專利名稱：有效防止色彩不規(guī)則性的液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示設(shè)備，特別涉及一種在環(huán)境光和/或背面光的協(xié)助下能夠產(chǎn)生視覺圖像的液晶顯示單元。
反射類型液晶顯示設(shè)備是薄的，輕的和低功耗的，因?yàn)槿魏伪趁婀庠床恍枰糜趫D像產(chǎn)生。這些特點(diǎn)期望被用于一個(gè)便攜電子設(shè)備，比如一個(gè)便攜電話。另一方面，透射類型液晶顯示設(shè)備能產(chǎn)生一個(gè)視覺圖像而不用環(huán)境光，并在其上產(chǎn)生一個(gè)清楚的視覺圖像。在下面的描述中，不用背面光的圖像產(chǎn)生被稱作“反射模式”，并且通過背面光的圖像產(chǎn)生被稱作“發(fā)射模式”。
液晶顯示設(shè)備的普通結(jié)構(gòu)包括一個(gè)液晶層，一個(gè)背面光源或一個(gè)反射板和一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。在液晶層中已經(jīng)使用了各類技術(shù)，并且是扭絞的向列相的液晶，通常被縮寫成“TN”，一個(gè)單一偏振板技術(shù)，超扭絞的向列相的液晶，通常被縮寫成“STN”，一個(gè)客主(guest-host)技術(shù)，一個(gè)聚合物分散的液晶，通常被縮寫成“PDLC”以及膽甾型相位液晶。驅(qū)動(dòng)電路使得液晶層局部透明。一個(gè)有源驅(qū)動(dòng)電路是普遍的。該有源矩陣驅(qū)動(dòng)電路包括開關(guān)元件，其由薄膜晶體管或MIM(粗粉-絕緣體-金屬)二極管實(shí)現(xiàn)，并在液晶層中定義像素的一個(gè)矩陣。有源矩陣驅(qū)動(dòng)電路可使象素選擇性的透明和非透明，以便在液晶顯示設(shè)備上產(chǎn)生一個(gè)良好的視覺圖像。從背面光源輻射的或在反射板上反射的光通過透明的像素以便產(chǎn)生視覺圖像。
在透射類型液晶顯示設(shè)備和反射類型液晶顯示設(shè)備之間有一個(gè)折衷。該折衷此后被稱作“半透射類型液晶顯示設(shè)備”。在日本專利號(hào)No.2955277中公開了半透射類型液晶顯示設(shè)備的一典型例子，并顯示在

圖1中。
現(xiàn)有技術(shù)的半透射類型液晶顯示設(shè)備包括以行和列安排的像素，并且每個(gè)像素電極1占用一個(gè)矩形區(qū)域。像素電極1具有非透明金屬組成的一個(gè)反射區(qū)域5和銦-錫-氧化物(即ITO)組成的一個(gè)透明區(qū)域6，并且在較低的基片結(jié)構(gòu)中定義區(qū)域5/6。柵線路2以與矩形區(qū)域的長(zhǎng)邊線的一平行方向平行延伸到另一個(gè)，并且漏線路3以與矩形區(qū)域的短端線的一個(gè)平行方向平行延伸到另一個(gè)。薄膜晶體管4分別與像素電極1相連。薄膜晶體管4的柵電極被連接到有關(guān)的柵線路，以及薄膜晶體管4的漏電極被連接到有關(guān)的漏線路3。像素電極1被連接到薄膜晶體管4的源電極。
當(dāng)半透射類型液晶顯示設(shè)備在光中的像素的矩陣上產(chǎn)生一個(gè)視覺圖像時(shí)，背面光源關(guān)閉，并且在反射區(qū)域5上反射環(huán)境光以便產(chǎn)生視覺圖像。當(dāng)一個(gè)用戶在一個(gè)暗的房屋中帶著半透射類型液晶顯示設(shè)備時(shí)，背面光被打開，并且背面光通過透明區(qū)域6以便在像素的矩陣上清晰的產(chǎn)生視覺圖像。這樣，環(huán)境光和背面光被可選擇的用于半透射類型的液晶顯示設(shè)備。半透射類型液晶顯示設(shè)備消耗的電能少于透射類型的液晶顯示設(shè)備，并在黑暗的空間中產(chǎn)生一個(gè)清楚的圖像。
在現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的半透射類型的液晶顯示設(shè)備中遇到一個(gè)問題在于輸出光強(qiáng)度很難最佳化，這是由于入射光和背面光之間光路長(zhǎng)度的不同。換句話說，入射光和背面光之間的延遲是不可忽視的。為了解決該問題，在反射區(qū)域5下面提供一個(gè)絕緣層8，并且在日本專利號(hào)No.2955277中公開的現(xiàn)有技術(shù)中半透射液晶顯示設(shè)備中在絕緣層8下面形成反射板9，如圖2所示。絕緣層8使間隙dr窄于間隙df，以至于抵消了光路長(zhǎng)度中的差別。
在半透射類型液晶顯示設(shè)備中，為了在發(fā)射光中最大化亮度，最好采用扭絞角度是零的ECB模式。如果在發(fā)射模式中扭絞角度是72度，用于視覺圖象的發(fā)射光只有50％。當(dāng)扭絞角度被減少到零時(shí)，用于一個(gè)視覺圖象的發(fā)射光被增加到100％。盡管在反射模式中的扭絞角度是72度的條件下，反射系數(shù)被最大化在2微米和3微米之間的范圍中，但在扭絞角度被減少到零的條件上反射系數(shù)在dr＝1.5微米上達(dá)到峰值，如圖3所示。為此，波長(zhǎng)色散在零度上而不是在72度上被加寬。當(dāng)從最佳的間隙增加時(shí)視覺圖像變?yōu)槲ⅫS色的。另一方面，如果從最佳間隙減少間隙時(shí)，視覺圖像變?yōu)槲⑺{(lán)色。特別的是，絕緣層8使得較低基片結(jié)構(gòu)的表面卷動(dòng)，并因此，液晶的厚度被改變。平均厚度和最大/最小厚度之間的差是0.3微米級(jí)。圖4顯示了色度坐標(biāo)。在該色度坐標(biāo)中，液晶的平均厚度從1.4微米-1.7微米-2.0微米被改變。當(dāng)平均厚度是1.7微米時(shí)，色度是在(0.33，0.35)。當(dāng)液晶是最大的2.0微米厚度時(shí)，色度被改變到(0.37，0.38)，并且視覺圖像變紅。另一方面，當(dāng)液晶是最小的1.4微米厚度時(shí)，色度被改變到(0.30，0.32)，并且視覺圖像變?yōu)槲ⅫS色的。這是因?yàn)檫@樣的事實(shí)，紅，綠和蘭光成分的峰反射系數(shù)被偏移，如圖5所示。當(dāng)液晶層少于1.5微米厚度時(shí)，在其上綠光成分的反射系數(shù)達(dá)到最高，紅光成分的反射被快速減少。另一方面，當(dāng)液晶層厚度大于1.5微米時(shí)，蘭光成分被快速減少。因此，在紅，綠和蘭光成分中的反射系數(shù)的差使得色度變化。
此后將描述ECB模式和一個(gè)VA模式，專注于下一代液晶顯示設(shè)備的制造商。然而，遇到一個(gè)問題，其中在反射區(qū)域5中試驗(yàn)被改變，由于波長(zhǎng)色散。在日本專利號(hào)No.2955277的現(xiàn)有技術(shù)的半透射液晶顯示設(shè)備中該問題是固有的，因?yàn)橐壕硬豢杀苊獾脑凇?.3微米厚度上變化。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其包括空間彼此分開的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)和包括在其中可選擇的形成的電極，以便可選擇的提供一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，用于生成局部電場(chǎng)和在兩個(gè)基片的其中之一中形成的濾色器，以及在空間上被限制在兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)之間和在局部電場(chǎng)的情況下在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部改變的一個(gè)液晶層，以便產(chǎn)生一個(gè)彩色的視覺圖像，液晶層的一個(gè)厚度以及最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，當(dāng)最小和最大電位差的其中之一被施加到選擇的一個(gè)電極之間時(shí)到紅，綠和蘭光成分之一的液晶層的一個(gè)反射具有一個(gè)極端值。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其包括第一基片結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括信號(hào)線，可選擇的連接到信號(hào)線的薄膜晶體管以便可選擇的在用于傳播數(shù)據(jù)的開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)之間改變，連接到有關(guān)的薄膜晶體管的反射電極，用于在開狀態(tài)中接收數(shù)據(jù)信號(hào)，分別與反射電極配對(duì)并連接到有關(guān)的薄膜晶體管來的透射電極，用于在開狀態(tài)中接收數(shù)據(jù)信號(hào)；還包括第二基片，包括一個(gè)反電極，相反于發(fā)射和透射電極對(duì)，用于生成局部電場(chǎng)，以及限制在第一基片和第二基片之間的一個(gè)液晶層，并應(yīng)用發(fā)射透射電極對(duì)和反電極之間的一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，以便在局部電場(chǎng)的情況下部分地變?yōu)橥该鞯模⑶野l(fā)射電極和反電極之間以及透射電極和反電極之間的液晶層的液晶分子被定向，在從水平定向狀態(tài)和垂直定向狀態(tài)的傾斜的一個(gè)方向上，在最小和最大電位差存在的情況下通過一個(gè)確定的角度等于或大于10度。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半透射類型的液晶顯示設(shè)備，包括可選擇的由電極形成的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)，和具有用于在其上反射光的反射區(qū)域和用于通過背面光的透明區(qū)域，并且具有限制在兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)之間的空間中的一個(gè)液晶層，和可選擇的應(yīng)用一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差以便在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部的改變從而產(chǎn)生一個(gè)彩色視覺圖像，并且在透明區(qū)域中的一個(gè)間隙和最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，即到紅，綠和蘭光成分的液晶層的一個(gè)反射具有一個(gè)極端值。
簡(jiǎn)述附圖根據(jù)下面的結(jié)合附圖的描述，液晶顯示設(shè)備的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚易懂，其中圖1是一個(gè)平面圖，顯示了在半透明類型液晶顯示設(shè)備中的排列，圖2是一個(gè)截面圖，顯示了半透明液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖3是一個(gè)曲線圖，顯示了反射系數(shù)和液晶的厚度之間的關(guān)系，圖4是一個(gè)曲線圖，顯示了用于一個(gè)白色圖像的色度坐標(biāo)，圖5是一個(gè)曲線圖，顯示了紅，綠和蘭光的反射系數(shù)和液晶的厚度之間的關(guān)系，圖6A是一個(gè)示意透視圖，顯示了按照本發(fā)明的一個(gè)半透射類型液晶顯示設(shè)備的組成部分的安排和組成部分中的極化的狀態(tài)，圖6B是一個(gè)示意的截面圖，顯示了作為像素電極的一個(gè)透射電極和一個(gè)反射電極的安排，圖7A-7C是曲線圖，顯示了在半透射類型液晶顯示設(shè)備的基片結(jié)構(gòu)之間的不同的間隙上反射系數(shù)和電位差之間的關(guān)系，圖8是一個(gè)曲線圖，顯示了針對(duì)一個(gè)白圖像的色度坐標(biāo)，圖9A-9D是曲線圖，顯示了在不同的間隙值上透射系數(shù)和施加到液晶層上的電位差之間的關(guān)系，圖10是一個(gè)曲線圖，顯示了針對(duì)一個(gè)白圖像的色度坐標(biāo)，圖11A-11C曲線圖，顯示了針對(duì)一個(gè)白色圖像的色度坐標(biāo)，圖11A-11C是示意圖，顯示了在一個(gè)電位差的各個(gè)值上液晶分子的定向，圖12是一個(gè)示意透視圖，顯示了按照本發(fā)明的另一個(gè)半透射類型液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖13是一個(gè)示意透視圖，顯示了按照本發(fā)明的另一種半透射類型液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)，圖14A-14C是曲線圖，顯示了在基片結(jié)構(gòu)之間的不同的間隙值上反射系數(shù)和電位差之間的關(guān)系，圖15A-15D是曲線圖，顯示了在基片結(jié)構(gòu)之間的不同的間隙值上透射系數(shù)和電位差之間的關(guān)系，圖16A-16C是示意圖，顯示了在一個(gè)電位差的各個(gè)值上液晶分子的定向，圖17是一個(gè)曲線圖，顯示了液晶層的扭絞角度和一個(gè)發(fā)射系數(shù)之間的關(guān)系，圖18是一個(gè)曲線圖，顯示了液晶層的扭絞角度和延遲之間的關(guān)系，用于使在反射區(qū)域中綠光成分的反射和在透射區(qū)域中綠光成分的透射最大，圖19是一個(gè)曲線圖，顯示了扭絞角度和一個(gè)最佳電位差之間的關(guān)系，和圖20是一個(gè)曲線圖，顯示了色彩的不規(guī)則性和扭絞角度。
具體化本發(fā)明的一種液晶顯示設(shè)備是一個(gè)反射類型或一個(gè)半透射類型，并大部分包括兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)和一個(gè)液晶層?；Y(jié)構(gòu)被空間彼此分開，以便液晶層被限制在基片結(jié)構(gòu)之間的空間中?；Y(jié)構(gòu)包括其中可選擇的形成的電極以便在液晶層上施加一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，用于生成局部電場(chǎng)。濾色器形成在兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)的其中之一。當(dāng)最大和最小電位差的一個(gè)被施加到液晶層上時(shí)，在用于產(chǎn)生一個(gè)彩色視覺圖像的局部電場(chǎng)出現(xiàn)的情況下，液晶層在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部的改變。液晶層的厚度以及最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，即當(dāng)前述的最小和最大電位差的其中之一在選擇的一個(gè)電極之間被提供時(shí)，到紅，綠和蘭光成分的液晶層的一個(gè)反射具有一個(gè)極端值。
當(dāng)厚度以及最小和最大電位差被確定以至于紅，綠和蘭光成分的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值時(shí)，到紅，綠和蘭光成分的反射系數(shù)值在區(qū)域中彼此接近，電位電平大于反射系數(shù)具有極端值的最小電位差，或在區(qū)域中，電位電平小于最大電位電平。反射類型或半透射類型液晶顯示設(shè)備可操作以產(chǎn)生彩色視覺圖像，在次區(qū)域中反射系數(shù)的值彼此接近。這將導(dǎo)致色彩的不規(guī)則性被有效地抑制。
特別的是，當(dāng)厚度和最小及最大電位差被確定以至于到蘭光成分的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值時(shí)，色彩的不規(guī)則性被抑制，并且色彩在屏幕上不會(huì)很大的變化。
第二反射類型或半透明類型液晶顯示設(shè)備包括前述液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。一個(gè)特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)，分別具有水平定向?qū)?。在該例中，根?jù)應(yīng)用最小電位差和根據(jù)最大電位差液晶層的液晶分子被傾斜的定向和被垂直地定向。
最小電位差是從電位差被移位，用于水平的定向液晶分子到正側(cè)。到紅，綠和蘭光成分的液晶的反射特性是彼此接近的。該特點(diǎn)是期望的，因?yàn)樯什灰?guī)則性被抑制。由于水平定向?qū)颖却怪倍ㄏ驅(qū)痈涌煽?，因此，在圖像產(chǎn)生中液晶顯示設(shè)備是穩(wěn)定的。
第三反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第二液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。一個(gè)特殊的特點(diǎn)是當(dāng)應(yīng)用最小電位差時(shí)，到前述紅，綠和蘭光成分之一的反射系數(shù)具有最大值。當(dāng)液晶分子被垂直定向時(shí)，液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)黑屏。液晶層最好屏蔽光線，并實(shí)現(xiàn)一個(gè)好的對(duì)比。
第四反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第二液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。一個(gè)特殊的特點(diǎn)是當(dāng)應(yīng)用最小電位差時(shí)，直接針對(duì)到前述的紅，綠和蘭光成分的反射系數(shù)具有最小值。當(dāng)液晶顯示設(shè)備電源關(guān)閉時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)黑屏幕。黑屏幕同一個(gè)通常的關(guān)閉類型的液晶顯示設(shè)備的屏幕一樣。
第五反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第二，第三和第四液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。第五液晶顯示設(shè)備特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)水平定向?qū)又g的一個(gè)扭絞角度等于或小于10度。第六反射類型或半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第五液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。第六液晶顯示設(shè)備的特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)液晶層的一個(gè)延遲，它具有138納米和172納米之間的一個(gè)平均值。光利用因子是高的，并且視覺圖像展現(xiàn)一個(gè)高亮度。
第七反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第二至第四液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)水平定向?qū)拥囊粋€(gè)扭絞角度，它落在10度和45度之間的范圍內(nèi)。第八反射類型或半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第七液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)，并且第八液晶顯示設(shè)備的特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)液晶層的一個(gè)延遲，它具有129納米和157納米之間的一個(gè)平均值。色不規(guī)則性和不期望的色彩的變化被有效地抑制，并且提高了光利用因子。
第九反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第一液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)具有分別垂直定向?qū)拥膬蓚€(gè)基片結(jié)構(gòu)，以至于根據(jù)應(yīng)用最大的電位差和根據(jù)應(yīng)用最小的電位差液晶層的液晶分子被傾斜定向和被垂直定向。制造商能夠把最小電位差設(shè)置到零，以便在電源關(guān)閉狀態(tài)中的屏幕與應(yīng)用最小電位差時(shí)的相同。
第十反射類型或半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第九液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)到前述的紅、綠和蘭光成分的其中之一的反射系數(shù)具有最大值，當(dāng)應(yīng)用最大電位差的時(shí)候。第十液晶顯示設(shè)備是普通的黑色類型。制造商可以設(shè)置最小電位差和最大電位差到零和一個(gè)低于用于水平定向狀態(tài)的電位差的一個(gè)確定值。這樣，第十液晶顯示設(shè)備可操作于一個(gè)較低的電位電平中，并減少了功耗。
第十一反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第九和第十之一的液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。第十一液晶顯示設(shè)備的特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)液晶層的一個(gè)延遲，它具有138納米和172納米之間的一個(gè)平均值。光利用因子是高的，并在一個(gè)高亮度上產(chǎn)生一個(gè)視覺圖像。
第十二半透射液晶顯示設(shè)備包括第一基片結(jié)構(gòu)，它包括信號(hào)線，選擇性的連接到信號(hào)線的薄膜晶體管，以便在用于傳播數(shù)據(jù)的開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)之間可選擇的改變，連接到有關(guān)的薄膜晶體管的反射電極，用于在開狀態(tài)中接收數(shù)據(jù)信號(hào)，已經(jīng)分別與反射電極配對(duì)和連接到有關(guān)的薄膜晶體管的透射電極，用于在開狀態(tài)中接收數(shù)據(jù)信號(hào)，還包括第二基片結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)反電極，相對(duì)于反射和透射電極對(duì)，用于生成局部電場(chǎng)，以及一個(gè)限制在第一基片和第二基片之間的液晶層，并應(yīng)用反射透射電極對(duì)和反電極之間的一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，以便在局部電場(chǎng)出現(xiàn)的情況下部分地變?yōu)橥该鞯模⑶曳瓷潆姌O和反電極之間以及透射電極和反電極之間的液晶層的液晶分子被定向，在與水平定向狀態(tài)和垂直定向狀態(tài)的傾斜的一個(gè)方向上，在最小和最大電位差存在的情況下，通過一個(gè)確定的角度等于或大于10度。根據(jù)應(yīng)用最大和最小電位差的其中之一的角度的功效，色不規(guī)則性和不期望的色彩變化被有效地抑制。
第十三半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第十二液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)直接針對(duì)處于水平定向狀態(tài)中的液晶分子而在反射以及透射電極對(duì)和反電極之間沒有任何的電位差，并且針對(duì)最小的電位差等于或大于0.5伏。這樣，最小電位差從水平的定向的狀態(tài)被移位。該特點(diǎn)是期望的以便抑制色不規(guī)則性。
第十四半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第十二液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)處于垂直定向狀態(tài)中的液晶分子，當(dāng)應(yīng)用最小的電位差時(shí)以及最小電位差等于或小于0.5伏。在最小電位差出現(xiàn)的情況下獲得垂直定向的狀態(tài)以便抑制色不規(guī)則性。
第十五半透射類型液晶顯示設(shè)備包括和電極形成的可選擇的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)，和具有用于在其上反射光入射的反射區(qū)域以及用于通過背面光的透射區(qū)域，并且具有限制在兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)之間的空間中的一個(gè)液晶層，和可選擇的應(yīng)用一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差以便在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部的改變，從而產(chǎn)生一個(gè)彩色視覺圖像，并且在透明區(qū)域中的一個(gè)間隙和最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，到紅，綠和蘭光成分的液晶層的一個(gè)反射系數(shù)具有一個(gè)極端值。
在反射區(qū)域和透射區(qū)域中，到紅，綠和蘭光成分的反射系數(shù)值在區(qū)域中是彼此接近的，電位電平大于反射系數(shù)展現(xiàn)極端值的最小電位差，或在區(qū)域中，電位電平小于用于使反射系數(shù)展現(xiàn)極端值的最大電位差。第十五液晶顯示設(shè)備可操作以在區(qū)域中產(chǎn)生彩色視覺圖像，其中反射系數(shù)的值彼此接近的。色不規(guī)則性和不期望的色彩變化被抑制。特別的是，如果間隙和前述的一個(gè)最小和最大的電位差被確定以至于到蘭光成分的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值，則色不規(guī)則性和不期望的色彩變化被強(qiáng)烈地抑制。
第十六半透射類型液晶顯示設(shè)備包括第十五液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是針對(duì)兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)，它們分別具有與液晶層保持接觸的水平定向?qū)樱⑶以谧钚‰娢徊詈妥畲箅娢徊畹那闆r下液晶分子傾斜定向和垂直定向。最小電位差從用于水平定向狀態(tài)的電位差被移位到正側(cè)，以便使得紅、綠和蘭光成分的反射特性彼此接近。這將產(chǎn)生色不規(guī)則性被抑制。由于水平定向?qū)颖却怪倍ㄏ驅(qū)痈煽浚谑壕э@示設(shè)備在圖像產(chǎn)生中是穩(wěn)定的。
第十七半透射類型的液晶顯示設(shè)備包括第十五液晶顯示設(shè)備的所有特點(diǎn)。特殊的特點(diǎn)是直接針對(duì)兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)，它們分別具有與液晶層保持接觸的水平定向?qū)樱⑶以谧钚‰娢徊詈妥畲箅娢徊畹那闆r下液晶分子傾斜定向和垂直定向。由于制造商能調(diào)節(jié)最小電位差到零，在電源關(guān)閉狀態(tài)下的屏幕與應(yīng)用最小電位差情況下的相同。第一實(shí)施例參考附圖的圖6A，具體化本發(fā)明的一個(gè)半透射液晶顯示設(shè)備包括一個(gè)基片結(jié)構(gòu)11，一個(gè)反基片結(jié)構(gòu)12和液晶13。反基片結(jié)構(gòu)12與基片結(jié)構(gòu)11分開，并且液晶13被限制在基片結(jié)構(gòu)11和反基片結(jié)構(gòu)12之間。在基片結(jié)構(gòu)11中形成了掃描信號(hào)線11a，數(shù)據(jù)信號(hào)線11b，薄膜晶體管11c和像素電極11d，并且相鄰的兩個(gè)掃描信號(hào)線11a，相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)線11b，每個(gè)薄膜晶體管11c和有關(guān)的像素電極11d定義像素11d的其中之一。像素電極11d的每個(gè)具有一個(gè)透射電極7和一個(gè)反射電極10。通過透射電極7光被透射的區(qū)域此后被稱為“透射區(qū)域”，而在反射電極10上光被反射的區(qū)域被稱作“反射區(qū)域”。
掃描信號(hào)線11a垂直于數(shù)據(jù)信號(hào)線11b延伸而沒有電接觸。薄膜晶體管11c的柵電極可被選擇性的連接到掃描線11a，以及薄膜晶體管11c的漏極可選擇的被連接到數(shù)據(jù)信號(hào)線11b。薄膜晶體管11c的源電極可選擇的被連接到像素電極11d。
另一方面，在相反基片結(jié)構(gòu)12中形成一個(gè)反電極12a，并且在像素電極11d和耦合器電極12a之間可選擇的生成局部的電場(chǎng)。相反基片結(jié)構(gòu)12進(jìn)一步包括一個(gè)黑色矩陣/彩色濾色器12c。黑色矩陣具有窗口，也就是空白的空間，并且窗口與像素電極11d重疊。窗口接近濾色器，以至于來自像素電極11d的光通過濾色器。濾色器選擇性的以紅、綠和蘭色的顏色著色，并且一組紅、綠和蘭濾色器形成每個(gè)像素的一部分。因此，一個(gè)像素產(chǎn)生一個(gè)完整彩色視覺圖像的一個(gè)圓點(diǎn)。
掃描信號(hào)線11a順序的改變到有效電平，以便攜帶信號(hào)的圖像從數(shù)據(jù)信號(hào)線11b通過薄膜晶體管11c被提供到選擇的一個(gè)象素電極11d。高電壓和低電壓可選擇的被施加到像素電極11d，并且高電壓生成象素電極11d和反電極12a之間的局部的電場(chǎng)。局部電場(chǎng)改變液晶片段的透明度，以致于出現(xiàn)透明像素和非透明像素來用于產(chǎn)生一個(gè)視覺圖像。三維結(jié)構(gòu)的基片結(jié)構(gòu)11是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，并且此后不結(jié)合進(jìn)一步的描述。
基片結(jié)構(gòu)11進(jìn)一步包括一個(gè)絕緣層11e(參看圖6B)，和在絕緣層11e上形成的反射電極10。反射電極10被電連接到有關(guān)的透射電極7，并進(jìn)一步作為一個(gè)反射板。
基片結(jié)構(gòu)11和相反基片結(jié)構(gòu)12分別包括定向?qū)?1f/12b，并且液晶13保持與定向?qū)?1f/12b接觸。在水平定向?qū)?1f/12b被用在半透射類型液晶顯示設(shè)備的情況下，兩個(gè)水平定向?qū)?1f/12b之間的角度被稱作“扭絞角度”。然而，如果使用垂直地定向?qū)?，垂直的定向?qū)颖欢ㄏ蛟谙嗤姆较蛏希遗そg角度是零。在該例中，基片結(jié)構(gòu)11/12用水平定向?qū)?1f/12b覆蓋。假設(shè)現(xiàn)在在基片結(jié)構(gòu)11和12之間沒有施加任何電位差，則液晶分子13被水平定向。
半透射類型液晶顯示設(shè)備進(jìn)一步包括四分之一波長(zhǎng)片20a/20b，偏振片23a/23b和一個(gè)背面光源28。四分之一波長(zhǎng)片20a/20b在基片11/12的外部表面上被分別層壓，并且偏振片23a/23b在四分之一波長(zhǎng)片20a/20b的外部表面上被分別層壓。背面光源28被提供在偏振片23a的附近，并朝著偏振片23a輻射背面光。四分之一波長(zhǎng)片20b和偏振片23b的排列為了使半透射液晶顯示設(shè)備顯示正常白色，在像素電極11d和反電極12a的電位電平彼此相等的條件下，偏振片23b被觀看為白色，使得液晶分子13平行于基片結(jié)構(gòu)11的透明基片的主表面。另一方面，當(dāng)象素電極11d和反電極12a之間的電位差朝著垂直方向提升液晶分子時(shí)，偏振片23b被觀看為黑色。為此原因，四分之一波長(zhǎng)片20b被插在相反基片結(jié)構(gòu)12和偏振片23b之間，并且相對(duì)于偏振片23b的光軸在45度上是不同的。
假設(shè)環(huán)境光入射在偏振片23b上。通過偏振片23b的光是線性的偏振光，也就是水平的，并且四分之一波長(zhǎng)片20b把環(huán)境光從線性極化光改變到右旋極化光。如果間隙dr被適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，環(huán)境光到達(dá)反射電極10作為線性極化光，并在反射電極10上被反射。反射光是線性極化光。反射光通過液晶層13，并從線性極化光被改變到右旋極化光。四分之一波長(zhǎng)板20b從右旋極化光改變反射光到線性極化光，即水平的，并且，此后，通過具有水平光軸的偏振片23b。結(jié)果，偏振片23b被觀看為白色。
當(dāng)一個(gè)電位差被施加在液晶層13上時(shí)，生成電場(chǎng)，并提升液晶分子。換句話說，液晶分子13被垂直定向。右旋極化光在液晶層13上被入射，并到達(dá)反射電極10。右旋極化光在反射電極10上反射，并改變到左旋極化光。從液晶層13輸出左旋極化光，并且四分之一波長(zhǎng)片20b從左旋極化光改變反射的光到垂直方向中的線性偏振光。為此，偏振片23b不允許線性偏振光通過。這導(dǎo)致黑色偏振片。四分之一波長(zhǎng)片20a和偏振片23a在四分之一波長(zhǎng)片20a/偏振片23a中的光軸的角度以此方式來安排，偏振片23b禁止輸出背面光。偏振片23a和23b以此方式被安排，以至于相差90度，即交叉Nichol的位置。為了針對(duì)四分之一波長(zhǎng)板20b的影響補(bǔ)償四分之一波長(zhǎng)板20a，四分之一波長(zhǎng)片20a在90度上也不同于其他的四分之一波長(zhǎng)板20b。在應(yīng)用電位差時(shí)，液晶分子被提升，并是垂直定向的。這將導(dǎo)致該光沒有改變極化的狀態(tài)。為此，光學(xué)上等效于在交叉Nichol的位置上列排的偏振片23a/23b，在應(yīng)用的電位差情況下以黑色看偏振片23。在反射區(qū)域中的色彩本發(fā)明者通過一個(gè)模擬研究了抽樣的半透射液晶顯示設(shè)備，抽樣的偏振片23a/23b和四分之一波長(zhǎng)板20a/20b被如前所述安排。本發(fā)明者調(diào)整液晶的扭絞角度到零。第一取樣具有被調(diào)節(jié)的間隙dr到1.4微米，第二取樣的間隙被調(diào)節(jié)到1.7微米，和第三取樣具有調(diào)節(jié)到2.0微米的間隙dr。本發(fā)明者提供了象素電極11d和反電極12a之間的一個(gè)電位差，和確定電位差與到紅，綠和蘭光成分的液晶的反射系數(shù)之間的關(guān)系。本發(fā)明者繪制了對(duì)于電位差的反射系數(shù)，如圖7A-7C所示。
與在零伏上的到蘭光成分的液晶13的反射系數(shù)相比較，當(dāng)液晶層被增加時(shí)，反射系數(shù)被較少。然而，在1.5伏上的到三元色成分R/G/B的反射系數(shù)是彼此接近的，并且間隙dr是很少影響的。
本發(fā)明者繪制了色度坐標(biāo)中零伏和1.5伏上的白色的色彩(參看圖8)。當(dāng)電位差是零時(shí)，曲線圖在1.4微米，1.7微米和2.0微米上被很大的隔開。然而，在1.5伏上的曲線圖是彼此接近的。對(duì)于試驗(yàn)，本發(fā)明者斷定在1.5伏上確定白色，因?yàn)殚g隙dr在色彩中是較少影響的。如前所述，在電位差等于或大于1.5伏的條件下，液晶13展示較少擴(kuò)散的對(duì)三元色光成分的反射系數(shù)值。在反射系數(shù)被較少擴(kuò)散的范圍中產(chǎn)生視覺圖像，因?yàn)樯蕸]有被嚴(yán)重地改變。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)下面的條件抑制不期望的彩色的變化，用于在模擬結(jié)果上通過一個(gè)研究再生一個(gè)良好的彩色圖像。液晶的間隙以及最小電位差和最大電位差的其中之一以此方式被確定，到三元色光成分之一的液晶層13的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值。到三元色光成分的反射系數(shù)值在高于用于具有極端值反射系數(shù)的最小電位差的范圍中是彼此接近的，或者在低于用于具有極端值的反射系數(shù)的最大電位差的范圍中。如果在反射系數(shù)值彼此接近的范圍中產(chǎn)生視覺圖像，彩色較少擴(kuò)散，以至于在屏幕上獲得良好的視覺圖像。
特別的是，當(dāng)基片結(jié)構(gòu)11和12與最大或最小電位差之間的間隙被確定，以便到蘭光成分的液晶層13的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值時(shí)，屏幕上的視覺圖像的色彩是穩(wěn)定的。
水平定向?qū)?1f/12b保持與液晶層13接觸。在該例中，間隙和最大/最小電位差以此方式被確定，根據(jù)應(yīng)用最小電位差傾斜的液晶分子和根據(jù)最大電位差條件被垂直定向的液晶分子13被施加在像素電極11d和耦合器電極12a之間。換句話說，對(duì)于電位差最小電位差朝著正側(cè)被移位，其上液晶分子被水平定向。這將產(chǎn)生到蘭光成分的液晶層13的反射系數(shù)具有一個(gè)極端值。紅、綠和蘭光成分的反射系數(shù)在大于最小電位差的范圍中是彼此接近的。這將產(chǎn)生屏幕上的一個(gè)視覺圖像的色彩是穩(wěn)定的。水平定向?qū)?1f/12b比垂直定向?qū)邮歉煽康?，以便半透射類型的液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的彩色圖像。
在如圖6A所示的半透射類型的液晶顯示設(shè)備中，當(dāng)最小電位差被提供時(shí)，反射系數(shù)具有一個(gè)最大值。半透射類型液晶顯示設(shè)備在最小電位差上產(chǎn)生一個(gè)白屏幕，并在最大值上產(chǎn)生一個(gè)黑屏幕。液晶分子13在最大電位差上被垂直定向。光最好被屏蔽以便屏幕展示好的對(duì)比。當(dāng)半透射類型液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生白屏幕時(shí)，對(duì)于水平狀態(tài)液晶分子在10度或更高上被傾斜，以便白屏幕比由水平定向的液晶分子產(chǎn)生的屏幕具有少的光亮。然而，扭絞角度是在零上，白屏幕亮于現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示設(shè)備的白屏幕，其中扭絞角度通常被設(shè)置到72度。發(fā)射區(qū)域中的色彩本發(fā)明者調(diào)查了在發(fā)射區(qū)域中到三元色光成分的液晶層13的透射系數(shù)，針對(duì)在液晶層13上施加的電位差。本發(fā)明者設(shè)置透射區(qū)域中的間隙df到3.0微米，3.5微米，4.0微米和4.5微米，并測(cè)量在不同的電位差的值上的紅，綠和蘭光成分的透射系數(shù)。本發(fā)明者在圖9A-9D中繪制了間隙分別是3.0，3.5，4.0和4.5微米條件上的透射系數(shù)。聚焦零伏上的電位差，當(dāng)間隙df被增加時(shí)，到蘭光成分的透射系數(shù)被快速減小。1.5伏上的透射系數(shù)的趨勢(shì)是彼此雷同的，以致于間隙相關(guān)性是微弱的。在零和1.5伏上的一個(gè)白圖像的色彩被示例在圖10中。標(biāo)記“x”代表零伏上的白圖像，并且?guī)Φ膱A點(diǎn)表示1.5伏上的白圖像。間隙變化從3.0微米-3.5微米和4.0微米-4.5微米。
從圖8和10中，本發(fā)明者斷定間隙df是4.0微米來用于調(diào)節(jié)色彩，與在dr＝1.7±0.3微米上的白圖像類似。在等于和大于1.5伏的區(qū)域中對(duì)紅，綠和蘭光成分的液晶13的透射系數(shù)是彼此接近的?？紤]到圖9A-9D的教導(dǎo)，最好根據(jù)反射區(qū)域10和發(fā)送和區(qū)域7的條件設(shè)計(jì)半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其具有上述的最佳間隙dr/df和最小電位差被調(diào)節(jié)到1.5伏，以便在反射/透射區(qū)域10/7中產(chǎn)生的視覺圖像的色彩彼此接近而沒有不期望的色彩擴(kuò)散。
本發(fā)明者通過模擬研究了用于透射區(qū)域的一種設(shè)計(jì)方法，并發(fā)現(xiàn)了如下的最佳方案。間隙以及最小或最大電位差以此方式被調(diào)節(jié)，對(duì)紅、綠和蘭光成分其中之一的液晶層13的透射系數(shù)具有一個(gè)極端值。當(dāng)間隙和最大/最小電位差被確定時(shí)，在大于最小電位差值的區(qū)域中或小于最大電位差值的區(qū)域中，液晶層13展示對(duì)紅、綠和蘭光成分的發(fā)射系數(shù)彼此接近。
本發(fā)明者進(jìn)一步研究了用于反射和透射區(qū)域的一種設(shè)計(jì)方法，并在反射區(qū)域中最小電位差和最大電位差已經(jīng)被最佳化的前提下，發(fā)現(xiàn)了下面的最佳方案的條件。如果在其上液晶層13展示到綠光成分的間隙df被移位到正側(cè)，使透射區(qū)域中的色彩在最小和最大電位差上接近于反射區(qū)域中的色彩，并且顏色很少被擴(kuò)散。
圖11A-11C顯示了在反射區(qū)域10和透射區(qū)域7中的液晶分子13的定向。當(dāng)電位差被調(diào)節(jié)到零時(shí)，液晶分子13在反射和透射區(qū)域10/7中被水平定向，如圖11A所示。如果電位差被增加到1.5伏，液晶分子13在反射和透射區(qū)域10/7中對(duì)于水平方向被傾斜10度或更多，如圖11B所示，并且對(duì)蘭光成分的反射和透射系數(shù)最大。半透射液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生白屏幕。如果電位差被進(jìn)一步增加到5伏，液晶分子13在透射和反射區(qū)域7/10中被垂直定向，并且半透射液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生黑屏幕。第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例的另一種半透射類型的液晶顯示設(shè)備具有以此方式調(diào)節(jié)的液晶的一個(gè)厚度和最小電位差，對(duì)蘭光成分的液晶層的反射系數(shù)在最小電位差上具有一個(gè)最小值。通過各種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)半透射類型的液晶顯示設(shè)備。然而，最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)如圖12所示。
第一實(shí)施例和第二實(shí)施例之間的差別是從實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備中刪除四分之一波長(zhǎng)片20a/20b。為此，其他的元件部分用相應(yīng)于第一實(shí)施例組成部分的參考指示來標(biāo)記而不詳細(xì)描述。
圖12所示的半透射類型液晶顯示設(shè)備是正常的黑色類型。當(dāng)電位差從像素電極11d和反電極12a之間被移去時(shí)，液晶分子以水平方向被定向，并且半透射類型液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)黑屏。另一方面，當(dāng)根據(jù)應(yīng)用電位差使液晶分子上升時(shí)，半透射類型液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)白色屏幕。間隙dr被調(diào)節(jié)到一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。接著，?dāng)環(huán)境光在偏振片23b上被入射時(shí)，偏振片23b使環(huán)境光線性極化，也就是水平的定向，并到達(dá)反射電極10作為一個(gè)右旋極化光。環(huán)境光在反射電極10上被反射，并被改變到左旋極化光。反射光通過液晶層13，并被改變到與入射光相差90度的一個(gè)線性極化光。線性極化光具有垂直于偏振片23b的偏振軸以便反射不能通過偏振片23b。這將導(dǎo)致黑屏。
另一方面，當(dāng)在像素電極11d和反電極12a之間施加電位差時(shí)，液晶分子13被垂直定向，并且在液晶層13上入射的作為一個(gè)線性極化光的環(huán)境光到達(dá)反射電極10而沒有任何旋轉(zhuǎn)。環(huán)境光在反射電極10上被反射，并且反射的光通過液晶層13和偏振片23b。為此，從偏振片23輸出線性極化光，并且半透射類型液晶顯示板產(chǎn)生白屏。
背面光的特性與環(huán)境光的相同，為避免重復(fù)此后不作進(jìn)一步的描述。在反射/透射區(qū)域中的色彩本發(fā)明者通過如下的一個(gè)模擬調(diào)查了反射/透射區(qū)域中的色彩。對(duì)紅、綠和蘭光成分的液晶層13的反射特性基于電位差等于或大于最小電位差是其是彼此接近的，通過調(diào)節(jié)用于液晶13的間隙dr以及如前所述的最小電位差。當(dāng)半透射類型液晶顯示設(shè)備被關(guān)閉時(shí)，液晶分子被水平定向，并且屏幕變?yōu)榻咏谏?。因此，半透射液晶顯示具有與正常關(guān)閉類型相同的特性。
透射區(qū)域7中的間隙df以此方式被調(diào)節(jié)，在與第一實(shí)施例一樣在反射區(qū)域10中已經(jīng)最佳化了最小電位差和最大電位差說，液晶層13展現(xiàn)對(duì)蘭光成分的透射系數(shù)的一個(gè)最小值。最佳的間隙df使得透射區(qū)域7中的一個(gè)視覺圖像的色彩在最小/最大電位差的應(yīng)用下非常接近于反射區(qū)域10中的圖像的色彩，并且彩色擴(kuò)散被約束。
如同第一和第二實(shí)施例一樣，在液晶層13被夾在水平定向?qū)又g的情況下，延遲等效于兩倍反射系數(shù)和液晶層厚度之間的乘積，用于在扭絞角度零上使反射區(qū)域10中得到具有550納米波長(zhǎng)的綠光成分的反射系數(shù)和在透射區(qū)域7中到相同綠光的透射系數(shù)最大化，被給成dn·dr＝λ/4＝137.5nmdn·dr＝λ/2＝275nm然而，如前所述，在該延遲上不規(guī)則的顏色是嚴(yán)重的。為了使液晶層13對(duì)紅、綠和蘭光成分的反射系數(shù)彼此接近，延遲朝著大厚度的方向被移位。接著，在反射區(qū)域10中的間隙和透射區(qū)域7中的間隙分別被改變到dr+和df+。根據(jù)結(jié)合第一實(shí)施例所述的模擬結(jié)果，間隙dr+和df+被給成dn·dr+＝λ/4+α＝137.5nm+8.7nm＝146.2nmdn·df+＝λ/2+β＝270nm+74nm＝344nm如后所述，扭絞角度被假設(shè)為零到10度，并考慮容差。接著，在反射區(qū)域中用于液晶層13的間隙被落在138nm和172nm之間的范圍內(nèi)，并且在透射區(qū)域中用于液晶層13的間隙落入275nm和344nm之間的范圍內(nèi)。
本發(fā)明者肯定的是，當(dāng)間隙分別落入最佳范圍內(nèi)時(shí)，顏色的不規(guī)則性被限制，并且一個(gè)視覺圖像的色彩很少變化，從而在屏幕上產(chǎn)生良好的彩色圖像。第三實(shí)施例盡管實(shí)現(xiàn)第一和第二實(shí)施例的半透射類型液晶顯示設(shè)備包括夾在水平定向?qū)又g的液晶，但具體化本發(fā)明的另一個(gè)半透射類型液晶顯示設(shè)備具有夾在垂直定向?qū)又g一個(gè)液晶層，即VA液晶。實(shí)現(xiàn)第三實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備與第一實(shí)施例相同，除了垂直定向?qū)?1a/31b外。為此，出于簡(jiǎn)單，其他的組成部分用相同的參考號(hào)進(jìn)行標(biāo)記，表示第一實(shí)施例的相應(yīng)的組成部分，而不進(jìn)行詳述。反射區(qū)域中的色彩本發(fā)明者如前所述安排光學(xué)元件，并通過一個(gè)模擬研究最佳條件。本發(fā)明者設(shè)置反射區(qū)域10中的間隙為1.4微米，1.7微米和2.0微米，并研究了電位差與到紅、綠和蘭光成分的液晶層13的反射系數(shù)之間的關(guān)系。本發(fā)明者相對(duì)于電位差繪制了反射系數(shù)圖，如圖14A，14B和14C所示。圖14A，14B和14C中的曲線R/G/B是圖7A，7B和7C中的曲線R/G/B的鏡像。
當(dāng)間隙dr和電位差被調(diào)節(jié)到1.7微米和3.5伏時(shí)，液晶層13對(duì)蘭光成分的反射系數(shù)具有一個(gè)最大值。如圖14A，14B和14C中所看到的，在等于或小于3.5伏的區(qū)域中對(duì)紅、綠和蘭光成分的反射系數(shù)值是相等的或彼此接近的。本發(fā)明者在色度坐標(biāo)中繪制了在3.5伏和5伏上的一個(gè)白色圖像的色彩，并確認(rèn)定位在色度坐標(biāo)中的曲線與圖8中的相同。這樣，盡管間隙被改變，在3.5伏上色彩很少變化而不是在5伏上的色彩。
當(dāng)電位差從像素電極11d和反電極12a之間被移去時(shí)，液晶分子13被垂直定向，并且半透射液晶設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)黑屏。這樣，在零和3.5伏上分別最佳化最小電位差和最大電位差。這就導(dǎo)致視覺圖像被產(chǎn)生在這樣一個(gè)范圍中，其中液晶層13的反射系數(shù)值是彼此接近的。換句話說，在最佳范圍中的圖像產(chǎn)生有效的防止了不規(guī)則顏色和不期望的色彩變化。透射區(qū)域中的色彩本發(fā)明者設(shè)置間隙df為3.0微米，3.5微米，4.0微米和4.5微米，并且在透射區(qū)域7中研究的透射系數(shù)是針對(duì)在液晶層13上施加電位差。本發(fā)明者確定透射系數(shù)，并對(duì)于電位差繪制了透射系數(shù)值，如圖15A-15D所示。比較圖15A-15D與圖9A-9D的曲線圖，本發(fā)明者確認(rèn)圖15A-15D的曲線是圖9A-9D的鏡像。在間隙df被調(diào)節(jié)到4.0微米的情況下，對(duì)蘭光成分的透射系數(shù)在3.5伏上具有一個(gè)最大值，并在不同的間隙值上對(duì)紅、綠和蘭光成分的透射系數(shù)值是彼此接近的，如圖15A-15D所示。本發(fā)明者在3.5和5伏上繪出了色度坐標(biāo)中的一個(gè)白色圖像的色彩，并確認(rèn)色度坐標(biāo)中的色彩圖與圖10中的相同。
根據(jù)前述應(yīng)該明白，在透射區(qū)域中的間隙以此方式被確定，到蘭光成分的液晶的透射系數(shù)具有一個(gè)最大值，假設(shè)最小電位差和最大電位差在透射區(qū)域中是最佳化的。結(jié)果，當(dāng)最小電位差到最大電位差被施加到液晶上時(shí)，透射區(qū)域中的一個(gè)視覺圖像的色彩接近于反射區(qū)域中的一個(gè)視覺圖像的色彩，并且色不規(guī)則性被限制。
圖16A-16C顯示了液晶分子13的定向。當(dāng)在液晶層13上不施加任何電位差時(shí)，在反射和透射區(qū)域10/7中液晶分子被垂直定向，如圖16A所示，并且半透射類型的液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生黑屏。如果電位差被增加到3.5伏，相對(duì)于水平定向的液晶分子，液晶分子13被傾斜10度或更多(參看圖16B)，并且液晶層對(duì)蘭光成分具有最大反射系數(shù)和最大透射系數(shù)。半透射液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)白屏。當(dāng)電位差被進(jìn)一步增加到5伏時(shí)，液晶分子13被水平定向，如圖16C所示。
液晶層13被夾在垂直定向?qū)?1a和31b之間。在應(yīng)用最大的電位差說，液晶分子13被傾斜10度或更多，并且在應(yīng)用最小的電位差時(shí)，則被垂直定向。如果最小的電位差是零伏，則根據(jù)應(yīng)用的最小電位差半透射類型液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生于關(guān)閉狀態(tài)的相同的屏幕，即獲得正常的黑色類型半透射的液晶顯示設(shè)備。
根據(jù)應(yīng)用的最大電位差，通過使液晶層13展示對(duì)紅、綠和蘭光成分的最大反射系數(shù)值來實(shí)現(xiàn)正常的關(guān)閉類型的液晶顯示設(shè)備。而且，將最小電位差和最大電位差被分別調(diào)節(jié)到零和3.5伏。用于圖像產(chǎn)生的電勢(shì)的范圍，也就是零和3.5伏之間的電位范圍小于液晶分子13被水平定向上的電位差。為此，圖像產(chǎn)生只需要一個(gè)正的電位電平，并且半透射類型的液晶顯示設(shè)備可操作于低電位的范圍中。
在具有夾在垂直定向?qū)?1a/31b之間的液晶層13的第三實(shí)施例中，延遲(其中反射區(qū)域10中的反射系數(shù)和透射區(qū)域7中的透射系數(shù)被最大化到具有550nm波長(zhǎng)的綠光成分)被給成dn·dr＝λ/4＝137.5nmdn·dr＝λ/2＝270nm其中dn是兩倍反射系數(shù)，dr是反射區(qū)域中的間隙，也就是反射區(qū)域中液晶層的厚度，并且df是透射區(qū)域中的間隙，即透射區(qū)域中液晶層的厚度。在該例中，兩倍透射系數(shù)dn是0.086。
然而，不規(guī)則顏色發(fā)生在上述的厚度值中。厚度被稍微增加以致于使對(duì)紅、綠和蘭光的液晶層的反射系數(shù)彼此接近。液晶層13在反射區(qū)域中被增加到dr+和在透射區(qū)域中被增加到df+。根據(jù)第三實(shí)施例中的模擬結(jié)果，液晶層13的厚度被給成dn·dr+＝λ/4+α＝137.5nm+8.7nm＝146.2nmdn·dr+＝λ/4+β＝270nm+74nm＝344nm其中α和β是相應(yīng)于厚度增量被移位的延遲量。
考慮到容差，在反射區(qū)域中的液晶層13的延遲范圍是從138nm-172nm，和在透射區(qū)域中的液晶層13的延遲范圍是從275nm和344nm。
當(dāng)間隙dr和df，最小電位差和最大電位差被如前所述調(diào)節(jié)，色不規(guī)則性被限制，并且色彩中的穩(wěn)定性被增強(qiáng)。第四實(shí)施例實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的一個(gè)半透射類型液晶顯示設(shè)備在結(jié)構(gòu)上與第一或第二實(shí)施例相同。為此，此后結(jié)合圖6A作出對(duì)實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的半透射液晶顯示設(shè)備的描述。
實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備目標(biāo)在于進(jìn)一步改善色不規(guī)則性。圖17顯示了一個(gè)模擬結(jié)果，針對(duì)扭絞角度和夾在水平定向?qū)?1f和12b之間的液晶層13透射系數(shù)之間的關(guān)系。當(dāng)扭絞角度是零度時(shí)，透射系數(shù)被繪制在1.0上。如果扭絞角度被增加45度，透射系數(shù)被減少到0.75。如果扭絞角度被進(jìn)一步增加72度，透射系數(shù)被繪制0.5上。
圖18顯示了扭絞角度和液晶層13延遲之間的關(guān)系，用于使反射區(qū)域中對(duì)綠光成分的反射系數(shù)和透射區(qū)域中對(duì)綠光成分的透射系數(shù)最大。如前所述，根據(jù)零的扭絞角度圖18所示的延遲使色不規(guī)則性嚴(yán)重。為了克服嚴(yán)重的色不規(guī)則性，間隙或液晶層13的厚度以及最小電位差以此方式被確定，根據(jù)第一和第二實(shí)施例中的應(yīng)用最小電位差和最大電位差液晶分子被傾斜定向和垂直定向。換句話說，最小電位差從液晶分子被水平定向上的某個(gè)正值上被移位到正值。這導(dǎo)致了對(duì)紅、綠和蘭光成分的液晶層13的反射系數(shù)值彼此接近。通過對(duì)紅、綠和蘭光成分的等效化反射的特性，色不規(guī)則性被約束。此后該最小電位差被稱作“最佳電位差”。
圖19顯示了一個(gè)扭絞角度和最佳電位差之間的相關(guān)關(guān)系的模擬結(jié)果。(X1，Y1)和(X2，Y2)表示一個(gè)白色圖像的色度坐標(biāo)中的反射系數(shù)值X/Y的色散，在反射板具有±0.3微米的表面粗糙的前提下。換句話說，(X1，Y1)表示在反射板上的一個(gè)凹槽的底部上的白色圖像的坐標(biāo)，和(X2，Y2)表示在反射板表面上一個(gè)突起的頂端上的白色圖像的坐標(biāo)。色不規(guī)則性被定義成{(X1-X2)2+(Y1-Y2)2}1/2曲線A表示色不規(guī)則性，當(dāng)最小電位差被調(diào)節(jié)到最佳電位差時(shí)。另一方面，曲線B表示色不規(guī)則性，當(dāng)最小電位差是零時(shí)。比較曲線A和曲線B，可以明白的是，實(shí)現(xiàn)第一、第二和第三實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備有效的防止了色不規(guī)則性，因?yàn)樽钚‰娢徊畹扔谧罴央娢徊睢?br> 如圖17所示，較小的扭絞角度，較高的透射系數(shù)。換句話說，當(dāng)扭絞角度是大的時(shí)候，半透射液晶顯示設(shè)備獲得一個(gè)高亮度。另一方面，應(yīng)該明白的是，當(dāng)扭絞角度是小的時(shí)，色不規(guī)則性變?yōu)閲?yán)重的。色不規(guī)則性的程度取決于應(yīng)用的液晶顯示設(shè)備。
通過零和72度之間的曲線A表示的色不規(guī)則性不總是滿足用戶。在亮度作為優(yōu)先的情況下，扭絞角度等于或小于10度，并且具有大亮度的半透射類型的液晶顯示設(shè)備被分類在第一組中。在亮度與色不規(guī)則性平衡的情況下，扭絞角度落入10度和45度之間的范圍中，并且具有亮度與色不規(guī)則性良好平衡的半透射類型的液晶顯示設(shè)備被分類在第二組中。在色奇異性被劃分優(yōu)先級(jí)的情況下，扭絞角度等于或大于45度，并且具有良好色不規(guī)則性的半透射類型的液晶顯示設(shè)備被分類在第三組中。
第三組中半透射液晶顯示設(shè)備的描述將被省略。實(shí)現(xiàn)第一、第二和第三實(shí)施例的半透射類型液晶顯示設(shè)備屬于第一組。實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備屬于第三組。
如前所述，實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)上與第一或第二實(shí)施例的相同。區(qū)別在于水平定向?qū)拥呐そg角度。當(dāng)在液晶層13上施加最小電位差時(shí)，液晶分子被傾斜定向。另一方面，當(dāng)應(yīng)用最大電位差時(shí)，液晶分子被垂直定向。最小電位差大于液晶分子被水平定向上的確定的電位差。通過最小電位差的功效，液晶層1 3展現(xiàn)對(duì)紅、綠和蘭光成分的反射系數(shù)值是彼此接近以便改善色不規(guī)則性。而且，基片結(jié)構(gòu)11/12上的水平定向?qū)又g的扭絞角度被落入10度和45度之間的范圍內(nèi)。這導(dǎo)致了最小電位差和確定電位差之間的差別被減少，而不同于第一組中的半透射類型的液晶顯示設(shè)備。該特點(diǎn)是期望的，因?yàn)樯灰?guī)則性被抑制，根據(jù)圖20將是清楚明白的。而且，液晶層13的延遲被減少，從圖18將是清楚明白的。因此，實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的半透射類型的液晶顯示設(shè)備抑制色不規(guī)則性，并用光的利用因子良好的平衡色彩的規(guī)則性。
根據(jù)前述內(nèi)容顯而易見的是，通過本發(fā)明獲得了下列優(yōu)點(diǎn)。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的特殊實(shí)施例，但作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和修改。
本發(fā)明可應(yīng)用于反射類型的液晶顯示設(shè)備。在按照本發(fā)明的反射類型的液晶顯示設(shè)備中，波長(zhǎng)色散是小的，并且亮度是高的。而且，通過使用一個(gè)低的電位差來驅(qū)動(dòng)反射類型的液晶顯示設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，包括空間彼此分開的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)，和包括在其中可選擇的形成的電極(11d/12a)，以便可選擇的施加一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，用于生成局部電場(chǎng)和在所述兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)的其中之一中形成的濾色器(12c)；和一個(gè)液晶層(13)，它被限制在所述兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)之間的空間中，和在局部電場(chǎng)出現(xiàn)的情況下，在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部的改變，以便產(chǎn)生一個(gè)彩色的視覺圖像，特征在于所述液晶層(13)的厚度以及所述最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，當(dāng)所述的最小和最大電位差的其中之一被施加到選擇的一個(gè)所述電極之間時(shí)，對(duì)紅、綠和蘭光成分之一的所述液晶層的一個(gè)反射系數(shù)具有一個(gè)極端值。
2.如權(quán)利要求1所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)分別具有水平定向?qū)?12b/11f)，以便在應(yīng)用所述的最小電位差時(shí)所述液晶層的液晶分子被傾斜定向且在應(yīng)用所述的最大電位差時(shí)所述液晶層的液晶分子被垂直定向。
3.如權(quán)利要求2所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)所述最小電位差被施加時(shí)，對(duì)所述紅、綠和蘭光成分的所述其中之一的所述反射系數(shù)具有最大值。
4.如權(quán)利要求2所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)所述最小電位差被施加時(shí)，對(duì)所述紅、綠和蘭光成分的所述其中之一的所述反射系數(shù)具有最小值。
5.如權(quán)利要求2所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述水平定向?qū)?12a/11f)之間的一個(gè)扭絞角度等于或小于10度。
6.如權(quán)利要求5所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述液晶層(13)的延遲具有138納米和172納米之間的一個(gè)平均值。
7.如權(quán)利要求2所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述水平定向?qū)?12a/11f)之間的一個(gè)扭絞角度落入10度和45度之間的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述液晶層(13)的延遲具有123毫微米和157毫微米之間的一個(gè)平均值。
9.如權(quán)利要求1所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)分別具有垂直定向?qū)?31a/31b)，以便在應(yīng)用所述最大電位差時(shí)所述液晶層(13)的液晶分子被傾斜定向，和在應(yīng)用所述最小電位差時(shí)，所述液晶層(13)的液晶分子被垂直定向。
10.如權(quán)利要求9所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)所述最小電位差被施加時(shí)，對(duì)所述紅、綠和蘭光成分的所述其中之一的所述反射系數(shù)具有最大值。
11.如權(quán)利要求9所述的反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述液晶層(13)的延遲具有138納米和172納米之間的一個(gè)平均值。
12.一種半透射類型的液晶顯示設(shè)備，包括第一基片結(jié)構(gòu)(11)，它包括信號(hào)線(11a/11b)，選擇性的連接到所述信號(hào)線(11a/11b)的薄膜晶體管(11c)，以便可選擇的在用于傳播數(shù)據(jù)的開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)之間改變，包括連接到有關(guān)的薄膜晶體管(11c)的反射電極(10)，用于在所述開狀態(tài)中接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)，還包括透射電極(7)，它分別與所述反射電極配對(duì)和連接到所述有關(guān)的薄膜晶體管，用于在所述開狀態(tài)中接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)；第二基片(12)，它包括一個(gè)反電極(12a)，相對(duì)于反射和透射電極對(duì)(10/7)，用于生成局部電場(chǎng)；和一個(gè)液晶層(13)，它被限制在所述第一基片(11)和第二基片(12)之間，并在所述反射和透射電極對(duì)(10/7)和所述反電極(12a)之間施加一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，以便使所述液晶層在所述局部電場(chǎng)的情況下部分地變?yōu)橥该?，特征在于在所述反射電極(10)和反電極(12a)之間，以及在所述透射電極(7)和所述反電極(12a)之間的所述液晶層(13)的液晶分子被定向在從水平定向狀態(tài)和垂直定向狀態(tài)的傾斜的一個(gè)方向上，在所述最小和最大電位差存在的情況下，該方向等于或大于10度。
13.如權(quán)利要求12所述的半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述液晶分子(13)處于所述水平定向狀態(tài)而沒有所述反射和透射電極對(duì)以及所述反電極之間的任何電位差，并且所述最小電位差等于或大于0.5伏。
14.如權(quán)利要求12所述的半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中當(dāng)施加所述最小電位差時(shí)，液晶分子(13)處于所述垂直定向的狀態(tài)，并且所述最小電位差等于或小于0.5伏。
15.一種半透射類型的液晶顯示設(shè)備，包括選擇性的由電極(11d/12a)形成的兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)，和它具有用于在其上反射光的反射區(qū)域和用于通過背面光的透射區(qū)域；和限制在兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)之間的空間中的液晶層(13)，和選擇性的施加一個(gè)最小電位差和一個(gè)最大電位差，以便在透明狀態(tài)和非透明狀態(tài)之間局部的改變從而產(chǎn)生一個(gè)彩色視覺圖像，特征在于在所述透明區(qū)域中的一個(gè)間隙(df)和所述最小和最大電位差的其中之一以此方式被確定，對(duì)紅、綠和蘭光成分之一的所述液晶層(13)的一個(gè)反射系數(shù)具有一個(gè)極端值。
16.如權(quán)利要求15所述的半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)分別具有與所述液晶層(13)保持接觸的水平定向?qū)?12b/11f)，并且在所述最小電位差存在的情況下，所述液晶分子(13)被傾斜定向，且在所述最大電位差存在的情況下所述液晶分子(13)被垂直定向。
17.如權(quán)利要求15所述的半透射類型的液晶顯示設(shè)備，其中所述兩個(gè)基片結(jié)構(gòu)(11/12)分別具有與所述液晶層(13)保持接觸的垂直定向?qū)?31a/31b)，并且在所述最大電位差存在的情況下，所述液晶分子(13)被傾斜定向，且在所述最小電位差存在的情況下，液晶分子(13)被垂直定向。
全文摘要
一種反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備的一個(gè)液晶層(13)的厚度以及驅(qū)動(dòng)電壓以此方式被確定，以便對(duì)藍(lán)光成分的液晶層(13)的反射系數(shù)具有一個(gè)最大值；在低于驅(qū)動(dòng)電壓的范圍中對(duì)紅、綠和藍(lán)光成分的反射系數(shù)值是彼此接近的；在反射系數(shù)值是彼此接近的驅(qū)動(dòng)電壓范圍中，反射類型或半透射類型的液晶顯示設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)全色圖像，以便色不規(guī)則性和一個(gè)色彩不規(guī)則性被抑制。
文檔編號(hào)G02B5/30GK1444075SQ0310319
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2003年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月7日
發(fā)明者坂本道昭 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社