專利名稱：反射型液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射型液晶顯示元件。
液晶顯示元件很薄且重量輕，因此，被廣泛應(yīng)用在諸如攜帶型的信息終端設(shè)備的終端機(jī)等的各種用途中。液晶顯示元件本身不會(huì)發(fā)光，而是改變光線的穿過(guò)強(qiáng)度以進(jìn)行顯示的受光型元件，僅幾個(gè)伏特的有效電壓便可以驅(qū)動(dòng)，因此，如果在液晶顯示元件的下側(cè)配備反射板，利用反射外部光線進(jìn)行顯示，當(dāng)作反射型顯示元件使用，便能夠成為不需要背照光的電力，消耗電力非常低的顯示元件。
傳統(tǒng)的反射型的彩色液晶顯示元件，由具有彩色濾光層的液晶單元和夾著液晶單元配置的一對(duì)偏振膜所構(gòu)成。彩色濾光層設(shè)在上述液晶單元的一個(gè)基板上，在基板上形成彩色濾光層，并在其上面進(jìn)而形成透明電極。向此液晶單元施加電壓，使液晶分子的取向狀態(tài)變化，由各彩色濾光層控制光線的透光率，進(jìn)行彩色顯示。
一片偏振膜的透光率再多也只有45％左右，平行于偏振膜的吸收軸的偏振光的透光率大致上是0％，垂直于吸收軸的偏振光的透光率則大致是90％。因此，使用兩片偏振膜的反射型的液晶顯示元件，光線會(huì)通過(guò)4次偏振膜而射出，因此，不考慮彩色濾光層及其他吸收時(shí)的最大反射率為(0.9)4×50％=32.8％如此，不使用彩色濾光層的黑白顯示面板，其反射率頂多是33％。引進(jìn)彩色濾光層后，反射率會(huì)降到它的1/3左右。
因此，為了使顯示較明亮，有幾個(gè)提案是，用一片偏振膜與反射板夾裝液晶單元的結(jié)構(gòu)(例如，日本國(guó)特開(kāi)平7-146469號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平7-84252號(hào)公報(bào))。這時(shí)，光線僅通過(guò)偏振膜兩次，因此，不考慮彩色濾光層及其他吸收時(shí)的最大反射率為
(0.9)2×50％=40.5％對(duì)使用兩片偏振膜的結(jié)構(gòu)，最多可望把反射率提高大約23％。
然而，在使用一片偏振膜的液晶單元中，若使用彩色濾光層進(jìn)行彩色顯示，希望提高反射率確保明亮度，便會(huì)很容易發(fā)生色彩的偏差，很難進(jìn)行黑白的無(wú)彩色顯示，尤其是會(huì)有反射率低，無(wú)彩色的黑色顯示很困難的問(wèn)題。
另外，有不使用彩色濾光層，而通過(guò)扭曲取向的向列液晶層的復(fù)折射率及偏振膜進(jìn)行多色顯示的反射型彩色液晶顯示裝置(日本國(guó)特開(kāi)平6-308481號(hào)公報(bào))，或利用液晶層與相位差薄膜的復(fù)折射率的彩色液晶顯示裝置(日本國(guó)特開(kāi)平6-175125號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平6-301006號(hào)公報(bào))的提案。這些裝置因?yàn)闆](méi)有彩色濾光層，因此使用兩片偏振膜仍可確保足供實(shí)用的亮度的反射率。然而，因?yàn)槭抢脧?fù)折射率著色的彩色顯示，在原理上，16色調(diào)4096色的顯示，或64色調(diào)全彩色顯示等的多色調(diào)多色顯示很困難，而且有色純度和顏色重現(xiàn)范圍也很狹窄的問(wèn)題。
本發(fā)明正是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供白色顯示很明亮，很高的對(duì)比度，能夠進(jìn)行無(wú)彩色的黑白顯示和多色調(diào)的多色顯示的反射型液晶顯示元件。
本發(fā)明的反射型液晶顯示元件特征在于，具有在一對(duì)基板間封裝向列液晶的液晶單元；配置在上述液晶單元的一個(gè)基板一側(cè)的偏振膜；配置在上述偏振膜與上述液晶單元間的相位差板；以及配置在另一個(gè)基板一側(cè)的光反射構(gòu)件，上述一對(duì)基板間的向列液晶的扭轉(zhuǎn)角度為0°～90°，上述向列液晶的復(fù)折射率ΔnLC與液晶層厚度dLC的積ΔnLC·dLC=0.20～0.30μm，若將角度規(guī)定為從上述一個(gè)基板側(cè)觀察，上述向列液晶由上述一個(gè)基板側(cè)向另一個(gè)基板側(cè)扭轉(zhuǎn)的方向?yàn)檎?，最接近上述相位差板的遲相軸的方向?yàn)棣誇，上述偏振膜的吸收軸或透光軸的方向?yàn)棣誔，則φF-φLC在-40°～-25°，φP-φF在+50°～+80°的范圍內(nèi)，或φF-φLC在+65°～+105°，φP-φF在-60°～-90°的范圍內(nèi)，由上述積ΔnLC·dLC與上述相位差板的阻滯作用RF定義的等于RF-ΔnLC·dLC的復(fù)折射率差ΔR為-0.20μm～0.05μm。
在此，φP取偏振膜的吸收軸的方向和透光軸的方向，在光學(xué)上是等效的，因此那一方向均可。
同時(shí)，在本發(fā)明的反射型液晶顯示元件，優(yōu)選地，向列液晶的扭轉(zhuǎn)角度為30°～65°，RF為0.10μm～0.30μm。在優(yōu)選例中，可獲得更良好的特性。
通過(guò)此結(jié)構(gòu)，可以獲得明亮、可進(jìn)行無(wú)彩色的黑白顯示及多色調(diào)的多色顯示的正常白色型的反射型液晶顯示元件。


圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是圖1的反射型液晶顯示元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
圖3表示圖1的反射型液晶顯示元件的反射率與施加電壓的關(guān)系的例子的特性圖。
圖4表示本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5表示本發(fā)明第3實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的反射率與施加電壓的關(guān)系的例子的特性圖。
圖6表示對(duì)于右方向(a)或上方向(b)的視角變化，施加ON電壓時(shí)的黑色的反射率變化的例子的特性圖。
圖7表示本發(fā)明第5實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖8表示本發(fā)明第6實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。
1,4,7,8…液晶單元；10…偏振膜；11…相位差板；12…散射薄膜層；13…上側(cè)透明基板；14…彩色濾光層；15a、15b…取向?qū)樱?6…透明電極；17…液晶層；18、48、88…金屬反射電極；19…下側(cè)基板；20…基準(zhǔn)線；21…最接近下側(cè)基板的液晶分子的取向方向；22…最接近上側(cè)基板的液晶分子的取向方向；23…相位差板的遲相軸方向；24…上側(cè)偏振膜光薄膜的吸收軸方向；72…擴(kuò)散反射板；78…透明電極；79…下側(cè)透明基板；90…柵電極；91…源極線；92…TFT元件；93…漏電極；94…平坦化膜；95…接觸孔。
現(xiàn)在參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)如下。
(第1實(shí)施形態(tài))圖1表示第1實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。以下說(shuō)明其制作方法。
首先，上側(cè)透明基板13及下側(cè)基板19使用無(wú)堿玻璃基板(例如1737康寧公司制)，在上側(cè)基板13上，通過(guò)由光平版印刷形成顏料分散型的紅、綠、藍(lán)的條紋排列的彩色濾光層14，在其上用銦錫氧化物形成作為像素電極的透明電極16。而在下側(cè)基板19上則蒸著300nm鈦，之后再在其上蒸著200nm的鉛，形成鏡面反射型的金屬反射電極18。
在透明電極16及金屬反射電極18上印刷，5wt％(重量百分比)的聚酰亞胺的γ-丁內(nèi)酯溶液，250℃硬化后，通過(guò)使用人造絲布的旋轉(zhuǎn)摩擦法的取向處理實(shí)現(xiàn)一定的扭轉(zhuǎn)角度，形成取向?qū)?5a、15b。
在上側(cè)基板13上的周邊部印刷混合有一定粒徑的玻璃纖維1.0wt％的熱硬化性封閉樹(shù)脂(例如Structbond三井東壓化學(xué)株式會(huì)社制)，在下側(cè)基板19上以100～200個(gè)/mm2的比例散布一定粒徑的樹(shù)脂珠，將上側(cè)透明基板13與下側(cè)基板19相互粘貼在一起，在150℃下使封閉樹(shù)脂硬化后，真空注入在復(fù)折射率ΔnLC為0.09的氟素酯系向列液晶混合對(duì)稱液晶中使對(duì)稱間距成為80μm的液晶，用紫外線硬化性樹(shù)脂封口后，照射紫外線使其硬化。液晶的厚度以dLC表示。
在如此形成的液晶單元1的上側(cè)透明基板13上，粘貼作為散射薄膜層12的各向同性的前方散射薄膜，在其上再粘貼作為相位差板11的由聚碳酸酯構(gòu)成的一片高分子薄膜，并使遲相軸成為后述的角度。再在其上粘貼，對(duì)中性灰色的偏振膜(住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制SQ-1852AP)施加抗眩光(AGanti-glare)和抗反射(ARanti-reflection)處理，使其吸收軸或透光軸的方向?yàn)楹笫龅慕嵌?，作為偏振?0。
另外，下側(cè)基板19不一定要透明。
圖2是說(shuō)明此反射型液晶顯示元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)的平面圖。21是最接近下側(cè)基板的液晶分子的取向方向，即下側(cè)基板的摩擦方向，22是最接近上側(cè)透明基板的液晶分子的取向方向，即上側(cè)基板的摩擦方向，23是相位差板的遲相軸方向，24是上側(cè)偏振膜的吸收軸方向，而20是基板面內(nèi)的假想的基準(zhǔn)線?；鶞?zhǔn)線20可以隨意設(shè)定，但為了方便，取二等分兩個(gè)摩擦方向21及22的線段。分別從基準(zhǔn)線20測(cè)量的最接近下側(cè)基板19的液晶分子的取向方向21的角度為φLC0，最接近上側(cè)透明基板13的液晶分子的取向方向22的角度為φLC，相位差板11的遲相軸方向23的角度為φF，偏振膜10的吸收軸或透光軸的方向24的角度為φP。另外，角度的正負(fù)是，以QLC所示液晶的扭轉(zhuǎn)方向(液晶分子由上側(cè)透明基板向下側(cè)基板扭轉(zhuǎn)的方向)為正。因φF與φP沒(méi)有極性，定義為0～180°的范圍。在偏振膜的吸收軸的方向取φP或在透光軸的方向取φP在光學(xué)上是等效的，因此那一方向均可。
此反射型液晶顯示元件在未施加電壓時(shí)，呈反射率最高的白色顯示，隨著電極的增加反射率逐漸降低，而在施加“ON”電壓時(shí)，成為反射率最低的黑色顯示，即以所謂正常時(shí)白色模式動(dòng)作。
本實(shí)施形態(tài)所用的相位差板，具有正的折射率異方性的單軸性，其光軸(遲相軸)與相位差板在平面內(nèi)平行。遲相軸方向的折射率(異常光折射率)為nx，進(jìn)相軸方向的折射率(正常光折射率)為ny，相位差板的厚度為dF時(shí)，表示正常光線與異常光線的相位差的阻滯作用(Retardation)用RF=(nx-ny)·dF表示。而在液晶層充分施加電壓，使液晶分子理想地朝向垂直于基板的方向時(shí)，液晶層的阻滯用ΔnLC·dLC表示。
下面，說(shuō)明將此液晶顯示裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)作各種改變時(shí)的光學(xué)特性。
首先，使液晶層的取向條件、及相位差板與偏振膜的光學(xué)配置為φLC0=-67.5°，φLC=67.5°，ΩLC=45.0°，φF=33.0°，φP=96.0°并將阻滯作用的差ΔR恒保持在ΔR=RF-ΔnLC·dLC=-0.10μm，而使ΔnLC·dLC改變，亦即將所使用的液晶的復(fù)折射率的大小及液晶層的厚度作各種改變，而制成試料，以反射模式測(cè)量它們的光學(xué)特性。其結(jié)果確認(rèn)，可以實(shí)現(xiàn)ΔnLC·dLC在0.20μm～0.30μm的范圍內(nèi)時(shí)，可獲得反射率低而無(wú)彩色的黑色和反射率高而無(wú)彩色的白色的正常時(shí)白色模式的反射型液晶顯示元件。這是因?yàn)橛心軌虺浞秩〉冒咨c黑色的液晶的復(fù)折射率差，且在能夠以相位差板補(bǔ)償液晶的復(fù)折射率造成的著色的范圍內(nèi)。
再者，上述例子是為了固定實(shí)驗(yàn)條件而將阻滯作用的差ΔR保持在-0.1μm，但若ΔR滿足-0.20μm～-0.05μm，則施加電壓使其從顯示白色移至顯示黑色時(shí)，也確認(rèn)顯示的顏色在實(shí)用上無(wú)彩色的范圍內(nèi)變化。這是因?yàn)椋ㄟ^(guò)使ΔR在-0.20μm～0.05μm，φP-φLC在-40～-25°(-32.5°±7.5°)的范圍內(nèi)，可消除從白色變化到黑色之間，特別是施加ON電壓而顯示黑色時(shí)的液晶層的復(fù)折射率引起的著色。由此可以實(shí)現(xiàn)可進(jìn)行反射率低的無(wú)彩色的黑色顯示、和反射率高的無(wú)彩色的白色顯示的、對(duì)比度很高的反射型液晶顯示元件。
接著再檢查液晶的扭轉(zhuǎn)角度ΩLC改變時(shí)的特性，結(jié)果確認(rèn)本發(fā)明第1實(shí)施形態(tài)在扭轉(zhuǎn)角度0-90°的范圍內(nèi)可獲得良好的特性。使扭轉(zhuǎn)角度ΩLC為30°～65°時(shí)，可獲得更良好的特性。
并確認(rèn)，RF滿足0.10μm～0.30μm時(shí)，尤其能夠降低施加ON電壓時(shí)的黑色的反射率。
若將偏振膜的吸收軸的方向φP-φF設(shè)定成45°，穿過(guò)偏振膜的直線偏振光的偏振光變換會(huì)成為最大，但以該設(shè)定使用時(shí)，視感度最大波長(zhǎng)(550nm)附近的成分會(huì)增加，因此，透過(guò)的光的色彩在顯示白色時(shí)偏移至黃色方向，顯示黑色時(shí)會(huì)偏移到其補(bǔ)色的藍(lán)色方向。因此通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以分析的結(jié)果確認(rèn)，要同時(shí)將白色顯示與黑色顯示予以無(wú)彩色化，要將此色度φP-φF設(shè)定在50°～80°(65°±15°)的范圍，將偏振光變換的中心波長(zhǎng)移至短波長(zhǎng)側(cè)即可。
在此表示了ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=33.0°、φP=96.0°時(shí)的光學(xué)特性的測(cè)量結(jié)果。這時(shí)ΔR=RF-ΔnLC·dLC=-0.100μm，φF-φLC=-34.5°，φP-φF=+63.0°，滿足上述確認(rèn)的條件。
圖3是表示該場(chǎng)合下的反射型液晶顯示元件的反射率與施加電壓的關(guān)系的特性圖。在此，反射率是以標(biāo)準(zhǔn)白色板的反射率為100％，并把液晶顯示元件顯示白色時(shí)的亮度換算成XYZ著色的Y值來(lái)表示的。
如圖3所示，正面特性的反射率為18.2％，對(duì)比度為15.8。因?yàn)槭菑暮诘桨?，無(wú)彩色變化，因此確認(rèn)可以顯示64色調(diào)全彩色。
另外，制作在以上所述結(jié)構(gòu)中去除彩色濾光層14的反射型液晶顯示元件，獲得正面特性的對(duì)比度15.3、反射率34.9％。
在以上的結(jié)構(gòu)中是將散射薄膜層12配置在相位差板11與上側(cè)透明基板13之間，但將散射薄膜層12配置在偏振膜10上時(shí)，亦可獲得與配置在偏振膜10與相位差板11之間時(shí)同樣的特性。
再者，本實(shí)施形態(tài)的相位差板使用聚碳酸酯，但本發(fā)明的效果并不限定如此，例如使用聚芳基化合物或聚砜，也已確認(rèn)可獲得相同的效果。
同時(shí)，本實(shí)施形態(tài)的反射電極是使用由鋁構(gòu)成的金屬反射電極，但本發(fā)明的效果并不限定如此，例如使用由銀構(gòu)成的金屬反射電極等，也可獲得同樣的效果。
(第2實(shí)施形態(tài))圖4是表示第2實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。具有與圖1同樣功能的要素標(biāo)以同一符號(hào)。與第1實(shí)施形態(tài)不同之處在于，不使用散射薄膜12，而用散射反射型的金屬反射電極48取代鏡面反射型的金屬反射電極18。擴(kuò)散(散射)型的金屬反射電極是在下側(cè)基板19上蒸著300nm的鈦，并在其上蒸著200nm的鋁，且使其表面成為平均傾斜角度3°～12°的粗糙面而制成。除此之外的液晶單元的制作過(guò)程與實(shí)施形態(tài)1相同，說(shuō)明從略。
第2實(shí)施形態(tài)的光學(xué)結(jié)構(gòu)與圖2所示的第1實(shí)施形態(tài)相同。使該液晶顯示裝置的液晶層的取向條件、及相位差板與偏振膜的光學(xué)配置與第1實(shí)施例相同，即φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=33.0°、φP=96.0°，并將阻滯作用的差ΔR恒常保持在ΔR=RF-ΔnLC·dLC=-0.10μm，使ΔnLC·dLC改變，亦即，制成使所用的液晶的復(fù)折射率的大小，及液晶層的厚度作各種變化的試料，用反射模式測(cè)量它們的光學(xué)特性。
其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)能夠在ΔnLC·dLC為0.20μm～0.30μm的范圍內(nèi)，獲得反射率低而無(wú)彩色的黑色、及反射率高而無(wú)彩色的白色的正常時(shí)白色模式的反射型液晶顯示元件。這是因?yàn)橐壕в心軌虺浞肢@得白色與黑色的復(fù)折射率差，并且在能夠以相位差板補(bǔ)償因液晶的復(fù)折射率造成的著色的范圍內(nèi)。
同時(shí)也確認(rèn)，ΔR滿足-0.20μm～-0.50μm的條件時(shí)，施加電壓使其從白色顯示變化到黑色顯示時(shí)，顯示的顏色在實(shí)用上無(wú)彩色的范圍內(nèi)變化。這是因?yàn)椋功在-0.20μm～-0.05μm的范圍，φF-φLC在-40°～-25°(-32.5°±7.5°)的范圍內(nèi)，可以消除在從白色向黑色變化之間，尤其是施加ON電壓時(shí)的黑色顯示時(shí)，因液晶層的復(fù)折射率引起的著色。由此可以實(shí)現(xiàn)反射率低的無(wú)彩色黑色顯示與反射率高的無(wú)彩色的白色顯示的、對(duì)比度很高的反射型液晶顯示元件。
接著檢查改變扭轉(zhuǎn)角度ΩLC時(shí)的特性的結(jié)果，確認(rèn)本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)可在扭轉(zhuǎn)角度0°～90°的范圍內(nèi)獲得良好的特性。而在扭轉(zhuǎn)角度30°～65°時(shí)，獲得特別良好的特性。
并確認(rèn)，RF滿足0.10μm～0.30μm時(shí)，尤其是在施加ON電壓時(shí)，可以降低黑色的反射率。
同時(shí)確認(rèn)，若將偏振膜的吸收軸的方向φF-φF設(shè)定在50°～80°65°±15°)的范圍，便可以抑制顯示白色及顯示黑色時(shí)的著色，將其無(wú)彩色化。
在此特別表示了ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=33.0°、φP=96.0°時(shí)測(cè)量其光學(xué)特性的結(jié)果。這時(shí)，ΔR=RF-ΔnLC·dLC=-0.10μm，φF-φLC=-34.5°，φP-φF=+63.0°，滿足上述條件。
這時(shí)的正面特性，反射率為17.1％，對(duì)比度為15.4。并且是從黑色到白色以無(wú)彩色變化，因此確認(rèn)可以作64色調(diào)全彩色的顯示。
另外，用上述結(jié)構(gòu)制作去除彩色濾光層14的反射型液晶顯示元件，獲得的正面特性為，對(duì)比度15.1，反射率33.4％。
再者，本實(shí)施形態(tài)的相位差板使用聚碳酸酯，但發(fā)明的效果不受其限定，例如使用聚芳基化合物或聚砜，也確認(rèn)會(huì)獲得同樣的效果。
本實(shí)施形態(tài)的反射電極使用由鋁構(gòu)成的金屬反射電極，但發(fā)明的效果不受其限定，例如，使用由銀構(gòu)成的金屬反射電極等，也可獲得同樣的效果。
(第3實(shí)施形態(tài))第3實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的構(gòu)造及制作方法與第1實(shí)施形態(tài)相同，具有與圖1所示的反射型液晶顯示元件的截面，及與圖2一樣的反射型液晶顯示元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施形態(tài)將相位差板的遲相軸的角度φF設(shè)定成與上述實(shí)施形態(tài)不同的值。亦即，第1及第2實(shí)施形態(tài)是將φF-φLC設(shè)定成-40～-25°(-32.5±7.5°)獲得可取的結(jié)果，但本實(shí)施形態(tài)中將φF-φLC設(shè)定成為+65°～+105°(85°±20°)，同樣獲得可取的結(jié)果。
再使液晶層的取向條件、及相位差板與偏振膜的光學(xué)配置為φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=155.0°、φP=90.0°，并將阻滯作用的差值ΔR=RF-ΔnLC·dLC恒常保持在-0.10μm，而令ΔnLC·dLC變化，亦即，制作使所用的液晶的復(fù)折射率大小、及液晶層的厚度作各種改變的試料，用反射模式測(cè)量這些試料的光學(xué)特性。其結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)，ΔnLC·dLC在本實(shí)施形態(tài)也在0.20μm～0.30μm的范圍內(nèi)，能夠獲得反射率低而無(wú)彩色的黑色及反射率高而無(wú)彩色的、白色的正常時(shí)白色模式的反射型液晶顯示元件。
可以確認(rèn)ΔR滿足-0.20μm～-0.05μm的范圍，施加電壓使其由顯示白色到顯示黑色時(shí)，顯示的顏色在實(shí)用上無(wú)彩色的范圍內(nèi)變化。這是因?yàn)椋功在-0.20μm～-0.05μm的范圍，使φF-φLC在+65°～+105°(85°±20°)的范圍內(nèi)，即可在從白色到黑色的變化期間，特別是施加ON電壓的顯示黑色時(shí)，通過(guò)相位差板消除因液晶層的復(fù)折射率造成的著色。通過(guò)此可實(shí)現(xiàn)，反射率低而無(wú)彩色的黑色顯示與反射率高而無(wú)彩色的白色顯示的、對(duì)比度很高的反射型液晶顯示元件。
其次，再檢查改變液晶的扭轉(zhuǎn)角度ΩLC時(shí)的特性，其結(jié)果確認(rèn)，本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)可在扭轉(zhuǎn)角度0°～90°的范圍內(nèi)獲得良好的特性。而扭轉(zhuǎn)角度ΩLC為30°～65°時(shí)，獲得特別良好的特性。
還確認(rèn)RF滿足0.10μm～0.30μm時(shí)，尤其可以降低施加ON電壓時(shí)的黑色的反射率。
并確認(rèn)，將偏振膜的吸收軸的方向和相位差板的遲相軸方向φF的夾角φP-φF設(shè)定在-60°～-90°(-75°±15°)的范圍，便可抑制顯示白色及顯示黑色時(shí)的著色，使其無(wú)彩色化。
在此特別表示使ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=155.0°、φP=90.0°時(shí)的光學(xué)特性的測(cè)量結(jié)果。這時(shí)，ΔR=RF-ΔnLC·dLC=-0.10μm，φF-φLC=-87.5°，φP-φF=-65.0°，滿足上述的條件。
圖5是表示第3實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的反射率與施加電壓的關(guān)系的特性圖。其正面特性為，反射率18.1％，對(duì)比度為15.6。因從黑到白以無(wú)彩色變化，因此也確認(rèn)能夠達(dá)成64色調(diào)全彩色的顯示。
用上述結(jié)構(gòu)制成去除彩色濾光層14的反射型液晶顯示元件，獲得的正面特性為，對(duì)比度15.1，反射率34.3％。
上述結(jié)構(gòu)是將散射薄膜層12配置在相位差板11與上側(cè)透明基板13之間，但是，將散射薄膜層12配置在偏振膜10上時(shí)，也可獲得與配置在偏振膜10與相位差板11之間時(shí)同樣的特性。
再者，本實(shí)施形態(tài)的相位差板使用聚碳酸酯，但本發(fā)明的效果不受此限定，例如使用聚芳基化合物或聚砜，也可獲得同樣的效果。
同時(shí)，本實(shí)施形態(tài)的反射電極使用鋁構(gòu)成的金屬反射電極，但本發(fā)明的效果不受此限定，例如，使用銀構(gòu)成的金屬反射電極等，也可獲得同樣的效果。
(第4實(shí)施形態(tài))第4實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件，其制作及構(gòu)造基本上與第1實(shí)施形態(tài)相同，具有圖1所示反射型液晶顯示元件的截面，及與圖2相同的反射型液晶顯示元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
不同之處在于，相位差板11使用具有兩個(gè)軸的光學(xué)各向異性的相位差板。相位差板的法線方向?yàn)閦軸，面內(nèi)的遲相軸的方向?yàn)閤軸，進(jìn)軸的方向?yàn)閥軸時(shí)，這些方向的折射率分別為nz，nx，ny時(shí)，導(dǎo)入以Qz=(nx-nz)/(nx-ny)定義的Z系數(shù)Qz。Z系數(shù)Qz是表示在相位差板的z軸方向的光學(xué)各向異性的大小的指標(biāo)。
Qz=1時(shí)，相當(dāng)于一軸的光學(xué)異方性。射入液晶顯示元件的光線的角度若偏離法線方向，光線所受到的阻滯作用會(huì)變化，而出現(xiàn)視野角度依賴性，因此，為了補(bǔ)償此項(xiàng)阻滯作用的變化，減輕視野角度依賴性，本實(shí)施形態(tài)使用顯示二軸性的光學(xué)各向異性的相位差板。
本實(shí)施形態(tài)中使ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLCO=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45°、φF=33.0°、φP=96.0°，改變相位差板11的Z系數(shù)Qz，由進(jìn)行檢查的結(jié)果獲知，Qz=1.0～3.0時(shí)，針對(duì)視角變化的反射率變化最少，可獲得良好的特性。
另外，尤其詳細(xì)檢查了Qz=0.3，0.5，1.0，1.5時(shí)的黑色顯示由視角造成的反射率變化。圖6a表示，本實(shí)施形態(tài)的對(duì)顯示元件右方(沿圖2的基準(zhǔn)線20向右的方向)的視角變化在施加ON電壓時(shí)黑色的反射率變化的特性圖，圖6b表示，對(duì)上方(垂直于圖2的基準(zhǔn)線20的朝上的方向)的視覺(jué)變化在施加ON電壓時(shí)的黑色的反射率變化的特性圖。
從圖6a及圖6b可以看出，相位差板11對(duì)視覺(jué)特性變化有影響，Qz大時(shí)，可獲得視角依賴性很小的良好的黑色反射率特性。依此結(jié)果，確認(rèn)尤其是Qz滿足1.0～2.0時(shí)，可以獲得更理想的視覺(jué)特性。
再者，本例使用一片呈現(xiàn)二軸的光學(xué)各向異性的相位差板，但也可使用光軸朝向x軸方向的顯示正的光學(xué)各向異性的一軸性相位差板、與光軸朝向z軸方向的顯示負(fù)的光學(xué)各向異性的一軸性相位差板的組合。這時(shí)，組合的相位差板在Q為1.0～3.0時(shí)也可獲得良好的視野角度特性。
(第5實(shí)施形態(tài))圖7是表示第5實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。具有與上述圖1或圖4相同功能的要素標(biāo)以同一符號(hào)。本實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施形態(tài)的不同之處是，將下側(cè)電極從擴(kuò)散反射型的金屬反射電極改成ITO的透明電極78，下側(cè)基板用透明基板79，在其外側(cè)配置銀的擴(kuò)散反射板72。其他構(gòu)成要素與第2實(shí)施形態(tài)相同。
而反射型液晶顯示元件的光學(xué)結(jié)構(gòu)與圖2一樣。本實(shí)施例的形態(tài)中ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45°、φF=33.0°、φP=96.0°。
如此，上下基板用透明基板和透明電極，下側(cè)使用擴(kuò)散反射板時(shí)，多少有些因視差的影響造成影像模糊，但確認(rèn)可獲得視角特性變化很自然的反射型液晶顯示元件。
測(cè)量正面特性的結(jié)果，反射率為16.1％，對(duì)比度為14.3。
用上述結(jié)構(gòu)制作去除彩色濾光層74的反射型液晶顯示元件，獲得的正面特性為，反射率32.1％，對(duì)比度14.0。
并確認(rèn)，將擴(kuò)散反射板72設(shè)置在下側(cè)透明基板79之下時(shí)，不用粘接劑完全接合，在中間留下空氣層，便可以借助樹(shù)脂的折射率約1.6與空氣的折射率1.0的差所造成的擴(kuò)散效果的擴(kuò)大，獲得更為自然的視角特性。
再者，本實(shí)施形態(tài)的擴(kuò)散反射板使用銀，但確認(rèn)，鋁的擴(kuò)散反射板也有同樣的發(fā)明效果。
(第6實(shí)施形態(tài))圖8是表示第6實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示元件的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。與說(shuō)明上述實(shí)施形態(tài)的圖1或圖4有同一功能的要素標(biāo)以同一符號(hào)。
本實(shí)施形態(tài)中，在下側(cè)基板19上配置柵電極90、源極線91、薄膜晶體管元件(TFT)92、漏電極93、平坦化膜94等的所謂有源矩陣陣列。金屬反射電極88經(jīng)由接觸孔95、與平坦化膜94下的非線性開(kāi)關(guān)元件(TFT)92導(dǎo)通。金屬反射電極88具有按每一像素分離開(kāi)的構(gòu)造，因各像素以有源方式驅(qū)動(dòng)，因此可以得到對(duì)比度很高的顯示。
本實(shí)施形態(tài)的反射型液晶顯示裝置的光學(xué)配置，與圖2相同。
上側(cè)透明基板13及下側(cè)基板19使用無(wú)堿玻璃基板(例如1737康寧公司制)，在上側(cè)透明基板13上，通過(guò)光平版印刷形成顏料分散型的紅、綠、藍(lán)條紋排列的彩色濾光層14，在其上面用銦錫氧化物形成像素電極的透明電極16。
在下側(cè)基板19上則以一定的方法形成矩陣狀配置的由鋁與鉭構(gòu)成的柵電極90、鈦與鋁構(gòu)成的源電極91及漏電極93，并在柵電極90與源電極91的各交叉部形成由非晶體硅構(gòu)成的TFT元件92。
在如此形成的非線形元件的下側(cè)基板19的整個(gè)表面上，涂敷正型的感光性丙烯酸樹(shù)脂(例如，F(xiàn)VR富士藥品工業(yè)株式會(huì)社制)，形成平坦化膜94后，使用規(guī)定的光掩模，照射紫外線，在漏電極93上形成接觸孔95。然后，在其上蒸著300nm的鈦，再在其上蒸著200nm的鉛，由此形成鏡面反射型的金屬反射電極88。
在透明電極16及金屬反射電極88上，印刷5重量％聚酰亞胺的γ-丁內(nèi)酯溶液，在250℃下硬化后，通過(guò)使用人造絲布的旋轉(zhuǎn)摩擦法的取向處理，形成取向?qū)?5a，15b，使其能實(shí)現(xiàn)一定的扭轉(zhuǎn)角度。
在上述透明基板13上的周邊部印刷混合有1.0wt％的一定粒徑的玻璃纖維的熱硬化性封閉樹(shù)脂(例如struct-bond三井東壓化學(xué)株式會(huì)社制)，在下側(cè)基板19上則以100～200個(gè)/mm2的比例，散布一定粒徑的樹(shù)脂珠，將上側(cè)透明基板13與下側(cè)基板19相互貼在一起，再在150℃下使封閉樹(shù)脂硬化，之后，真空注入在ΔnLC=0.09的氟酯系向列液晶中混合有一定量的對(duì)稱液晶的液晶，用紫外線硬化性樹(shù)脂封口后，用紫外線使其硬化。
在如此形成的液晶單元8的上側(cè)透明基板13上，粘貼作為散射薄膜層12的各向同性的前方散射薄膜，在其上面粘貼用聚碳酸酯形成的遲相軸為后述角度的相位差板11，再粘貼施加了抗眩光(AG)及抗反射(AR)處理的中性灰色的偏振膜(住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制SQ-1852AP)，作為偏振膜10，使其吸收軸或透光軸的方向呈后述的角度。
本實(shí)施例的光學(xué)結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施例一樣，ΔnLC·dLC=0.270μm、RF=0.170μm、φLC0=-67.5°、φLC=67.5°、ΩLC=45.0°、φF=33.0°、φP=96.0°由此可獲得64色調(diào)的全彩色顯示。因?yàn)樵谄教够ど闲纬山饘俜瓷潆姌O，可獲得97％的開(kāi)口率，因此其正面特性為，反射率17.9％，對(duì)比度15.9。
再者，不僅是本實(shí)施形態(tài)，在以上所述的所有實(shí)施形態(tài)中，若在下側(cè)基板上形成TFT等的非線性元件，便可以依本實(shí)施形態(tài)所述的方法，獲得有源驅(qū)動(dòng)的反射型液晶顯示元件。而非線性元件則不限定為非晶硅的TFT，使用二端子元件(MIM及薄膜二極管等)或多晶硅TFT等，也可收到同樣的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的反射型液晶顯示元件，可獲得明亮、高對(duì)比度、可以有無(wú)彩色的黑白變化的、正常時(shí)白色型的反射型液晶顯示元件。而且也可以獲得能夠通過(guò)使用彩色濾光層達(dá)成多色調(diào)顯示的反射型液晶顯示元件。
其結(jié)果，能夠提供消耗電力極少、高品質(zhì)的液晶顯示裝置，可在攜帶式信息裝置及其他的廣大領(lǐng)域中促進(jìn)液晶顯示裝置的利用。
權(quán)利要求
1．一種反射型液晶顯示元件，其特征在于，具有在一對(duì)基板間封裝向列液晶的液晶單元；配置在上述液晶單元的一個(gè)基板一側(cè)的偏振膜；配置在上述偏振膜與上述液晶單元間的相位差板；以及配置在另一個(gè)基板一側(cè)的光反射構(gòu)件，上述一對(duì)基板間的向列液晶的扭轉(zhuǎn)角度為0°～90°，上述向列液晶的復(fù)折射率ΔnLC與液晶層厚度dLC的積ΔnLC·dLC=0.20～0.30μm，若將角度規(guī)定為從上述一個(gè)基板側(cè)觀察，上述向列液晶由上述一個(gè)基板側(cè)向另一個(gè)基板側(cè)扭轉(zhuǎn)的方向?yàn)檎罱咏鲜鱿辔徊畎宓倪t相軸的方向?yàn)棣誇，上述偏振膜的吸收軸或透光軸的方向?yàn)棣誴，則φF-φLC在-40°～-25°，φP-φF在+50°～+80°的范圍內(nèi)，或φF-φLC在+65°～+105°，φp-φF在-60°～-90°的范圍內(nèi)，由上述積ΔnLC·dLC與上述相位差板的阻滯作用RF定義的等于RF-ΔnLC·dLC的復(fù)折射率差ΔR為-0.20μm～0.05μm。
2．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述向列液晶的扭轉(zhuǎn)角度為30°～65°。
3．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述RF為0.10μm～0.30μm。
4．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述相位差板由聚碳酸酯，聚芳基化合物、聚砜中選擇的至少一種所構(gòu)成。
5．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述相位差板的Z系數(shù)Qz為1.0～3.0，該Qz是用面板的法線方向?yàn)閆軸所定的空間座標(biāo)系(x，y，z)的各軸方向的折射率nx、ny及nz(nx是遲相軸方向的折射率，ny是進(jìn)相軸方向的折射率)，以Qz=(nx-nz)/(nx-ny)所示的系數(shù)。
6．如權(quán)利要求5所述的反射型液晶顯示元件，其中上述Qz為1.0～2.0。
7．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述的一個(gè)基板側(cè)配置散射薄膜。
8．如權(quán)利要求7所述的反射型液晶顯示元件，其中將上述散射薄膜配置在上述相位差板與上述的一個(gè)基板之間。
9．如權(quán)利要求7所述的反射型液晶顯示元件，其中上述散射薄膜是前方散射薄膜。
10．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述光反射構(gòu)件是由從鋁和銀中選擇的至少一種金屬構(gòu)成的金屬電極。
11．如權(quán)利要求10所述的反射型液晶顯示元件，其中上述金屬電極的表面呈鏡面狀。
12．如權(quán)利要求10所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述金屬電極上配置散射膜。
13．如權(quán)利要求10所述的反射型液晶顯示元件，其中上述金屬電極的表面有平均傾斜角度3°～12°的凹凸，使入射光擴(kuò)散反射。
14．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中上述另一個(gè)基板是透明基板，在此透明基板的外側(cè)配置光反射構(gòu)件。
15．如權(quán)利要求14所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述透明基板與上述光反射構(gòu)件之間夾有空氣層。
16．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述一個(gè)基板側(cè)配置彩色濾光層。
17．如權(quán)利要求1所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述另一個(gè)基板側(cè)配置有非線性開(kāi)關(guān)元件。
18．如權(quán)利要求17所述的反射型液晶顯示元件，其中在上述非線性開(kāi)關(guān)元件上形成絕緣性的平坦化膜，通過(guò)形成在該平坦化膜的接觸孔，上述非線性開(kāi)關(guān)元件與上述另一個(gè)基板側(cè)的電極成導(dǎo)通狀態(tài)。
全文摘要
在僅使用一片偏振膜的反射型液晶顯示元件中,使向列液晶的扭轉(zhuǎn)角度為0°～90°,液晶的復(fù)折射率差△n
文檔編號(hào)G02F1/139GK1297539SQ9980511
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月17日
發(fā)明者山口久典, 關(guān)目智明, 巖井義夫, 小川鐵 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社