專利名稱：反射型液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在液晶盒內配置反射電極的無偏振片模式的反射型液晶顯示裝置。
近年來，隨著因特網的飛速發(fā)展，“任何時候，任何地點，任何人”所必需的信息的檢索及發(fā)送可以簡單地進行的社會基礎正在不斷完備，便攜式信息機器(Mobile Information Tool，以下稱之為MIT)可以說是現在的接口機器的主角。
以所謂容易攜帶為前提的MIT薄、輕、并且需要低功耗驅動的顯示器，最合乎這一要求的是不需要背光的反射型液晶顯示裝置(以下稱之為反射型LCD)。
實際上，現在已經產品化的MIT大半是采用反射型LCD作為顯示器。預期MIT隨著低功耗CPU、高速通信、便攜式終端用OS這些周邊環(huán)境的整備充實在今后會開拓出巨大的市場。所以，預計反射型LCD作為擔任MIT的主角的機器今后將發(fā)揮日益重要的作用。以前，在反射型LCD中是在上下玻璃基板的外側配置偏振片，并且在2片偏振片外側配置反射片的方式是主流，從(1)提高反射率和(2)彩色化的觀點，考慮在下述文獻中提出的在液晶盒內配置鏡面反射電極、將光散射液晶作為調制層的無偏振片模式(無偏振片狀態(tài))T.Sonehara，M.Yazaki，H.Iisaka，Y.Tsuchiya，H.Sakata，J.Amako，T.TakeuchiSID 97 DIGEST，pp.1023-1026(1997)。
這種方式的特征在于由于不存在偏振片對光的吸收，所以與采用偏振片的方式相比可以得到明亮顯示，與此同時，由于反射電極是配置于液晶盒內，可排除由玻璃厚度造成的視差，不會發(fā)生在采用彩色濾光器實現彩色化之際由于混色所引起的色純度降低的現象。
下面利用附圖對現有的無偏振片模式的反射型LCD就其結構進行說明。
圖8為示出采用薄膜晶體管(以下稱之為TFT)驅動光散射液晶的黑白反射型LCD的結構的剖面圖，在基板201上選擇形成門電極210，并且形成覆蓋門電極210的的門絕緣層211。這樣，在位于門電極210正上方的門絕緣膜211區(qū)域中以島狀形式形成半導體層212，接著通過形成源電極213及漏電極214而構成開關元件TFT。
作為像素電極的反射電極202其表面為鏡面狀態(tài)，借助層間絕緣層215與漏電極214電連接。
在其內表面上形成透明電極204的透明基板205和基板201的相對的間隙中夾持有光散射液晶203。
光散射液晶203是由具有折射率各向異性的液晶材料及丙烯酸系高分子材料的混合系經硬化而形成的，通過對該混合系液晶的厚度、液晶/高分子材料的混合比等進行優(yōu)化，其散射可調整為基本上是前方散射。
例如，設液晶對正常光的折射率為n⊥，對非常光的折射率為n//，Δn＝n//-n⊥＞0時，設定n⊥和高分子材料的折射率大致相同。此時，光散射液晶在電壓OFF(斷開)時為散射狀態(tài)，在電壓ON(接通)時為透明狀態(tài)。
此種結構的反射型LCD稱為無偏振片模式，與現有的2片偏振片方式比較，LCD入射光通過偏振片的次數由4次變?yōu)?次，可以得到明亮顯示。另外，由于反射電極可內置于液晶盒內，可得到無視差顯示。特別是在利用與彩色濾光器組合而形成的反射型LCD的場合，因為入射光和出射光通過不同色域的幾率幾乎最小化，從這一點也可以得到明亮顯示。
其次，利用附圖對反射型LCD的顯示原理進行說明。
圖9為現有的無偏振片模式的反射型液晶顯示裝置的顯示原理的說明圖，在電壓OFF時，入射到液晶板的光按照液晶和聚合物的折射率的差值散射，再由鏡面反射電極反射而形成如同圖所示的散射反射。另一方面，在電壓ON時，光散射液晶幾乎是透明狀態(tài)，如同圖所示入射的光幾乎全都被以鏡面反射的方式所反射。此時從觀察方向A觀察時，電壓ON時的反射輝度Aon和電壓OFF時的反射輝度Aoff之間，由于輝度受到調制，可進行包含中間色調的顯示。另外，如同圖所示，與白色相當的電壓OFF狀態(tài)的反射輝度的角度依賴性很小，另外不僅可以得到無偏振片吸收的高反射輝度，還可以得到光散射液晶特有的高色純度的白色，可以得到與“紙”同樣的良好的視認性。
然而，在現有結構的反射型LCD中，視野方向存在與黑色相當的電壓ON狀態(tài)的反射輝度的不正確顯示狀態(tài)的問題。就是說，如圖9所示，由于在相對入射光幾乎是正反射方向的觀察方向B上相當于黑色的電壓ON時光散射液晶成為透明狀態(tài)，可觀察到強鏡面反射光Bon。此外，在同一觀察方向B上白色的反射輝度Boff較反射光Bon的輝度小，所以出現映象輝度關系逆轉的負正反轉現象。生成這種不正確顯示的區(qū)域在相對入射光的正反射方向的角度區(qū)域中大致為10°左右。
本發(fā)明旨在解決上述問題，以比較簡單的結構提供一種不會有出現不正確顯示狀態(tài)的視野方向存在的高畫質的反射型LCD。
本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置的特征在于為達到上述目的，其反射電極具有凹凸形狀，并且光散射液晶既包含前向散射分量，也包含后向散射分量，在光散射液晶的電壓ON即透明時，反射光的散射性高，可使回到液晶板外部的反射光強度降低，由于在與黑色相當的反射光中所包含的鏡面分量降低，可改善對比度的視角依賴性。另外，由于在電壓OFF時也可抑制白色的反射輝度的降低，所以可得到高畫質的反射型LCD。


圖1為本發(fā)明第1實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖；圖2為說明本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置的顯示原理的特性圖；圖3為本發(fā)明第2實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖；圖4為本發(fā)明第3實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖5為本發(fā)明第4實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖；圖6為本發(fā)明第5實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖；圖7為本發(fā)明第6實施方案中的反射型液晶顯示裝置的剖面圖；圖8為示出現有反射型液晶顯示裝置的一例的剖面圖；圖9為說明本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置的顯示原理的特性圖。
下面參考附圖對本發(fā)明的實施方案進行說明。
(實施方案1)圖1示出本發(fā)明的第1實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，其基本結構與現有的反射型液晶顯示裝置相同。本發(fā)明的反射型液晶顯示裝置與現有的反射型液晶顯示裝置的不同之處在于在反射電極102的表面上設置有凹凸形狀，并使光散射液晶具有預定的后向散射性。
反射電極102的凹凸形狀的形成方法如下。
在形成TFT的基板101的整個表面上涂敷感光性丙烯酸樹脂(比如JSR公司生產的PC302)而形成層間絕緣層115，在利用規(guī)定的光掩模形成接觸孔和凹凸形狀之后，通過在其上選擇形成含有原子百分數為0.9％的鋯的鋁而形成具有凹凸形狀的反射電極102。
另外，具有后向散射性的光散射液晶103是將向列相液晶和丙烯酸系高分子前體以2∶8的重量比混合填充到液晶板內之后利用紫外光照射硬化而形成。此時液晶層的厚度設定為5～10μm之間。盒的厚度即液晶層的厚度越大，后向散射性增加而使電壓OFF時的白色的輝度提高，驅動電壓也提高。另一方面，如盒的厚度小，驅動電壓可降低，白色的輝度也下降。驅動電壓的增加大約為1V/μm。在實際的裝置中必需的反射輝度和驅動電路的驅動能力要相互配合，在上述范圍內選擇最合適的液晶厚度。
下面利用圖2說明本實施方案的反射型液晶顯示裝置的顯示原理。
與黑色相當的電壓ON時的反射特性，如圖所示，與圖9所示的現有例比較鏡面性降低，從任何角度觀察都不超過與白色相當的電壓OFF狀態(tài)的反射特性。這是由于凹凸形狀的反射電極使反射面上的光的散射性增加，并且透明基板和空氣的界面上的全反射分量增加，從而使從液晶板出射的光減少的原因。此時即使是具有任意形狀的凹凸表面也能取得一定的效果，如將從利用積分球聚光的全反射光中去除前向反射分量后的擴散反射率設為Rdr，將反射電極的Rdr設定在0.8≤Rdr≤1.0的范圍，則可在提高反射光的散射性的同時抑制出射到液晶板上的光量。這一點，可通過將凹凸表面的形狀控制成為，比如，凹凸形狀的平均傾斜角在16°以上而實現。
另一方面，與白色相當的反射特性，由于對光散射液晶賦予了后向散射性而使得從光散射液晶層發(fā)出的直接體散射反射的光量增加，并可抑制由于凹凸形狀的反射電極產生的外部出射光強度的降低，所以可以實現十分明亮的顯示。
(實施方案2)下面對本發(fā)明的第2實施方案進行說明。圖3示出本實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，與第1實施方案不同之處在于在對向的透明基板405的內表面上形成有彩色濾光器409，由于反射面在盒內而使入射光和出射光通過不同的色域的幾率幾乎最小化，所以可以實現具有高輝度、高色純度的彩色反射型液晶顯示裝置。
(實施方案3)下面對本發(fā)明的第3實施方案進行說明。圖4示出本實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，本實施方案與圖3所示的第2實施方案不同之處在于在透明基板505的外表面上配置有散射板506，作為散射板506采用的是在高分子基材中使微粒分散而具有各向同性散射功能的薄膜。
由于入射光和和出射光在通過散射板506時受到散射，所以可以再提高電壓ON時的散射特性并可實現良好的黑色。
(實施方案4)下面對本發(fā)明的第4實施方案進行說明。圖5示出本實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，本實施方案與第3實施方案不同之處在于在透明基板605的內表面上配置有散射膜607。作為散射膜607采用的是將在丙烯酸系高分子前體中使微粒分散的樹脂用旋轉涂敷器涂敷在透明基板605的內表面后經硬化而得到的薄膜，在其上表面形成如圖所示的彩色濾光器609及透明電極604。
根據本實施方案，由于在液晶盒內配置有具有光散射功能的散射膜607，可以將因透明基板605的厚度，即反射面和散射膜間的距離，所引起的圖像模糊抑制到最小而實現清晰的顯示。
(實施方案5)下面對本發(fā)明的第5實施方案進行說明。圖6示出本實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，本實施方案與第4實施方案不同之處在于如圖所示散射膜707是在彩色濾光器709和透明電極704之間形成。散射膜707的構成材料及形成方法與第4實施方案的場合相同，本實施方案的新效果的可以是使散射膜707完成彩色濾光器709的保護膜的功能，可以是使液晶板的可靠性提高。
(實施方案6)下面對本發(fā)明的第6實施方案進行說明。圖7示出本實施方案的反射型液晶顯示裝置的結構，本實施方案與第5實施方案不同之處在于在透明基板805的外表面上形成反射防止層808。可采用SiO2和ITO的薄膜多層膜作為反射防止層808。
所以，根據本實施方案，由于抑制了液晶板表面上的不需要的反射可使入射到液晶板上的光量增加，并且可以提高對比度。
另外，本發(fā)明不限于上述以TFT驅動液晶的方式的液晶板，在采用金屬-絕緣體-金屬(MIM)作為開關元件的場合，和在簡單矩陣型的液晶顯示中都可采用。
由上述實施方案可知，根據本發(fā)明在內置反射電極的光散射模式的反射型液晶顯示裝置中可做到，(1)在液晶層透明時降低前向反射方向上的鏡面反射分量，(2)改善對比度的視角依賴性等，從而實現明亮、且白色的色純度高的極佳顯示。
權利要求
1.一種反射型液晶顯示裝置，其構成包括在對向的基板和透明基板的間隙中所夾持的光散射液晶，以及在上述對向透明基板的內表面上形成的透明電極，其特征在于上述反射電極具有凹凸形狀，并且光散射液晶既包含前向散射分量，也包含后向散射分量。
2.如權利要求1所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于反射電極的擴散反射率(Rdr)在下述條件下為0.8≤Rdr≤1.0，其中將從利用積分球聚光的全反射光中去除前向反射分量后的擴散反射率設為Rdr。
3.如權利要求1或2所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的內表面上設置有彩色濾光器。
4.如權利要求1或2所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的外表面上設置有散射板。
5.如權利要求3所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的外表面上設置有散射板。
6.如權利要求1或2所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的內表面上設置有散射膜。
7.如權利要求3所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的內表面上設置有散射膜。
8.如權利要求1、2、5或7所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的最外表面上設置有反射防止層。
9.如權利要求3所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的最外表面上設置有反射防止層。
10.如權利要求4所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的最外表面上設置有反射防止層。
11.如權利要求6所述的反射型液晶顯示裝置，其特征在于在對向的透明基板的最外表面上設置有反射防止層。
全文摘要
本發(fā)明是通過在具有透明電極的透明基板的內表面上形成具有凹凸形狀的反射電極,并使光散射液晶具有前向散射分量和后向散射分量以提高在光散射液晶透明時反射電極的反射光散射性,改善對比度的視角依賴性,從而實現明亮、白色的色純度高的顯示。
文檔編號G02F1/13GK1246631SQ99108999
公開日2000年3月8日 申請日期1999年7月8日 優(yōu)先權日1998年7月10日
發(fā)明者小川鐵, 藤田晉吾, 水野浩明, 巖井義夫 申請人:松下電器產業(yè)株式會社