專利名稱：具有各向異性反射層的液晶顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射或透反射型液晶顯示器件及其制造方法。本發(fā)明尤其涉及一種具有擴(kuò)散反射層的液晶顯示器件，所述擴(kuò)散反射層提供具有特殊方向性的擴(kuò)散反射光的分布。
背景技術(shù)：
迄今為止，已經(jīng)存在設(shè)有用于根據(jù)要顯示的圖像進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的液晶層和設(shè)置在與顯示面相反的背面上的擴(kuò)散反射層的反射型液晶顯示器件，這種反射型液晶顯示器件是常規(guī)地可獲得的。這種顯示器件使已經(jīng)從顯示器件的前側(cè)入射并經(jīng)過液晶層的光被散射反射層擴(kuò)散性反射并再次經(jīng)液晶層返回到顯示面一側(cè)，由此使用被液晶層調(diào)制過的光進(jìn)行圖像顯示。
這里使用的擴(kuò)散反射層趨于防止從顯示器件的顯示面一側(cè)入射進(jìn)來的外部光在外部光一側(cè)規(guī)則性地反射和鏡面反射圖像，并且即使用戶一定程度地改變視角，也允許顯示的圖像實(shí)際上被完全識別到。
作為用于便攜式信息終端等的反射型液晶顯示器件，已知一種器件，它設(shè)置成有意地使在垂直方向以不同角度從前面觀察屏幕的情況下的擴(kuò)散反射光分布與在水平方向以不同角度觀察屏幕的情況下的擴(kuò)散反射光分布，試圖有效地利用適合于用在便攜式信息終端等中的模式的光(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。
日本專利申請?zhí)卦S公開No.177106/98(第11頁的第0128段到第12頁的第0130段，圖27、28、51和52)。
然而，具有預(yù)定方向性的擴(kuò)散反射光分布的這種液晶顯示器件，除了有效地使用光之外通過使方向性的利用率最大也不能提高顯示質(zhì)量，這是通過適用于上述使用模式來實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題實(shí)施了本發(fā)明，開且本發(fā)明的目的是提供一種液晶顯示器件，使擴(kuò)散反射層的擴(kuò)散反射光分布的方向性利用率最大并且進(jìn)一步提高顯示質(zhì)量。
本發(fā)明的另一目的是實(shí)現(xiàn)對比特性的有效改進(jìn)，其適合于包括具有方向性的擴(kuò)散反射光分布的擴(kuò)散反射層的液晶顯示器件。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明的方案是一種液晶顯示器件，包括用于根據(jù)要顯示的圖像而進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的液晶層和用于利用具有預(yù)定方向性的擴(kuò)散反射光分布將經(jīng)過液晶層的光擴(kuò)散地反射到液晶層的擴(kuò)散反射層，其中擴(kuò)散反射層具有給反射光提供擴(kuò)散反射光分布的功能，其中-限定在其內(nèi)獲得反射的第一總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第一視角范圍，在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的特殊方向的虛軸和主平面的法線的特殊平面內(nèi)通過平行于該法線的入射光獲得第一總光通量，第一視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；限定在其內(nèi)獲得反射的第二總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第二視角范圍，該第二總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的另一方向的虛軸和該主平面的法線的另一平面內(nèi)通過入射光獲得的，第二視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；和第一視角范圍比第二視角范圍窄，-液晶層的初始平均取向虛平面，包括在暗或亮狀態(tài)下的液晶分子的典型指向矢(director)和該擴(kuò)散反射層的主平面的法線，基本上平行于特殊平面。
這提供在沿著特殊平面的方向上視角與反射光的基本上恒定的延遲獨(dú)立性，這種行為類似于直接反射，由此可以減小在沿著特殊平面的方向上的對比度與視角的相關(guān)性。因此，可以在沿著特殊平面的方向上以高可見性提供最亮的可能圖像顯示。
對于這個(gè)方案，可以提供一種用于確定液晶層的這種初始分子取向的取向膜，其中初始平均虛平面設(shè)置成基本上平行于特殊平面。
在這個(gè)方案中，特殊方向的另一方向可以具有基本上垂直的關(guān)系。這允許具有在彼此垂直的方向上帶有方向性的擴(kuò)散反射光分布的液晶顯示器件進(jìn)一步提高其顯示質(zhì)量。將特殊方向特別設(shè)定為液晶顯示器件的顯示面的垂直方向并將另一方向設(shè)置為顯示面的水平方向，這樣適合于用在便攜式裝置中的液晶顯示器件。由于與通過垂直地改變視角觀察顯示面的情形相比，這種類型的顯示器件的顯示面勢不可擋地更通常通過水平地改變視角來觀察，因此在水平地改變視角時(shí)保持亮圖像的能力非常有效，同時(shí)保證了垂直地改變視角時(shí)的對比度的穩(wěn)定性。
在該液晶顯示器件中，擴(kuò)散反射層可具有基于多個(gè)凹陷部分或凸出部分的島狀外形單元而表示形狀粗糙度的反射表面，并且在特殊方向上凹陷部分或凸出部分的單元的平均直徑可以大于在擴(kuò)散反射層的主平面上在基本上垂直于特殊方向的方向上的平均直徑，或者，特殊方向上的凹陷部分單元或凸出部分單元的平均間距可以大于在擴(kuò)散反射層的主平面上在基本上垂直于特殊方向的方向上的平均間距。這具有的優(yōu)點(diǎn)是可以給擴(kuò)散反射層的擴(kuò)散反射光分布相對簡單地和混合地添加所希望的方向性。
根據(jù)上述形式的液晶顯示器件可以使用制造液晶顯示器件的方法來制造，所述液晶顯示器件包括用于根據(jù)要顯示的圖像而進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的液晶層和用于利用具有預(yù)定方向性的擴(kuò)散反射光分布將經(jīng)過液晶層的光擴(kuò)散地反射到液晶層的擴(kuò)散反射層，所述方法包括如下步驟形成如下形式的擴(kuò)散反射層，其中擴(kuò)散反射層具有給反射光提供擴(kuò)散反射光分布的功能其中限定在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第一視角范圍，沿著擴(kuò)散反射層的主平面和主平面的法線通過在平行于法線的入射光在包括特殊方向的虛軸的特殊平面內(nèi)獲得總光通量，第一視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；限定在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第二視角范圍，該總光通量是沿著擴(kuò)散反射層的主平面和主平面的法線在包括另一方向的虛軸的另一平面內(nèi)通過入射光獲得的，第二視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；和第一視角范圍比第二視角范圍窄，按照如下方式形成用于確定液晶層的初始分子取向的取向膜，其中包括在暗或亮狀態(tài)下的液晶分子的典型指向矢和該擴(kuò)散反射層的主平面的法線的液晶層的初始平均取向虛平面基本上平行于特殊平面。


圖1是示意性地表示適用于本發(fā)明的擴(kuò)散反射層的制造方法的各個(gè)步驟中的擴(kuò)散反射層形成部件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是示意性地表示圖1的制造方法中使用的光掩模的例子的平面圖。
圖3是示意性地表示圖1的制造方法中使用的光掩模的另一例子的平面圖。
圖4是示意性地表示圖1的擴(kuò)散反射層的反射膜與其對比例的反射膜的各個(gè)部件的外形的放大透視圖。
圖5是表示圖1的擴(kuò)散反射層的擴(kuò)散發(fā)射光分布的曲線。
圖6是用于獲得圖5的曲線的測量形式的示意圖。
圖7是表示用于解釋圖1的擴(kuò)散反射層的一個(gè)特殊平面中的視角范圍與反射率的特性曲線。
圖8是表示用于解釋圖1的擴(kuò)散反射層的另一個(gè)特殊平面中的視角范圍與反射率的特性曲線。
圖9是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示器件的一般結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖10是用于說明圖9的液晶顯示器件中的液晶層和擴(kuò)散反射層的組合方式的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式
參見附圖，下面在實(shí)施例基礎(chǔ)上更詳細(xì)地介紹本發(fā)明的上述方案和其他方案。
首先，將解釋在本發(fā)明的實(shí)施例中使用的擴(kuò)散反射層。
圖1表示在用于擴(kuò)散反射層的制造方法的各個(gè)步驟中形成擴(kuò)散反射層的部件的剖面結(jié)構(gòu)。
在第一步驟(A)中，制備例如由玻璃構(gòu)成的支承部件11，并且給這個(gè)支承部件11的整個(gè)表面上施加厚度為2μm的例如負(fù)型的光致抗蝕劑材料，從而形成光致抗蝕劑膜12a。然后，進(jìn)行預(yù)烘焙之后，使用光掩模將光致抗蝕劑膜12a暴露于光。
圖2是示意性地表示用于這種曝光的光掩模的例子的平面圖。
這個(gè)掩模具有設(shè)置成彼此離開的多個(gè)開口21a，并且這些開口21a具有橢圓形狀，例如其長軸為6-14μm，其短軸為3-7μm。在本實(shí)施例中，開口21a的尺寸可以彼此相同或不同，但是開口21a具有基本相同的長軸方向和相同的短軸方向。
長軸的平均長度(平均直徑)例如是10μm，短軸的平均長度(平均直徑)例如為5μm。此外，對于下述原因，這些開口21a在長軸方向上(圖2中的x方向)的間距比在短軸方向上(圖2中的y方向)的間距更長。即，開口21a在短軸方向更密集地設(shè)置。
除了上述掩模21之外，例如如圖3所示，還可以使用具有多邊形開口22a的掩模22，其中所述多邊形開口22a在x方向上的平均直徑不同于其在y方向上的平均直徑。還可以使用具有橢圓形開口和多邊形開口的混合形式。簡言之，本實(shí)施例中的光掩模具有在x方向上的平均直徑大于在垂直于x方向的y方向上的平均直徑、并且在x方向上的間距大于在y方向上的間距的開口。
使用橢圓形開口掩模21具有的優(yōu)點(diǎn)是能具有相對簡單的結(jié)構(gòu)。另一方面，使用多邊形開口掩模22是優(yōu)選的，因?yàn)樗欣趯⒃谙旅嫠龅姆瓷淠さ谋砻娴膬A斜角進(jìn)行控制(見圖1中的(E))，并允許多邊形開口的密度大于橢圓形開口的密度。
應(yīng)該指出的是，開口的x方向上的平均直徑例如是y方向上的平均直徑的1.5-2倍，并且x方向上的間距例如是y方向上的間距的1.5-2倍。通過這種方式，x方向上的平均直徑與y方向上的平均直徑的比優(yōu)選與x方向上的間距與y方向上的間距的比相等。
在下一步驟(B)中，進(jìn)行顯影。通過這種方式，光致抗蝕劑膜12a對應(yīng)掩模的開口(除了殘余部分以外的部分被分解和除去)而選擇性地留下，從而形成多個(gè)凹陷部分12b，由此形成由殘余光致抗蝕劑膜12a和多個(gè)凹陷部分12b構(gòu)成的凸出和凹陷層12。凸出部分12a對應(yīng)上述掩模的開口，因此部分12a在x方向(圖1中的水平方向)上的平均直徑大于其在y方向(垂直于圖1中的紙面的方向)上的平均直徑，并且其在x方向上的間距大于其在y方向上的間距。圖1中的(B)表示沿著圖2中的線IB-IB截取的剖面圖。
此外，在下一步驟(C)中，在例如200℃或更高的溫度下進(jìn)行后烘焙。這使光致抗蝕劑膜12a的頂面的邊緣和凹陷部分12b的開口端變平滑。這種后烘焙可能使凸出部分12a在上述x和y方向上的平均直徑(在與支承部件11的界面上的直徑)稍微改變，但是它們基本上被認(rèn)為是相等的。
這種后烘焙之后，工藝移動到步驟(D)，其中向支承部件11的整個(gè)表面上施加光致抗蝕劑，以便在施加條件下用例如厚度為1μm的光致抗蝕劑覆蓋凸出和凹陷層12，從而形成具有根據(jù)凸出和凹陷層12的形狀粗糙度的凸出和凹陷調(diào)整層13。這個(gè)凸出和凹陷調(diào)整層13趨于最終調(diào)整反射膜14(見圖1中的(E))的形狀粗糙度，這將在后面說明。更具體地說，凸出和凹陷調(diào)整層13是按照如下方式形成的反射膜14的表面的最大傾斜角具有所希望的值，并且在對應(yīng)凸出和凹陷層12的凹陷部分12b的區(qū)域中，反射膜的表面的傾斜角也變?yōu)樗Ｍ慕?，從而使反射?4整體上呈波浪形。
然后，在步驟(E)中，將金屬材料如鋁或銀濺射到凸出和凹陷調(diào)整層13的整個(gè)表面上，從而由凸出和凹陷層12(和凸出和凹陷調(diào)整層13)形成具有凸出和凹陷(或具有粗糙的表面)的厚度為100nm或更厚的反射膜14。這導(dǎo)致在支承部件11的一側(cè)上形成設(shè)有凸出和凹陷層12、凸出和凹陷調(diào)整層13和反射膜14的復(fù)合層70(在本說明書中將其稱為“擴(kuò)散反射層”，并且這也是用于擴(kuò)散反射層的其他例子的通用名稱)。反射膜14沿著由凸出和凹陷層12和凸出和凹陷調(diào)整層13形成的波浪延伸，因此反射膜的表面(反射表面)的波浪在x方向上是稀疏的，而在y方向上是密集的。
圖4表示反射膜14的凸出部分的例子及其對比例(b)。
在例子(a)中，具有反射膜14的表面的島狀外形的凸出部分14a相對地沿著x方向延伸，并且x方向上的凸出部分的間距大于y方向上的間距。這樣，作為整體，相對于x-z平面傾斜的斜面14x-z具有大于相對于y-z平面傾斜的斜面14y-z的面積。這里，z表示整個(gè)反射膜14的正視方向，換言之，指的是反射膜14的疊加方向。這里的“間距”指的是相鄰?fù)钩霾糠值闹行闹g的距離。
通過這種方式，入射到反射膜14上的光更主要在沿著y-z平面的方向反射，如圖4的(a)中的虛線箭頭所示，并且作為整體可能以各種角度反射。相反，在沿著x-z平面的方向上反射的光相對稀疏。因此，光在沿著y-z平面的方向上以較寬的角度范圍進(jìn)行反射，而光在沿著x-z平面的方向上以較窄的角度范圍進(jìn)行反射，導(dǎo)致具有方向性的擴(kuò)散反射光分布。
另一方面，在例子(b)中，反射膜114的凸出部分關(guān)于中心對稱(當(dāng)在該圖中在z方向觀察時(shí)為圓形)，并且當(dāng)x方向上和y方向上的凸出部分的間距相等時(shí)，光在所有方向上整體上均勻地進(jìn)行擴(kuò)散反射。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，具有其間距在x方向和y方向上不同的圖(a)中的凸出部分的反射膜14可以提供整體上具有方向性的反射光。
圖5是表示這種方向性的曲線，并表示其中具有某個(gè)恒定強(qiáng)度的光線從前側(cè)入射到反射膜14上的情況的例子。
曲線Rx-z表示相對于x-z平面上的視角的反射率，而曲線Ry-z表示相對于y-z平面上的視角的反射率。視角0°表示前視角，即，當(dāng)從前側(cè)觀察反射膜14時(shí)的視角。
從這些曲線可以理解只在x-z平面上接近于0°的某個(gè)視角范圍內(nèi)獲得相當(dāng)強(qiáng)的強(qiáng)度的反射光，而當(dāng)反射光遠(yuǎn)離這個(gè)范圍時(shí)反射光的強(qiáng)度急劇下降。在y-z平面的情況下，可以理解不僅在0°附近而且在以0°為中心的相當(dāng)寬的視角范圍內(nèi)都可以獲得相當(dāng)強(qiáng)的強(qiáng)度的反射光，并且其視角特性與x-z平面上的視角特性大大不同。
更具體地說，如圖6所示，通過將光源400放在擴(kuò)散反射層70的正上方，使光線在平行于擴(kuò)散反射層主平面的法線的z方向上入射到反射膜14上，并利用光學(xué)檢測器200測量在入射光的入射平面內(nèi)反射光的強(qiáng)度，同時(shí)改變在入射平面內(nèi)由反射光與入射法線形成的角度θ的值，由此獲得了如圖5所示的具有擴(kuò)散反射光分布的曲線。基本上，反射光的強(qiáng)度與這里使用的入射光的強(qiáng)度的比可以看作是圖5所示的垂直軸的反射率，并且角度θ可以看作是水平軸的視角。圖6表示測量在平行于x-z平面的方向上的視角特性的方式，但是相同的測量方式也可以適用于平行于y-z平面的方向。
這里，當(dāng)獲得的反射率用作為θ函數(shù)的R(θ)表示時(shí)，公式1
是獲得入射平面內(nèi)的反射率的總和的表達(dá)式。這個(gè)總和的值可以看作等效于在入射平面內(nèi)的反射的總光通量，假設(shè)入射光是恒定的。
從圖5可以理解，反射率在視角0°附近很高的事實(shí)通常適用于曲線Rx-z和曲線Ry-z，但是實(shí)際曲線可能是更復(fù)雜的曲線或者是稍微不對稱的曲線，并且為了處理這種情況，希望使用下列等式來限定滿足某些條件的視角范圍。
這里，右側(cè)是公式(1)與預(yù)定系數(shù)K的乘積，其等于對應(yīng)入射面內(nèi)的反射率總和的一定比例(K)的值，并且如果入射光是恒定的，則認(rèn)為它等于入射面內(nèi)反射的總光通量的所述比例的光通量。左側(cè)是在為了滿足根據(jù)這個(gè)右側(cè)的比例的值而使角度θ從-φ變到+φ時(shí)入射面內(nèi)的反射率的總和。右側(cè)是常數(shù)，并且左側(cè)是函數(shù)，其變量是φ。因此，獲得值φ，并且這個(gè)值表示獲得與在入射面內(nèi)反射的總光通量的所述比例相對應(yīng)的光通量的視角范圍。
更具體地說，使用[公式3] 右側(cè)的θ范圍設(shè)置為-80°到+80°的原因是，這個(gè)范圍是相信檢測器200能容易地測量反射光的強(qiáng)度的范圍，并且在這個(gè)范圍以外測量將實(shí)際上難以進(jìn)行。
如公式(3)中那樣，實(shí)際當(dāng)中可以使用0.5作為比例K的值。這表示被如圖7和8所示的曲線Rx-z和曲線Ry-z與水平軸包圍的域的總區(qū)域(單一陰影和交叉陰影的區(qū)域)的一半?yún)^(qū)域。在本例中，限定一半?yún)^(qū)域的視角范圍的中心(基準(zhǔn)角或前視角)設(shè)置為入射光的方向(0°)。因此，該一半?yún)^(qū)域分別占據(jù)圖7和8中的交叉陰影的區(qū)域。
通過這種方式，從曲線中還可以認(rèn)識到，其中獲得入射面內(nèi)反射的總光通量的一半的視角范圍在平行于x-z平面的方向的情況(θx-z)中，比在平行于y-z平面的方向的情況(θy-z)中更窄。如果K的值小于0.5，則圖7和8中所示的交叉陰影區(qū)域變得更小，而如果K的值更大，則圖7和8中所示的交叉陰影區(qū)域更大。
圖9表示使用具有這種特性的擴(kuò)散反射層70構(gòu)成的反射型液晶顯示器件的一般剖面結(jié)構(gòu)。
本例中的液晶顯示器件100采用了使用薄膜晶體管(TFT)作為像素驅(qū)動元件的有源矩陣系統(tǒng)，但是本發(fā)明不必限于此。
液晶顯示器件100包括作為將液晶媒質(zhì)夾在中間的部件，設(shè)置在外部光的入射側(cè)的前基板31，以及設(shè)置在面對前基板31的后基板41，其間具有預(yù)定間隙。使用密封件(未示出)用液晶層51填充前基板31和后基板41之間的間隙。液晶層51用做用于根據(jù)要顯示的圖像而進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的電光媒質(zhì)。
前基板31是例如由玻璃構(gòu)成的透明基板，并在其內(nèi)側(cè)依次設(shè)有濾色器3C、由透明導(dǎo)體如ITO(氧化銦錫)構(gòu)成的公共電極32和取向膜33，其中取向膜33限定了液晶層51的頂側(cè)上的初始取向。
后基板41在其內(nèi)側(cè)上依次設(shè)有其中形成像素驅(qū)動TFT的TFT復(fù)合層40、上述擴(kuò)散反射層70和取向膜49，其中取向膜49限定了液晶層51的底側(cè)上的初始取向。
在TFT復(fù)合層40中，源電極42a和漏電極42b彼此遠(yuǎn)離形成，并且半導(dǎo)體層43形成在源電極42a和漏電極42b之間，用于在它們的各自端部上將它們彼此耦合。在半導(dǎo)體層43上，經(jīng)過具有用于連接漏電極的開口的柵極絕緣膜44形成柵電極45。為所有像素的每個(gè)像素形成具有這種結(jié)構(gòu)的TFT。
在TFT復(fù)合層40上，形成上述擴(kuò)散反射層70。更具體地說，在柵極絕緣膜44、柵電極45和漏電極42b上設(shè)置具有上述抗蝕劑膜12a的凸出和凹陷層12，以及在這個(gè)凸出和凹陷層上，提供具有用于連接像素電極的開口的上述凸出和凹陷調(diào)整層13。在凸出和凹陷調(diào)整層13和其開口上，形成上述反射膜14。這個(gè)反射膜14還用做所謂的像素電極，并由不僅具有光反射性能而且具有導(dǎo)電性的材料形成。此外，反射膜14經(jīng)設(shè)置在凸出和凹陷調(diào)整層13和柵極絕緣膜44中的開口連接到漏電極42b，并在每個(gè)給定像素的大部分區(qū)域上延伸。在反射膜14上，在基板的主平面的整個(gè)區(qū)域上形成取向膜49。
這種結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件的基本工作在上述專利文獻(xiàn)1或其他文獻(xiàn)中已經(jīng)介紹過，因此這里將省略其說明。
接著，將介紹作為本發(fā)明的主要特征之一的液晶層51和擴(kuò)散反射層70的組合結(jié)構(gòu)。
圖10是液晶層51和擴(kuò)散反射層70構(gòu)成為模型的示意圖，其中作為液晶層51的微觀模型而示意性地示出了在擴(kuò)散反射層70上方存在的一個(gè)液晶分子5M。
如從圖5-8明顯看出的，擴(kuò)散反射層70具有用于擴(kuò)散反射的光分布的下列要求(1)限定了在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例(K)的光通量的反射光線的視角范圍θx-z，反射的總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層70的主平面(x-y平面)的特殊方向(x)的虛軸和該主平面的法線(z-方向)的特殊平面(x-z平面)中，通過在平行于法線的方向上的入射光獲得的，視角范圍θx-z具有作為基準(zhǔn)角的入射光的方向(0°)；和(2)限定了在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例(K)的光通量的反射光線的視角范圍θy-z，反射的總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層70的主平面的另一方向(遠(yuǎn)離x方向的方向，例如y方向)的虛軸和該主平面的法線(z-方向)的特殊平面(x-z平面)中，通過在另一平面(基本上遠(yuǎn)離x-z平面的虛平面，例如y-z平面)中的入射光獲得的，視角范圍θy-z具有作為基準(zhǔn)角的入射光的方向(0°)。
除此之外，(3)其特征在于，上述視角范圍θx-z比視角范圍θy-z更窄。
此外，在這種情況下，本發(fā)明規(guī)定了液晶層51的最佳條件，這對于提高顯示質(zhì)量是非常有利的。
根據(jù)這種規(guī)定，在液晶層的暗或亮狀態(tài)下包括液晶分子5M的典型指向矢5d和擴(kuò)散反射層70的主平面的法線(z方向的虛線)的平面(初始平均取向虛平面)α，基本上在上述擴(kuò)散反射層的特殊平面(x-z平面)的方向上取向，即，基本上平行于特殊平面。
更具體地說，基于在頂部和底部與液晶層51接觸的取向膜33和49的取向方向，初始平均取向虛平面α的方向與擴(kuò)散反射層的特殊平面的方向?qū)?zhǔn)。例如，如果液晶層51是均勻取向型，則只需要指定上、下取向膜33和49的研磨方向作為x方向。當(dāng)液晶層51是扭曲取向型時(shí)，上、下取向膜33和49的研磨方向按照如下方式確定包括液晶層51的中心部分的液晶分子的指向矢和擴(kuò)散反射層70的主平面的法線的平面平行于特殊平面(x-z平面)，其中液晶層51的中心部分的液晶分子的指向矢被看作是“平均指向矢”。
即使液晶層51是除了這些類型以外的任何取向型，當(dāng)液晶層處于暗或亮狀態(tài)下以便進(jìn)行設(shè)置時(shí)，也可以規(guī)定或評估液晶分子的“平均指向矢”，從而使最終指向矢的初始平均取向虛平面基本上平行于擴(kuò)散反射層的特殊平面。
不用說，還可以使用其他方法來限定初始取向，如傾斜蒸發(fā)法和光學(xué)取向法，從而代替研磨處理。
提供在其內(nèi)在x-z平面上產(chǎn)生至少預(yù)定強(qiáng)度反射光的反射的窄視角范圍的擴(kuò)散反射層70的特性意味著，在x-z平面或靠近它的平面內(nèi)使入射光容易直接反射和同樣容易在x-z平面內(nèi)反射。這可以從以下現(xiàn)象直觀地理解到其中在屏幕的基本上正面的方向上在液晶層51上入射的光一般以接近于正面方向的方向性被反射。因此，如圖7所示，在x-z平面中入射的光L1以任何角度經(jīng)過液晶層51并到達(dá)擴(kuò)散反射層70的表面，同時(shí)認(rèn)為它作為反射光L1’在同一平面內(nèi)被反射，再次經(jīng)過液晶層51并指向顯示器件100的前部。
根據(jù)本發(fā)明，通過放置擴(kuò)散反射層70的x-z平面可以期望獲得下面的效果，其中從上述放置可以希望光的這種行為平行于液晶層51的特殊平面α。
即，延遲Δnd1和延遲Δnd1’的總和ret1具有一定值，其中具有一定入射角的入射光L1經(jīng)歷從液晶層51(液晶分子5M)的延遲Δnd1，直到它達(dá)到擴(kuò)散反射層70為止，其反射光L1’在平行于x-z平面的入射平面內(nèi)經(jīng)歷從液晶層51的延遲Δnd1’。此外，延遲Δnd2和延遲Δnd2’的總和ret2也具有一定值，其中在相同入射平面內(nèi)具有不同入射角的入射光L2經(jīng)歷從液晶層51(液晶分子5M))的延遲Δnd2，直到它達(dá)到擴(kuò)散反射層70為止，其反射光L2’在相同入射平面內(nèi)經(jīng)歷從液晶層51的延遲Δnd2’，通常導(dǎo)致了保持ret1＝ret2。這歸因于以下現(xiàn)象其中影響入射光的液晶分子5M的雙折射和影響反射光的雙折射的總和不變，只要光跟隨直接反射的光路即可，即使液晶分子5M如圖所示那樣傾斜和即使光具有任何入射角。這種現(xiàn)象被稱為“延遲自補(bǔ)償效應(yīng)”。
因此，即使視角在x-z平面內(nèi)改變，在這個(gè)x-z平面內(nèi)的反射光基本上經(jīng)歷了相同的延遲，因此在該平面內(nèi)對比度對于視角的依賴性優(yōu)選很低。
另一方面，在y-z平面內(nèi)以任何角度的入射光以垂直于平均指向矢的方向進(jìn)入，但是其在擴(kuò)散反射層70上被擴(kuò)散地反射，并且其光路是不確定的。但是，在這種情況下，液晶的延遲關(guān)于例如正視方向非對稱地改變，并且相對于該視角變化的延遲變化很小。結(jié)果是，在y-z平面內(nèi)對比度對于視角的依賴性整體上保持與先前一樣穩(wěn)定。
與上述情況不同，如果擴(kuò)散反射層70的x-z平面和液晶層51的特殊平面α在方向上是不同的，則不能獲得上述自補(bǔ)償效應(yīng)。就是說，在x-z平面內(nèi)其行為類似于直接反射的影響反射光的延遲總和在該平面內(nèi)根據(jù)反射角而變化，且對比度根據(jù)視角而變化。如果方向失配相當(dāng)大，則即使是視角的微小變化，也存在顯示面的總面積變黑的可能性，即，可能發(fā)生所謂的黑色擠壓(black crush)。
可以優(yōu)選的是，當(dāng)從前部觀察顯示面時(shí)，在上述實(shí)施例中x方向和y方向分別設(shè)置為液晶顯示器件的顯示面的垂直方向和水平方向。這是因?yàn)橛迷诒銛y式信息終端等中的反射型液晶顯示器件不常處于通過垂直地改變其角度而從前部觀察的顯示屏幕的模式中，而是經(jīng)常處于通過水平地改變其角度而觀察屏幕的模式中。這導(dǎo)致在水平方向上視角上的光的有效利用，并且即使在垂直視角上，上述自補(bǔ)償效應(yīng)也可以保持滿意的對比度，由此顯著地提高了實(shí)際使用中的顯示質(zhì)量。但是，不用說，x方向和y方向還可以根據(jù)其它應(yīng)用和目的而適當(dāng)?shù)卦O(shè)置。
為了有效地實(shí)施本發(fā)明，希望在上述視角范圍θx-z和上述視角范圍θy-z之間產(chǎn)生到一定程度的很大差異。此外，基本上上述比例K優(yōu)選具有使視角范圍最小化的值，其以較小的擴(kuò)散來滿足對該特殊平面(x-z平面)的上述一定要求的，設(shè)置為盡可能的小，但是過度地減小K將引起特殊平面方向上的鏡面反射，因此優(yōu)選在它們之間選擇折衷方案。
前面已經(jīng)解釋了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以以各種方式進(jìn)行修改。
例如，x方向和y方向彼此垂直，但是它們不必總是彼此垂直的。
此外，前面已經(jīng)參照其中視角范圍θx-z和視角范圍θy-z都被指定為所希望規(guī)格的擴(kuò)散反射層介紹了本發(fā)明，但是本發(fā)明可適用于其中只有在包括沿著擴(kuò)散反射層主平面的特殊方向上的虛軸以及該主平面的法線的特殊平面內(nèi)具有上述要求的視角范圍被定義為所希望的規(guī)格的任何情況，并且這個(gè)視角范圍可以被公認(rèn)為比在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的其它方向上的虛軸和該主平面的法線的其它平面內(nèi)的視角范圍更窄。
此外，上述實(shí)施例已經(jīng)列舉了擴(kuò)散反射層的結(jié)構(gòu)及其制造方法的特殊例子，但是本發(fā)明不限于這些例子。然而，在可以以所希望的方向性簡單地和混合地形成具有擴(kuò)散反射光分布的擴(kuò)散反射層的意義上講，這些例子是優(yōu)選的。
此外，前面已經(jīng)關(guān)于有源矩陣型反射液晶顯示器件介紹了上述實(shí)施例，但是本發(fā)明也可以適用于透反射型或無源型。此外，上述例子表示了所謂的頂柵型TFT，但是不用說，在上述專利文獻(xiàn)1中所述的底柵型TFT也是可以接受的。
參考標(biāo)記列表11支承部件12a光致抗蝕劑膜12b凹陷部分12凸出和凹陷層13凸出和凹陷調(diào)整層14反射膜70擴(kuò)散反射層21、22掩模21a、22a開口31前基板3C濾色器32公共電極33取向膜41后基板42a源電極42b漏電極43半導(dǎo)體層44柵極絕緣膜45柵電極40TFT復(fù)合層
51液晶層
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示器件，包括用于根據(jù)要顯示的圖像而進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的液晶層，和用于利用具有預(yù)定方向性的擴(kuò)散反射光分布將已經(jīng)穿過液晶層的光擴(kuò)散地反射到液晶層的擴(kuò)散反射層，其中-擴(kuò)散反射層具有給反射光提供擴(kuò)散反射光分布的功能，其中限定了在其內(nèi)獲得反射的第一總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第一視角范圍，在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的特殊方向的虛軸和主平面的法線的特殊平面內(nèi)，通過平行于該法線方向的入射光獲得第一總光通量，第一視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；限定了在其內(nèi)獲得反射的第二總光通量的預(yù)定比例的光通量的反射光線的第二視角范圍，該第二總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的另一方向的虛軸和該主平面的法線的另一平面內(nèi)通過入射光獲得的，第二視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；第一范圍比第二范圍更窄，-液晶層的初始平均取向虛平面，其包括在暗或亮狀態(tài)下的液晶分子的典型指向矢和該擴(kuò)散反射層的主平面的法線，基本上平行于該特殊平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶顯示器件，其特征在于用于確定液晶層的這種初始分子取向，使得初始平均取向虛平面設(shè)置為基本上平行于該特殊平面的取向膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶顯示器件，其特征在于該特殊方向和該另一方向具有基本上垂直的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液晶顯示器件，其特征在于特殊方向是液晶顯示器件的顯示面的垂直方向，并且該另一方向是顯示面的水平方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的液晶顯示器件，其特征在于擴(kuò)散反射層具有表示基于凹陷或凸出部分的多個(gè)島狀外形單元的形狀粗糙度的反射表面，并且在該特殊方向上的凹陷或凸出部分的單元的平均直徑大于在擴(kuò)散反射層的主平面上基本上垂直于該特殊方向的方向上的平均直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的液晶顯示器件，其特征在于在該特殊方向上的凹陷部分單元或凸出部分單元的平均間距大于在擴(kuò)散反射層的主平面上在垂基本上直于該特殊方向的方向上它們的平均間距。
7.一種液晶顯示器件的制造方法，該液晶顯示器件包括用于根據(jù)要顯示的圖像而進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的液晶層，和用于利用具有預(yù)定方向性的擴(kuò)散反射光分布將已經(jīng)穿過液晶層的光擴(kuò)散地反射到液晶層的擴(kuò)散反射層，所述方法包括如下步驟形成如下形式的擴(kuò)散反射層，其中該擴(kuò)散反射層具有給反射光提供擴(kuò)散反射光分布的功能，其中限定了在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例光通量的反射光線的第一視角范圍，該總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的特殊方向的虛軸和主平面的法線的特殊平面內(nèi)，通過平行于該法線的方向上的入射光獲得的，第一視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；限定了在其內(nèi)獲得反射的總光通量的預(yù)定比例光通量的反射光線的第二視角范圍，該總光通量是在包括沿著擴(kuò)散反射層的主平面的另一方向的虛軸和該主平面的法線的另一平面內(nèi)通過入射光獲得的，第二視角范圍具有作為基準(zhǔn)角的入射光方向；第一范圍比第二范圍更窄，按照如下方式形成用于確定液晶層的初始分子取向的取向膜，其中液晶層的初始平均取向虛平面，其包括在暗或亮狀態(tài)下的液晶分子的典型指向矢和該擴(kuò)散反射層的主平面的法線，基本上平行于該特殊平面。
全文摘要
一種液晶顯示器件包括設(shè)置成使入射光的利用率最大的光學(xué)擴(kuò)散反射層。該反射層含有具有凸出部分(14a)的薄金屬膜，每個(gè)凸出部分具有非對稱的橫截面，從而使反射光集中在特殊方位角方向(y)。入射光的主要部分在其內(nèi)反射的視角范圍(θ
文檔編號G02F1/1335GK1726425SQ200380106498
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者高橋悟 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司