CN1132051C - 液晶器件和使用该液晶器件的电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明的液晶器件有效地防止在反射型显示模式与透射型显示模式之间的相同的亮/暗状态的反转。该液晶器件包括：从外部接受光的第1吸收型偏振片；接受从第1吸收型偏振片发出的光的液晶单元；接受从液晶单元发出的光的第2吸收型偏振片；以及接受从第2吸收型偏振片发出的光的反射型偏振片。

Description

液晶器件和使用该液晶器件的电子装置

本发明涉及能进行反射入射光以显示图象的反射型显示和透射入射光以显示图象的透射型显示的半反射半透射液晶器件。

该半反射半透射液晶器件被广泛地用作便携式信息设备的显示器件。图11示意性地说明常规的半反射半透射液晶器件1000的结构。该半反射半透射液晶器件1000包括：吸收型偏振片1020、液晶单元1030、光散射片1040、反射型偏振片1050和光吸收片1060。在光吸收片1060的外部还配置背照光源1070。液晶单元1030包括：下玻璃基板1033、上玻璃基板1031以及密封在这些玻璃基板1031与1033之间的液晶层1035。在下玻璃基板1033的上表面上装有多个透明信号电极1034。在上玻璃基板1031的下表面上装有与多个信号电极1034垂直的透明扫描电极1032。液晶单元1030具有无源矩阵结构，其中一个象素由一个信号电极1034、一个扫描电极1032和在这些电极1034与1032之间的液晶层1035来确定。即，按照施加在一个信号电极1034与一个扫描电极1032之间的电压对透射穿过液晶层1035的光进行调制。该液晶层1035可由TN(扭曲向列)液晶成分或STN(超扭曲向列)液晶成分来构成。将具有约50％的透射率的半透明膜用作光吸收片1060。

图12示出在常规的半反射半透射液晶器件1000中产生的问题。吸收型偏振片1020具有被设置成与图的平面平行的透射轴1020T和被设置成与图的平面垂直的吸收轴1020A。另一方面，反射型偏振片1050具有与图的平面平行的透射轴1050T和与图的平面垂直的反射轴1050R。以下在假定信号电极1034与扫描电极1032之间不施加电压时(即，当液晶单元1030处于关断状态时)透射穿过液晶单元1030的光的偏振方向被旋转90度的情况下描述液晶显示器1000的工作。

该液晶器件1000具有两个显示模式，即，使用来自外部的入射光1100的反射显示模式和使用从背照光源1070发出的光1120的透射显示模式。在反射显示模式中，当非偏振光1100进入吸收型偏振片1020时，具有偏振方向与吸收轴1020A平行的线偏振光分量大部分被吸收型偏振片1020所吸收，同时只有具有偏振方向与透射轴1020T平行的线偏振光分量透射穿过吸收型偏振片1020和进入液晶单元1030中。液晶单元1030的光旋转功能使进入液晶单元1030的光分量被变换成其偏振方向垂直于入射光的偏振方向的线偏振光。从液晶单元1030发出的光的偏振方向基本上与反射型偏振片1050的反射轴1050R的方向相同，这样从液晶单元1030发出的光的大部分被反射型偏振片1050所反射，并作为返回光重新进入液晶单元1030中。液晶单元1030将返回光变换成其偏振方向垂直于返回光的偏振方向的线偏振光。此时，从液晶单元1030发出的返回光的偏振方向基本上与吸收型偏振片1020的透射轴1020T的方向相同，这样从液晶单元1030发出的返回光的大部分透射穿过吸收型偏振片1020。在反射型显示模式中，液晶单元1030处于关断状态的象素如以上讨论的那样接受被反射并返回的光，因此作为亮的象素被观察到。相反，液晶单元1030处于导通状态的象素作为暗的象素被观察到。

另一方面，在透射型显示模式中，当非偏振光1120进入反射型偏振片1050时，具有偏振方向与反射轴1050R平行的线偏振光分量大部分被反射型偏振片1050所反射，同时只有具有与透射轴1050T平行的线偏振光分量透射穿过反射型偏振片1050和进入液晶单元1030中。液晶单元1030的光旋转功能使透射穿过液晶单元1030的光的偏振方向被变换成基本上与吸收型偏振片1020的吸收轴1020A平行的方向。因此，从液晶单元1030发出的光的大部分被吸收型偏振片1020所吸收，不透射穿过吸收型偏振片1020。在透射型显示模式中，因为光在其路径上被吸收，故液晶单元1030处于关断状态的象素作为暗的象素被观察到。相反，液晶单元1030处于导通状态的象素作为亮的象素被观察到。在透射型显示模式中的液晶单元1030的关断/导通状态与象素的亮/暗状态之间的关系与在反射型显示模式中的关系相反。在半反射半透射液晶器件1000中，在反射型显示模式与透射型显示模式之间，显示的亮度和暗度被反转。

因此，本发明的目的在于提供这样一种液晶器件，该液晶器件有效地防止在反射型显示模式和透射型显示模式之间的相同的亮/暗状态的反转，并提供使用这样一种液晶器件的电子装置。

通过一种响应于给定的图象信号来调制光的液晶器件来达到至少一部分上述的和其它的有关的目的。该液晶器件包括：从外部接受光的第1吸收型偏振片；接受从第1吸收型偏振片发出的光的液晶单元；接受从液晶单元发出的光的第2吸收型偏振片；以及接受从第2吸收型偏振片发出的光的反射型偏振片。该反射型偏振片具有在预定方向上的反射轴，以反射至少一部分已透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片并入射到该反射型偏振片上的光。该反射型偏振片部分地透射包含线偏振光分量的光，该线偏振光分量被包含在从第2吸收型偏振片相对的一侧进入该反射型偏振片的光中，并且该线偏振光分量将透射穿过该第2吸收型偏振片。第1吸收型偏振片具有在特定方向上的透射轴，它使已被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片的光透射穿过第1吸收型偏振片。

本发明的液晶器件如以下所讨论的那样在该液晶单元的第1状态下工作，在该第1状态下，从外部进入第1吸收型偏振片的光被透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片。从第2吸收型偏振片被发出的并包含具有与反射型偏振片的反射轴平行的偏振方向的线偏振光分量的光的一部分被反射型偏振片反射，透射穿过第2吸收型偏振片和液晶单元，并从第1吸收型偏振片发射出去。另一方面，当光在液晶单元的第1状态下在第2吸收型偏振片的相对的一侧进入反射型偏振片时，该光的一部分以下述顺序透射穿过反射型偏振片、第2吸收型偏振片和液晶单元，并从第1吸收型偏振片发射出去。在该液晶单元的第1状态下，从外部进入第1吸收型偏振片的光被反射并发射到外部。进入反射型偏振片的光最终也被发射到外部。因此，在第1状态下的液晶单元在反射型显示模式和透射型显示模式下都被观察为亮的象素。

液晶器件如以下所讨论的那样在该液晶单元的第2状态下工作，在该第2状态下，从外部进入第1吸收型偏振片的光被第2吸收型偏振片吸收。从外部供给第1吸收型偏振片的光被第2吸收型偏振片吸收，以致没有被反射型偏振片反射的光。即，从外部进入第1吸收型偏振片的光不从第1吸收型偏振片发射。另一方面，当光在液晶单元的第2状态下在第2吸收型偏振片的相对的一侧进入反射型偏振片时，该光的一部分以下述顺序透射穿过反射型偏振片、第2吸收型偏振片和液晶单元，并进入第1吸收型偏振片。但是，该光被第1吸收型偏振片吸收，因此不发射出去。在该液晶单元的第2状态下，从外部进入第1吸收型偏振片的光不发射到外部。进入反射型偏振片的光也不发射到外部。因此，在第2状态下的液晶单元在反射型显示模式和透射型显示模式下都被观察为暗的象素。

如以上所讨论的那样，本发明的液晶器件在反射型显示模式和透射型显示模式下都有效地保持相同的亮/暗状态。

按照一个优选的应用，液晶器件还包括插在第2吸收型偏振片与反射型偏振片之间的散射片。

该配置有效地抑制在反射型偏振片上发生的镜面反射。

按照液晶器件的另一个优选的应用，这样来调整反射型偏振片的反射轴的预定方向，使第1光的量对第2光的量的比率在从液晶单元朝向第2吸收型偏振片以最大量发射具有第1预定偏振方向的线偏振光分量的状态下不小于约15％。该第1光是被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光。该第2光是入射到第1吸收型偏振片上的光。

与常规的液晶显示不同，本配置能实现非反转的透射型显示而不过分地影响反射型显示的有利的特性(包括亮度)。

按照又一个优选的应用，液晶器件还具有对着第2吸收型偏振片而配置并跨越反射型偏振片的背照光源。这样来调整从该背照光源发出的光，使其具有与白色不同的颜色，以便使第1光的颜色接近于第2光的颜色。第1光是从背照光源发出的并透射穿过反射型偏振片、第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光。第2光是这样的光：它来自外部并透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片、其后被反射型偏振片反射，然后透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片。

在该结构中，背照光源最好包括光源和调整从光源发出的光的颜色的彩色滤光片。

该配置使被包含在从背照光源发出的、透射穿过反射型偏振片并从第1吸收型偏振片发出的光中的透射光分量的颜色被调整成接近于从外部供给第1吸收型偏振片、被反射型偏振片反射的、从第1吸收型偏振片发出的反射光分量的颜色。这一点减少了在反射型显示模式与透射型显示模式之间的显示的色调中的差别。

可将上述的液晶器件的任一个安装在各种电子装置上作为显示器件。

通过以下的与附图相结合的优选实施例的详细描述，本发明的这些和其它的目的、特征、方面和优点将变得更明显。

图1示意性地说明按照本发明的第1实施例中的半反射半透射液晶器件100的结构；

图2说明反射型偏振片160的结构；

图3示出第1吸收型偏振片120的透射轴120T、第2吸收型偏振片140的透射轴140T与反射型偏振片160的反射轴160R之间的关系；

图4A和4B示出在第1实施例中的液晶器件100的功能；

图5是示出第1实施例的液晶器件100中的反射型显示模式中的反射率的变动和透射型显示模式中的透射率的变动的曲线图；

图6示意性地说明按照本发明的第2实施例中的另一种液晶器件200的结构；

图7示出第1吸收型偏振片120的透射轴120T、第2吸收型偏振片140的透射轴140T、λ/2移相片210的光轴2100A与反射型偏振片160的反射轴160R之间的关系；

图8示意性地说明按照本发明的第3实施例中的又一种液晶器件300的结构；

图9是示出在XYZ彩色特性系统中在图5的图中示出的第1实施例中被观察到的反射光和透射光的色度坐标xy的曲线图；

图10A至10C示出应用了本发明的液晶器件的电子装置的例子；

图11示意性地示出常规的半反射半透射液晶器件的结构；以及

图12示出在常规的半反射半透射液晶器件中发生的问题。

A.第1实施例

图1示意性地说明按照本发明的第1实施例中的半反射半透射液晶器件100的结构。液晶器件100包括：第1吸收型偏振片120；液晶单元130；第2吸收型偏振片140；光散射片150以及反射型偏振片160。在反射型偏振片160之外还配置背照光源170。虽然在图1中的各个元件之间示出一个间隙，但该间隙只是为了说明的清楚起见。在实际的器件中，各个元件彼此紧密地接触，没有任何间隙。在以下讨论的其它实施例和变形例中，这一点也是适用的。

液晶单元130包括：下玻璃基板133、上玻璃基板131以及密封在这些玻璃基板131与133之间的液晶层135。在下玻璃基板133的上表面上装有多个透明信号电极134。在上玻璃基板131的下表面上装有与信号电极134垂直的多个透明扫描电极132。该液晶层135可由TN(扭曲向列)液晶成分或STN(超扭曲向列)液晶成分来构成。液晶单元130具有简单的矩阵结构，其中一个象素由一个信号电极134、一个扫描电极132和在这些电极134与132之间的液晶层135来确定。虽然在图1中的上玻璃基板131与下玻璃基板133之间显示出较宽的间隙，但这只是为了说明的清楚起见。在实际的器件中，上玻璃基板131跨越几个至十几个微米的窄的间隙与下玻璃基板133相对。液晶单元130除了图1中说明的元件之外，还具有彩色滤光片、对准层、驱动电路和其它有关的元件。例如，将彩色滤光片插在下玻璃基板133与被配置成垂直于扫描电极132的信号电极134之间。对应于各个信号电极134以红(R)、绿(G)和蓝(B)的顺序重复地配置这三种颜色的彩色滤光片，即配置成条状。在另一种方式下，可将该彩色滤光片安装在上玻璃基板131上。彩色滤光片的配置不限于条状结构，而是可具有镶嵌结构。由于这些元件对本发明的说明不是主要的，故从说明中将其略去。

第1吸收型偏振片120和第2吸收型偏振片140分别具有透射预定的线偏振光分量同时吸收其它线偏振光分量的功能。在常规的透射液晶器件和反射液晶器件中使用的偏振片可用作这些吸收型偏振片120和140。

反射型偏振片160具有反射预定的线偏振光分量同时透射其它线偏振光分量的功能。反射型偏振片160例如由双折射介质多层膜构成。在国际出版物第WO97/01788和基于国际申请的日本专利公报第9-506985号中公开了该双折射介质多层膜的细节，将这些公开内容结合在这里，作为所有目的的参照。

图2说明了反射型偏振片160的结构。反射型偏振片160基本上是通过交替地将两种不同类型的聚合物层161和162互相叠合而制备的双折射介质多层膜。从具有高的光弹性模量的材料中选择这两种不同类型的聚合物的一种，而从具有低的光弹性模量的材料中选择另一种聚合物。这里要注意的是，被选择的材料应具有在取向状态方面基本上相等的正常系数。例如，选择PEN(2，6-聚乙烯萘)作为具有高的光弹性模量的材料，选择coPEN(70-萘/30-对苯二甲酸盐共聚多酯)作为具有低的光弹性模量的材料。交替地叠合这两种不同聚合物的膜，以形成膜叠层，该膜叠层在图2中示出的直角坐标系统中的x轴方向上伸展约5倍。在x轴方向上观察到的折射系数在PEN层中是1.88，在coPEN层中是约1.64。在y轴方向上观察到的折射系数在PEN层中和coPEN层中都是1.64。当光从该膜叠层的法线方向进入该膜叠层时，在y轴方向上振动的光分量透射穿过该膜。这是透射轴。另一方面，在x轴方向上振动的光分量只在PEN层和coPEN层满足预定的条件时才被反射。这是反射轴。该预定的条件是PEN层和coPEN层的光路(即，折射系数和膜的厚度的积)的和等于光的半波长。PEN层和coPEN层的几十层或最好超过100层的叠层的厚度达到30微米时，能反射基本上所有的在反射轴的方向上振动的光分量。改变层的数目可改变所得到的反射率。这样制造的反射型偏振片只对单一设计波长的光具有偏振能力。为了得到波长的较宽范围内的偏振能力，将具有不同的设计波长的反射型偏振片在对准其反射轴的同时互相叠合在一起。

反射型偏振片的足够厚的叠层比已知的通过将常规的偏振片(吸收型偏振片)与铝反射片组合起来而制备的反射型偏振片亮30％。这里有两个原因。一个原因是反射型偏振片是介质镜，因此它反射几乎100％的特定的线偏振光分量，尽管金属铝具有不大于90％的反射率。另一个原因是，常规的吸收型偏振片利用二色性染料，例如如碘的卤素或染料，由于其较低的二色比，它至少消耗10％的光。

可将具有胆甾相的另一种液晶聚合物与λ/4移相片结合起来，用作反射型偏振片。例如在日本专利公报第8-271892号中公开了这种反射型偏振片的细节，将这些公开内容结合在这里，作为所有目的的参照。

在本实施例中使用的反射型偏振片160未达到100％的偏振度，这样具有与反射轴平行的偏振方向的线偏振光分量的反射率是百分之几十，同时具有与透射轴平行的偏振方向的线偏振光分量的透射率也是百分之几十。反射型偏振片160反射一部分具有不与反射轴平行的偏振方向的线偏振光分量和透射一部分具有不与透射轴平行的偏振方向的线偏振光分量。这里所述的偏振度由在反射轴的方向上的反射率或由在透射轴的方向上的透射率来定义。

散射片150(见图1)具有使光散射的功能。可从该液晶器件中略去该散射片150。在该情况下，由反射片160以镜面方式反射的光作为返回光发射到外部。散射片150具有防止镜面反射的功能。例如可将带有分散于其中的小珠的塑料膜用作该散射片150。在一个可能的变形例中，可用通过带有分散于其中的小珠的光粘接剂而互相粘接起来的第2吸收型偏振片140和反射型偏振片160来代替该散射片。可将该散射片150插在第1吸收型偏振片120与液晶单元130之间，插在液晶单元130与第2吸收型偏振片140之间，或安装在第1吸收型偏振片120的上表面上。

背照光源170包括光源171和导光片172。从光源171发出的光被导光片172引导并散射，以便使光能进入液晶单元130中的所有象素。导光片172可以是散射片或聚光棱镜的叠层。光源171可以是冷阴极管或LED(发光二极管)。可将EL(场致发光)表面光源用作背照光源170，来代替光源171与导光片172的组合。

图3示出第1吸收型偏振片120的透射轴120T、第2吸收型偏振片140的透射轴140T与反射型偏振片160的反射轴160R之间的关系。将第1吸收型偏振片120的透射轴120T设置成与第2吸收型偏振片140的透射轴140T垂直。在本例中，将第1吸收型偏振片120的透射轴120T设置成相对于图中的水平方向(x轴方向)反时针倾斜45度。将反射型偏振片160的反射轴160R设置成从第2吸收型偏振片140的透射轴140T顺时针旋转一个θax的角度。反射型偏振片160具有与反射轴160R垂直的透射轴160T。

将第1吸收型偏振片120的透射轴120T设置在与线偏振光分量的偏振方向相同的方向上，该线偏振光分量的偏振方向在液晶单元130中被旋转。在透射穿过第1吸收型偏振片120的线偏振光中，通过处于关断状态的单元区域的线偏振光分量具有被旋转90度的偏振方向，而通过处于导通状态的单元区域的线偏振光分量具有未改变的偏振方向。将第2吸收型偏振片140的透射轴140T设置在与第1吸收型偏振片120的透射轴120T垂直的方向上，以便透过通过处于关断状态的单元区域的线偏振光分量。将反射型偏振片160的反射轴160R设置成部分地反射透射穿过处于关断状态的单元区域和第2吸收型偏振片140的线偏振光分量。

图4A和4B示出在第1实施例中的液晶器件100的功能。图4A示出亮的显示(处于关断状态的单元区域)，图4B示出暗的显示(处于导通状态的单元区域)，本描述首先涉及背照光源170不发射光的情况，即，反射型显示模式。第1吸收型偏振片120在进入第1吸收型偏振片120的非偏振光线181和182中只透射具有与透射轴120T平行的偏振方向的线偏振光分量，并使该被透射的线偏振光分量进入液晶单元130中。

参照图4A，从第1吸收型偏振片120发射的并进入处于关断状态的单元区域的线偏振光181a在液晶单元130中其偏振方向被旋转90度，并作为线偏振光181b进入第2吸收型偏振片140。由于线偏振光181b的偏振方向与第2吸收型偏振片140的透射轴140T的方向平行，故线偏振光181b的大部分透射穿过第2吸收型偏振片140并作为线偏振光181c进入反射型偏振片160。进入反射型偏振片160中的线偏振光181c可被分成两个偏振光分量，该两个偏振光分量的偏振方向分别与反射型偏振片160的反射轴160R和透射轴160T平行。具有与反射轴160R平行的偏振方向的线偏振光分量被反射型偏振片160反射并作为返回光181d重新进入第2吸收型偏振片140中。重新进入第2吸收型偏振片140中的返回光181d可被分成两个偏振光分量，该两个偏振光分量的偏振方向分别与第2吸收型偏振片140的透射轴140T和吸收轴140A平行。具有与吸收轴140A平行的偏振方向的偏振光分量大部分被吸收，同时只有具有与透射轴140T平行的偏振方向的偏振光分量作为线偏振光181e重新进入液晶单元130中。重新进入液晶单元130中的线偏振光181e的偏振方向在液晶单元130中被旋转90度，并作为线偏振光181f进入第1吸收型偏振片120中。由于线偏振光181f的偏振方向与第1吸收型偏振片120的透射轴120T平行，故大部分线偏振光181f透射穿过第1吸收型偏振片120并被发射出去。因此，在反射型显示模式下处于关断状态的单元区域被显示为亮的象素。

另一方面，参照图4B，透射穿过第1吸收型偏振片120并进入处于导通状态下的液晶单元130的线偏振光182a透射穿过液晶单元130而不发生偏振方向的旋转，并作为线偏振光182b进入第2吸收型偏振片140中。进入第2吸收型偏振片140中的线偏振光182b具有与第2吸收型偏振片140的吸收轴140A平行的偏振方向(即，与透射轴140T垂直的方向)。这样，大部分线偏振光182b被第2吸收型偏振片140吸收，不透射穿过第1吸收型偏振片120。因此，在反射型显示模式下处于导通状态的单元区域被显示为暗的象素。

可将液晶单元130设置成在导通状态与关断状态之间的中间状态。当液晶单元130处于该中间状态时，图4A的状态与图4B的状态互相混合以得到中间色调的显示。

以下的描述涉及背照光源170(见图1)发射光的情况，即，透射型显示模式。反射型偏振片160在从背照光源170发出的非偏振光线191和192中透射具有与反射型偏振片160的透射轴160T平行的偏振方向的偏振光分量，并使被透射的偏振光分量作为偏振光分量191a和192a进入第2吸收型偏振片140中。但是，反射型偏振片160具有低的偏振度，因此使具有不与透射轴160T平行的偏振方向的偏振光分量被部分地透射。进入第2吸收型偏振片140中的偏振光可被分成两个偏振光分量，该两个偏振光分量具有分别与第2吸收型偏振片140的透射轴140T和吸收轴140A平行的偏振方向。只有具有与透射轴140T平行的偏振方向的偏振光分量进入液晶单元130中。

参照图4A，从第2吸收型偏振片140发射的并进入处于关断状态的单元区域的线偏振光191b在液晶单元130中其偏振方向被旋转90度，并作为线偏振光191c进入第1吸收型偏振片120。由于线偏振光191c的偏振方向与第1吸收型偏振片120的透射轴120T平行，故线偏振光191c的大部分透射穿过第1吸收型偏振片120并被发射出去。因此，在透射型显示模式下处于关断状态的单元区域以与反射型显示模式相同的方式被显示为亮的象素。

另一方面，参照图4B，透射穿过第2吸收型偏振片140并进入处于导通状态的单元区域的线偏振光192b透射穿过液晶单元130而不旋转其偏振方向，并作为线偏振光192c进入第1吸收型偏振片120。由于线偏振光192c的偏振方向与第1吸收型偏振片120的吸收轴120A平行，故线偏振光192c的大部分被第1吸收型偏振片120吸收，不透射穿过第1吸收型偏振片120。因此，在透射型显示模式下处于导通状态的单元区域以与反射型显示模式相同的方式被显示为暗的象素。如以上所讨论的那样，第1实施例的半反射半透射液晶器件100在反射型显示模式和透射型显示模式下都具有相同的亮/暗状态。

图5是示出第1实施例的液晶器件100中的反射型显示模式中的反射率的变动和透射型显示模式中的透射率的变动的曲线图。在液晶单元130中的所有的象素处于关断状态的条件下，即，以白色来显示的条件下，以第2吸收型偏振片140的透射轴140T与反射型偏振片160的反射轴160R之间的角度(以下称为组合角)θax为横轴，以反射率和透射率为纵轴，对图5的曲线图中的数据进行描绘。图5中的曲线图中的透射率和反射率是使用NPF-EG1228DU(由NITTO DENKO有限公司制造)作为第1吸收型偏振片120和第2吸收型偏振片140，并使用RDF-C(由3M公司制造)作为反射型偏振片160的测量结果。该RDF-C具有图1中示出的散射片150和反射型偏振片160的功能。将标准光源C用于透射率和反射率的测量。这里，将反射率定义为在最亮的反射型显示模式下的显示的条件下(即，反射型显示)在被安置在离标准光源C的预定位置处的液晶器件100中的反射光强度与来自被安置在相同位置上的标准白色片的反射光强度的比率。

在该液晶器件100中，如图3中所示，将组合角θax设置成等于约20度。图5的曲线图对该组合角θax给出约22.4％的反射率和约2.1％的透射率。在作为现有技术描述的常规的液晶显示器中，可将反射率增加到约29％。虽然第1实施例的液晶器件100具有稍低的反射率，但可获得基本上等效的亮度。该液晶器件100还具有重要的优点，即，在反射型显示模式和透射型显示模式之间没有亮/暗状态的反转。

可使用半反射半透射器(例如，Al/Ag淀积膜)，来代替该反射型偏振片，以防止在反射型显示模式与透射型显示模式之间的亮/暗状态的反转。但是，在该情况下，反射率至多约为15％。与包含该半反射半透射器的液晶器件相比，本实施例的液晶器件100获得足够亮的反射型显示。

如以上所描述的那样，第1实施例的液晶器件100保证了在反射型显示模式与透射型显示模式之间没有亮/暗状态的反转的显示，同时维持了反射型显示的有利的特性(即，反射率)。

希望液晶器件100的反射率不小于约15％。为此，应将组合角θax设置在约0度至35度的范围内：在图5中示出的范围Rθax。当组合角θax等于0度时，反射率约为27.5％，这样就得到非常亮的反射型显示。但是，很接近0度的组合角θax会引起在透射型显示中观察到的反射型偏振片160的不均匀的偏振。这样，组合角θax在约0度至30度的范围内是较为理想的，在约15度至25度的范围内则更为理想。通过在反射型偏振片160与背照光源170之间放置具有与反射型偏振片160的透射轴160T平行的的透射轴的偏振片，可减轻反射型偏振片160的不均匀的偏振。

以上的描述涉及这样的例子，其中如图3中所示，将第1吸收型偏振片120的透射轴120T设置成相对于x轴方向反时针倾斜45度，将第2吸收型偏振片140的透射轴140T设置成与透射轴120T垂直。可将透射轴140T设置成与透射轴120T平行。在该情况下，液晶单元130在导通状态下作为亮的象素来显示，在关断状态下作为暗的象素来显示。透射轴120T不限于相对于x轴方向反时针倾斜45度的方向，而是可根据液晶单元130的结构任意的设置。

以上的描述涉及反射型偏振片160具有互相垂直地配置的反射轴160R和透射轴160T特定的配置。但该配置不是主要的，反射轴160R与透射轴160T可不互相垂直。

以上的描述涉及液晶单元的下述的特定的配置，其中通过处于关断状态的单元区域的光的偏振方向被旋转90度，同时通过处于导通状态的单元区域的光的偏振方向不被旋转。但该配置不是主要的。另一种可得到的液晶单元在导通状态下和关断状态下都改变光的偏振状况，象利用双折射的STN型的液晶单元那样。只要通过处于导通状态下的单元区域的光的偏振方向基本上与通过处于关断状态下的单元区域的光的偏振方向垂直，就可使用任意的液晶单元。

B.第2实施例

图6示意性地说明按照本发明的第2实施例中的另一种液晶器件200的结构。该液晶器件200具有与第1实施例的液晶器件100类似的结构，所不同的是，在第1实施例的液晶器件100中的第2吸收型偏振片140与散射片150之间插入λ/2移相片。

图7示出第1吸收型偏振片120的透射轴120T、第2吸收型偏振片140的透射轴140T、λ/2移相片210的光轴2100A与反射型偏振片160的反射轴160R之间的关系。在第2实施例的液晶器件200中，将第1吸收型偏振片120的透射轴120T设置成相对于x轴方向反时针倾斜45度。将第2吸收型偏振片140的透射轴140T设置成与第1吸收型偏振片120的透射轴120T垂直。将λ/2移相片210的光轴2100A设置成相对于透射轴140T顺时针倾斜45度。因此，进入λ/2移相片210中的具有与透射轴140T平行的偏振方向的线偏振光被变换为顺时针旋转90度的线偏振光，即具有与第1吸收型偏振片120的透射轴120T平行的偏振轴210T的线偏振光。将反射型偏振片160的反射轴160R设置成相对于偏振轴210T顺时针倾斜约20度。

如图7中所示那样设置第1吸收型偏振片120的透射轴120T、第2吸收型偏振片140的透射轴140T、λ/2移相片210的光轴2100A和反射型偏振片160的反射轴160R使液晶器件100能保证在反射型显示模式与透射型显示模式之间没有亮/暗状态的反转的显示，同时维持了反射型显示的有利的特性，象第1实施例的液晶器件100那样。

以上的描述涉及在第2吸收型偏振片140与散射片150之间插入λ/2移相片210的特定的配置。但是，在另一种方式下，也可将λ/2移相片210插在散射片150与反射型偏振片160之间。该配置可得到几乎相同的效果。也可使用λ/4移相片来代替λ/2移相片。

C.第3实施例

图8示意性地说明按照本发明的第3实施例中的又一种液晶器件300的结构。该液晶器件300具有与第1实施例的液晶器件100类似的结构，所不同的是，在第1实施例的液晶器件100中的反射型偏振片160与背照光源170之间插入彩色滤光片310。来自该第1实施例的该变形例可得到下述的效果。

图9是示出在XYZ彩色特性系统中在图5的曲线图中示出的第1实施例中被观察到的反射光和透射光的色度坐标xy的图。图9的曲线图示出在亮的显示的情况下透射光和反射光的色度坐标相对于组合角θax的变动。如从该曲线图中可清楚地看到的那样，尽管反射光的颜色几乎不改变，但透射光的颜色与反射光的颜色不同，并随组合角θax的变动有很大的变动。在第3实施例的液晶器件300中，将彩色滤光片310配置在背照光源170与反射型偏振片160之间，以便使透射光的颜色接近于反射光的颜色。该配置有效地减少了在反射型显示与透射型显示之间的显示色调的差别。

虽然液晶器件300包括彩色滤光片310，但可在略去彩色滤光片的同时将包含在背照光源170中的光源171的发射谱调整成使色调差减少。

D.电子装置的例子

可将本发明的液晶器件很好地应用于在各种便携式设备中包含的液晶器件，这些便携式设备被用于各种不同的环境中并希望具有很小的功耗。图10A至10C示出应用了本发明的液晶器件的电子装置的例子。

图10A示出在本体801的正面的上部具有显示单元802的蜂窝电话。图10B示出在本体803的中心具有显示单元804的手表。图10C示出在本体805的上部具有显示单元806并在本体下部具有输入单元807的便携式信息装置。

这些信息装置被用于各种不同的环境中，室内和室外，因此希望在一个长的时间内用电池来驱动。因此，用作这些显示单元802、804和806的显示器件最好具有很小的功耗。该具有很小的功耗的显示器件的一个已知的例子是利用自然光的反射型液晶器件。但是，该已知的反射型液晶器件实际上不能在暗的环境中使用。本发明的液晶器件能以两种不同的模式、即反射型显示模式和透射型显示模式来使用。本发明的液晶器件保证在反射型显示模式与透射型显示模式之间没有亮/暗状态的反转的显示，同时维持了反射型显示的亮度。这样，本发明的液晶器件可有效地应用于电子装置。

上述的实施例涉及简单的矩阵结构的液晶单元。但本发明也适用于有源矩阵结构的液晶单元。虽然在上述的实施例中没有专门提到，但本发明可应用于彩色显示和单色显示的液晶单元。

以上讨论的电子装置的例子不是限定性的，而只是说明性的。本发明的液晶器件可应用于其它各种具有显示单元的电子装置。

应清楚地了解，在任何意义上，上述的实施例只是说明性的，而不是限定性的。本发明的范围和精神只由后附的权利要求的各项来限定。

Claims (23)

1.一种响应于给定的图象信号来调制光的液晶器件，该液晶器件包括：

接受外部光的第1吸收型偏振片；

接受从第1吸收型偏振片发出的光的液晶单元；

接受从液晶单元发出的光的第2吸收型偏振片；以及

接受从第2吸收型偏振片发出的光的反射型偏振片，其特征在于：

该反射型偏振片具有在预定方向上的反射轴，以反射至少一部分已透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片并入射到该反射型偏振片上的光，该反射型偏振片部分地透射包含线偏振光分量的光，该线偏振光分量被包含在从第2吸收型偏振片的相对的一侧进入该反射型偏振片的光中，并且该线偏振光分量将透射穿过该第2吸收型偏振片；

第1吸收型偏振片具有在特定方向上的透射轴，它使已被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片的光透射穿过第1吸收型偏振片；

其中所述反射型偏振片的反射轴设定为与从所述第2吸收型偏振片发出的并且由所述反射型偏振片接收的光的偏振方向倾斜15-25度，以避免使由所述反射型偏振片反射的光形成的显示与从外部来的光的亮/暗状态反转，和使从所述第2吸收型偏振片进入所述反射型偏振片准备透射穿过所述反射型偏振片的光形成的显示的亮/暗状态反转。

2.如权利要求1中所述的液晶器件，其特征在于：

还包括插在第2吸收型偏振片与反射型偏振片之间的散射片。

3.如权利要求1中所述的液晶器件，其特征在于：

调整该反射型偏振片的反射轴的预定方向，使第1光的量对第2光的量的比率在从液晶单元朝向第2吸收型偏振片以最大量发射具有第1预定偏振方向的线偏振光分量的状态下不小于15％，该第1光是被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，该第2光是入射到第1吸收型偏振片上的光。

4.如权利要求2中所述的液晶器件，其特征在于：

调整该反射型偏振片的反射轴的预定方向，使第1光的量对第2光的量的比率在从液晶单元朝向第2吸收型偏振片以最大量发射具有第1预定偏振方向的线偏振光分量的状态下不小于15％，该第1光是被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，该第2光是入射到第1吸收型偏振片上的光。

5.如权利要求1中所述的液晶器件，还包括对着第2吸收型偏振片而配置并跨越反射型偏振片的背照光源，其特征在于：

调整从该背照光源发出的光，使其具有与白色不同的颜色，以便使第1光的颜色接近于第2光的颜色，第1光是从背照光源发出的并透射穿过反射型偏振片、第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，第2光是这样的光：它来自外部并透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片、其后被反射型偏振片反射，然后透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片。

6.如权利要求5中所述的液晶器件，其特征在于：

该背照光源包括：

光源；以及

调整从该光源发出的光的颜色的彩色滤光片。

7.一种包括显示器件的电子装置，该显示器件包括：

从外部接受光的第1吸收型偏振片；

接受从第1吸收型偏振片发出的光的液晶单元；

接受从液晶单元发出的光的第2吸收型偏振片；以及

接受从第2吸收型偏振片发出的光的反射型偏振片，其特征在于：

该反射型偏振片具有在预定方向上的反射轴，以反射至少一部分已透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片并入射到该反射型偏振片上的光，该反射型偏振片部分地透射包含线偏振光分量的光，该线偏振光分量被包含在从第2吸收型偏振片的相对的一侧进入该反射型偏振片的光中，并且该线偏振光分量将透射穿过该第2吸收型偏振片；

第1吸收型偏振片具有在特定方向上的透射轴，它使已被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片的光透射穿过第1吸收型偏振片；

其中所述反射型偏振片的反射轴设定为与从所述第2吸收型偏振片发出的并且由所述反射型偏振片接收的光的偏振方向倾斜15-25度，以避免使由所述反射型偏振片反射的光形成的显示与从外部来的光的亮/暗状态反转，和使从所述第2吸收型偏振片进入所述反射型偏振片准备透射穿过所述反射型偏振片的光形成的显示的亮/暗状态反转。

8.如权利要求7中所述的电子装置，其特征在于：

该显示器件还包括插在第2吸收型偏振片与反射型偏振片之间的散射片。

9.如权利要求7中所述的电子装置，其特征在于：

调整该反射型偏振片的反射轴的预定方向，使第1光的量对第2光的量的比率在从液晶单元朝向第2吸收型偏振片以最大量发射具有第1预定偏振方向的线偏振光分量的状态下不小于15％，该第1光是被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，该第2光是入射到第1吸收型偏振片上的光。

10.如权利要求8中所述的电子装置，其特征在于：

调整该反射型偏振片的反射轴的预定方向，使第1光的量对第2光的量的比率在从液晶单元朝向第2吸收型偏振片以最大量发射具有第1预定偏振方向的线偏振光分量的状态下不小于15％，该第1光是被反射型偏振片反射并透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，该第2光是入射到第1吸收型偏振片上的光。

11.如权利要求7中所述的电子装置，该显示器件还包括对着第2吸收型偏振片而配置并跨越反射型偏振片的背照光源，其特征在于：

调整从该背照光源发出的光，使其具有与白色不同的颜色，以便使第1光的颜色接近于第2光的颜色，第1光是从背照光源发出的并透射穿过反射型偏振片、第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片的光，第2光是这样的光：它来自外部并透射穿过第1吸收型偏振片、液晶单元和第2吸收型偏振片、其后被反射型偏振片反射，然后透射穿过第2吸收型偏振片、液晶单元和第1吸收型偏振片。

12.如权利要求11中所述的电子装置，其特征在于：

该背照光源包括：

光源；以及

调整从该光源发出的光的颜色的彩色滤光片。

13.一种液晶器件，包括：

具有第一面和第二面的液晶单元；

面向所述液晶单元的第一面的第1吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴；

面向所述液晶单元的第二面的第2吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴；

面向第2吸收型偏振片的反射型偏振片，具有一个反射轴和一个吸收轴，所述反射型偏振片的反射轴与所述第2吸收型偏振片的透射轴形成15-25度的一个角；和

一个面向所述反射型偏振片的光源单元。

14.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：在所述第2吸收型偏振片和所述反射型偏振片之间插有一个散射片。

15.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于还包括一个由散射材料构成的光粘接层，插在所述第2吸收型偏振片和所述反射型偏振片之间。

16.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于还包括：插在所述第2吸收型偏振片和所述光源之间的一个偏振片，该偏振片的透射轴平行于所述反射型偏振片。

17.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：所述光源单元包含有一个光源和一个导光片。

18.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：所述光源单元是冷阴极射线管、发光二极管或电致发光器件。

19.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：所述液晶单元含有TN或STN液晶材料。

20.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：所述第1吸收型偏振片的透射轴与所述第2吸收型偏振片的透射轴成直角。

21.如权利要求13中所述的液晶器件，其特征在于：所述第1吸收型偏振片的透射轴与所述第2吸收型偏振片的透射轴平行。

22.一种液晶器件，包括：

具有第一面和第二面的液晶单元；

面向所述液晶单元的第一面的第1吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴；

面向所述液晶单元的第二面的第2吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴；

面向第2吸收型偏振片的一个阻滞膜，所述阻滞膜具有一个偏振轴；

面向所述阻滞膜的反射型偏振片，具有一个反射轴和一个吸收轴，所述反射型偏振片的反射轴与所述阻滞膜的偏振轴形成15-25度的一个角；和

一个面向所述反射型偏振片的光源单元。

23.一种液晶器件，包括：

含有TN液晶并具有第一面和第二面的液晶单元；

面向所述液晶单元的第一面的第1吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴；

面向所述液晶单元的第二面的第2吸收型偏振片，它具有一个透射轴和一个吸收轴，所述第2吸收型偏振片的透射轴与所述第1吸收型偏振片的透射轴相互垂直或者相互平行；

面向第2吸收型偏振片的一个阻滞膜，所述阻滞膜具有一个偏振轴；

面向所述阻滞膜的反射型偏振片，具有一个反射轴和一个吸收轴，所述反射型偏振片的反射轴与所述阻滞膜的偏振轴形成15-25度的一个角；和

一个面向所述反射型偏振片的光源单元。

Images