碳酸酯、聚乙烯对苯二甲酸乙酯或压克力等，反射片34由一具有高反射系数的材质所形成，例如铝、铜等金属或其合金，而光源30则可以是冷阴极管、热阴极灯管或发光二极管等。此外，依据不同产品的需求，导光板32与下偏光板18之间还可设有一保护扩散片(未显示)以及一棱镜片(未显示)，而该扩散片及该棱镜片的数量及顺序可视需求加以增删或调整。另一方面，液晶显示面板12中还可包含有一设置于上基板24a之上的彩色滤光片(未显示于图1中)，用来让使用者可观看到彩色的影像画面。
除此之外，如图1所示，本发明的下偏光板18包含有一面向背光模组14的第一面18a、以及一面向液晶显示面板12的第二面18b，并且如图2所示，下偏光板18的第一面18a包含有多个棱镜结构22，而且每一个棱镜结构22具有一平面22a与一平面22b，用来反射部分的环境光(例如图1所示的环境光38)。普遍而言，下偏光板18由一偏光膜20b以及两个保护膜20a与20c所构成，其中偏光膜20b的材质通常是聚乙烯醇(PVA)，而保护膜20a与20c的材质大多是醋酸纤维膜(TAc)，并且本发明的第一实施例利用滚轮来压印保护膜20c，以于保护膜20c的表层形成图2所示的各棱镜结构22。
值得注意的是，如图2所示，由于下偏光板18的折射率(大约是1.5)是大于外界环境的折射率(大约是1.0)，因此当环境光46的折射光线46a入射在平面22b上，且光线46a的入射角大于下偏光板18的临界角(criticalangle)时，全部的光线46a都会被反射回下偏光板18内，而不能穿越下偏光板18与外界环境的界面，换句话说，当光线46a的入射角大于下偏光板18的临界角时，光线46a会在平面22b产生全反射。相同地，当光线46a的反射光线46b入射于平面22a之上，且光线46b的入射角又比下偏光板18的临界角大时，光线46b便会在平面22a产生全反射，而且光线46b的反射光线46c会离开下偏光板18并返回外界环境中。此外，如果光线46b的入射角小于下偏光板18的临界角时，光线46b便会穿过平面22a，并可能在相邻的棱镜结构22内产生反射，而返回外界环境中。值得一提的是，本发明乃是依据以上所述的特性，并经由调整平面22a与平面22b的夹角θ1，以将特定角度的环境光反射至液晶显示器的可视角度(viewing angle)范围内。举例来说，假若产品所需的水平可视角度以及垂直可视角度分别为100度以及40度，本发明便可经由调整平面22a与平面22b的夹角θ1，以将部分的环境光反射至前述的可视角度范围内。换言之，本发明的下偏光板18不仅可用来反射部分的环境光，以使液晶显示器10藉由环境光来显示画面，本发明更可经由调整平面22a与平面22b的夹角θ1，以将环境光反射至液晶显示器10的可视角度范围内。
此外，由于下偏光板18对环境光的反射效果与各棱镜结构22的平面22a与平面22b的夹角θ1(亦即棱镜角度)有关，因此本发明针对不同的棱镜角度进行光学模拟，其结果如图3所示。其中，如图2所示，在下偏光板18的光反射模拟过程中，光源将120°范围内的光线自下偏光板18的第二面18b入射至下偏光板18之内，然后再计算光线在下偏光板18之内产生反射的比例，以得到图3所示的光线反射的比例(亦即符号“□”所示的数据)。另一方面，在下偏光板18的光穿透模拟过程中，光源将70°范围内的光线自下偏光板18的第一面18a入射至下偏光板18之内，随后再计算光线穿透下偏光板18的比例，以得到图3所示的光线穿透的比例(亦即符号“■”所示的数据)。必须注意的是，如图3所示，当平面22a与平面22b的夹角θ1介于70度与120度之间时，光线在下偏光板18内具有优选的反射效果。
请再继续参考图1，接下来将解释本发明的液晶显示器10的显示方法。如图1所示，当背光模组14开启时，光源30所产生的光线40先经过导光板32，然后再依序地穿过扩散膜36、下偏光板18、液晶显示面板12以及上偏光板16，最后，使用者42便可观看到液晶显示器10的影像画面。另一方面，当背光模组14关闭时，外界的环境光38会依序通过上偏光板16与液晶显示面板12，随后部分的环境光38会在下偏光板18内产生反射，并且被反射的环境光38会再依序穿过液晶显示面板12以及上偏光板16，最后，使用者42便可看到液晶显示器10的影像画面。此外，前述的环境光38与光线40的行进路径仅是用来解释本发明的液晶显示器10的显示模式，并非实际的光线行进路径。
值得一提的是，由于本发明的下偏板18具有多个棱镜结构22，因此可增加环境光在下偏板18内产生反射的比例，进而可使液晶显示器10利用环境光来显示画面，换言之，本发明不需额外加入一半穿透半反射膜，便可达到半穿透半反射的效果，因此本发明不仅可降低制作液晶显示器的复杂度，更可减少液晶显示器的制作成本。此外，如图1所示，由于环境光38在下偏光板18内产生反射，所以环境光38依序经过上偏光板16、下偏光板18以及上偏光板16，而由于环境光38通过2片偏光板，所以液晶显示器10的对比比较好，因此本发明可提升液晶显示器10的对比效果。
另一方面，图2所示的下偏光板18并非本发明的唯一结构，以下将介绍本发明的其它实施例的下偏光板结构。请参考图4，图4为本发明第二实施例的下偏光板的示意图，其中相邻两棱镜结构22之间可包含有一平面22c。此外，请参考图5，图5为本发明第三实施例的下偏光板的示意图，其中本发明的第三实施例利用网印或贴附等方法，而将各棱镜结构22形成于保护膜20c的表面，并且各棱镜结构22通常是由硬化树脂构成。另外，请参考图6，图6为本发明第四实施例的下偏光板的示意图，其中下偏光板18另包含有一薄膜层20d，并且各棱镜结构22形成于薄膜层20d的表层，另外，薄膜层20d经由一扩散胶21而贴附于保护膜20c的表面，并且扩散胶21用来雾化光线并由PSA感压性黏着剂所构成，而薄膜层20d的材质包含有硬化树脂。请参考图7，图7为本发明第五实施例的下偏光板的示意图，其中下偏光板18另包含有一薄膜层20d，并且本发明的第五实施例利用网印或贴附等方法，而将各棱镜结构22形成于薄膜层20d的表面，另外，薄膜层20d经由一扩散胶21而贴附于保护膜20c的表面，并且扩散胶21用来雾化光线并由PSA感压性黏着剂所构成，而薄膜层20d与各棱镜结构22的材质包含有硬化树脂。请参考图8，图8为本发明第六实施例的下偏光板的示意图，其中下偏光板18的第二面18b亦包含有多个棱镜结构25，各棱镜结构25形成于保护膜20a的表层，而且每一个棱镜结构25具有一平面25a与一平面25b，并且在本发明的第五实施例中，平面25a与平面25b的夹角θ2介于70°与120°之间，而且各棱镜结构25的制作方法可以是图4至图7所示的任何一种。
除此之外，请参考图9，图9为本发明第二实施例的一液晶显示器的示意图。如图8所示，一液晶显示器50包含有一液晶显示面板52以及一用来产生光线的背光模组54。其中，液晶显示面板52包含有一上基板60a，一下基板60b，设置于上基板60a的下方，一液晶分子层62，填充于上基板60a与下基板60b之间，一导电层64a，设置于上基板60a与液晶分子层62之间，以及一导电层64b，设置于下基板60b与液晶分子层62之间。此外，背光模组54包含有一光源66、一导光板68、一反射片70以及一扩散膜72。
如图9所示，液晶显示器50另包含有一上偏光板56，设置于液晶显示面板52之上并允许某一特定方向的偏振光通过，以及一下偏光板58，设置于液晶显示面板52与背光模组54之间并允许某一特定方向的偏振光通过。其中，下偏光板58包含有一具有多个棱镜结构59的第一面58a、以及一相对于第一面58a的第二面58b，而且下偏光板58的功能与图1所示的下偏光板18相同，亦即部分通过液晶显示面板52的环境光会在下偏光板58内产生反射。另一方面，下偏光板58的结构并不限于图9所示，下偏光板58的结构还可以是图4至图8其中一种。
此外，如图9所示，上偏光板56包含有一第一面56a与一第二面56b，其中第二面56b包含有多个棱镜结构74，各棱镜结构74均具有一平面74a与一平面74b，并且平面74a与平面74b的夹角介于70°与120°之间。值得注意的是，上偏光板56用来增加入光量，进而可增加环境光在下偏光板58内的反射比例。
值得注意的是，前述的棱镜结构22、25、59与74均为一对称性结构，然而本发明并不限于此，上述的各棱镜结构亦可以是一非对称性结构。此外，上述的背光模组14与54均为一侧光式背光模组，不过本发明也并不囿限于此，直下式背光模组亦可适用于本发明的液晶显示器。
相较于现有技术，本发明的液晶显示器10(或50)包含有一下偏光板18(或58)，并且下偏光板10(或50)包含有多个面对背光模组14(或54)的棱镜结构22(或59)，因此部分的环境光会在下偏光板18(或58)之内产生反射，进而使该液晶显示器10(或50)可利用外界环境光来显示画面。换言之，本发明的液晶显示器无须额外加入一半透过反射板，便可达到半穿透半反射的效果，因此本发明可降低制作液晶显示器的复杂度，进而可减少液晶显示器的制作成本。此外，由于本发明的环境光通过偏光板的次数增加，因此本发明可提升液晶显示器的对比效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.一种液晶显示器，其包含有一液晶显示面板；一光源，用以产生光线；以及一第一偏光板，设置于该液晶显示面板与该光源之间并包含有一面向该光源的第一面，其中该第一面包含有多个第一棱镜结构。
2.如权利要求1的液晶显示器，其中各该第一棱镜结构均包含有一对称性结构或一非对称性结构。
3.如权利要求2的液晶显示器，其中各该第一棱镜结构均包含有一第一平面与一第二平面，并且该第一平面与该第二平面的夹角介于70度与120度之间。
4.如权利要求3的液晶显示器，其中该第一偏光板另包含有一面向该液晶显示面板的第二面，该第二面包含有多个第二棱镜结构，并且各该第二棱镜结构均包含有一第三平面与一第四平面，而该第三平面与该第四平面的夹角介于70度与120度之间。
5.如权利要求4的液晶显示器，其中该液晶显示器另包含有一第二偏光板，并且该液晶显示面板位于该第一偏光板与该第二偏光板之间，其中该第一偏光板用来选择一第一方向的偏振光，而该第二偏光板用来选择一第二方向的偏振光。
6.如权利要求5的液晶显示器，其中该第二偏光板包含有一面对该液晶显示面板的第三面、以及一相对于该第三面的第四面，并且该第四面包含有多个第三棱镜结构。
7.如权利要求6的液晶显示器，其中各该第三棱镜结构均包含有一第五平面与一第六平面，并且该第五平面与该第六平面的夹角介于70度与120度之间。
8.如权利要求7的液晶显示器，其中该第一偏光板包含有一面向该光源的第一保护膜，一面向该液晶显示面板的第二保护膜，以及一位于该第一保护膜与该第二保护膜之间的第一偏光膜。
9.如权利要求8的液晶显示器，其中该第二偏光板包含有一面向该液晶显示面板的第三保护膜，一相对于该第三保护膜的第四保护膜，以及一位于该第三保护膜与该第四保护膜之间的第二偏光膜。
10.如权利要求9的液晶显示器，其中该些第一棱镜结构设置于该第一保护膜上，该些第二棱镜结构设置于该第二保护膜上，而该些第三棱镜结构设置于该第四保护膜上。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示器，其包含有一液晶显示面板以及一第一偏光板，该第一偏光板包含有一第一面、与一面向该液晶显示面板且相对于该第一面的第二面，并且该第一面包含有多个第一棱镜结构。
文档编号G02B5/04GK1584700SQ20041004762
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月26日 优先权日2004年5月26日
发明者张哲志, 谢锦坤 申请人:友达光电股份有限公司