專利名稱：半透過反射式液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超扭絞向列(Super Twisted Nematic)型半透過反射式液晶顯示裝置，涉及不僅在反射模式而且在透過模式下顯示性能也優(yōu)秀的半透過反射式液晶顯示裝置。
在現(xiàn)有的半透過反射式液晶顯示裝置中，在有源矩陣型或者單純矩陣型的任何一種類型中，使用在夾持液晶層對向的一對的玻璃基片的一方的玻璃基片(與觀察者一側(cè)相反側(cè)的基片)的下面上，從上述一方的玻璃基片側(cè)起順序設(shè)置半透過反射性的薄片、位相差板、偏振光板，在另一方的玻璃基片(觀察者側(cè)的基片)的上面上、從上述另一方的玻璃基片側(cè)順序設(shè)置位相差板、偏振光板的半透過反射板外附型的液晶顯示裝置。
但是，近年來，特別是隨著彩色化的發(fā)展，從顯示像素的高密度化的要求出發(fā)，由于發(fā)生因視差引起的顯示模糊、不喜歡的顏色的混色等，在一對的玻璃基片中的一方的玻璃基片(與觀察者側(cè)相反側(cè)的基片)的內(nèi)面上設(shè)置半透過反射板的半透過反射板內(nèi)藏式的液晶顯示裝置成為主流。
圖9是示出現(xiàn)有的半透過反射板內(nèi)藏式的液晶顯示裝置的部分剖面結(jié)構(gòu)圖。在該半透過反射式液晶顯示裝置中，在一對的玻璃基片71、72中的下側(cè)(與觀測者Ob相反一側(cè))的玻璃基片71上，采用在表面上形成了凹凸以給予擴(kuò)散反射性的層73上疊層A1系、Ag系等的金屬膜等的高反射性膜74而成的半透過反射板75。在該半透過反射板75上，進(jìn)而形成濾色片層76、平坦化層77、透明電極78a、定向膜79a。在上述的表面上形成凹凸的層73由在玻璃基片等的透明基片的表面上實(shí)施噴砂處理或者刻蝕等隨機(jī)地形成微小凹凸。還有，在上述層73的表面上形成的高反射性膜74也具有微小凹凸74c，剖面形狀是具有連續(xù)傾斜的連續(xù)曲線。
對附有這樣的半透過反射板的基片，在上側(cè)(觀察者Ob側(cè))的玻璃基片72的下側(cè)上形成透明電極78b、定向膜79b作為對向基片。而且，這些附有半透過反射板的基片和對向基片通過平面視環(huán)狀的密封材料(圖示略)貼合起來，在這一對的玻璃基片71、72和密封材料之間被包圍的空間內(nèi)注入液晶，作為形成了密封液晶層80的液晶單元81。在上下的定向膜79a、79b上實(shí)施定向處理使得液晶層80的液晶分子定向方向扭歪到約220°～250°。
進(jìn)而，在該液晶單元81的上側(cè)(觀察者Ob側(cè))上，從液晶單元81側(cè)起順序疊層由一枚或者多枚位相差板組成的光學(xué)濾波器82b和偏振光板83b，還有，在液晶單元81的下側(cè)(與觀察者Ob側(cè)相反一側(cè))上，也從液晶單元81一側(cè)起順序疊層由多枚位相差板組成的光學(xué)濾波器82a和偏振光板83a，進(jìn)而，在這些的下側(cè)上配置背照光單元100。
該背照光單元100由透明的導(dǎo)光板101和與該導(dǎo)光板101的側(cè)端面對向配置的剖面U字狀的反射管103，收藏在該反射管103內(nèi)的冷陰極管(CCFL)或白色LED(發(fā)光二極管)等的白色光源102，以及設(shè)置在導(dǎo)光板101的外面?zhèn)?圖示中的下面?zhèn)?的反射板104構(gòu)成。
在具備這樣的背照光單元100的半透過反射式液晶顯示裝置中，例如作為便攜式電話的顯示部使用，能夠轉(zhuǎn)換使用利用太陽光或者外部的照明作為光源的反射式液晶顯示裝置的反射模式和利用背照光單元100的光作為光源的透過式液晶顯示裝置的透過模式。
在具有上述的擴(kuò)散反射性的半透過反射板75中，采用隨機(jī)配置上述那樣的微小的凹凸，它的反射亮度特性以正反射方向?yàn)橹行穆詫ΨQ分布的如

圖10所示的曲線①所示的略對稱型(略高斯分布型)或者將正反射成分重疊在這樣的分布上的曲線②所示的復(fù)合型。具有上述略對稱型(略高斯分布型)的反射亮度特性的半透過反射板雖然在形成在上述層73的表面上的金屬薄膜74上也如圖14所示那樣地隨機(jī)地形成微小凹凸74c，但是，它是具有剖面形狀連續(xù)傾斜的連續(xù)曲線的形狀，換句話說，凹部和凹部的連接部(邊界部)74d也是曲面。還有，具有復(fù)合型反射亮度特性的半透過反射板在形成在上述層73的表面上的微小凹凸的一部分上形成微小的平坦部，該平坦部上的金屬薄膜具有反射特性。圖11是具有圖10所示擴(kuò)散反射性的半透過反射板的反射亮度特性的測量方法的說明圖，將入射光(外來光)L1以入射角0(從法線H起的角度)照射，當(dāng)在受光部105接受該入射光L1在半透過反射板75的表面反射的反射光R1時，示出了將受光角α以對反射板表面的正反射的方向θ1為中心，從法線H的位置(0°)例如擺動到60°時的受光角α和反射亮度(相對值)的關(guān)系。
還有，在半透過反射式的液晶顯示裝置上具備的反射板中，為了使它具有半透過性，有a)使它在可見光范圍內(nèi)具有適度的透過性，如圖9所示那樣使用膜厚5nm～40nm程度的金屬薄膜(高反射性膜)74的半透過反射板75，b)在金屬膜上設(shè)置多個開口部的半透過反射板等。
圖12(a)是示出具備上述b)的半透過反射板，即，具備在表面上形成凹凸的層73a上形成具有多個開口部74b的金屬膜74a的半透過反射板75a的液晶顯示裝置的部分剖面結(jié)構(gòu)的一個例子，圖12(b)是示出從觀察者側(cè)觀察液晶顯示裝置時的金屬膜74a及上下的透明電極78a、78b的位置關(guān)系的平面圖。此外，在與圖9的液晶顯示裝置相同結(jié)構(gòu)部分上標(biāo)以同樣的符號，省略它的說明。還有，在圖12的液晶顯示裝置中，在液晶單元81a的下側(cè)設(shè)置與圖9同樣的背照光單元，省略了圖示。
為了在該液晶顯示裝置中一面確保反射時的反射亮度、一面使透過時的亮度·對比度最佳化，開口部74a的面積·形狀設(shè)定的使得由偏振光板、光學(xué)濾波器和液晶單元組成的液晶面板的整體的透過率通常在1～4％程度。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在現(xiàn)有的半透過反射式液晶顯示裝置中，在具備不管哪一個類型的反射板的液晶顯示裝置中，都要求特性改善。
例如，在具備使用上述a)的金屬薄膜74的類型的半透過反射板75的液晶顯示裝置中，為了利用金屬薄膜74的半透過性，在透過模式時當(dāng)照明光透過金屬薄膜74時產(chǎn)生色調(diào)變化，還有，在反射模式時，由于金屬薄膜74的分光反射性，產(chǎn)生整體地反射亮度降低，或者容易發(fā)生色調(diào)變化的問題。進(jìn)而，由于必須嚴(yán)密地控制金屬薄膜74的透過率(例如為了保持作為顯示元件的顯示特性、在可見光范圍內(nèi)金屬薄膜自身的透過率必須控制在15～25％±5％以下)。在量產(chǎn)基準(zhǔn)上重復(fù)性良好地生產(chǎn)這樣控制了透過率的金屬薄膜是困難的。
另一方面，從便攜式電話等的便攜式信息終端的使用狀態(tài)看，從特定方向觀察作為顯示元件的液晶顯示裝置的情況很多，而且，需要具有將環(huán)境光聚焦在觀察方向的特性。但是，由于在現(xiàn)在使用的半透過反射板中，即使在上述任何一個類型中，示出與不被觀察的視角方向(與觀察者的視角方向相反側(cè)的方向)幾乎對稱的反射亮度特性，提高對液晶顯示裝置的法線方向觀察者的視角方向側(cè)的反射亮度是困難的，其結(jié)果是，在觀察者的視角方向側(cè)存在顯示變暗的問題。
進(jìn)而，在現(xiàn)有的半透過反射型液晶顯示裝置中，液晶單元的減速值(Δnd值液晶層厚X的液晶的雙折射率各向異性)的設(shè)定，例如在測量波長589nm下，設(shè)定在740nm以上的情況下，雖然在透過模式時特性良好，但在反射模式時，由于入射光2回通過液晶單元內(nèi)，光學(xué)的厚度進(jìn)一步加大，其結(jié)果是顯示變暗。還有，由于在這種情況下使用的液晶的折射率各向異性變大，它的波長分散(波長依賴性)也必然變大，容易引起視角變化的情況下的色調(diào)變化，產(chǎn)生色重復(fù)性變壞的問題。
還有，在液晶單元的上側(cè)和下側(cè)上配置的光學(xué)濾波器或偏振光板光學(xué)軸(通常，在偏振光板是吸收軸，在位相差板是滯相軸)配置在規(guī)定的角度，在反射模式時和透過模式時的兩種情況下得到明亮、色重復(fù)性良好的顯示是困難的。
為了改善上述問題，提出了各種半透過反射式液晶顯示裝置，當(dāng)反射模式時在觀察者的視角方向側(cè)得到特別明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時也能得到明亮、色重復(fù)性良好的顯示的半透過反射式液晶顯示裝置還沒有實(shí)現(xiàn)。
有鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于在STN式的半透過反射式液晶顯示裝置中，提供在反射模式時在觀察角范圍內(nèi)能夠得到特別明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時能夠得到明亮、色重復(fù)性良好的半透過反射式液晶顯示裝置。
還有，本發(fā)明的其它的目的在于在略1/200負(fù)荷(相當(dāng)于掃描線200條的矩陣驅(qū)動)程度的STN式的半透過反射式液晶顯示裝置中，在反射模式時能夠得到在觀察角范圍內(nèi)特別明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時也能得到明亮、色重復(fù)性良好的顯示的半透過反射式液晶顯示裝置。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置，具備在夾持液晶層對向的一對的透明基片中的一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬蠌脑撘环降耐该骰瑐?cè)起順序形成透明電極及定向膜，而且在另一方的透明基片的內(nèi)側(cè)面上從該另一方的透明基片側(cè)起順序設(shè)置透明電極及定向膜，在上述一方的透明基片側(cè)(例如，為防止視差一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)然蛘咭环降耐该骰耐饷鎮(zhèn)?上設(shè)置了半透過反射體的液晶單元；在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板及第1偏振光板；在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板和第2偏振光板；以及設(shè)置在形成在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬系钠窆獍宓耐饷鎮(zhèn)壬稀⒄彰鞴饽軌虺錾涞缴鲜鲆壕卧獋?cè)上的照明方法；上述液晶層由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°～260°被夾持在上述一對的透明基片間，上述半透過反射體具有形成了多個微小開口部的高反射性膜，該高反射性膜的特征是在表面上具有反射亮度特性被控制的擴(kuò)散反射面。
在一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬先缟鲜瞿菢拥卦O(shè)置具有反射亮度特性被控制的擴(kuò)散反射面的情況下，也可以在一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬?，在表面上形成了凹凸的基材或者在表面上形成了凹凸的樹脂薄膜的表面上疊層形成了高反射性膜的半透過反射體或者薄膜狀半透狀反射體的結(jié)構(gòu)。
在一方的透明基片的外面?zhèn)壬先缟鲜瞿菢拥卦O(shè)置具有反射亮度特性被控制的擴(kuò)散反射面的情況下，也可以是在一方的透明基片的外面?zhèn)壬?，在表面上形成凹凸的基材或者在表面上形成凹凸的樹脂薄膜的表面上疊層形成了高反射性膜的半透過反射體或者薄膜狀半透過反射體的結(jié)構(gòu)。
上述高反射性膜的擴(kuò)散反射面，例如可以舉出反射亮度特性被控制地不示出通常的略高斯分布型(反射亮度特性以正反射方向?yàn)橹行穆詫ΨQ分布的略對稱型)，或者被控制地離開通常的高斯分布型，進(jìn)而，舉出具體例時，能夠舉出在反射亮度高的部分上具有平坦部分那樣地控制等。
在本發(fā)明中，上述液晶層由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°～260°被夾持在上述一對的透明基片間，在上述液晶單元的上下上分別設(shè)置了光學(xué)補(bǔ)償板、偏振光板的液晶顯示裝置中，在上述液晶單元的一方的透明基片側(cè)上設(shè)置上述半透過反射體，該半透過反射體具有形成了多個微小開口部的高反射性膜，該高反射性膜的反射亮度特性不示出通常的略高斯分布，或者由于在表面上具有從通常的略高斯分布偏離那樣地控制的擴(kuò)散反射面，在反射模式時，能夠在廣的視角范圍內(nèi)成為反射亮度高的顯示，在透過模式時能夠在廣的視角范圍內(nèi)透過光的透過性不變的良好的透過顯示。
這樣的效果，在略1/200負(fù)荷(相當(dāng)于掃描線200條的矩陣驅(qū)動)程度的STN式的半透過反射式液晶顯示裝置中也能夠得到。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述液晶單元也可以在一對的透明基片的一方或者另一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬闲纬蔀V色器層。由這樣的半透過反射式液晶顯示裝置，在反射模式時能夠得到在觀察視角方向特別明亮、色重復(fù)性良好的彩色顯示，在透過模式時也能夠得到明亮、色重復(fù)性良好的彩色顯示。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述濾色器層也可以形成在半透過反射體的高反射性膜上。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，在上述另一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板由第1位相差板和第2位相差板組成，在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬闲纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板由第3位相差板組成，在上述液晶層上，使用扭歪角是220°～260°、電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.030～1.075的液晶組成物，上述液晶單元的雙折射位相差值(ΔndLC)是690nm乃至735nm(在25℃，測量波長589nm下的值)，在從上側(cè)(觀察側(cè))看上述另一方的透明基片側(cè)的定向膜的定向方向a和上述一方的透明基片側(cè)的定向膜的定向方向b時，在以上述定向方向a、b之間的方向、而且，當(dāng)將通過由上述定向方向a、b的交叉點(diǎn)O和上述定向方向a、b作成的內(nèi)角的1/2的角度的方向作為基準(zhǔn)方向X時，上述第1位相板在546nm的位相差值(ΔndRF1)是150nm乃至190nm，而且，該第1位相差板的滯相軸β對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF1)從上側(cè)(觀察側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)65度乃至95度，上述第2位相板在546nm的位相差值(ΔndRF2)是350nm乃至400nm，而且，該第2位相差板的滯相軸γ對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF2)從上側(cè)(觀察側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)90度乃至135度，上述第1偏振光板的吸收軸α對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦPO11)從上側(cè)(觀察側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)35度乃至55度，上述第3位相差板在546nm的位相差值(ΔndRF3)是115nm乃至135nm，而且，該第3位相差板的滯相軸δ對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF3)從上側(cè)(觀察側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)55度乃至85度，上述第2偏振光板的吸收軸ε對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦPO12)從上側(cè)(觀察側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)10度乃至40度，上述第3位相差板的滯相軸δ與上述第2偏振光板的吸收軸ε所成的角度最好設(shè)定在30度乃至50度。
在這樣的半透過反射式液晶顯示裝置中，由于液晶層、液晶單元、第1～第3位相差板、第1～第2偏振光板的光學(xué)條件如上述那樣地設(shè)定，在反射模式時在觀察角范圍內(nèi)能夠得到對比度特別良好、明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時也能夠得到對比度良好、明亮、色重復(fù)性良好的顯示。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述液晶層的液晶組成物最好是在使用電壓平均法(所謂的APT驅(qū)動法)的情況下，電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.030～1.060(γ值＝V90/V10)。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述液晶層的液晶組成物最好是在使用多路尋址法(MLA驅(qū)動法)的情況下，電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.040～1.075。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，用于液晶層的液晶組成物的扭歪角最好是240°～250°。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述液晶單元的雙折射位相差值(ΔndLC)最好是700nm乃至730nm(25℃，測量波長589nm下的值)，進(jìn)而，是710nm乃至725nm更好。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述第1偏振光板的吸收軸α對上述基準(zhǔn)方向所成的角度(φPO11)最好是從上側(cè)(觀察側(cè))看時反時針旋轉(zhuǎn)40度乃至50度。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述第1位相差板在546nm的位相差值(ΔndRF1)最好是155nm乃至185nm，進(jìn)而是165nm乃至175nm更好，該第1位相差板的滯相軸β對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF1)從上側(cè)(觀察側(cè))看時最好是70度乃至90度，進(jìn)而，是76度乃至80度更好。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述第2位相差板在546nm的位相差值(ΔndRF2)最好是360nm乃至400nm，進(jìn)而是370nm乃至380nm更好，該第2位相差板的滯相軸γ對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF2)從上側(cè)(觀察側(cè))看時最好是100度乃至130度，進(jìn)而，是110度乃至120度更好。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述第3位相差板在546nm的位相差值(ΔndRF3)最好是120nm乃至130nm，進(jìn)而是125nm更好。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述第2偏振光板的吸收軸ε對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦPO12)從上側(cè)(觀察側(cè))看時最好是反時針旋轉(zhuǎn)20度乃至30度。
在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，上述基準(zhǔn)方向X，當(dāng)從上側(cè)(觀察側(cè))看上述另一方的透明基片側(cè)的定向膜的定向方向a和上述一方的透明基片側(cè)的定向膜的定向方向b時，與上述定向方向a、b所成的角度相關(guān)，例如，當(dāng)將液晶單元的視角方向設(shè)在眼前側(cè)(時鐘的6點(diǎn)方向)，而且選定左旋性的液晶組成物的情況下，是相當(dāng)于接近一方的透明基片(下側(cè)的透明基片)的研磨定向處理的時鐘的幾乎3點(diǎn)的方向，當(dāng)將視角方向設(shè)定在相反的里側(cè)(時鐘的12點(diǎn)方向)的情況下，指向相當(dāng)于接近另一方的透明基片(上側(cè)的透明基片)的研磨定向處理的接近時鐘的幾乎9點(diǎn)的方向那樣的方向。
此外，在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，第1～第3位相差板、第1～第2偏振光板的光學(xué)條件、即，第1～第2偏振光板的吸收軸、第1～第3位相差板的滯相軸等的關(guān)系也能夠適當(dāng)?shù)匦拚?。特別是，由于偏振光板的吸收軸配置對液晶顯示裝置的顯示特性具有支配性的影響，例如，當(dāng)使觀察側(cè)的第1偏振光板的吸收軸向時鐘方向(或者反時針方向)旋轉(zhuǎn)的情況下，疊層在液晶單元下面上的第3位相差板的滯相軸、第2偏振光板的吸收軸配置也與之對應(yīng)修正到時鐘方向旋轉(zhuǎn)(或者反時針方向旋轉(zhuǎn))上。這種情況下，第1偏振光板、第1～第2的位相差板等的上側(cè)的光學(xué)薄膜和第2偏振光板、第3位相差板等的下側(cè)的光學(xué)薄膜的相互的角度關(guān)系在幾乎保持的狀態(tài)下進(jìn)行修正，能夠給予良好的結(jié)果。
作為在本發(fā)明中使用的第1或者第2偏振光板適宜于使用在表面上作過防眩處理或者防反射處理的高對比度類型的偏振光板。作為在本發(fā)明中使用的第1乃至第2位相差板能夠適當(dāng)選擇使用將聚碳酸酯、多芳(基)化合物等高分子膜1軸控制延伸得到的位相差板?；蛘咭材軌蚴褂帽环Q為Z類型的在薄膜厚度方向控制折射率的位相差板(Z系數(shù)是0.2～0.6的位相差板)。這些位相差板對提高視角特性有利。
本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置，由在液晶單元內(nèi)設(shè)置具備在表面上具有控制了反射亮度特性的擴(kuò)散反射面的高反射性膜的半透過反射體，當(dāng)反射模式時，能夠得到在觀察角略5度～45度(從法線的角度略5度到45度)反射亮度高的顯示，在透過模式時，能夠在一定的角度范圍內(nèi)得到透過光的透過性不變良好的透過顯示。
作為具有這樣的特性的半透過反射體的擴(kuò)散反射面，不是將表示受光角-反射亮度特性的曲線作成以正反射方向?yàn)橹行穆詫ΨQ分布的略對稱型(略高斯分布型)的現(xiàn)有型(圖13的曲線⑦，而是使用反射亮度的高的部分與受光角相關(guān)存在略平坦部分的類型。(圖13的曲線③)。
具備具有這樣的特性的擴(kuò)散反射面的半透過反射體，例如，在表面上形成了多個微小凹部/或者微小凸部的基材上形成高反射性膜，高反射性膜的表面，即，在擴(kuò)散反射面上形成多個微小凹部/或者微小凸部、如圖16所示那樣在該擴(kuò)散反射面36c的剖面形狀中曲面的傾斜不連續(xù)的形成，而且沒有略間隙形成多個微小凹部/或者微小凸部的情況下實(shí)現(xiàn)。還有，具有上述特性的擴(kuò)散反射面使微小凹部36a或者微小凸部的剖面成為非對稱的傾斜角，而且在凹部36a和凹部36a的連接部(邊界部)36d不產(chǎn)生下垂那樣地，能夠由施加光刻技術(shù)、束加工或者機(jī)械的按壓加工等加工所得到。
圖16是示出在擴(kuò)散反射面36c上，沒有略間隙、形成多個微小凹面(微小凹部)36a的例子圖。在該圖16中，省略了形成在高反射性膜上的微小開口部的圖示。
此外，我們知道反射亮度處于高水平的受光角范圍成為微小凹面(或者微小凸面)的傾斜角的約2倍的值。
另一方面，受光角-反射亮度特性呈現(xiàn)略高斯分布型(圖13的曲線⑦)的現(xiàn)有的半透過反射板，雖然如圖15所示那樣地在金屬膜74a的表面上凹凸74c隨機(jī)地形成，但剖面形狀是具有連續(xù)的傾斜的連續(xù)曲線，換句話說，凹部和凹部的連接部(邊界部)74d也成為曲面。此外，在圖15中省略了形成在金屬膜74a上的開口部的圖示。
此外，圖13示出以入射角θ(從法線H的角度)將入射光(外光)照射在現(xiàn)有的半透過反射板、本發(fā)明的半透過反射體的表面上，用受光部接收該入射光在表面反射的反射光的情況下，以受光角α對反射表面的正反射的方向θ1為中心，從法線H的位置(0°)擺動到例如60°時的受光角α和反射亮度(相對值)的關(guān)系。
還有，在本發(fā)明的半透過反射體中使用的上述基材也可以被控制的使得表面形狀對基片法線成為非對稱的剖面，由于這樣做形成在該基材上的高反射性膜能夠被控制的使得僅僅在希望的觀察角范圍內(nèi)反射亮度增高。在上述基材和高反射性膜的表面結(jié)構(gòu)中，上述凹部/或者凸部最好盡量沒有間隙地形成。
作為這樣的半透過反射體的形成方法，能夠適當(dāng)?shù)剡x擇使用光刻技術(shù)和使用電場電鍍的金屬膜的方法，使用能夠控制功率的能量束的方法或者機(jī)械地給予形狀的方法等。
上述高反射性膜也可以由A1系或者Ag系的金屬膜形成，例如也可以由Al-Nd系的金屬膜形成。
上述高反射性膜的微小開口部的開口率以液晶單元的1個像素節(jié)距分的面積作為基準(zhǔn)最好是15％～35％。
圖2是示出將本發(fā)明的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置應(yīng)用于STN型的半透過反射式液晶顯示裝置的形態(tài)的剖面圖。
圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置的關(guān)鍵部位圖，是示出高亮度化的最佳條件的分解立體圖。
圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置的第1偏振光板的吸收軸α、第1位相差板的滯相軸β、第2位相差板的滯相軸γ、上定向膜的定向方向a、下定向膜的定向方向b、第2位相差板的滯相軸δ及第2偏振光板吸收軸ε的配置關(guān)系圖，是示出高亮度化的最佳條件的平面圖。
圖5是示出當(dāng)從觀察者一側(cè)看本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置時的高反射性膜及上下的透明電極的位置關(guān)系的平面圖。
圖6是電壓-透過亮度特性的定義的說明圖。
圖7是示出在實(shí)施例的液晶顯示裝置的1/160負(fù)荷的驅(qū)動波形下的電光學(xué)特性的測量方法圖。
圖8是示出實(shí)施例與比較例的半透過反射式液晶顯示裝置中的反射模式時的反射亮度特性圖。
圖9是示出現(xiàn)有的半透過反射板內(nèi)藏型的液晶顯示裝置的部分剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖10是示出具有在現(xiàn)有的半透過反射板內(nèi)藏型液晶顯示裝置上具備的擴(kuò)散反射性的半透過反射板的反射亮度特性圖。
圖11是圖10的反射板的反射亮度特性的測量方法的說明圖。
圖12A是示出現(xiàn)有的半透過反射板內(nèi)藏型的液晶顯示裝置的其它例子的部分剖面結(jié)構(gòu)圖，圖12B是示出從觀察者一側(cè)看該液晶顯示裝置時的金屬膜及上下的透明電極的位置關(guān)系的平面圖。
圖13是示出現(xiàn)有的半透過反射板和與本發(fā)明相關(guān)的半透過反射體的反射亮度特性圖。
圖14是示出圖9的現(xiàn)有的半透過反射式液晶顯示裝置具備的半透過反射板的金屬薄膜的放大剖面圖。
圖15是示出圖12的現(xiàn)有的半透過反射式液晶顯示裝置具備的半透過反射板的金屬膜的放大剖面圖。
圖16是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置具備的半透過反射體的高反射性膜的放大剖面圖。
符號說明1…液晶單元、11…上側(cè)玻璃基片(另一方的透明基片)、12…下側(cè)玻璃基片(一方的透明基片)、13…第3位相差板、14…第1位相差板(鄰接另一方的透明基片的一方的位相差板)、15…第2位相差板(鄰接偏振光板一方的位相差板)、16…第2偏振光板、17…第1偏振光板、20…濾色器層、23…公用電極(透明電極)、24…段電極(透明電極)、26…上定向膜(另一方的透明基片側(cè)的定向膜)、27…下定向膜(一方的透明基片側(cè)的定向膜)、30…半透過反射體、34…液晶層、35…基材、35a…凹部、36…高反射性膜、36a…凹面、36b…開口部、201…半透過反射式液晶顯示裝置、a…定向方向、b…定向方向、α…第1偏振光板的吸收軸、β…第1位相差板的滯相軸、γ…第2位相差板的滯相軸、δ…第3位相差板的滯相軸、ε…第2偏振光板的吸收軸、O…交叉點(diǎn)、X…基準(zhǔn)方向。
圖1是示出將本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置應(yīng)用于具備略1/200負(fù)荷(相當(dāng)于掃描線200條的矩陣驅(qū)動)程度的STN型的半透過反射式液晶顯示裝置的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置的便攜式信息終端的顯示部的實(shí)施方式的主視圖。
本實(shí)施方式的便攜式信息終端的顯示部至少具備框體200和收容在該框體200內(nèi)的本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置201。
本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置201，如圖2所示，由液晶單元1，在該液晶單元1的上側(cè)玻璃基片(另一方的透明基片)11的外面?zhèn)壬稀纳蟼?cè)玻璃基片11側(cè)起順序設(shè)置第1位相差板(與另一方的透明基片鄰接的一方的位相差板)14和第2位相差板(與偏振光板鄰接的一方的位相差板)15和第1偏振光板17，在液晶單元1的下側(cè)玻璃基片(一方的透明基片)12的外面?zhèn)壬显O(shè)置第3位相差板13(第2光學(xué)補(bǔ)償板)及第2偏振光板16那樣地概略結(jié)構(gòu)。此外，由第1位相差板14和第2位相差板15構(gòu)成上側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償膜(第1光學(xué)補(bǔ)償板)。還有，在第2偏振光板16的下側(cè)安裝背照光單元300。
上述液晶單元1由在夾持液晶層34的對向的上側(cè)和下側(cè)的玻璃基片11、12的下側(cè)玻璃基片12的內(nèi)側(cè)面上，從下側(cè)玻璃基片12側(cè)起順序設(shè)置半透過反射體30、具有著色層的濾色器層20、平坦化膜21、透明電極23、下定向膜(一方的透明基片側(cè)的定向膜)27，在上側(cè)玻璃基片11的內(nèi)側(cè)面上從上側(cè)玻璃基片11側(cè)起順序設(shè)置透明電極24、外涂層(圖示略)、上定向膜(另一方的透明基片側(cè)的定向膜)26概略構(gòu)成。
上述結(jié)構(gòu)的半透過反射式液晶顯示裝置201當(dāng)能夠充分地得到外光的情況下，在背照光單元300不點(diǎn)燈的反射模式下工作，在得不到外光的環(huán)境中，使背照光單元300點(diǎn)燈在透過模式下工作。
在反射模式中，入射到第1偏振光板17的光由偏振光板17直線偏振光，被偏振的光通過第1、第2位相差板14、15、液晶層34成為橢圓偏振光。而且，該橢圓偏振光在半透過反射板30的高反射性膜36上被反射，再次通過液晶層34、第1、第2位相差板14、15，由第1偏振光板17再次被直線偏振出射。
還有，在透過模式中，從背照光單元300發(fā)射的光由第2偏振光板16被直線偏振，偏振了的光由第3位相差板67幾乎被圓偏振后，通過液晶層34及第1、第2位相差板14、15被橢圓偏振。而且，該被橢圓偏振的光通過第1偏振光板17被直線偏振光，從第1偏振光板17出射。此外，介于下側(cè)玻璃基片12和液晶層34之間的半透過反射板30，如后面所述在表面上具備具有多個微小開口部36b的高反射性膜36，能夠使從背照光單元300發(fā)射的光的一部分通過上述開口部36透過。
因此，在本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置201中，僅僅在透過模式的情況下，使光透過第3位相差板13(下側(cè)的光學(xué)補(bǔ)償板)及第2偏振光板16那樣地構(gòu)成。
上下的定向膜26、27使用通常使用的透明的定向膜，例如，聚酰亞胺等的高分子膜經(jīng)研磨處理。
這里，上定向膜26的定向方向a和下定向膜27的定向方向b如圖3及圖4所示，從上側(cè)(觀察側(cè))看時在上述定向方向a、b之間的方向，而且以通過由上述定向方向a、b的交叉點(diǎn)O和上述定向方向a、b制作的內(nèi)角的1/2的角度的方向作為基準(zhǔn)方向X(基準(zhǔn)軸X)。
此外，圖3及圖4中符號Z分別是與液晶單元1、第1、第2、第3位相差板14、15、13及第1、第2偏振光板17、16的上側(cè)的面正交的方向。
上述液晶層34，具有正的介電各向異性，在它的厚度方向上具有220度乃至260度，最好是240乃至250度扭歪的螺旋結(jié)構(gòu)，在被設(shè)置在上側(cè)和下側(cè)玻璃基片11、12的內(nèi)側(cè)的上下的定向膜26、27，和將這些定向膜26、27按規(guī)定的間隔隔開粘接的密封材料22包圍的區(qū)域內(nèi)封入的含有在常溫下成為向列狀態(tài)的液晶分子的液晶組成物，該液晶分子是使用在超扭絞向列(STN)型中給予的自發(fā)纏繞性的液晶分子。上述液晶分子的預(yù)傾斜(Pre tilt)例如是4度到5度程度。
還有，作為上述液晶組成物，最好使用電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)γ是1.030～1.060(γ值＝V90/V10)的液晶組成物。陡峻性指數(shù)γ從電壓-透過亮度特性得出。圖6是電壓-透過亮度特性的定義的說明圖。該電壓-透過亮度特性，在液晶面板1的上下上配置了第1及第2偏振光板17、16的液晶顯示裝置(沒有設(shè)置位相差板的液晶顯示裝置，液晶層是240°扭曲型、顯示是黃色模式)中，在一定的溫度(20℃)氣氛中，從配置在上述液晶顯示裝置的下方上的光源以一定的入射角度(從法線H的角度是0度)照射入射光，當(dāng)該入射光的透過光在配置在上述液晶顯示裝置的上方的受光部以一定的受光角α(從法線方向的角度是0度)受光時，在液晶單元的透明電極間施加頻率100Hz矩形波靜態(tài)驅(qū)動電壓，將透過相對亮度T變化10％時T10的電壓(有效值)設(shè)為V10，將透過相對亮度T變化90％時的電壓(有效值)設(shè)為V90，從V90對V10的比例能夠計(jì)算陡峻性指數(shù)γ。該陡峻性指數(shù)γ是表示因液晶的電場定向變化引起的光學(xué)特性的陡峻性的參數(shù)。當(dāng)陡峻性指數(shù)γ不足1.030時液晶顯示裝置的陡峻性過高，因單元間隙或定向處理的微小的偏差，就產(chǎn)生所謂的帶狀疇那樣的不良情況，響應(yīng)性惡化。還有，當(dāng)陡峻性指數(shù)γ超過1.060時得不到必要的陡峻性，不能得到對比度高的顯示。因此，當(dāng)陡峻性指數(shù)γ在1.030～1.060范圍內(nèi)時，在能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)液晶顯示裝置的同時，還具有能夠得到對比度高的顯示的優(yōu)點(diǎn)。
上述外涂層是為了確保絕緣性而設(shè)置的，由石英或ZrO2等的無機(jī)材料組成。
上側(cè)玻璃基片(另一方的基片)11在該實(shí)施方式中，由鈉石灰玻璃等組成。該上側(cè)玻璃基片11的厚度因液晶顯示裝置的種類而不同，在0.3mm乃至1.1mm。
作為下側(cè)玻璃基片(一方的透明基片)12，在該實(shí)施方式中使用包含鈉等的堿金屬的氧化物的鈉石灰玻璃。該下側(cè)玻璃基片12的厚度通常是0.3mm乃至1.1mm，特別是使下側(cè)玻璃基片薄到0.1mm到0.3mm程度，將在形成凹凸的樹脂薄膜的表面上形成了高反射性膜的薄膜狀半透過反射體疊層在上述的下側(cè)玻璃基片的外面?zhèn)壬希材軌蜃鳛榘胪高^型液晶顯示元件。
圖5是示出從觀察者側(cè)看本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置時的高反射性膜及上下的透明電極的位置關(guān)系的平面圖。圖16是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置中具備的半透過反射體的高反射性膜的剖面圖。
半透過反射體30，如圖2、圖5、圖16所示，在表面上形成了多個凹部35a的基材35上，由形成具有與各凹部35a對應(yīng)的多個凹面36a的高反射性膜36構(gòu)成。在高反射性膜36上多數(shù)形成微小開口部36b。
半透過反射體30，配置在液晶單元1的下側(cè)基片12的內(nèi)面上，在該下側(cè)基片12的內(nèi)面上形成由眾所周知的有機(jī)材料，例如丙烯基系、環(huán)氧系等的材料組成的基材35或者厚度數(shù)nm程度的樹脂膜(或者樹脂薄膜)，在它的上面向著液晶層34側(cè)形成高反射性膜36。
基材35，是為了對在它上面形成的高反射性膜36給予凹凸形狀使反射光有效地散射而設(shè)置的。由于在高反射性膜36上給予了凹凸形狀，入射到液晶顯示裝置201上的光能夠有效地反射，能夠?qū)崿F(xiàn)在反射模式中的明亮的顯示。
由于高反射性膜36是為了反射·散射入射到液晶層34上的光、得到明亮的顯示而設(shè)置的，它形成在基材35上。在該高反射性膜36上，最好使用Al、Ag、Al-Nd等的反射率高的金屬材料，由濺射這些金屬材料、真空蒸發(fā)等成膜方法形成。
高反射性膜36的膜厚最好在800～2000nm范圍內(nèi)，進(jìn)而最好是在1000～2000nm的范圍內(nèi)。
高反射性膜36的微小開口部36b的開口率以液晶單元的1像素節(jié)距分的面積作為基準(zhǔn)最好在15％～35％。開口部36b的開口率如圖5所示，是開口部36b的面積(開口部的長度a×長度b)對1像素節(jié)距分的面積(1像素的長A×長B)的比例。
在高反射性膜36上形成上述那樣的開口部36b的方法，例如能夠采用光刻技術(shù)。
在高反射性膜36上，由于形成上述那樣的多個凹部36a，在表面上具有被控制的擴(kuò)散反射面使得亮度的峰值具有略平坦的反射亮度特性。該高反射性膜36的反射亮度特性示出例如示出圖8的實(shí)施例的液晶顯示裝置的特性的曲線④⑤那樣的特性，或者圖13的曲線③那樣的特性。
反射亮度特性被控制的半透過反射體的擴(kuò)散反射面，當(dāng)不是使用表示受光角-反射亮度特性的曲線是以正反射方向?yàn)橹行穆詫ΨQ分布的略對稱型(略高斯分布型)的現(xiàn)有類型(圖13的曲線⑦、圖14的曲線⑥)，而使用反射亮度高的部分與受光角相關(guān)存在略平坦的部分那樣的類型(圖8的曲線④、⑤、圖13的曲線③)時，更能得到視認(rèn)性良好的顯示。
具備具有這樣的特性的擴(kuò)散反射面的半透過反射體，例如，在表面上形成多個的微小凹部/或者微小凸部的基材35上形成高反射性膜36，高反射性膜36的表面，即，在擴(kuò)散反射面上形成多個的微小凹部/或者微小凸部，如圖16所示在該擴(kuò)散反射面36c的剖面形狀中曲面的傾斜不連續(xù)的形成，而且能夠?qū)崿F(xiàn)沒有略間隙形成多個微小凹面或者微小凸面的情況。
還有，具有圖8的曲線④、圖13的曲線③所示那樣的反射亮度特性的反射面形成的使得微小凹部36a或者微小凸部的剖面成為非對稱的形狀，而且凹部36a和凹部36a的連接部(邊界部)36d不產(chǎn)生下垂那樣，由施加光刻技術(shù)、束加工技術(shù)或者機(jī)械的按壓加工等加工能夠得到。此外，具有圖8的曲線⑤所示的反射亮度特性的擴(kuò)散反射面沒有使微小凹部36a或者微小凸部的剖面成為非對稱的形狀。
上述半透過反射體30，由于在表面形成了凹部35a的基材35上、形成具有與凹部35a對應(yīng)的凹面36a的高反射性膜36，它的聚光作用高、能夠提高反射率。由此，在反射模式中能夠得到亮顯示變的明亮、亮度提高的優(yōu)秀的顯示特性。
還有，由于該高反射性膜36以上述的范圍的開口率形成開口部36b，在透過模式中得到亮顯示增亮，亮度提高的優(yōu)秀的顯示特性。
上述的液晶單元1的雙折射位相差值(ΔndLC)是690nm乃至735nm(在25℃，測量波長589nm下的值)。當(dāng)ΔndLC(減速)是上述范圍以外時，容易發(fā)生顯示面的亮度降低，使用的液晶的雙折射各向異性增大，溫度依存性增大等不良情況。
還有，上述ΔndLC最好是700nm乃至730nm(在25℃，測量波長589nm下的值)，進(jìn)而是710nm乃至725nm更好。
在本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置201中，如上所述，僅僅在透過模式的情況下，光透過第3位相差板13及第2偏振光板16那樣地構(gòu)成。因此，第1、第2位相差板14、15及第1偏振光板17參與透過模式及反射模式兩方的液晶顯示裝置的工作，第3位相差板13及第2偏振光板16僅僅參與透過模式。
上述第1、第2、第3位相差板14、15、13能夠適當(dāng)?shù)剡x擇使用將聚碳酸酯、多芳化合物等高分子薄膜1軸控制延伸得到的位相差板，延伸方向成為滯相軸?；蛘?，也可以使用被稱為Z型的在膜厚方向上控制折射率的位相差板(Z系數(shù)到0.2～0.6程度的位相差板)。這些位相差板對提高視角特性有利。
第1位相差板14在546nm的位相差值(ΔndRF1)是150nm乃至190nm。當(dāng)ΔndRF1是上述的范圍以外時，液晶顯示裝置的位相差及它的波長依存性不能補(bǔ)償。
上述ΔndRF1最好是155nm乃至185nm，進(jìn)而是165nm乃至175nm特別好。
還有，第1位相差板14的滯相軸β，如圖3乃至圖4所示，對上述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF1)從上側(cè)(觀察側(cè)，換句話說，與背景光單元300側(cè)相反側(cè))看時反時針旋轉(zhuǎn)65度乃至95度。當(dāng)滯相軸β不設(shè)定在上述范圍內(nèi)時，液晶顯示裝置的光學(xué)的補(bǔ)償效果降低、左右方向或者上下方向的視角特性惡化。從上側(cè)看時，ΦRF1最好是反時針旋轉(zhuǎn)70度乃至90度，進(jìn)而是76度乃至80度更好。
第2位相差板15在546nm的位相差值(ΔndRF2)是350nm乃至400nm。
當(dāng)ΔndRF2是上述范圍以外時，得不到液晶顯示裝置的光學(xué)的補(bǔ)償效果。
ΔndRF2最好是360nm乃至400nm，進(jìn)而，是370nm乃至380nm更好。
第2位相差板15的滯相軸γ，如圖3乃至圖4所示，對上述基準(zhǔn)方向X所成角度(ΦRF2)從上側(cè)(觀察側(cè)，換句話說，與背景照明單元300相反側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)90度乃至135度。
當(dāng)滯相軸γ不設(shè)定在上述范圍內(nèi)時，就不能得到液晶顯示裝置的光學(xué)的補(bǔ)償效果、視角特性惡化。
從上側(cè)看時，ΦRF2最好是反時針旋轉(zhuǎn)100度乃至130度，進(jìn)而是110度乃至120度更好。
第1偏振光板17的吸收軸α，如圖3乃至圖4所示，對上述基準(zhǔn)方向X所成角度(ΦPO11)從上側(cè)(觀察側(cè)，換句話說，與背景照明單元300相反側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)35度乃至55度。
當(dāng)吸收軸α不設(shè)定在上述范圍內(nèi)時，就不能得到液晶顯示裝置的光學(xué)的補(bǔ)償效果、視角特性惡化。
從上側(cè)看時，ΦPO11最好是反時針旋轉(zhuǎn)40度乃至50度。
第3位相差板13在546nm的位相差值(ΔndRF3)是115nm乃至135nm。
當(dāng)ΔndRF3是是上述范圍以外時，在透過模式時得不到適合液晶顯示裝置的位相差的偏振光，發(fā)生不需要的著色等。
ΔndRF3最好是120nm乃至130nm，進(jìn)而是125nm更好。
第3位相差板13的滯相軸δ，如圖3乃至圖4所示，對上述基準(zhǔn)方向X所成角度(ΦRF3)從上側(cè)(觀察側(cè)，換句話說，與背景照明單元300相反側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)55度乃至85度。
當(dāng)ΦRF3是上述范圍以外時，在透過模式時就得不到適合液晶顯示裝置的位相差的偏振光，發(fā)生不需要的著色等。
從上側(cè)看時，ΦRF3最好是反時針旋轉(zhuǎn)65度乃至75度。
上述第2偏振光板16的吸收軸ε如圖3乃至圖4所示，對上述基準(zhǔn)方向X所成角度(ΦPO12)從上側(cè)(觀察側(cè)，換句話說，與背景照明單元300相反側(cè))看時是反時針旋轉(zhuǎn)10度乃至40度。
當(dāng)吸收軸ε不設(shè)定在上述范圍內(nèi)時，在透過模式時就得不到適合液晶顯示裝置的偏振光，發(fā)生不需要的著色等。
從上側(cè)看時，ΦPO12最好是反時針旋轉(zhuǎn)20度乃至30度。
第3位相差板13的滯相軸δ和第2偏振光板的吸收軸ε所成的角度，如圖3乃至圖4所示，設(shè)定在30度乃至50度。當(dāng)滯相軸δ和吸收軸ε所成的角度不設(shè)定在上述范圍時，在透過模式時就得不到適合液晶顯示裝置的位相差的偏振光，發(fā)生不需要的著色。
背景光單元300由與透明的導(dǎo)光板301和該導(dǎo)光板301的側(cè)端面對向配置的剖面U字狀的反射管303，收納在該反射管303內(nèi)的冷陰極管(CCFL)或白色LED(發(fā)光二極管)等的白色光源302，以及設(shè)置在導(dǎo)光板301的外面?zhèn)?圖示中的下面?zhèn)?上的反射板304構(gòu)成。
在本實(shí)施方式的略1/200負(fù)荷(相當(dāng)掃描線200條的矩陣驅(qū)動)程度的STN型的半透過反射式液晶顯示裝置201中，液晶層34由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°到260°夾持在一對的透明基片11、12之間，在液晶單元1的上下分別設(shè)置了光學(xué)補(bǔ)償板、偏振光板的液晶顯示裝置中，在液晶單元1的透明基片11的內(nèi)面?zhèn)壬显O(shè)置半透過反射體30，半透過反射體30具有形成了多個微小開口部36b的高反射性膜36，該高反射性膜36表面上具有被控制了的擴(kuò)散反射面，使得示出的反射亮度特性在亮度高的部分存在平坦的部分，在反射模式時，能夠在廣的視角范圍內(nèi)得到反射亮度高的顯示，在透過模式時能夠在廣的視角范圍內(nèi)得到透過光的透過性不變的良好的透過顯示。
還有，在本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置中，液晶層34、液晶單元1、第1～第3位相差板14、15、13、第1～第2偏振光板17、16的光學(xué)條件如上述那樣地設(shè)定，在反射模式時，能夠在觀察角范圍內(nèi)得到對比度良好、明亮、色重復(fù)性良好的彩色顯示，在透過模式時也能得到對比度良好、明亮色重復(fù)性良好的彩色顯示。
還有，在本實(shí)施方式的液晶顯示裝置中，就顯示面205是橫長的情況進(jìn)行了說明，縱長的液晶顯示裝置也可以。還有，作為上側(cè)和下側(cè)的透明基片不是僅限于玻璃基片。也可以使用透明樹脂基片等的薄膜狀基材。
還有，就在上述定向膜26和透明電極24之間存在外涂層的情況進(jìn)行了說明，但也并不是必須設(shè)置外涂層，根據(jù)液晶顯示裝置的種類及要求的特性可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
還有，在本實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置中，就彩色顯示型的液晶顯示裝置作了說明，也可以不設(shè)置濾色器層，作為黑白顯示型的半透過反射式彩色液晶顯示裝置。
實(shí)施例以下，由本發(fā)明的實(shí)施例及比較例，進(jìn)行更具體的說明，但是，本發(fā)明不是僅限于這些實(shí)施例。
(實(shí)驗(yàn)例1)對圖1～圖5所示的實(shí)施方式的半透過反射式液晶顯示裝置中的反射模式時的反射亮度特性進(jìn)行調(diào)查。
這里，上下的玻璃基片內(nèi)面的定向膜，由實(shí)施定向處理使得從下側(cè)的玻璃基片到上側(cè)的玻璃基片之間上形成250度的左旋型扭歪(將少量的空間螺旋特性材料膽甾烯壬酸酯混合到液晶組成物內(nèi))，使視角方向成為眼前一側(cè)(時鐘顯示的6點(diǎn)方向)。
液晶層的液晶使用具有正的介電各向異性(ε| |＝15.0、ε⊥＝4.1、20℃)，雙折射率Δn＝0.121(20℃，測量波長589nm)，陡峻性指數(shù)γ＝1.036(20℃，透過黃色模式顯示、在液晶單元上在垂直方向上測量)的液晶。
還有，作為半透過反射體，在下玻璃基片上旋轉(zhuǎn)涂敷膜厚約2.0～3.0μm的感光性丙烯基樹脂(JSR制)后，由感光顯影在表面上形成凹凸形狀。該凹凸形狀深度從0.5μm到3.0μm，平面形狀直徑從5μm到40μm的幾乎圓形或者橢圓形，將這些幾乎沒有間隙、隨機(jī)或者在一定的區(qū)域內(nèi)幾乎隨機(jī)的配置。
在這樣形成了凹凸的基材的表面上，低溫濺射膜厚約150nm(1500)的Al-Nd系金屬膜作為高反射性膜。圖8示出該高反射性膜的表面(擴(kuò)散反射面)的反射亮度特性。
在這里，反射亮度特性，與圖11所示的測量方法同樣，將入射光(外光)L1以入射角-30度(對法線方向入射光側(cè)-，觀察方向側(cè)+)照射，當(dāng)在受光部105接收該入射光L1在高反射性膜(金屬膜)的表面反射的反射光時，調(diào)查受光角α在-10度到70度時的受光角α和反射亮度(相對值)的關(guān)系。其結(jié)果示于圖8。圖8中，曲線④示出在擴(kuò)散反射面上沒有略間隙地隨機(jī)形成的多個微小凹部的剖面的一部分上形成曲率不同的曲面，當(dāng)形成的微小凹部的剖面成為非對稱的形狀那樣形成的情況，曲線⑤示出在上述微小凹部的剖面上沒有給予非對稱形狀的情況。
還有，為了比較，將與上述方法同樣測量了反射亮度特性以正反射方向?yàn)橹行某陕詫ΨQ分布那樣的現(xiàn)有的半透過反射板內(nèi)藏在液晶單元內(nèi)的圖12所示的液晶顯示裝置的反射亮度特性，其結(jié)果一并示于圖8。
進(jìn)而，在制作的高反射膜上，如圖5所示，由光刻技術(shù)每個像素的形成開口率25％的微小開口部，得到半透過反射體。
接著，在該半透過反射體上疊層濾波器層、平坦化層、透明電極及定向膜。
另一方面，在上側(cè)玻璃基片上形成透明電極、定向膜。
而且，將這些上側(cè)和下側(cè)的玻璃基片間距離(單元間隙)保持約5.9μm(液晶單元ΔndLC714nm)作成液晶單元。
在這樣形成的液晶單元的上側(cè)上配置具有圖3所示那樣的光學(xué)條件的第1～第2位相差板和第1偏振光板，在下側(cè)上配置第3位相差板和第2偏振光板，進(jìn)而，在面板端子部上連接TCP(Tape Carrier Package型)驅(qū)動用IC，得到實(shí)施例的液晶顯示裝置400。
使用圖7所示的評價裝置(LCD7000、大冢電子制)，在液晶顯示裝置400的下方，將從配置在法線方向上的光源311出射的白色光在液晶顯示裝置400的上方，配置在法線方向的受光傳感器312接收從法線的角度±45度的范圍的光，測量實(shí)施例的液晶顯示裝置400在1/160負(fù)荷的驅(qū)動波形(幀頻率70Hz)下的電光學(xué)特性。將這樣配置光源311和受光傳感器312的情況稱為透過型配置。
還有，用受光傳感器312在受光角度0度～40度(從法線方向0度～40度)接收從配置在液晶顯示裝置400的上方的光源311、將白色光以入射角20度(從法線方向20度)入射到液晶顯示裝置400的反射光，測量在1/160負(fù)荷的驅(qū)動波形(幀頻率70Hz)下的電光學(xué)特性。將這樣的配置光源311和受光傳感器312的情況稱為反射型配置。
此外，圖中符號310是面板端子部、315是交流驅(qū)動源。
其結(jié)果是，在實(shí)施例的液晶顯示裝置中，在反射型配置中在所有的受光角范圍(受光角從0度到45度)得到反射率32％以上(標(biāo)準(zhǔn)白色板的反射率10％基準(zhǔn))，得到對比度13以上，最大值對比度得到23。還有，在透過型配置中，得到透過率(將空氣作為透過率100％基準(zhǔn))1.5～2.5％、對比度25以上。特別是，在受光角0度到20度，透過率1.8％～2.2％、對比度28以上，最大值得到對比度40。
(實(shí)驗(yàn)例2)將第1～第2位相差板和第1偏振光板，第3位相差板和第2偏振光板的光學(xué)條件按表1所示的條件設(shè)定，其余與上述實(shí)驗(yàn)例1同樣，制作實(shí)施例2～實(shí)施例12的液晶顯示裝置。實(shí)施例2～實(shí)施例12的液晶顯示裝置的反射模式時的反射率和對比度，以及透過模式時的透過率和對比度的測量結(jié)果示于表1～表2。
〔表1〕

表2

表1、表2中的開口率是在高反射性膜上形成的開口部的開口率，陡峻性指數(shù)γ是電壓-透過亮度特性的陡峻性指數(shù)(實(shí)施例2～9和實(shí)施例11的陡峻性指數(shù)是使用APT驅(qū)動法的情況，實(shí)施例10和12的陡峻性指數(shù)是使用MLA驅(qū)動法的情況)，第1或者第2位相差板欄的Z值是Z系數(shù)。
(發(fā)明的效果)以上，如已詳細(xì)說明的那樣，在本發(fā)明中，上述液晶層由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°到260°被夾持在上述一對的透明基片間，在上述液晶單元的上下上分別設(shè)置了光學(xué)補(bǔ)償板、偏振光板的液晶顯示裝置中，在上述液晶單元的一方的透明基片側(cè)設(shè)置上述半透過反射體，該半透過反射體具有形成了多個微小開口部的高反射性膜，該高反射性膜由于在表面上具有反射亮度特性被種種控制的擴(kuò)散反射面，在反射模式時能夠在廣視角范圍得到反射亮度高的顯示，在透過模式時能夠在廣視角范圍得到透過光的透過性不變的良好的顯示。
這樣的效果，在略1/200負(fù)荷(相當(dāng)于掃描線200條的矩陣驅(qū)動)程度的STN型的半透過反射式液晶顯示裝置中也能夠得到。
此外，本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置在使用單純矩陣的通常的電壓平均法(APT驅(qū)動法)的情況下，液晶的陡峻性指數(shù)設(shè)定在1.030～1.060(γ值＝V90/V10)，其它的驅(qū)動方法，例如多路尋址法(MLA驅(qū)動法)的情況下，陡峻性指數(shù)能夠設(shè)定在1.040～1.075，在該范圍內(nèi)能得到理想的結(jié)果。
還有，在本發(fā)明的半透過反射式液晶顯示裝置中，由將液晶層、液晶單元、第1～第3位相差板、第1～第2偏振光板的光學(xué)條件設(shè)定在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在反射模式時在觀察角范圍內(nèi)得到對比度特別好、明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時也能夠得到對比度良好、明亮、色重復(fù)性良好的顯示。
權(quán)利要求
1.一種半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于具備在夾持液晶層的對向的一對的透明基片中的一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬希瑥脑撘环降耐该骰瑐?cè)順序設(shè)置透明電極及定向膜，而且，在另一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬?，從該另一方的透明基片?cè)順序設(shè)置透明電極及定向膜，在上述一方的透明基片側(cè)上設(shè)置了半透過反射體的液晶單元；在上述另一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻?光學(xué)補(bǔ)償板及第1偏振光板；在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板及第2偏振光板；以及設(shè)置在上述一方的透明基片的外面?zhèn)壬闲纬傻钠窆獍宓耐饷鎮(zhèn)壬?、能夠?qū)⒄彰鞴庠谒鲆壕卧獋?cè)出射的照明裝置；所述液晶層由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°到260°被夾持在所述一對的透明基片間；所述半透過反射體具有形成了多個微小開口部的高反射性膜，該高反射性膜在表面上具有反射亮度特性被控制的擴(kuò)散反射面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶單元在一對的透明基片的一方或者另一方的透明基片的內(nèi)面?zhèn)壬闲纬蔀V色器層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述濾色器層形成在半透過反射體的高反射性膜上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于在所述另一方的透明基片的外面?zhèn)壬享樞蛐纬傻牡?光學(xué)補(bǔ)償板由第1位相差板和第2位相差板組成，形成在所述一方的透明基片的外面?zhèn)壬系牡?光學(xué)補(bǔ)償板由第3位相差板組成，在所述液晶層上，使用扭歪角是220°到260°、電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.030～1.075的液晶組成物，所述液晶單元在589nm波長下的雙折射位相差值(ΔndLC)是690nm乃至735nm，所述另一方的透明基片側(cè)的定向膜的定向方向a和所述另一方的透明基片側(cè)的定向膜定向方向b從上側(cè)看時，將通過是所述定向方向a、b之間的方向、而且由所述定向方向a、b的交叉點(diǎn)O和所述定向方向a、b制作的內(nèi)角的1/2的角度的方向作為基準(zhǔn)方向X，所述第1位相差板在546nm中的位相差值(ΔndRF1)是150nm乃至190nm，而且該第1位相差板的滯相軸β對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF1)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)65度乃至95度，所述第2位相差板在546nm下的位相差值(ΔndRF2)是350nm乃至400nm，而且，該第2位相差板的滯相軸γ對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF2)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)90度乃至135度，所述第1偏振光板的吸收軸α對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(Φpo11)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)35度乃至55度，所述第3位相差板在546nm下的位相差值(ΔndRF3)是115nm乃至135nm，而且該第3位相差板的滯相軸δ對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF3)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)55度乃至85度，所述第2偏振光板的吸收軸ε對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(Φpo12)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)10度乃至40度，所述第3位相差板的滯相軸δ和所述第2偏振光板的吸收軸ε所成的角度被設(shè)定在30度乃至50度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶單元在589nm波長下的雙折射位相差值(/ΔndLC)是700nm乃至730nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述第1偏振光板的吸收軸α對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(Φpo11)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)40度乃至50度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述第1位相差板在546nm下的位相差值(ΔndRF1)是150nm乃至190nm，而且，該第1位相差板的滯相軸β對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF1)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)70度乃至90度。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述第2位相差板在546nm下的位相差值(ΔndRF2)是350nm乃至400nm，而且，該第2位相差板的滯相軸γ對所述基準(zhǔn)方向X所成的角度(ΦRF2)從上側(cè)看時是反時針旋轉(zhuǎn)100度乃至130度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述高反射性膜是Al系或者Ag系的金屬膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述微小開口部的開口率以液晶單元的1像素節(jié)距分的面積作為基準(zhǔn)，是15％～35％。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶組成物在使用電壓平均法的情況下的電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.030～1.060。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半透過反射式液晶顯示裝置，其特征在于所述液晶組成物在使用多路尋址法的情況下的電壓-透過亮度特性的陡峻指數(shù)是1.040～1.075。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半透過反射式液晶顯示裝置。其液晶層(34)由具有正的介電各向異性的液晶組成物組成，該液晶組成物以扭歪角220°～260°被夾持在一對的透明基片(11)、(12)之間，在液晶單元(1)的上下上分別設(shè)置了光學(xué)補(bǔ)償板、偏振光板的液晶顯示裝置中，在液晶單元(1)的下側(cè)的透明基片(12)的內(nèi)面?zhèn)壬显O(shè)置半透過反射體(30)，該半透過反射體(30)具有形成了多個微小開口部(36b)的高反射性膜(36)，該高反射性膜(36)在表面上具有反射亮度被控制的擴(kuò)散反射面。其目的是在略1/200負(fù)荷的STN型的半透過反射式液晶顯示裝置中，提供在反射模式時能夠得到在觀察角范圍內(nèi)特別明亮、色重復(fù)性良好的顯示，在透過模式時也能夠得到明亮、色重復(fù)性良好的顯示的半透過反射式液晶顯示裝置。
文檔編號G02F1/1335GK1434333SQ0310301
公開日2003年8月6日 申請日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者曾根竹彥 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社