專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透反型液晶顯示裝置或反射型液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示器(LCD)包括成對(duì)的面板和夾置在面板之間的介電各向異性液晶(LC)層，面板各自具有在它們內(nèi)表面上的電極。在LCD中，在電場產(chǎn)生電極之間的電壓差的變化，即由電極產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的變化改變了通過LCD的光的透射率，因此通過控制電極之間的電壓差獲得了所希望的圖像。
根據(jù)用于圖像顯示的光源的種類，LCD被分為三種類型透射型、反射型和透反型。在透射型LCD中，使用背光從背面照射像素。在反射型LCD中，使用源自周圍環(huán)境的入射光從正面照射像素。透反型LCD結(jié)合了透射型和反射型的特性。在中等光條件下，比如室內(nèi)環(huán)境或在完全黑暗時(shí)，這些LCD以透射模式工作，而在非常亮的條件下，比如室外環(huán)境中，它們則以反射模式工作。
在透反型LCD和反射型LCD中，兩種吸收偏振器分別附著到面板的外表面，而這兩種偏振器是通過向拉伸PVA中添加碘分子或雙色染料而制備的薄膜。通常，吸收偏振器具有獨(dú)特的光學(xué)特性。即，它們僅允許入射光的P波通過而吸收S波。理論上，吸收偏振器透射50％的入射光而吸收其余的50％。但是，由于在其表面上的光損耗，吸收偏振器實(shí)際上僅透射43％到45％。在穿過吸收偏振器的光由于在反射電極的反射而再次返回到同一吸收偏振器的情形，穿過吸收偏振器的光的透射率又只有39％到41％，即使反射電極處的反射為100％且濾色器沒有導(dǎo)致光損耗。因此，由于用于彩色顯示的濾色器導(dǎo)致了光損耗，還由于在反射電極處的實(shí)際反射并非100％，所以實(shí)際透射率小于39％到41％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善以反射模式工作的LCD的可視性和顯示亮度。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的反射型LCD或透射型LCD使用一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括依次設(shè)置在顯示面板組件上的反射偏振器、λ/4延遲器和功能透明板，且功能透明板具有第一刻面和第二刻面。另外，還可以使用另一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括依次設(shè)置在顯示面板組件上的λ/4延遲器、選擇反射層和功能透明板。
具體而言，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種顯示裝置，其包括顯示面板組件；反射偏振器，設(shè)置在所述顯示面板組件上，以透射在第一方向上的線性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面包括無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分。
該顯示裝置還可以包括第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器和所述顯示面板組件之間；第一吸收偏振器，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器和所述反射偏振器之間；第二吸收偏振器，設(shè)置在所述顯示面板組件下；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述第二吸收偏振器和所述顯示面板組件之間。
反射偏振器可以是利用雙亮度增強(qiáng)膜(DBEF)的偏振器，其是基于由折射系數(shù)各向異性所造成的反射率的各向異性，或精細(xì)線形圖案而制備。
該顯示裝置還可以包括設(shè)置在所述顯示面板組件之下的背光單元。
在該裝置中，顯示面板組件、反射偏振器、第一λ/4延遲器和功能透明板可以通過粘結(jié)劑結(jié)合。
由于所述功能透明板的底表面或所述第一λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間可以形成在所述功能透明板和第一λ/4延遲器之間，且這些空間可以由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第一λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為用于所述空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
顯示面板組件包括液晶層。液晶層的液晶分子以90°扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、電控雙折射(ECB)模式或面內(nèi)切換(IPS)模式排列。
功能透明板的頂表面可以具有多個(gè)棱鏡，該棱鏡包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。在該情形，無膽甾型液晶材料的第一刻面和有膽甾型液晶材料的刻面形成于功能透明板的頂表面，且可以分別反射光一次。因此，反射的光再次返回向所述第一λ/4延遲器。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面可以具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。此時(shí)，在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)可以形成從彼此偏離。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種顯示裝置，其包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；反射偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，以透射在第一方向上的線性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；功能透明板，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件下；下偏振器，設(shè)置在所述第三λ/4延遲器下。
形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面可以具有在其上的膽甾型液晶層。
顯示裝置還可以包括上偏振器，該上偏振器設(shè)置在所述第一λ/4延遲器和所述反射偏振器之間。
反射偏振器可以是利用雙亮度增強(qiáng)膜(DBEF)的偏振器，其是基于由折射系數(shù)各向異性所造成的反射率的各向異性，或精細(xì)線形圖案而制備的。
該顯示裝置還可以包括設(shè)置在所述顯示面板組件之下的背光單元。
在該裝置中，功能透明板、第二λ/4延遲器、反射偏振器、第一λ/4延遲器、顯示面板組件、第三λ/4延遲器和下偏振器通過粘結(jié)劑結(jié)合。
由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間可以形成在所述功能透明板和第二λ/4延遲器之間，以及這些空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第二λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為用于所述空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
形成在功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。在該情形中，第一刻面和第二刻面可以分別反射從第二λ/4延遲器入射的光一次。因此，反射的光再次返回向第二λ/4延遲器。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。在該結(jié)構(gòu)中，這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，包括顯示面板組件；第一λ/延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；反射偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，以透射在第一方向上的線性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
形成在功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層。另外，形成在功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，該棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。在該結(jié)構(gòu)中，這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
形成在功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從第二λ/4延遲器入射的光一次。因此，反射光再次返回向第二λ/4延遲器。
由于功能透明板的底表面或所述第二λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間可以形成在所述功能透明板和第二λ/4延遲器之間，以及這些空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第二λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為用于所述空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，其包括顯示面板組件；選擇反射層，設(shè)置在所述顯示面板組件上，以透射在第一方向上的圓偏振的外部入射光的分量，和反射在與所述第一方向相反的第二方向上圓偏振的外部入射光的分量；以及功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面包括無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分。
該顯示裝置還可以包括第一偏振器，設(shè)置在所述選擇反射層和所述顯示面板組件之間；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述第一偏振器和所述顯示面板組件之間；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述選擇反射層和所述第一偏振器之間；第二偏振器，設(shè)置在所述顯示面板組件之下；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述第二偏振器和所述顯示面板組件之間；背光單元，設(shè)置在所述顯示面板組件之下。
在該結(jié)構(gòu)中，選擇反射層可以由膽甾型液晶材料形成。
在該裝置中，顯示面板組件、選擇反射層和功能透明板可以使用粘結(jié)劑結(jié)合。
由于功能透明板的底表面或選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間可以形成在所述功能透明板和選擇反射層之間，以及這些空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為用于所述空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
該顯示裝置包括LC層。該LC層具有的液晶分子以90°扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、電控雙折射(ECB)模式或面內(nèi)切換(IPS)模式排列。
功能透明板的頂表面可以具有多個(gè)棱鏡，該棱鏡包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。在該結(jié)構(gòu)中，功能透明板的頂表面形成的第一刻面和第二刻面分別反射從選擇反射層入射的光一次。因此，反射的光再次返回向所述選擇反射層。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。在該情形，這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，其包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；第一偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的線性偏振的外部入射光，且反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述第一偏振器上；選擇反射層，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，以透射在第三方向上的圓偏振的入射光的分量，且反射在與所述第三方向相反的第四方向上圓偏振的入射光的分量；功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件下；以及第二偏振器，設(shè)置在所述第三λ/4延遲器下。
在該結(jié)構(gòu)中，形成在功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層，并且選擇反射層可以由膽甾型液晶材料形成。
該顯示裝置還可以包括設(shè)置在所述顯示面板組件之下的背光單元。
在該裝置中，功能透明板、選擇反射層、第二λ/4延遲器、第一偏振器、第一λ/4延遲器、顯示面板組件、第三λ/4延遲器和第二偏振器通過粘結(jié)劑結(jié)合。
由于所述功能透明板的底表面或所述選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和選擇反射層之間。這些空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面可以僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量，且反射其余分量。
功能透明板的頂表面可以具有棱鏡結(jié)構(gòu)，該棱鏡結(jié)構(gòu)可以包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。在該情形，形成在功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從所述選擇反射層入射的光一次。因此，反射的光再次返回向所述選擇反射層。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。在該情形，這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，提供了一種顯示裝置，其包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；第一偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的線性偏振的光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述第一偏振器上；選擇反射層，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，以透射在第三方向上的圓偏振的光的分量，和反射在與所述第三方向相反的第四方向上圓偏振的光的分量；功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面可以具有在其上的膽甾型液晶層，并且可以僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量，且反射其余分量。
功能透明板的頂表面可以具有棱鏡結(jié)構(gòu)，該棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。在該情形，形成在所述功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面可以分別反射從所述選擇反射層入射的光一次。因此，所述反射光再次返回向所述選擇反射層。
功能透明板可以具有頂表面和底表面，該頂表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案。在該情形，這兩個(gè)表面的圖案的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
由于功能透明板的底表面或所述選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和選擇反射層之間。這些空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。作為用于所述空間的填充材料，可以使用比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。


通過參考附圖更加詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的LCD的布局圖。
圖2是沿圖1的線II-II’所截取的橫截面圖。
圖3是沿圖1的線III-III’所截取的橫截面圖。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的垂直示意圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD上部的光的偏振狀態(tài)的變化。
圖6是比較當(dāng)LCD在使用外部光的反射模式和使用內(nèi)部光的透射模式工作時(shí)的偏振狀態(tài)的視圖。
圖7到12是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造功能透明板的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的LCD的功能透明板的示意性橫截面視圖。
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD中的光的偏振狀態(tài)的變化的橫截面視圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LCD的布局圖。
圖16是沿圖15的線XVI-XVI’所截取的橫截面圖。
圖17是沿圖15的線XVII-XVII’所截取的橫截面圖。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的LCD的垂直示意圖。
圖19示出了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LCD上部的光的偏振狀態(tài)的變化。
圖20是比較當(dāng)LCD在使用外部光的反射模式和使用來自背光單元的內(nèi)部光的透射模式工作時(shí)的偏振狀態(tài)的視圖。
圖21到24是示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的制造LCD的選擇反射層的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
圖25到圖30是示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制造LCD的功能透明板的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LCD的功能透明板的示意性橫截面視圖。
圖32是示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD中的光的偏振狀態(tài)的變化的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參考附圖在其后更加全面地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于這里闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開充分和完整，且將本發(fā)明的范圍全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
在附圖中，為了清晰，夸大了層、膜和區(qū)的厚度。通篇相似的標(biāo)號(hào)指示相似的元件?？梢岳斫猱?dāng)比如層、膜、區(qū)和基板的元件被稱為在另一元件“上”時(shí)，其可以直接在其他元件上，也可以存在中間元件。
這里，將參考圖1到圖3描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的LCD。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的LCD的布局圖。圖2和3是分別沿圖1的線II-II’和III-III’所截取的LCD的示意性橫截面圖。
參考圖1到圖3，本實(shí)施例的LCD具有彼此相對(duì)的TFT陣列面板100、公共電極面板200以及夾置于它們之間的液晶層3，且液晶層3具有與兩個(gè)面板100和200的表面平行或垂直排列的液晶。
可以將LC層3中的LC分子排列為90°扭曲(TN)向列模式、垂直配向(VA)模式、電控雙折射(ECB)模式。
TFT陣列面板100配置如下。
多條柵線121和多條存儲(chǔ)電極線131形成于由透明玻璃或塑料制成的絕緣基板110上。
用于傳輸柵信號(hào)的柵線121基本上沿水平方向延伸而且從彼此分開。每條柵線121包括多個(gè)向上突出的柵電極124以及具有用于連接到外部裝置的相對(duì)較大的尺寸的端部125。
存儲(chǔ)電極線131基本上沿水平方向延伸，且基本上平行于柵線121。每條存儲(chǔ)電極線131包括向上和向下突出的多個(gè)存儲(chǔ)電極133。存儲(chǔ)電極線131接收比如公共電壓的預(yù)定電壓，該公共電壓施加到公共電極面板200的公共電極270。
柵線121和存儲(chǔ)電極線131優(yōu)選地由比如Al和Al合金的含鋁(Al)金屬、比如Ag和Ag合金的含銀(Ag)金屬、比如Cu和Cu合金的含銅(Cu)金屬、比如Mo和Mo合金的含Mo金屬、鉻(Cr)、鈦(Ti)或鉭(Ta)制成。柵線121和存儲(chǔ)電極線131可以配置為多層結(jié)構(gòu)，其中包括具有不同物理性質(zhì)的至少兩個(gè)導(dǎo)電層(未示出)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，這兩層中的上層優(yōu)選地由包括比如含Al金屬、含Ag金屬、含Cu金屬等的低電阻率金屬制成，以降低在柵線121和存儲(chǔ)電極線131中的信號(hào)延遲或電壓降；而下層則由與比如氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)的其他材料具有好的物理、化學(xué)和電接觸性質(zhì)的材料制成。例如，含Mo金屬、Cr、Ti或Ta等可以用于形成同樣的層。該兩層組合的適當(dāng)示例為下Cr層和上Al-Nd層。然而，柵線121和存儲(chǔ)電極線131也可以配置為單層結(jié)構(gòu)。
柵線121和存儲(chǔ)電極線131的所有橫向側(cè)面優(yōu)選相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
由比如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)制成的柵絕緣層140形成于柵線121和存儲(chǔ)電極線131上。
由氫化非晶硅(簡稱“a-Si”)或多晶硅制成的多個(gè)線形半導(dǎo)體151形成于柵絕緣層140上。每個(gè)線形半導(dǎo)體151基本沿垂直方向延伸，且包括沿相應(yīng)的柵電極124延伸的多個(gè)突出154和從相應(yīng)的突出154延伸的多個(gè)延伸部分157。線形半導(dǎo)體151在柵線121和存儲(chǔ)電極線131附近擴(kuò)展以完全覆蓋它們。
多個(gè)線形歐姆接觸161和島狀歐姆接觸165形成在線形半導(dǎo)體151上。歐姆接觸161和165可以由硅化物或n型雜質(zhì)重?fù)诫s的n+氫化非晶硅制成。線形歐姆接觸161包括多個(gè)突出163。突出163和島狀歐姆接觸165組位于半導(dǎo)體151的突出154上。
半導(dǎo)體151以及歐姆接觸161和165的所有側(cè)面相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
多條數(shù)據(jù)線171和從數(shù)據(jù)線171分開的多個(gè)漏電極175形成于歐姆接觸161和165與柵絕緣層140上。
用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)線171基本上沿垂直方向延伸且與柵線121和存儲(chǔ)電極線131相交。每條數(shù)據(jù)線171包括端部179，端部179具有與另一層或外部裝置連接的較大的尺寸。
每個(gè)漏電極175包括與存儲(chǔ)電極133之一重疊的擴(kuò)展部分177。每條數(shù)據(jù)線171還包括多個(gè)源電極173，源電極173沿相應(yīng)的柵電極124突出并向柵電極124延伸。每個(gè)源電極173圍繞漏電極175的條形端部的局部部分。
柵電極124、源電極173和漏電極175與半導(dǎo)體151的突出154形成了薄膜晶體管(TFT)。該TFT的溝道形成于設(shè)置在源電極173和漏電極175之間的突出154中。
數(shù)據(jù)線171和漏電極175優(yōu)選由難熔金屬制成，比如含Cr金屬、含Mo金屬、Ta或Ti等，并且可以配置為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)可以包括由Mo、Mo合金、Cr等中之一構(gòu)成的下層(未示出)和由含鋁金屬構(gòu)成的上層(未示出)。
相似于柵線121和存儲(chǔ)電極線131，數(shù)據(jù)線171和漏電極175的所有側(cè)面相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
歐姆接觸161和165僅存在于在下的半導(dǎo)體151和在上的數(shù)據(jù)線171之間，以及在下的漏電極175和在上的半導(dǎo)體151之間，以減少它們之間的接觸電阻。線形半導(dǎo)體151在未被數(shù)據(jù)線171和漏電極175覆蓋之處部分地顯露，以及在源電極173和漏電極175之間部分地顯露。
鈍化層180形成于數(shù)據(jù)線171、漏電極175上和半導(dǎo)體151的顯露的部分上，該鈍化層180由比如SiNx或SiO2的無機(jī)材料制成。
有機(jī)絕緣層187形成于鈍化層180上，有機(jī)絕緣層187由具有好的平坦性質(zhì)的感光有機(jī)絕緣體制成。有機(jī)絕緣層187的頂表面是不平坦的。由于非平坦的表面，覆蓋有機(jī)絕緣層187的反射層194的頂表面也是不平坦的。反射層194不平坦的頂表面防止了鏡面反射。因此，消除了由于鏡面反射可能在LCD屏幕上顯示的圖像。在柵線121和數(shù)據(jù)線171的端部125和179去除有機(jī)絕緣層187，所以鈍化層180僅保留在端部125和179上。
鈍化層180具有暴露數(shù)據(jù)線171的端部179的多個(gè)接觸孔183。在鈍化層180和柵絕緣層140中形成了暴露柵線121的端部125的多個(gè)接觸孔182。在鈍化層180和有機(jī)絕緣層187中形成了暴露漏電極175的擴(kuò)展部分177的多個(gè)接觸孔185。這些接觸孔182、183和185可以具有多邊形或圓形形狀。且接觸孔182、183和185的側(cè)壁可以在30-85°角的范圍內(nèi)相對(duì)于基板110的表面傾斜，或者成形為階梯狀。
多個(gè)像素電極190形成于有機(jī)絕緣層187上。
每個(gè)像素電極190包括透明電極192和形成于該透明電極192上的反射電極194。透明電極192由比如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成，且反射電極194由具有比如Al、Al合金、Ag或Ag合金的反射性不透明材料制成。每個(gè)像素電極190還可以包括由Mo、Mo合金、Cr、Ti或Ta制成的接觸輔助(未示出)。該接觸輔助保證了透明電極192和反射電極194之間的接觸特性，同時(shí)防止由于透明電極192氧化反射電極194。
每個(gè)像素劃分為沒有反射電極194的透射區(qū)TA和具有反射電極194的反射區(qū)RA。有機(jī)絕緣層187從透射區(qū)TA中移除，從而在此處形成透射窗口195。由于透射窗口195，在透射區(qū)TA的單元間隙幾乎是反射區(qū)RA的單元間隙的兩倍大，從而補(bǔ)償透射區(qū)TA和反射區(qū)RA之間的光路差。
將像素電極190通過接觸孔185物理上和電氣上連接到漏電極175的擴(kuò)展部分177，以從漏電極175接收數(shù)據(jù)電壓。向像素電極190提供有數(shù)據(jù)電壓，從而與公共電極面板200的公共電極270協(xié)作產(chǎn)生電場，確定夾置于兩個(gè)電極之間的LC層3中的分子取向。
每組像素電極190和公共電極270形成LC電容器，該LC電容器在截止TFT之后能夠存儲(chǔ)所施加的電壓。為了增加LC電容器的電壓存儲(chǔ)能力，還提供了并聯(lián)連接到LC電容器的存儲(chǔ)電容器。重疊漏電極175的擴(kuò)展部分177和存儲(chǔ)電極133實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)電容器。另外，重疊像素電極190和與之相鄰的柵線121可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)電容器。在該情形，可以省略存儲(chǔ)電極線131。
像素電極190可以與之相鄰的柵線121以及與之相鄰的數(shù)據(jù)線171重疊以增加開口率，但這樣的重疊部分并不是必須的。
像素電極190可以由透明導(dǎo)電聚合物制成。但是，在反射型LCD中可以使用不透明的反射金屬。
多個(gè)接觸輔助95和97形成于與焊盤(pad)部分關(guān)聯(lián)的鈍化層180上，并且分別通過接觸孔182和183連接到柵線121的端部125和數(shù)據(jù)線171的端部179。接觸輔助95和97補(bǔ)充端部125和179與外部器件之間的附著性，且保護(hù)它們。接觸輔助95和97可以形成在與透明電極192或反射電極194相同的層上。但是，因?yàn)樗鼈儾皇潜匾脑?，所以可以將其省略?br> 面對(duì)TFT陣列面板100的公共電極面板200如下配置。
在由比如玻璃的透明絕緣材料形成的絕緣基板210上提供稱為“黑矩陣”的光阻擋構(gòu)件220。光阻擋構(gòu)件220防止像素電極190之間通過隔肋泄漏出的光，且界定面對(duì)像素電極190的開口區(qū)。
多個(gè)濾色器230形成于基板210和光阻擋構(gòu)件220上，它們大部分設(shè)置在由光阻擋構(gòu)件220界定的開口區(qū)中。每個(gè)濾色器230沿垂直方向形成在兩條相鄰的數(shù)據(jù)線171之間，且表現(xiàn)紅、綠和藍(lán)色之一。濾色器230以條形狀彼此連接。
在典型的透反型LCD中，在透射區(qū)TA中，光僅通過濾色器230一次，而在反射區(qū)RA中，光通過兩次。因此，在透射區(qū)TA和反射區(qū)RA之間產(chǎn)生了色調(diào)的差異。為了減小TA和RA這兩個(gè)區(qū)域之間的色調(diào)的差異，可以使用兩種方法。第一種方法是，根據(jù)濾色器230的位置的不同來形成它的厚度。即，在該方法中，設(shè)置在透射區(qū)TA中的濾色器230的特定部分形成得要厚于設(shè)置在反射區(qū)RA中的其余部分。第二種方法是在濾色器230的反射區(qū)RA中形成光孔。
由比如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成的公共電極270形成于光阻擋構(gòu)件220和濾光器230上。
LC層3夾置于彼此面對(duì)的兩個(gè)面板100和200之間。
下偏振器12和上偏振器22分別附著于兩個(gè)面板100和200的外表面。上偏振器22的透射軸(θ)與下偏振器12的透射軸(θ+90°)彼此相互成直角交叉。
下λ/4延遲器13夾置在TFT陣列面板100和下偏振器12之間，第一上λ/4延遲器14夾置在公共電極面板200和上偏振器22之間。
反射偏振器15設(shè)置在上偏振器22上，而第二λ/4延遲器16則設(shè)置在反射偏振器15上。
功能透明板17設(shè)置在第二λ/4延遲器16上。功能透明板17的頂表面由多個(gè)棱鏡構(gòu)成。每個(gè)棱鏡包括第一刻面17-1和第二刻面17-2，在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在膽甾型液晶層。
下面，將詳細(xì)地說明上述LCD的結(jié)構(gòu)和在相同的LCD中的光偏振原理。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LCD的垂直示意圖。
圖4的顯示面板組件300包括TFT陣列面板100和公共電極面板200以及夾置于它們之間的LC層3。
下λ/4延遲器13附著到顯示面板組件300的下表面，而下偏振器12則附著到下λ/4延遲器13的下表面。
同時(shí)，第一上λ/4延遲器14附著到顯示面板組件300的上表面，而上偏振器22則附著到第一上λ/4延遲器14的上表面。反射偏振器15附著到上偏振器22的上表面，而第二λ/4延遲器16則附著到反射偏振器15上。功能透明板17形成在第二λ/4延遲器16上，并且其頂表面由第一刻面17-1和第二刻面17-2的多個(gè)組合構(gòu)成。
下面將給出上述結(jié)構(gòu)的更加詳細(xì)的說明。
偏振器12和22分別附著到面板100和200的外表面。它們的透射軸彼此成直角交叉。這兩個(gè)偏振器12和22是吸收型偏振器，它們僅透射平行于它們的透射軸振動(dòng)的線形偏振入射光，并且吸收垂直于它們的透射軸振動(dòng)的線形偏振入射光。
該實(shí)施例的LCD總共使用了三個(gè)λ/4延遲器。通過在彼此正交且分別平行于它們的快軸和慢軸的兩個(gè)偏振分量之間造成四分之一波長的相差，這三個(gè)λ/4延遲器13、14和16每個(gè)都將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線形偏振光或?qū)⒕€形偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光。這里，實(shí)際中，圓偏振光可以是橢圓偏振光，但是出于方便起見，橢圓偏振光也可以被稱為圓偏振光。
三個(gè)λ/4延遲器13、14和16的快軸優(yōu)選形成在偏振器12和22的透射軸(θ和θ+90°)的±45°，以最大化這兩個(gè)偏振分量之間的相差。然而，除了設(shè)置為彼此垂直或平行外，它們可以設(shè)置在不同的角度。
反射偏振器15設(shè)置在上偏振器22上。反射偏振器15的透射軸和反射軸相互垂直。因此，反射偏振器15透射平行于透射軸振動(dòng)的線形偏振入射光，而反射平行于反射軸振動(dòng)的線形偏振入射光。反射偏振器15由雙亮度增強(qiáng)膜(DBEF)制成，如在美國專利第5,825,543中所公開的，利用了由于折射系數(shù)的各向異性所導(dǎo)致的反射各向異性。另外，反射偏振器15可以利用日本專利公開1990-308166所公開的精細(xì)線形圖案。反射偏振器15和上偏振器22的透射軸設(shè)置在相同方向上。
功能透明板17由透明材料形成并且具有由多個(gè)第一刻面17-1和多個(gè)第二刻面17-2構(gòu)成的棱鏡頂表面，如圖4所示。在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在膽甾型液晶層。第二刻面17-2透射在與膽甾型液晶層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光，而反射在相反方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光。下面將說明第一刻面17-1和第二刻面17-2的制備方法。
功能透明板17、第二λ/4延遲器16、反射偏振器15、上偏振器22、第一上λ/4延遲器、顯示面板組件300、下λ/4延遲器13和下偏振器12依次通過粘結(jié)劑結(jié)合。
圖5示出了在具有功能透明板17、第二λ/4延遲器16、反射偏振器15和上偏振器22的LCD上部的光的偏振狀態(tài)的變化。
如圖5所示，入射到功能透明板17上的光根據(jù)入射位置和入射角度劃分為三種光線(A、B和C)。
首先，說明三種光線中的入射光(A)。
光(A)入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，分離為光路彼此不同的兩束單獨(dú)的光線(A-1)和(A-2)。即，當(dāng)光(A)接觸形成有膽甾型液晶層的第二刻面17-2時(shí)，僅有在與膽甾型液晶層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(A)的右旋圓偏振光(A-1)穿過功能透明板17，而在相反方向上旋轉(zhuǎn)的左旋圓偏振光(A-2)則被反射。
穿過功能透明板17的光(A-1)然后通過第二λ/4延遲器16。此時(shí)，光(A-1)轉(zhuǎn)換為在X方向上的線性偏振的光。接下來，線性偏振光(A-1)依次通過反射偏振器15和上偏振器22。在該結(jié)構(gòu)中，上偏振器22的透射軸在X方向上，而反射偏振器15的透射軸則在Y方向上。
同時(shí)，左旋圓偏振光(A-2)穿過第一刻面17-1然后被相鄰的第二刻面17-2再次反射。在這些依次的過程期間，光(A-2)的偏振狀態(tài)保持沒有變化。這是可能的，因?yàn)樾纬捎心戠扌鸵壕拥牡诙堂?7-2在反射光時(shí)不會(huì)導(dǎo)致光的偏振狀態(tài)的任何變化。接下來，左旋圓偏振光(A-2)進(jìn)入第二λ/4延遲器16。此時(shí)，第二λ/4延遲器16將入射光(A-2)轉(zhuǎn)換為Y方向上的線性偏振光。然后，線性偏振光(A-2)由反射偏振器15返回，因?yàn)榉瓷淦衿?5的反射軸和光(A-2)的偏振方向在同一方向上。由反射偏振器15反射的光在圖5中被指定為(A-3)。
下面將說明入射光(B)。
光(B)入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，并且穿過功能透明板17和第二λ/4延遲器16。即使在穿過第二λ/4延遲器16之后，光(B)包括沒有改變的所有方向的分量。換言之，第二λ/4延遲器16透射入射光(B)的所有分量。接下來，光(B)進(jìn)入反射偏振器15，反射偏振器15僅允許平行于它的透射軸(即，X軸)的光的那些分量通過，而反射垂直于透射軸的分量。因此，光(B)由反射偏振器15分為兩束單獨(dú)的光線(B-1)和(B-2)。
同時(shí)，光(C)垂直地入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，也分為光路彼此不同的兩束單獨(dú)的光線(C-1)和(C-2)。即，在與膽甾型液晶層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(C)的右旋圓偏振分量(C-1)穿過功能透明板17，然后沿與光(A-1)相同的路徑前進(jìn)，而在相反方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(C)的左旋圓偏振分量(C-2)則在第二刻面17-2處反射離開。這里，第一刻面17-1和第二刻面17-2的平面角可以控制來使得左旋圓偏振反射光(C-2)再次入射到第一刻面17-1上，然后在由功能透明板17反射或折射后進(jìn)入第二λ/4延遲器16。
同時(shí)，由反射偏振器15反射的線性偏振光線(A-3)和(B-2)再次進(jìn)入第二λ/4延遲器16。此時(shí)，第二λ/4延遲器16將入射光(A-3)和(B-2)轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光(D)。左旋圓偏振光(D)根據(jù)光(D)的入射位置分為兩束光線(D-1)和(D-2)。即，光(D-1)入射在功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(D-2)入射在功能透明板17的第二刻面17-2上。這兩束光線(D-1)和(D-2)分別由第一刻面17-1和第二刻面17-2雙重反射。此時(shí)，光線(D-1)和(D-2)通過在第一刻面17-1的反射經(jīng)歷了180°的相變化，從而它們都轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光線。接下來，右旋圓偏振光線(D-1)和(D-2)再次進(jìn)入第二λ/4延遲器16，第二λ/4延遲器16透射入射光線(D-1)和(D-2)，以與光(A-1)相似的方式將它們轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。
如上所述，通過功能透明板17的第一刻面17-1和第二刻面17-2從周圍環(huán)境入射的光在由反射偏振器15反射后沒有離開LCD，改變偏振方向再次返回到反射偏振器15，從而改善了反射模式中的LCD的顯示亮度。為了實(shí)現(xiàn)該效果，優(yōu)選設(shè)計(jì)功能透明板17，使得其第一刻面17-1和第二刻面17-2表現(xiàn)出可能最大的折射系數(shù)差，同時(shí)具有可能最大的尺寸。還優(yōu)選將兩個(gè)刻面17-1和17-2之間的角形成得盡可能大。在外部空氣和功能透明板17的折射系數(shù)之間的差異較大的情形，在外部光進(jìn)入功能透明板17時(shí)不會(huì)發(fā)生全反射，而當(dāng)光從功能透射板17發(fā)射時(shí)產(chǎn)生全反射。因此，改善了外部光的使用效率。
圖6是比較當(dāng)LCD在使用外部光的反射模式和使用內(nèi)部光的透射模式工作時(shí)的偏振狀態(tài)的視圖。
在該實(shí)施例中，LC層3由扭曲向列LC分子構(gòu)成。扭曲向列LC分子具有特有的光學(xué)性質(zhì)。具體而言，當(dāng)施加電場時(shí)，它們?cè)诖怪狈较蛏蠈?duì)齊，由此沒有導(dǎo)致對(duì)通過LC層3的光的偏振狀態(tài)的變化，但是當(dāng)沒有施加電場時(shí)，它們?cè)谒椒较蛏蠈?duì)齊，由此導(dǎo)致對(duì)通過LC層3的光的偏振狀態(tài)的變化。
下面，將參考圖6首先對(duì)在沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)光的偏振狀態(tài)的變化進(jìn)行說明。
在圖6中，最左邊的光(R1)是在反射模式中在沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)從周圍環(huán)境入射的光。光(R1)作為X方向上的線性偏振光連續(xù)地穿過反射偏振器15和上偏振器22。該線性偏振光(R1)然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該入射光轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光(R1)在穿過上絕緣基板210和濾色器230之后進(jìn)入LC層3。在該情形，由于沒有對(duì)LC層3提供電場，所以該光轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。線性偏振光(R1)通過在反射偏振器15的反射旋轉(zhuǎn)180°。然而，光(R1)即使在旋轉(zhuǎn)之后仍然保持偏振狀態(tài)無變化。反射的光(R1)當(dāng)穿過LC層3時(shí)再次轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光，然后在穿過上濾色器230和絕緣基板210之后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該右旋圓偏振光(R1)轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。接下來，該線性偏振光(R1)在穿過上偏振器22和射偏振器15之后進(jìn)入第二λ/4延遲器16。此時(shí)，該線性偏振光(R1)由第二λ/4延遲器16轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光，然后在穿過功能透明板17之后離開LCD。此時(shí)，LCD屏幕顯示為白色狀態(tài)。
同時(shí)，從內(nèi)部光源即背光單元500提供光。該光穿過下偏振器12。在該步驟中，僅有Y方向上的光的線性偏振分量(T)保留，而其余分量被吸收去除。該線性偏振分量(T)由下λ/4延遲器13轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光(T1、T2)。光(T1)是在透射模式中沒有電場施加到LC層3時(shí)從內(nèi)部光源提供的光。左旋圓偏振光(T1)在穿過下絕緣基板110之后進(jìn)入LC層3，并且在穿過LC層3時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光(T1)穿過上絕緣基板210，然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，光(T1)由第一上λ/4延遲器14轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。接下來，該線性偏振光(T1)連續(xù)地穿過上偏振器22和射偏振器15。然后，穿過這兩個(gè)偏振器的光(T1)穿過第二λ/4延遲器16，由此被轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光(T1)然后離開LCD。此時(shí)，LCD屏幕顯示為白色狀態(tài)。
下面，將參考圖6首先對(duì)施加電場的LC層3的情形中偏振狀態(tài)的變化進(jìn)行討論。
在圖6中，光(R2)是在反射模式中對(duì)LC層3施加電場時(shí)從周圍環(huán)境入射的光。光(R2)作為X方向上的線性偏振光連續(xù)地穿過反射偏振器15和上偏振器22。該線性偏振光(R2)然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該入射光(R2)轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。接下來，該右旋圓偏振光(R2)在穿過上絕緣基板210和濾色器230之后進(jìn)入LC層3。在該情形，施加電場的LC層3沒有對(duì)穿過其的光的偏振狀態(tài)造成改變。接下來，右旋圓偏振光(R2)通過在反射電極194的反射旋轉(zhuǎn)180°，由此被轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光。由反射電極194反射的左旋圓偏振光(R2)再次進(jìn)入LC層3，而沒有改變偏振狀態(tài)，然后在穿過濾色器230和上絕緣基板210之后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該入射的左旋圓偏振光(R2)轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。接下來，上偏振器22完全吸收Y方向上的線性偏振光，從而沒有光離開LCD。在該情形中，LCD屏幕顯示為黑色狀態(tài)。
同時(shí)，圖6的光(T2)是在透射模式中對(duì)LC層3施加電場時(shí)從背光單元500提供的光。從背光單元500提供的光穿過下偏振器13。在該步驟中，僅有光在Y方向上的線性偏振分量(T)保留，而其余部分通過吸收而被去除。該Y方向上的線性偏振分量被下λ/4延遲器13轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光。該左旋圓偏振光(T2)在穿過下絕緣基板110之后進(jìn)入LC層3，然后離開LC層3，而沒有偏振狀態(tài)改變。接下來，該左旋圓偏振光(T2)穿過濾色器230和上絕緣基板210，然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，光(T2)由第一上λ/4延遲器14轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。接下來，上偏振器22完全吸收線性偏振光(T2)，從而沒有光離開LCD。在該情形中，LCD屏幕顯示為黑色狀態(tài)。
如上所述，不管LCD的操作模式如何，當(dāng)對(duì)LC層3施加電場時(shí)，LCD平面表現(xiàn)出黑色狀態(tài)，而在沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)，LCD平面表現(xiàn)出白色狀態(tài)。
圖7到12是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造LCD的功能透明板17的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
功能透明板17如下制造。
如圖7所示，首先形成具有由第一刻面17-1和第二刻面17-2構(gòu)成的棱鏡頂表面的功能透明板17，然后在其上涂覆光學(xué)配向劑20。然后將圖7所得到的結(jié)構(gòu)通過第一掩模30選擇性地曝光，如圖8所示。曝光之后，如圖9所示，進(jìn)行顯影工藝，從而僅在第一刻面17-1上保留有光學(xué)配向?qū)?1。顯影之后，在功能透明板17上涂覆膽甾型LC材料40，如圖10所示。接著，然后將圖10所得到的結(jié)構(gòu)通過第二掩模35選擇性地曝光，如圖11所示。然后如圖12所示，連續(xù)地進(jìn)行顯影工藝和UV硬化工藝，從而僅在第二刻面17-2上形成膽甾型LC層41。因此，每個(gè)第二刻面17-2由光學(xué)配向?qū)?1和膽甾型LC層41構(gòu)成。
圖13是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LCD的功能透明板的示意性橫截面視圖。
參考圖13，該實(shí)施例的功能透明板17具有頂表面和棱鏡底表面，該頂表面具有從該表面向內(nèi)形成的第一刻面17-1和第二刻面17-2，而棱鏡底表面則與前面的實(shí)施例的功能透明板17的頂表面相類似。在該結(jié)構(gòu)中，棱鏡底表面的第一頂點(diǎn)P1和第二頂點(diǎn)P3和頂表面的第三頂點(diǎn)P2位于彼此不同的垂直線上。這是因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)允許許多反射光達(dá)到第二刻面17-2的膽甾型LC層，因此提高了光的利用效率。
在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)重要的問題是如何將具有棱鏡底表面的功能透明板17附著到第二λ/4延遲器16上。下面將討論兩種可能的方法。
第一種方法是在功能透明板17的底表面上直接形成第二λ/4延遲器16。在該情形，第二λ/4延遲器16成形為功能透明板17的底表面。因此，在第二λ/4延遲器16和反射偏振器15之間形成了空間。在功能透明板17和第二λ/4延遲器16制備為單獨(dú)的膜的情形，還需要使用粘結(jié)劑結(jié)合這兩種膜的組裝工藝。然而，該方法并需要這樣的工藝。
第二種方法是將第二λ/4延遲器16附著到反射偏振器15上，然后將功能透明板17設(shè)置在第二λ/4延遲器16上。在該情形，在第二λ/4延遲器16和功能透明板17之間形成了空間。
在兩種方法中，這些空間可以由空氣填充。但是，在該情形中，可能發(fā)生的問題是，通過形成空間的上層進(jìn)入的光當(dāng)接觸填充空間的空氣時(shí)發(fā)生全反射，因此該光不會(huì)到達(dá)形成空間的下層。為了解決這個(gè)問題，優(yōu)選使用折射系數(shù)與上層和下層的平均折射系數(shù)非常相似的材料來填充空間。例如，有機(jī)硅基材料，例如硅樹脂等可以用作填充材料。
可以使用其它具有修改的上或底表面的各種形式的功能透明板17，以替代圖2和圖13所示的功能透明板17。在所有情形中，優(yōu)選在功能透明板17上形成第一刻面17-1和第二刻面17-2以使得全反射能夠發(fā)生在該處，但是功能透明板17的表面呈平面結(jié)構(gòu)或棱鏡結(jié)構(gòu)并不是必須的。為了優(yōu)化LCD的光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)該設(shè)計(jì)功能透明板17的形式以允許部分反射和全反射以所希望的方式發(fā)生在第二λ/4延遲器16的頂表面和功能透明板17之間。換言之，優(yōu)選設(shè)計(jì)功能透明板17的形式，以使功能透明板17提高外部光的利用率和顯示特性，比如視角、對(duì)比度等。
在上述實(shí)施例中，上偏振器22設(shè)置在反射偏振器15以下。這里，這兩個(gè)偏振器22和15具有相同的透射軸。因此，即使省略上偏振器22，結(jié)果也不會(huì)改變。事實(shí)上，與上偏振器22(其是吸收類型的偏振器)相比，反射偏振器15具有相對(duì)較低的偏振性能。因此，在穿過反射偏振器15后，光還包含有通常應(yīng)該由反射偏振器反射的部分的分量。在該現(xiàn)象被視為次要問題或LCD的厚度和制造成本視為為最重要的事項(xiàng)的情形，上偏振器22可以省略，即使顯示圖像的對(duì)比度因此而降低。
在上述實(shí)施例中，TN LC材料用于LC層3。然而，VA模式或ECB模式LC材料可以用于替代TN LC。而且，使用面內(nèi)切換技術(shù)，公共電極270和像素電極190的透明電極192或反射電極194可以形成在同一絕緣基板上。
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD中的光的偏振狀態(tài)的變化的橫截面視圖。
與圖6所示的LCD不同，該LCD不包括下λ/4延遲器13、下偏振器12或背光單元500。另外，因?yàn)樗欠瓷湫蚅CD，所以該LCD不需要透明電極192。
這里，將參考圖15到圖17詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的LCD。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的LCD的布局圖。圖16和17是分別沿圖15的線XVI-XVI’和XVII-XVII’所截取的LCD的示意性橫截面圖。
參考圖15到圖17，本實(shí)施例的LCD具有彼此相對(duì)的TFT陣列面板100、公共電極面板200以及夾置于它們之間的液晶層3，且液晶層3具有與兩個(gè)面板100和200的表面平行或垂直排列的液晶。
可以將LC層3中的LC分子排列為90°扭曲(TN)向列模式、垂直配向(VA)模式、電控雙折射(ECB)模式。
TFT陣列面板100配置如下。
多條柵線121和多條存儲(chǔ)電極線131形成于由透明玻璃或塑料制成的絕緣基板110上。
用于傳輸柵信號(hào)的柵線121基本上沿水平方向延伸，并且從彼此分開。每條柵線121包括多個(gè)向上突出的柵電極124以及具有用于連接到外部裝置的相對(duì)較大的尺寸的端部125。
存儲(chǔ)電極線131基本上沿水平方向延伸，且基本上平行于柵線121。每條存儲(chǔ)電極線131包括向上和向下突出的多個(gè)存儲(chǔ)電極133。存儲(chǔ)電極線131接收比如公共電壓的預(yù)定電壓，該公共電壓施加到公共電極面板200的公共電極270。
柵線121和存儲(chǔ)電極線131優(yōu)選地由比如Al和Al合金的含鋁(Al)金屬、比如Ag和Ag合金的含銀(Ag)金屬、比如Cu和Cu合金的含銅(Cu)金屬、比如Mo和Mo合金的含Mo金屬、鉻(Cr)、鈦(Ti)或鉭(Ta)制成。柵線121和存儲(chǔ)電極線131可以配置為多層結(jié)構(gòu)，其中包括具有不同的物理性質(zhì)的至少兩個(gè)導(dǎo)電層(未示出)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，這兩層中的上層優(yōu)選地由包括比如含Al金屬、含Ag金屬、含Cu金屬等的低電阻率金屬制成，以降低在柵線121和存儲(chǔ)電極線131中的信號(hào)延遲或電壓降；而下層則由與比如氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)的其他材料具有好的物理、化學(xué)和電接觸性質(zhì)的材料制成。例如，含Mo金屬、Cr、Ti或Ta等可以用于形成同樣的層。該兩層組合的適當(dāng)示例為下Cr層和上Al-Nd層。然而，柵線121和存儲(chǔ)電極線131可以配置為單層結(jié)構(gòu)。
柵線121和存儲(chǔ)電極線131的所有橫向側(cè)面優(yōu)選相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
由比如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)制成的柵絕緣層140形成于柵線121和存儲(chǔ)電極線131上。
由氫化非晶硅(簡稱“a-Si”)或多晶硅制成的多個(gè)線形半導(dǎo)體151形成于柵絕緣層140上。每個(gè)線形半導(dǎo)體151基本沿垂直方向延伸，且包括沿相應(yīng)的柵電極124延伸的多個(gè)突出154和從相應(yīng)的突出154延伸的多個(gè)延伸部分157。線形半導(dǎo)體151在柵線121和存儲(chǔ)電極線131附近擴(kuò)展以完全覆蓋它們。
多個(gè)線形歐姆接觸161和島狀歐姆接觸165形成在線形半導(dǎo)體151上。歐姆接觸161和165可以由硅化物或n型雜質(zhì)重?fù)诫s的n+氫化非晶硅制成。線形歐姆接觸161具有多個(gè)突出163。突出163和島狀歐姆接觸165組位于半導(dǎo)體151的突出154上。
半導(dǎo)體151以及歐姆接觸161和165的所有側(cè)面相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
多條數(shù)據(jù)線171和從數(shù)據(jù)線171分開的多個(gè)漏電極175形成于歐姆接觸161和165與柵絕緣層140上。
用于傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)線171基本沿垂直方向延伸且與柵線121和存儲(chǔ)電極線131相交。每條數(shù)據(jù)線171包括端部179，端部179具有與另一層或外部裝置連接的較大的尺寸。
每個(gè)漏電極175包括與存儲(chǔ)電極133之一重疊的擴(kuò)展部分177。每條數(shù)據(jù)線171還包括多個(gè)源電極173，源電極173沿相應(yīng)的柵電極124突出并向柵電極124延伸。每個(gè)源電極173圍繞漏電極175的條形端部的局部部分。
柵電極124、源電極173和漏電極175與半導(dǎo)體151的突出154形成了薄膜晶體管(TFT)。該TFT的溝道形成于設(shè)置在源電極173和漏電極175之間突出的154中。
數(shù)據(jù)線171和漏電極175優(yōu)選由難熔金屬制成，比如含Cr金屬、含Mo金屬、Ta或Ti等，并且可以配置為多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)可以包括由Mo、Mo合金、Cr等中之一構(gòu)成的下層(未示出)和由含鋁金屬構(gòu)成的上層(未示出)。
相似于柵線121和存儲(chǔ)電極線131，數(shù)據(jù)線171和漏電極175的所有側(cè)面相對(duì)于基板110的表面傾斜約20-80°的范圍。
歐姆接觸161和165僅存在于下面的半導(dǎo)體151和上面的數(shù)據(jù)線171之間，以及下面的漏電極175和上面的半導(dǎo)體151之間，以減少它們之間的接觸電阻。線形半導(dǎo)體151在未被數(shù)據(jù)線171和漏電極175覆蓋之處部分地顯露，以及在源電極173和漏電極175之間部分地顯露。
鈍化層180形成于數(shù)據(jù)線171、漏電極175上和半導(dǎo)體151的顯露的部分上，該鈍化層180由比如SiNx或SiO2的無機(jī)材料制成。
有機(jī)絕緣層187形成于鈍化層180上，有機(jī)絕緣層187由具有好的平坦性質(zhì)的感光有機(jī)絕緣體制成。有機(jī)絕緣層187的頂表面是不平坦的。由于非平坦的表面，覆蓋有機(jī)絕緣層187的反射層194的頂表面也是不平坦的。反射層194不平坦的頂表面防止了鏡面反射。因此，消除了由于鏡面反射可能在LCD屏幕上顯示的圖像。在柵線121和數(shù)據(jù)線171的端部125和179去除有機(jī)絕緣層187，所以鈍化層180僅保留在端部125和179上。
鈍化層180具有暴露數(shù)據(jù)線171的端部179的多個(gè)接觸孔183。在鈍化層180和柵絕緣層140中形成了暴露柵線121的端部125的多個(gè)接觸孔182。在鈍化層180和有機(jī)絕緣層187中形成了暴露漏電極175的擴(kuò)展部分177的多個(gè)接觸孔185。這些接觸孔182、183和185可以具有多邊形或圓形形狀。且接觸孔182、183和185的側(cè)壁可以在30-85°角的范圍內(nèi)相對(duì)于基板110的表面傾斜，或者成形為階梯狀。
多個(gè)像素電極190形成于有機(jī)絕緣層187上。
每個(gè)像素電極190包括透明電極192和形成于該透明電極192上的反射電極194。透明電極192由比如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成，反射電極194由具有比如Al、Al合金、Ag或Ag合金的反射性不透明材料制成。每個(gè)像素電極190還可以包括由Mo、Mo合金、Cr、Ti或Ta制成的接觸輔助(未示出)。該接觸輔助保證了透明電極192和反射電極194之間的接觸特性，同時(shí)防止由于透明電極192氧化反射電極194。
每個(gè)像素劃分為沒有反射電極194的透射區(qū)TA和具有反射電極194的反射區(qū)RA。有機(jī)絕緣層187從透射區(qū)TA中移除，從而在此處形成透射窗口195。由于透射窗口195，在透射區(qū)TA的單元間隙幾乎是反射區(qū)RA的單元間隙的兩倍大，從而補(bǔ)償透射區(qū)TA和反射區(qū)RA之間的光路差。
將像素電極190通過接觸孔185物理上和電氣上連接到漏電極175的擴(kuò)展部分177，以從漏電極175接收數(shù)據(jù)電壓。向像素電極190提供有數(shù)據(jù)電壓，從而與公共電極面板200的公共電極270協(xié)作產(chǎn)生電場，確定夾置于兩個(gè)電極之間的LC層3中的分子取向。
每組像素電極190和公共電極270形成LC電容器，該LC電容器在截止TFT之后能夠存儲(chǔ)所施加的電壓。為了增加LC電容器的電壓存儲(chǔ)能力，還提供了并聯(lián)連接到LC電容器的存儲(chǔ)電容器。重疊漏電極175的擴(kuò)展部分177和存儲(chǔ)電極133實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)電容器。另外，重疊像素電極190和與之相鄰的柵線121可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)電容器。在該情形，可以省略存儲(chǔ)電極線131。
像素電極190可以與之相鄰的柵線121以及與之相鄰的數(shù)據(jù)線171重疊以增加開口率，但這樣的重疊部分并不是必須的。
像素電極190可以由透明導(dǎo)電聚合物制成。然而，在反射型LCD中可以使用不透明的反射金屬。
多個(gè)接觸輔助95和97形成于與焊盤部分關(guān)聯(lián)的鈍化層180上，并且分別通過接觸孔182和183連接到柵線121的端部125和數(shù)據(jù)線171的端部179。接觸輔助95和97補(bǔ)充端部125和179與外部器件之間的附著性，且保護(hù)它們。接觸輔助95和97可以形成在與透明電極192或反射電極194相同的層上。然而，因?yàn)樗鼈儾皇潜匾脑?，所以可以將其省略?br> 面對(duì)TFT陣列面板100的公共電極面板200如下配置。
在由比如玻璃的透明絕緣材料形成的絕緣基板210上提供稱為“黑矩陣”的光阻擋構(gòu)件220。光阻擋構(gòu)件220防止像素電極190之間通過隔肋泄漏出的光，且界定面對(duì)像素電極190的開口區(qū)。
多個(gè)濾色器230形成于基板210和光阻擋構(gòu)件220上，它們大部分設(shè)置在由光阻擋構(gòu)件220界定的開口區(qū)中。每個(gè)濾色器230沿垂直方向形成在兩條相鄰的數(shù)據(jù)線171之間，且表現(xiàn)紅、綠和藍(lán)色之一。濾色器230以條形狀彼此連接。
在典型的透反型LCD中，在透射區(qū)TA中，光僅通過濾色器230一次，而在反射區(qū)RA中，光通過兩次。因此，在透射區(qū)TA和反射區(qū)RA之間產(chǎn)生了色調(diào)的差異。為了減小TA和RA兩個(gè)區(qū)域之間的色調(diào)的差異，可以使用兩種方法。第一種方法是，根據(jù)濾色器230的位置的不同來形成它的厚度。即，在該方法中，設(shè)置在透射區(qū)TA中的濾色器230的特定部分形成得要厚于設(shè)置在反射區(qū)RA中的其余部分。第二種方法是在濾色器230的反射區(qū)RA中形成光孔。
由比如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料制成的公共電極270形成于光阻擋構(gòu)件220和濾光器230上。
LC層3夾置于彼此面對(duì)的兩個(gè)面板100和200之間。
下偏振器12和上偏振器22分別附著于兩個(gè)面板100和200的外表面。上偏振器22的透射軸(θ)與下偏振器12的透射軸(θ+90°)彼此相互成直角交叉。
下λ/4延遲器13夾置在TFT陣列面板100和下偏振器12之間，第一上λ/4延遲器14夾置在公共電極面板200和上偏振器22之間。
第二λ/4延遲器16則設(shè)置在上偏振器22上，而選擇反射層18則設(shè)置在其上。
功能透明板17設(shè)置在選擇反射層18上。功能透明板17的頂表面有多個(gè)棱鏡構(gòu)成。每個(gè)棱鏡包括第一刻面17-1和第二刻面17-2，在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在膽甾型LC層。
下面，將詳細(xì)地說明上述LCD的結(jié)構(gòu)和在相同的LCD中的光偏振原理。
圖18示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的LCD的垂直示意圖。
參考圖18，顯示面板組件300包括TFT陣列面板100和公共電極面板200以及夾置于它們之間的LC層3。
下λ/4延遲器13附著到顯示面板組件300的下表面，而下偏振器12則附著到下λ/4延遲器13的下表面。
同時(shí)，第一上λ/4延遲器14附著到顯示面板組件300的上表面，而上偏振器22則附著到第一上λ/4延遲器14的上表面。第二λ/4延遲器16和選擇反射層18依次附著到上偏振器22的上表面上。功能透明板17形成在第二λ/4延遲器16上，并且其頂表面由第一刻面17-1和第二刻面17-2構(gòu)成。
下面將更加詳細(xì)地說明上述結(jié)構(gòu)。
偏振器12和22分別附著到面板100和200的外表面。它們的透射軸彼此成直角交叉。這兩個(gè)偏振器12和22是吸收型偏振器，它們僅透射平行于它們的透射軸振動(dòng)的線形偏振入射光，并且吸收垂直于它們的透射軸振動(dòng)的線形偏振入射光。
該實(shí)施例的LCD總共使用了三個(gè)λ/4延遲器。通過在彼此正交且分別平行于它們的快軸和慢軸的兩個(gè)偏振分量之間造成四分之一波長的相差，這三個(gè)λ/4延遲器13、14和16的每個(gè)都將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線形偏振光或?qū)⒕€形偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光。實(shí)際上，上述圓偏振光可以是橢圓偏振光，但是出于方便起見，橢圓偏振光也可以被稱為圓偏振光。
三個(gè)λ/4延遲器13、14和16的快軸優(yōu)選形成在偏振器12和22的透射軸(θ和θ+90°)的±45°，以最大化這兩個(gè)偏振分量之間的相差。但是，除了設(shè)置為彼此垂直或平行外，它們可以設(shè)置在不同的角度。
選擇反射層18附著到第二λ/4延遲器16的上表面。選擇反射層18僅允許特定方向上的圓偏振光通過，同時(shí)反射與該特定方向相反的方向上的圓偏振光。在該實(shí)施例中，選擇反射層18選擇性地透射圓偏振光，且由膽甾型LC層構(gòu)成。具體而言，選擇反射層18透射在與膽甾型LC層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光，而反射在相反方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光。通常，膽甾型LC可以以各種對(duì)齊方式排列。然而，在該實(shí)施例中，優(yōu)選使用平面對(duì)齊模式的膽甾型LC材料，其中LC分子的螺旋軸垂直于基板的表面對(duì)齊，以使選擇反射層18選擇性地反射或透射圓偏振光。下面將說明制備選擇反射層18的方法。
功能透明板17有透明材料形成并且具有由多個(gè)第一刻面17-1和多個(gè)第二刻面17-2構(gòu)成的棱鏡頂表面，如圖16所示。在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在膽甾型LC層。第二刻面17-2透射在與膽甾型LC層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光，而反射在相反方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振入射光。下面將說明第一刻面17-1和第二刻面17-2的制備方法。
功能透明板17、選擇反射層18、第二λ/4延遲器16、上偏振器22、第一上λ/4延遲器、顯示面板組件300、下λ/4延遲器13和下偏振器12依次通過粘結(jié)劑結(jié)合。
圖19示出了在具有功能透明板17、選擇反射層18、第二λ/4延遲器16和上偏振器22的LCD上部的光的偏振狀態(tài)的變化。
如圖19所示，入射到功能透明板17上的光根據(jù)入射位置和入射角度劃分為四種光線(A、B-1、B-2和C)。
首先，說明四種光線中的入射光(A)。
光(A)入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，分離為光路彼此不同的兩束單獨(dú)的光線(A-1)和(A-2)。即，當(dāng)光(A)接觸形成有膽甾型LC層的第二刻面17-2時(shí)，在與膽甾型LC層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(A)的右旋圓偏振光(A-1)穿過功能透明板17，而在相反方向上旋轉(zhuǎn)的左旋圓偏振光(A-2)則被反射。
穿過功能透明板17的光(A-1)然后入射到選擇反射層18上。此時(shí)，由于其設(shè)計(jì)來允許右旋圓偏振光通過而反射左旋圓偏振光，所以選擇反射層18透射右旋圓偏振入射光(A-1)。接下來，右旋圓偏振光(A-1)通過第二λ/4延遲器16。此時(shí)，光(A-1)轉(zhuǎn)換為X方向上的線性偏振光。接下來，線性偏振光(A-1)通過透射軸在X方向上的上偏振器22。
同時(shí)，由第二刻面17-2反射的左旋圓偏振反射光(A-2)穿過第一刻面17-1，然后被相鄰的第二刻面17-2再次反射。在這些依次的過程期間，光(A-2)的偏振狀態(tài)保持沒有變化。這是可能的，因?yàn)樾纬捎心戠扌鸵壕拥牡诙堂?7-2在反射時(shí)不會(huì)導(dǎo)致光的偏振狀態(tài)的任何變化。接下來，左旋圓偏振光(A-2)由選擇反射層18全反射。由選擇反射層18反射的光在圖19中指定為(A-3)。
下面將說明圖19的兩束入射光(B-1)和(B-2)。
光線(B-1)和(B-2)都入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，但是具有不同的入射角。即，光(B-1)傾斜地入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(B-2)則垂直地入射到第一刻面17-1上。不管不同的入射角如何，兩束光線(B-1)和(B-2)在進(jìn)入功能透明板17之后以相同的偏振狀態(tài)沿著相同的光路前進(jìn)。具體而言，這兩束光線(B-1)和(B-2)穿過功能透明板17，具有所有方向的偏振分量。接下來，光線(B-1)和(B-2)入射到選擇反射層18上。此時(shí)，選擇反射層18僅透射入射光線(B-1)和(B-2)中的右旋圓偏振光線(B1-1)和(B2-1)，而反射左旋圓偏振光線(B1-2)和(B2-2)。在該過程之后，右旋圓偏振光線(B1-1)和(B2-1)進(jìn)入第二λ/4延遲器16，由此轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。然后，線性偏振光(B1-1)和(B2-1)通過上偏振器22。
接下來，說明圖19的光(C)。
光(C)垂直地入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，也分為光路彼此不同的兩束單獨(dú)的光線(C-1)和(C-2)。即，在與膽甾型LC層的光軸相同方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(C)的右旋圓偏振光(C-1)穿過功能透明板17，然后沿與光(A-1)相同的路徑前進(jìn)，而在相反方向上旋轉(zhuǎn)的入射光(C)的左旋圓偏振光(C-2)則由第二刻面17-2的反射引導(dǎo)至外部。
這里，第一刻面17-1和第二刻面17-2的平面角可以控制來使得左旋圓偏振反射光(C-2)再次入射到第一刻面17-1上，然后在由功能透明板17反射或折射后進(jìn)入第二λ/4延遲器16。
同時(shí)，由選擇反射層18反射的左旋圓偏振光線(A-3)、(B1-2)和(B2-2)再次進(jìn)入功能透明板17。在該情形，在圖19中入射光被指定為(D)。光(D)根據(jù)光(D)的入射位置分為兩束光線(D-1)和(D-2)。即，光(D-2)入射在功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(D-1)入射在的第二刻面17-2上。這兩束光線(D-1)和(D-2)分別由第一刻面17-1和第二刻面17-2雙重反射。此時(shí)，光線(D-1)和(D-2)通過在第一刻面17-1的反射經(jīng)歷了180°的相變化，從而它們都轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光線(D-1)和(D-2)。接下來，右旋圓偏振光線(D-1)和(D-2)再次進(jìn)入選擇反射層18。選擇反射層18透射所有的右旋圓偏振光線(D-1)和(D-2)，而不改變偏振狀態(tài)。隨后，該兩束光線(D-1)和(D-2)通過第二λ/4延遲器16，而轉(zhuǎn)變?yōu)樵赬方向上的線性偏振光。然后，線性偏振光(D-1)和(D-2)穿過上偏振器22。
如上所述，通過功能透明板17的第一刻面17-1和第二刻面17-2從周圍環(huán)境入射的光在由選擇反射層18反射后沒有離開LCD，通過改變偏振方向再次返回到選擇反射層18，從而改善了反射模式中的LCD的顯示亮度。為了實(shí)現(xiàn)該效果，優(yōu)選設(shè)計(jì)功能透明板17，使得其第一刻面17-1和第二刻面17-2表現(xiàn)出可能最大的折射系數(shù)差，同時(shí)具有可能最大的尺寸。還優(yōu)選將兩個(gè)刻面17-1和17-2之間的角形成得盡可能大。在外部空氣和功能透明板17的折射系數(shù)之間的差異較大的情形，在外部光進(jìn)入功能透明板17時(shí)不會(huì)發(fā)生全反射，但是在光從功能透明板17向外部出射時(shí)的情形，發(fā)射了全反射。因此，改善了外部光的使用效率。
圖20是比較當(dāng)LCD在使用外部光的反射模式和使用來自背光單元500的內(nèi)部光的透射模式工作時(shí)的偏振狀態(tài)的視圖。
在該實(shí)施例中，LC層3由扭曲向列模式LC分子構(gòu)成。扭曲向列LC分子具有特有的光學(xué)性質(zhì)。具體而言，當(dāng)施加電場時(shí)，它們?cè)诖怪狈较蛏蠈?duì)齊，由此沒有導(dǎo)致對(duì)通過LC層3的光的偏振狀態(tài)的變化，但是當(dāng)沒有施加電場時(shí)，它們?cè)谒椒较蛏蠈?duì)齊，由此導(dǎo)致對(duì)通過LC層3的光的偏振狀態(tài)的變化。
下面，將參考圖20首先對(duì)在沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)光的偏振狀態(tài)的變化進(jìn)行說明。
在圖20中，最左邊的光(R1)是在反射模式中當(dāng)沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)從周圍環(huán)境入射的光。光(R1)作為X方向上的線性偏振光穿過上偏振器22。該線性偏振光(R1)然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該光(R1)轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光(R1)在穿過上絕緣基板210和濾色器230之后進(jìn)入LC層3。在該情形，由于沒有對(duì)LC層3提供電場，所以該光(R1)轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。線性偏振光(R1)通過在反射電極194的反射旋轉(zhuǎn)180°。但是，光(R1)即使在旋轉(zhuǎn)之后仍然保持偏振狀態(tài)無變化。反射的光(R1)當(dāng)穿過LC層3時(shí)再次轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光，然后在連續(xù)地穿過濾色器230和上絕緣基板210之后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該右旋圓偏振光(R1)轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。接下來，該線性偏振光(R1)在穿過上偏振器22之后進(jìn)入第二λ/4延遲器16。此時(shí)，該X方向上的線性偏振光(R1)由第二λ/4延遲器16轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。然后，右旋圓偏振光(R1)穿過選擇反射層18和功能透明板17，而沒有偏振狀態(tài)變化，然后離開LCD。此時(shí)，LCD屏幕顯示為白色狀態(tài)。
同時(shí)，圖20的光(T1)是在透射模式中沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)從內(nèi)部光源，即從背光單元500提供光。首先，光(T)穿過下偏振器12。在該步驟中，僅有Y方向上的光(T)的線性偏振分量透射，而其余分量被吸收去除。該Y方向上的線性偏振分量(T)由下λ/4延遲器13轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光(T1)。該左旋圓偏振光(T1)在通過下絕緣基板110之后進(jìn)入LC層3，然后在沒有電場施加到LC層3時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。接下來，該右旋圓偏振光(T1)穿過濾色器230和上絕緣基板210，然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，光(T1)由第一上λ/4延遲器14轉(zhuǎn)變?yōu)閄方向上的線性偏振光。接下來，該線性偏振光(T1)穿過上偏振器22，然后進(jìn)入第二λ/4延遲器16，由此被第二λ/4延遲器16轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。之后，該右旋圓偏振光(T1)穿過選擇反射層18和功能透明板17，而沒有改變偏振狀態(tài)，然后離開LCD。此時(shí)，LCD屏幕顯示為白色狀態(tài)。
下面，將參考圖20對(duì)施加電場的LC層3的情形中的偏振狀態(tài)的變化進(jìn)行說明。
在圖20中，光(R2)是在反射模式中當(dāng)對(duì)LC層3施加電場時(shí)從周圍環(huán)境入射的光。光(R2)作為X方向上的線性偏振光穿過上偏振器22。該X方向上的線性偏振光(R2)然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將光(R2)轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光。該右旋圓偏振光(R2)在穿過上絕緣基板210和濾色器230之后進(jìn)入LC層3。在該情形，施加電場的LC層3沒有對(duì)穿過其的光的偏振狀態(tài)造成改變。隨后，右旋圓偏振光(R2)通過在反射電極194的反射旋轉(zhuǎn)180°，由此被轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光。由反射電極194反射的左旋圓偏振光(R2)再次進(jìn)入LC層3，而沒有改變偏振狀態(tài)，然后在穿過濾色器230和上絕緣基板210之后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，第一上λ/4延遲器14將該入射的左旋圓偏振光(R2)轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。接下來，上偏振器22吸收所有的Y方向上的線性偏振光(R2)，從而沒有光離開LCD。在該情形中，LCD屏幕顯示為黑色狀態(tài)。
同時(shí)，圖20的光(T2)是在透射模式中當(dāng)對(duì)LC層3施加電場時(shí)從內(nèi)部光源，即從背光單元500提供的光。從背光單元500提供的光(T)穿過下偏振器12。在該步驟中，僅有光在Y方向上的線性偏振分量(T)保留，而其余部分被去除。該Y方向上的線性偏振分量(T)被下λ/4延遲器13轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光(T2)。該左旋圓偏振光(T2)在穿過下絕緣基板110之后進(jìn)入LC層3，然后離開LC層3，而沒有偏振狀態(tài)改變。接下來，該左旋圓偏振光(T2)穿過濾色器230和上絕緣基板210，然后進(jìn)入第一上λ/4延遲器14。此時(shí)，光(T2)由第一上λ/4延遲器14轉(zhuǎn)變?yōu)閅方向上的線性偏振光。接下來，上偏振器22完全吸收該Y方向上的線性偏振光(T2)，使得沒有光離開LCD。在該情形中，LCD屏幕顯示為黑色狀態(tài)。
如上所述，不管LCD的操作模式如何，當(dāng)對(duì)LC層3施加電場時(shí)，LCD平面表現(xiàn)出黑色狀態(tài)，而在沒有對(duì)LC層3施加電場時(shí)，LCD平面表現(xiàn)出白色狀態(tài)。
圖21到24是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的制造選擇反射層18的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
選擇反射層18如下制造。
首先在第二λ/4延遲器16上涂覆光學(xué)配向劑，然后進(jìn)行曝光，由此形成光學(xué)配向?qū)?5，如圖21所示。接下來，將含有UV交聯(lián)劑的膽甾型LC材料45涂覆在光學(xué)配向?qū)?5上。此時(shí)，優(yōu)選LC層3中的分子具有平面取向。之后，對(duì)圖22所得到的結(jié)構(gòu)應(yīng)用UV照射，如圖23所示，從而硬化膽甾型LC材料45。于是，形成膽甾型LC層46。該膽甾型LC層46和光學(xué)配向?qū)?5形成了選擇反射層18。
在上面，選擇反射層18形成在第二λ/4延遲器16上，但是它們可以形成在不同的基板上，并可以單獨(dú)制備。
圖25到圖30是示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的制造功能透明板17的工藝步驟的示意性橫截面視圖。
功能透明板17如下制造。
如圖25所示，首先形成具有由第一刻面17-1和第二刻面17-2構(gòu)成的棱鏡頂表面的功能透明板17，然后在其上涂覆光學(xué)配向劑20。然后將圖25所得到的結(jié)構(gòu)通過第一掩模30選擇性地曝光，如圖26所示。曝光之后，進(jìn)行顯影工藝。于是，僅在第二刻面17-2上形成光學(xué)配向?qū)?1，如圖27所示。在形成光學(xué)配向?qū)?1之后，在功能透明板17上涂覆膽甾型LC材料40，如圖28所示。接著，然后將圖28所得到的結(jié)構(gòu)通過第二掩模35選擇性地曝光，如圖29所示。然后如圖30所示，連續(xù)地進(jìn)行顯影工藝和UV硬化工藝，從而僅在第二刻面17-2上形成膽甾型LC層41。于是，每個(gè)第二刻面17-2由光學(xué)配向?qū)?1和膽甾型LC層41構(gòu)成。
圖31是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LCD的功能透明板的示意性橫截面視圖。
參考圖31，該實(shí)施例的功能透明板17具有頂表面和棱鏡底表面，該頂表面具有從該表面向內(nèi)形成的第一刻面17-1和第二刻面17-2，而棱鏡底表面則與前面的實(shí)施例的功能透明板17的頂表面相類似。在該結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是棱鏡底表面的第一頂點(diǎn)P1和第二頂點(diǎn)P3和頂表面的第三頂點(diǎn)P2位于彼此不同的垂直線上。這是因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)允許許多反射光達(dá)到第二刻面17-2的膽甾型LC層41，因此提高了光的利用效率。
在該結(jié)構(gòu)中，一個(gè)重要的問題是如何將具有棱鏡底表面的功能透明板17附著到選擇反射層18上。下面將討論兩種可能的方法。
第一種方法是在功能透明板17的底表面上直接形成選擇反射層18。在該情形，選擇反射層18具有與功能透明板17的底表面相同的形式。因此，在第二λ/4延遲器16和選擇反射層18之間形成了空間。在功能透明板17和選擇反射層18制備為單獨(dú)的膜的情形，還需要使用粘結(jié)劑結(jié)合這兩種膜的組裝工藝。但是，該方法并需要這樣的工藝。
第二種方法是將選擇反射層18附著到第二λ/4延遲器16上，然后將功能透明板17設(shè)置在其上。在該情形，在選擇反射層18和功能透明板17之間形成了空間。
在兩種方法中，這些空間可以由空氣填充。但是，在該情形中，可能發(fā)生的問題是，通過形成空間的上層進(jìn)入的光當(dāng)接觸填充空間的空氣時(shí)發(fā)生全反射，因此該光不會(huì)到達(dá)形成空間的下層。為了解決這個(gè)問題，優(yōu)選使用折射系數(shù)與上層和下層的平均折射系數(shù)非常相似的材料來填充空間。例如，有機(jī)硅基材料，例如硅樹脂等可以用作填充材料。
可以使用其它具有修改的上或底表面的各種形式的功能透明板17，以替代圖16和圖31所示的功能透明板17。在所有情形中，優(yōu)選在功能透明板17上形成第一刻面17-1和第二刻面17-2以使得全反射能夠發(fā)生在該處，但是功能透明板17的表面呈平面結(jié)構(gòu)或棱鏡結(jié)構(gòu)并不是必須的。為了優(yōu)化LCD的光學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)該設(shè)計(jì)功能透明板17的形式以允許部分反射和全反射以所希望的方式發(fā)生在第二λ/4延遲器16的頂表面和功能透明板17之間。換言之，優(yōu)選設(shè)計(jì)功能透明板17的形式，以使功能透明板17提高外部光的利用率和顯示特性，比如視角、對(duì)比度等。
在上述實(shí)施例中，TN LC材料用于LC層3。但是，VA模式或ECB模式LC材料可以用于替代TN LC。而且，使用面內(nèi)切換技術(shù)，公共電極270和像素電極190的透明電極192或反射電極194可以形成在同一絕緣基板上。
圖32是示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的反射型LCD中的光的偏振狀態(tài)的橫截面視圖。
與圖20所示的LCD不同，該LCD不包括下λ/4延遲器13、下偏振器12或背光單元500。另外，因?yàn)槠涫欠瓷湫蚅CD，所以該LCD不需要透明電極192。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的反射型或透射型LCD中，依次設(shè)置在顯示面板組件上的反射偏振器、λ/4延遲器和具有第一刻面和第二刻面的功能透明板改善了來自周圍環(huán)境的光的使用效率，由此改善了在反射模式中工作的LCD的顯示亮度。
或者，在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的反射型或透射型LCD中，依次設(shè)置在顯示面板組件上的λ/4延遲器、選擇反射層和具有第一刻面和第二刻面的功能透明板改善了來自周圍環(huán)境的光的使用效率，由此改善了在反射模式中工作的LCD的顯示亮度。
本發(fā)明不應(yīng)該認(rèn)為限于上述特定的示例，而應(yīng)該理解為覆蓋權(quán)利要求中正當(dāng)闡述的本發(fā)明的各個(gè)方面。在閱讀了本說明書之后，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將很容易地想到各種變化、等同的工藝以及本發(fā)明可以應(yīng)用的多種結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；反射偏振器，設(shè)置在所述顯示面板組件上，以透射在第一方向上的線性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面包括無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，還包括第二λ/4延遲器，其設(shè)置在所述反射偏振器和所述顯示面板組件之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的顯示裝置，還包括第一吸收偏振器，其設(shè)置在所述第二λ/4延遲器和所述反射偏振器之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，還包括第二吸收偏振器，其設(shè)置在所述顯示面板組件下。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顯示裝置，還包括第三λ/4延遲器，其設(shè)置在所述第二吸收偏振器和所述顯示面板組件之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述反射偏振器利用雙亮度增強(qiáng)膜，所述雙亮度增強(qiáng)膜是基于由折射系數(shù)各向異性所造成的反射率的各向異性，或精細(xì)線形圖案而制備的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，還包括設(shè)置在所述顯示面板組件之下的背光單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述顯示面板組件、反射偏振器、第一λ/4延遲器和功能透明板通過粘結(jié)劑結(jié)合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第一λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和第一λ/4延遲器之間，且所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第一λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述顯示面板組件包括具有液晶分子的液晶層，所述液晶分子以90°扭曲向列模式、垂直配向模式、電控雙折射模式或面內(nèi)切換模式排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有多個(gè)棱鏡，所述棱鏡包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面的無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分分別反射光一次，從而反射的光再次返回向所述第一λ/4延遲器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示裝置，其中所述功能透明板具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
15.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；反射偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，以透射在第一方向上的線性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；功能透明板，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件下；下偏振器，設(shè)置在所述第三λ/4延遲器下。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，還包括上偏振器，所述上偏振器設(shè)置在所述第一λ/4延遲器和所述反射偏振器之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中所述反射偏振器利用雙亮度增強(qiáng)膜，所述雙亮度增強(qiáng)膜是基于由折射系數(shù)各向異性所造成的反射率的各向異性，或精細(xì)線形圖案而制備的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，還包括設(shè)置在所述下偏振器之下的背光單元。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中所述功能透明板、第二λ/4延遲器、反射偏振器、第一λ/4延遲器、顯示面板組件、第三λ/4延遲器和下偏振器通過粘結(jié)劑結(jié)合。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和第二λ/4延遲器之間，以及所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第二λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
24.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
25.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從第二λ/4延遲器入射的光一次，從而所述反射的光再次返回向第二λ/4延遲器。
26.根據(jù)權(quán)利要求15的顯示裝置，其中所述功能透明板具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
27.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；反射偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，以透射在第一方向上的線性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中所述功能透明板具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從第二λ/4延遲器入射的光一次，從而所述反射光再次返回向第二λ/4延遲器。
33.根據(jù)權(quán)利要求27的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延遲器的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和第二λ/4延遲器之間，以及所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和第二λ/4延遲器的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
35.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；選擇反射層，設(shè)置在所述顯示面板組件上，以透射在第一方向上的圓偏振的外部入射光的分量，和反射在與所述第一方向相反的第二方向上圓偏振的外部入射光的分量；以及功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面包括無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，還包括第一偏振器，其設(shè)置在所述選擇反射層和所述顯示面板組件之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的顯示裝置，還包括第一λ/4延遲器，其設(shè)置在所述第一偏振器和所述顯示面板組件之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的顯示裝置，還包括第二λ/4延遲器，其設(shè)置在所述選擇反射層和所述第一偏振器之間。
39.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，還包括第二偏振器，設(shè)其置在所述顯示面板組件之下。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的顯示裝置，還包括第三λ/4延遲器，其設(shè)置在所述第二偏振器和所述顯示面板組件之間。
41.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述選擇反射層由膽甾型液晶材料形成。
42.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，還包括背光組件，設(shè)置在所述顯示面板組件之下。
43.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述顯示面板組件、選擇反射層和功能透明板使用粘結(jié)劑結(jié)合。
44.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和選擇反射層之間，以及所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
46.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述顯示面板組件包括具有液晶分子的液晶層，所述液晶分子以90°扭曲向列模式、垂直配向模式、電控雙折射模式或面內(nèi)切換模式排列。
47.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有多個(gè)棱鏡，所述棱鏡由其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
48.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面的無膽甾型液晶材料的部分和有膽甾型液晶材料的部分分別反射光一次，從而反射的光再次返回向所述第一λ/4延遲器。
49.根據(jù)權(quán)利要求35的顯示裝置，其中所述功能透明板具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
50.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；第一偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的線性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述第一偏振器上；選擇反射層，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，以透射在第三方向上的圓偏振的入射光的分量，和反射在與所述第三方向相反的第四方向上圓偏振的入射光的分量；功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件下；以及第二偏振器，設(shè)置在所述第三λ/4延遲器下。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中所述選擇反射層是由膽甾型液晶材料形成的。
53.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，還包括設(shè)置在所述第二偏振器之下的背光單元。
54.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中所述功能透明板、選擇反射層、第二λ/4延遲器、第一偏振器、第一λ/4延遲器、顯示面板組件、第三λ/4延遲器和第二偏振器通過粘結(jié)劑結(jié)合。
55.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和選擇反射層之間，以及所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
57.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
58.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
59.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從所述選擇反射層入射的光一次，從而所述反射光再次返回向所述選擇反射層。
60.根據(jù)權(quán)利要求50的顯示裝置，其中所述功能透明板可以具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
61.一種顯示裝置，包括顯示面板組件；第一λ/4延遲器，設(shè)置在所述顯示面板組件上；第一偏振器，設(shè)置在所述第一λ/4延遲器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的線性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上線性偏振的外部入射光；第二λ/4延遲器，設(shè)置在所述第一偏振器上；選擇反射層，設(shè)置在所述第二λ/4延遲器上，以透射在第三方向上的圓偏振的入射光的分量，和反射在與所述第三方向相反的第四方向上圓偏振的入射光的分量；功能透明板，設(shè)置在所述選擇反射層上，所述功能透明板的頂表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面僅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
62.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面具有在其上的膽甾型液晶層。
63.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第二刻面僅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
64.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中所述功能透明板的頂表面具有棱鏡結(jié)構(gòu)，所述棱鏡結(jié)構(gòu)包括其上不存在膽甾型液晶層的第一刻面和其上存在膽甾型液晶層的第二刻面。
65.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中形成在所述功能透明板的頂表面的第一刻面和第二刻面分別反射從所述選擇反射層入射的光一次，從而所述反射光再次返回向所述選擇反射層。
66.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中所述功能透明板可以具有頂表面和底表面，所述頂表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻圖案，以及在這兩個(gè)表面的圖案中形成的頂點(diǎn)形成從彼此偏離。
67.根據(jù)權(quán)利要求61的顯示裝置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述選擇反射層的頂表面的表面結(jié)構(gòu)，空間形成在所述功能透明板和選擇反射層之間，以及所述空間由折射系數(shù)等于所述功能透明板和選擇反射層的平均折射系數(shù)的填充材料填充。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的顯示裝置，其中用于所述空間的填充材料包括比如硅樹脂的有機(jī)硅基材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)系統(tǒng)，其包括設(shè)置在顯示面板組件上的反射偏振器、λ/4延遲器和功能透明板，且功能透明板具有第一刻面和第二刻面，從而改善了在反射模式中工作的反射型LCD或透反型LCD的顯示亮度。在另一個(gè)實(shí)施例中，還可以使用包括依次設(shè)置在顯示面板組件上的λ/4延遲器、選擇反射層和功能透明板的光學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK1854850SQ20061007487
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者平井彰 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社