專利名稱：透反射型液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在像素中具有透射和反射區(qū)域的透反射型液晶顯示設(shè)備，特別是涉及一種在透反射型液晶顯示設(shè)備中的光學(xué)部件的排列構(gòu)造。
背景技術(shù)：
由于液晶顯示設(shè)備中的小尺寸、薄外形、和低能耗的特征，在諸如OA裝置和便攜式設(shè)備的廣泛的領(lǐng)域中推進了其應(yīng)用。和陰極射線管(CRT)或電致發(fā)光(EL)顯示設(shè)備不同，液晶顯示設(shè)備自身不具有發(fā)光功能。因此，將背光源用于透射型液晶顯示設(shè)備。透射型液晶顯示設(shè)備通過使用液晶板切換背光的透射/遮斷來控制其顯示。由于背光，透射型液晶顯示設(shè)備能獲得與周圍環(huán)境無關(guān)的明亮屏幕。然而，背光源耗電大。因此，在透射型液晶顯示設(shè)備中存在操作時間短的問題，尤其是用電池驅(qū)動的時候。
因此，為了解決背光源的上述耗電問題，提出了通過使用周圍的光進行顯示的反射型液晶顯示設(shè)備。該反射型液晶顯示設(shè)備具有代替背光源的反射板，并通過使用液晶板中的反射板切換環(huán)境光的透射/遮斷來控制顯示。在反射型液晶顯示設(shè)備中，為了使用周圍的光，能減少耗電并能實現(xiàn)小型化和重量減輕。然而，在反射型液晶顯示設(shè)備中，當(dāng)周圍黑暗的時候，也存在可見度降低的問題。
因而，為了防止背光源引起的耗電增加，和周圍環(huán)境引起的可見度下降，提出了透反射型液晶顯示設(shè)備。透反射型液晶顯示設(shè)備在每個像素中具有透射和反射區(qū)域，這使得起到透射和反射型液晶顯示設(shè)備二者的作用。透射型液晶顯示設(shè)備在作為有源矩陣基板上的反射區(qū)域的區(qū)域中具有不均勻樹脂層。隨后，在該樹脂層上，提供由金屬膜等構(gòu)成的反射膜，從而形成反射周圍的光的反射板。
在透射模式下，透反射型液晶顯示設(shè)備需要使光通過透射區(qū)域進入液晶層。因此，將一個或多個光學(xué)各向異性元件和偏振板設(shè)置在與有源矩陣基板的液晶保持表面相對的表面上(在背光側(cè))。然而，當(dāng)將聚合拉伸膜用作光學(xué)各向異性元件時，在黑顯示(以黑暗狀態(tài)顯示)期間從對角線方向觀察，引起了透反射型液晶顯示設(shè)備發(fā)生光泄漏的問題。
日本專利申請?zhí)亻_No.2002-311426(下文中，稱作專利文獻1)公開了一種防止透反射型液晶顯示設(shè)備中的發(fā)生這種光泄漏的方法。將取向一致(homogeneous-oriented)的液晶層插入專利文獻1所公開的透反射型液晶顯示設(shè)備的第一和第二基板之間。此外，將第一光學(xué)元件和第一偏振板設(shè)置在與第一基板的液晶層相對的表面上，并將第二光學(xué)元件和第二偏振板設(shè)置在與第二基板的液晶層相對的表面上。透射和反射區(qū)域形成在第二基板上。將背光設(shè)置在第二偏振板外面。第二光學(xué)元件包括至少一個液晶膜。該液晶膜具有用于固定在顯示出正單軸性的聚合液晶物質(zhì)的液晶態(tài)下形成的向列混和取向的結(jié)構(gòu)。注意術(shù)語“向列混和取向”是指液晶分子是向列取向的取向模式，并且在這一點上，液晶分子的導(dǎo)向器(director)與膜平面形成的角度在膜的上表面和下表面之間是不同的。如圖13所示，將傾斜角定義為由構(gòu)成液晶層和液晶膜的液晶分子與基板或膜平面方向形成的角度，并將傾斜方向定義為使形成的角成銳角的方向。
在上述專利文獻1中，通過使用用于第二光學(xué)各向異性元件的液晶膜，能夠補償液晶層中的預(yù)傾斜導(dǎo)致的相差的各向異性。結(jié)果，能夠減少黑顯示時對角線方向上的光泄漏量。
在上述專利文獻1中，如圖1所示，第一偏振板102的吸收軸設(shè)為+105°。第一相差板103和第二相差板104的滯后軸分別設(shè)為+30°和+90°，其中這兩個相差板由作為第一光學(xué)各向異性元件的兩個聚碳酸酯膜制成。接著，專利文獻1公開了如下方式的構(gòu)造將第二光學(xué)各向異性元件的液晶膜108的傾斜方向設(shè)為-90°；將第二光學(xué)各向異性元件的聚碳酸酯膜(第三相差板109)的滯后軸設(shè)為+150°，以及將第二偏振板的吸收軸設(shè)為110至+165°。注意，圖1中的附圖標(biāo)記106表示液晶層。
在專利文獻1中，如圖2B所示，與僅使用聚合拉伸膜(聚碳酸酯膜)作為第二光學(xué)各向異性元件的情況(圖2A)相比，通過指定上述每個光學(xué)部件的光軸能夠擴大具有高對比度的區(qū)域。然而，在專利文獻1的圖1所示的光學(xué)部件的構(gòu)造中，液晶膜108的光軸與第一光學(xué)各向異性元件的聚碳酸酯膜(第二相差板104)的光軸平行設(shè)置。因此，當(dāng)觀察者從前面到左側(cè)或右側(cè)改變視角時，不可能控制在白顯示時引起紅色調(diào)(tinge)的著色。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有寬視角的透反射型液晶顯示設(shè)備，其能控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏和白顯示時的著色。
本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備包括第一基板和與第一基板相對的第二基板，其中形成透射和反射區(qū)域。在這兩個基板之間插入取向一致的液晶層。包括單軸各向異性膜的第一光學(xué)各向異性元件和第一偏振板從第一基板側(cè)設(shè)置在第一基板的表面上，該表面與液晶層相對。包括表現(xiàn)為光學(xué)正單軸性的液晶膜的第二光學(xué)各向異性元件和第二偏振板，從第二基板側(cè)設(shè)置在該第二基板的表面上，該表面與液晶層相對。在液晶膜中，向列混和取向被固定，該向列混和取向是聚合液晶物質(zhì)在液晶態(tài)下形成的。將各向異性膜的光軸設(shè)置為正交或基本正交于液晶膜。
本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備至少包括作為第一光學(xué)各向異性元件的單軸各向異性膜的四分之一波片，還包括在第一基板的相對側(cè)上的四分之一波片上的第一半波片，和在第二基板的相對側(cè)上的液晶膜上的第二半波片。由液晶層構(gòu)成的液晶分子取向平行或基本平行于液晶膜的液晶分子取向。在本發(fā)明的透反射液晶顯示設(shè)備中，液晶層的第二基板側(cè)的液晶的傾斜方向與液晶膜的第二基板側(cè)的液晶的傾斜方向相同。
在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，將由第一偏振板的吸收軸和第一半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α，將由第一半波片的滯后軸和四分之一波片的滯后軸形成的角度設(shè)為β，設(shè)置第一偏振板、第一半波片和四分之一波片，以滿足以下表達式(1)和(2)。
42°≤β-α≤48°…………(1)45°＜α＜90°…………(2)在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，將由第二偏振板的吸收軸和第二半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α′，將由第二半波片的滯后軸和液晶膜的液晶分子取向方向形成的角度設(shè)為β′，設(shè)置第二偏振板、第二半波片和液晶膜，以滿足以下表達式(3)和(4)。
42°≤β′-α′≤48°…………(3)0°＜α′≤45° …………(4)在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，如果在液晶層的傾斜方向中，當(dāng)從目視判定側(cè)觀察該透反射型液晶顯示設(shè)備時，將第一基板的界面的傾斜方向設(shè)為90°，而逆時針方向設(shè)為正，設(shè)置第一和第二半波片以及第一和第二偏振板，以滿足以下表達式(5)到(8)。
-180°＜第一半波片的滯后軸的角度(°)＜0°…………(5)42°≤(第一半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第一偏振板的吸收軸的角度(°))≤48° …………(6)-90°＜第二半波片的滯后軸的角度(°)＜90°…………(7)
132°≤(第二半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第二偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°…………(8)在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，將第一和第二半波片以及第一和第二偏振板設(shè)置為關(guān)于液晶層的液晶分子的取向方向為鏡像關(guān)系。
在本發(fā)明的上述透反射型液晶顯示設(shè)備能應(yīng)用具有0°＜θ≤30°的扭絞角θ的液晶層來代替一致排列的液晶層。這時，能夠用與公式(1)到(8)相同的表達式來排列每個光學(xué)部件。
在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，包括液晶膜的光學(xué)各向異性元件設(shè)置在與具有反射和透射區(qū)域的第二基板的液晶保持表面相對的表面上。此外，設(shè)置在與第一基板的液晶保持表面相對的表面上的光學(xué)各向異性元件中包括的液晶膜和單軸各向異性膜(四分之一波片)，是以彼此的光軸基本上正交的方式設(shè)置的。此外，相對于液晶膜和單軸各向異性膜的光軸排列，其它光學(xué)部件的光軸根據(jù)預(yù)定的關(guān)系式來設(shè)置。因此，對于本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備，在補償預(yù)傾斜導(dǎo)致的相差的各向異性的同時，能夠控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏。此外，對于本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備，能夠通過控制每個波長處的散射偏差來控制白顯示時的著色。
根據(jù)本發(fā)明，以這種方式中，在控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏和白顯示時的著色的同時，能夠獲得具有寬視角的透反射型液晶顯示設(shè)備。


從以下的結(jié)合附圖的詳細描述中將更加清楚地體現(xiàn)本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，其中圖1是示意性地示出現(xiàn)有透反射型液晶顯示設(shè)備的光學(xué)部件的構(gòu)造的圖；圖2A和2B是示出現(xiàn)有透反射型液晶顯示設(shè)備中視角的特征的改進效果的圖；圖3是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的光學(xué)部件的構(gòu)造的圖；圖5A和5B是示出設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備中的相對基板側(cè)的光學(xué)部件的軸排列的組合的圖；圖6是示出設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備中的有源矩陣基板側(cè)的光學(xué)部件的軸排列的組合的圖；圖7是示意性示出用在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備中的液晶膜的結(jié)構(gòu)的圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的軸排列(A)的情況下左側(cè)和右側(cè)的顏色變化的色度圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的軸排列(B)的情況下左側(cè)和右側(cè)的顏色變化的圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的軸排列(A)的情況下視角的特性的圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的軸排列(B)的情況下視角的特性的圖；圖12是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的光學(xué)部件的構(gòu)造的圖；以及圖13是示意性地示出傾斜角的圖。
具體實施例方式
一種透反射型液晶顯示設(shè)備在基板(有源矩陣基板)的背光源側(cè)具有光學(xué)各向異性元件和偏振板，在該基板中形成有透射和反射區(qū)域。在使用聚合拉伸膜作為光學(xué)各向異性元件的透反射型液晶顯示設(shè)備的黑顯示時存在對角線方向上的光泄漏問題。因此，在上述專利文獻1中，在第二光學(xué)元件中包括液晶膜。該液晶膜設(shè)計為具有用于固定在顯示出正單軸性的聚合液晶物質(zhì)的液晶態(tài)下形成的向列混和取向的結(jié)構(gòu)。因此，在液晶層中由預(yù)傾斜導(dǎo)致的相差的各向異性能得到補償，且在黑顯示時對角線方向上的光泄漏能得到控制。
然而，如圖1所示，在專利文獻1所公開的透反射型液晶顯示設(shè)備中，第一光學(xué)各向異性元件的液晶膜和聚碳酸酯膜的光軸設(shè)置為彼此平行。因此，當(dāng)觀察者從前面到左側(cè)或右側(cè)而改變視角時，專利文獻1所公開的透反射型液晶顯示設(shè)備中會產(chǎn)生白顯示時的導(dǎo)致紅色調(diào)的著色。
用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)如下透反射型液晶顯示設(shè)備，其首次通過限定透反射型液晶顯示設(shè)備的每個光學(xué)部件的光軸來解決前述問題。注意術(shù)語“光學(xué)部件的光軸”涉及偏振板的吸收軸、相差板的滯后軸、一對基板的預(yù)傾斜方向、液晶膜的傾斜方向等等。
在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，相對于液晶膜的傾斜方向，其它光學(xué)元件的軸排列的組合根據(jù)預(yù)定關(guān)系式來確定。
本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，相對于每個軸排列，通過模擬來獲得在左側(cè)和右側(cè)的顏色變化以及視角的特性能，從而不僅控制了黑顯示時的光泄漏而且還控制了白顯示時的著色。然后，在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，通過比較和考慮模擬獲得的結(jié)果來限定光軸排列。
根據(jù)實施例，下文將給出本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備的實施方式的詳細描述。
(第一實施例)參照圖3到11將給出本發(fā)明的第一實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的描述。
如圖3所示，該實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備1包括設(shè)置在目視判定表面?zhèn)鹊牡谝换?下文中，稱作相對基板5)，和具有諸如薄膜晶體管(TFT)的開關(guān)元件的第二基板(下文中，稱作有源矩陣基板7)。起透反射型液晶顯示設(shè)備作用的透射區(qū)域20，和起反射型液晶顯示設(shè)備作用的反射區(qū)域30形成在有源矩陣基板7中。取向一致的液晶層6插入在兩個基板之間。在相對基板5的目視判定表面?zhèn)龋O(shè)置第一偏振板2、第一相差板(半波片)3和第二相差板(四分之一波片)4。在有源矩陣基板7的背光源11側(cè)，設(shè)置液晶膜8、第三相差板(半波片)9和第二偏振板10。
有源矩陣基板7具有諸如玻璃基板的透明絕緣基板7A，以及依次形成在透明絕緣基板7A上的柵極線和柵電極7B、柵絕緣膜7C、半導(dǎo)體層7D，數(shù)據(jù)線和源電極7J，以及漏電極7K。有源矩陣基板7還具有覆蓋在半導(dǎo)體層7D、數(shù)據(jù)線和源電極7J以及漏電極7K上的鈍化膜7E。不均勻膜7F形成在鈍化膜7E上，在該不均勻膜中，反射區(qū)域中的液晶層6的厚度和透射區(qū)域中的液晶層6的厚度分別控制為約等于四分之一波長和半波長。該不均勻膜7F可以僅形成在反射區(qū)域中，或者通過改變反射和透射區(qū)域中的厚度來形成。然后，將由諸如鋁(Al)或鋁(Al)合金的金屬材料制成的反射膜7G設(shè)置在不均勻膜7F上。此外，將由銦錫氧化物(ITO)膜等制成的透明電極膜7H設(shè)置在整個像素上。
相對基板5具有諸如玻璃基板的透明絕緣基板5A以及形成在該基板上的濾色器。在該濾色器5B上形成由ITO膜等制成相對基板5C。另外，在兩個基板的相對表面?zhèn)仍O(shè)置取向膜5D和7I，以使得液晶層6預(yù)傾斜。通過在兩個基板中間插入間隔物來結(jié)合兩個基板而形成所需間隙，由此通過將液晶注入該間隙而形成液晶層6。
圖4是僅抽出了具有前述構(gòu)造的透反射型液晶顯示設(shè)備1的光學(xué)部件的圖。在相對基板側(cè)，從目視判定表面?zhèn)纫来翁峁┑谝黄癜?、第一相差板(半波片)3、和第二相差板(四分之一波片)4。在有源矩陣基板7上，從液晶層側(cè)依次提供液晶膜8、第三相差板(半波片)9、和第二偏振板10。然后，在相對基板5附近提供第一液晶層，并在有源矩陣基板7附近提供第二液晶層。
注意，盡管在圖3中兩個光學(xué)各向異性元件分別設(shè)置在相對基板5和有源矩陣基板7側(cè)，但是如果在相對基板5側(cè)至少有四分之一波片并且在有源矩陣基板7側(cè)至少有液晶膜8就足夠了。
第一偏振板2和第二偏振板10的結(jié)構(gòu)、材料等沒有特別限定。對于偏振板，可以使用諸如例如聚乙烯醇(PVA)制成的偏振膜的材料，其中包括碘的二色性(dichroic)物質(zhì)沿一個方向取向。該偏振膜可以單獨使用，或者在偏振膜的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置保護膜。
此外，第一相差板3、第二相差板4和第三相差板9的結(jié)構(gòu)、材料等也沒有特別限定。對于這些相差板而言，可以使用諸如單軸聚合拉伸膜這類材料，例如，包括由Arton制成的冰片烯(norbornene)型樹脂或聚碳酸酯(PC)樹脂膜。該聚合拉伸膜可以單獨使用，或者可以形成在透明絕緣基板上。
此外，液晶膜8的結(jié)構(gòu)、材料等也沒有特別限定。對于液晶膜8，可以使用諸如例如通過光或熱交叉耦合來固定低聚合液晶物質(zhì)而獲得的膜的材料，其中低聚合液晶物質(zhì)在液晶態(tài)下具有向列混和取向。注意，術(shù)語“向列混和取向”是指如下取向模式，即液晶分子6B是向列取向、由液晶分子6B的導(dǎo)向器和膜平面形成的角(傾斜角)在膜的上表面和下表面中是不同的。因為該液晶膜8固定了向列取向的液晶，因此液晶分子的所有導(dǎo)向器相對于膜厚方向以不同角度傾斜。當(dāng)液晶膜8視為一個結(jié)構(gòu)體時，其沒有光軸。然而，假設(shè)相對于液晶膜8的液晶分子的取向方向而言，將在有源矩陣基板7的平面方向上的投影方向限定為液晶分子的取向方向，則在從有源矩陣基板7的平面方向的垂直方向進行觀察時，可能將液晶膜8近似地作為正單軸相差板處理。注意，在圖7中，附圖標(biāo)記5表示相對基板，而附圖標(biāo)記6A表示液晶層6的液晶分子。
下文中，將給出確定相對基板5側(cè)和有源矩陣基板7側(cè)的光學(xué)部件的光軸的排列的程序的描述。
(液晶膜8的傾斜方向)本實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備構(gòu)造成在初始態(tài)為亮狀態(tài)且通過施加電壓變?yōu)榘禒顟B(tài)。然而，在接通/斷開電壓時，給出預(yù)傾斜以導(dǎo)致液晶層6的液晶分子的導(dǎo)向器被唯一地確定。當(dāng)施加電壓時，存在視角變窄的問題，這是因為在導(dǎo)向器中的視角方向上產(chǎn)生各向異性，尤其是在黑狀態(tài)下，導(dǎo)向器的液晶分子不完全豎起。但是如圖7所示，能夠通過使液晶膜8傾斜來補償預(yù)傾斜。此外，通常在3到6伏特的電壓下驅(qū)動液晶顯示器以減少耗電。因此，當(dāng)電壓低時，由于液晶分子的導(dǎo)向器變得不均勻，所以不可能完全除去液晶層6的相差。結(jié)果，產(chǎn)生剩余滯后和黑亮度降低不足的問題。然而，通過在四分之一波片的相差中增加或減去等于剩余滯后的相差能補償該問題。四分之一波片的滯后軸需要設(shè)置為基本平行于或基本垂直于具有執(zhí)行補償時的排列的液晶層6的液晶分子的取向方向。因此，液晶膜8的相差需要等于四分之一波片，以同時實現(xiàn)補償前述預(yù)傾斜和補償剩余滯后。此外，液晶膜8的液晶分子的取向方向需要基本平行于液晶層6的液晶分子的取向方向。另外，液晶層6的有源矩陣基板7側(cè)的液晶分子的傾斜角的方向需要與液晶膜8的第二基板側(cè)的液晶分子的傾斜方向相同。換言之，當(dāng)液晶層6的有源矩陣基板7的液晶分子的傾斜方向為-90°時，液晶膜8的有源矩陣基板7側(cè)的液晶分子的傾斜方向也需為-90°。
(第一偏振板2的吸收軸，第一和第二相差板3和4的滯后軸)
接著，相對于傾斜方向設(shè)定為大約-90°的液晶膜8，確定設(shè)置在相對基板5的目視判定表側(cè)的光學(xué)部件的光軸。圖5A和5B示出了有關(guān)的光學(xué)部件的光軸的排列方法。圖5A示出了第二相差板(四分之一波片)4的滯后軸設(shè)置為基本平行于液晶層6的液晶分子的取向方向的情況(稱作軸排列A)。圖5B示出了第二相差板(四分之一波片)4的滯后軸設(shè)置為基本正交于液晶層6的液晶分子的取向方向的情況(稱作軸排列B)。
在軸排列A的情況中，將由第一偏振板2的吸收軸和第一相差板3的滯后軸形成的角度設(shè)為α。將由第一相差板3和第二相差板4的滯后軸形成的角度設(shè)為β。然后，每個光學(xué)部件的光軸具有表達式1和2的關(guān)系。
表達式1 42°≤β-α≤48°表達式2 (第二相差板4的滯后軸的角度)＝90°作為滿足這些關(guān)系式的組合，如圖5A的下部分所示，規(guī)定下述兩個軸排列0°＜α≤45°的情況下為軸排列A1，45°＜α＜90°的情況下為軸排列A2。
相似地，在軸排列B的情況中，將由第一偏振板2的吸收軸和第一相差板3的滯后軸形成的角度設(shè)為α，將由第一相差板3的滯后軸和第二相差板4的滯后軸形成的角度設(shè)為β。然后，每個光學(xué)部件的光軸具有表達式3和4的關(guān)系。
表達式342°≤β-α≤48°表達式4(第二相差板4的滯后軸的角度)＝0°
作為滿足這些關(guān)系式的組合，如圖5B的下部分所示，規(guī)定下述兩個軸排列0°＜α≤45°的情況下為軸排列B1，45°＜α＜90°的情況下為軸排列B2。
(第二偏振板10的吸收軸和第三相差板9的滯后軸)另一方面，相對于傾斜方向設(shè)定為基本是-90°的液晶膜8，確定第三相差板9和第二偏振板10的光軸。如圖6所示，將由第二偏振板10的吸收軸和第三相差板9的滯后軸形成的角度設(shè)為α′。將由第三相差板9的滯后軸和液晶膜8的傾斜方向形成的角度設(shè)為β′。然后，每個光學(xué)部件的光軸具有表達式5和6的關(guān)系。
表達式5 42°≤β′-α′≤48°表達式6 (液晶膜8的傾斜方向)＝-90°作為滿足這些關(guān)系式的組合，在0°＜α′≤45°的情況下考慮軸排列C1，在45°＜α′≤90°的情況下考慮軸排列C2。換言之，對于液晶膜8的傾斜方向來限定兩個軸排列(稱作軸排列C)。
因此，在確定液晶層6的液晶分子的取向方向時，相對于液晶層6的液晶分子的取向方向來限定第二相差板4的兩種軸排列。然后，對于每種軸排列，限定第一相差板3和第一偏振板2的兩種軸排列。另一方面，相對于液晶膜8的軸排列來限定第三相差板9和第二偏振板10的兩種軸排列。因此，能考慮將2×2×2＝8種作為相對于液晶膜8的軸排列的其它光學(xué)部件的軸排列。
此外，從目視判定側(cè)進行觀察時，當(dāng)取向一致的液晶層6的液晶分子的取向方向設(shè)為90°時，將逆時針方向設(shè)為正向。在液晶層6的液晶分子的傾斜方向中，分別將第一基板(相對基板5)側(cè)的傾斜方向設(shè)為90°，將第二基板(有源矩陣基板7)側(cè)的傾斜方向設(shè)為-90°。在這種情況下，將液晶膜8的第二基板側(cè)的液晶分子的傾斜方向限制為-90°。在這一點上，當(dāng)四分之一波片被設(shè)置為其滯后軸的角度是0°時，將排列限制為滿足表達式7到10的排列，或者是所有排列處于鏡像關(guān)系的排列。
表達式7-180°＜第一相差板(半波片)的滯后軸的角度(°)＜0°表達式842°≤(第一相差板(半波片)的滯后軸的角度(°))×2-(第一偏振板的吸收軸的角度(°))≤48°表達式9-90°＜第三相差板(半波片)的滯后軸的角度(°)＜90°表達式10132°≤(第三相差板(半波片)的滯后軸的角度(°))×2-(第二偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°此外，將第二相差板(四分之一波片)設(shè)置為其滯后軸的角度為90°時，將排列限制為滿足表達式1到14的排列，或者所有排列處于鏡像關(guān)系的排列。
表達式1190°＜(第一半波片的滯后軸的角度(°))＜270°表達式12132°≤(第一半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第一偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°表達式1390°≤(第二半波片的滯后軸的角度(°))≤270°表達式14132°≤(第二半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第二偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°
這里，因為專利文獻1中僅考慮控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏，液晶膜8的傾斜方向設(shè)為平行于第二相差板(四分之一波片)4的滯后軸?？紤]到要控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏和白顯示時的著色，本發(fā)明通過模擬獲得了對于前述八種類型的各軸排列的左側(cè)和右側(cè)的顏色變化和視角特性，以確定光軸排列。結(jié)果如圖8到11所示。
圖8是示出與前述八種類型的軸排列中的軸排列A有關(guān)的四種類型的軸排列中顏色變化的色度圖。圖9是示出與前述八種類型的軸排列中的軸排列B有關(guān)的四種類型的軸排列中顏色變化的色度圖。每個圖的x和y軸表示CIE1931的色度坐標(biāo)。另外，圖中的線表示視角偏離時繪出的顏色。左下部顯示了從前面觀察時的顏色。該圖表示越往右側(cè)移動，著色變得越強。
比較圖8和9中的八種類型的軸排列中的顏色的變化，軸排列A-A1(圖8中的上部)具有最強的著色。下文中，能看到著色按照以下的順序逐漸得到控制軸排列B-B1(圖9中的上部)；軸排列A-A2(圖8中的下部)；軸排列B-B2-C2(圖9中的右下部)；軸排列B-B2-C1(圖9中的左下部)。從該結(jié)果發(fā)現(xiàn)，軸排列B-B2-C1在著色控制方面是最出色的。
此外，圖10是示出與前述八種類型的軸排列中的軸排列A有關(guān)的四種類型的軸排列中的視角特性的圖。圖11是示出與前述八種類型的軸排列中的軸排列B有關(guān)的四種類型的軸排列中的視角特性的圖。每個圖的圓周方向表示方位角(0°到360°)，徑向表示極角(0°到80°)。此外，圖中的線為CR的等高線(對比度＝白亮度/黑亮度)。該圖示出了高對比度區(qū)域的面積越大，視角特性越好。
比較圖10和11中的八種類型的軸排列的視角特性，對于以下六種軸排列，高對比度區(qū)域(即，圖10和11中的白區(qū)域)小軸排列A-A1-C2(圖10的右上部)；軸排列A-A2(圖10的下部)；軸排列B-B1(圖11的上部)；以及軸排列B-B2-C2(圖11的右下部)。另一方面，發(fā)現(xiàn)對于軸排列A-A1-C1(圖10的左上部)和軸排列B-B2-C1(圖11的左下部)這兩個軸排列，高對比度區(qū)域大。從該結(jié)果發(fā)現(xiàn)，軸排列A-A1-C1或B-B2-C1的組合是優(yōu)選能使得視角特性良好的排列方式，而當(dāng)考慮到前述著色的控制時，軸排列B-B2-C1是最出色的。
上述結(jié)果證明，軸排列B和B2對于設(shè)置在相對基板5的目視判定側(cè)的光學(xué)部件是優(yōu)選的，軸排列C1對于設(shè)置在有源矩陣基板7的背光側(cè)的光學(xué)部件是優(yōu)選的。因此，在該實施例中，例如圖3所示，將第一偏振板2的吸收軸、第一相差板3的滯后軸和第二相差板的滯后軸分別設(shè)為-158°、-58°和0°。此外，將液晶膜8的傾斜方向、第三相差板9的滯后軸和第二偏振板10的吸收軸分別設(shè)為-90°、-29°和-10°。每個光學(xué)部件的光軸設(shè)置為具有前述軸排列。注意在專利文獻1中，設(shè)置在相對基板5的目視判定側(cè)的光學(xué)部件使用軸排列A，該軸排列實質(zhì)上與本發(fā)明的軸排列不同。僅通過將每個光學(xué)部件的光軸設(shè)置為前述的軸排列B-B2-C1就能夠獲得本發(fā)明的效果。
以此方式，在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設(shè)備中，將設(shè)置在有源矩陣基板7側(cè)的液晶膜8的傾斜方向設(shè)置為基本正交于設(shè)置在相對基板5側(cè)的第二相差板4的滯后軸。此外，相對于液晶膜8和第二相差板4的滯后軸，基于表達式1到17來進一步設(shè)置其它光學(xué)部件的軸排列，諸如第一偏振板2、第一相差板3、第三相差板9和第二偏振板10。因此，能夠補償由預(yù)傾斜引起的相差的各向異性，并控制黑顯示時對角線方向上的光泄漏。還能夠控制每個波長處的散射偏差，并控制白顯示時的著色。由于這些效果，本發(fā)明能實現(xiàn)具有寬視角的透反射型液晶顯示設(shè)備。
(第二實施例)接下來，將參照圖12給出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的描述。圖12是示意性地示出根據(jù)第二實施例的透反射型液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)的剖視圖。注意，該實施例示出了液晶層6的構(gòu)造被修改的情況。該液晶顯示設(shè)備(包括相對基板5、有源矩陣基板7和光學(xué)部件)的構(gòu)造與第一實施例的構(gòu)造相同。因此，在這里省略其描述。
盡管在前述第一實施例中使用的是一致取向的液晶層6，但是在本實施例中液晶層6的取向可以是扭轉(zhuǎn)向列模式的。當(dāng)扭絞角設(shè)為θ時，只要扭絞角θ處于0°＜θ≤30°的前述范圍內(nèi)，就能夠獲得與第一實施例同樣的效果。例如，在液晶層6的液晶分子的取向方向中，將第一基板(相對基板5)的界面中的液晶分子的取向方向設(shè)為θ1，將第二基板(有源矩陣基板7)的界面的液晶分子的取向方向設(shè)為θ2。當(dāng)液晶分子的取向θ1和θ2的等分線的角度設(shè)為90°時，液晶膜8的液晶分子的取向能設(shè)置在90°，并且根據(jù)第一實施例中的表達式1到14能夠設(shè)定每個光學(xué)部件的軸排列。
具體地，將軸排列設(shè)置為例如圖12所示。將第一偏振板2的吸收軸、第一相差板3的滯后軸、第二相差板4的滯后軸和液晶層6的相對基板5側(cè)的預(yù)傾斜方向分別設(shè)為-153°、-55°、0°和+105°。另外，將液晶層6的有源矩陣基板7側(cè)的預(yù)傾斜方向、液晶膜8的預(yù)傾斜方向、第三相差板9的滯后軸和第二偏振板10的吸收軸分別設(shè)為-105°、-90°、-37°和-25°。
注意，當(dāng)液晶層6的取向大于30°時，因為液晶層的取向方向上的偏差變大，所以相對于液晶膜的取向方向，加寬視角的效果會降低。
盡管已結(jié)合特定的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明的主旨不僅限于那些具體實施例。相反，本發(fā)明的主旨包括能包含在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有選擇、改進和等效物。
權(quán)利要求
1.一種透反射型液晶顯示設(shè)備，包括第一基板；與第一基板相對的第二基板，透射和反射區(qū)域形成在其中；和插在兩個基板之間的液晶層，該液晶層是取向一致的，其中包括單軸各向異性膜的第一光學(xué)各向異性元件和第一偏振板從第一基板側(cè)設(shè)置在第一基板的表面上，該表面與液晶層相對，包括表現(xiàn)為光學(xué)正單軸性的液晶膜的第二光學(xué)各向異性元件和第二偏振板從第二基板側(cè)設(shè)置在第二基板的表面上，該表面與液晶層相對，并且液晶膜的向列混和取向被固定，并且各向異性膜的光軸被設(shè)置為與液晶膜的光軸正交或基本正交，其中向列混和取向是聚合液晶物質(zhì)在液晶態(tài)下形成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中至少包括作為第一光學(xué)各向異性元件的單軸各向異性膜的四分之一波片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中包括與第一基板相對側(cè)的四分之一波片上的第一半波片和與第二基板相對側(cè)的液晶膜上的第二半波片，和構(gòu)成液晶層的液晶分子的取向方向平行于或基本平行于液晶膜的液晶分子的取向方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中液晶層的第二基板側(cè)的液晶的傾斜方向與液晶膜的第二基板側(cè)的液晶的傾斜方向相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)由第一偏振板的吸收軸和第一半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α，由第一半波片的滯后軸和四分之一波片的滯后軸形成的角度設(shè)為β時，設(shè)置第一偏振板、第一半波片和四分之一波片，以滿足以下表達式(1)和(2)(1)42°≤β-α≤48°(2)45°＜α＜90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)由第二偏振板的吸收軸和第二半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α′，由第二半波片的滯后軸和液晶膜的液晶分子的取向方向形成的角度設(shè)為β′時，設(shè)置第二偏振板、第二半波片和液晶膜，以滿足以下表達式(3)和(4)(3)42°≤β′-α′≤48°(4)0°＜α′≤45°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中，如果在液晶層的傾斜方向中，當(dāng)從目視判定側(cè)觀察該透反射型液晶顯示設(shè)備時，將在第一基板的界面中的傾斜方向設(shè)為90°，并且逆時針方向設(shè)為正，則設(shè)置第一和第二半波片以及第一和第二偏振板，以滿足以下表達式(5)到(8)(5)-180°＜第一半波片的滯后軸的角度(°)＜0°(6)42°≤(第一半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第一偏振板的吸收軸的角度(°))≤48°(7)-90°＜第二半波片的滯后軸的角度(°)＜90°(8)132°≤(第二半波片的滯后軸的角度(°))×2一(第二偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中第一和第二半波片以及第一和第二偏振板設(shè)置為關(guān)于液晶層的液晶分子的取向方向為鏡像關(guān)系。
9.一種透反射型液晶顯示設(shè)備，包括第一基板；與第一基板相對設(shè)置的第二基板，透射和反射區(qū)域形成在其中；和插在兩個基板之間的液晶層，該液晶層的扭絞角θ為0°＜θ≤30°，其中四分之一波片、第一半波片和第一偏振板從第一基板側(cè)設(shè)置在第一基板的表面上，該表面與液晶層相對，液晶膜、第二半波片和第二偏振板從第二基板側(cè)設(shè)置在第二基板的表面上，該表面與液晶層相對，液晶膜的向列混和取向被固定，其中向列混和取向是聚合液晶物質(zhì)在液晶態(tài)下形成的，和將四分之一波片的光軸設(shè)置為正交或基本正交于液晶膜的光軸，并將液晶層的液晶分子在第一和第二基板側(cè)的取向方向的等分線設(shè)置為基本平行于液晶膜的液晶分子的取向方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)由第一偏振板的吸收軸和第一半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α，由第一半波片的滯后軸和四分之一波片的滯后軸形成的角度設(shè)為β時，設(shè)置第一偏振板、第一半波片和四分之一波片，以滿足以下表達式(9)和(10)(9)42°≤β-α≤48°(10)45°＜α＜90°。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)由第二偏振板的吸收軸和第二半波片的滯后軸形成的角度設(shè)為α′，由第二半波片的滯后軸和液晶膜的液晶分子的取向方向形成的角度設(shè)為β′時，設(shè)置第二偏振板、第二半波片和液晶膜，以滿足以下表達式(11)和(12)(11)42°≤β′-α′≤48°(12)0°＜α′≤45°。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中，如果一方向處于液晶層的液晶分子在第一和第二基板側(cè)的取向方向的等分線中，則當(dāng)從目視判定側(cè)觀察該透反射型液晶顯示設(shè)備時，將由任何一條等分線和第一基板的界面中的液晶分子的傾斜方向形成的最窄角度的該方向設(shè)為90°，且逆時針方向設(shè)為正，設(shè)置第一和第二半波片以及第一和第二偏振板，以滿足以下表達式(13)到(16)(13)-180°＜第一半波片的滯后軸的角度(°)＜0°(14)42°≤(第一半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第一偏振板的吸收軸的角度(°))≤48°(15)-90°＜第二半波片的滯后軸的角度(°)＜90°(16)132°≤(第二半波片的滯后軸的角度(°))×2-(第二偏振板的吸收軸的角度(°))≤138°。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的透反射型液晶顯示設(shè)備，其中第一和第二半波片以及第一和第二偏振板設(shè)置為關(guān)于等分線中的方向為鏡像關(guān)系，這使得由任何一條等分線和液晶分子的取向方向形成的角度最窄。
全文摘要
透反射型液晶顯示設(shè)備包括在背光源側(cè)的液晶膜和偏振板。透反射型液晶顯示設(shè)備包括在目視判定側(cè)的單軸各向異性膜(四分之一波片)和偏振板。該液晶膜具有向列混和取向，其中聚合液晶物質(zhì)在液晶態(tài)下形成的該向列混和取向被固定。將該各向異性膜的光軸設(shè)置為正交或基本正交于液晶膜的光軸。
文檔編號G02F1/1337GK1786794SQ20051012887
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月7日
發(fā)明者中謙一郎 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社