專利名稱：液晶顯示裝置和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置和電子設(shè)備，特別是涉及不僅在反射模式時(shí)在透射模式時(shí)也具有可以進(jìn)行充分地明亮的顯示的優(yōu)良的觀看性的半透射反射式的液晶顯示裝置的構(gòu)成。
作為半透射反射式液晶顯示裝置的形態(tài)，人們提出了在下基板的內(nèi)面(以下，在本說(shuō)明書中，有時(shí)候也把基板的液晶一側(cè)的面叫做內(nèi)面，把與之相反一側(cè)的面叫做外面)設(shè)有在鋁等金屬膜上形成了光透射用縫隙(開口部分)的反射膜，使該反射膜起著半透射反射膜的作用的液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置，歸因于在下基板的內(nèi)面上設(shè)置金屬膜而具有防止由下基板的厚度造成的視差的影響，特別是在使用濾色片的結(jié)構(gòu)中防止混色的效果。


圖13示出了使用這種半透射反射膜的半透射反射式液晶顯示裝置的一個(gè)例子。
在該液晶顯示裝置100中，在一對(duì)透明基板101、102之間挾持有液晶103，在下基板101上層疊反射膜104、絕緣膜106，在其上形成由銦錫氧化物(以下簡(jiǎn)寫為ITO)等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的下側(cè)電極108，形成取向膜107，使得把下側(cè)電極108覆蓋起來(lái)。另一方面，在上基板102上，形成具有R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))各個(gè)色素層的濾色片109，在其上疊層平坦化膜111，在該平坦化膜111上形成由ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的上側(cè)電極112，形成取向膜113，使得把該上側(cè)電極112覆蓋起來(lái)。
反射膜104，用鋁等的光反射率高的金屬膜形成，在該反射膜104上，在每個(gè)象素上都形成光透射用的縫隙110。借助于該縫隙110，反射膜104起著半透射反射膜的作用(因此，以下把該膜叫做半透射反射膜)。此外，在上基板102的外面一側(cè)從上基板102一側(cè)開始依次配置前方散射板118、相位差板119、上偏振光板114，在下基板101的外面一側(cè)依次配置1/4波長(zhǎng)板115、下偏振光板116。此外，背光源117(照明裝置)配置在下基板101的下面一側(cè)比下偏振光板116還往下的下方。
在明亮的場(chǎng)所下在反射模式下使用圖13所示的液晶顯示裝置時(shí)，從上基板102的上方入射進(jìn)來(lái)的太陽(yáng)光、照明光等的外光在透過(guò)了液晶103并在下基板101上的半透射反射膜104的表面處反射后，再次透過(guò)液晶103，向上基板102一側(cè)出射。此外，在暗的場(chǎng)所處在透射模式下使用時(shí)，從設(shè)置在下基板101的下方的背光源117出射的光，在縫隙110的部分處透射反射膜104，然后，透過(guò)液晶103，向上基板102一側(cè)出射。結(jié)果變成為這些光以各種模式參與顯示。
然而，作為這樣的反射式液晶顯示裝置的反射層，以往使用例如鋁或銀等的光反射率高的金屬膜，相對(duì)于此，近些年來(lái)，人們提出了使具有不同的折射率的電介質(zhì)薄膜交互地進(jìn)行疊層的電介質(zhì)鏡或使用膽甾醇液晶的膽甾醇反射板，或者使用全息照相元件的全息反射板等的方案。這些新型的反射板靈活地運(yùn)用構(gòu)成材料的特征不僅僅作為反射光的反射板起作用，還具有特有的功能。
其中，膽甾醇液晶在某一溫度(液晶轉(zhuǎn)移溫度)以上呈現(xiàn)液晶相，在液晶相中，液晶分子采用以一定的節(jié)距周期性地螺旋結(jié)構(gòu)。歸因于該結(jié)構(gòu)，具有選擇性地反射與螺旋的節(jié)距一致的波長(zhǎng)的光，透過(guò)除此之外的光的性質(zhì)。因此，由于可以例如借助于使液晶硬化時(shí)的紫外線強(qiáng)度或溫度來(lái)控制螺旋的節(jié)距，故可以局部地改變反射光的顏色，可以用做反射式濾色片。此外，如果使多個(gè)選擇反射不同的顏色的色光的膽甾醇液晶層進(jìn)行疊層，還可以作為用疊層結(jié)構(gòu)全體反射白色光的反射板發(fā)揮作用。
但是，在圖13所示的那樣的現(xiàn)有的半透射反射式液晶顯示裝置中，存在著這樣的問(wèn)題盡管可以觀看顯示而與外光的有無(wú)無(wú)關(guān)，但是，與在反射模式時(shí)比較，透射模式時(shí)的顯示的亮度要低得多。這是起因于透射模式時(shí)的顯示在顯示中僅僅可以利用從背光源射出的光之內(nèi)大約一半這一點(diǎn)，只有通過(guò)了半透射反射膜的縫隙的光才在顯示中利用這一點(diǎn)，和在下基板的外面一側(cè)設(shè)置有1/4波長(zhǎng)板和下偏振光板這一點(diǎn)等的問(wèn)題。
在現(xiàn)有的半透射反射式液晶顯示裝置中，在反射時(shí)和透射時(shí)顯示模式是不同的，特別是在透射時(shí)從背光源射出的光之內(nèi)的大約一半被上偏振光板吸收只有剩下的大約一半才利用于顯示。就是說(shuō)，相對(duì)于在反射模式的情況下，把從上基板一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的線偏振光的大部分用于明顯示，在透射模式的情況下為了與反射模式時(shí)同樣地進(jìn)行顯示，從液晶層的下表面向上基板一側(cè)前進(jìn)的光就必須是大體上的圓偏振光。然而，該圓偏振光之內(nèi)的一半，由于在從上基板向外部射出時(shí)被上偏振光板吸收掉，故從結(jié)果上看就變成為僅僅入射到液晶層上的光之內(nèi)的大體上一半才參與顯示。如上所述，從顯示原理來(lái)看原來(lái)就存在著在透射模式下的顯示變暗的要因。
此外，在透射模式時(shí)，由于利用透射縫隙的光進(jìn)行顯示，故縫隙的面積對(duì)整個(gè)半透射反射膜的面積的比率(就是說(shuō)開口率)將左右顯示的亮度。如果加大該開口率，雖然可以使透射模式時(shí)的顯示變得明亮起來(lái)，但是當(dāng)開口率增大時(shí)，由于半透射反射膜的非開口部分的面積減少，故反射模式的顯示變暗。因此，為了確保反射模式的亮度，就不能把縫隙的開口率加大到某種程度以上，提高透射模式的亮度存在著一個(gè)界限。
其次，在半透射反射式液晶顯示裝置中，從其顯示原理來(lái)看在下基板的外面一側(cè)需要1/4波長(zhǎng)板，為此在透射模式時(shí)的亮度就不夠，以下說(shuō)明其理由。但是，在以下的說(shuō)明中，對(duì)在非選擇電壓施加狀態(tài)下進(jìn)行暗顯示，在選擇電壓施加狀態(tài)下則進(jìn)行明顯示的構(gòu)成，進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在圖13所示的液晶顯示裝置100中，在進(jìn)行反射模式的暗顯示的情況下，從上基板102的外側(cè)入射進(jìn)來(lái)的光，在設(shè)上偏振光板114的透過(guò)軸與紙面平行的情況下，歸因于透過(guò)上基板102上的上偏振光板114，變成為具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，在透過(guò)液晶103的期間內(nèi)借助于液晶103的雙折射效應(yīng)變成為大體上圓偏振光。然后，當(dāng)在下基板101上的半透射反射膜104的表面處進(jìn)行反射時(shí)，變成為逆旋轉(zhuǎn)的圓偏振光，再次透射液晶103，變成為具有與紙面垂直的偏振光軸的線偏振光到達(dá)基板102。在這里，由于上基板102的上偏振光板114是具有與紙面平行的透過(guò)軸的偏振光板，故在半透射反射膜104處反射的光，被上偏振光板114吸收而不返回液晶顯示裝置100的外部(觀看者一側(cè))，液晶顯示裝置100變成為暗顯示。
反之，在反射模式的明顯示的情況下，當(dāng)給液晶103加上電壓后，由于液晶103的取向方向改變，故從上基板102的外側(cè)入射進(jìn)來(lái)的外光，透過(guò)了液晶103后就變成為線偏振光，在半透射反射膜104處不加任何變動(dòng)地被反射，保持具有與紙面平行的線偏振光的原狀地透過(guò)上基板102的上偏振光板114返回外部(觀看者一側(cè))，液晶顯示裝置100進(jìn)行明顯示。
另一方面，在上述液晶顯示裝置100中，在進(jìn)行在透射模式下的顯示的情況下，從背光源117射出的光，從下基板101的外側(cè)向液晶單元入射，在該光之內(nèi)那些透射了縫隙110的光變成為參與顯示的光。
在這里，在液晶顯示裝置100中，為了進(jìn)行暗顯示，如上所述，與在反射模式時(shí)同樣，從縫隙110向上基板102前進(jìn)的光非得是大體上的圓偏振光不可。因此，由于從背光源117射出并通過(guò)縫隙110的光必須變成為大體上的圓偏振光，故必須具有用來(lái)使透過(guò)了下偏振光板116后的線偏振光變換成大體上的圓偏振光的1/4波長(zhǎng)板115。
在這里，在從背光源117射出的光中，如果著眼于那些未透射縫隙110的光，則在設(shè)從背光源117射出，且下偏振光板116的透過(guò)軸與紙面垂直的情況下，在透過(guò)下偏振光板116的那一時(shí)刻在變成為與紙面垂直的線偏振光后，借助于透過(guò)1/4波長(zhǎng)板115，變成為大體上的圓偏振光，到達(dá)半透射反射膜104。然后，當(dāng)在半透射反射膜104的下表面處被反射后，變成為逆旋轉(zhuǎn)的圓偏振光，再次透過(guò)1/4波長(zhǎng)板115后，變成為具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光。然后，該線偏振光被具有與紙面垂直的透過(guò)軸的下偏振光板116吸收。即，從背光源117射出的光之內(nèi)，那些未通過(guò)縫隙110的光在半透射反射膜104的下表面處被反射后，大體上被下基板101的下偏振光板116完全吸收。
如上所述，在半透射反射式液晶顯示裝置100中，在透射模式時(shí)，由于在半透射反射膜104處被反射而未通過(guò)縫隙110的光大體上全部被下基板101的下偏振光板116吸收，故僅僅從背光源117射出的光的一部分可以利用于顯示。即，如果假定透射下偏振光板116返回到背光源117中來(lái)而不被下偏振光板116吸收，則結(jié)果就變成為用原本從背光源117射出的光和該返回光實(shí)效地提高背光源117的輝度，因而可以提高透射模式的亮度。換句話說(shuō)，如果在顯示中可以再次利用在半透射反射膜104處沒(méi)有透過(guò)縫隙110而反射的光，則可以提高透射模式的亮度。但是，若用現(xiàn)有的構(gòu)成的話，則不可能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的液晶顯示裝置，是一種具有把液晶層挾持于彼此相向配置的上基板和下基板之間的液晶層的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下基板的內(nèi)面一側(cè)，從基板一側(cè)開始依次設(shè)置具有含有不同的顏色的顏料的多個(gè)色素層的濾色片層，和使之反射具有規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光中的一部分，透過(guò)一部分的膽甾醇液晶層的半透射反射層，設(shè)置對(duì)于上述液晶層從上述上基板一側(cè)入射橢圓偏振光的上基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置和從上述下基板一側(cè)入射橢圓偏振光的下基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置，同時(shí)，上述液晶層，是在選擇電場(chǎng)施加狀態(tài)、非選擇電場(chǎng)施加狀態(tài)中的任何一方的狀態(tài)下，使入射進(jìn)來(lái)的橢圓偏振光的極性反轉(zhuǎn)，在另一方的狀態(tài)中，則不改變極性的液晶層，上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段和與上述各個(gè)色素層對(duì)應(yīng)的位置的上述膽甾醇液晶層的反射波段至少一部分重疊起來(lái)。
膽甾醇液晶，具有波長(zhǎng)與液晶分子的螺旋節(jié)距相等、而且選擇性地反射與螺旋的卷繞方向相同的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光的所謂的選擇反射性。反過(guò)來(lái)說(shuō)，那些與液晶分子的螺旋節(jié)距不相等的波長(zhǎng)的光和即便是波長(zhǎng)與液晶分子的螺旋節(jié)距相等，與螺旋的卷繞方向具有相反的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光將透過(guò)膽甾醇液晶。此外，在本發(fā)明中使用的膽甾醇液晶層，還具有使波長(zhǎng)與液晶分子的螺旋節(jié)距相等、且與螺旋的卷繞方向相同的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光一部分反射、一部分透過(guò)而不是100％透過(guò)的功能，這一點(diǎn)是本發(fā)明的特征。借助于以上的作用，該膽甾醇液晶層起著半透射反射層的作用。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)在反射式液晶顯示裝置中，在使用由近些年來(lái)所提出的膽甾醇液晶構(gòu)成的反射層的情況下，設(shè)入射到液晶單元上的光的偏振狀態(tài)為橢圓偏振光，在加往液晶層的選擇電場(chǎng)施加、非選擇電場(chǎng)施加時(shí)的任何一種情況下如果使得橢圓偏振光狀態(tài)的極性反轉(zhuǎn)那樣地設(shè)液晶模式，則在反射時(shí)和透射時(shí)就可以使顯示模式變成為同一模式，從顯示原理上說(shuō)就可以使得透射模式不變暗。此外，還發(fā)現(xiàn)在透射顯示時(shí)在借助于膽甾醇液晶的選擇反射而反射到下基板一側(cè)的光，即便是把下基板的外面一側(cè)的構(gòu)成作成為與現(xiàn)有相同的狀態(tài)下也可以再利用。著眼于這些點(diǎn)，就達(dá)至提出了本發(fā)明的構(gòu)成。以下，用圖3說(shuō)明本發(fā)明的液晶顯示裝置的顯示原理和再利用在半透射反射層處反射的光的理由。
圖3是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的液晶顯示裝置的顯示原理的說(shuō)明圖。
采用把液晶層3挾持于由一對(duì)透光性基板構(gòu)成的上基板1和下基板2之間構(gòu)成液晶單元4。在下基板2的內(nèi)面一側(cè)依次設(shè)置具有含有顏料的色素層5(在圖3中例如作為紅色(R)的色素層進(jìn)行說(shuō)明)的濾色片層6(以下也叫做顏料濾色片層)、和由膽甾醇液晶層8構(gòu)成的半透射反射層7。膽甾醇液晶層8，是使具有規(guī)定的波段(色)、規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光中的一部分反射、一部分透射的液晶層，在本說(shuō)明中，例如，是在紅色的右旋圓偏振光(以下，也叫做右旋圓偏振光)之內(nèi)使80％反射，使20％透射的液晶層。顏料濾色片層6的色素層5的透射波段和位于其上的膽甾醇液晶層8的反射波段進(jìn)行重疊，在該情況下，在使紅色光透射的色素層5上配置使之選擇反射紅色光的膽甾醇液晶層8。
此外，本發(fā)明的液晶顯示裝置，設(shè)置對(duì)于液晶層3從上基板1一側(cè)入射橢圓偏振光的上基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置，在圖3中，透過(guò)一個(gè)方向的線偏振光的上偏振光板9和使透過(guò)了該上偏振光板9的線偏振光變換成圓偏振光的上1/4波長(zhǎng)板10構(gòu)成上基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置。此外，在圖3中，還設(shè)置對(duì)于液晶層3從下基板2一側(cè)入射橢圓偏振光的下基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置，與上基板1一側(cè)同樣，下偏振光板11和下1/4波長(zhǎng)板12構(gòu)成下基板橢圓偏振光入射裝置。在這里，規(guī)定上基板一側(cè)和下基板一側(cè)都使偏振光板9、11的透過(guò)軸變成為圖3的紙面平行的方向，在該方向的線偏振光入射到1/4波長(zhǎng)板10、12上的情況下，射出右旋圓偏振光。
液晶層3是借助于選擇電場(chǎng)施加的有無(wú)使入射進(jìn)來(lái)的圓偏振光的極性(旋轉(zhuǎn)方向)進(jìn)行反轉(zhuǎn)的液晶層，例如，在非選擇電壓施加時(shí)(液晶OFF時(shí))，液晶分子13就變成為在躺倒的狀態(tài)下具有λ/2(λ為入射光的波長(zhǎng))的相位差的液晶分子，因此，入射進(jìn)來(lái)的右旋圓偏振光在透射液晶層3之后，變化成左旋圓偏振光，左旋圓偏振光則變換成右旋圓偏振光。另一方面，在選擇電壓施加時(shí)(液晶ON時(shí))，在液晶分子站立著的狀態(tài)下相位差消失，圓偏振光的極性(旋轉(zhuǎn)方向)不變。
在圖3所示的液晶顯示裝置中，在進(jìn)行反射模式的明顯示的情況下(圖3的左端)，從上基板1的外側(cè)入射進(jìn)來(lái)的光，借助于透過(guò)上基板1上的上偏振光板9變成為具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，接著，借助于透過(guò)上1/4波長(zhǎng)板10變成為右旋圓偏振光。這時(shí)，若預(yù)先使液晶變成為ON狀態(tài)，由于如上所述圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向不變，故在右旋圓偏振光入射到液晶層3上的情況下該光即便是透過(guò)液晶層3到達(dá)半透射反射層7也將保持右旋圓偏振光的原狀不變。
在這里，使用金屬膜等的現(xiàn)有的半透射反射層和使用膽甾醇液晶的本發(fā)明的半透射反射層之間的大的不同，是這樣的一點(diǎn)相對(duì)于在由金屬膜構(gòu)成的半透射反射層的情況下，在反射時(shí)，圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向變成為相反，就是說(shuō)當(dāng)右旋圓偏振光反射后就變成為左旋圓偏振光，而在使用膽甾醇液晶的半透射反射層的情況下，圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向不變，就是說(shuō)即便是右旋圓偏振光反射也保持右旋圓偏振光的原狀不變。因此，結(jié)果就變成為紅色的右旋圓偏振光的80％在下基板2上的半透射反射層7處反射后，再次向上基板1前進(jìn)透過(guò)液晶層3。這時(shí)由于液晶也是ON狀態(tài)，故偏振狀態(tài)雖然仍舊保持右旋圓偏振光的原狀不變，但是之后歸因于透過(guò)上1/4波長(zhǎng)板10，變化成具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，由于該線偏振光可以透過(guò)上偏振光板9，故將返回到外部(觀看者一側(cè))，液晶顯示裝置進(jìn)行明(紅色)顯示。
反之，在進(jìn)行反射模式的暗顯示的情況(從圖3的右邊數(shù)第2個(gè))下，當(dāng)使液晶變成為OFF狀態(tài)時(shí)，由于液晶層3具有λ/2的相位差，故從上基板1一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的右旋圓偏振光當(dāng)透過(guò)了液晶層3之后，就變成為左旋圓偏振光。在圖3中，構(gòu)成半透射反射層7的膽甾醇液晶層8說(shuō)到底不過(guò)是反射右旋圓偏振光的一部分的液晶層，故左旋圓偏振光將透過(guò)半透射反射層7。然后，借助于透過(guò)下1/4波長(zhǎng)板12，變化成具有與紙面垂直的偏振光軸的線偏振光，該線偏振光，由于在下偏振光板11處被吸收，故不會(huì)返回外部(觀看者一側(cè))，液晶顯示裝置進(jìn)行暗顯示。
另一方面，在進(jìn)行在透射模式下的顯示的情況下，例如從背光源等射出的光將從下基板2的外側(cè)向液晶單元4入射，該光變成為參與顯示的光。在這里，在進(jìn)行透射模式的暗顯示的情況下(圖3的右端)，結(jié)果就變成為從下基板2一側(cè)向著上基板1一側(cè)產(chǎn)生與反射模式時(shí)大體上同樣的作用。就是說(shuō)，在圖3中，由于在下基板2一側(cè)也具備與上基板1同樣的下偏振光板11和下1/4波長(zhǎng)板12，故從下基板2一側(cè)向液晶層3入射右旋圓偏振光，其20％透過(guò)半透射反射層7。在這里，如果液晶為OFF狀態(tài)，由于在到達(dá)上基板1一側(cè)的那一時(shí)刻將變成為左旋圓偏振光，透過(guò)上1/4波長(zhǎng)板10，變化成具有與紙面垂直的偏振光軸的線偏振光，由于該線偏振光在上偏振光板9處被吸收，故不會(huì)向外部(觀看者一側(cè))射出，液晶顯示裝置進(jìn)行暗顯示。
在進(jìn)行透射模式的明顯示的情況(圖3的從左邊數(shù)第2個(gè))下，從下基板2一側(cè)入射的光，借助于透過(guò)下偏振光板11而變成為具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，接著，得益于透過(guò)下1/4波長(zhǎng)板12而變成為右旋圓偏振光后透射顏料濾色片層6的色素層5，變成為紅色的右旋圓偏振光后射出。在該射出光中的20％，可以透射由膽甾醇液晶構(gòu)成的半透射反射層7，如果液晶為ON狀態(tài)，則20％的右旋圓偏振光將維持其偏振狀態(tài)原狀不變地到達(dá)上基板1一側(cè)。然后，右旋圓偏振光歸因于透過(guò)上1/4波長(zhǎng)板10而變化成具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，由于該線偏振光可以透過(guò)上偏振光板9，故將返回外部(觀看者一側(cè))，液晶顯示裝置進(jìn)行明(紅色)顯示。
另一方面，在透射模式的明顯示的情況下，結(jié)果將變成為在透射了顏料濾色片層6的色素層5的紅色的右旋圓偏振光之內(nèi)，80％在由膽甾醇液晶構(gòu)成的的半透射反射層7處向著下側(cè)反射。這時(shí)，如上所述，由于膽甾醇液晶具有不改變反射圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向的性質(zhì)，故反射光是右旋圓偏振光。為此，之后，當(dāng)右旋圓偏振光透過(guò)下1/4波長(zhǎng)板12后就變成為具有與紙面平行的偏振光軸的線偏振光，該線偏振光可以透過(guò)具有與紙面平行的偏振光軸的下偏振光板11。這樣一來(lái)，當(dāng)具有與下偏振光板11的透射軸相同偏振光軸的線偏振光，從下基板2一側(cè)射出時(shí)，該光例如得益于在具備背光源的反射板等處被反射而再次導(dǎo)入到液晶單元4一側(cè)，可以在顯示中再利用。
另外，雖然在上說(shuō)明過(guò)，在透射模式的暗顯示時(shí)透射了顏料濾色片層6的色素層5的右旋圓偏振光的80％也在由膽甾醇液晶構(gòu)成的半透射反射層7處反射并從下基板2一側(cè)向液晶單元4的外部射出后再次被導(dǎo)入到液晶單元4，但是該光不管怎么說(shuō)都在上偏振光板9處被吸收，故對(duì)于暗顯示來(lái)說(shuō)沒(méi)什么特別妨礙。此外，在進(jìn)行反射模式的明顯示時(shí)，由于從上入射進(jìn)來(lái)的右旋圓偏振光的20％將透射半透射反射層7，故在先從下基板2一側(cè)向液晶單元4的外部射出之后再次導(dǎo)入液晶單元4。該光由于參與顯示，故即便是反射模式的顯示也可以維持明亮的顯示。
如上所述，在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，在反射和透射時(shí)都可以使用同一顯示模式，特別是在著眼于透射模式的明顯示的情況下，透射了由膽甾醇液晶構(gòu)成的半透射反射層的光的大部分將參與顯示而不會(huì)象現(xiàn)有的半透射反射式液晶顯示裝置那樣從下基板一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的光的一部分在上偏振光板處被吸收。另一方面，在由膽甾醇液晶構(gòu)成的半透射反射層處反射的光，則可以在顯示中再利用。當(dāng)然，在上的說(shuō)明中使用的膽甾醇液晶處的反射為80％，透射為20％這一比率只不過(guò)是一個(gè)例子，反射和透射的比率怎樣變化都可以。但是，不論是什么樣的比率，可以最大限度地利用透射由膽甾醇液晶構(gòu)成的半透射反射層的圓偏振光的效果，和在半透射反射層處反射的圓偏振光可以在顯示中再利用的效果相輔相成，在可以維持反射顯示的亮度的同時(shí)，可以把透射顯示的亮度提高得比現(xiàn)有技術(shù)更高，因而可以實(shí)現(xiàn)觀看性優(yōu)良的半透射反射式的液晶顯示裝置。
另外，在上的說(shuō)明中，雖然作為理想的形態(tài)都把從上基板一側(cè)、下基板一側(cè)導(dǎo)入進(jìn)來(lái)的光定為‘(右旋)圓偏振光’，但是為了實(shí)現(xiàn)上所說(shuō)的本發(fā)明的液晶顯示裝置的動(dòng)作并非一定要是完美的圓偏振光不可，在廣泛的意義上說(shuō)也可以是‘橢圓偏振光’。
在上述本發(fā)明的液晶顯示裝置中，理想的是具備對(duì)于液晶單元從下基板一側(cè)使光入射的照明裝置。
在本發(fā)明的液晶顯示裝置中，為了把透射顯示模式作成為與反射顯示模式相同必須用某種裝置從下基板一側(cè)入射橢圓偏振光。為此，雖然采用什么樣的裝置都行，但是采用具備對(duì)于液晶單元從下基板一側(cè)入射光的照明裝置即所謂的背光源的辦法，可以容易地實(shí)現(xiàn)從下基板一側(cè)入射橢圓偏振光的構(gòu)成。
作為上述上基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置及上述下基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置的具體方案，可由具有透過(guò)一方向線偏振光的偏振光板和將透過(guò)該偏振光板的線偏振光變換為橢圓偏振光的相位差板的裝置構(gòu)成。
得益于把這2個(gè)光學(xué)構(gòu)件分別設(shè)置在上基板一側(cè)和下基板一側(cè)，就可以容易地把太陽(yáng)光、照明光等的外光和來(lái)自背光源的照明光變換成橢圓偏振光，可以變成為適合于本發(fā)明的液晶顯示裝置。
作為上述相位差板來(lái)說(shuō)，雖然適宜選擇具有任意的相位差的相位差板，但是理想的是使用1/4波長(zhǎng)板。
在使用1/4波長(zhǎng)板的情況下，由于可以把從偏振光板射出的線偏振光變換成在廣泛的意義上講的橢圓偏振光特別是圓偏振光，故可以把光的利用率提高得最高，可以實(shí)現(xiàn)更為明亮的顯示的液晶顯示裝置。但是，在要使設(shè)置在上基板一側(cè)的相位差板也具有色補(bǔ)償?shù)墓δ艿那闆r下，就可以選擇具有任意的相位差的相位差板而不限于1/4波長(zhǎng)板。
上述膽甾醇液晶層，是作為對(duì)每個(gè)規(guī)定的區(qū)域選擇性地反射與液晶分子的螺旋節(jié)距對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同的色光的反射式濾色片起作用的液晶層，可以使用在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中上述膽甾醇液晶層的反射波段和上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段至少一部分進(jìn)行重疊的液晶層。換一種說(shuō)法，可以使用在每個(gè)上述規(guī)定的區(qū)域中來(lái)自上述膽甾醇液晶層的反射光的顏色和在上述濾色片層的各色素層中的透射光的顏色一致的液晶層。
本發(fā)明的液晶顯示裝置中的膽甾醇液晶層，可以采用使液晶分子的螺旋節(jié)距不同的多個(gè)層進(jìn)行疊層的辦法，使之作為反射含有種種的波段的圓偏振光的反射層即所謂的白色反射板發(fā)揮作用。此外，如果作成為使得在每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中改變液晶分子的螺旋節(jié)距，并選擇性地反射與該區(qū)域的螺旋節(jié)距對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)的光，則就可以使每個(gè)區(qū)域起著例如分別反射紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)色的光的反射式濾色片的作用。在作為反射式濾色片起作用的情況下，歸因于上述的顯示原理使得顯示區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)點(diǎn)顏色都不同的顏色的顯示成為可能。在該情況下，膽甾醇液晶層主要起著反射顯示用的濾色片的作用，而含顏料的濾色片層主要起著透射顯示用的濾色片作用。
此外，也可以作成為這樣的構(gòu)成在下基板與濾色片層之間，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域上，還設(shè)置至少反射在構(gòu)成半透射反射層的膽甾醇液晶層的反射波段以外的波段的色光的一部分的膽甾醇液晶層。換句話說(shuō)，也可以構(gòu)成為還在下基板與濾色片層之間，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域上，設(shè)置反射與在濾色片層的各個(gè)色素層中的透射光的顏色處于互補(bǔ)色關(guān)系的顏色的色光的至少是一部分的膽甾醇液晶層。
在這里使用圖4對(duì)新附加上的膽甾醇液晶層的作用、效果進(jìn)行說(shuō)明。
圖4與圖3的不同之處在于在下基板上的顏料濾色片層的下側(cè)，附加上選擇反射在構(gòu)成半透射反射層的膽甾醇液晶層的反射波段以外的波段的色光，就是說(shuō)，反射與在濾色片層的各個(gè)色素層中的透射光的顏色處于互補(bǔ)色的關(guān)系的色光的膽甾醇液晶層。在圖4中，具體地說(shuō)，相對(duì)于構(gòu)成半透射反射層的膽甾醇液晶層的反射光和顏料濾色片層的透射光的顏色為紅色(R)，使分別選擇反射綠色(G)和藍(lán)色(B)的光的膽甾醇液晶層這2層疊層起來(lái)使用。此外，在以下的說(shuō)明中，僅僅對(duì)歸因于新附加上膽甾醇液晶層而形成的變更部分進(jìn)行說(shuō)明，基本上與圖3共同的那些顯示原理的說(shuō)明則予以省略。
對(duì)于反射模式來(lái)說(shuō)，從上基板1一側(cè)向著下基板2一側(cè)透射顏料濾色片層6的色素層5的紅色的圓偏振光可以透射選擇反射綠色光的膽甾醇液晶層14和選擇反射藍(lán)色光的膽甾醇液晶層15。此外，雖然存在著在下側(cè)的膽甾醇液晶層14、15處分別被選擇反射，再次向上基板1一側(cè)前進(jìn)的綠色光和藍(lán)色光，但是由于這些光在顏料濾色片層6的紅色的色素層5處被吸收，故不會(huì)向液晶層3一側(cè)出射。因此，在反射模式的情況下，從顯示原理上說(shuō)，與上的說(shuō)明幾乎沒(méi)有什么變化。
其次，對(duì)于透射模式來(lái)說(shuō)，為了說(shuō)明下側(cè)的膽甾醇液晶層14、15的作用和效果，特別是當(dāng)著眼于明顯示(從圖4的左側(cè)數(shù)第2個(gè))的情況時(shí)，透過(guò)下1/4波長(zhǎng)板12后變成為右旋圓偏振光的光，在膽甾醇液晶層15處反射藍(lán)色的右旋圓偏振光，在膽甾醇液晶層14處則反射綠色的右旋圓偏振光。相對(duì)于此，紅色的右旋圓偏振光透射膽甾醇液晶層14、15，也透射了顏料濾色片層6的紅色的色素層5之后，其中的80％在半透射反射層7處被反射。
在沒(méi)有下側(cè)的膽甾醇液晶層的圖3的情況下，從下1/4波長(zhǎng)板12一側(cè)入射的右旋圓偏振光，由于全部都向顏料濾色片層6的紅色的色素層5入射，入射光中的綠色光成分和藍(lán)色光成分在紅色的色素層5處被吸收，這些成分在此之后不會(huì)返回到再利用循環(huán)中去。相對(duì)于此，在設(shè)置有下側(cè)膽甾醇液晶層14、15的圖4的情況下，由于從下1/4波長(zhǎng)板12入射的右旋圓偏振光在向顏料濾色片層6的紅色的色素層5入射之前先向膽甾醇液晶層14、15入射，故在其之前被反射而右旋圓偏振光中的綠色光成分和藍(lán)色光成分不會(huì)在紅色的色素層5處被吸收，與來(lái)自紅色光成分中的從半透射反射層7反射的反射成分一起，返回再利用循環(huán)。其結(jié)果是作為全體可以提高再利用的效率，可以得到更為明亮的透射顯示。
本發(fā)明的電子設(shè)備，其特征在于具備上述本發(fā)明的液晶顯示裝置。
倘采用本構(gòu)成，則可以提供具備在透射模式時(shí)的顯示也明亮，觀看性優(yōu)良的液晶顯示部分的電子設(shè)備。
圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施方案2的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
圖3是用來(lái)說(shuō)明相對(duì)于上述實(shí)施方案1的液晶顯示裝置的顯示原理的模式圖。
圖4是用來(lái)說(shuō)明相對(duì)于上述實(shí)施方案2的液晶顯示裝置的顯示原理的模式圖。
圖5示出了實(shí)施方案3的濾色片的透射反射分布。
圖6示出了實(shí)施方案4的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
圖7示出了實(shí)施方案5的濾色片的透射反射分布。
圖8示出了實(shí)施方案6的濾色片的透射反射分布。
圖9示出了實(shí)施方案7的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。
圖10的斜視圖示出了本發(fā)明的電子設(shè)備的一個(gè)例子。
圖11的斜視圖示出了本發(fā)明的電子設(shè)備的另一個(gè)例子。
圖12的斜視圖示出了本發(fā)明的電子設(shè)備的再一個(gè)例子。
圖13的剖面圖示出了現(xiàn)有的液晶顯示裝置的一個(gè)例子。符號(hào)的說(shuō)明1，24上基板；2，23下基板；3，26液晶層；4，21液晶單元；5，31r，31g，31b色素層；6，32顏料濾色片層；7，35半透射反射層；8，34r，34g，34b，51，52r，52g，52b膽甾醇液晶層；9，43上偏振光板(上基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置)；10，42上相位差板(上基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置)；11，45下偏振光板(下基板側(cè)橢圓偏振光入射裝置)；14，15膽甾醇液晶層；20，50液晶顯示裝置；22背光源(照明裝置)具體施方案[實(shí)施方案1]以下，參看圖1說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案1。
圖1示出了本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方案是半透射反射式彩色液晶顯示裝置的一個(gè)例子。另外，在以下的附圖中，為了易于觀看圖面，使各個(gè)構(gòu)成要素的膜厚和尺寸的比率等適宜地進(jìn)行了變動(dòng)。
本實(shí)施方案的液晶顯示裝置20，如圖1所示，具備液晶單元21和背光源22(照明裝置)。液晶單元21，使下基板23和上基板24相向配置，在該上基板24和下基板23之間挾持有由把相位差設(shè)定為例如λ/2的STN(超扭曲向列)液晶等構(gòu)成的液晶層26。在液晶單元21的后面一側(cè)(下基板23的外面一側(cè))配置背光源22。背光源22具備由LED(發(fā)光二極管)等構(gòu)成的光源27、導(dǎo)光板28和反射板29等。
在由玻璃或塑料等的透射性材料構(gòu)成的下基板23的內(nèi)面一側(cè)，形成具有例如含有R、G、B的不同的顏色的顏料的色素層31r、31g、31b的顏料濾色層32，在其上形成由通過(guò)被覆涂敷層33選擇反射R、G、B這些不同的顏色的色光的膽甾醇液晶層34r、34g、34b構(gòu)成的的半透射反射層35。膽甾醇液晶層34r、34g、34b在各個(gè)色光中反射那些具有規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光內(nèi)的一部分，透射一部分，具體地說(shuō)，例如使右旋圓偏振光之內(nèi)的80％反射，使20％透射。反射和透射的比率可以設(shè)定為反射∶透射＝8∶2～1∶9左右的范圍內(nèi)，作為該設(shè)定的制造方法，控制膽甾醇液晶層34r、34g、34b的厚度就是方法之一。
顏料濾色片層32的各個(gè)色素層31r、31g、31b的透射波段和位于其上的膽甾醇液晶層34r、34g、34b的反射波段大體上已重疊起來(lái)，這時(shí)，在使紅色光透射的色素層31r上配置選擇反射紅色光的膽甾醇液晶層34r，在使綠色光透射的色素層31g上配置選擇反射綠色光的膽甾醇液晶層34g，在使藍(lán)色光透射的色素層31b上配置選擇反射藍(lán)色光的膽甾醇液晶層34b。膽甾醇液晶層34r、34g、34b選擇反射與液晶分子的螺旋節(jié)距一致的波長(zhǎng)的光。此外，例如，采用改變使膽甾醇液晶硬化時(shí)的紫外線強(qiáng)度或溫度的辦法，局部地控制螺旋節(jié)距，如果把螺旋節(jié)距控制到450nm左右，就可以得到選擇反射藍(lán)色光的液晶層，如果控制到550nm左右，則可以得到選擇反射綠色光的液晶層，如果控制為650nm則可以得到選擇反射紅色光的液晶層，整體作為反射式濾色片起作用。
相對(duì)于膽甾醇液晶層34r、34g、34b主要作為用來(lái)形成反射顯示時(shí)的顏色的濾色片起作用，顏料濾色片層32則主要作為用來(lái)形成透射顯示時(shí)的顏色的濾色片起作用。這些顏料濾色片層32的色素層31r、31g、31b和位于其上的膽甾醇液晶層34r、34g、34b的每一種顏色的平面性的圖形形狀，例如可以采用那些作為條帶狀、鑲嵌方格狀、德?tīng)査畹葹槿藗兯熘默F(xiàn)有的濾色片同樣的形狀。
在下基板23的內(nèi)面一側(cè)的半透射反射層35的上方，經(jīng)由被覆涂敷層36形成由ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的下部電極37，在其上形成由聚酰亞胺等的樹脂構(gòu)成的取向膜38。另一方面，在上基板24的內(nèi)面一側(cè)，也形成由ITO等的透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的上部電極39，在其上形成由聚酰亞胺等的樹脂構(gòu)成的取向膜40。在由這些下部電極37、上部電極39構(gòu)成的電極構(gòu)成中，可以采用使用薄膜晶體管(TFT)、薄膜二極管(TFD)等的開關(guān)元件的有源矩陣方式、無(wú)源矩陣方式中的任何一種方式。
在上基板24的外面一側(cè)，從基板一側(cè)開始依次設(shè)置上相位差板42和上偏振光板43(由雙方構(gòu)成上基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置)。另一方面，在下基板23的外面一側(cè)，從基板一側(cè)開始依次設(shè)置下相位差板44和下偏振光板45(由雙方構(gòu)成下基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置)。這些上相位差板42、44和偏振光板43、45，是為了對(duì)液晶層26入射具有規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向的圓偏振光，從本發(fā)明的液晶顯示裝置的顯示原理來(lái)說(shuō)，從上基板24一側(cè)入射的圓偏振光和從下基板23入射的圓偏振光的旋轉(zhuǎn)方向必須大體上一致。為此，上偏振光板43和下偏振光板45的透過(guò)軸的方向都必須與圖1中的紙面平行的方向大體上一致。但是，特別是設(shè)置在也想使上基板24一側(cè)的相位差板具有色補(bǔ)償?shù)墓δ艿那闆r下，可以選擇具有任意的相位差的相位差板而并非一定是1/4波長(zhǎng)板不可。
至于上述構(gòu)成的液晶顯示裝置20的顯示原理，由于已在‘發(fā)明內(nèi)容’中詳細(xì)地說(shuō)明，故在這里予以省略。如上所述，倘采用本實(shí)施方案的液晶顯示裝置20，在反射和透射時(shí)都可以使用同一顯示模式，特別是在著眼于透射模式的明顯示的情況下，透射了由膽甾醇液晶層34r、34g、34b構(gòu)成的半透射反射層35的光的大部分將參與顯示而不會(huì)象現(xiàn)有的半透射反射式液晶顯示裝置那樣從下基板一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的光的一部分在上偏振光板處被吸收。另一方面，在由膽甾醇液晶層34r、34g、34b構(gòu)成的半透射反射層35處反射，未被導(dǎo)入到液晶層26的光，則可以在透射顯示中再利用。如上所述，可以最大限度地利用透射了由膽甾醇液晶層34r、34g、34b構(gòu)成的半透射反射層35的圓偏振光的效果，和在半透射反射層35處反射的圓偏振光可以在顯示中再利用的效果相輔相成，在可以維持反射顯示的亮度的同時(shí)，可以把透射顯示的亮度提高得比現(xiàn)有技術(shù)更高，因而可以實(shí)現(xiàn)觀看性優(yōu)良的半透射反射式的液晶顯示裝置。
以下，參看圖2說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案2。
圖2示出了本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案1大體上是同樣的，不同之處僅僅是在顏料濾色片層的下邊還附加有膽甾醇液晶層這一點(diǎn)。因此，在圖2中，對(duì)于那些與圖1共同的構(gòu)成要素賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
本實(shí)施方案的液晶顯示裝置50，如圖2所示，在下基板23上的顏料濾色片層32的下側(cè)，附加有選擇反射構(gòu)成半透射反射層35的膽甾醇液晶層34r、34g、34b的反射波段(顏料濾色片層32的各個(gè)色素層31r、31g、31b的透射波段)以外的波段的色光，就是說(shuō)，選擇反射與顏料濾色片層32的各個(gè)色素層31r、31g、31b的透射光的顏色處于互補(bǔ)色的關(guān)系的色光的膽甾醇液晶層51。
在圖2中，具體地說(shuō)在構(gòu)成半透射反射層35的膽甾醇液晶層的反射光和顏料濾色片層32的透射光的顏色為紅色(R)的區(qū)域(34r、31r)中，疊層使用分別選擇反射綠(G)和藍(lán)(B)色的光的2層膽甾醇液晶層52g、52b，在綠色(G)的區(qū)域(34g、31g)中，疊層使用分別選擇反射藍(lán)(B)和紅(R)色的光的2層膽甾醇液晶層52b、52r，在藍(lán)色(B)的區(qū)域(34b、31b)中，疊層使用分別選擇反射紅(R)和綠(G)色的光的2層膽甾醇液晶層52r、52g。如上所述，由于只要顏料濾色片層32的各個(gè)色素層31r、31g、31b的透射光的顏色與膽甾醇液晶層51全體的選擇反射光的顏色處于互補(bǔ)色的關(guān)系即可，故也可以不疊層上述那樣的2層的膽甾醇液晶層，而代之以在紅色(R)的區(qū)域上僅僅配置1層選擇反射青色的光的膽甾醇液晶層，在綠色(G)的區(qū)域上，僅僅配置1層選擇反射深紅色的膽甾醇液晶層，在藍(lán)色(B)的區(qū)域上僅僅配置1層選擇反射黃色光的膽甾醇液晶層。也可以使選擇反射顏色處于互補(bǔ)色的關(guān)系的膽甾醇液晶層形成3層以上的多層。
至于上述構(gòu)成的液晶顯示裝置50的顯示原理，由于已在‘發(fā)明內(nèi)容，中詳細(xì)地說(shuō)明，故在這里也予以省略。如上所述，倘采用本實(shí)施方案的液晶顯示裝置50，由于在透射顯示時(shí)從下相位差板44一側(cè)入射的圓偏振光在向顏料濾色片層32的各色的色素層31r、31g、31b入射之前先向膽甾醇液晶層51入射，故在圓偏振光之內(nèi)，對(duì)于顏料濾色片層32的色素層31r、31g、31b的顏色處于互補(bǔ)色的色光成分，不會(huì)在這些色素層31r、31g、31b處被吸收，而是在此之前，在膽甾醇液晶層52r、52g、52b處被反射，返回再利用循環(huán)。因此，作為全體可以提高光的再利用的效率，可以得到更為明亮的透射顯示。
以下參看圖5說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案3。
圖5示出了本實(shí)施方案的膽甾醇液晶層在550nm附近的反射波段和顏料濾色片在550nm的透射波段分布。就是說(shuō)，示出了濾色片的色素的綠(G)色的區(qū)域。在這里，雖然限于綠色(G)進(jìn)行的說(shuō)明，但是對(duì)于紅色(R)和藍(lán)色(B)也是同樣的。在非反射波段區(qū)域中，透射波段的光可以從背光源一側(cè)透射。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案1大體上是同樣的，不同之處僅僅是顏料濾色片層上的膽甾醇液晶層的反射波段變得比顏料濾色片層的透射波段狹窄這一點(diǎn)。在這里所謂反射波段比透射波段狹窄，定義為相當(dāng)于反射率或透射率的一半的波長(zhǎng)寬度(把它叫做半值寬度)在透射波段中包括反射波段。具體地說(shuō)在圖5中，由于透射波段的半值寬度為從500nm到580nm，反射波段為從520nm到560nm，故相當(dāng)于實(shí)施方案3。因此，結(jié)構(gòu)與圖1是共同的，其詳細(xì)說(shuō)明予以省略。
由于選擇反射波長(zhǎng)寬度和膽甾醇液晶層的折射率各向異性性Δn處于比例關(guān)系，故可以采用把Δn形成得小的辦法實(shí)現(xiàn)。
可以采用使膽甾醇液晶層34r、34g、34b的反射波段變成為比顏料濾色片層32的透射波段小的辦法來(lái)提高透射率。
以下，參看圖6說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案4。
圖6示出了本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案1大體上是同樣的，不同之處僅僅是顏料濾色片層上的膽甾醇液晶層的形成面積形成得比顏料濾色片層的形成面積小，且在其間形成有透過(guò)光的層這一點(diǎn)。因此在圖6中對(duì)于那些與圖1共同的構(gòu)成要素賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本構(gòu)成中，在顏料濾色片層上存在著不存在膽甾醇液晶層的區(qū)域，并用使光透過(guò)的層覆蓋起來(lái)。在該區(qū)域中，可以使來(lái)自背光源一側(cè)的照明光向液晶層入射而不會(huì)被膽甾醇液晶層反射。采用作成為這樣的結(jié)構(gòu)的辦法，可以提高透射率。
以下，參看圖7說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案5。
圖7示出了本實(shí)施方案的膽甾醇液晶層的550nm附近的反射波段和顏料濾色片的550nm透射波段分布。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案1大體上是同樣的，不同之處僅僅是膽甾醇液晶層被制作成使得在某一特定波長(zhǎng)處進(jìn)行反射和透射這一點(diǎn)。因此，結(jié)構(gòu)與圖1是共同的，其詳細(xì)的說(shuō)明省略。
在該構(gòu)成中，膽甾醇液晶層被制作成使得某一特定的波長(zhǎng)處進(jìn)行反射和透射。作為實(shí)現(xiàn)這一目的的方法之一，可以采用與被制作成使得對(duì)于特定波長(zhǎng)完全反射的膽甾醇液晶層比較層厚形成得小的辦法實(shí)現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)，來(lái)自背光源一側(cè)的照明光在膽甾醇層中透射的光增大，可以期待明亮的顯示。
以下，參看圖8說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案6。
圖8示出了本實(shí)施方案的膽甾醇液晶層的550nm附近的反射波段和顏料濾色片的550nm透射波段分布。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案2大體上是同樣的，不同之處僅僅是下基板與顏料濾色片層之間的膽甾醇液晶層的反射波段，比顏料濾色片層的各個(gè)色素層的透射波長(zhǎng)的互補(bǔ)色波段還窄這一點(diǎn)。因此，結(jié)構(gòu)與圖2是共同的，其詳細(xì)的說(shuō)明省略。
在該構(gòu)成的情況下，由于把下基板與顏料濾色片層之間的膽甾醇液晶層的反射波段形成得比顏料濾色片層的各個(gè)色素層的透射波長(zhǎng)的互補(bǔ)色波段還窄，故可以使來(lái)自背光源一側(cè)的綠(G)色以外的光返回背光源一側(cè)而不在顏料濾色片處被吸收，故可以返回再利用循環(huán)。此外，還可以防止反射顯示中的混色。因此作為全體可以提高光的再利用的效率，可以得到更為明亮的透射顯示。這里的說(shuō)明雖然只限于綠色(G)波長(zhǎng)附近，但是在紅色(R)、藍(lán)色(B)波長(zhǎng)附近也是同樣的。
以下，參看圖9說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案7。
圖9示出了本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方案的液晶顯示裝置的基本構(gòu)成與實(shí)施方案2大體上是同樣的，不同之處僅僅是在下基板與顏料濾色片層之間的膽甾醇液晶層的形成面積形成得比顏料濾色片層的各個(gè)色素層的形成面積大這一點(diǎn)。因此在圖9中對(duì)于那些與圖2共同的構(gòu)成要素賦予同一標(biāo)號(hào)而省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
在本構(gòu)成中，由于在下基板與顏料濾色片層之間的膽甾醇液晶層的形成面積比顏料濾色片層的各個(gè)色素層的形成面積大，故可以使來(lái)自背光源一側(cè)的光返回背光源一側(cè)而不在顏料濾色片處被吸收，故可以返回再利用循環(huán)。因此作為全體可以提高光的再利用的效率，可以得到更為明亮的透射顯示。
對(duì)具備上述實(shí)施方案的液晶顯示裝置的電子設(shè)備的例子進(jìn)行說(shuō)明。
圖10的斜視圖示出了移動(dòng)電話的一個(gè)例子。在圖10中，標(biāo)號(hào)1000表示移動(dòng)電話主體，標(biāo)號(hào)1001表示使用上述液晶顯示裝置的液晶顯示部分。
圖11的斜視圖示出了手表式電子設(shè)備的一個(gè)例子。在圖11中，標(biāo)號(hào)1100表示手表主體，標(biāo)號(hào)1101表示使用上述液晶顯示裝置的液晶顯示部分。
圖12的斜視圖示出了文字處理機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等的便攜式信息處理終端的一個(gè)例子。在圖12中，標(biāo)號(hào)1200是信息處理裝置，標(biāo)號(hào)1202是鍵盤等的輸入部分，標(biāo)號(hào)1204是信息處理裝置主體，標(biāo)號(hào)1206表示使用上述液晶顯示裝置的液晶顯示部分。
圖10到圖12所示的電子設(shè)備，由于具備使用上述實(shí)施方案的液晶顯示裝置的液晶顯示部分，故即便是透射模式也可以得到明亮的顯示，因而可以實(shí)現(xiàn)具備在一切使用環(huán)境中觀看性都優(yōu)良的液晶顯示部分的電子設(shè)備。
另外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于上述實(shí)施方案，在不背離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)可以加上種種的變更。例如，在上述實(shí)施方案中，作為橢圓偏振光入射裝置雖然使用的是偏振光板和1/4波長(zhǎng)板，但是只要是對(duì)于液晶層可以入射橢圓偏振光的構(gòu)件，也可以使用其它的光學(xué)構(gòu)件。
此外，在本發(fā)明中，雖然理想的是使圓偏振光向液晶層入射以在顯示中利用，但是并不是非要限定于圓偏振光不可，只要允許光的利用效率多少降低一些，也可以使用橢圓偏振光。此外，在上述實(shí)施方案中，雖然舉出的是對(duì)于每個(gè)區(qū)域，顏料濾色片層的各個(gè)色素層的透射光的顏色和與上述各個(gè)色素層對(duì)應(yīng)的位置的膽甾醇液晶層的反射光的顏色是同色的，就是說(shuō)，顏料濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段和與各個(gè)色素層對(duì)應(yīng)的位置的膽甾醇液晶層的反射波段大體上重疊起來(lái)的例子，但是，對(duì)于這一點(diǎn)也是只要允許光的利用效率多少降低一些，上述2個(gè)波段的至少一部分重疊起來(lái)即可。
如上所述，倘采用本發(fā)明則在反射時(shí)和透射時(shí)可以使用同一顯示模式，特別是在透射模式中，通過(guò)了由膽甾醇液晶層構(gòu)成的的半透射反射層的光的大部分將參與顯示而不會(huì)象現(xiàn)有的半透射反射式液晶顯示裝置那樣從下基板一側(cè)入射進(jìn)來(lái)的光的一部分在上偏振光板處被吸收。另一方面，在由膽甾醇液晶層構(gòu)成的半透射反射層處進(jìn)行反射，未導(dǎo)入到液晶層內(nèi)的來(lái)自下基板一側(cè)的光則可以在透射顯示中再利用。這樣一來(lái)，就在維持反射顯示的亮度的同時(shí)把透射顯示的亮度提高的比現(xiàn)有技術(shù)還高，可以實(shí)現(xiàn)觀看性優(yōu)良的半透射反射式的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，是具有把液晶層挾持于彼此相向配置的上基板和下基板之間的液晶單元的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下基板的內(nèi)面一側(cè)，從基板一側(cè)開始依次設(shè)有具備含有不同顏色的顏料的多個(gè)色素層的濾色片層，和具有使之反射具有規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向的橢圓偏振光中的一部分，透射一部分的膽甾醇液晶層的半透射反射層，設(shè)有對(duì)于上述液晶層從上述上基板一側(cè)入射橢圓偏振光的上基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置和從上述下基板一側(cè)入射橢圓偏振光的下基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置，同時(shí)，上述液晶層，是在選擇電場(chǎng)施加狀態(tài)、非選擇電場(chǎng)施加狀態(tài)中的任何一方的狀態(tài)下，使入射進(jìn)來(lái)的橢圓偏振光的極性反轉(zhuǎn)，在另一方的狀態(tài)下，則不改變極性的液晶層，上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段和與上述各個(gè)色素層對(duì)應(yīng)的位置的上述膽甾醇液晶層的反射波段至少一部分重疊起來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征在于具備從上述下基板一側(cè)對(duì)上述液晶單元入射光的照明裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述上基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置和上述下基板一側(cè)橢圓偏振光入射裝置，具有透射一個(gè)方向的線偏振光的偏振光板和使透過(guò)了該偏振光板的線偏振光變換成橢圓偏振光的相位差板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述相位差板是1/4波長(zhǎng)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層，在每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中，都起著選擇反射與液晶分子的螺旋節(jié)距對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同的色光的反射式濾色片的作用，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域上，上述膽甾醇液晶層的反射波段和上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段至少一部分重疊起來(lái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層在上述規(guī)定的區(qū)域上形成，該所形成的平面的面積比上述濾色片層所形成的平面的面積小。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層的反射波段比上述濾色片的各個(gè)色素層的透射波段窄。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層在某一波長(zhǎng)處具有反射和透射。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層，在每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中，都起著選擇反射與液晶分子的螺旋節(jié)距對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)不同的色光的反射式濾色片的作用，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中，來(lái)自上述膽甾醇液晶層的反射光的顏色和上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射光的顏色一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于上述膽甾醇液晶層在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中設(shè)置，并且各個(gè)色素層間以光透過(guò)層覆蓋起來(lái)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或9所述的液晶顯示裝置，其特征在于還在上述下基板與上述濾色片層之間，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中，設(shè)有反射上述膽甾醇液晶層的反射波段以外的波段的色光的至少一部分的膽甾醇液晶層。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或11所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下基板與上述濾色片層之間，形成膽甾醇液晶層，該所形成的平面的面積比上述濾色片層所形成的平面的面積或者相同或者大。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或11所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下基板與上述濾色片層之間，所設(shè)置的膽甾醇液晶層的反射波段比上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射波段的互補(bǔ)色波段狹窄。
14.根據(jù)權(quán)利要求5或11所述的液晶顯示裝置，其特征在于還在上述下基板與上述濾色片層之間，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中，設(shè)有反射與上述濾色片層的各個(gè)色素層的透射光的顏色處于互補(bǔ)色的關(guān)系的顏色的色光的至少一部分的膽甾醇液晶層。
15.根據(jù)權(quán)利要求5到14中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置，其特征在于在上述下基板與上述濾色片層之間，在上述每個(gè)規(guī)定的區(qū)域中設(shè)有上述膽甾醇液晶層，并且各個(gè)色素層間以透明的層覆蓋起來(lái)。
16.一種電子設(shè)備，其特征在于具備權(quán)利要求1到15中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供特別是提高在透射模式時(shí)的亮度的觀看性優(yōu)良的半透射反射式液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置20，是把液晶26挾持在彼此相向配置的上基板24和下基板23之間，在下基板23上設(shè)置由膽甾醇液晶層34r、34g、34b構(gòu)成的半透射反射層35，具備背光源22的半透射反射式的液晶顯示裝置。在上基板24、下基板23的外面上從基板一側(cè)開始依次分別設(shè)置相位差板42、44，偏振光板43、45，在半透射反射層35的下側(cè)，設(shè)置具有使之透射與膽甾醇液晶層34r、34g、34b的選擇反射光的顏色相同的顏色的色光的色素層31r、31g、31b的顏料濾色片層32。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1414417SQ0214601
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者小澤欣也, 奧村治 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社