專利名稱：透反射型液晶顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及透反射型液晶顯示設備，尤其是用于防止反射模式中由反射光引起的干涉并且提高透射模式中對比度的透反射型液晶顯示設備。
背景技術：
所謂的透反射型液晶顯示設備，其將從前側入射的外部光反射并導向該前側，同時允許來自背部的背光系統(tǒng)的入射光通過并將其導向所述同一前側，這種設備正在進入成熟商業(yè)階段。這種類型的液晶顯示設備當其在明亮的環(huán)境中(反射模式)使用時主要利用外部光(環(huán)境光)、而當環(huán)境較暗(透射模式)時主要利用背光系統(tǒng)的自發(fā)射光來提供有效的圖象顯示。
現(xiàn)有技術文獻“Development of Advanced TFT with GoodLegibility under Any Intensity of Ambient Light”(M.Kubo，etal.，IDW’99，Proceedings of The Sixth International DisplayWorkshops，AMD3-4，page 183-186，Dec.l，1999，sponsored by ITE andSID)公開了這種液晶顯示設備。
反射型液晶顯示設備使用漫反射片將入射光有效地轉換為反射光。漫反射片通常具有不平坦表面，能夠有規(guī)則地反射入射光并且在該不平坦表面上將漫射/反射分量加到反射光中。由于透反射型液晶顯示設備在像素內(nèi)包括反射區(qū)域，因此它也使用漫反射片。
在具有漫反射片的透反射型液晶顯示設備中，當入射光在該漫反射片的不平坦表面上反射的時候，在該不平坦表面的一個凸起部分就產(chǎn)生了光路方向相同的不同光線；在該凸起部分頂點附近的光線和該凸起部分谷點附近的光線，它們互相干涉，引起虹彩(iridescence)現(xiàn)象。
由于這個原因，為了使處于相同光路方向上的光線具有不同的光路方向，具有漫反射片的透反射型液晶顯示設備采用經(jīng)過防閃光處理的偏振片或者具有漫射特性的粘合膠(漫射粘合膠)。
然而，上述透反射型液晶顯示設備有一個問題，即由于存在經(jīng)過防閃光處理的偏振片或者具有漫射特性的粘合膠特別是漫射粘合劑，使得在透射模式中透射光發(fā)生漫射，因而降低了透射模式中的對比度。
本發(fā)明是從上述問題出發(fā)來實施的，本發(fā)明一個目的是提供透反射型液晶顯示設備，它能夠防止反射模式中由反射光引起的干涉并且提高透射模式中的對比度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明中的透反射型液晶顯示設備是具有利用外部光的反射模式和使用光源的透射模式的透反射型液晶顯示設備，它包括透射模式中使用的光源，設在該光源之上用于作為顯示元件工作的液晶面板，設在液晶面板之上用于在反射模式中具有散射態(tài)且在透射模式中具有非散射態(tài)的漫射光學元件。
根據(jù)這個設置，該漫射光學元件在反射模式中以散射態(tài)工作，因而能夠將在相同光路方向上的光線漫射，由此改變它們的光路方向而避免因光線干涉引起的虹彩現(xiàn)象，所述相同光路方向上的光線在反射模式中產(chǎn)生于漫反射片的不平坦表面上，它們可能引起干涉。此外，該漫射光學元件在透射模式中以非散射態(tài)工作，因而能夠防止光的漫射并且防止透射模式中對比度的降低。
本發(fā)明中的透反射型液晶顯示設備優(yōu)選包括開關控制裝置，用來控制給漫射光學元件提供功率，使得該漫射光學元件在反射模式中具有散射態(tài)，并且在透射模式中具有非散射態(tài)。
在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設備中，液晶面板優(yōu)選具有一對夾有液晶層的玻璃基板和設在每個玻璃基板上的偏振片，其中該漫射光學元件設在一個玻璃基板和在該玻璃基板上所設的偏振片之間。
根據(jù)這個設置，該玻璃基板不設在頂層上，這消除了實施抗反射處理或者在該玻璃基板的表面上形成抗反射膜的需要。
在本發(fā)明的透反射型液晶顯示設備中，該漫射光學元件優(yōu)選具有聚合物分散型液晶或者聚合物網(wǎng)狀液晶。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的設置的視圖；圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的液晶面板的設置的截面圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的漫射光學元件的設置的截面圖；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的設置的結構圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例1和實施例2所述的透反射型液晶顯示設備的開關表的視圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2所述的透反射型液晶顯示設備的液晶面板的設置的截面圖；以及圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1和實施例2所述的透反射型液晶顯示設備的另一開關表的視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照附圖具體解釋本發(fā)明的實施例。
(實施例1)這個實施例將描述設在液晶面板上的漫射光學元件的設置情況，能夠將該元件改變，使得它在反射模式中具有散射態(tài)，在透射模式中具有非散射態(tài)。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的設置的視圖。
圖1所示的透反射型液晶顯示設備主要由背光11，液晶面板12和漫射光學元件13構成，背光11是在透射模式中使用的光源，液晶面板12設在該背光11上起到顯示元件的作用，漫射光學元件13能夠改變，從而在反射模式中具有散射態(tài)，在透射模式中具有非散射態(tài)。
作為背光11，可以使用普通液晶顯示設備中所使用的背光。
作為液晶面板12，可以使用單色透射液晶顯示設備所使用的液晶面板，例如TN(扭曲向列)液晶面板或者STN(超扭曲向列)液晶面板。此外，也可以使用有源矩陣液晶面板或者各種類型的液晶面板，而無需考慮液晶類型，驅動方式，對齊模式(例如，VA(垂直對齊)，IPS(面內(nèi)切換)等等)。作為液晶面板12，例如可以使用具有如圖2所示的設置的那種液晶面板。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的液晶面板的設置的截面圖。在一個玻璃基板21的一個主表面上形成有透明電極23。作為透明電極23的材料，例如可以使用ITO(氧化銦錫)，氧化鋅類材料，氧化鈦類材料，氧化銦-氧化鋅類材料，摻有鎵的氧化鋅類材料或者p型氧化材料，等等。
在透明電極23上形成樹脂層24，其上對位于像素內(nèi)的透射區(qū)域構圖。作為樹脂層24的材料，可以使用普通抗蝕劑材料例如聚酰亞胺。在該樹脂層24上形成漫反射片25。作為該漫反射片25的材料，可以使用鋁或者銀等。該漫反射片25形成為具有不平坦表面，并且可以例如通過由蝕刻等方法使底面粗糙的方式，或者通過對光敏樹脂構圖以產(chǎn)生不平坦性的方式來形成。
對樹脂層24和漫反射片25進行例如可以如下構圖。首先，在透明電極23上形成該樹脂層，再在該樹脂層上形成漫反射片。然后，在該漫反射片上形成抗蝕劑層，使用光刻法對其構圖，使用該已構圖的抗蝕劑層作為掩模來蝕刻該漫反射片。然后，使用該已構圖的漫反射片作為掩模來蝕刻該樹脂層。以這種方式形成樹脂層24和漫反射片25。這里解釋了這種情況，即其中層疊該樹脂層和漫反射片，按照該漫反射片和該樹脂層的順序對其蝕刻和然后構圖，但是根據(jù)本發(fā)明，首先層疊并構圖該樹脂層，然后層疊并構圖該漫反射片也是可行的。
在該漫反射片25上和在所述透射區(qū)域內(nèi)的透明電極23上形成有對準膜26。作為對準膜26，可以使用樹脂材料例如聚酰亞胺。
在另一玻璃基板22的一個主表面上形成濾色片27。在該濾色片27上形成透明電極28，在該透明電極28上形成對準膜29。作為透明電極28和對準膜29的材料，可以使用與玻璃基板21相同的材料。
玻璃基板21和22的透明電極23和28形成由掃描電極和信號電極構成的矩陣，以進行顯示。這使得可以在液晶面板12內(nèi)形成像素，如普通液晶面板一樣。作為形成透明電極23和28的方法，可以使用在制造普通液晶顯示設備中所采用的方法例如濺射法。作為形成對準膜26和29的方法，可以使用在制造普通液晶顯示設備中所采用的方法，例如包括涂敷步驟，干燥步驟和研磨步驟等的方法。
在玻璃基板21和22之間形成液晶層32。該液晶層32是這樣形成的，即以取向膜26和29互相面對的方式設置已經(jīng)形成有那些薄膜的玻璃基板21和22，并且在玻璃基板21和22之間注入液晶材料(這里是TN液晶)。在玻璃基板21的另一主表面上設有偏振片30，而在玻璃基板22的另一主表面上設有偏振片31。
對于偏振片，可以使用多個光學薄膜的組合例如相位差膜或者用來補償視角的光學薄膜，或者可以使用由單個光學薄膜構成的偏振片。
作為該漫射光學元件13，可以使用聚合物網(wǎng)狀液晶顯示元件或者聚合物分散型液晶顯示元件。例如，可以使用具有如圖3所示的設置的聚合物網(wǎng)狀液晶顯示元件。
圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的漫射光學元件的設置的截面圖。在一個玻璃基板41的一個主表面上形成有透明電極43。此外，在另一玻璃基板42的一個主表面上形成有透明電極44。作為形成該透明電極43和44的方法，可以使用在制造普通液晶顯示設備中所采用的方法。此外，作為透明電極43和44的材料，可以使用與上述液晶面板12中所采用的相同材料。作為形成它們的方法，可以使用在制造普通液晶顯示設備中所采用的方法。
在玻璃基板41和42之間形成有聚合物液晶層45。該聚合物液晶層45夾在玻璃基板41和42之間，玻璃基板被設置成使得透明電極43和44彼此面對。
作為聚合物液晶層45，可以使用聚合物網(wǎng)狀液晶或者聚合物分散型液晶，前者由含有液晶分子的、在聚合物基體(matrix)中延伸的網(wǎng)狀物構成，后者由含有液晶分子的分散于聚合物基體中的微滴構成。從低驅動電壓的觀點來看，聚合物網(wǎng)狀液晶是有優(yōu)勢的。
如圖1所示，上述液晶面板12和漫射光學元件13按照背光11，液晶面板12和漫射光學元件13的順序設置。在這種設置中，該液晶面板12在任一模式中都起到顯示元件作用，并且對該漫射光學元件13進行控制，使之在反射模式中具有散射態(tài)，在透射模式中具有非散射態(tài)。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例1所述的透反射型液晶顯示設備的設置的結構圖。這個設置包括控制整個裝置的控制部51，背光11，液晶面板12，控制施加給光學元件13的電壓的開關控制部52，和提供用于施加電壓的功率的電源53。此外，這個設置包括用于開關控制的開關SW1和SW2。此外，該開關控制部52包括圖5所示的開關表，并且基于這個開關表進行開關控制。
接下來解釋根據(jù)這個實施例所述的具有上述設置的透反射型液晶顯示設備的操作。
控制部51根據(jù)用戶輸入或者環(huán)境情況(亮度和光通量等)自動設置顯示模式(反射模式或者透射模式)，并且將該模式信息輸出到開關控制部52。在反射模式中，該開關控制部52控制SW1和SW2，使得SW1和SW2切換所述電源，以便可以利用外部光以及按照散射態(tài)使用漫射光學元件13，而在透射模式中，SW1和SW2切換所述電源，使得可以利用背光11的光并且按照非散射態(tài)使用漫射光學元件13。
首先解釋反射模式的情形。在反射模式中，如圖5具體所示，將SW1設在OFF位置，以按照散射態(tài)使用該漫射光學元件13。由于在該反射模式中利用外部光，因此沒有功率提供到背光11。因此，SW2也設在OFF位置。
在這樣的條件下，在電源53提供功率以將電壓施加到液晶面板12的情況下執(zhí)行顯示。在這種情況中，作為外部光的入射光通過該漫射光學元件13，到達液晶面板12，經(jīng)液晶面板12的漫反射片25有效反射，變成反射光，并且通過該漫射光學元件13，從液晶面板12到外部。此時，入射光由漫反射片25規(guī)則反射，同時，該漫反射片25的不平坦表面將漫射/反射分量增加到該反射光中。當入射光在該漫反射片25的不平坦表面反射的時候，在該不平坦表面的凸起部分產(chǎn)生了相同光路方向的光線在該凸起部分的頂點附近的光線和在該凸起部分的谷點附近的光線。由于該漫射光學元件13處于散射態(tài)，當這些處于相同光路方向上的光線通過該漫射光學元件13的時候，它們發(fā)生漫射并且由此具有不同的光路。這樣，這些通過該漫射光學元件13的反射光不會干涉，并且不會產(chǎn)生虹彩現(xiàn)象。結果，作為液晶顯示設備，其可以保持高的顯示質(zhì)量。
然后將解釋透射模式的情形。在透射模式中，具體如圖5所示，將SW1置于ON位置，使得漫射光學元件13處于非散射態(tài)，以便背光11的光通過。此外，由于在該透射模式中沒有使用外部光，因此對背光11提供功率。因而，SW2也置于ON位置。
在這種條件下，在電源53提供功率以將電壓施加到液晶面板12的情況下執(zhí)行顯示。在透射模式中，由于該漫射光學元件13處于非散射態(tài)，因此來自背光11的光在通過液晶面板12后可以到達外面。以這種方式，可以防止透射模式中對比度的降低。此外，假定該透射模式是用于外部光較弱的場合，因此，漫反射片25中的干涉對于顯示質(zhì)量沒有影響。
以這種方式，在根據(jù)實施例1所述的透反射型液晶顯示設備中，該漫射光學元件13在反射模式中以散射態(tài)工作，這樣，在反射模式中，能夠使產(chǎn)生于該漫反射片的不平坦表面上的相同光路方向上的、可能引起干涉的光線發(fā)生漫射，從而使得它們的光路方向彼此不同，因而避免了因光線的干涉引起的虹彩現(xiàn)象。此外，該漫射光學元件在透射模式中以非散射態(tài)工作，這樣光在透射模式中不發(fā)生漫射，因此可以防止對比度的降低。此外，在根據(jù)實施例1所述的透反射型液晶顯示設備中，該漫射光學元件13設置在液晶面板12上，因此液晶面板12的偏振態(tài)不會受到影響。
(實施例2)這個實施例將解釋漫射光學元件13與液晶面板12結合在一起的設置。圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例2所述的透反射型液晶顯示設備的液晶面板的設置的截面圖。在圖6中，與圖2中部件相同的部件用相同的參考數(shù)字表示，并且省去對其的詳細解釋。
如圖6所示，漫射光學元件13設在液晶面板61的玻璃基板22的另一主表面上，即與其上提供有濾色片27的那個主表面相對的主表面上。該漫射光學元件13的設置情況與圖3所示的相同。偏振片31設在該漫射光學元件13上。
根據(jù)這個實施例所述的具有上述設置的透反射型液晶顯示設備的操作基本上與實施例1的相同。首先，將解釋反射模式的情形。在反射模式中，具體如圖5所示，將SW1置于OFF位置，以在散射態(tài)使用該漫射光學元件13。由于在該反射模式中利用外部光，因此不提供功率到背光11。因此，SW2也置于OFF位置。
在這樣的條件下，在電源53提供功率以將電壓施加到液晶面板61的情況下執(zhí)行顯示。這里，作為外部光的入射光穿過液晶面板61的漫射光學元件13，經(jīng)該漫反射片25有效反射，變成反射光，并且穿過該漫射光學元件13，從液晶面板61到達外面。此時，入射光由該漫反射片25規(guī)則反射，同時，該漫反射片25的不平坦表面將漫射/反射分量增加到該反射光中。當該入射光經(jīng)該漫反射片25的不平坦表面反射的時候，在該不平坦表面的一個凸起部分產(chǎn)生了相同光路方向的光線在該凸起部分的頂點附近的光線和在該凸起部分的谷點附近的光線。由于該漫射光學元件13處于散射態(tài)，當這些處于相同光路方向上的光線通過該漫射光學元件13的時候，它們發(fā)生漫射并且由此具有不同的光路。以這種方式，這些通過該漫射光學元件13的反射光不會發(fā)生干涉，并且不會產(chǎn)生虹彩現(xiàn)象。結果，作為液晶顯示設備，其可以保持高的顯示質(zhì)量。
接下來解釋透射模式的情形。在透射模式中，具體如圖5所示，將SW1置于ON位置，使得漫射光學元件13處于非散射態(tài)，以便背光11的光通過。此外，由于在該透射模式中沒有使用外部光，因此對背光11提供功率。因而，SW2也置于ON位置。
在這種條件下，在電源53提供功率以將電壓施加到液晶面板61的情況下執(zhí)行顯示。在透射模式中，由于該漫射光學元件13處于非散射態(tài)，因此來自背光11的光在通過液晶面板12后可以到達外面。以這種方式，可以防止透射模式中對比度的降低。此外，透射模式中外部光減少了，因此，漫反射片25中的干涉對于顯示質(zhì)量沒有影響。
以這種方式，在根據(jù)實施例2所述的透反射型液晶顯示設備中，該漫射光學元件在反射模式中以散射態(tài)工作，這樣，在反射模式中，能夠使產(chǎn)生于該漫反射片的不平坦表面上的相同光路方向上的、可能引起干涉的光線發(fā)生漫射，從而使得它們的光路方向彼此不同，因而避免了因光線的干涉引起的虹彩現(xiàn)象。此外，該漫射光學元件在透射模式中以非散射態(tài)工作，這樣光在透射模式中不發(fā)生漫射，因此可以防止對比度降低。此外，在根據(jù)實施例2所述的透反射型液晶顯示設備中，該漫射光學元件13的玻璃基板沒有設在頂層上，因此沒有必要在該玻璃基板的表面上形成任何抗反射膜，或者進行抗反射處理。
本發(fā)明不限于上述實施例1和2，而能夠以各種變化的方式來實施。例如，實施例1和2描述了以無源液晶顯示元件作為構成顯示元件的液晶面板的情形，但是有源矩陣液晶顯示元件也可以用于本發(fā)明中。
此外，實施例1和2描述了以聚合物網(wǎng)狀液晶作為漫射光學元件的情形，但是本發(fā)明也可應用于以聚合物分散型液晶作為漫射光學元件的情形。此外，作為本發(fā)明中的漫射光學元件，不但可以使用由聚合物網(wǎng)狀液晶或者聚合物分散型液晶構成的漫射光學元件，而且可以使用能夠對于在使光通過的狀態(tài)和使光漫射的狀態(tài)之間的切換進行電控制的漫射光學元件。
此外，上面的實施例1和2描述了將所使用的該漫射光學元件13設置為聚合物液晶層35夾在玻璃基板之間的情形，但是本發(fā)明也適用于該漫射光學元件13是不采用任何玻璃基板的薄膜的情形。在這種情形中，可以將其粘合到液晶面板，因此簡化了制造工藝。
此外，上面的實施例1和2描述了控制該漫射光學元件13以使之在沒有施加電壓的時候具有散射態(tài)而在施加了電壓的時候具有非散射態(tài)(透明)的情形，但是本發(fā)明也可應用于控制該漫射光學元件13以使之在沒有施加電壓的時候具有非散射態(tài)(透明)而在施加了電壓的時候具有散射態(tài)的情形。在這種情形下，如圖7所示，開關控制是這樣進行的在反射模式中，SW1置于ON位置，SW2置于OFF位置，而在透射模式中，SW1置于OFF位置，SW2置于ON位置。以這種方式，在透射模式中能夠減少功耗，當對透射模式具有重要意義的時候這是優(yōu)選的。
本發(fā)明在透射模式和反射模式中都能夠提供足夠明亮的顯示，因此可應用于在外部環(huán)境中使用的所有類型的液晶顯示設備，例如蜂窩電話和PDA(便攜式信息終端)或者裝在汽車或者飛機上的液晶顯示設備。
如上所述，本發(fā)明提供一種具有利用外部光的反射模式和使用光源的透射模式的透反射型液晶顯示設備，其包括在透射模式中使用的光源，設在該光源之上作為顯示元件工作的液晶面板，和設在該液晶面板之上且在反射模式中具有散射態(tài)而在透射模式中具有非散射態(tài)的漫射光學元件，因此能夠防止反射模式中由反射光引起的干涉，并且提高透射模式中的對比度。
本申請是基于2002年11月22日提交的日本專利申請?zhí)?002-339552，在這里特別將其全部內(nèi)容引入作為參考。
權利要求
1.一種透反射型液晶顯示設備，具有使用外部光的反射模式和使用光源的透射模式，其包括用于透射模式中的光源；液晶面板，設在所述光源之上，用于作為顯示元件工作；和漫射光學元件，設在所述液晶面板之上，用于在所述反射模式中具有散射態(tài)，在所述透射模式中具有非散射態(tài)。
2.如權利要求1的設備，還包括開關控制裝置，用于控制對所述漫射光學元件的功率供給，使得所述漫射光學元件在所述反射模式中具有散射態(tài)，并且在所述透射模式中具有非散射態(tài)。
3.如權利要求1或者2的設備，其中所述液晶面板具有一對中間夾有液晶層的玻璃基板和設在每個玻璃基板上的偏振片，其中所述漫射光學元件設置在一個玻璃基板和在所述這個玻璃基板上所設置的所述偏振片之間。
4.如權利要求1至3中任一項的設備，其中所述漫射光學元件具有聚合物分散型液晶或者聚合物網(wǎng)狀液晶。
全文摘要
一種透反射型液晶顯示設備，具備利用外部光的反射模式和使用光源的透射模式，包括在透射模式中使用的光源(11)，設在該光源之上作為顯示元件工作的液晶面板(12)，和設在該液晶面板之上的漫射光學元件(13)，其在反射模式中具有散射態(tài)，在透射模式中具有非散射態(tài)。
文檔編號G02F1/1347GK1714311SQ200380103749
公開日2005年12月28日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權日2002年11月22日
發(fā)明者鵜川雄成 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司