CN101681044A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供液晶显示装置。本发明的液晶显示装置(100)包括：散射液晶面板(110)，该散射液晶面板(110)包括能够取得透过状态和散射状态的散射型液晶层(140)；和递归性反射板(150)。当将从散射液晶面板(110)的背面(110b)入射并从前面(110a)射出的光中，在与前面(110a)的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0－10，在与前面(110a)的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20－30时，与递归性反射板(150)组合之前的散射液晶面板(110)满足0.45≤log(I0－10/I20－30)≤1.48的关系。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，更详细而言，涉及递归性反射型液晶显示装置。
背景技术
近年来，以便携式电话机、PDA(Personal Digital Assistant：个人数字助理)为代表的便携式电子设备被广泛使用。作为便携式电子设备的显示部，使用具有薄型、轻量、低消耗电力的优点的液晶显示装置。
一般的液晶显示装置使用偏光板，光的利用效率比较低。因此，为了实现明亮的显示，要求使从背光源等外部入射的光的强度增大。但是，当使来自背光源的光的强度增大时，消耗电力增加。因此，提出了通过使用根据电压的变化切换散射状态和透过状态的散射型液晶层，不使用偏光板而使光的利用效率提高的液晶显示装置。
例如，在专利文献1中，公开有包括散射型液晶层的投影型液晶显示装置。散射型液晶层根据电压而在透过状态与散射状态之间切换，由此，进行投影光的透过和遮断的切换。
此外，在专利文献2中，公开有包括散射型液晶层的透过型液晶显示装置。在该透过型液晶显示装置中，通过使用在液晶面板与背光源之间设置的散射型液晶层对从背光源射出的光的聚光和散射进行切换，切换背光源的光的指向性。
在这些投影型液晶显示装置、透过型液晶显示装置中，当向散射型液晶层施加电压时，散射型液晶层成为透过状态，正面方向的亮度增大。相反，当不向散射型液晶层施加电压时，散射型液晶层成为散射状态，正面方向的亮度降低。
此外，在这些投影型液晶显示装置、透过型液晶显示装置之外，还已知有包括散射型液晶层的反射型液晶显示装置(例如，参照专利文献3)。反射型液晶显示装置不包括背光源等，通过反射从周围入射的光而进行显示，实现了消耗电力的进一步降低。
专利文献3中公开的反射型液晶显示装置包括散射型液晶层、具有低折射率的反射板、和光吸收层。在显示黑色时，散射型液晶层为透过状态，来自周围的入射光通过散射型液晶层和低折射率层并被光吸收层吸收。在该情况下，入射光不到达观察者，因此观察者识别为黑色。另一方面，在显示白色时，散射型液晶层为散射状态，从周围入射的光在散射型液晶层中被散射，此后，在低折射率层与其保持体的界面被全反射而返回到观察者一侧。这样，当入射光到达观察者时，观察者识别为白色。
此外，作为反射部件，也已知有包括递归性反射部件的反射型液晶显示装置，该递归性反射部件用于将光递归地进行反射(例如，专利文献4和5)。在本说明书中，也将这样的液晶显示装置称为递归性反射型液晶显示装置。即使在专利文献4和5中公开的递归性反射型液晶显示装置中也是，在显示白色时，散射型液晶层成为散射状态，因此来自光源的光在散射型液晶层中被散射而到达观察者。因此，观察者识别为白色。另一方面，在显示黑色时，散射型液晶层成为透过状态，来自光源的光由递归性反射板反射而向光源返回，因此来自光源的光不到达观察者。因此，观察者识别为黑色。
专利文献1：特开平6-222331号公报
专利文献2：特开平11-142819号公报
专利文献3：特开2002-333610号公报
专利文献4：特开2002-107519号公报
专利文献5：特开2006-215106号公报
发明内容
图10表示专利文献1中公开的投影型液晶显示装置的散射状态时的散射特性。投影型液晶显示装置的散射型液晶层，在散射状态时，将入射光大致均匀地散射，使得在前方的广阔角度内亮度大致相等。
此外，图11表示专利文献2中公开的透过型液晶显示装置的散射特性。图11的A表示通过施加电压使散射型液晶层成为透过状态时的亮度分布，图11的B表示将电压切断而使散射型液晶层成为散射状态时的亮度分布。如图11的A所示，通过使散射型液晶层成为透过状态，能够实现高的正面亮度。此外，如图11的B所示，通过使散射型液晶层成为散射状态，光被比较均匀地散射，从而能够实现广的视野角。
这样，在投影型液晶显示装置和透过型液晶显示装置中，要求在散射状态时将光充分地散射，并要求散射型液晶层在散射状态时进行强散射。另外，在此，强散射是指，在散射光强度分布中，小散射角的强度比较低，大散射角的强度比较高。相反，弱散射是指，在散射光强度分布中，小散射角的强度比较高，大散射角的强度比较低。
在专利文献3中，公开有适合于反射型液晶显示装置的散射型液晶层的散射特性。图12表示在专利文献3中公开的反射型液晶显示装置的散射型液晶层的散射特性。在专利文献3所公开的反射型液晶显示装置中，当散射型液晶层为散射状态时，在低折射率层与其保持体的界面进行全反射。此时，当散射型液晶层的散射过强时，入射光通过的像素与被全反射后的光通过的像素不同，因此，对比度比、色纯度会下降。但是，当散射型液晶层的散射过弱时，入射光透过低折射率层并被光吸收层吸收，只能进行暗的显示。此外，从光源入射的光中的很多成分被向正反射方向反射，因此，当散射型液晶层的散射过弱时，对从正反射方向观察的观察者正常地进行显示，但是对从正反射方向以外的方向观察的观察者而言，图像的明暗反转。这样，专利文献3的反射型液晶显示装置虽然不像专利文献1和2的投影型液晶显示装置、透过型液晶显示装置那样，但是要求在散射状态时进行比较强的散射的散射型液晶层。
与此相对，在专利文献4和5中，没有公开适合于递归性反射型液晶显示装置的散射型液晶层的散射特性。此外，假设制作包括专利文献1～3所公开的那样的散射强的散射型液晶层的递归性反射型液晶显示装置，则该递归性反射型液晶显示装置不能实现明亮的显示。
本发明鉴于上述课题而做出，其目的是提供实现明亮的显示的递归性反射型液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置包括：散射液晶面板，该散射液晶面板包括能够取得透过状态和散射状态的散射型液晶层，并具有前面和背面；和递归性反射板，该递归性反射板与上述散射液晶面板组合使用，将从上述散射液晶面板的上述前面入射并向上述背面行进的光的至少一部分递归地反射，该液晶显示装置的特征在于：当将在上述散射型液晶层为上述散射状态时从上述散射液晶面板的上述背面入射并从上述前面射出的光中，在与上述前面的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与上述前面的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，与上述递归性反射板组合之前的上述散射液晶面板满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系。
在某个实施方式中，满足0.7≤log(I0-10/I20-30)≤1.4的关系。
在某个实施方式中，上述散射液晶面板还包括彩色滤光片。
在某个实施方式中，上述散射型液晶层与上述递归性反射板之间的距离为30μm以上100μm以下。
在某个实施方式中，上述递归性反射板通过树脂粘贴在上述散射液晶面板的外侧。
本发明的液晶显示装置的制造方法包括：准备散射液晶面板的工序，该散射液晶面板包括能够取得透过状态和散射状态的散射型液晶层，并具有前面和背面；准备递归性反射板的工序；和将上述递归性反射板与上述散射液晶面板组合，使得上述递归性反射板将从上述散射液晶面板的上述前面入射并向上述背面行进的光的至少一部分递归地反射的工序，该液晶显示装置的制造方法的特征在于，还包括以下工序：在将上述递归性反射板与上述散射液晶面板组合之前，当将在上述散射型液晶层为上述散射状态时从上述散射液晶面板的上述背面入射并从上述前面射出的光中，在与上述前面的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与上述前面的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，判断上述散射液晶面板是否满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系。
发明效果
根据本发明，能够提供实现明亮的显示的递归性反射型液晶显示装置。
附图说明
图1是用于对本发明的液晶显示装置的第一实施方式进行说明的示意图。
图2是用于对实施方式1的液晶显示装置的黑显示时来自光源L的光的行进方向进行说明的示意图。
图3是用于对实施方式1的液晶显示装置的白显示时来自光源L的光的行进方向进行说明的示意图。
图4是用于对散射液晶面板的散射特性的测定方法进行说明的示意图。
图5A是表示散射液晶面板的散射特性的图。
图5B是表示散射液晶面板的散射特性的图。
图6是用于对液晶显示装置的明亮度的测定方法进行说明的示意图。
图7A是表示实施方式1的散射型液晶层的散射强度的比与液晶显示装置的明亮度的关系的图。
图7B是表示实施方式1的散射型液晶层的散射强度的比的对数与液晶显示装置的明亮度的关系的图。
图8A是表示散射液晶面板的散射特性的图。
图8B是表示散射液晶面板的散射特性的图。
图9A是表示实施方式2的散射型液晶层的散射强度的比与液晶显示装置的明亮度的关系的图。
图9B是表示实施方式2的散射型液晶层的散射强度的比的对数与液晶显示装置的明亮度的关系的图。
图10是表示以往的投影型液晶显示装置的散射特性的图。
图11是表示以往的透过型液晶显示装置的散射特性的图。
图12是表示以往的反射型液晶显示装置的散射特性的图。
符号说明
100液晶显示装置
110散射液晶面板
120TFT基板
122透明基板
130对置基板
132透明基板
140散射型液晶层
150递归性反射板
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的液晶显示装置的实施方式进行说明。另外，本发明的液晶显示装置并不限定于以下的实施方式。
(实施方式1)
图1表示本实施方式的液晶显示装置100的示意图。液晶显示装置100包括散射液晶面板110和递归性反射板150，散射液晶面板110具有TFT基板120、对置基板130、和设置在它们之间的散射型液晶层140。TFT基板120和对置基板130的透明基板122、132各自具有绝缘性，例如是玻璃基板。在TFT基板120的透明基板122上，对每个像素(pixel)设置有有源元件、例如薄膜晶体管(Thin Film Transistor：TFT)124和与其对应的透明电极(像素电极)126。此外，在对置基板130的透明基板132上设置有黑矩阵133和在黑矩阵133的开口部设置的透明电极134、以及透明电极(对置电极)136。在此，透明电极134和136在同一层形成。
散射液晶面板110的前面(第一主面)110a由对置基板130的透明基板132形成，散射液晶面板110的背面(第二主面)110b由TFT基板120的透明基板122形成。另外，本实施方式的液晶显示装置100是黑白液晶显示装置，未设置彩色滤光片。
散射型液晶层140能够取得透过状态和散射状态。散射型液晶层140例如当被施加电压时成为透过状态，当无电压施加时成为散射状态。散射型液晶层140例如含有液晶材料和由光固化单体形成的高分子，高分子分散在液晶材料中。
液晶显示装置100的递归性反射板150设置在散射液晶面板110的透明基板122上。递归性反射板150与散射液晶面板110组合使用，使得将从散射液晶面板110的前面110a入射并向背面110b行进的光的至少一部分递归地反射。在递归性反射板150上形成有例如角锥棱镜(corner cube)。此外，递归性反射板150以位于散射液晶面板110的外侧的方式粘贴在透明基板122上。
以下，参照图2和图3对本实施方式的液晶显示装置100的显示原理进行说明。图2表示显示黑色时的来自光源L的光的行进方向。在某个像素的散射型液晶层140为透过状态的情况下，从光源L向散射液晶面板110入射的光通过该像素，由递归性反射板150递归地反射。由递归性反射板150递归地反射后的光沿着与被反射前的光同样的轨迹返回，到达光源L。这样，从光源L入射散射液晶面板110的光不到达观察者，其结果，观察者将该像素识别为黑色。
图3表示显示白色时的来自光源L的光的行进方向。在某个像素的散射型液晶层140为散射状态的情况下，从光源L入射散射液晶面板110的光在该像素中被散射而扩展，成为散射光R1。散射光R1由递归性反射板150递归地反射，再次在该像素中被散射而成为散射光R2。因此，散射光R2的一部分到达观察者，其结果，观察者将该像素识别为白色。这样，当散射型液晶层140为散射状态时，散射型液晶层140对光进行散射，由此，防止从光源L入射散射液晶面板110的光递归地返回光源L。
此外，散射光R1不仅包括由递归性反射板150递归地反射的成分，还包括未递归地反射的成分，由此产生散射光R3。该散射光R3中的一部分沿着光r3-1的轨迹通过其它的像素，作为结果，产生双重画面、混色的现象。此外，散射光R3中的另一部分沿着光r3-2的轨迹被封闭在散射液晶面板110的内部。另外，严密而言，也有光r3-2中的一部分最终从散射液晶面板110射出的情况，但是因为极度衰减，所以在此忽略。另外，散射型液晶层140与递归性反射板150之间的距离s越长，成为散射光R3的成分越增加，显示特性越低。
在本实施方式的液晶显示装置100中，当将在散射型液晶层140为散射状态时从散射液晶面板110的背面110b入射并从前面110a射出的光中，在与前面110a的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与前面110a的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，与递归性反射板150组合之前的散射液晶面板110满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系。通过将具有这样的散射特性的散射液晶面板110与递归性反射板150组合使用，液晶显示装置100能够实现明亮的显示。以下，对在包括散射液晶面板110和递归性反射板150的液晶显示装置100中，与递归性反射板150组合之前的散射液晶面板110满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系所产生的优点进行说明。
首先，对适合于递归性反射型液晶显示装置的散射型液晶层的散射的强度的研究结果进行说明。
在散射型液晶层的散射强的情况下，入射到像素的光在散射型液晶层中被强烈地散射，图3所示的散射光R1、R2的散射范围w扩大。该散射成分在由递归性反射板递归地反射之后，由散射型液晶层再次散射。这样，当入射散射液晶面板的光中的已被散射一次后的成分再次被散射时，其一部分被封闭在散射液晶面板内部。
此外，即使如专利文献5中公开的那样，高精度地形成有递归性反射板的角锥棱镜，相对于递归性反射板的假想面倾斜入射的光的一部分也仅在形成角锥棱镜的单位结构的3个面中的2个面反射。这样的2次反射成分与由3个面分别反射后的递归成分不同，被反射向与入射的方向不同的方向。除了存在这样的2次反射成分以外，实际上，由于递归性反射板的面精度、尺寸精度等，递归成分以外的成分增大。这样的递归成分以外的成分，即使由递归性反射板反射也不会被递归地向入射方向反射，因此，不返回在入射时通过的像素，而通过其它的像素。由此，成为产生双重画面或混色现象、被封闭在散射液晶面板内部或各种界面内而出不来的成分，显示品质降低。特别地，由于在散射液晶面板的外侧设置递归性反射板，递归性反射板与散射型液晶层之间的距离越长，显示品质越大幅降低。
另一方面，在散射型液晶层的散射弱的情况下，入射到像素的光不怎么被散射，因此，图3所示的散射光R1的散射范围w变窄。这样，当散射弱时，入射光中的未被散射的成分(即散射角为零的成分)增多。该成分由递归性反射板递归地反射，因此，再次返回到光源L，而不到达观察者，不是有助于显示白色而是有助于显示黑色。这样，当散射型液晶层的散射弱时，不能实现明亮的显示。
如根据以上内容理解的那样，在递归性反射型液晶显示装置中散射型液晶层的散射强度过强或过弱均不适合。因此，散射型液晶层的散射的强度需要在规定的范围内。
以下，对决定适合于递归性反射型液晶显示装置的散射型液晶层的散射强度的范围的因素进行研究。作为主要的因素，可考虑递归性反射板的递归性能、面板开口率、彩色滤光片、以及散射型液晶层与递归性反射板之间的距离。
首先，对递归性反射板的递归性能进行研究。递归性极低的反射板不能看作递归性反射板，而相当于散射板或主要进行正反射的反射板，不包括在这里所说的递归性反射板中。在此，作为递归性反射板，使用由正方形的三面相互以90度邻接的单位结构构成的正方形角锥棱镜阵列。该递归性反射板的递归性反射率Rr为75％以上。递归性反射板的递归性反射率Rr越低，越容易产生混色、双重画面的问题，具有规定的特性的递归性反射型液晶显示装置所要求的散射型液晶层的散射强度的范围变得越窄。因此，使用具有高递归性反射率的递归性反射板决定散射型液晶层的散射强度的范围。另外，也可以如特开2005一128422号公报所公开的那样，使用递归性反射率Rr为45％以上的递归性反射板。
接着，对面板开口率进行研究。在黑白液晶显示装置中也存在由黑矩阵(Black Matrix：BM)图案或者TFT配线图案对透过光进行遮光的区域。除了这样进行遮光的区域以外的区域(即，透过区域)的比例被表示为面板开口率，在面板开口率低的情况(即，进行遮光的区域广的情况)下，光的利用效率变低。特别地，当将递归性反射板设置在散射液晶面板的外侧，散射型液晶层与递归性反射板之间的距离s长时，受其影响不能实现明亮的显示。因此，使用面板开口率80％以上的高开口率的散射液晶面板决定散射型液晶层的散射强度的范围。当面板开口率比此低时，散射型液晶层的散射强度的范围变窄。
接着，对彩色滤光片进行研究。在散射液晶面板上设置有彩色滤光片的彩色液晶显示装置中，当入射散射液晶面板的光所通过的彩色滤光片的颜色与由递归性反射板反射后的光所通过的彩色滤光片的颜色不同时，有可能产生明亮度降低、或由于散射液晶面板内部或界面的散射而导致应该显示黑色的像素的明亮度上升的混色的现象。对此，在如本实施方式的液晶显示装置100那样不设置彩色滤光片的黑白液晶显示装置的情况下，不会产生明亮度降低、混色这样的显示品质的降低，能够使散射型液晶层的散射的强度的范围变广。
最后，对散射型液晶层与递归性反射板之间的距离s进行说明。如上所述，距离s越小，散射型液晶层的散射强度的范围越广。在此，使距离s为100μm，使得能够利用通用技术制造。距离s比此越短，散射型液晶层的散射的强度的范围越广，但是反射型液晶显示装置的制造越难。特别地，难以使距离s短于30μm。如果距离s为100μm，则也能够如图1所示，将递归性反射板粘贴在散射液晶面板的外侧。也可以准备例如厚度为1mm左右、具体而言为0.7mm的透明基板，对该透明基板进行研磨使其变薄后，通过具有与透明基板的折射率同等的折射率的树脂将递归性反射板贴合在透明基板上。另外，在实际制作递归性反射型液晶显示装置时，也可以不对厚度为1mm左右的透明基板进行研磨，而在该透明基板上贴合递归性反射板。
另外，在上述的说明中，作为用于决定散射型液晶层的散射强度的范围的主要因素，对递归性反射板的递归性能、面板开口率、彩色滤光片、以及散射型液晶层与递归性反射板之间的距离进行了研究，但是，严密而言，透明电极、构成TFT的各种膜的光学特性等也对散射型液晶层的散射强度的范围的决定有影响。但是，与上述的主要因素相比影响少，因此，在此省略说明。
另外，散射型液晶层的散射强度根据以下的因素而变化。在该因素中，例如，作为材料的因素，有液晶与高分子的组成比、液晶与高分子的折射率差、液晶的双折射率，作为结构的因素，有散射型液晶层的厚度、液晶滴的尺寸、间距。此外，作为工艺的因素，有曝光强度、曝光温度。
例如，一般为了增强散射，优选使高分子与液晶的折射率差增大、即增大液晶的双折射率，并使散射型液晶层厚度增厚，使液晶滴的尺寸、间距减小。此外，为了使液晶滴的尺寸、间距减小，也可以增强曝光强度。但是，这些只是一般而论，实际上需要考虑材料组成和材料物性以找出最佳的条件。
基于以上的见解，对散射特性不同的3种散射型液晶层的样品、和包括该散射型液晶层样品的液晶显示装置样品的特性的测定结果进行说明。
首先，准备3种散射型液晶层的样品。3种散射型液晶层的样品是材料(液晶、单体)、曝光条件、和散射型液晶层的厚度(单元厚度)不同的样品。
接着，制作包括散射型液晶层的样品x～z的散射液晶面板的样品。散射液晶面板的样品，除了散射液晶层以外具有同样的结构。在以下的说明中，也将该散射液晶面板称为样品x、y和z。另外，在此，假定为黑白液晶显示装置，在散射液晶面板的样品x～z中没有设置彩色滤光片。
散射液晶面板的样品x～z的递归性反射率Rr为75％，开口率为80％。另外，实际的递归性反射型液晶显示装置的玻璃基板优选为100μm以下，但是，在测定散射特性时，玻璃基板薄时容易破裂，成为不良的可能性高，因此，在此准备厚度700μm的玻璃基板作为TFT基板的透明基板。此外，也可以将散射特性的测定用于散射液晶面板的挑选，仅使满足基准的散射液晶面板的玻璃基板变薄并用于递归性反射型液晶显示装置。另外，实际的递归性反射型液晶显示装置中的递归性反射板与散射型液晶层之间的距离s优选为30μm至100μm。但是，距离s也可以为700μm，不过特性没有那么好。
另外，距离s越短，递归性反射型液晶显示装置的正面方向的明亮度越提高，但是提高率依赖于递归性反射板的递归性能。递归性能越高，距离s的影响越小。例如，在作为递归性反射板使用递归性反射率Rr为75％以上的递归性反射板的情况下，当距离s从700μm减小至100μm时，正面方向的明亮度提高0.7％左右。另外，严密而言，虽然彩色液晶显示装置的提高率比黑白液晶显示装置的提高率稍大，但是该提高率大致同等。此外，在递归性反射板的递归性反射率Rr为70％以下的情况下，黑白液晶显示装置的明亮度的提高率为1.3％左右，彩色液晶显示装置的明亮度的提高率为1.5％以上。
接着，测定散射液晶面板的样品的散射特性。以下，参照图4对散射液晶面板样品的散射特性的测定方法进行说明。
在散射液晶面板样品的背面侧配置光源。由此，光源被设置在180度的位置。使散射型液晶层为散射状态，在θ角度接收从光源射出并通过散射液晶面板样品的光，测定受光角θ的散射强度。在此，将散射液晶面板样品的前面的法线方向设为0度。
图5A和图5B分别是表示散射液晶面板样品x、y和z的散射特性的图。在图5A的图中使纵轴的散射强度为实际数量(真数)，在图5B的图中使纵轴的散射强度为对数。另外，均以未设置散射液晶面板样品的状态(空气)下的0度的散射强度进行标准化。
从图5B可知，样品z的散射强度在受光角度小时比样品x和y的散射强度小，在受光角度大时比样品x和y的散射强度大。这意味着样品z的散射比样品x和y的散射强。此外，对样品x和y进行比较，样品y的散射强度在受光角度小时比样品x的散射强度小，在受光角度大时比样品x的散射强度大。这样，样品x～z的散射以“x→y→z”的顺序增强。
接着，将散射液晶面板的样品x～z与同一类型的递归性反射板组合而制作液晶显示装置的样品。在以下的说明中，该液晶显示装置也称为样品x、y和z。
接着，测定液晶显示装置的样品的明亮度。以下，参照图6对液晶显示装置的样品的明亮度的测定方法进行说明。将液晶显示装置的样品配置在测定装置的规定位置，使散射型液晶层为散射状态(白显示)。然后，从整个半球向液晶显示装置的样品照射光，利用受光器接收由液晶显示装置样品反射后的光中的、被反射向与液晶显示装置样品的法线方向成规定角度的方向的光，由此测定液晶显示装置的明亮度。另外，受光器被设置的角度根据测定装置而不同，在此，受光器被设置在0度。
表1表示液晶显示装置的样品x、y和z的明亮度(d/0)。此外，在此，将代替反射型液晶显示装置测定标准扩散板(MgO)而得到的受光强度作为基准(100％)进行标准化所得到的值表示为“d/0”。
[表1]
  样品   x   y   z
  (d/0)(％)   26.2   33.2   27.4
如表1所示，液晶显示装置的样品的明亮度(d/0)，当散射型液晶层的散射增强时先增大，当散射型液晶层的散射进一步增强时降低。这可认为是因为：当散射增强至某个程度时，散射角为零的成分、即递归成分减少，因此，被向正面方向反射的光增大，但是当散射过强时，入射到散射液晶面板的光中被封闭在散射液晶面板内部的成分增多，被向正面方向反射的成分降低。在液晶显示装置的样品x～z中，最有效地利用光的是样品y，样品y实现了明亮的显示。
在此，再次参照图5A和图5B。在图5A和图5B中，表示了透过散射液晶面板后的光的角度分布，该分布形状反映了散射型液晶层的散射的强度，但是难以将该分布形状自身作为散射强度的值进行比较。因此，利用某个角度范围的散射强度的平均值来表现散射型液晶层的散射强度。具体而言，求出包括直进透过率的角度范围(0度至10度)的散射强度的平均值(I0-10)、和稍浅的角度范围(20度至30度)的散射强度的平均值(I20-30)，并以它们的比(I0-10/I20-30)或比的对数log(I0-10/I20-30)作为表示散射型液晶层的散射强度的值。在此，I0-10相当于直进透过成分，I20-30相当于散射成分。
另外，在比或其对数中，以角度范围为20度至30度的散射强度的平均值作为分母。这是因为有如下判断：从10度至20度的角度范围的散射强度的平均值接近直进透过成分，因此，无法准确地表现散射液晶面板的散射特性，此外，当以30度以上的散射强度为对象时，测定出的散射强度过低，产生容易受到测定误差的影响的不良状况的可能性高。此外，采用对数是为了使散射特别强的范围、例如(I0-10/I20 -30)接近1的范围(即log(I0-10/I20-30)接近0的范围)的差明确化。另外，一般认为反射型显示装置的理想的散射特性为，在0度至30度的范围，散射强度大致一定，在这以上的角度基本不散射。
以下，参照图7A和图7B对表示散射型液晶层的散射强度的值与反射型液晶显示装置的样品的明亮度的关系进行说明。在图7A的图中使横轴为对数，在图7B的图中使横轴为实际数量(真数)。另外，在图7A和图7B中，也一并表示出样品x、y和z以外的样品的结果。这些样品的材料(液晶、单体)、曝光条件和单元厚度不同。
散射越强，平均值I20-30越增大，平均值I0-10越降低。因此，当散射强时，它们的比(I0-10/I20-30)及其对数均变小。相反，当散射弱时，比(I0-10/I20-30)及其对数均变大。因此，在图7A和图7B中均表示x轴的值越大，散射越弱。
在图7A和图7B的图中，随着散射变弱，液晶显示装置的样品的明亮度先变高，但是当散射进一步变弱时，液晶显示装置的样品的明亮度降低。如上所述，当散射过强时，从光源入射到散射液晶面板的光，在散射型液晶层中被散射而扩展，因此，被封闭在散射液晶面板内部的成分增多，不能得到充分的明亮度。当散射型液晶层的散射变弱时，至此为止被封闭在散射液晶面板内部的成分从散射液晶面板射出，到达观察者，因此能够实现明亮的显示。当散射进一步变弱时，从光源入射的光不被充分地散射，其成分的大部分返回到光源，因此，到达观察者的成分减少。
从液晶显示装置的样品可判断，能够实用的黑白液晶显示装置为明亮度30以上。如表1中也表示的那样，液晶显示装置的样品x和z的明亮度小于30，明亮度不充分，不能发挥黑白液晶显示装置的特长，而液晶显示装置的样品y的明亮度为30以上，能够显示良好的白色。
在此，当观察与液晶显示装置的样品的明亮度为30以上对应的、表示散射型液晶层的散射强度的值时，如从图7A可理解的那样，表示适合于黑白液晶显示装置的散射强度的值的范围为0.45＜log(I0-10/I20 -30)＜1.48。在图7中将该范围表示为区域I。另外，该范围相当于图7B中的2.8＜I0-10/I20-30＜30。
另外，为了参考，在图7A和图7B中，将表示专利文献1和2的散射型液晶层的散射强度的范围表示为区域0。区域0的对数和真数的最大值分别为0.3和2，该值与专利文献2中公开的散射弱的状态(透过状态)对应。专利文献1和2的散射型液晶层引起的散射对递归性反射型液晶显示装置而言过强。
如从使用散射特性不同的散射型液晶层样品得到的结果能够理解的那样，当将在从0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，将在从20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，散射液晶面板110自身满足0.45＜log(I0-10/I20-30)＜1.48的关系，由此，包括散射液晶面板110和递归性反射板150的液晶显示装置100能够实现明亮的显示。
另外，一般而言，散射越强，越难以实现充分的透过状态，但是，透过状态根据施加电压而不同，因此，不能一概地说当散射强时会在透过状态中发生散射。此外，即使散射型液晶层的散射状态时的散射强度相等，由于其结构(液晶滴尺寸，散射液晶层厚度等)、材料的物性等，电光学特性也不同。
以下，对包括散射液晶面板110和递归性反射板150的液晶显示装置100的制作方法进行说明。
散射液晶面板110如以下那样制作。首先，制作TFT基板120和对置基板130。准备透明基板122、132。透明基板122、132例如为玻璃基板。接着，在透明基板122和132各自上形成透明电极。具体而言，在透明基板122上形成TFT124和透明电极126。由此，制作TFT基板120。此外，在透明基板132上形成黑矩阵133和透明电极134、以及透明电极136。由此，制作对置基板130。
接着，将TFT基板120和对置基板130以保持一定的缝隙的方式隔着间隔物贴合，在其间隙中填充至少含有光固化单体、光聚合引发剂、液晶的材料，在某个温度(例如，固化前的材料不转移至向列相的温度)照射光(例如紫外线)，使单体在聚合的同时与液晶相分离，形成散射型液晶层140。另外，散射型液晶面板110的面板开口率为80％以上。
此外，可以判断制作出的散射液晶面板是否满足0.45＜log(I0-10/I20 -30)＜1.48的关系，不将不满足上述关系的散射液晶面板用于递归性反射型液晶显示装置。即，作为评价散射液晶面板是否适合于递归性反射型液晶显示装置的基准，可以判断是否满足0.45＜log(I0-10/I20-30)＜1.48的关系。
此外，递归性反射板150如以下那样制作。首先，准备具有递归性形状的模具。接着，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate：PET)等薄膜上叠层树脂，将模具的递归性形状转印到该树脂上。然后，在树脂上蒸镀银等高反射金属。另外，递归性反射板150的递归性反射率Rr为75％以上。
接着，将递归性反射板150通过具有与透明基板122同等的折射率的树脂贴合在散射液晶面板110上。另外，此时，散射型液晶层140与递归性反射板150之间的距离s为100μm。此外，在贴合递归性反射板150之前，可以使散射液晶面板110的透明基板122变薄。在散射液晶面板110的外侧设置有递归性反射板150的反射型液晶显示装置100如以上那样制作。
(实施方式2)
在上述的说明中，液晶显示装置为黑白液晶显示装置，但本发明并不限定于此。液晶显示装置也可以是彩色液晶显示装置。
以下，参照图8A～图9B，对本发明的液晶显示装置的第二实施方式进行说明。本实施方式的液晶显示装置100是彩色液晶显示装置，在黑矩阵133的开口部设置有彩色滤光片134，除了这一点以外，具有与参照图1在实施方式1中说明的液晶显示装置同样的结构。因此，为避免冗长，省略与实施方式1重复的说明。
在本实施方式的液晶显示装置100中，在对置基板130上设置有着色层，该着色层包括黑色的黑矩阵133、和红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)三色的彩色滤光片134。此外，该彩色滤光片134是在一般的反射型液晶显示装置中使用的视感度透过率70％的彩色滤光片。当彩度比这还高时，透过率变低，明亮度下降，能够使用的散射特性进一步被限定。
在本实施方式的液晶显示装置100中，当将在散射型液晶层140为散射状态时从散射液晶面板110的背面110b入射并从前面110a射出的光中，在与前面110a的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与前面110a的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，与递归性反射板150组合之前的散射液晶面板110满足0.7≤log(I0-10/I20-30)≤1.4的关系。通过将具有这样的散射特性的散射液晶面板110与递归性反射板150组合使用，液晶显示装置100能够实现明亮的显示。
以下，对在包括散射液晶面板110和递归性反射板150的彩色液晶显示装置100中，与递归性反射板150组合之前的散射液晶面板110满足0.7≤log(I0-10/I20-30)≤1.4的关系所产生的优点进行说明。
与上述的实施方式1同样，对散射特性不同的5种散射型液晶层样品、和包括该散射型液晶层样品的液晶显示装置样品的特性的测定结果进行说明。
首先，准备5种散射型液晶层的样品。5种样品为材料(液晶、单体)、曝光条件和单元厚度不同的样品。
接着，制作包括散射型液晶层的样品a～e的散射液晶面板的样品。散射液晶面板的样品，除了散射型液晶层以外具有同样的结构。散射液晶面板的样品a～e的递归性反射率Rr为75％，开口率为80％。另外，在此也准备厚度700μm的玻璃基板作为TFT基板的透明基板。接着，参照图4，以与上述同样的测定方法，测定该散射液晶面板的样品的散射特性。
以下，参照图8A和图8B，对彩色液晶显示装置的散射液晶面板的散射特性进行说明。在图8A的图中使纵轴的散射强度为实际数量(真数)，在图8B的图中使纵轴的散射强度为对数。
如图8A和图8B所示，受光角小时的散射强度按照样品a、b、c、d和e的顺序变小，受光角大时的散射强度按照样品a、b、c、d和e的顺序变大。这样，5种散射型液晶层的样品的散射强度按照“a→b→c→d→e”的顺序变强。
此外，表2表示与参照图6说明的测定方法同样地对5种液晶显示装置样品的明亮度进行测定的结果。另外，当以RGB为单位像素时，使多个单位像素的液晶层为散射状态而进行该测定。这样的测定是一般的显示装置的评价方法。
[表2]
  样品   a   b   c   d   e
  (d/0)(％)   14.9   15.9   16.6   14.4   13.8
如表2所示，液晶显示装置的明亮度(d/0)，当散射型液晶层的散射增强时先增大，当散射型液晶层的散射进一步增强时降低。这可认为是因为：当散射增强至某个程度时，递归成分减少，因此，被向正面方向反射的光增大，但是当散射过强时，入射到散射液晶面板的光中被封闭在散射液晶面板内部的成分增多，被向正面方向反射的光强度降低。另外，在样品a～e中最有效地利用光的是样品c。
在此，参照图9A和图9B，对表示散射型液晶层的散射强度的值与反射型液晶显示装置样品的明亮度的关系进行说明。在图9A的图中使横轴为对数，在图9B的图中使横轴为实际数量(真数)。另外，在图9A和图9B中，也一并表示样品a～e以外的样品的结果。这些样品也是材料(液晶、单体)、曝光条件和单元厚度不同的样品。另外，为了参考，在9A和图9B中也表示出图7A和图7B所示的黑白液晶显示装置的样品的结果。此外，如在实施方式1中所述的那样，作为表示散射强度的值，在此也使用散射强度的平均值I0-10与散射强度的平均值I20-30的比(I0-10/I20-30)或其对数。
如上所述，当散射强时，它们的比(I0-10/I20-30)及其对数均变小。相反，当散射弱时，比(I0-10/I20-30)及其对数均变大。因此，在图9A和图9B的任一个中，均表示纵轴的值越大，散射越弱。
在图9A和图9B的图中，随着散射变弱，液晶显示装置的样品的明亮度先变高，但是当散射进一步变弱时，液晶显示装置的样品的明亮度降低。如上所述，当散射型液晶层的散射强时，从光源入射到散射液晶面板的光，在散射型液晶层中被散射而扩展，被封闭在散射液晶面板内部的成分增多，不能得到充分的明亮度。当散射变弱时，至此为止被封闭在散射液晶面板内部的成分从散射液晶面板射出，到达观察者，因此，能够实现明亮的显示。当散射进一步变弱时，从光源入射的光并不充分地扩展，几乎所有的成分返回到光源，因此，到达观察者的成分减少，明亮度降低。
另外，为了参考，在图9A和图9B中也将专利文献1和2的散射液晶层的散射的强度的范围表示为区域0。专利文献1和2的散射型液晶层引起的散射对递归性反射型液晶显示装置而言过强。
从液晶显示装置的样品能够判断，能够实用的彩色液晶显示装置为明亮度14以上。如表2中也表示的那样，液晶显示装置的样品e的明亮度小于14，明亮度不充分，而液晶显示装置的样品a～d的明亮度为14以上，能够实现明亮的显示。
在此，当观察与液晶显示装置的样品的明亮度为14以上对应的、表示散射型液晶层的散射强度的值时，如从图9A能够理解的那样，表示适合于彩色液晶显示装置的散射型液晶层的散射强度的值的范围为0.7＜log(I0-10/I20-30)＜1.4。在图9A中将该范围表示为区域II。另外，该范围相当于图9B中的5.0＜I0-10/I20-30＜20。此外，从图9A明显可知，在该范围中黑白液晶显示装置的明亮度充分高。表示适合于彩色液晶显示装置的散射型液晶层的散射强度的程度的值的区域II比适合于黑白液晶显示装置的区域I窄。
另外，在本实施方式的液晶显示装置100中设置有彩色滤光片，因此，当向散射液晶面板入射的光所通过的彩色滤光片的颜色与从散射液晶面板射出的光所通过的彩色滤光片的颜色不同时，射出光的强度进一步变弱。此外，如上所述，本实施方式的液晶显示装置100的彩色滤光片使用能够实际使用的彩色滤光片中的彩度最高的类型的彩色滤光片，当使用彩度比其更高的彩色滤光片时，不能实现明亮的显示。另外，彩度比该递归性反射型液晶显示装置的彩色滤光片的彩度低的彩色滤光片，相当于实施方式1与实施方式2的中间。
如从使用散射特性不同的散射型液晶层样品得到的结果能够理解的那样，当将在从0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，将在从20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，散射液晶面板110自身满足0.7＜log(I0-10/I20-30)＜1.4的关系，由此，彩色液晶显示装置100能够实现明亮的显示。
另外，黑白液晶显示装置中的明亮度的基准值为“30”，而彩色液晶显示装置中的明亮度的基准值为“14”，两者不同。这是由于制造者或观察者的主观、成见。例如，将明亮度分别为20的黑白液晶显示装置和彩色液晶显示装置比较时，黑白液晶显示装置看起来暗，而彩色液晶显示装置看起来充分明亮。对一般市售的有源驱动方式的反射型液晶显示装置的明亮度进行测定时，黑白液晶显示装置的值为27至36左右，彩色液晶显示装置的值为11左右。
另外，在上述的实施方式1和2和液晶显示装置中，递归性反射板设置在散射液晶面板110的外侧，但本发明并不限定于此。递归性反射板也可以设置在散射型液晶层与TFT基板的透明基板之间。
此外，在上述的说明中，散射型液晶层在施加电压时成为透过状态，当不施加电压时成为散射状态，但是本发明并不限定于此。散射型液晶层也可以在施加电压时成为散射状态，当不施加电压时成为透过状态。在该情况下，散射型液晶层使用在分子结构的一部分中具有液晶基元基的“液晶性单体”作为光固化单体，进行取向处理使得将液晶材料和液晶性单体在一定方向上排列，除了这点以外，同样地制作。
另外，为了参考，在本说明书中援用作为本申请的基础申请的特愿2007-132908号的公开内容。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供实现明亮的显示的递归性反射型液晶显示装置。此外，本发明的递归性反射型液晶显示装置可以不包括背光源，因此能够抑制电力消耗。此外，递归性反射型液晶显示装置的散射液晶面板进行比投影型液晶显示装置、透过型液晶显示装置弱的散射，因此，施加电压小也可以，由此，能够进一步抑制电力消耗。此外，本发明的递归性反射型液晶显示装置不使用偏光板，因此能够提高光的利用效率并且能够具有弯曲性。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，其包括：
散射液晶面板，该散射液晶面板包括能够取得透过状态和散射状态的散射型液晶层，并具有前面和背面；和
递归性反射板，该递归性反射板与所述散射液晶面板组合使用，将从所述散射液晶面板的所述前面入射并向所述背面行进的光的至少一部分递归地反射，
该液晶显示装置的特征在于：
当将在所述散射型液晶层为所述散射状态时从所述散射液晶面板的所述背面入射并从所述前面射出的光中，在与所述前面的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与所述前面的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，与所述递归性反射板组合之前的所述散射液晶面板满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
满足0.7≤log(I0-10/I20-30)≤1.4的关系。
3.如权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述散射液晶面板还包括彩色滤光片。
4.如权利要求1～3中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述散射型液晶层与所述递归性反射板之间的距离为30μm以上100μm以下。
5.如权利要求1～4中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
所述递归性反射板通过树脂粘贴在所述散射液晶面板的外侧。
6.一种液晶显示装置的制造方法，其包括：
准备散射液晶面板的工序，该散射液晶面板包括能够取得透过状态和散射状态的散射型液晶层，并具有前面和背面；
准备递归性反射板的工序；和
将所述递归性反射板与所述散射液晶面板组合，使得所述递归性反射板将从所述散射液晶面板的所述前面入射并向所述背面行进的光的至少一部分递归地反射的工序，
该液晶显示装置的制造方法的特征在于，还包括以下工序：
在将所述递归性反射板与所述散射液晶面板组合之前，当将在所述散射型液晶层为所述散射状态时从所述散射液晶面板的所述背面入射并从所述前面射出的光中，在与所述前面的法线方向所成的角度为0度至10度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I0-10，在与所述前面的法线方向所成的角度为20度至30度的范围射出的光的散射强度的平均值表示为I20-30时，判断所述散射液晶面板是否满足0.45≤log(I0-10/I20-30)≤1.48的关系。
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