背景技术
随着薄膜晶体管制作技术快速的进步，液晶显示器由于具备了轻薄、省电、
无幅射线等优点，大量的应用于个人数位助理器、笔记型电脑、数码相机、摄
录影机、行动电话等各式电子产品中。然而，由于液晶显示器为一非自发光的
显示器，因此，传统上，以一冷阴极灯管作为背光源，所产生的光线穿透扩散
膜、偏光片等光学膜层，形成一均匀的平面光射入液晶显示面板，藉以呈现影
像。
一般而言，背光源所产生的光线仅有不到10％可以穿出液晶显示面板并应
用在显示上，其余的光能量均在穿透光学膜层与液晶显示面板的过程中被吸收。
为了解决上述问题，反射式液晶显示器被开发出来。反射式液晶显示器利用环
境光线取代背光源的功能，因而不需装置冷阴极灯管与相关光学膜层于显示器
之中。藉此，除了可以节省显示器的能量消耗，更可以降低显示器的尺寸与重
量。然而，当周遭环境偏暗，反射式液晶显示器无法获得足够的环境光线，将
导致显示效果大打折扣。
为了克服上述问题，半穿透反射式液晶显示器被开发出来。半穿透反射式
液晶显示器同时兼具有穿透式与反射式液晶显示器的功能，可以根据需求，使
用环境光线或是背光源作为照明。因此，当环境光线充足，可以选择使用环境
光线以为照明，以节省能量消耗。当环境光线不足，可以选择使用背光源以为
照明，以获得理想的显示效果。
请参照图1，显示一典型半穿透反射式液晶显示器的像素结构。包括一上
基板100、一下基板300与夹合于上下基板100与300间的液晶分子层200。上
基板100具有一玻璃基材108为主体，此玻璃基材108的上表面依序制作有四
分之一波板106、二分之一波板104与第一偏光膜102，而其下表面依序制作有
一彩色滤光层110与共同电极112。下基板300具有一玻璃基材308为主体，
此玻璃基材308的下表面依序制作有四分之一波板306、二分之一波板304与
第二偏光膜302，其上表面依序制作有画素电极312与反射板314，此反射板
314具有一有机层3142为主体，并且，在有机层3142的表面覆盖有一连接至
画素电极312的反射镀层3144，藉以将玻璃基材308的上表面区分为一穿透区
T与覆盖有反射板的一反射区R。藉由共同电极112与画素电极312间的电位差
驱动液晶分子转动，以达到显示的目的。
在反射显示部分，环境光线反射回人眼的过程中，一共经过二次液晶分子
层200，而在穿透显示部分，背光源产生的光线仅经过一次液晶分子层200。因
此，液晶分子层200对于上述环境光线与背光源产生的光线的补偿量不同。为
了使液晶分子层200在反射区T与穿透区R均达到理想的光学补偿效果，如图
1所示，可藉由增加反射板314中有机层3142的厚度，相应降低反射区R上方
液晶分子层200的厚度，藉以调整液晶分子层200对经过光线的补偿量。
一般而言，偏光膜102与302的目的在于使背光源与环境光源转变为线偏
振光进入此像素结构中，四分之一波板106与306的目的在于使上述线偏振光
转变为圆偏振光进入液晶分子层200中，以利液晶分子层200对经过的光线进
行补偿，而二分之一波板104与304的目的在于扩展相邻四分之一波板106与
306所运作的频率范围，使可见光的频率范围内，线偏振光均可以转变为理想
的圆偏振光。
如上所述，上述偏光膜102与302、四分之一波板106与306与二分之一
波板104与304在液晶显示的设计中都是不可省略。因此，除了必须增加制作
上述各膜层的成本，为了将各膜层贴附于玻璃基材108与308上，更导致工艺
的复杂度增加，而造成产品的合格率相应降低。
有鉴于此，本发明提出一种半穿透反射式液晶显示器的像素结构，以克服
上述公知技术的缺陷。
附图说明
图1为一公知半穿透反射式液晶显示器像素结构的示意图。
图2为本发明半穿透反射式液晶显示器的像素结构一具体实施例。
图3为在未通入操作电压的情况下，本发明半穿透反射式液晶显示面板穿
透显示运作的示意图。
图4为在未通入操作电压的情况下，本发明半穿透反射式液晶显示面板反
射显示运作的示意图。
图5为在通有操作电压的情况下，本发明半穿透反射式液晶显示面板穿透
显示运作的示意图。
图6为在通有操作电压的情况下，本发明半穿透反射式液晶显示面板反射
显示运作的示意图。
附图标号说明：
100、下基板 300、上基板 200、液晶分子层
110 彩色滤光膜 102、第一偏光膜 106、306、四分之一波板
302、第二偏光膜 104、304、二分之一波板 108、308、玻璃基材
112、共同电极 312、画素电极 314、反射板
120、液晶膜
具体实施方式
请参照图2，显示本发明半穿透反射式液晶显示器的像素结构一具体实施
例。此像素结构包括一上基板100、一下基板300与夹合于上下基板100与300
间的液晶分子层200。上基板100具有一玻璃基材108为主体，此玻璃基材108
的上表面依序制作有液晶膜120与第一偏光膜102，而其下表面依序制作有一
彩色滤光层110与共同电极112。下基板300具有一玻璃基材308为主体，此
玻璃基材308的下表面制作有第二偏光膜302，而其上表面依序制作有画素电
极312与反射板314，此反射板314具有一有机层3142为主体，并且，在有机
层3142的表面覆盖有一连接至画素电极312的反射镀层3144，藉以将玻璃基
材308的上表面区分为一穿透区T与覆盖有反射板的一反射区R。藉由共同电
极112与画素电极312间的电位差驱动液晶分子转动，以达到显示的目的。
在本实施例中，液晶膜120位于玻璃基材108与第一偏光膜102之间，然
而，若是有不同的需求，液晶膜120亦可以制作于此玻璃基材108的下表面，
或是夹合于彩色滤光层110与共同电极112之间。
未通入操作电压的情况下，请参照图3，在上述穿透区T中，背光首先穿
透第二偏光膜302形成线偏振光B1，随后，此线偏振光B1依序穿透液晶层200
与液晶膜120，形成线偏振光B3穿出液晶膜120。并且，上述线偏振光B3与
B1具有相同的偏振方向，也因此，线偏振光B3无法穿出第一偏光膜102。
为了达到上述目的，液晶层200与液晶膜120中的液晶分子，必须符合下
列三要件：
一、液晶层200与液晶膜120的液晶分子具有相同的旋转角度与反向的旋
转方向。就图3所示，图中液晶层200的液晶分子逆时针旋转45度，而液晶膜
120的液晶分子顺时针旋转45度。
二、液晶层200与液晶膜120设计有相等的位相延迟量。
三、液晶层200与液晶膜120中，相对位置的液晶分子，其走向必须互相
垂直。如图3所示，液晶层200于邻近上基板100下表面的液晶分子，与液晶
膜120于邻近上基板100上表面的液晶分子，二者的走向相互垂直，以此类推，
液晶层200于邻近下基板300上表面的液晶分子，与液晶膜120于邻近第一偏
光膜102的液晶分子，其走向亦相互垂直。
藉此，液晶层200与液晶膜120对于线偏振光B1所产生的位相延迟效果相
互抵消，穿出液晶膜120的线偏振光B3与线偏振光B1具有相同的偏振方向。
此外，请参照图4，在未通入操作电压的情况下，在上述反射区R中，环
境光线首先穿透第一偏光膜102形成线偏振光A1，随后，此线偏振光A1依序
穿透液晶膜120与液晶层200抵达反射板314，并反射穿透液晶层200与液晶
膜120，形成线偏振光A3穿出液晶膜120。并且，线偏振光A3与线偏振光A1
的偏振方向相互垂直，也因此，线偏振光A3无法穿出第一偏光膜102。
为了达到上述目的，液晶层200与液晶膜120叠合构成的光调制结构
(Optical Modulation Structure)，必须产生相当于四分之一波板的位相延迟。
因此，当线偏振光A1穿透此光调制结构，经反射板314反射，再穿出上述光调
制结构，一共经历相当于二分之一波长的位相延迟，以形成与线偏振光A1偏振
方向相互垂直的线偏振光A3。
在通入有操作电压的情况下，液晶分子随着电场方向排列，而呈现垂直基
板100与300的走向。因此，可假定液晶层200不对穿透光线产生任何位相延
迟效果。反之，由于液晶膜120以高分子为材质，一般而言并不受电场影响，
因此，会维持原有的位相延迟效果。
请参照图5，在通入有操作电压的情况下，在上述穿透区T中，背光首先
穿透第二偏光膜302形成线偏振光B5，随后，此线偏振光B5依序穿透液晶层
200与液晶膜120而进入第一偏光膜102。由于操作电压的影响，液晶层200不
会对线偏振光B5产生任何位相延迟的效果，因此，就一具体实施例而言，可藉
由适当调整与选择液晶膜120，使穿出液晶膜120的偏振光B7可以有效穿出第
一偏光膜102，亦即此偏振光B7具有一主要偏振方向p1与此第一偏光膜102
的穿透轴方向相同。
此外，请参照图6，在通入有操作电压的情况下，在上述反射区R中，环
境光线首先穿透第一偏光膜102形成线偏振光A5，随后，此线偏振光A5依序
穿透液晶膜120与液晶层200抵达反射板314，并反射穿透液晶层200与液晶
膜120，而进入第一偏光膜102。由于操作电压的影响，液晶层200不会对线偏
振光A5产生任何位相延迟的效果。因此，就一具体实施例而言，可藉由适当调
整与选择液晶膜120，使经反射板314反射穿出液晶膜120的偏振光A7，可以
有效穿出第一偏光膜102，亦即此偏振光A7具有一主要偏振方向p2与此第一
偏光膜102的穿透轴方向相同。
请参照图2，穿透区T液晶层200的厚度，相当于反射区R液晶层200的
厚度，与反射板314厚度的加总。因此，穿透区T与反射区R的液晶分子，产
生不同的位相延迟效果。换言之，藉由适当调整参数，例如：反射板314厚度、
液晶分子预倾角度与液晶分子旋转角度等，可以使穿透区T中，液晶层200与
液晶膜120所构成的光调制结构不产生任何位相延迟效果，而反射区R中，却
产生相当于四分之一波长的位相延迟。
值得注意的是，由于所使用液晶层的液晶分子或是液晶膜材质的差异，前
述液晶层200与液晶膜120中必须符合的要件，如：液晶分子必须具有相同的
旋转角度与反向的旋转方向、具有相等的位相延迟量、以及相对位置的液晶分
子走向必须互相垂直，未必可以获致最佳的结果。因此，就一具体实施例而言，
可以选择液晶膜120，使所具备的位相延迟量与液晶层200位相延迟量之差介
于正负30nm之间，而液晶膜120内液晶分子的旋转(twist)角度，与液晶层
200内的液晶分子的旋转角度的偏差值介于正负10度之间，同时，液晶膜120
的液晶分子与液晶分子层200中相对应液晶分子，二者的夹角介于80度至100
度之间。
相较于传统的半穿透反射式液晶显示器，本发明具有下列优点：
一、利用液晶膜120取代传统半穿透反射式液晶显示面板中的四分之一
波板106、306与二分之一波板104、304，可以降低生产成本，缩短生产所需
的时间，以提高产能。
二、如上所述，可以避免四分之一波板106、306与二分之一波板104、
304的瑕疵，以及避免组装四分之一波板106与306与二分之一波板104与304
过程的缺失，对产品合格率造成影响。
三、本发明的半穿透反射式液晶显示器，具有较少量的光学膜层，因而可
以减少光线穿透显示面板的过程中，被各光学膜层吸收所消耗的能量，以提高
发光效率。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域
的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，
或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。