專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示裝置，特別涉及在中間隔著液晶相對配置的各基板中的一個基板的液晶一側(cè)上的像素區(qū)域具有像素電極和相對電極的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
這種液晶顯示裝置被稱為所謂的IPS式液晶顯示裝置，能由與基板大致平行的電場成分來驅(qū)動液晶，廣視角特性優(yōu)良，這些已為人們所知。
另一方面，作為與這種液晶顯示裝置相對比的液晶顯示裝置，有被稱為所謂的縱向電場方式的液晶顯示裝置，用于驅(qū)動液晶的一對電極，像素電極形成在一個基板的液晶一側(cè)的面上，相對電極形成在另一個基板的液晶一側(cè)的面上。
眾所周知，縱向電場方式的液晶顯示裝置也被應(yīng)用于便攜電話用的顯示器，其各像素具有透射區(qū)域和反射區(qū)域。
液晶顯示板的背面具有所謂的背光源，根據(jù)需要，使來自該背光源的光透射到觀察者一側(cè)，或關(guān)閉該背光源，使太陽光等外來光在通過液晶之后，反射到觀察者一側(cè)。
但是，這種情況下的液晶顯示裝置，通過反射區(qū)域的光在液晶中的光程約為通過透射區(qū)域的光的2倍。作為對策，通常在面向液晶的層上形成臺階，使得在反射區(qū)域上的液晶的層厚約為在透射區(qū)域上的液晶的層厚的1/2。
同樣，人們已知，被稱為IPS式的液晶顯示裝置也已被應(yīng)用于便攜電話用的顯示器，但是不能得到以下詳述的本發(fā)明的效果。
另外，下述專利文獻1至專利文獻3，公開都是與本發(fā)明的一部分技術(shù)特征相類似的結(jié)構(gòu)。即、專利文獻1公開了IPS式的液晶顯示裝置，包括透射式、反射式的說明、以及扭曲角、摩擦(rubbing)角，但沒有公開半透射或部分透射，并且，關(guān)于圓偏振光入射也沒有公開。
另外，專利文獻2和專利文獻3都公開了圓偏振光入射。
日本特開平9-329813號公報[專利文獻2]日本特開2002-98961號公報[專利文獻3]日本特開2002-48917號公報發(fā)明內(nèi)容如上所述，在所謂的縱向電場方式的液晶顯示裝置中，具有透射區(qū)域和反射區(qū)域的液晶顯示裝置(以下有時稱為部分透射式)，因為在面向液晶的層上有臺階，所以液晶分子的取向在該臺階部產(chǎn)生紊亂，在這里難免發(fā)生光泄露，引起像質(zhì)下降。
另外，通常的縱向電場方式，因為液晶的立起方向是同一方向，所以從斜向觀察畫面時，能見到這樣的不良情況存在圖像的濃淡反轉(zhuǎn)的方向。
本發(fā)明就是基于這樣的狀況而做出的，其優(yōu)點在于能夠提供減小或不需要透射區(qū)域和反射區(qū)域的液晶的層厚差的液晶顯示裝置。
另外，本發(fā)明的另一優(yōu)點在于能夠提供視角大(從斜向看畫面時顯示像的濃淡不易反轉(zhuǎn))的液晶顯示裝置。
另外，本發(fā)明的其它優(yōu)點在于能夠提供透射式、部分透射式、或半透射反射式的橫向電場驅(qū)動方式的液晶顯示裝置，即使在圓偏振光從背面一側(cè)入射到液晶層的情況下，透射亮度也良好。
這里，在說明本發(fā)明的概要之前，首先說明解決本發(fā)明的課題的原理。
本發(fā)明采用了在不施加電壓時呈黑顯示的、所謂的常黑顯示模式。
另外，為了在透射區(qū)域和反射區(qū)域的邊界不設(shè)置臺階、或臺階小的狀態(tài)下實現(xiàn)常黑顯示，在反射面(形成了反射層的位置。如果是部分透射式，則是形成了反射層的位置的開口部或間隙等。如果是半透射反射式，則是半透射反射膜的位置。)上的光需為圓偏振狀態(tài)。因此，在本發(fā)明中，使從背面一側(cè)向液晶入射的光是圓偏振光。
在所謂的縱向電場方式的驅(qū)動中，在透射區(qū)域和反射區(qū)域之間沒有臺階的情況(液晶層的層厚相等的情況)下，如圖1的曲線所示，在透射區(qū)域和反射區(qū)域上的光的特性不一致，在透射區(qū)域為最大透射率的情況下，在反射區(qū)域為黑顯示(特性反轉(zhuǎn)的問題)。另外，圖1所示的曲線，以其橫軸為電壓(V)，縱軸為亮度(B)，用實線表示的特性是透射光TM的特性，虛線表示的特性是反射光RM的特性。
為了消除這種不良，在本發(fā)明中，驅(qū)動方式采用橫向電場驅(qū)動，而不是縱向電場驅(qū)動。這里，所謂橫向電場驅(qū)動是指這樣的方式在夾持液晶的一對基板中的一個基板上配置像素電極和相對電極，由在該像素電極和相對電極之間產(chǎn)生的電場來驅(qū)動液晶。該橫向電場驅(qū)動的一個例子如圖2所示。另外，在圖2中，作為一般的橫向電場驅(qū)動的例子，表示了這樣的情況在一對基板上的各個取向膜的取向方向是平行或反平行的，在不施加電壓時液晶的扭曲角為0°。與圖1相同，以橫軸為電壓(V)，縱軸為亮度(B)，用實線表示的特性是透射光TM的特性，虛線表示的特性是反射光RM的特性。可知，在橫向電場驅(qū)動時，獲得最大透射率的電壓和獲得最大反射率的電壓產(chǎn)生差異，但是，與縱向電場驅(qū)動相比，能夠大幅度改善上述的特性反轉(zhuǎn)的問題。另外，利用橫向電場驅(qū)動能夠以抑制了液晶的立起的狀態(tài)驅(qū)動液晶，能夠防止在從斜向看畫面時，顯示像的濃淡反轉(zhuǎn)。
這里，由圖2可知，所憂慮的是在通常的橫向電場驅(qū)動方式下，透射顯示的亮度比反射顯示的亮度低。作為其對策，經(jīng)過各種研究之后，發(fā)現(xiàn)在橫向電場驅(qū)動下，為了在使用由圓偏振光構(gòu)成的入射光的情況下提高亮度，使不施加電壓時的液晶具有扭曲是極為有效的。
另外，在本說明書中的液晶層的扭曲角，只要不是特別說明，就表示在不施加電壓時的液晶層的扭曲角。因此，在本說明書中，在表示為例如90°的扭曲時，是指在不施加電壓時使液晶層具有90°的扭曲。
圖3表示在使液晶具有扭曲時透射部上的光電特性，以其橫軸為電壓(V)，縱軸為亮度(B)。曲線從圖中下側(cè)到上側(cè)依次表示具有0°扭曲(0°TW)的情況、具有25°扭曲(25°TW)的情況、具有50°扭曲(50°TW)的情況、具有90°扭曲(90°TW)的情況、具有70°扭曲(70°TW)的情況。由圖3可知，透射部的亮度由于扭曲角的增大而大幅度提高。
在圖3中可以看出，在使扭曲角為50°～90°的情況下，在此區(qū)間幾乎不產(chǎn)生亮度差，但與0°～25°的情況相比，亮度顯著提高。另外，在圖13和圖14中，如后面所述，扭曲角優(yōu)選為50°～120°。扭曲角的更理想范圍是60°～80°。
另外，這樣的效果不僅能夠應(yīng)用于本實施例中所列舉的部分透射式和半透射反射式的液晶顯示裝置，也能應(yīng)用于整個像素區(qū)域是透射區(qū)域的透射式液晶顯示裝置。
這樣，僅在圓偏振光入射時可以看到如下效果通過使液晶層具有扭曲能提高透射亮度。例如，在以往的透射式橫向電場驅(qū)動的液晶顯示裝置中通常使用的線偏振光入射時看不到上述效果。
作為參考，圖4表示在線偏振光入射的橫向電場驅(qū)動的液晶顯示裝置中，使液晶層具有扭曲的情況下的光電特性。在這種情況下，即使具有扭曲，在圖4中由圓圍起的部位，亮度也幾乎沒有明顯的變化。另外，圖4中由圓圍起的部位在未圖示的反射率特性為最大的電壓的附近，是實際用于驅(qū)動液晶的電壓。
另外，作為象這樣使液晶層具有扭曲角而帶來的不言而喻的效果，如圖5的曲線所示，能減輕由圓偏振光入射時的液晶的厚度變動引起的黑顯示的不均勻。圖5的曲線，其橫軸表示扭曲角TW(°)，縱軸表示黑顯示的亮度(Bb)，各特性曲線從下向上依次分別表示液晶的厚度變動是0.1μm、0.2μm、0.3μm的情況。具體來說，表示了在假設(shè)液晶厚度的設(shè)計值為4μm時，假想液晶的厚度分別為3.9μm、3.8μm、3.7μm的情況下，通過模擬求出的值。由圖5可知扭曲角越大，液晶層厚的變動的裕度越大。
以下，以上述說明為前提，簡單說明在本申請所公開的發(fā)明中有代表性的發(fā)明的概要。
(1)一種液晶顯示裝置，包括具有像素電極和相對電極的第1基板，與上述第1基板相對配置的第2基板，夾在上述第1基板和第2基板之間的液晶層，在上述液晶層的前面一側(cè)配置的上偏光膜，以及在上述液晶層的背面一側(cè)配置的下偏光膜；其特征在于，具有下相位差膜，配置在上述液晶層和上述下偏光膜之間，使線偏振光成為圓偏振光；和上相位差膜，配置在上述液晶層和上述上偏光膜之間；上述液晶層由在上述第1基板的上述像素電極和上述第1基板的上述相對電極之間產(chǎn)生的電場驅(qū)動，在不施加電壓時，上述液晶層的扭曲角是50度～120度，并且進行黑顯示。
(2)在(1)中，在不施加電壓時，上述液晶層的扭曲角是60度～80度。
(3)在(1)或(2)中，具有反射從上述前面一側(cè)入射的光進行顯示的反射區(qū)域，和透射從上述背面一側(cè)入射的光進行顯示的透射區(qū)域。
(4)在(3)中，上述反射區(qū)域在上述下相位差膜和上述液晶層之間的任意位置具有反射從上述前面一側(cè)入射的光的反射層。
(5)在(3)或(4)中，在上述反射區(qū)域上的上述液晶層的層厚和在上述透射區(qū)域上的上述液晶層的層厚大致相等。
(6)在(1)或(2)中，在上述下相位差膜和上述液晶層之間的任意部位，具有半透明的、有透射特性和反射特性兩種特性的半透射反射層。
(7)在(1)或(2)中，上述液晶顯示裝置能進行反射顯示和透射顯示，其中，上述反射顯示是反射從上述前面一側(cè)入射的光進行顯示的，上述透射顯示是透射從上述背面一側(cè)入射的光進行顯示的，當(dāng)設(shè)在進行上述反射顯示的部位的上述液晶層的層厚為dr、在進行上述透射顯示的部位的上述液晶層的層厚為dt時，0.75dt≤dr≤1.1dt成立。
(8)在(7)中，有0.9dt≤dr≤1.1dt。
(9)在(7)或(8)，在俯視觀察時，進行上述反射顯示的部位和進行上述透射顯示的部位配置在不同位置。
(10)在(7)或(8)中，在俯視觀察時，進行上述反射顯示的部位和進行上述透射顯示的部位至少有一部分重疊。
(11)在(1)或(2)中，具有配置在上述下偏光膜的背面一側(cè)的背光源。
在本說明書中，偏振膜包括例如，偏振片、偏振薄膜、涂敷型偏振膜等。另外，例如，相位差膜包括相位板(有時也稱為相位差板)、相位薄膜(有時也稱為相位差薄膜)、波長板(有時也稱為λ/4板或λ/2板等)、涂敷型相位膜(有時也稱為相位差膜)。相位差膜可以用1片構(gòu)成，也可以用2片或2片以上組合構(gòu)成。前面一側(cè)、背面一側(cè)意思是從觀察者來看為前面一側(cè)、背面一側(cè)。
另外，本發(fā)明并不限于以上的結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以進行各種變更。


圖1是縱向電場驅(qū)動時在透射區(qū)域和反射區(qū)域的B-V特性圖。
圖2是橫向電場驅(qū)動時在透射區(qū)域和反射區(qū)域的B-V特性圖。
圖3是在橫向電場驅(qū)動時使液晶具有扭曲的情況下，圓偏振光入射時在透射區(qū)域的B-V特性圖。
圖4是在橫向電場驅(qū)動時使液晶具有扭曲的情況下，線偏振光入射時在透射區(qū)域的B-V特性圖。
圖5是表示在橫向電場驅(qū)動時改變使液晶具有的扭曲角的情況下，圓偏振光入射時在透射區(qū)域的液晶厚度變動引起的黑顯示的不均勻。
圖6是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的一個實施例的剖視圖。
圖7是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的其它實施例的剖視圖。
圖8是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的其它實施例的剖視圖。
圖9是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的其它實施例的剖視圖。
圖10是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的其它實施例的剖視圖。
圖11是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的結(jié)構(gòu)的其它實施例的剖視圖。
圖12是表示在應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置中扭曲角和摩擦角的說明圖。
圖13是表示在改變使液晶具有的扭曲角的情況下，在透射區(qū)域和反射區(qū)域的亮度的特性圖。
圖14是表示在改變使液晶具有的扭曲角的情況下，在透射區(qū)域的B-V特性圖。
圖15是表示在使液晶具有的扭曲角為50°～120°的情況下，亮度對摩擦角的特性圖。
圖16是表示應(yīng)用本發(fā)明的液晶顯示裝置的包括液晶顯示板的光學(xué)元件的特性的分解圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的液晶顯示裝置的實施例。
圖6是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的一個實施例的剖視圖。在本實施例中示出了應(yīng)用于部分透射式液晶顯示裝置的例子。
另外，圖6所示的液晶顯示板(液晶單元)LCC，為了便于說明，僅示出了與設(shè)置成例如矩陣狀的各像素中的一個像素相當(dāng)?shù)牟糠值钠拭妗?br> 液晶顯示板LCC，以中間隔著液晶LC相對配置的透明基板SUB1、SUB2為外殼而構(gòu)成。透明基板SUB2配置在觀察者一側(cè)(圖6的上側(cè))，透明基板SUB 1配置在后述的背光源BL一側(cè)。
在透明基板SUB1的液晶一側(cè)的面的像素區(qū)域上，形成有像素電極PX和相對電極CT。這些像素電極PX和相對電極CT由帶狀圖案構(gòu)成，從圖6的正面延伸配置到圖6的背面，在與其延伸方向正交的方向上，按相對電極CT、像素電極PX、相對電極CT......這樣的方式保持預(yù)定的間隔地交替配置。
在像素電極PX和相對電極CT之間產(chǎn)生施加在液晶LC上的電場，這些電場中的與透明基板SUB1的面平行的成分使該液晶分子動作。
像素電極PX和相對電極CT都是由光反射效率良好的、例如Al等金屬構(gòu)成的。由此，在俯視觀察時，像素區(qū)域中的、形成了像素電極PX和相對電極CT的部位，構(gòu)成反射區(qū)域RL，其余的部位構(gòu)成透射區(qū)域。
并且，在透明基板SUB1的表面，覆蓋該像素電極PX和相對電極CT地形成有取向膜AL1。該取向膜AL1是與液晶LC直接接觸的膜，通過其摩擦方向的設(shè)定，確定該液晶LC的分子的初始取向方向。
另外，在上述的說明中，為了便于說明，對1個像素進行放大，在像素區(qū)域中僅表示出像素電極PX、相對電極CT、以及取向膜AL，因此，不言而喻，也可以附加配置上述構(gòu)成部件以外的其它構(gòu)成部件。例如，在本實施例中，像素驅(qū)動采用有源矩陣方式，在上述透明基板SUB1上，形成有在行方向上延伸、在列方向上并列設(shè)置的柵極信號線和在列方向上延伸、在行方向上并列設(shè)置的漏極信號線，將這些信號線所包圍的區(qū)域作為像素區(qū)域，該像素區(qū)域具有薄膜晶體管，并且形成有相對電壓信號線，上述薄膜晶體管由來自柵極信號線的掃描信號導(dǎo)通，并且向上述像素電極PX提供來自漏極信號線的圖像信號，上述相對電壓信號線用于向上述相對電極CT提供成為上述圖像信號的基準的信號。
另外，在透明基板SUB2的液晶一側(cè)的面上形成有取向膜AL2。該取向膜AL2也是與液晶LC直接接觸的膜，通過其取向方向的設(shè)定，確定該液晶LC分子的初始取向方向。
為了便于說明，在該透明基板SUB2上省略了例如黑矩陣、濾色片等的圖示。
這樣構(gòu)成的液晶顯示板LCC，在其透明基板SUB 1的與液晶相反的一側(cè)的面上，依次層疊配置有相位板PS2、相位板PS1、以及偏振片PL1。另外，相位板有時也稱相位差板。
這些相位板PS2、相位板PS1、以及偏振片PL1組合起來起到圓偏振片的作用。
另外，在液晶顯示板LCC的透明基板SUB2的與液晶相反的一側(cè)的面上，依次層疊地配置有相位板PS3、相位板PS4、以及偏振片PL2。相位板PS3、相位板PS4起到補償膜的作用。
另外，通常認為上述各相位板、偏振片是作為膜結(jié)構(gòu)配置(粘貼)的，但在本說明書的說明中，為了便于說明，去掉了上述相位板、偏振片來表示液晶顯示板LCC。
關(guān)于偏振片PL1、PL2、相位板PS1～PS4，如后面所述可作各種變更。
另外，在液晶顯示板LCC的背面，中間隔著作為圓偏振片起作用的相位板PS2、相位板PS1、以及偏振片PL1地配置有背光源BL。
在將液晶顯示裝置作為透射式使用的情況下，該背光源BL亮燈，其光TM通過偏振片PL1、相位板PS1、相位板PS2、液晶顯示板LCC、相位板PS3、相位板PS4、以及偏振片PL2，到達觀察者眼中。此時，上述光是這樣通過液晶顯示板LCC的即、穿過像素電極PX和相對電極CT的間隙。
這里，在橫向電場驅(qū)動的液晶顯示裝置中，在不施加電壓時進行黑顯示，并且在來自背面一側(cè)的入射光以圓偏振光入射到液晶LC的情況下，如果在不施加電壓時使液晶LC具有預(yù)定的扭曲角，則與無扭曲的情況相比，能夠提高透射亮度。關(guān)于該預(yù)定的扭曲角在后面詳細介紹。
在作為反射式使用的情況下，該背光源BL被關(guān)閉，從觀察者一側(cè)入射的、例如太陽光等光RM通過偏振片PL2、相位板PS4、相位板PS3、液晶顯示板LCC，在該液晶顯示板LCC內(nèi)被反射，又再次通過相位板PS3、相位板PS4、以及偏振片PL2，到達觀察者眼中。這種情況下，在液晶顯示板LCC上的上述光的反射由像素電極PX和相對電極CT來完成。
在上述實施例中，像素電極PX和相對電極CT形成在同一層面上。但是，不言而喻，即使在像素電極PX和相對電極CT之間加入絕緣膜，由此使像素電極PX和相對電極CT形成在不同的層上，也可達到同樣的效果。
另外，在上述實施例中，像素電極PX和相對電極CT具有光反射功能，但是，并不限于此，也可以是僅任意一個具有光反射功能。這種情況下，作為不具有光反射功能的另一個電極的材料，可以使用由例如ITO(Indium Tin Oxide)等構(gòu)成的透光性的導(dǎo)電層，將該形成區(qū)域作為透射區(qū)域。
在本實施例中，因為使用了部分透射式的液晶顯示裝置，因此在俯視觀察時，進行反射顯示的部位(反射區(qū)域RL)和進行透射顯示的部位(透射區(qū)域)配置在不同的位置。在反射區(qū)域RL中，具有光反射功能的反射層(本實施例的情況下是像素電極PX和相對電極CT)形成在圓偏振片和液晶LC之間的任意位置。
另外，優(yōu)選的是透射區(qū)域和反射區(qū)域RL的液晶LC的層厚大致相等。因為在透射區(qū)域未形成具有反射功能的反射膜，所以，在透射區(qū)域和反射區(qū)域，有時液晶LC的層厚不同，但因為其臺階本身小，所以在容許范圍內(nèi)?？紤]光學(xué)特性，也可以有意地設(shè)置小的臺階。當(dāng)設(shè)反射區(qū)域RL的液晶LC的層厚為dr，透射區(qū)域的液晶LC的層厚為dt時，優(yōu)選的是0.75dt≤dr≤1.1dt。另外，進一步優(yōu)選的是0.9dt≤dr≤1.1dt。無論是否有意，在形成了小臺階的情況下，都與有意地使dt為dr的大約2倍的以往的液晶顯示裝置有明顯的不同。
圖7是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的另一實施例的剖視圖，是與圖6對應(yīng)的圖。
與圖6的情況相比不同的結(jié)構(gòu)在于液晶顯示板LCC，首先，在像素區(qū)域的大致整個區(qū)域上(也可以到達相鄰的像素區(qū)域)形成了相對電極CT，中間隔著絕緣膜INS與該相對電極CT重合地設(shè)置了由多個電極群構(gòu)成的像素電極PX。
由于該相對電極CT和像素電極PX，本發(fā)明的液晶顯示裝置能夠通過具有與透明基板SUB1的面大致平行的成分的電場來驅(qū)動液晶，也能夠通過在像素電極PX的周邊(邊緣)部與相對電極CT大致垂直地產(chǎn)生的電場來驅(qū)動液晶。
并且，在這樣的結(jié)構(gòu)中，在形成于像素區(qū)域的一部分上的反射區(qū)域RL上，將反射金屬層MET與像素電極PX和相對電極CT分開設(shè)置。該反射金屬層MET在例如相對電極CT的上面直接接觸地形成，保持為與施加在相對電極CT上的電位相同的電位。
單獨設(shè)置進行光反射的反射金屬層MET，像素電極PX和相對電極CT中的任何一個都由ITO等這樣的透光性導(dǎo)電膜形成，由此能提高所謂的像素的開口率。另外，能夠提高電場密度，進行低電壓驅(qū)動。
圖8是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的其它實施例的剖視圖，是與圖6對應(yīng)的圖。在本實施例中，示出了應(yīng)用于半透射反射式的液晶顯示裝置的實施例。
與圖6的情況相比，不同的結(jié)構(gòu)首先在于用ITO等這樣的透光性導(dǎo)電層形成了像素電極PX和相對電極CT的材料。
另外，通過例如在透明基板SUB1的與液晶LC相反的一側(cè)的面與相位板PS2之間配置半透射反射膜ST，使得在像素區(qū)域的整個區(qū)域上兼有透射區(qū)域和反射區(qū)域。該半透射反射膜ST是半透明的，具有透射特性和反射特性這兩種特性。因此，在俯視觀察時，進行反射顯示的部位和進行透射顯示的部位至少一部分重疊。在本實施例中，像素電極PX和相對電極CT由透光性的導(dǎo)電層形成，所以進行反射顯示的部位和進行透射顯示的部位是一致的。但是，在半透射反射膜ST上設(shè)置開口等，并僅在一部分上形成時，能形成透射顯示專用區(qū)域。另外，如果將像素電極PX和相對電極CT中的至少一個作為反射層，則能形成反射顯示專用的區(qū)域。
另外，在半透射反射式的情況下，因為在俯視觀察時，在相同位置(點)兼有反射顯示和透射顯示兩種方式，結(jié)果滿足反射區(qū)域的液晶LC的層厚和透射區(qū)域的液晶LC的層厚大致相等這樣的條件。
在本實施例中，半透射反射膜ST形成在透明基板SUB1的與液晶LC相反的一側(cè)的面上，但是，也可以形成在透明基板SUB1和液晶LC之間。即、半透射反射膜ST可以配置在圓偏振片和液晶LC之間的任意位置。
另外，作為半透射反射膜ST能通過使鋁等反射層形成得薄到光透射的程度來實現(xiàn)?；蛘撸谎远?，也可以通過層疊多層絕緣層等膜，并控制它們的膜厚(利用所謂的界面反射)來具有作為半透射反射膜ST的功能。作為該絕緣膜，在液晶顯示板LCC內(nèi)也可以利用基底膜、柵極絕緣膜、層間絕緣膜、保護膜等用于其它用途的膜。當(dāng)然，也可以單獨形成。
圖9是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的其它實施例的剖視圖，是與圖6對應(yīng)的圖。
與圖8的情況相同，液晶顯示裝置構(gòu)成為在像素區(qū)域的整個區(qū)域上兼有透射區(qū)域和反射區(qū)域，例如在透明基板SUB1的與液晶LC相反的一側(cè)的面上，與相位板PS2之間設(shè)置了半透射反射膜ST。另外，如用圖8所說明的那樣，半透射反射膜ST可以配置在圓偏振片和液晶LC之間的任意位置。
并且，相對電極CT形成在像素區(qū)域的大致整個區(qū)域上(也可以到達相鄰的像素區(qū)域上)，中間隔著絕緣膜INS與該相對電極CT重合地形成有由多個電極群構(gòu)成的像素電極PX，這一點與圖7相同。因為半透射反射膜ST也具有光反射功能，因此像素電極PX和相對電極CT的材料由ITO等這樣的透光性導(dǎo)電層形成。
圖10是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的其它實施例的剖視圖，是與圖6對應(yīng)的圖。
與圖6的情況相比，不同的結(jié)構(gòu)在于在形成于同一層的像素電極PX和相對電極CT的下層，中間隔著絕緣膜INS形成有反射金屬層MET，該反射金屬層MET保持為與施加在像素電極PX上的電位相同的電位。另外，也可以使反射金屬層MET與相對電極CT的電位相同。
由于用該反射金屬層MET將反射區(qū)域RL形成為自由的形狀，因此，像素電極PX和相對電極CT例如都可由ITO等這樣的透光性導(dǎo)電膜構(gòu)成。
圖11是表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的其它實施例的剖視圖，是與圖6對應(yīng)的圖。
與圖6的情況相比，不同的結(jié)構(gòu)在于例如，在同一層上形成的像素電極PX和相對電極CT，例如，它們都是由光反射效率高的導(dǎo)電層和透光性的導(dǎo)電層依次層疊的雙層構(gòu)造形成，并且，透光性的導(dǎo)電層充分覆蓋光反射效率高的導(dǎo)電層。即、在俯視觀察時，在光反射效率高的導(dǎo)電層的周邊，透光性導(dǎo)電層向外側(cè)稍微延伸。
在這種情況下，能夠在像素電極PX和相對電極CT中、形成了光反射效率高的導(dǎo)電層的區(qū)域構(gòu)成反射區(qū)域，在其余的區(qū)域構(gòu)成透射區(qū)域。
在這樣構(gòu)成的情況下，有如下效果，無須縮減各電極的寬度就能夠充分確保透射區(qū)域。
上述圖6至圖11所示的各結(jié)構(gòu)，示出了被稱為橫向電場方式的液晶顯示裝置的有代表性的結(jié)構(gòu)。因此，即使在例如層構(gòu)造等方面進行了一些改變，但只要是在一個基板的液晶一側(cè)的面上具有產(chǎn)生電場用的一對電極，即像素電極PX和相對電極CT的結(jié)構(gòu)，就能夠應(yīng)用本發(fā)明。
下面，說明上述實施例中的初始取向狀態(tài)的扭曲角。
在圖12的下側(cè)的圖中示出了液晶顯示板LCC的剖視圖，將其俯視圖與該剖視圖對應(yīng)地畫在上側(cè)。在該俯視圖中示出了像素電極PX和相對電極CT，這些電極的延伸方向是從圖的上側(cè)到下側(cè)的方向，像素電極PX和相對電極CT交替配置。另外，圖12基于圖6的實施例進行說明，但對于圖7～圖11的實施例，扭曲角也大致相同。
另外，圖12中所示的虛線箭頭表示在透明基板SUB1一側(cè)的取向膜AL1的摩擦方向AX1，實線箭頭表示在透明基板SUB2一側(cè)的取向膜AL2的摩擦方向AX2。
此時，設(shè)液晶的介電常數(shù)異向性Δε為正(Δe＞0)，在不施加電壓時，如圖12所示來確定摩擦角θrub、扭曲角θtw。
另外，摩擦角θrub是取向方向AX1相對于像素電極PX的延伸方向的角度、扭曲角θtw是液晶LC的扭曲角，在本實施例中，與不施加電壓時取向方向AX1相對于取向方向AX2的角度相等。
這里，將透射和反射顯示都可進行的范圍設(shè)為隨著電壓的上升透射、反射都變亮的范圍，從在透射顯示和反射顯示都可進行的范圍的最大透射率、最大反射率的角度出發(fā)，考察最佳扭曲角。
圖13是通過模擬得到的曲線，以其橫軸為扭曲角θtw，縱軸為亮度B。用實線表示的特性是透射光TM的特性，用虛線表示的特性是反射光RM的特性。另外，在圖13中反射光RM的特性，示出了在透射和反射都可進行的范圍內(nèi)反射率最大時的反射亮度。另外，透射光TM的特性示出了在透射和反射都可進行的范圍內(nèi)反射率最大時對應(yīng)的透射亮度。因此，透射光TM的特性未必是最大的。但是，雖未圖示，但即使是在使用透射光TM的最大亮度畫出特性曲線的情況下，也是成大致相似的傾向的形狀。
從上述各特性曲線可知扭曲角θtw的范圍在50度至120度的范圍，亮度B高，并且大致均勻，在該范圍內(nèi)，透射特性、反射特性都能得到良好的效果。
另外，圖14是僅表示了透射顯示的特性的曲線，以其橫軸為電壓(V)，縱軸為亮度B。示出了在扭曲角θtw為0°(0°TW)、50°～120°(50°～120°TW)、135°(135°TW)、180°(180°TW)的情況下的特性，能夠確認在50°或50°以上的扭曲角θtw時能得到高亮度。但是，如果扭曲角過大，則特性會降低。因此，從透射亮度的角度出發(fā)，扭曲角θtw優(yōu)選為50°～120°。另外，從圖13和圖3可知，透射亮度特別高的是在扭曲角θtw為70°前后，所以扭曲角為60°～80°更佳。這個范圍對于使用了透射光TM的最大亮度的特性曲線也是相同的。
另外，如上所述使扭曲角θtw為50°～120°的范圍，在圖15中示出表示亮度B對取向角θrub(°)的關(guān)系的曲線。在圖15中，以其橫軸為摩擦角θrub，縱軸為亮度B。另外，用實線表示的特性是透射光TM的特性，用虛線表示的特性是反射光RM的特性。
從該圖15可以明確，摩擦角θrub優(yōu)選0°到15°的范圍。在脫離這個范圍、即不足0°或大于15°的范圍內(nèi)，透射顯示的亮度下降。但只要能得到設(shè)計上所需的特性，則即使透射亮度稍有下降也沒有問題，所以在0°到15°的范圍之外的范圍內(nèi)使用摩擦角θrub也可以。
接下來，說明在反射面構(gòu)成大致圓偏振片的相位板、偏振片等的各特性。圖16是與例如圖6所示的結(jié)構(gòu)對應(yīng)地表示出各光學(xué)元件的分解圖，從圖16中左側(cè)(配置了背光源BL的一側(cè))起，依次配置有偏振片PL1、相位板PS1、相位板PS2、液晶顯示板LCC、相位板PS3、相位板PS4、偏振片PL2。
另外，在圖16中，如圖所示，在各光學(xué)元件內(nèi)分別示出了偏振片PL1、PL2的各吸收軸方向、相位板PS1～PS4的各相位滯后軸方向、液晶顯示板LCC的摩擦方向AX1、AX2。這些方向是以與液晶顯示板LCC的像素電極PX(相對電極CT)的延伸方向正交的方向為基準確定的。使用與該基準方向所成的角度θ來描述這些方向。
表1示出了液晶LC層的延遲為例如360nm、扭曲角θtw為例如90°時優(yōu)選的相位板、偏振片等的膜結(jié)構(gòu)例。
在表1中，上偏振片對應(yīng)于上述偏振片PL2，上相位板(2)對應(yīng)于上述相位板PS4，上相位板(1)對應(yīng)于上述相位板PS3，液晶單元對應(yīng)于上述液晶顯示板LCC，下相位板(1)對應(yīng)于上述相位板PS2，下相位板(2)對應(yīng)于上述相位板PS1，下偏振片對應(yīng)于上述偏振片PL1。
并且，從結(jié)構(gòu)1到結(jié)構(gòu)4，上述各光學(xué)元件的軸方向角度、層厚等分別示出了適當(dāng)?shù)闹怠?br> 由于實際的膜結(jié)構(gòu)也根據(jù)扭曲角θtw的設(shè)定等變化，因此只要在反射面(形成反射層的位置。如果是部分透射式，則是形成了反射層的位置的開口部或間隙等。如果是半透射反射式，則是半透射反射膜的位置。)上滿足大致圓偏振光的條件，則表1中的值就可以變更?；旧嫌上聜?cè)膜變換為圓偏振光，由上側(cè)膜補償通過液晶層的光。從這種意義上，上側(cè)膜是補償膜。另外，實際的膜結(jié)構(gòu)還包括扭曲角、摩擦方向、膜配置，也包括相對于電極方向?qū)ΨQ的配置。
另外，膜的數(shù)量可以適當(dāng)?shù)馗淖?。例如，下?cè)的相位板PS1、PS2也可以象結(jié)構(gòu)3、結(jié)構(gòu)4那樣，省略相位板PS1而由1片構(gòu)成，也可以象結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)2那樣由2片構(gòu)成，雖然具體的例子省略了，但是也可以由3片或3片以上構(gòu)成。
表1

另外，在上述說明中，示出了液晶的介電常數(shù)異向性Δε為正(Δε＞0)的情況。但是，在液晶的介電常數(shù)異向性Δε為負(Δε＜0)的情況下，如果改變數(shù)值，則也能使用。
另外，表1是說明圖6的實施例的，關(guān)于圖7～圖11的實施例，基本的思想是相同的，因此可以根據(jù)需要改變數(shù)值。
在圖6～圖11所說明的實施例中，偏振片PL2只要配置在液晶LC的前面一側(cè)，則可以是任意位置。因此，也可以用例如涂敷式的偏振膜，形成在透明基板SUB2的液晶一側(cè)的面上。
關(guān)于偏振片PL1，只要配置在液晶LC的背面一側(cè)，則可以是任意位置。但是，要在背光源的前面一側(cè)。也可以用例如涂敷式的偏光膜，形成在透明基板SUB1的液晶一側(cè)的面上。
關(guān)于配置在背面一側(cè)的相位板PS1、PS2，如果整體上具有將線偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的作用，則在其片數(shù)上沒有限制。并且，只要是在液晶LC和偏振片PL1之間，則可以是任意位置。因此，也可以用例如涂敷式的相位膜，形成在透明基板SUB1的液晶一側(cè)的面上。
配置在前面一側(cè)的相位板PS3、PS4，在其片數(shù)上也沒有限制。并且，只要是在液晶LC和偏振片PL2之間，則可以是任意位置。因此，也可以用例如涂敷式的相位膜，形成在透明基板SUB2的液晶一側(cè)的面上。
另外，雖然用圖6～圖11說明了部分透射式、或半透射半反射式的實施例，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于透射式的液晶顯示裝置。這是因為，在橫向電場驅(qū)動方式的液晶顯示裝置中，即使在圓偏振光從背面一側(cè)入射到液晶層的情況下，通過在不施加電壓時使液晶具有扭曲角，透射亮度也是良好的。這種情況下，在圖6～圖11的實施例中，將具有光反射功能的膜變?yōu)橥腹庑缘膶?dǎo)電層，或去掉半透射反射膜ST也能實現(xiàn)。
上述各實施例可以分別單獨使用，或組合使用。這是因為能夠單獨或相乘地實現(xiàn)各實施例的效果。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括具有像素電極和相對電極的第1基板，與上述第1基板相對配置的第2基板，夾在上述第1基板和上述第2基板之間的液晶層，在上述液晶層的前面一側(cè)配置的上偏光膜，以及在上述液晶層的背面一側(cè)配置的下偏光膜，其特征在于，具有下相位差膜，配置在上述液晶層和上述下偏光膜之間，使線偏振光成為圓偏振光，和上相位差膜，配置在上述液晶層和上述上偏光膜之間；上述液晶層由在上述第1基板的上述像素電極和上述第1基板的上述相對電極之間產(chǎn)生的電場驅(qū)動，在不施加電壓時，上述液晶層的扭曲角是50度～120度，并且進行黑顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于在不施加電壓時，上述液晶層的扭曲角是60度～80度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于，具有反射從上述前面一側(cè)入射的光進行顯示的反射區(qū)域，和透射從上述背面一側(cè)入射的光進行顯示的透射區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述反射區(qū)域在上述下相位差膜和上述液晶層之間的任意位置具有反射從上述前面一側(cè)入射的光的反射層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述反射區(qū)域上的上述液晶層的層厚和在上述透射區(qū)域上的上述液晶層的層厚大致相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下相位差膜和上述液晶層之間的任意位置，具有半透明的、有透射特性和反射特性兩種特性的半透射反射膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述液晶顯示裝置能進行反射顯示和透射顯示，其中，上述反射顯示是反射從上述前面一側(cè)入射的光進行顯示的，上述透射顯示是透射從上述背面一側(cè)入射的光進行顯示的，當(dāng)設(shè)在進行上述反射顯示的部位的上述液晶層的層厚為dr、在進行上述透射顯示的部位的上述液晶層的層厚為dt時，0.75dt≤dr≤1.1dt成立。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于0.9dt≤dr≤1.1dt。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于在俯視觀察時，進行上述反射顯示的部位和進行上述透射顯示的部位配置在不同位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液晶顯示裝置，其特征在于在俯視觀察時，進行上述反射顯示的部位和進行上述透射顯示的部位至少一部分重疊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征在于具有配置在上述下偏光膜的背面一側(cè)的背光源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透射式、部分透射式、或半透射反射式的橫向電場驅(qū)動方式的液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括具有像素電極和相對電極的第1基板，與上述第1基板相對配置的第2基板，夾在上述第1基板和第2基板之間的液晶層，在上述液晶層的前面配置的上偏光膜，以及在上述液晶層的背面配置的下偏光膜；其特征在于，具有下相位差膜，配置在上述液晶層和上述下偏光膜之間，使線偏振光成為圓偏振光，和上相位差膜，配置在上述液晶層和上述上偏振膜之間，上述液晶層由在上述第1基板的上述像素電極和上述第1基板的上述相對電極之間產(chǎn)生的電場驅(qū)動，在不施加電壓時，上述液晶層的扭曲角是50度～120度并且進行黑顯示。
文檔編號G02F1/1335GK1766700SQ200510109558
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者森本政輝, 今山寬隆, 落合孝洋, 伊東理 申請人:株式會社日立顯示器