CN100351679C - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，其包括一夹在一上基板和一下基板之间的液晶层，该液晶层所具有的扭转角在大约40°到65°范围内；一设置在下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极，其中在大约40°和65°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层的双折射率的乘积分别在大约10到53nm和10到64nm范围内。

Description

液晶显示装置
发明背景
本发明涉及液晶显示装置，特别是涉及一种反射型液晶显示装置。
相关技术的讨论
按照惯例，在反射型液晶显示装置中使用诸如漫射型反射电极之类的光漫射装置，以防止外界物体的反射和镜面反射，同时有效地利用外部光来增加光的反射率。其结果是，沿法线方向的反射光包括来自于宽视角范围的包含倾斜方向的入射光。因而，在宽视角范围内分布的单向光程长度上，入射光所具有的相位差(phase difference)必须被设置为四分之一波长。不过，在已知的使用单偏振片型显示模式的反射型液晶显示装置中，没有充分地减小相位差对视角的依赖性，且在倾斜方向透射光的相位差可能极大地偏离四分之一波长。
另外，反射型液晶显示装置中所使用的漫射型反射电极具有大量微小的凹槽和凸起，并设置在接近于液晶层的位置，影响液晶层的厚度。因此，不能提供用于获得四分之一入射波长的相位差的光学参数。结果，多个凹槽和凸起的顶部和底部所反射的光不能被充分吸收，不能获得较高的对比度。
发明概述
本发明通过优化由于视角变化和液晶层厚度所导致的相位差变化，提供一种具有高对比度(contrast ratio)的反射型液晶显示装置。
按照本发明的一个目的，提供一种液晶显示器，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约40°到60°范围内，并在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极。本发明还在上基板的一外表面上设置一相位平板，及在该相位平板的一外表面上设置一偏振片，其中在大约40°和65°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到53nm和10到64nm的范围内。
按照本发明的另一个目的，提供一种液晶显示装置，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约75°到120°范围内，并在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极。本发明还在上基板的一外表面上设置一相位平板，及在该相位平板的一外表面上设置一偏振片，其中在大约75°和120°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到74nm和10到101nm范围内。
按照本发明的又一个目的，提供一种液晶显示装置，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约0°到30°范围内，并在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极。本发明还在上基板的一外表面上设置一相位平板，及在该相位平板的一外表面上设置一偏振片，其中在大约0°和30°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到32nm和10到47nm范围内。
按照本发明的再一个目的，提供一种液晶显示装置，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约40°到65°范围内，并在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极，其中在大约40°和65°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到53nm和10到64nm范围内。
按照本发明的另一个目的，提供一种液晶显示装置，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约75°到120°范围内，并在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极，其中在大约75°和120的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到74nm和10到101nm范围内。
按照本发明的另一个目的，提供一种液晶显示装置，其包括相互面对设置的一上基板和一下基板，以及一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约0°到30°范围内，且在下基板上设置一带有凹槽和凸起的光漫反射电极，其中在大约0°和30°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到32nm和10到47nm范围内。
按照本发明的又一个目的，提出一种制造上述液晶显示装置的方法。在一个实施例中，本发明包括的步骤为：提供相互面对设置的一上基板和一下基板；提供一夹在该上基板和下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在大约40°到65°范围内；并且在该下基板上提供一带有凹槽和凸起的光漫反射电极。该方法还包括在上基板的一外表面上提供一相位平板和在该相位平板的一外表面提供一偏振片的步骤，其中在大约40°和65°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与该液晶层双折射率的乘积分别在大约10到53nm和10到64nm范围内。
附图的简要说明
根据以下参照附图的详细描述，本发明的上述优点和特点将会更加容易理解。
图1表示根据本发明的一种液晶显示装置；
图2表示液晶层的扭转角与液晶层厚度变化所产生的相位差变化之间的关系；
图3表示施加给液晶层的电压、视角变化所产生的相位差变化和液晶层厚度变化所产生的相位差变化之间的关系；
图4表示液晶层的延迟(retardation)与扭转角之间的关系；
图5表示相位平板的延迟与液晶层扭转角之间的关系；
图6表示对比度与光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积之间的关系；
图7表示在组C的解决方案中，液晶层延迟与相位平板延迟之间的关系；
图8表示在组C的解决方案中，偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间的关系；
图9表示施加给液晶层的电压与反射率之间的关系；
图10表示对比度和相位平板的Nz系数之间的关系；
图11表示Nz系数为1.0的液晶层和Nz系数为0.0的相位平板的组合；
图12表示视角(极角)变化与相位差变化之间的关系；
图13表示视角变化与相位差变化之间的关系；
图14表示在组A的解决方案中，液晶层延迟与相位平板延迟之间的关系；
图15表示在组A的解决方案中，偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间的关系；
图16表示在组B的解决方案中，液晶层延迟与相位平板延迟之间的关系；
图17表示在组B的解决方案中，偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间的关系；
图18表示在组D的解决方案中，液晶层延迟与相位平板延迟之间的关系；
图19表示在组D的解决方案中，偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间的关系；
图20表示在组E的解决方案中，液晶层延迟与相位平板延迟之间的关系；
图21表示在组E的解决方案中，偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间的关系；
图22表示在第一相位平板、第二相位平板和液晶层中的折射率椭球的状态；
图23表示扭转角与光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积之间的关系；
图24表示Nz系数和对比度之间的关系。
本发明的详细描述
下面将参照附图描述本发明的实施例。在不偏离本发明精神或范围的条件下还可以采用结构或逻辑改变的其它实施例。在附图中相同元件用相同参数表示。
参考图1，1表示上基板，2为下基板，3为液晶层，4为相位平板，5为偏振片，6为彩色滤光片，7为黑色矩阵(a black matrix)，8为平滑层(a leveling layer)，9为公共电极，10为第一取向层，11为第一绝缘层，12为第二绝缘层，13为光漫反射电极，14为凹槽和凸起形成层，15为第二取向层，16为薄膜晶体管，17为一通孔。
在上基板1的一侧(上表面)设置相位平板4和偏振片5，在另一侧(下表面)设置包括彩色滤光片6和黑色矩阵7部分的组合，以及平滑层8、公共电极9和第一取向薄膜10。在下基板2的一侧(上表面)设置第一绝缘层11、第二绝缘层12、凹槽和凸起形成层14、光漫反射电极13和第二取向膜15。液晶层3夹在上基板1的下表面和下基板2的上表面之间。薄膜晶体管16可以是颠倒交错(reverse stagger)型，设置在下基板2的上表面上，薄膜晶体管16的电极分别与扫描线(图中没有给出)，信号线(图中没有给出)和光漫反射电极13电连接。扫描线和信号线为分别平行设置的一组扫描线和信号线，扫描线组和信号线组相互垂直，并通过第一绝缘层11绝缘。信号线和光漫反射电极13通过第二绝缘层12彼此相绝缘，而光漫反射电极13和相应的薄膜晶体管16的电极通过通孔17相电连接。在第二绝缘层12上设置凹槽和凸起形成层14，使设置在凹槽和凸起形成层14上的光漫反射电极13具有一种起伏的图案(凹槽一凸起图案)。第二取向层15设置在光漫反射电极13上，确定了液晶层3的液晶取向方向。
上基板1是由例如硅酸硼玻璃制成的，厚度大约为0.7mm。彩色滤光片6具有重复的红、绿和兰色透射部分条的图案，黑色矩阵7由树脂制成，设置在相素之间的间隙部分。在彩色滤光片6和黑色矩阵7的结合处形成凹槽和凸起，由树脂制成的平滑层8对其进行校平。公共电极9由例如，ITO(氧化铟锡)制成，厚度大约为0.2μm。第一取向膜10的厚度大约为0.2μm。
下基板2由例如，与上基板1相同的硅酸硼玻璃制成，厚度大约为0.7mm。第二取向层15的厚度大约为0.2μm。信号线和扫描线由例如铬(Cr)制成，第一绝缘层11由例如氮化硅(SiN)制成。第二绝缘层12和凹槽与凸起形成层14由有机材料制成。凹槽和凸起形成层14首先通过光刻形成圆柱形，然后通过加热软化形成凸起。凹槽和凸起层14是随机设置的，使得可以消除由于光干涉所产生的显色作用。在凹槽和凸起形成层14中，将凸起部分的高度设定为大约0.5μm，底部是圆形的，直径大约为8μm。
通常，在反射型液晶显示装置中，对比度由亮显示时的反射率与暗显示时的反射率的比值来表示，对比度主要受暗显示时反射率的影响。另外，对于反射型液晶显示装置的显示模式，具有当向液晶层施加一不小于阈值电压的电压时可以获得暗显示状态的正常的开启显示模式，和当向液晶层施加一个不大于阈值电压的电压时可以获得暗显示状态的正常的关断显示模式。
由于液晶层的分子排列按照所施加电压而变化，在常开显示模式和常断显示模式的暗显示时刻，分子排列存在差别。因此，存在视角变化所产生的相位差变化和液晶层厚度变化所产生的相位差变化。
正如下文将要所描述的，对于具有最小倾角的液晶层，当施加零电压时液晶层的厚度变化所产生的相位差变化是最大的，相位差随着所施加电压逐渐增大和倾角的增大而减小。然而，当所施加的电压为零时，视角变化所产生的相位差变化是最小的。此处，视角变化所产生的相位差变化其变化幅度远大于液晶层厚度变化所产生的相位差变化，是相位差变化的主要原因。从而，本发明采用正常的关断显示模式，其中当所施加电压为零时，得到暗显示状态。
同时，使用单偏振片型显示模式的反射型液晶显示装置具有这样一种构造，其中偏振片、相位平板、液晶层和光漫反射电极层叠在显示表面一侧。Mol.Cryst.Liq.Cryst.Vol.24(1973)，pp.201-211(S.Chandrasekar，G.S.Ranganath，U.D.Kini，K.A.Suresh等人)中描述了不施加电压时液晶层法线方向的光学特性。也就是说，在反射型液晶显示装置中，假定当被光漫反射电极所反射的光入射到液晶层上时，光的偏振态变为圆偏振光，并且计算出穿过液晶层的光的偏振态。另外，从计算结果就可以得到没有电压被施加给液晶层时，液晶层的厚度变化所产生的相位差变化。
在日本专利公开No.平6-75238和No.平10-154817中披露了通过评价光散射特性、凹槽和凸起的高度，以及凹槽和凸起的高度与光漫反射电极的底面之间的比来设计已知的反射型液晶显示装置。不过，在使用光漫反射电极和单偏振片显示模式的反射型液晶显示装置中，还必须评价对比度。特别是在采用常断显示模式的反射型液晶显示装置中，当光漫反射电极的凹槽和凸起的高度被设置为不大于容许值时，由视角变化所产生的相位差变化处于一个较好的状态，从而可以获得较高的对比度。
通常，诸如阴极射线管和透射型液晶显示装置的光发射型显示装置当用在暗室中时，具有超过100∶1的对比度，不过在曝露于照明灯或太阳光的环境下，在显示表面发生光反射。在这种情况下，通过在显示表面上设置一减反射膜(增透膜)可以减小光反射，不过依然会产生大约1.0％的光反射。由于在照明房间中或在多云天气的外界环境中，环境光的强度大约为1000cd/m2，在这种情形下产生大约10cd/m2的光反射。从而，即使显示部分的亮度为200cd/m2，反射光的影响将对比度减小到大约20∶1。因此，如果不附加诸如用于暗室中的特殊使用条件，即使透射型液晶显示装置也只能得到上限为大约20∶1的对比度。因此，本发明将目标对比度设定为20∶1。
在图2中，横坐标轴为用度表示的液晶层的扭转角，纵坐标轴为用nm表示的液晶层厚度变化所产生的相位差变化，给出了液晶层的双折射率为0.073，当液晶层的厚度改变为±0.5μm时的相位差变化。如图2所示，当扭转角为0°时，液晶层厚度变化所产生的相位差变化具有最大值37nm，并且相位差变化随着扭转角的增加而逐渐减小。这主要基于这个事实，即当扭转角增加时，在液晶层中发生了旋光，液晶层厚度变化所产生的相位差变化小于延迟变化。
在图3中，横坐标轴为用伏特(V)表示的施加给液晶层的电压，纵坐标轴为用nm表示的视角变化和液晶层厚度变化所产生的相位差变化，其中极角为40°。在图3中，四个特性曲线代表分别相应于0°，90°，180°和270°方位角值的视角变化所产生的相位差变化，液晶层厚度变化所产生的相位差变化表示了当液晶层厚度被改变±0.5μm时的相位差变化。
如图3所示，当施加0伏电压时视角变化所产生的相位差变化最小，不考虑方位角的大小，而当施加0伏电压时液晶层厚度变化所产生的相位差变化最大。当对视角变化所产生的相位差变化和液晶层厚度变化所产生的相位差变化的幅值进行比较时，视角变化所产生的相位差变化更大(两倍或更多)，甚至在施加0伏电压，液晶层厚度变化所产生的相位差变化最大时也是如此。因此，本发明采用正常的关断显示模式，其中当不施加电压时获得暗显示状态。
同时，在本发明的第一实施例中，选择了给出具有图4和5中所示的高对比度分布区域的组A到E中的组C解决方案。另外，在图4的特性曲线中，对于给出高对比度分布区域的组A到组E，通过注意在每组中所包含的最小扭转角的大小，确定光漫反射电极的凹槽和凸起的允许高度值，从而对每组这个整体而言满足所允许的数值。在这种情况下，组A，组B，组C，组D和组E的最小扭转角分别为0°，45°，40°，75°和75°。
在图4中，横坐标轴为用度表示的液晶层的扭转角，纵坐标轴为用nm表示的液晶层的延迟。在图5中，横坐标轴为用度表示的液晶层的扭转角，纵坐标轴为用nm表示的相位平板的延迟。如图4和5所示，解决方案的分布区域(阴影区域)由多个组构成，在此用组A，组B，组C，组D和组E表示。
另外，确定透过相位平板的透射光的偏振振动方向(在这种情形下，线偏振或接近于线偏振的椭圆偏振)，将偏振片的吸收轴设定为平行于该振动方向。从而，从法线方向入射到偏振片的光，穿过相位平板和液晶层，然后被光漫反射电极所反射，再次沿法线方向入射到液晶层上，穿过相位平板并被偏振片充分吸收。当在上面的设置中视角变化所产生的相位差变化被减小时，即便光从较宽视角入射到光漫反射电极上，也可以获得较高的对比度。而且，液晶层厚度变化所产生的相位差变化也被减小时，即使由于存在光漫反射电极的凹槽和凸起使液晶层的厚度发生变化，从而产生相位差变化，也可以获得较高对比度。
如上面所述，为了使视角变化所产生的相位差变化最小化，本发明采用常断显示模式，其中当没有电压施加给液晶层时可获得暗显示状态。另外，使用液晶层特性和相位平板特性的最佳组合，从而进一步减小视角变化所产生的相位差变化。此时，当没有电压施加给液晶层时，液晶层具有单轴特性(当扭转角为0°时)，代表反射率三维分布的Nz系数为1.0。如SID’91 DIGEST(1991)pp.739-742(Yasuo Fujimura，TatsukiNagatsuka，Hiroyuki Yoshimi，Takefumi Simomura等)所描述的，Nz系数由下式定义：
Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)
其中nx和ny是平面内的反射率，nx是慢轴方向的反射率，而ny是快轴方向的反射率，nz是厚度方向的反射率。
在许多情形中，单偏振片类型显示模式的液晶层具有一扭转取向，如图11(a)所示。由于扭转角不大于90°，其光学特性接近于Nz系数为1.0的单轴介质的光学性质。从而，通过将Nz系数为1.0的液晶层与Nz系数为0.0的相位平板结合在一起，能够减小视角变化所引起的相位差变化。
在图6中，横坐标轴为用nm表示的凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率(Δn)的乘积，纵轴为对比度，三条特性曲线分别相应于0°，40°和75°的液晶层的最小扭转角。如图6所示，随着凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积的增大，对比度线性减小，随着最小扭转角的增加，线性减小的比率减小。换句话说，随着最小扭转角的增大，所允许的光漫反射电极的凹槽和凸起的高度增加。在图6中，用虚线表示本发明所采用的20∶1的目标对比度。对于0°，40°和75°的最小扭转角，当凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积分别不大于32nm，不大于53nm和不大于74nm时，可以得到20∶1的对比度。因此，在组A，组B，组C，组D和组E的情形中，当凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积分别不大于32nm，不大于53nm，不大于53nm，不大于74nm，不大于74nm时，可以得到20∶1的对比度。例如，液晶材料的双折射率为0.073时，组A，组B，组C，组D和组E所允许的凹槽和凸起的高度分别为不大于0.44μm，不大于0.73μm，不大于0.73μm，不大于1.0μm，不大于1.0μm。
在制造具有上述高度的凹槽和凸起的光漫反射电极的情形中，凹槽和凸起的实际加工精度是有限的，从而凹槽和凸起的高度具有一个下限。通常，通过蚀刻有机膜来形成光漫反射电极的凹槽和凸起。由于有机膜的蚀刻精度大约为3μm，给出良好光散射特性的凹槽和凸起的高度与底面的比值在1∶13到1∶18的范围内，光漫反射电极的凹槽和凸起的高度下限大约为0.17μm。目前，液晶材料的双折射率的下限为0.06，因此凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积的下限为0.01μm。
对于30°，65°和120°的最小扭转角，当凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积分别为不大于47nm，不大于64nm，和不大于101nm时可以得到20∶1的对比度。因此，在组A，组B，组C，组D和组E的情形下，当凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积分别为不大于47nm，不大于64nm，不大于64nm，不大于101nm和不大于101nm时可以得到20∶1的对比度。
顺便提及，相位平板和液晶材料的双折射率依赖光波长而变化。在普通的测量中，通常使用波长为633nm的氦氖激光器，前面所提及的数值由使用633nm波长光所得到的数值所限定。与之相似，由双折射率与厚度的乘积所表示的延迟也被使用633nm波长光所得到的数值所限定。
在图7中，横坐标轴为用nm表示的液晶层延迟，纵坐标轴为用nm表示的相位平板延迟。在图8中，横坐标轴为用度表示的相位平板慢轴方位角，纵坐标轴为用度表示的偏振片吸收轴方位角。在第一个实施例中，选择特性组合来满足该解决方案的条件。即，如图7所示，液晶层3的延迟在200到350nm范围内，相位平板4的延迟在280nm到470nm的范围内。同时，如图8所示，相位平板4的慢轴方位角在30到75°范围内，偏振片5的吸收轴方位角在30到90°范围内。在这种情形下，通过从上基板1的法线方向观察液晶显示装置并将下基板2的取向方向设定为0°，方位角定义为沿逆时针方向。
在第一实施例中，由于选择了组C的解决方案，按照下面的描述选择液晶层3，相位平板4和偏振片5的光学特性。从图4的特性曲线可以看出，液晶层厚度与液晶材料双折射率的乘积被选择为280nm，将液晶层3的扭转角选择为50°。从图5的特性曲线可以看出，将相位平板4的延迟选择为400nm，从图8的特性曲线可以看出，将相位平板4的慢轴方位角选择为50°，将偏振片5的吸收轴方位角选择为70°。
另外，在第一实施例中，将液晶层3的扭转角选择为50°，在图6的特性曲线中，研究相应于40°扭转角的直线。在该直线中，将得到20∶1对比度的凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积限定为不大于53nm。从而，凹槽和凸起的高度与液晶层双折射率的乘积被设定为不大于53nm。在这种情形中，当使用双折射率为0.073的液晶材料时，此时采用允许高度为0.73μm的凹槽和凸起，稍小的数值为0.5μm。
在第一实施例中，对于液晶层3，使用具有0.073的双折射率和高电阻的含氟液晶材料，并向其中以大约1mm2100个的比例扩散直径为4.0μm的球形聚合物小珠。通过使用这些参量，在整个显示部分，在凹槽和凸起的中间位置液晶层的厚度为3.9μm。
使用摩擦方法对与液晶层3相接触的第一取向膜10和第二取向膜15进行取向。在取向处理中，摩擦辊的速度为3000转/分，摩擦辊与基板的接触部分的宽度为11mm，液晶层3的预倾角大约为5°。取向处理的方位角被适当地设定，使得当液晶材料被注入到上基板1与下基板2之间的间隙部分时，液晶层3的扭转角为50°。对于相位平板4，使用Nz系数为0.0的NRZ膜。
对于上述第一实施例中的反射型液晶显示装置，测量相对于法线方向立体角在45°范围内的均匀入射光的情形中该入射光的反射率，评价显示特性。
图9表示对根据第一实施例的反射型液晶显示装置的评价，特别是给出了表示施加给液晶层的电压与反射率之间关系的特性曲线。在图9中，横坐标轴为用伏特(V)表示的所施加的电压，纵坐标轴为用％表示的反射率。并且，如图9所示，第一实施例的反射型液晶显示装置具有典型的常断显示特性，使得在不施加电压时反射率最小，并且当所施加电压超过1V时反射率急剧增大。在这种情形中，当所施加电压为2.7V时可以获得最大反射率，最大反射率为5.6％，对比度为31∶1。
因此，根据第一实施例，通过选择光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度为不大于所允许的数值，可能得到具有优异视角特性和高对比度的常断显示模式。
顺便提及，在第一实施例的反射型液晶显示装置中，光漫反射电极13的凹槽和凸起的允许高度为不大于0.73μm，并且当研究凹槽和凸起的高度值在允许范围之外的情形中的显示特性时，例如凹槽和凸起的高度为1.0μm时，对比度为14∶1这样小。因而可以理解，如果光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度不在允许范围之内，则不能得到高对比度。
在第一实施例中，通过使用40°这一组C解决方案中对于凹槽和凸起允许高度范围的最小扭转角，可以确定在50°扭转角的解决方案。当通过使用50扭转角来确定凹槽和凸起高度的允许范围时，能够得到比使用40°扭转角所能得到的更加精确的更宽的允许范围。
对于根据第一实施例的反射型液晶显示装置中所使用的Nz系数为0.0的相位平板4，当相位平板4的Nz系数改变时，对比度也随之发生变化。图10给出了第一实施例的反射型液晶显示装置中对比度与相位平板4的Nz系数之间关系的特性曲线。在图10中，横坐标轴为Nz系数，纵坐标轴为对比度。并且，如图10所示，当Nz系数为0.0时可以得到最大对比度，并且随着Nz系数的增加对比度逐渐减小。当Nz系数不大于0.5时可以得到本发明20∶1的对比度的目标值。另外，如图24所示，Nz系数所能接受的范围包括小于0的数值。例如，当Nz系数为-0.1时，对比度为33.1这样一个较高的值。
如图11(b)所示，当结合在一起使用Nz系数为0.0的相位平板4和作为单轴介质，Nz系数为1.0的液晶层3时，当从法向方向观看时将相位平板4的慢轴与液晶层3的取向方向设置为相互垂直，在所有视角方向相位平板4的慢轴与液晶层3相互垂直，相位平板4与液晶层3之间的相位差被很好的补偿。实际上，在单一偏振型显示模式中，液晶层3通常具有如图11(a)所示的扭转取向，由于扭转角不大于90°，尤其是第一实施例的反射型液晶显示装置具有50°的较小的扭转角，其光学特性与Nz系数为1.0的单轴介质非常相似。
在第一实施例的反射型液晶显示装置中，将相位平板4的慢轴相对下基板2的取向方向设定为55°。该设置条件相应于相对上基板1的取向方向为105°的设定，相应于相对液晶层3平均取向方向(液晶层3中心处的取向方向)为80°的设定，与图11(b)所给出的条件相似。在相位平板的这种设置中，当Nz系数朝0.0的理想值接近时，视角特性被很好的补偿，能够得到较高的对比度。
如图11(a)和(b)所示，Nz系数为0.0的相位平板具有圆盘形的折射率椭球，而Nz系数为1.0的液晶层具有椭圆形的折射率椭球。由于折射率椭球彼此不同，甚至在厚度方向折射率起作用的视觉方向上，相位差也可以被补偿。另外，当从法线方向观看液晶液晶层的取向方向和相位平板的慢轴方向被设置为正交状态时，在所有可视方向相位平板的慢轴与液晶层的慢轴相互垂直，所有视角方向的相位差都被补偿以获得较佳的状态。
如上所述，在常断显示模式中，当不向液晶层施加电压时可以得到暗显示状态，在暗显示状态下液晶层厚度变化所产生的相位差变化最大。这是因为当不施加电压时，液晶层的视在双折射率基本等于液晶材料的双折射率。在这种情形下，当液晶层的视在双折射率基本为0时，施加电压可得到暗显示状态，常开显示模式不受光漫反射电极的凹槽和凸起的高度等的任何限制，而本发明中所使用的常断显示模式通过光漫射电极的凹槽和凸起的高度的允许数值来实现。
在图12中，横坐标轴为用度所表示的视角(极角)，纵坐标轴为用nm表示的相位差变化，给出了相位平板4的Nz系数为0.0，Nz系数为1.0和不使用相位平板4的情形。如图12所示，当视角(极角)最小时相位差变化最小，随着视角(极角)的增大相位差改变逐渐增大。在这种情形下，与不使用相位平板4的情形相比，在使用相位平板4的情形中相位差改变较小。在使用相位平板4的情形中，与使用Nz系数为1.0的相位平板的情形相比，在使用Nz系数为0.0的相位平板4的情形中相位差改变较小，保证当使用Nz系数为0.0的相位平板4时可以获得高对比度。
下面，在本发明的第二个实施例中，在图4和5所示的具有高对比度解决方案的分布区域的组A到E中，选择了组A的解决方案。此处，图14给出了组A的解决方案中液晶层延迟与相位平板延迟之间关系的特性曲线，图15给出了组A的解决方案中偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间关系的特性曲线。
在图14中，横坐标轴为用nm表示的液晶层延迟，纵坐标轴为用nm表示的相位平板延迟。在图15中，横坐标轴为用度表示的相位平板慢轴方位角，纵坐标轴为用度表示的偏振片吸收轴方位角。
在第二实施例中，如下所述选择和设定实现该解决方案的组合。如图14所示，液晶层13的延迟在330到350nm范围内，相位平板4的延迟在200到340nm范围内。同时，如图15所示，相位平板4的慢轴方位角在80到135°范围内，偏振片5的吸收轴方位角在0°到15°和110°到180°范围内。
由于在第二实施例中选择了组A的解决方案，按照如下所述选择液晶层3，相位平板4和偏振片5的光学参数。从图4所示的特性曲线可以看出，液晶层的厚度与液晶材料双折射率的乘积被选择为410nm，液晶层3的扭转角选择为20°。另外，从图5所示的特性曲线可以看出，相位平板4的延迟被选择为260nm。另外，从图15的特性曲线可以看出，相位平板4的慢轴方位角被选择为120°，偏振片5的吸收轴方位角被选择为170°。
另外，在第二实施例中，当液晶层3的扭转角被选择为20°时，应该注意图6所示特性曲线中扭转角为0°的直线。当确定直线中对比度20∶1的凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积时，凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积不大于27nm，从而，将凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积设定为不大于27nm。在这种情形下，如果使用双折射率为0.065的液晶材料，所允许的凹槽和凸起的高度为0.49μm，从而采用稍小一点的值0.4μm。
当评价上述第二实施例的反射型液晶显示装置时，得到常断型显示特性，最大的反射率为25.6％，对比度为32∶1。
顺便提及，尽管第二实施例的反射型液晶显示装置中所允许的光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度不大于0.49μm，但当评价这种凹槽和凸起的高度在允许范围之外的设置的显示特性时，例如评价凹槽和凸起的高度为1.0μm的设置时，发现对比度为8∶1那样低。因而可以理解，如果光漫反射电极13的高度不处于允许范围之内，则不能得到高对比度。
下面，在本发明的第三实施例中，在图4和5所示的具有高对比度的解决方案的分布区域的组A到E中，选择了组B的解决方案。此处，图16给出了在组B解决方案中液晶层延迟与相位平板延迟之间关系的特性曲线，图17给出了在组B的解决方案中偏振片吸收轴方位角与相位平板慢轴方位角之间关系的特性曲线。
在图16中，横坐标轴为用nm表示的液晶层延迟，纵坐标轴为用nm表示的相位平板延迟。在图17中，横坐标轴为用度表示的相位平板慢轴方位角，纵坐标轴为用度表示的偏振片吸收轴方位角。
在第三实施例中，按照如下所述选择实现该解决方案的组合。如图16所示，液晶层3的延迟在370到450nm范围内，相位平板4的延迟在280到340nm范围内。同时，如图17所示，相位平板4的慢轴方位角设定在5到45°范围内，偏振片5的吸收轴方位角设定在0°到10°和125°到180°范围内。
由于在第三实施例中选择了组B的解决方案，按照如下所述选择液晶层3，相位平板4和偏振片5的光学参数。从图4所示特性曲线可以看出，液晶层的厚度与液晶材料的双折射率的乘积被设定为395nm，液晶层3的扭转角被设定为50°。另外，从图5所示特性曲线可以看出，相位平板4的延迟被设定为300nm。另外，从图17所示的特性曲线可以看出，相位平板4的慢轴方位角被设定为15°，偏振片5的吸收轴方位角被设定为135°。
另外，在第三实施例中，当液晶层3的扭转角被设定为50°时，注意图6的特性曲线中扭转角为40°的直线。当在直线中确定了给出20∶1的对比度的凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积时，凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积不大于53nm，从而将凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积设定为不大于53nm。在这种情形下，如果使用双折射率为0.073的液晶材料，所允许的凹槽和凸起的高度为0.73μm，从而，采用一个稍小的值0.5μm。
当评价上述根据第三实施例的反射型液晶显示装置时，可以得到常断型的显示特性，最大反射率为25.5％，对比度为32∶1。
顺便提及，尽管第三实施例的反射型液晶显示装置中光漫反射电极13的凹槽和凸起所允许的高度值不大于0.73μm，但当评价这种凹槽和凸起的高度在允许范围之外的设置的显示特性时，例如评价凹槽和凸起的高度为1.0μm的设置时，发现对比度为15∶1那样低。从而可以看出，如果光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度不设定在允许范围之内，则不能获得高对比度。
在根据上述第一到第三实施例的反射型液晶显示装置中，采用常断型显示模式，当视角变化所产生的相位差改变最小时，不对液晶层3施加电压时可获得暗显示状态，当减小视角变化所产生的相位差变化时，可以获得高对比度。除了这些方法，在根据第四实施例的反射型液晶显示装置中，相位平板4由第一相位平板和第二相位平板层叠而成，从而可获得更高的对比度。
在反射型液晶显示装置中，所层叠的第一相位平板的Nz系数为0.0，第二相位平板的Nz系数为1.0，将第一和第二相位平板的慢轴设置为相互垂直。即与第三实施例的反射型液晶显示装置相似，第一相位平板的慢轴方位角为15°，第二相位平板的慢轴方位角与它垂直，为105°。
现在，第一相位平板的延迟为Δndp1，第二相位平板的延迟为Δndp2，要求单相位平板的延迟为Δnds，下式给出了Δndp1，Δndp2和Δnds之间的关系：
Δndp1-Δndp2＝Δnds
公式左侧为第一和第二相位平板的延迟的合成，通过使总和大小等于单一相位平板要求具有的延迟大小而实现这种设置。
图13为表示根据第四实施例的反射型液晶显示装置中视角(极角)变化与相位差变化之间关系的特性曲线。在图13中，横坐标轴为以度表示的视角(极角)，纵坐标轴为以nm表示的相位差变化。所表示的是使用Nz系数为0.0的第一相位平板和Nz系数为1.0的第二相位平板的情形，使用Nz系数为0.0的相位平板4的情形，使用Nz系数为1.0的相位平板4的情形和不使用相位平板4的情形。
如图13所示，在使用第一和第二相位平板的情形中相位差变化最小，在使用Nz系数为0.0的相位平板4的情形中相位差变化为次最小，在使用Nz系数为1.0的相位平板4的情形中相位差变化为第三最小，在不使用相位平板4的情形中相位差变化最大。从这些结果可以看出，在使用第一和第二相位平板的情况下可以得到最高的对比度。
在根据第四实施例的液晶显示装置中，第一相位平板的延迟为430nm，第二相位平板的延迟为130nm。在这种情形中，第一相位平板的延迟与第二相位平板的延迟之差为300nm，与根据第三实施例的液晶显示装置中的延迟相同。在第四实施例的液晶显示装置中，所测得的对比度为36∶1。因而，在第四实施例的液晶显示装置中，相位平板4由层叠在一起的第一相位平板和第二相位平板构成，它们的延迟被最优化，使得视角变化所产生的相位差变化被大大减小，因此可以得到36∶1这样一个高对比度。
如图22所示，第二相位平板的慢轴基本上平行于液晶的取向方向，它的Nz系数为1.0，与液晶层3的Nz系数相同，这意味着液晶层3的延迟被增加了Δndp2。同时，第一相位平板的延迟与使用单一相位平板的情形相比被增加了Δndp2。第二相位平板的延迟Δndp2被第一相位平板所增加的延迟Δndp2所补偿，从而，从法线方向观察时延迟与根据第三实施例的反射型液晶显示装置中的延迟相同。因此，在根据第四实施例的反射型液晶显示装置中，以一种与第三实施例的反射型液晶显示装置相同的方式来实现法线方向相位差的补偿，可以在宽视角范围内使相位差基本上接近于四分之一波长。
其后，在本发明的第五个实施例中，在图4和5所示的具有高对比度解决方案的分布区域的组A到E中，选择了组D的解决方案。在图18中，横坐标轴为用nm表示的液晶层延迟，纵坐标轴为用nm表示的相位平板延迟。在图19中，横坐标轴为用度表示的相位平板慢轴方位角，纵坐标轴为用度表示的偏振片的吸收轴方位角。
在第五实施例中，按照如下所述选择实现该解决方案的组合。如图18所示，液晶层3的延迟在200到310nm范围内，相位平板4的延迟在320到460nm范围内。同时，如图19所示，相位平板4的慢轴方位角在105到145°范围内，偏振片5的吸收轴方位角在25到65°范围内。
此外，由于在第五实施例中选择了组D，按照下面所述选择液晶层3，相位平板4和偏振片5的光学特性。从图4所示特性曲线可以看出，液晶层厚度与液晶材料双折射率的乘积被选择为255nm，液晶层3的扭转角被选择为75°。另外，从图5所示特性曲线可以看出，相位平板4的延迟被选择为360nm。另外，从图19所示的特性曲线可以看出，相位平板4的慢轴方位角被选择为125°，偏振片5的吸收轴方位角被选择为41°。
另外，由于在第五实施例中液晶层3的扭转角被选择为75°，故注意到图6所示特性曲线中75°扭转角的直线。当确定了直线中20∶1对比度的凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积时，发现凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积不大于74nm，因此将凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积设定为不大于74nm。在这种情形中，如果使用双折射率为0.073的液晶材料，凹槽和凸起的允许高度为1.01μm，因而采用稍小的值0.5μm。
当评价上述第五实施例的反射型液晶显示装置时，发现得到了常断型显示特性，最大反射率为24.8％，对比度为32∶1。
顺便提及，尽管第五实施例的反射型液晶显示装置中光漫反射电极13的凹槽和凸起的允许高度不大于1.01μm，但当评价凹槽和凸起的高度在允许范围之外的设置的显示特性时，例如评价凹槽和凸起的高度为1.5μm时，发现对比度为11∶1这样低。因而，如果光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度不设定在允许范围之内，则不能获得高对比度。
在本发明的第六实施例中，在图4和5所示的具有高对比度解决方案的分布区域的组A到E中，选择了组E的解决方案。此处，图20为表示在组E的解决方案中液晶层延迟与相位平板延迟之间关系的特性曲线，图21为表示组E的解决方案中偏振片的吸收轴方位角与相位平板的慢轴方位角之间关系的特性曲线。
在图20中，横坐标轴为以nm表示的液晶层延迟，纵坐标轴为以nm表示的相位平板延迟。在图21中，横坐标轴为以度表示的相位平板的慢轴方位角，纵坐标轴为以度表示的偏振片的吸收轴方位角。
在第六实施例中，按照如下所述选择实现该解决方案的组合。如图20所示，液晶层3的延迟在200到370nm范围内，相位平板4的延迟在10到240nm范围内。同时，如图21所示，相位平板4的慢轴方位角在95到180°范围内，偏振片5的吸收轴方位角在0到25°和160到180°范围内。
并且，由于在第六实施例中选择了组E的解决方案，按照下面所述选择液晶层3、相位平板4和偏振片5的光学参数。从图4所示的特性曲线可以看出，液晶层的厚度与液晶材料的双折射率的乘积被选择为290nm，液晶层3的扭转角被选择为90°。另外，从图5所示的特性曲线可以看出，相位平板4的延迟被选择为130nm。另外，从图21的特性曲线可以看出，相位平板4的慢轴方位角被选择为130°，偏振片5的吸收轴方位角被选择为22°。
另外，尽管在第六实施例中将液晶层3的扭转角选择为90°，但焦点在于图6所示特性曲线中75°扭转角的直线。在确定该直线中对比度为20∶1的凹槽和凸起的高度与液晶层双折射率的乘积时，发现凹槽和凸起的高度与液晶材料双折射率的乘积不大于74nm，因而将凹槽和凸起的高度与液晶材料的双折射率的乘积设定为不大于74nm。在这种情形中，如果使用双折射率为0.073的液晶材料，则所允许的凹槽和凸起的高度为1.01μm，但采用一个较低的值0.5μm。
当评价上述第六实施例的反射型液晶显示装置时，发现可以得到常断型的显示特性，最大反射率为24.8％，对比度为25∶1。
顺便提及，尽管在第六实施例的反射型液晶显示装置中光漫反射电极13的凹槽和凸起的允许高度不大于1.01μm，但当对凹槽和凸起的高度在允许范围之外的设置进行评价时，例如评价凹槽和凸起的高度为1.5μm的设置时，发现对比度为12∶1那样低。因而可以理解，如果不将光漫反射电极13的凹槽和凸起的高度设定在允许范围之内，则不能获得高对比度。
因此，本发明提供一种液晶显示装置，其包括一夹在一上基板和一下基板之间的液晶层，该液晶层的扭转角在40°到65°范围内；以及一设置在下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极，其中在大约40°和65°的扭转角下，该凹槽和凸起的高度与液晶层的双折射率的乘积分别在大约10到53nm和10到64nm的范围内。
虽然在前面联系实施例描述了本发明，显然在不偏离本发明精神或范围的前提下可以对其进行多种变型和替换。因而，本发明不限于上面的描述，而仅仅由所附权利要求的范围所限定。

Claims (35)

1.一种具有单个偏振片且具有正常关断显示模式的反射型液晶显示装置，包括：
彼此面对面设置的上基板和下基板；
一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，其所具有的扭转角在40°到65°范围内；
一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；以及
一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；
其中所述单个偏振片设置在所述相位平板的外表面上；
其中在40°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到53nm的范围内，而在65°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到64nm的范围内。
2.如权利要求1的装置，其中所述液晶层的延迟在200到350nm的范围内，所述相位平板的延迟在280到470nm的范围内，且所述偏振片的吸收轴方位角在30°到90°的范围内。
3.如权利要求1的装置，其中所述相位平板的慢轴方位角在30°到75°的范围内。
4.如权利要求1的装置，其中所述相位平板的Nz系数小于0.5。
5.如权利要求1的装置，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述液晶层的延迟在380到450nm的范围内。
6.如权利要求1的装置，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述相位平板的延迟在280到340nm的范围内。
7.如权利要求1的装置，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述相位平板的慢轴方位角在5°到50°的范围内。
8.如权利要求1的装置，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述偏振片的吸收轴方位角在0°到10°的范围内和125°到180°的范围内。
9.一种液晶显示装置，包括：
彼此面对面设置的上基板和下基板；
一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，具有在75°到120°范围内的扭转角；
一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；
一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；以及
一设置在所述相位平板的外表面上的偏振片；
其中在75°的扭转角下，所述凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到74nm的范围内，而在120°的扭转角下，所述凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到101nm的范围内。
10.如权利要求9的装置，其中所述液晶层的延迟在200到310nm的范围内。
11.如权利要求9的装置，其中所述相位平板的延迟在320到460nm的范围内。
12.如权利要求9的装置，其中所述相位平板的慢轴方位角在105°到145°的范围内。
13.如权利要求9的装置，其中所述偏振片的吸收轴方位角在25°到65°的范围内。
14.如权利要求9的装置，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述液晶层的延迟在200到310nm的范围内。
15.如权利要求9的装置，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述相位平板的延迟在320到460nm的范围内。
16.如权利要求9的装置，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述相位平板的慢轴方位角在105°到145°的范围内。
17.如权利要求9的装置，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述相位平板的吸收轴方位角在25°到65°的范围内。
18.一种具有单个偏振片且具有正常关断显示模式的反射型液晶显示装置，包括：
彼此面对面设置的上基板和下基板；
一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，具有在0到30°范围内的扭转角；
一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；以及
一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；
其中所述单个偏振片设置在所述相位平板的外表面上；
其中在0°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到32nm的范围内，而在30°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到47nm范围内。
19.一种制造具有单个偏振片且具有正常关断显示模式的反射型液晶显示装置的方法，所述方法包括步骤：
提供彼此面对面设置的上基板和下基板；
提供一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，该液晶层的扭转角在40°到65°的范围内；
提供一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；以及
提供一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；
其中所述单个偏振片设置在所述相位平板的外表面上；
其中在40°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到53nm的范围内，而在65°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到64nm范围内。
20.如权利要求19的方法，其中所述液晶层的延迟在200到350nm的范围内，所述相位平板的延迟在280到470nm的范围内且其慢轴方位角在30°到75°的范围内，以及所述偏振片的吸收轴方位角在30°到90°的范围内。
21.如权利要求19的方法，其中所述相位平板的Nz系数小于0.5。
22.如权利要求19的方法，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述液晶层的延迟在380到450nm的范围内。
23.如权利要求19的方法，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述相位平板的延迟在280到340nm的范围内。
24.如权利要求19的方法，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述相位平板的慢轴方位角在5°到50°的范围内。
25.如权利要求19的方法，其中在45°到50°范围内的扭转角下，所述偏振片的吸收轴方位角在0°到10°的范围内和125°到180°范围内。
26.一种制造具有单个偏振片且具有正常关断显示模式的反射型液晶显示装置的方法，所述方法包括步骤：
提供彼此面对面设置的上基板和下基板；
提供一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，该液晶层的扭转角在75到120°的范围内；
提供一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；以及
提供一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；
其中所述单个偏振片设置在所述相位平板的外表面上；
其中在75°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到74nm的范围内，而在120°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到101nm的范围内。
27.如权利要求26的方法，其中所述液晶层的延迟在200到310nm的范围内。
28.如权利要求26的方法，其中所述相位平板的延迟在320到460nm的范围内。
29.如权利要求26的方法，其中所述相位平板的慢轴方位角在105°到145°的范围内。
30.如权利要求26的方法，其中所述偏振片的吸收轴方位角在25°到65°的范围内。
31.如权利要求26的方法，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述液晶层的延迟在200到310nm的范围内。
32.如权利要求26的方法，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述相位平板的延迟在320到460nm的范围内。
33.如权利要求26的方法，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述相位平板的慢轴方位角在105°到145°的范围内。
34.如权利要求26的方法，其中在75°到80°范围内的扭转角下，所述偏振片的吸收轴方位角在25°到65°的范围内。
35.一种制造具有单个偏振片且具有正常关断显示模式的反射型液晶显示装置的方法，所述方法包括步骤：
提供彼此面对面设置的上基板和下基板；
提供一夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，该液晶层的扭转角在0°到30°的范围内；
提供一设置在所述下基板上的带有凹槽和凸起的光漫反射电极；以及
提供一设置在所述上基板的外表面上的相位平板；
其中所述单个偏振片设置在所述相位平板的外表面上；
其中在0°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到32nm的范围内，而在30°的扭转角下，所述光漫反射电极的凹槽和凸起的高度与所述液晶层的双折射率的乘积在10到47nm范围内。
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