專利名稱：半透射反射型液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半透射反射型液晶顯示(LCD)器件，以及更具體地說，涉及在LCD設(shè)備的每一像素中，具有透射區(qū)和反射區(qū)的半透射反射型LCD設(shè)備。
背景技術(shù)：
LCD設(shè)備粗略地分類成兩種類型，包括透射LCD設(shè)備和反射LCD設(shè)備。通常，透射LCD設(shè)備具有背光單元和控制來自背光單元的光的透射量，從而表示在屏幕上表示圖像。反射LCD設(shè)備具有反射從外面入射的光的反射膜以及將由反射膜反射的光用作光源來表示圖像。即，反射LCD設(shè)備不要求背光單元，以及在降低功耗、厚度和重量方面比透射LCD設(shè)備更有利。然而，由于反射LCD設(shè)備將背景光用作光源，如果LCD設(shè)備的背景暗，降低圖像的可見度。
作為具有反射LCD設(shè)備和透射LCD設(shè)備的優(yōu)點的LCD設(shè)備，已知半透射反射型LCD設(shè)備(參見例如JP-2003-344837A，圖4和20，列0009至0019，列0045至0048)。半透射反射型LCD設(shè)備在LCD設(shè)備的每一像素中具有透射區(qū)和反射區(qū)。透射區(qū)透射從背光單元發(fā)出的光以及將背光單元用作用于表示圖像的光源。反射區(qū)具有反射膜以及使用從外部入射并由反射膜反射的光作為光源。在半透射反射型LCD設(shè)備中，如果LCD設(shè)備的背景亮，通過使用反射區(qū)，將圖像表示在屏幕上，以及斷開背光單元，從而實現(xiàn)降低功耗。另一方面，如果LCD設(shè)備的背景暗，接通背光單元來通過使用透射區(qū)表示圖像，從而即使在暗背景中，也允許圖像表示在屏幕上。
橫向電場LCD設(shè)備，諸如面內(nèi)切換模式(IPS模式)稱為LCD設(shè)備的顯示模式。LCD設(shè)備具有在公用基板上的每一像素中形成的像素電極和公用電極，以及這些電極將其間的橫向電場施加到液晶(LC)層。IPS模式LCD設(shè)備在平行于襯底的表面的方面中旋轉(zhuǎn)LCD層中的LC分子，以便表示圖像，從而實現(xiàn)比扭曲向列(TN)模式LCD設(shè)備更寬的視角。
如果在半透射反射型LCD設(shè)備中采用IPS模式，產(chǎn)生在這兩個區(qū)域間反轉(zhuǎn)黑圖像和白圖像的問題，如在上述專利公開的技術(shù)中所述。更具體地說，如果將透射區(qū)設(shè)置在常黑模式，反射區(qū)將具有常白模式。為更好理解本發(fā)明，在下文中，將描述圖像反轉(zhuǎn)的問題。
圖22A示意性地表示透射LCD設(shè)備的截面圖，其中，雙向箭頭表示如平行于基板看，偏振膜的偏振光軸的方向。圖22B表示在第一偏振膜51、LC層53和第二偏振膜52發(fā)射光之后，在用于圖22A的結(jié)構(gòu)的反射和透射區(qū)55和56中的光的偏振光方向。在圖22B中，雙向箭頭描述線性偏振光，粗箭頭表示光的行進方向，帶圓“R”表示順時針循環(huán)偏振光，帶圓“L”表示逆時針循環(huán)偏振光，以及空心棒表示LC導(dǎo)向器(分子)的方向。圖22A表示包括反射區(qū)55和透射區(qū)56的單像素的狀態(tài)。反射區(qū)55將來自反射膜54的反射光用作光源，以及透射區(qū)56將背光單元用作光源。
發(fā)光側(cè)的偏振膜(第一偏振膜)51是對反射和透射區(qū)55和56有影響的公用偏振膜，而偏振膜(第二偏振膜)52是對反射區(qū)56的光入射側(cè)有影響的專用偏振膜。排列這些偏振膜51和52以便其偏振光軸直角交叉。
在LC層53中，排列LC分子以便相對于第二偏振膜52的偏振光軸(光透射軸)的方向，使在缺少施加電壓的情況下的分子方向偏轉(zhuǎn)90度。呈現(xiàn)圖22A中所示的第二偏振膜52的偏振軸的方向是參考方向，或處于0度，將第一偏振膜51的偏振光軸的方向設(shè)置在90度以及將在LC層53中的LC分子的縱軸的初始方向設(shè)置在90度，如圖22A所示。
在LC層53的透射區(qū)中，調(diào)整LC層53的單元間隙以便遲滯Δnd(Δn是LC分子的折射率各向異性，以及“d”是單元間隙)呈現(xiàn)λ/2(λ是光的波長，例如，在綠光的情況下，λ為550nm)，以及在LC層53的反射區(qū)55中，調(diào)整單元間隙以便遲滯呈現(xiàn)λ/4。在缺少和存在用于各個區(qū)55和56的施加電壓的情況下，在下文中，將描述在LCD設(shè)備的屏幕上表示的圖像。
<在缺少施加電壓的情況下的反射區(qū)>
首先參考圖22B的最左列，描述LC層53上，在缺少施加電壓(Voff)的情況下，反射區(qū)55中的圖像。在反射區(qū)55中，通過第一偏振膜51的90度線性偏振光進入LC層53。在這種情況下，對齊已經(jīng)進入LC層53的線性偏振光的光軸的方向和LC分子的縱軸的方向，由此，使90度線性偏振光無偏振光變化地通過LC層53，并由反射膜54反射。因此，90度線性偏振光再次無變化地進入LC層53。由此通過LC層53發(fā)射90度線性偏振光并進入第一偏振膜51。由于第一偏振膜51的偏振軸的方向設(shè)置在90度，使線性偏振光通過第一偏振膜51。因此，在LCD設(shè)備的Voff時，表示亮圖像(白圖像)。
<在存在施加電壓的情況下的反射區(qū)>
接著，將參考圖22B中的第二最左列，描述在LC層53上存在施加電壓時的反射區(qū)55中的狀態(tài)。通過第一偏振膜51的90度線性偏振光進入LC層53。其中，施加電壓使LC層53中的LC分子的縱軸的方向相對于基板的表面，從0度改變成45度。由于使已經(jīng)進入LC層53的光的偏振方向從LC分子的縱軸的方向偏轉(zhuǎn)45度以及將液晶的遲滯設(shè)置在λ/4，已經(jīng)進入LC層53的90度線性偏振光呈現(xiàn)順時針循環(huán)偏振光，進入反射膜54。通過反射膜反射順時針循環(huán)偏振光來改變成逆時針循環(huán)偏振光。已經(jīng)進入LC層53的逆時針循環(huán)偏振光再次通過而改變成水平(0度)線性偏振光。然后水平線性偏振光進入第一偏振膜51。由于第一偏振膜51的偏振光軸的方向處于90度，由反射膜54反射的光不能通過第一偏振膜51，導(dǎo)致在屏幕上表示暗圖像(黑)。
如上所述，反射區(qū)55呈現(xiàn)常白模式，其中，在缺少施加電壓(Voff)時，表示亮圖像(白)，以及在存在施加電壓(Von)的情況下，表示暗圖像(黑)。
<在缺少施加電壓時的透射區(qū)>
接著，將參考圖22B中的第二最右列，描述在LC層53上缺少施加電壓時，透射區(qū)56中的狀態(tài)。在透射區(qū)56中，通過第二偏振膜52的水平線性偏振光進入LC層53。入射光的偏振方向和LC分子的縱向彼此直角交叉，由此水平線性偏振光在無偏振變化的情況下通過LC層53以及進入第一偏振膜51。由于第一偏振膜51的偏振光軸的方向處于90度，透射光不能通過第一偏振膜51，導(dǎo)致在屏幕上顯示暗圖像。
<在存在施加電壓時的透射區(qū)>
接著，將參考圖22B中的最右列，描述在LC層53上存在施加電壓時的透射區(qū)56的狀態(tài)。在透射區(qū)56中，通過第二偏振膜52的水平線性偏振光進入LC層53。其中，施加電壓導(dǎo)致LC層53中的LC分子的縱軸的方向相對于基板的表面，從0度改變成45度。因此，已經(jīng)進入LC層53的光的偏振方向相對于LC分子的縱軸的方向偏移45度。由于將LC層的遲滯設(shè)置在λ/2，已經(jīng)進入LC層53的水平線性偏振光改變成垂直線性偏振光以及進入第一偏振膜51。因此，在透射區(qū)56，第一偏振膜51通過從第二偏振膜52透射到其上的背光，導(dǎo)致在屏幕上表示亮圖像。
如上所述，透射區(qū)56呈現(xiàn)常黑模式，其中，在缺少施加電壓(Voff)時，表示暗圖像，以及在存在施加電壓(Von)時，表示亮圖像。
在上述結(jié)構(gòu)中，半透射反射型LCD設(shè)備具有在LC層53上存在和缺少施加電壓時，在反射區(qū)55和透射區(qū)56間反轉(zhuǎn)暗圖像和亮圖像的缺點。解決這一缺點的技術(shù)在上述專利公開文獻中描述過。圖23表示在專利公開文獻中描述的LCD設(shè)備的截面圖。在該技術(shù)中，使第一偏振膜51的偏振光軸的方向從LC層53中的LC分子的縱軸的方向偏移45度。第一偏振膜51的偏振光軸和LC層53中的LC分子的縱軸的邊界排列將導(dǎo)致反射區(qū)55將反射膜54用作光源來呈現(xiàn)常黑模式和導(dǎo)致透射區(qū)56使用背光單元57作為光源來呈現(xiàn)常白模式。除此之外，在第二偏振膜52和LC層53間插入λ/2膜58，由此將透射區(qū)56改變成常黑模式，其符合反射區(qū)55的常黑模式。
與LC層53的縱軸的方向直角交叉的λ/2膜58的光軸的方向設(shè)置在135度。由此，在LCD設(shè)備的正視圖中，實現(xiàn)光學(xué)補償，其中，具有遲滯λ/2的LC層53施加在光上的偏振效應(yīng)補償λ/2膜的偏振效應(yīng)。光補償實現(xiàn)整體考慮由LC層53和λ/2膜58實現(xiàn)的光的偏振，在其入射和發(fā)射期間不改變光的偏振狀態(tài)。因此，使通過第二偏振膜52以便呈現(xiàn)水平線性偏振光的光通過LC層53和λ/258，而不改變偏振，以及不能通過具有設(shè)置在垂直方向的光軸的第一偏振膜51。即，在LC層53和第二偏振膜52間插入λ/2膜58使得透射區(qū)56也呈現(xiàn)常黑模式。
然而，在圖23所示的LCD設(shè)備50a中，進入LC層53的光的偏振方向和LC層53中的LC分子的縱軸的方向在透射區(qū)56中彼此不平行或垂直。由于LC層53中的遲滯的波長色散特性，這導(dǎo)致在透射區(qū)56中，在顯示暗圖像時，不能有效地抑制泄漏光。另外，λ/2膜58還具有波長色散特性，從而在顯示暗圖像時，由于波長色散，導(dǎo)致泄漏光。
為解決上述問題，已經(jīng)考慮一種結(jié)構(gòu)，其中，通過反轉(zhuǎn)施加到透射區(qū)的電壓，從而將反轉(zhuǎn)電壓施加到反射區(qū)，在反射區(qū)中存在施加電壓時，實現(xiàn)在透射區(qū)56中缺少施加電壓。然而，能實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的這種器件方案或驅(qū)動技術(shù)在本領(lǐng)域是未知的。另外，該結(jié)構(gòu)所面臨的問題以及解決這些問題的對策在本領(lǐng)域是未知的。
接著，在IPS模式半透射反射型LCD設(shè)備中，將考慮一種結(jié)構(gòu)，其中，從發(fā)光側(cè)，一個在另一個上連續(xù)地層疊第一偏振膜、第一λ/2膜、第一λ/4膜、第一LC層補償膜(正或負λ/4膜)、LC層、第二LC層補償膜(正或負λ/4膜)、第二λ/4膜、第二λ/2膜和第二偏振膜。在該結(jié)構(gòu)中，將第一偏振膜、λ/2膜、λ/4膜和第二偏振膜、λ/2膜、λ/4膜排列成寬帶λ/4膜。
如果第一和第二LC層補償膜分別均為正λ/4膜，這些膜排列成其光軸以直角與LC分子的縱軸的方向交叉。另一方面，如果第一和第二LC層補償膜分別為負λ/4膜，這些膜排列成其光軸與LC分子的縱軸的方向平行。因此，將LC層配置成λ/2膜。
因此，在LC分子的初始取向的狀態(tài)中，第一和第二LC層補償膜和LC層的有效遲滯Δnd總共為0，由此在透射區(qū)和反射區(qū)中均提供常黑模式中的暗圖像。然而，在該結(jié)構(gòu)中，如果雙折射波長色散在LC層補償膜和LC層間不同，不可能完全地執(zhí)行偏振光的相位補償。另外，難以執(zhí)行用于LC層的間隙控制。因此，在顯示暗圖像期間，產(chǎn)生泄漏光和/或著色(色度偏移)。因此，用于補償層的材料的雙折射波長色散和LC層的波長色散需要彼此對應(yīng)。因此，存在不能僅由器件結(jié)構(gòu)解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半透射反射型LCD設(shè)備，由于LC層的波長色散，能在顯示暗圖像時，降低著色或泄漏光。
本發(fā)明的另一目的是提供一種半透射反射型LCD設(shè)備，能消除在透射區(qū)和反射區(qū)間反轉(zhuǎn)亮和暗圖像有關(guān)的問題，而不要求用于處理LCD設(shè)備中的數(shù)據(jù)信號的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種半透射反射型液晶顯示(LCD)器件，包括液晶(LC)層，定義多個像素，每個具有透射區(qū)和反射區(qū)；在其間插入LC層的第一和第二偏振膜，第一偏振膜對透射區(qū)和反射區(qū)均有效，第二偏振膜對透射區(qū)有效；以及夾在第一偏振膜和LC層間的遲滯膜。
根據(jù)本發(fā)明的LCD設(shè)備，在第一偏振膜和LC層間提供的遲滯膜在顯示暗圖像時，補償LC層的波長色散，從而抑制LCD設(shè)備的著色和/或泄漏光。遲滯膜可以充當550nm的波長的1/2-波長膜(或λ/2膜)。
參考附圖，從下述描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將更顯而易見。


圖1A是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半透射反射型LCD設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面圖，以及圖1B和1C是圖1A的結(jié)構(gòu)的改進；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的LCD設(shè)備的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3A和3B是在將像素數(shù)據(jù)信號提供給像素電極35和36之后，表示像素電極35和36的電位變化的波形圖；圖4A是表示在特定階段，用于反射區(qū)21的驅(qū)動信號的波形圖，以及圖4B是表示在相同特定階段，用于透射區(qū)22的驅(qū)動信號的波形圖；圖5A和5B是表示當施加圖4A和4B中所示的信號時，反射和透射區(qū)中的光偏振狀態(tài)的示意截面圖；圖6A是表示在與圖4不同的階段，用于反射區(qū)21的驅(qū)動信號的波形圖，以及圖6B是表示在與圖6A相同的階段中，用于透射區(qū)22的驅(qū)動信號的波形圖；圖7A和7B是表示當施加圖6A和6B中所示的信號時，反射和透射區(qū)中的光偏振狀態(tài)的示意截面圖；圖8A和8B是分別通過模擬和表示暗狀態(tài)中的電場分布和透光率獲得的圖；圖9是表示在像素電極35和36以及公用電極37正下方，反射膜16的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖10A至10D表示用于制造TFT基板的過程的制作步驟，其中，圖10A描述其俯視圖，以及圖10B至10D描述沿圖10A中所示的各個線所做的截面圖；圖11A和11B表示在圖10A至10D的步驟之后的制作步驟，其中，圖11A描述其俯視圖，以及圖11B描述沿圖11B中的D-D’所做的截面圖；圖12A至12D表示在圖11A和11B的步驟之后的制作步驟，其中，圖12A描述其俯視圖，以及圖12B至12D描述沿圖12A中所示的各個線所做的截面圖；圖13A至13D表示在圖12A至12D的步驟之后的制作步驟，其中，圖13A描述其俯視圖，以及圖13B至13D描述沿圖13A中所示的各個線所做的截面圖；圖14A至14D表示在圖13A至13D的步驟之后的制作步驟，其中，圖14A描述其俯視圖，以及圖14B至14D描述沿圖14A中所示的各個線所做的截面圖；圖15A至15D表示在圖14A至14D的步驟之后的制作步驟，其中，圖15A描述其俯視圖，以及圖15B至15D描述沿圖15A中所示的各個線所做的截面圖；圖16A和16B表示在圖15A至15D的步驟之后的制作步驟，其中，圖16A描述其俯視圖，以及圖16B描述沿圖16A中的線E-E’所做的截面圖；圖17A至17D表示在圖16A和16B的步驟之后的制作步驟，其中，圖17A描述其俯視圖，以及圖17B至17D描述沿圖17A中所示的各個線所做的截面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半透射反射型LCD設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖19是表示相對于基板的表面，偏振膜的透光軸、LC層中的LC分子的縱軸的方向、λ/2膜的光軸的方向的適當組合的表；圖20是表示第二實施例的LCD設(shè)備中的光的偏振狀態(tài)的示意圖；圖21是表示在像素電極34和公用電極35正下方的反射膜16的截面圖；圖22A是表示傳統(tǒng)的半透射反射型LCD設(shè)備的示意截面圖，以及圖22B是表示當光通過第一偏振膜、LC層和第二偏振膜時，在圖22A的LCD設(shè)備的反射和透射區(qū)中的光的偏振狀態(tài)的示意圖，以及圖23是表示在專利公開文獻中所述的傳統(tǒng)的半透射反射型LCD設(shè)備中的結(jié)構(gòu)和光的偏振狀態(tài)的截面圖。
具體實施例方式
在下文中，將參考附圖，詳細地描述本發(fā)明的實施例。圖1A表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的LCD設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。通常用標號10表示的LCD設(shè)備包括第一偏振膜11、第一λ/2膜18、對向基板12和、LC層13、TFT基板14、第二λ/2膜19，以及第二偏振膜15，它們從LCD設(shè)備10的正面連續(xù)地分層。
LCD設(shè)備10配置成這樣的半透射反射型LCD設(shè)備，其在LCD設(shè)備10的每一像素中具有反射區(qū)21和透射區(qū)22。在反射區(qū)21中，在TFT基板14上形成反射膜16和絕緣膜17。反射膜16反射通過第一偏振膜11入射的入射光。為增強光色散效應(yīng)，反射膜16通常具有粗糙表面。
用于驅(qū)動LC分子的像素電極35和用于提供基準電位的公用電極37形成在反射區(qū)21中的絕緣膜17上。另一方面，像素電極36和公用電極38形成在透射區(qū)22中的TFT基板14上。反射區(qū)21使用由反射膜16反射的光作為用于在屏幕上表示圖像的光源。LCD設(shè)備10在第二偏振膜15的下面具有背光單元(在該圖中未示出)，以及透射區(qū)22使用該背光單元作為用于在屏幕上表示圖像的光源。
在透射區(qū)22中，調(diào)整LC層13的單元間隙以便LC層13的遲滯呈現(xiàn)近λ/2。用于將遲滯設(shè)置成“近λ/2”的原因是通過實際上將遲滯設(shè)置在(λ/2)+α來獲得有效遲滯λ/2。該余量α是必要的，因為當在LC層13上存在的施加電壓旋轉(zhuǎn)LC分子時，僅在單元間隙的中央?yún)^(qū)中旋轉(zhuǎn)LC分子，而在兩個基板附近，LC分子的旋轉(zhuǎn)被抑制。假定將LC層13的遲滯設(shè)置在Δnd＝300nm，在存在施加電壓時的有效遲滯呈現(xiàn)Δndeff＝λ/2＝550/2＝275nm。另一方面，在反射區(qū)21中，調(diào)整單元間隙以便通過為絕緣膜17設(shè)置適當厚度，使得在存在施加電壓時的LC層13的有效遲滯呈現(xiàn)λ/4。
在透射區(qū)22中，在顯示暗圖像時，從背光單元發(fā)出并通過第二偏振膜15的線性偏振光通過第二λ/2膜19、LC層13和第一λ/2膜18，并進入第一偏振膜11。在LCD設(shè)備10的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置偏振軸的角度和LC分子的縱軸的方向以便進入第一偏振膜11的光呈現(xiàn)線性偏振光，并且其偏振方向?qū)?yīng)于第一偏振膜11的吸收軸的方向。另外，把在顯示暗圖像時的LC層13的光軸的方向(或光軸+90度)和進入LC層13的光的偏振方向之間的角度θ1設(shè)置成滿足下述關(guān)系0度＜θ1＜45度，并且最好滿足下述關(guān)系0度＜θ1≤22.5度。
在下面的描述中，將第一偏振膜11的透光軸的方向設(shè)置在27度，第一λ/2膜18的光軸的方向設(shè)置在109.5度，第二偏振膜15的透光軸設(shè)置在63度，第二λ/2膜19的光軸的方向設(shè)置在70.5度，在不施加電壓時的LC層13中的LC分子的縱軸的方向設(shè)置在90度，并且從第二λ/2膜19進入LC層13的線性偏振光和LC分子的光軸的方向(縱軸的方向)之間的角度θ1設(shè)置在12度。
圖1B和1C表示圖1A的改進。在圖1B中，在透射和反射區(qū)21和22二者中，在LC層13和對向基板12之間提供λ/2膜18，而在圖1C中，僅在反射區(qū)中，在LC層13和對向基板12之間提供充當與LC層13有關(guān)的λ/4膜的遲滯膜18a。在本發(fā)明的LCD設(shè)備中，在第一偏振膜11和LC層13之間，提供遲滯膜18或18a是足夠的。
圖2表示圖1A中所示的LCD設(shè)備10的TFT基板14的俯視圖，描述其中的單一像素的結(jié)構(gòu)。在TFT基板14上形成彼此直角相交的柵極線31和數(shù)據(jù)線32。在柵極線31和數(shù)據(jù)線32之間的交點附近，分別在反射區(qū)21和透射區(qū)22中形成TFT 33和34。TFT 33和34的柵極連接到柵極線31，并且其源極和漏極之一連接到數(shù)據(jù)線32。TFT 33和34的源極和漏極中的另一個分別連接到反射區(qū)21中的像素電極35以及透射區(qū)22中的像素電極36。
第一和第二公用電極37和38分別對應(yīng)于每一像素的反射區(qū)21和透射區(qū)22，并且具有沿柵極線31延伸的部分和向像素的顯示區(qū)凸出的部分。第一公用電極37形成在反射區(qū)21中、在基板平面內(nèi)與像素電極35相對的位置。第二公用電極38形成在透射區(qū)22中、在基板平面內(nèi)與像素電極36相對的位置。具有預(yù)定信號波形并且被LCD設(shè)備10中的像素陣列共用的信號提供給第一和第二公用電極37和38。在反射區(qū)21中，由對應(yīng)于像素電極35和第一公用電極37之間的電位差的電場來控制LC層13的取向。在透射區(qū)22中，由對應(yīng)于像素電極36和第二公用電極38之間的電位差的電場來控制LC層13的取向。
將用于反射區(qū)21的像素電極35和用于透射區(qū)22的像素電極36連接到各個TFT 33和34。TFT 33和34連接到公用柵極線31和公用數(shù)據(jù)線32，由此，當TFT 33和34導(dǎo)通時，將公用數(shù)據(jù)信號寫入像素電極35和36中。盡管公用數(shù)據(jù)信號被寫入用于反射區(qū)21的像素電極35和用于透射區(qū)22的像素電極36，但反射區(qū)21和透射區(qū)22使用各自的TFT 33和34和各自的像素電極35和36的原因在于，在TFT 33和34已經(jīng)截止之后，在透射區(qū)22中的像素電極36和反射區(qū)21中的像素電極35之間，電位波動不同。
圖3A和3B表示在已經(jīng)將公用像素信號提供給像素電極35和36之后，像素電極35和36的電位分布。例如，在柵極線反轉(zhuǎn)驅(qū)動方案中，逐線反轉(zhuǎn)驅(qū)動信號的極性，由此，在將柵極信號脈沖應(yīng)用于柵極線31和在下一幀中將柵極信號脈沖另外應(yīng)用于柵極線31之間的時間周期期間，根據(jù)每一線的極性反轉(zhuǎn)，重復(fù)反轉(zhuǎn)第一和第二公用電極37和38的電位。
由于在該階段TFT 33和34被截止，所以像素電極35和36與數(shù)據(jù)線32斷開，處于浮置狀態(tài)中，如圖3A和3B所示，其電位根據(jù)第一和第二公用電極37和38的電位分布而波動，同時由于像素電極35和第一公用電極37之間以及像素電極36和第二公用電極38之間的耦合電容，其保持寫信號時的電位差。如上所述，在提供像素信號之后，像素電極35和36的電位分布在反射區(qū)21和透射區(qū)22之間不同。因此，在反射區(qū)21和透射區(qū)22之間應(yīng)當分開像素電極。
圖4A表示在特定階段，反射區(qū)21的驅(qū)動信號波形，以及圖4B表示在相同的特定階段，透射區(qū)22的驅(qū)動信號波形。由具有交流電壓的第一和第二公用信號來驅(qū)動LCD設(shè)備10，以及在每一像素中，在每一幀中，在例如0V和5V間反轉(zhuǎn)施加到第一和第二公用電極37和38的電位(信號)，如圖4A和4B所示。另外，把施加到第一公用電極37的第一公用信號的反轉(zhuǎn)信號施加到第二公用電極38，作為第二公用信號。
將范圍在例如0V和5V之間的特定像素信號提供給像素電極35和36。由于TFT 33和34連接到公用數(shù)據(jù)線32，將公用像素信號提供給像素電極35和36。如圖4A中所示，當在第i(i是自然數(shù))幀中，將0V數(shù)據(jù)信號提供給像素電極35以及將5V公用信號施加到第一公用電極37時，像素電極35和第一公用電極37之間的電位差呈現(xiàn)5V。因此，在反射區(qū)21中，由對應(yīng)于5V電位差的電場驅(qū)動LC層13。在該階段，將0V信號提供給第二公用電極38，由此像素電極36和第二公用電極38之間的電位差呈現(xiàn)0V。因此，在透射區(qū)22中，LC層13中的LC分子沒有被驅(qū)動。
圖5A和5B分別表示在應(yīng)用圖4A和4B中所示的信號時，反射區(qū)21和透射區(qū)22中的光的偏振。當施加圖4A中所示的信號時，由于像素電極35和第一公用電極37之間的電場，使反射區(qū)21中的LC層13中的LC分子的取向方向旋轉(zhuǎn)33度(＝45度-θ1(＝12度))。即，使LC分子的縱軸的方向從90度改變到57度。
在反射區(qū)21中，如圖5A所示，已經(jīng)從LCD設(shè)備的外面進入第一偏振膜11的光已經(jīng)通過第一偏振膜11而呈現(xiàn)27度線性偏振光。在通過第一λ/2膜18之后，27度線性偏振光的偏振方向改變成12度，并且相對于LC層的光軸，12度線性偏振光以45度的入射角進入LC層13。該入射光的偏振在通過LC層13時改變而呈現(xiàn)逆時針循環(huán)偏振光。
然后，由反射膜16反射逆時針循環(huán)偏振光，使其改變成順時針循環(huán)偏振光。該順時針循環(huán)偏振光再次通過LC層13而呈現(xiàn)102度線性偏振光，然后，其通過第一λ/2膜18而呈現(xiàn)117度線性偏振光。因此，由反射膜16反射的光不能通過第一偏振膜11，導(dǎo)致反射區(qū)21呈現(xiàn)暗狀態(tài)。
盡管由于LC層13上的窄間隙，在反射區(qū)21中增加了用于將LC分子維持在恒定取向角的驅(qū)動電壓，但由于角度θ1被設(shè)置在12度，所以使驅(qū)動LC分子的取向角降低到33度。因此，與使LC分子旋轉(zhuǎn)45度的情形相比，能夠使驅(qū)動電壓下降到0.9倍。
另一方面，在施加圖4B中所示的信號的狀態(tài)下，在像素電極36和第二公用電極38之間不產(chǎn)生電場，由此使透射區(qū)22中的LC分子的取向的方向保持在90度。在透射區(qū)22中，如圖5B所示，在通過第二λ/2膜19之后，通過第二偏振膜15的63度線性偏振光被改變成78度線性偏振光，然后進入LC層13。LC層中的LC分子的縱軸的方向處于90度。因此，已經(jīng)進入LC層13的78度線性偏振光在通過LC層13之后，呈現(xiàn)102度線性偏振光。然后，102度線性偏振光在通過第一λ/2膜18之后，呈現(xiàn)117度線性偏振光，其不能通過具有27度的透光軸的第一偏振膜11，結(jié)果，透射區(qū)22呈現(xiàn)暗狀態(tài)。
如上所述，通過反轉(zhuǎn)施加到第一公用電極37的第一公用信號以便將反轉(zhuǎn)公用信號施加到第二公用電極38，能夠在將公用像素信號提供給像素電極35和36的同時，僅在反射區(qū)21中改變LC層13中的LC分子的取向的方向。結(jié)果，當在反射區(qū)21中表示暗狀態(tài)時，能夠在透射區(qū)22中實現(xiàn)暗狀態(tài)。因此，能夠在反射和透射區(qū)二者中顯示暗狀態(tài)，而無需將不同像素信號提供給反射和透射區(qū)21和22。
圖6A表示在與圖4所示的階段不同的階段中，反射區(qū)21的驅(qū)動信號波形，以及圖6B表示在與圖6A相同的階段中，透射區(qū)22的另一驅(qū)動信號波形。圖7A和7B表示當施加圖6A和6B所示的信號時，反射和透射區(qū)21和22中的光的偏振。在施加圖6所示的信號的狀態(tài)下，在像素電極35和第一公用電極37之間不產(chǎn)生電場，由此使反射區(qū)21中的LC分子的取向的方向保持在90度。
在反射區(qū)21中，如圖7A所示，通過第一偏振膜11和第一λ/2膜18的12度線性偏振光通過LC層13，由反射膜16反射，并且再次通過LC層13而呈現(xiàn)12度線性偏振光。該12度線性偏振光通過第一λ/2膜18而呈現(xiàn)51度線性偏振光，其進入第一偏振膜11。由于第一偏振膜11的透光軸的方向處于27度，呈現(xiàn)51度線性偏振光并由反射膜16反射的光的所有分量向第一偏振膜11傳播；然而，不能通過第一偏振膜11。在這種狀態(tài)下，獲得實現(xiàn)最高亮度的最高反射率，由此，反射區(qū)21呈現(xiàn)亮狀態(tài)。
在亮狀態(tài)中，從反射膜16進入第一偏振膜11的光的偏振方向與第一偏振膜11的透光軸的方向之間的角度偏差能夠由θ1×2表示。更具體地說，如果將角度θ1設(shè)置在0度，則能夠顯示最亮圖像，例如，當將θ1設(shè)置在12度時所獲得的反射率呈現(xiàn)將θ1設(shè)置在0度的情形下的0.9倍。
如上所述，通過增加角度θ1，能夠降低驅(qū)動LC分子的角度，從而降低驅(qū)動電壓。然而，在減小驅(qū)動電壓和增加反射率之間的關(guān)系中存在折衷。在設(shè)計LCD設(shè)備時，應(yīng)該在考慮驅(qū)動電壓和反射率之間的平衡的情況下來設(shè)置角度θ1。
在施加圖6B所示的信號的狀態(tài)下，由于像素電極36和第二公用電極38之間的電場，使透射區(qū)22中的LC層13中的LC分子的取向的方向旋轉(zhuǎn)45度。因此，在透射區(qū)22中，如圖7B所示，在通過LC層13之后，使通過第二偏振膜15和第二λ/2膜19的78度線性偏振光相對于顯示暗圖像時的角度旋轉(zhuǎn)90度，從而呈現(xiàn)12度線性偏振光。然后，該12度線性偏振光進入第一λ/2膜18而呈現(xiàn)27度線性偏振光，其進入第一偏振膜11。因此，透射區(qū)22呈現(xiàn)亮狀態(tài)。
如上所述，通過反轉(zhuǎn)施加到第一公用電極37的信號以便將反轉(zhuǎn)信號施加到第二公用電極38，在反射區(qū)21中表示亮圖像時，能夠在透射區(qū)22中實現(xiàn)亮狀態(tài)。因此，通過使用圖6A和6B所示的信號，能夠在反射和透射區(qū)二者中實現(xiàn)亮狀態(tài)。
在本實施例中，將公用電極分成第一和第二公用電極37和38，以便第一和第二公用電極37和38分別對應(yīng)于反射區(qū)21和透射區(qū)22。允許在反射區(qū)21和透射區(qū)22之間反轉(zhuǎn)施加到LC層13的電場的大小的相反信號或反轉(zhuǎn)信號被提供給第一和第二公用電極37和38。這允許每一像素的反射區(qū)21和透射區(qū)22提供相同圖像，而無需將不同像素信號提供給反射區(qū)21和透射區(qū)22，從而消除必須在IPS模式半透射反射型LCD設(shè)備中的每一像素的反射區(qū)和透射區(qū)之間施加反轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信號的缺點。
在圖1C所示的LCD設(shè)備10b的結(jié)構(gòu)中，僅在反射區(qū)中提供的并充當與LC層13有關(guān)的λ/4膜的遲滯膜18a具有與在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中所述的LC層13類似的功能。更具體地說，通過第一偏振膜11的90度線性偏振光通過LC層13和遲滯膜18a。由于已經(jīng)通過LC層13和遲滯膜18a的光的偏振方向從LC分子的縱軸的方向偏離45度，并且將液晶和遲滯膜18a的組合的遲滯設(shè)置在λ/4，所以通過LC層13和遲滯膜18a的90度線性偏振光呈現(xiàn)順時針循環(huán)偏振光，其進入反射膜。通過反射膜來該反射順時針循環(huán)偏振光，使其改變成逆時針循環(huán)偏振狀態(tài)。已經(jīng)進入LC層13的逆時針循環(huán)偏振光再次通過它，以便改變成水平(0度)線性偏振光。然后，水平線性偏振光進入第一偏振膜11。由于第一偏振膜11的偏振軸的方向處于90度，所以由反射膜反射的光不能通過第一偏振膜11，導(dǎo)致暗圖像(黑)被表示在屏幕上。因此，圖1C的結(jié)構(gòu)提供了與通過圖1A的結(jié)構(gòu)獲得的功能類似的功能。
在表示本實施例的圖1A的結(jié)構(gòu)中，在顯示暗圖像時，LC層13的取向的方向和進入LC層13的光的偏振方向之間的角度θ1被設(shè)置成滿足關(guān)系0度＜θ1＜45度，以及最好滿足下述關(guān)系0度＜θ1≤22.5度。
結(jié)果，根據(jù)本實施例的LCD設(shè)備與傳統(tǒng)的半透射反射型LCD設(shè)備50a(圖23)相比，能夠在顯示暗圖像時，降低由LC層13的波長色散特性而引起的不利影響，從而防止暗狀態(tài)中的泄漏光。
在典型的TN模式LCD設(shè)備中，由反射像素電極來構(gòu)造反射膜，其中向反射像素電極提供根據(jù)所需灰度級的用于驅(qū)動LC層的像素信號。另一方面，由于在IPS模式中，通過像素電極35和公用電極(第一公用電極)37之間的生成的電場來驅(qū)動LC層13，所以能夠任意地確定施加到反射膜16的電位。在下述描述中，將論述反射膜16的電位施加在反射區(qū)21中的圖像上的影響。
由模擬獲得的圖8A和8B通過使用等電位線表示LC層中的電場分布，并通過使用等透射率線以及灰度級電平表示透光率，二者均在暗狀態(tài)下。圖8A表示施加5V信號的像素電極35和施加0V信號的公用電極37將反射膜即反射電極16的電位保持在其間的中間電位(2.5)的情形。圖8B表示像素電極35施加5V信號并且公用電極37施加0V信號，以及將反射膜16的電位保持在與公用電極37相同的電位(0V)的情形。
如果反射膜16的電位呈現(xiàn)像素電極35和公用電極37之間的中間電位，如圖8A所示，盡管在像素電極35和公用電極37上出現(xiàn)泄漏光而增加了透射率，但在兩個電極間的部分處抑制了泄漏光，而降低了透光率。另一方面，如果反射膜16的電位呈現(xiàn)與公用電極37相同的電位，如圖8B所示，在公用電極37的附近，泄漏光增加，如由粗箭頭所示，從而增加了該區(qū)域中的透光率。這被認為由于像素電極35和反射膜16之間的電場很強的事實，所以設(shè)想在像素電極35和公用電極37之間收斂的電力線指向反射膜16，結(jié)果，公用電極37附近的LC分子沒有被充分地驅(qū)動。
上述模擬揭示了優(yōu)選反射膜16的電位處于像素電極35和公用電極37之間的中間電位。關(guān)于這一點，能夠通過將所需電位直接施加到反射膜16，來控制反射膜16的電位。在另一方案中，能夠通過電容耦合，來控制反射膜16的電位，同時采用其浮置狀態(tài)。例如，如果要采用浮置電位，在反射膜16的正下方，形成能夠施加像素電極15的電位的互連和能夠施加公用電極37的電位的另一互連，以便互連之間的面積比呈現(xiàn)1∶1，由此將反射膜16的電位控制在像素電極35和公用電極37之間的中間電位。
由于如圖8A所示，在像素電極35和公用電極37上出現(xiàn)泄漏光，在不使用適當?shù)膶Σ叩那闆r下，不能充分地降低在顯示暗圖像時的亮度。為抑制泄漏光的影響，應(yīng)當進行構(gòu)圖以便在像素電極35或公用電極37正下方，不形成反射膜16，如圖9所示。這降低了在形成像素電極35和公用電極37的位置上觀察到的反射光的亮度，從而在顯示暗圖像時，降低亮度。
在下文，將參考圖10A至10D到圖17A至17D，描述用于圖1A中所示的TFT基板14的制作過程，表示制作的各個步驟。在這些圖的每一個中，具有附有圖號的“A”字母的圖是在特定步驟中的TFT基板的俯視圖，以及具有附有“B”至“D”的相同圖號的其他圖是表示與相應(yīng)編號的附圖相同的步驟并分別沿著圖10A所示的線A-A’、B-B’和C-C’截取的截面圖，除非另外指出。
首先，以如圖10A所示的圖案在TFT基板的基板體上形成圖2中所示的柵極線31、第一公用電極線37a和第二公用電極線38a。在該步驟獲得的反射區(qū)21、透射區(qū)22以及反射區(qū)21和透射區(qū)21之間的界面(臺階部分)的各截面分別如圖10B至10D所示。在反射區(qū)21中，將第一電極線37a形成為在顯示區(qū)中凸出，從而將電位提供給反射膜16。此后，通過絕緣膜覆蓋柵極線31、第一電極線37a以及第二公用電極線38a。
隨著，如圖11A所示，提供用于在其上形成TFT 33的半導(dǎo)體層39。如圖11B所示，將半導(dǎo)體層39形成為重疊柵極線或柵極電極31。此后，以如圖12A所示的圖案形成像素電極線35a和36a。像素電極線35a連接到TFT 33的源/漏極路徑的末端中的一個，以及像素電極線36a連接到TFT 34的源/漏極路徑的末端中的另一個。
在該步驟中獲得的反射區(qū)21、透射區(qū)22以及反射區(qū)21和透射區(qū)22之間的界面的各截面分別如圖12B至12D所示。在反射區(qū)21中，在像素電極線35a的相鄰兩個之間形成第一公用電極線37a。形成第一公用電極線37a以便像素電極線35a和第一公用電極線37a之間的面積比在該顯示區(qū)中為1∶1。通過該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑾袼仉姌O35和第一公用電極37的電位之間的中間電位施加到稍后形成的反射膜16。在形成第一和第二公用電極線37a和38a之后，通過絕緣膜覆蓋這些線。
隨后，在其上形成具有粗糙表面的涂覆(OC)層40，如圖13A至13D所示。在粗糙OC層40上形成鋁(Al)層，并且以如圖14A所示的圖案在反射區(qū)21中在其上形成反射膜16。在該階段所獲得的反射區(qū)21、透射區(qū)22以及反射區(qū)21和透射區(qū)22之間的界面的各截面分別如圖14B至14D所示。如圖14B所示，在反射區(qū)21中，在像素電極35和第一公用電極37的正下方的區(qū)域中，有選擇地蝕刻Al層，以便在其中形成具有開口的反射膜16。
在形成反射膜16之后，以如圖15A所示的圖案形成平的OC層41。形成平的OC層41導(dǎo)致反射區(qū)21和透射區(qū)21之間的界面上的臺階差，如圖15B至15D所示，結(jié)果，在各個區(qū)中調(diào)整單元間隙。此后，在圖16A所示這些部分中覆蓋像素電極線35a、36a以及第一和第二公用電極線37a、38b的絕緣膜中，形成接觸孔42以便暴露像素電極線35a、36a，以及第一和第二公用電極線37a和38a(圖16B)。
在形成接觸孔之后，以如圖17A所示的圖案在平的OC層41上形成像素電極35和36以及第一和第二公用電極37、38。在該階段獲得的反射區(qū)21、透射區(qū)22以及反射區(qū)21和透射區(qū)22之間的界面的各截面分別如圖17B至17D所示。在該制作工藝中，將這些電極通過接觸孔42連接到像素電極線35a、36a以及第一和第二公用電極線37a、38a。用這種方式，獲得根據(jù)本實施例的用于半透射反射型LCD設(shè)備10的TFT基板14。
圖18表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半透射反射型LCD設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。根據(jù)第二實施例的通常用標號10a表示的LCD設(shè)備與如圖1A所示的第一實施例的LCD設(shè)備10類似，除了在TFT基板14和第二λ/2膜19之間放置遲滯膜20之外。在本實施例中，在透射區(qū)22中，顯示暗圖像時進入LC層13的線性偏振光的偏振方向與LC層的光軸的方向之間的角度θ1被設(shè)置在0度。
假定遲滯膜20在慢軸方向中具有折射率nx，在快軸方向中具有折射率nu，在厚度方向中具有折射率nz，以及厚度為d，那么滿足下述關(guān)系(nx-nz)/(nx-ny)≤0.3；或(nx-nz)/(nx-ny)＝1.0。另外，將由(nx-ny)×d定義的值設(shè)置成近似等于LC層13的遲滯。
放置遲滯膜20以便在LC層13中的LC分子的縱軸的方向與遲滯膜20的快軸的方向彼此平行或垂直。如果遲滯膜20滿足下述關(guān)系(nx-nz)/(nx-ny)＝1.0并且與LC層的光軸平行放置，那么最好使用具有這樣結(jié)構(gòu)的遲滯膜20，其中雙折射的波長色散是反色散(reverse dispersion)。
圖19表示具有偏振軸和光軸的方向的適當關(guān)系的偏振膜、LC層和遲滯膜的組合。在該表中，列中輸入的值表示偏振膜11和15的透光軸的方向的角度、LC層13中的LC分子的縱軸的方向、第一和第二λ/2膜18、19的面內(nèi)光軸的方向，以及遲滯膜20的面內(nèi)光軸的方向。在圖19所示的組合中，把通過第二偏振膜15、第二λ/2膜19以及遲滯膜20并進入LC層13的光的偏振方向確定為平行或垂直于LC層13中的LC分子的縱軸的方向。為了防止在透射區(qū)22中顯示暗圖像時泄漏光量增加，確定該結(jié)構(gòu)，用于遲滯膜的厚度方向的折射率Nz為Nz≤0.3和Nz＝0的每一情形。
將參考圖20，描述在采用圖19所示的組合的LCD設(shè)備10a中獲得的圖像。將首先描述暗圖像的圖像。在表示暗狀態(tài)時，可以施加圖4A和4B所示的信號，從而將反射區(qū)21中的LC層13中的LC分子的縱軸的方向旋轉(zhuǎn)到45度的方向，而將透射區(qū)22中的LC層13的LC分子的縱軸的方向保持在90度。
在透射區(qū)22中，使從背光單元發(fā)出的光通過具有處于75度的透光軸的第二偏振膜15，其等于光吸收軸減15度，以便呈現(xiàn)75度線性偏振光。然后，使75度線性偏振光通過第二λ/2膜19。在該階段，使75度線性偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)等于其與第二λ/2膜19的光軸的方向82.5度之間的差值的兩倍的角度，從而呈現(xiàn)90度或270度線性偏振光。
使90度線性偏振光通過遲滯膜20和LC層13，以及使偏振軸保持在90度。因此，使90度線性偏振光通過第一λ/2膜18而呈現(xiàn)105度線性偏振光，其進入第一偏振膜11。由于第一偏振膜11的透光軸處于15度，所以從背光單元透射的光不能通過第一偏振膜11，導(dǎo)致顯示暗圖像。
盡管進入遲滯膜20和LC層13的光的分量，除了具有550nm的波長的分量之外，由于通過第一和第二λ/2膜18和19的波長色散而呈現(xiàn)橢圓形的偏振光，但是遲滯膜20補償除了具有波長550nm的分量之外的進入LC層13的線性偏振光的分量的波長色散，從而抑制在發(fā)光側(cè)的泄漏光或著色。
在反射區(qū)21中，然后，通過具有處于15度的透光軸的第一偏振膜11的15度線性偏振光通過第一λ/2膜18而呈現(xiàn)0度(或180度)線性偏振光，其進入LC層13。已經(jīng)進入LC層13的0度線性偏振光在通過LC層13時，呈現(xiàn)逆時針循環(huán)偏振光。
然后，逆時針循環(huán)偏振光被反射膜16反射而呈現(xiàn)順時針循環(huán)偏振光。該順時針循環(huán)偏振光通過LC層13而呈現(xiàn)90度線性偏振光，其進入第一λ/2膜18。然后，90度線性偏振光在通過第一λ/2膜18時呈現(xiàn)105度線性偏振光。該105度線性偏振光不能通過第一偏振膜11，導(dǎo)致顯示暗圖像。
接著，將給出亮圖像的描述。在表示亮圖像時，可以施加圖6A和6B所示的信號，由此使在透射區(qū)22中的LC層13中的LC分子的縱軸的方向旋轉(zhuǎn)到45度的方向，而反射區(qū)21中的LC層13中的LC分子的縱軸的方向保持在90度。
在透射區(qū)22中，從背光單元發(fā)出的光通過具有處于75度的透光軸的第二偏振膜15而呈現(xiàn)75度線性偏振光。然后，該75度線性偏振光通過第二λ/2膜19，呈現(xiàn)90度(或270度)線性偏振光，其進入遲滯膜20和LC層13。由于遲滯膜20的光軸的方向和進入遲滯膜20的光的偏振方向彼此平行，所以該90度線性偏振光通過遲滯膜20，其偏振軸保持在90度。然后，該90度線性偏振光在通過LC層13時，呈現(xiàn)0度線性偏振光。然后，該0度線性偏振光通過第一λ/2膜18而呈現(xiàn)15度線性偏振光。該15度線性偏振光通過第一偏振膜11，導(dǎo)致表示亮圖像。
在反射區(qū)21中，通過具有處于15度的透光軸的第一偏振膜11的15度線性偏振光然后通過第一λ/2膜18，呈現(xiàn)0度(180度)線性偏振光，其進入LC層13。已經(jīng)進入LC層13的0度線性偏振光通過LC層13，其偏振軸保持在0度，由反射膜16反射并再次通過LC層13。通過LC層13的0度線性偏振光通過第一λ/2膜18，呈現(xiàn)15度線性偏振光。15度線性偏振光通過第一偏振膜11，導(dǎo)致表示亮圖像。
在第一實施例中，將角度θ1設(shè)置成滿足下述關(guān)系0度＜θ1＜45度，以及最好滿足下述關(guān)系0度＜θ1≤22.5度。
因而，可以通過LC層13的遲滯，來抵消第一λ/2膜和第二λ/2膜19之間的相位差。然而，在本實施例中，將θ1設(shè)置在0度，從而由于第一λ/2膜18和第二λ/2膜19之間的相位差的累積，在一些情況下，可以在透射區(qū)22中觀察到暗圖像朝向藍色的著色。在本實施例中，遲滯膜20執(zhí)行光學(xué)補償，從而解決這一問題。
盡管在第一實施例中，在反射區(qū)21中，在像素電極35、36以及第一和第二公用電極37和38的正下方不形成反射膜16，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)，只要在這些電極的正下方的部分不充當光源。例如，如圖21所示，能平坦地形成位于電極35或37的正下方的反射膜16的部分。在這種情況下，在電極的正下方的部分中不發(fā)生散射反射，提供了比其他部分更暗的部分。結(jié)果，可以降低在電極上觀察到的泄漏光的影響。另外，盡管角度θ1在第一實施例中大于0度，但可以將θ1設(shè)置在0度。
在LCD設(shè)備中，通過使用其慢軸彼此不平行或垂直地一個層疊在另一個上的多個遲滯膜，可以實現(xiàn)寬的波長范圍。這在例如由TakahiroIshinabe，Tetsuya Miyashita以及Tatsuo Uchida在2001年1月所寫的“Retardation film and polarizer having a wider viewing angle and a largewavelength range”(Shingakugiho)，pp.56中描述過。也能夠?qū)C層13視作一種遲滯膜。因此，即使忽略第二λ/2膜19，通過層疊第一λ/2膜18和LC層13，也能夠?qū)崿F(xiàn)寬的波長范圍。在這種情況下，設(shè)置第二偏振膜15的透光軸，使得LC層13的光軸的方向與入射光的偏振方向之間的角度呈現(xiàn)θ1。更具體地說，如果LC分子的縱軸的方向處于90度以及θ1為12度，那么應(yīng)當將第二偏振膜15的透光軸設(shè)置在78度。然而，應(yīng)注意到λ/2膜的波長色散通常小于LC層13的波長色散，從而最好使用第一和第二λ/2膜18和19的層結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)更寬波長范圍。
如上所述，本發(fā)明的半透射反射型LCD設(shè)備特別在顯示暗圖像時實現(xiàn)了降低著色和/或泄漏光。
如結(jié)合上述實施例的LCD設(shè)備所述，每一像素可以包括由共同提供給透射區(qū)和反射區(qū)的像素數(shù)據(jù)信號驅(qū)動的像素電極，由共同提供給多個像素的反射區(qū)的第一公用信號驅(qū)動第一公用電極，以及由共同提供給多個像素的透射區(qū)的第二公用信號驅(qū)動第二公用電極。
另外，在顯示暗圖像時在透射區(qū)中的LC層的光軸和入射在LC層上的光的偏振方向之間的角度θ1可以滿足下述關(guān)系0度≤θ1＜45度。
另外，角度θ1可以滿足下述關(guān)系0度≤θ1≤22.5度。
另外，在顯示暗圖像時在反射區(qū)中的LC層的光軸和入射在LC層上的光的偏振方向之間的角度θ2可以滿足下述關(guān)系θ2＝45度。
另外，在顯示暗圖像時，入射在第二偏振膜上的光的偏振方向和第二偏振膜的光吸收軸可以彼此對齊。
另外，LCD設(shè)備可以在第二偏振膜和LC層之間包括另一1/2波長膜。
另外，在顯示暗圖像時在透射區(qū)中的LC層的光軸和入射在LC層上的光的偏振方向間的角度θ1可以為0度，以及LCD設(shè)備可以進一步包括夾在另一1/2波長膜和LC層之間的遲滯膜。
另外，遲滯膜可以具有滿足下述關(guān)系的光特性-0.3≤(nx-nz)/(nx-ny)≤0.3；或(nx-nz)/(nx-ny)＝1.0，其中nx、ny、nz和d分別是遲滯膜的慢軸的折射率、快軸的折射率、厚度方向中的折射率和厚度；其中LC層具有基本上等于(nx-ny)×d的遲滯；以及遲滯膜的快軸平行或垂直于LC層的光軸。
另外，LC層可以包括均勻取向(homogeneously-oriented)的液晶。
另外，可以與同步信號同步地反轉(zhuǎn)第一和第二公用信號，以及第一公用信號可以基本上是第二公用信號的反轉(zhuǎn)信號，反之亦然。
另外，每一像素可以包括在透射區(qū)中的第一像素電極、在反射區(qū)中的第二像素電極、用于將數(shù)據(jù)信號提供給第一像素電極的第一開關(guān)器件，以及用于將數(shù)據(jù)信號提供給第二像素電極的第二開關(guān)器件。
另外，反射區(qū)可以包括保持在像素電極的電位和第一公用電極的電位之間的中間電位的反射膜。
另外，可以通過來自像素電極和第一公用電極的電容耦合，提供反射膜的中間電位。
另外，可以通過中間電位生成器，提供反射膜的中間電位。
另外，反射膜可以具有在像素電極和第一公用電極的正下方的開口。
另外，反射膜可以具有在像素電極和第一公用電極的正下方的區(qū)域中的平坦表面，以及在其他區(qū)中的粗糙表面。
另外，每一像素可以包括在所述透射區(qū)中的第一像素電極、在所述反射區(qū)中的第二像素電極、用于將數(shù)據(jù)信號提供給所述第一像素電極的第一開關(guān)器件，以及用于將所述數(shù)據(jù)信號提供給所述第二像素電極的第二開關(guān)器件。
另外，根據(jù)本發(fā)明的半透射反射型LCD設(shè)備可以包括第一公用電極和第二公用電極，其中第一公用電極包括共同連接并放置在多個所述像素的所述反射區(qū)中的多個公用電極，第二公用電極包括共同連接并放置在多個所述像素的所述透射區(qū)中的多個公用電極。
另外，所述第一公用電極和所述第二公用電極中的一個可以接收通過反轉(zhuǎn)施加到所述第一公用電極和所述第二公用電極的另一個的公用信號而獲得的公用信號。
另外，所述第一和第二開關(guān)器件可以連接到公用數(shù)據(jù)線，以及由單獨的控制線驅(qū)動。
另外，所述第一和第二開關(guān)器件可以分別連接到第一數(shù)據(jù)線和第二數(shù)據(jù)線。
另外，所述第一和第二公用電極中的一個可以施加從下述電壓變換器輸出的第一數(shù)據(jù)信號，所述電壓變換器用于變換施加到所述第一和第二公用電極的另一個的第二數(shù)據(jù)信號。
另外，所述電壓變換器可以包括用于存儲第二數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)存儲器，以及用于變換所述第二數(shù)據(jù)信號的灰度級以便輸出所述第一數(shù)據(jù)信號的灰度級變換器。
另外，所述電壓變換器包括查找表，用于變換灰度級。查找表可以以相關(guān)的方式將最大灰度級和最小灰度級制成表格。查找表可以由邏輯門構(gòu)成。
另外，該半透射反射型LCD設(shè)備可以進一步包括第一公用電極和第二公用電極，其中第一公用電極包括共同連接并布置在多個所述像素的所述反射區(qū)中的多個公用電極，第二公用電極包括共同連接并布置在多個所述像素的所述透射區(qū)中的多個公用電極。
另外，可以以用于通過所述第一開關(guān)器件或所述第二開關(guān)器件寫入數(shù)據(jù)的開關(guān)時序，反轉(zhuǎn)在所述第一和第二公用電極中寫入的電位。
一種用于驅(qū)動本發(fā)明的半透射反射型LCD設(shè)備的方法可以包括步驟生成第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號，它們之間具有特定電位關(guān)系；以及將所述第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號分別施加到所述反射區(qū)和所述透射區(qū)。
在本發(fā)明的方法中，所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號之間的所述關(guān)系可以是這樣的，當相應(yīng)的所述第二數(shù)據(jù)信號呈現(xiàn)最小灰度級電位時，所述第一數(shù)據(jù)信號呈現(xiàn)最大灰度級電位。
本發(fā)明的方法可以進一步包括將第一公用電極信號施加到放置在多個所述像素的所述反射區(qū)中的第一公用電極，以及將第二公用電極信號施加到放置在多個所述像素的所述透射區(qū)中的第二公用電極的步驟，所述第一公用電極信號具有不同于所述第二公用電極信號的電位的電位。
該LCD設(shè)備可以包括第一開關(guān)器件，用于將數(shù)據(jù)線耦合到所述第一像素電極；以及第二開關(guān)器件，用于將所述數(shù)據(jù)線耦合到所述第二像素電極；第一柵極線，用于控制所述第一開關(guān)器件；第二柵極線，用于控制所述第二開關(guān)器件；以及所述方法可以進一步包括步驟在時分方案中，導(dǎo)通所述第一和第二開關(guān)器件，以將公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第一和第二像素電極；在將所述公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第一像素電極期間，將第一公用電極信號施加到公用電極；以及在將所述公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第二像素電極期間，將第二公用電極信號施加到所述公用電極，所述第一公用電極信號具有不同于所述第二公用電極信號的電位的電位。
該LCD設(shè)備可以包括第一開關(guān)器件，用于將第一數(shù)據(jù)線耦合到所述第一像素電極；第二開關(guān)器件，用于將第二數(shù)據(jù)線耦合到所述第二像素電極，并且本發(fā)明的方法可以進一步包括步驟將所述第一和第二數(shù)據(jù)信號分別施加到所述第一和第二數(shù)據(jù)線。
在本發(fā)明的方法中，可以從所述LCD設(shè)備外部提供所述第一和第二數(shù)據(jù)信號中的一個，以及所述第一和第二數(shù)據(jù)信號中的另一個具有通過使用查找表，從所述第一和第二數(shù)據(jù)信號中的所述一個的灰度級轉(zhuǎn)換的灰度級。
在本發(fā)明的方法中，所述查找表可以是對所述反射和透射區(qū)二者獲得類似的γ特性。
本發(fā)明的LCD設(shè)備可以包括單一公用電極，用于多個所述像素的所述反射區(qū)和所述透射區(qū)，并且本發(fā)明的方法可以進一步包括步驟在寫入所述第一數(shù)據(jù)信號時，向所述單一公用電極施加第一公用電極信號；以及在寫入所述第二數(shù)據(jù)信號時，向所述單一公用電極施加第二公用電極信號。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的半透射反射型LCD設(shè)備不限于上述實施例，以及通過進行上述實施例的結(jié)構(gòu)的各種改進和改變獲得的半透射反射型LCD設(shè)備將落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半透射反射型液晶顯示(LCD)器件，包括液晶(LC)層，限定多個像素，每個像素具有透射區(qū)和反射區(qū)，至少所述透射區(qū)在橫向電場模式中操作；第一和第二偏振膜，在它們中間夾入所述LC層，所述第一偏振膜對所述透射區(qū)和所述反射區(qū)均有效，所述第二偏振膜對所述透射區(qū)有效；以及遲滯膜，夾在所述第一偏振膜和所述LC層間。
2.如權(quán)利要求1所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述像素的每一個包括由共同提供給所述透射區(qū)和所述反射區(qū)的像素數(shù)據(jù)信號驅(qū)動的像素電極，由共同提供給所述多個像素的所述反射區(qū)的第一公用信號驅(qū)動的第一公用電極，以及由共同提供給所述多個像素的所述透射區(qū)的第二公用信號驅(qū)動的第二公用電極。
3.如權(quán)利要求1所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述遲滯膜充當550nm波長的1/2波長膜。
4.如權(quán)利要求3所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述像素的每一個包括由共同提供給所述透射區(qū)和所述反射區(qū)的像素數(shù)據(jù)信號驅(qū)動的像素電極，由共同提供給所述多個像素的所述反射區(qū)的第一公用信號驅(qū)動的第一公用電極，以及由共同提供給所述多個像素的所述透射區(qū)的第二公用信號驅(qū)動的第二公用電極。
5.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，在顯示暗圖像時在所述透射區(qū)中的所述LC層的光軸和入射在所述LC層上的光的偏振方向間的角度θ1滿足下述關(guān)系0度≤θ1＜45度。
6.如權(quán)利要求5所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述角度θ1滿足下述關(guān)系0度≤θ1≤22.5度。
7.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，在顯示暗圖像時所述反射區(qū)中的所述LC層的光軸與入射在所述LC層上的光的偏振方向間的角度θ2滿足下述關(guān)系θ2＝45度。
8.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，在顯示暗圖像時入射在所述第二偏振膜上的光的偏振方向和所述第二偏振膜的光吸收軸彼此對齊。
9.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，進一步包括在所述第二偏振膜和所述LC層間的另一1/2波長膜。
10.如權(quán)利要求9所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，在顯示暗圖像時所述透射區(qū)中的所述LC層的光軸和入射在所述LC層上的光的偏振方向間的角度θ1為0度，進一步包括夾在所述另一1/2波長膜和所述LC層間的遲滯膜。
11.如權(quán)利要求10所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述遲滯膜具有滿足下述關(guān)系的光學(xué)特性-0.3≤(nx-nz)/(nx-ny)≤0.3；或(nx-nz)/(nx-ny)＝1.0，其中，nx，ny，nz和d分別是所述遲滯膜的慢軸的折射率、快軸的折射率、厚度方向中的折射率和厚度；所述LC層具有基本上等于(nx-ny)×d的遲滯；以及所述遲滯膜的所述快軸平行或垂直于所述LC層的所述光軸。
12.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述LC層包括均勻取向的液晶。
13.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，與一同步信號同步地反轉(zhuǎn)所述第一和第二公用信號，以及所述第一公用信號基本上是所述第二公用信號的反轉(zhuǎn)信號。
14.如權(quán)利要求1所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述像素的每一個包括在所述透射區(qū)中的第一像素電極、在所述反射區(qū)中的第二像素電極、用于將數(shù)據(jù)信號提供給所述第一像素電極的第一開關(guān)器件，以及將所述數(shù)據(jù)信號提供給所述第二像素電極的第二開關(guān)器件。
15.如權(quán)利要求14所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述反射區(qū)包括保持在所述像素電極的電位和所述第一公用電極的電位間的中間電位的反射膜。
16.如權(quán)利要求14所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，通過來自所述像素電極和所述第一公用電極的電容耦合，提供所述反射膜的所述中間電位。
17.如權(quán)利要求14所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，通過一中間電位生成器，提供所述反射膜的所述中間電位。
18.如權(quán)利要求14所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述反射膜具有在所述像素電極和所述第一公用電極下的開口。
19.如權(quán)利要求14所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述反射膜具有在所述像素電極和所述第一公用電極下的區(qū)域中的平面，以及在其他區(qū)中的粗糙表面。
20.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述像素的每一個包括在所述透射區(qū)中的第一像素電極、在所述反射區(qū)中的第二像素電極、用于將數(shù)據(jù)信號提供給所述第一像素電極的第一開關(guān)器件，以及將所述數(shù)據(jù)信號提供給所述第二像素電極的第二開關(guān)器件。
21.如權(quán)利要求20所述的半透射反射型LCD設(shè)備，進一步包括第一公用電極和第二公用電極，第一公用電極包括共同連接并位于多個所述像素的所述反射區(qū)中的多個公用電極，第二公用電極包括共同連接并位于多個所述像素的所述透射區(qū)中的多個公用電極。
22.如權(quán)利要求21所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述第一公用電極和所述第二公用電極的一個接收通過反轉(zhuǎn)施加到所述第一公用電極和所述第二公用電極的另一個的公用信號獲得的公用信號。
23.如權(quán)利要求20所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述第一和第二開關(guān)器件連接到公用數(shù)據(jù)線，以及由分別的控制線驅(qū)動。
24.如權(quán)利要求20所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述第一和第二開關(guān)器件分別連接到第一數(shù)據(jù)線和第二數(shù)據(jù)線。
25.如權(quán)利要求23所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述第一和第二公用電極的一個施加從用于轉(zhuǎn)換施加到所述第一和第二公用電極的另一個的第二數(shù)據(jù)信號的電壓變換器輸出的第一數(shù)據(jù)信號。
26.如權(quán)利要求25所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述電壓變換器包括數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲所述第二數(shù)據(jù)信號，以及灰度級變換器，用于變換所述第二數(shù)據(jù)信號的灰度級以便輸出所述第一數(shù)據(jù)信號。
27.如權(quán)利要求26所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述電壓變換器包括查找表，用于變換所述灰度級。
28.如權(quán)利要求27所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述查找表將所述灰度級的最大值和所述灰度級的最小值以相關(guān)的方式制成表格。
29.如權(quán)利要求28所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，所述查找表由邏輯門構(gòu)成。
30.如權(quán)利要求23所述的半透射反射型LCD設(shè)備，進一步包括第一公用電極和第二公用電極，第一公用電極包括共同連接并位于多個所述像素的所述反射區(qū)中的多個公用電極，第二公用電極包括共同連接并位于多個所述像素的所述透射區(qū)中的多個公用電極。
31.如權(quán)利要求2所述的半透射反射型LCD設(shè)備，其中，在切換用于通過所述第一開關(guān)器件或所述第二開關(guān)器件寫入數(shù)據(jù)時，反轉(zhuǎn)將在所述第一和第二公用電極中寫入的電位。
32.一種用于驅(qū)動根據(jù)權(quán)利要求1所述的半透射反射型LCD設(shè)備的方法，所述方法包括步驟生成第一數(shù)據(jù)信號和第二數(shù)據(jù)信號，它們間具有特定電位關(guān)系；以及將所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號分別施加到所述反射區(qū)和所述透射區(qū)。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述第一數(shù)據(jù)信號和所述第二數(shù)據(jù)信號間的所述關(guān)系是當所述第二數(shù)據(jù)信號呈現(xiàn)最小灰度級電位時，相應(yīng)的所述第一數(shù)據(jù)信號呈現(xiàn)最大灰度級電位。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，進一步包括將第一公用電極信號施加到位于多個所述像素的所述反射區(qū)中的第一公用電極，以及將第二公用電極信號施加到位于多個所述像素的所述透射區(qū)中的第二公用電極的步驟，所述第一公用電極信號具有不同于所述第二公用電極信號的電位的電位。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述LCD設(shè)備包括第一開關(guān)器件，用于將數(shù)據(jù)線耦合到所述第一像素電極，以及第二開關(guān)器件，用于將所述數(shù)據(jù)線耦合到所述第二像素電極，第一柵極線，用于控制所述第一開關(guān)器件，第二柵極線，用于控制所述第二開關(guān)器件，所述方法進一步包括步驟以時分方案接通所述第一和第二開關(guān)器件，以將公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第一和第二像素電極；在將所述公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第一像素電極期間，將第一公用電極信號施加到公用電極；以及在將所述公用數(shù)據(jù)信號施加到所述第二像素電極期間，將第二公用電極信號施加到所述公用電極，所述第一公用電極信號具有不同于所述第二公用電極信號的電位的電位。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述LCD設(shè)備包括第一開關(guān)器件，用于將第一數(shù)據(jù)線耦合到所述第一像素電極，第二開關(guān)器件，用于將第二數(shù)據(jù)線耦合到所述第二像素電極，所述方法進一步包括步驟將所述第一和第二數(shù)據(jù)信號分別施加到所述第一和第二數(shù)據(jù)線。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，從所述LCD設(shè)備外部提供所述第一和第二數(shù)據(jù)信號的一個，以及所述第一和第二數(shù)據(jù)信號的另一個具有通過使用查找表，從所述第一和第二數(shù)據(jù)信號的所述一個的灰度級轉(zhuǎn)換的灰度級。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述查找表使得對所述反射區(qū)和透射區(qū)獲得類似的γ特性。
39.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述LCD設(shè)備包括用于多個所述像素的所述反射區(qū)和所述透射區(qū)的單一公用電極，所述方法進一步包括步驟在寫入所述第一數(shù)據(jù)信號時，向所述單一公用電極施加第一公用電極信號；以及在寫入所述第二數(shù)據(jù)信號時，向所述單一公用電極信號施加第二公用電極信號。
全文摘要
LCD設(shè)備具有夾在TFT基板和對向基板間的LC層、第一和第二偏振膜、第一偏振膜和對向基板間的第一λ/2膜，以及第二偏振膜和TFT基板間的第二λ/2膜。LC層的光軸的方向和進入LC層的光的偏振方向間的角度θ1滿足下述關(guān)系0度＜θ1＜45度。最終LCD設(shè)備具有更少泄漏光和著色。
文檔編號G02F1/1343GK101034228SQ20071008549
公開日2007年9月12日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者永井博, 坂本道昭, 森健一, 中謙一郎, 池野英德 申請人:Nec液晶技術(shù)株式會社