CN118057231A - 液晶显示装置 - Google Patents

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CN118057231A
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CN
China
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liquid crystal
display device
crystal display
layer
substrate
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CN202311389871.2A
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English (en)
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寺下慎一
渡边光一
下敷领文一
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Sharp Display Technology Corp
Original Assignee
Sharp Display Technology Corp
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Publication date
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Abstract

提高了在横电场模式下进行显示的反射型或半透射型液晶显示装置的对比度比。本发明的液晶显示装置包括：第一基板；第二基板，其配置为比第一基板更靠近观察者侧；液晶层，其设置在第一基板与第二基板之间；偏振板，其配置为比液晶层更靠近观察者侧；以及相位差层，其配置在偏振板与液晶层之间，液晶显示装置具有排列成阵列状的多个像素。第一基板具有：反射层，其反射光；第一电极以及第二电极，其能够在液晶层产生横电场；以及第一水平取向膜，其与液晶层接触。第二基板具有与液晶层接触的第二水平取向膜。液晶层在未施加电压时扭转取向。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置一般大致分为透射型液晶显示装置和反射型液晶显示装置。透射型液晶显示装置进行使用了从背光源出射的光的透射模式的显示。反射型液晶显示装置进行使用了周围光的反射模式的显示。另外，提出了一种液晶显示装置，该液晶显示装置包含各像素以反射模式进行显示的反射区域和以透射模式进行显示的透射区域。这样的液晶显示装置被称为半透射型(Transflective)或透射反射两用型液晶显示装置。
反射型和半透射型液晶显示装置优选用作例如在室外使用的移动用途的中小型的显示装置。反射型液晶显示装置例如在专利文献1中公开。半透射型液晶显示装置例如在专利文献2中公开。
另外，对智能手机、平板电脑等所使用的液晶显示装置赋予了触摸传感器功能。作为触摸传感器的方式，已知有电阻膜式、静电电容式、光学式等各种方式。
具备触摸传感器的液晶显示装置(以下称为“触摸面板”)大致分为在液晶显示装置上外挂触摸传感器的方式(“外挂型”)和液晶显示装置内置触摸传感器的方式(“内置型”)。内置型触摸面板比外挂型触摸面板更有利于薄型化、轻量化等，具有提高光的透射率的优点。
内置型的触摸面板中有“On-cell型”和“In-cell型的触摸面板”。在此，“cell(单元)”是指显示面板。显示面板具备：有源矩阵基板(TFT基板)；对置基板，其以与TFT基板对置的方式配置；以及液晶层，其设置在TFT基板与对置基板之间。在“In-cell型”中，承担触摸传感器功能的层设置在显示面板内。在“On-cell型”中，承担触摸传感器功能的层配置于显示面板与设置于显示面板的观察者侧的偏振板之间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2000-122094号公报专利文献2：日本专利特开2003-131268号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
In-cell型能够实现原理上最薄且轻的触摸面板。另外，如已说明的那样，能够进行反射模式的显示的液晶显示装置适合在室外使用。因此，虽然期望能够进行反射模式的显示的In-cell型触摸面板，但尚未实现。其理由在于，在能够进行反射模式的显示的液晶显示装置中，在对置基板侧设置有用于对液晶层施加电压的一对电极的一方(称为“对置电极”或“共用电极”)。
在FFS(Fringe Field Switching：边缘场切换)模式等横电场模式的液晶显示装置中，用于向液晶层施加电压的一对电极(像素电极和共用电极)仅设于TFT基板侧。因此，认为通过采用横电场模式，能够实现能够进行反射模式的显示的In-cell型触摸面板。
然而，横电场模式的反射型液晶显示装置由于以下的理由，反射率低，不耐实用。在横电场模式的液晶显示装置中，像素电极和共用电极的至少一方是形成为梳齿形状的梳齿电极。由于起因于梳齿形状的电场的不均匀性，在像素内产生液晶取向的分布，因此，在像素整体中无法获得最大的透射率、反射光的提取效率，平均的透射率、反射效率下降。在反射型时，其影响比透射型大。在反射型中，光入射至偏振板，通过相位差板、液晶层并被反射层反射后，再次通过液晶层、相位差板并入射至偏振板。这是因为，在黑显示时，在偏振板与反射层之间，为了使透射光由直线偏振光变为圆偏振光或由圆偏振光变为直线偏振光的偏振光变换成立，由于液晶层的延迟Δn·d的设定值是1/4波长条件(即138nm)，因此，相对地，由电场的不均匀性(以及与之相伴的取向的不均匀性)引起的透射率变动变大，平均透射率的降低也变大。
本发明的实施方式是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提高以横电场模式进行显示的反射型或半透射型液晶显示装置的对比度比。
解决问题的方案
本说明书公开了以下项目中记载的显示装置。
[项目1]
一种液晶显示装置，其包括：
第一基板；
第二基板，其配置为比所述第一基板更靠近观察者侧；
液晶层，其设置在所述第一基板与所述第二基板之间；
偏振板，其配置为比所述液晶层更靠近观察者侧；以及
相位差层，其配置在所述偏振板与所述液晶层之间，
所述液晶显示装置具有排列成阵列状的多个像素，
所述第一基板具有：
反射层，其反射光；
第一电极以及第二电极，其能够在所述液晶层产生横电场；以及第一水平取向膜，其与所述液晶层接触，
所述第二基板具有第二水平取向膜，所述第二水平取向膜与所述液晶层接触，
所述液晶层在未施加电压时扭转取向。
[项目2]
在项目1所述的液晶显示装置中，所述液晶层包含正型的液晶材料。
[项目3]
在项目2所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为58.3°以上且89.9°以下。
[项目4]
在项目2所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为64.0°以上且84.3°以下。
[项目5]
在项目2所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为68.4°以上且79.4°以下。
[项目6]
在项目2所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为71.4°以上且76.6°以下。
[项目7]
在项目2至6中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为110.8°以上且132.3°以下。
[项目8]
在项目2至6中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为114.4°以上且129.3°以下。
[项目9]
在项目2至6中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为117.9°以上且126.1°以下。
[项目10]
在项目2至6中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为120.1°以上且124.2°以下。
[项目11]
在项目2至10中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为132.4°以上且143.6°以下。
[项目12]
在项目2至10中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为134.0°以上且141.4°以下。
[项目13]
在项目2至10中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为135.5°以上且139.7°以下。
[项目14]
在项目2至10中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为136.5°以上且138.5°以下。
[项目15]
在项目2至14中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为144.5°以上且163.0°以下。
[项目16]
在项目2至14中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为147.4°以上且160.2°以下。
[项目17]
在项目2至14中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为150.4°以上且157.3°以下。
[项目18]
在项目2至14中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为152.2°以上且155.5°以下。
[项目19]
在项目2至18中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为152.3nm以上且285.8nm以下。
[项目20]
在项目2至18中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为176.9nm以上且260.8nm以下。
[项目21]
在项目2至18中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为195.8nm以上且240.5nm以下。
[项目22]
在项目2至18中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为207.0nm以上且228.5nm以下。
[项目23]
在项目1所述的液晶显示装置中，所述液晶层包含负型的液晶材料。
[项目24]
在项目23所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为58.5°以上且89.6°以下。
[项目25]
在项目23所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为63.8°以上且84.3°以下。
[项目26]
在项目23所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为68.1°以上且80.0°以下。
[项目27]
在项目23所述的液晶显示装置中，未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为71.0°以上且77.0°以下。
[项目28]
在项目23至27中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为111.3°以上且133.8°以下。
[项目29]
在项目23至27中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为115.1°以上且130.4°以下。
[项目30]
在项目23至27中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为118.4°以上且127.0°以下。
[项目31]
在项目23至27中的任一项所述的液晶显示装置中，所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为120.4°以上且125.0°以下。
[项目32]
在项目23至31中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为131.4°以上且143.3°以下。
[项目33]
在项目23至31中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为133.5°以上且141.3°以下。
[项目34]
在项目23至31中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为135.2°以上且139.6°以下。
[项目35]
在项目23至31中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为136.3°以上且138.6°以下。
[项目36]
在项目23至35中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为143.1°以上且164.1°以下。
[项目37]
在项目23至35中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为147.0°以上且160.4°以下。
[项目38]
在项目23至35中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为150.1°以上且157.5°以下。
[项目39]
在项目23至35中的任一项所述的液晶显示装置中，所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为151.9°以上且155.8°以下。
[项目40]
在项目23至39中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为151.2nm以上且285.1nm以下。
[项目41]
在项目23至39中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为175.9nm以上且259.3nm以下。
[项目42]
在项目23至39中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为193.8nm以上且240.5nm以下。
[项目43]
在项目23至39中的任一项所述的液晶显示装置中，在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为204.7nm以上且229.4nm以下。
[项目44]
在项目1至43中的任一项所述的液晶显示装置中，
所述第一基板具有：
基板；
背板电路，其设置在所述基板上，且驱动所述多个像素；
第一层间绝缘层，其以覆盖所述背板电路的方式设置；以及
第二层间绝缘层，其设置在所述第一层间绝缘层上，
所述反射层设置在所述第一层间绝缘层与所述第二层间绝缘层之间，
所述第一电极以及所述第二电极设置在所述第二层间绝缘层与所述第一水平取向膜之间。
[项目45]
在项目44所述的液晶显示装置中，
所述第一基板具有电介质层，所述电介质层设置在所述第二层间绝缘层与所述第一水平取向膜之间，
所述第一电极以及所述第二电极中的一方设置在所述第二层间绝缘层与所述电介质层之间，
所述第一电极以及所述第二电极中的另一方设置在所述电介质层与所述第一水平取向膜之间。
[项目46]
在项目1至45中的任一项所述的液晶显示装置中，
所述第一电极以及所述第二电极中的至少一方具有多个带状部以及至少一个狭缝，所述至少一个狭缝位于所述多个带状部中的彼此邻接的两个带状部之间。
[项目47]
在项目46所述的液晶显示装置中，
所述多个带状部的每个带状部包含：
第一部分，其向第一方向延伸；以及
第二部分，其向与所述第一方向不同的第二方向延伸。
[项目48]
在项目46所述的液晶显示装置中，
所述多个带状部包含：
至少一个第一带状部，其向第一方向延伸；以及
至少一个第二带状部，其向与所述第一方向不同的第二方向延伸。
[项目49]
在项目1至48中的任一项所述的液晶显示装置以常黑模式进行显示。
[项目50]
在项目1至49中的任一项所述的液晶显示装置中，
所述第一电极以及所述第二电极中的一方是设置于所述多个像素的每个像素中的像素电极，
所述第一电极以及所述第二电极中的另一方是共用电极，所述共用电极包含能够分别作为触摸传感器电极起作用的多个段，所述第一基板具有多条触摸布线，所述多条触摸布线分别与对应的触摸传感器电极连接。
[项目51]
在项目1至50中的任一项所述的液晶显示装置中，
所述第一基板具有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置于所述多个像素的每个像素，且含有氧化物半导体层。
[项目52]
在项目51所述的液晶显示装置中，所述氧化物半导体层包含In-Ga-Zn-O系半导体。
[项目53]
在项目1至52中的任一项所述的液晶显示装置还包括：照明装置，其配置为比所述第一基板更靠近背面侧，或者比所述偏振板更靠近观察者侧。
发明效果
根据本发明的实施方式，提高了在横电场模式下进行显示的反射型或半透射型液晶显示装置的对比度比。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施方式的液晶显示装置100的剖视图。
图2是液晶显示装置100所具有的多个像素P的等效电路图。
图3A是示意性地示出液晶显示装置100的剖视图。
图3B是示意性地示出液晶显示装置100的剖视图。
图4是示出未施加电压时的第一水平取向膜19附近的液晶分子31A、第二水平取向膜29附近的液晶分子31B、偏振板40的光吸收轴40AA、λ/2板51的滞相轴51SA以及λ/4板52的滞相轴52SA的图。
图5是示出未施加电压时的第一水平取向膜19附近的液晶分子31A、第二水平取向膜29附近的液晶分子31B、偏振板40的光吸收轴40AA、λ/2板51的滞相轴51SA以及λ/4板52的滞相轴52SA的图。
图6A是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从第一水平取向膜19侧观察TFT基板10的图。
图6B是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从第二水平取向膜29侧观察对置基板20的图。
图6C是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从对置基板20侧观察贴合了TFT基板10和对置基板20后的液晶显示装置100的图。
图7是示出在液晶材料为正型的情况下黑反射率成为最小的偏振板40、λ/2板51、λ/4板52的光轴的设定的图。
图8是示出液晶层30的扭转角θ1与对比度比的关系的曲线图。
图9是示出偏振板40的光吸收轴40AA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图10是示出λ/2板51的滞相轴51SA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图11是示出λ/4板52的滞相轴52SA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图12是示出上层电极的带状部SP的角度与对比度比的关系的曲线图。
图13是示出液晶层30的延迟Δn·d与对比度比的关系的曲线图。
图14是示出λ/2板51的延迟与对比度比之间的关系的曲线图。
图15是示出λ/4板52的延迟与对比度比之间的关系的曲线图。图16A是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从第一水平取向膜19侧观察TFT基板10的图。
图16B是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从第二水平取向膜29侧观察对置基板20的图。
图16C是用于说明在光学模拟时设想的单畴结构的图，是从对置基板20侧观察贴合了TFT基板10和对置基板20后的液晶显示装置100的图。
图17是示出在液晶材料为负型的情况下黑反射率成为最小的偏振板40、λ/2板51、λ/4板52的光轴的设定的图。
图18是示出液晶层30的扭转角θ1与对比度比的关系的曲线图。
图19是示出偏振板40的光吸收轴40AA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图20是示出λ/2板51的滞相轴51SA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图21是示出λ/4板52的滞相轴52SA的角度与对比度比的关系的曲线图。
图22是示出上层电极的带状部SP的角度与对比度比的关系的曲线图。
图23是示出液晶层30的延迟Δn·d与对比度比的关系的曲线图。
图24是示出λ/2板51的延迟与对比度比之间的关系的曲线图。
图25是示出λ/4板52的延迟与对比度比之间的关系的曲线图。
图26A是示出用于验证反射模式效率的测试单元800A的俯视图。
图26B是示出测试单元800A的剖视图，其示出了沿着图26A中的线26B-26B’的剖面。
图27A是示出针对测试单元800A的反射率测量时的层叠结构的图。
图27B是示出针对测试单元800A的反射率测量时的层叠结构的图。
图27C是用于说明光控制膜862的功能的图。
图28是示出实施例1的光轴设定的图。
图29是示出实施例2的光轴设定的图。
图30A是示出测试单元800B的俯视图。
图30B是示出测试单元800B的剖视图，其示出了沿着图30A中的30B-30B’线的剖面。
图31A是从第一水平取向膜819侧观察测试单元800B的背面基板810的图。
图31B是从第二水平取向膜829侧观察测试单元800B的前表面基板820的图。
图31C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800B的图。
图32是示出针对测试单元800B的反射率测量时的层叠结构的图。
图33是示出比较例1的光轴设定的图。
图34A是示出测试单元800C的俯视图。
图34B是示出测试单元800C的剖视图，其示出了沿着图34A中的线34B-34B’的剖面。
图35是示出针对测试单元800C的反射率测量时的层叠结构的图。
图36是示出比较例2的光轴设定的图。
图37A是示出测试单元800D、800E和800F的俯视图。
图37B是示出测试单元800D、800E和800F的剖视图，其示出了沿着图37A中的线37B-37B’的剖面。
图38A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800D的背面基板810的图。
图38B是从水平取向膜829侧观察测试单元800D的前表面基板820的图。
图38C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800D的图。
图39A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800E的背面基板810的图。
图39B是从水平取向膜829侧观察测试单元800E的前表面基板820的图。
图39C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800E的图。
图40A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800F的背面基板810的图。
图40B是从水平取向膜829侧观察测试单元800F的前表面基板820的示意图。
图40C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800F的图。
图41是示出针对测试单元800D、800E和800F的反射率测量时的层叠结构的图。
图42是示出比较例3-1的光轴设定的图。
图43是示出比较例3-2的光轴设定的图。
图44是示出比较例3-3的光轴设定的图。
图45是示出针对实施例1的反射率测量的结果(电压-反射率特性)的曲线图。
图46是示出针对实施例2的反射率测量的结果(电压-反射率特性)的曲线图。
图47是示出针对比较例1的反射率测量的结果(电压-反射率特性)的曲线图。
图48是示出针对比较例2的反射率测量的结果(电压-反射率特性)的曲线图。
图49是示出针对比较例3-3的反射率测量的结果(电压-反射率特性)的曲线图。
图50A是示出上层电极UE的例子的俯视图。
图50B是示出上层电极UE的另一个例子的俯视图。
图51A是示出在液晶材料为正型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子的图。
图51B是示出在液晶材料为正型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子的图。
图52A是示出在液晶材料为负型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子的图。
图52B是示出在液晶材料为负型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子的图。
图53是例示出液晶显示装置100中的触摸传感器电极以及触摸布线的配置关系的俯视图。
图54是示意性地示出根据本发明的实施方式的其他液晶显示装置200的剖视图。
图55是示出液晶显示装置200的各像素P所包含的反射区域Rf和透射区域Tr的图。
图56是示出液晶显示装置100具备照明装置(前光灯)80的构成的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，本发明的实施方式并不限于以下例示的内容。
参照图1和图2说明根据本发明的实施方式的液晶显示装置100。液晶显示装置100是以常黑模式进行显示的反射型的液晶显示装置。图1是示意性地示出液晶显示装置100的剖视图。图2是液晶显示装置100所具有的多个像素P的等效电路图。
如图1所示，液晶显示装置100具备有源矩阵基板(以下称为“TFT基板”)10、配置为比TFT基板10更靠近观察者侧的对置基板(有时也称为“彩色滤光片基板”)20、以及设置于TFT基板10与对置基板20之间的液晶层30。液晶显示装置100还具备配置为比液晶层30更靠近观察者侧的偏振板40和配置在偏振板40与液晶层30之间的相位差层50。在此，偏振板40配置为比对置基板20更靠近观察者侧，相位差层50配置在偏振板40与对置基板20之间。偏振板40具体为吸收型的直线偏振板。相位差层50包括λ/2板51和λ/4板52。
另外，如图2所示，液晶显示装置100具有排列成矩阵状的多个像素P。多个像素P典型地包含显示红色的红色像素、显示绿色的绿色像素和显示蓝色的蓝色像素。各像素P包括薄膜晶体管(TFT)11、可在液晶层30中产生横电场的像素电极PE及共用电极CE。TFT11的栅极电极与对应的栅极布线(扫描布线)GWL电连接。TFT11的源极电极与对应的源极布线(信号布线)SWL电连接。TFT11的漏极电极7电连接于像素电极PE。
接着，参照图3A说明TFT基板10和对置基板20的更具体的构成。图3A是示意性地示出液晶显示装置100的剖视图。
TFT基板10具有基板10a、背板电路BP、第一层间绝缘层12和反射层13。另外，TFT基板10还具有第二层间绝缘层14、共用电极CE、电介质层15、像素电极PE以及第一水平取向膜19。
基板10a支承背板电路BP等。基板10a透明且具有绝缘性。基板10a例如是玻璃基板或塑料基板。
背板电路BP设置在基板10a上。背板电路BP是用于驱动多个像素P的电路。在此，背板电路BP包括已经说明的TFT11、栅极布线GWL以及源极布线SWL等。
第一层间绝缘层12被设置为覆盖背板电路BP。第一层间绝缘层12的表面具有凹凸形状。也就是说，第一层间绝缘层12具有凹凸表面结构。具有凹凸表面结构的第一层间绝缘层12例如能够如日本专利第3394926号公报所记载的那样使用感光性树脂来形成。
反射层13设置在第一层间绝缘层12上。反射层13由反射光的材料形成。更具体而言，反射层13由反射率高的金属材料形成。作为反射层13的材料，例如能够使用银合金、铝或铝合金。
反射层13的表面具有反映出第一层间绝缘层12的凹凸表面结构的凹凸形状。也就是说，反射层13也具有凹凸表面结构。反射层13的凹凸表面结构也称为MRS(MicroReflective Structure)，是为了对周围光进行扩散反射来实现接近于纸白色的显示而设置的。凹凸表面结构例如能够由以使相邻的凸部p的中心间隔为5μm以上且50μm以下、优选为10μm以上且20μm以下的方式随机配置的多个凸部p构成。从基板10a的法线方向观察时，凸部p的形状为大致圆形或大致多边形。凸部p在像素P中所占的面积例如为约20％至40％。凸部p的高度例如为1μm以上且5μm以下。
第二层间绝缘层14设置在第一层间绝缘层12上以覆盖反射层13。因此，可以说在第一层间绝缘层12与第二层间绝缘层14之间设置有反射层13。
共用电极CE设置在第二层间绝缘层14上。也就是说，共用电极CE隔着第二层间绝缘层14配置在反射层13上。换言之，反射层13相对于共用电极CE位于与液晶层30相反的一侧(即共用电极CE的背面侧)。
共用电极CE由透明导电材料形成。作为透明导电材料，能够使用例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO(注册商标))、或者它们的混合物。
电介质层15以覆盖共用电极CE的方式设置。
像素电极PE分别设于多个像素P。另外，像素电极PE设置在电介质层15上。即，反射层13相对于像素电极PE也位于与液晶层30相反的一侧(即，比像素电极PE更靠近背面侧)。
像素电极PE由透明导电材料形成。作为用于形成像素电极PE的透明导电材料，能够使用与共用电极CE同样的材料。像素电极PE与背板电路BP电连接。
在图示的例子中，像素电极PE经由接触电极16与背板电路BP电连接(更具体而言是TFT11的漏极电极)。接触电极16由与反射层13相同的金属膜(即，与反射层13同层)形成。在第一层间绝缘层12中形成有使背板电路BP的一部分(更具体而言是TFT11的漏极电极的至少一部分)露出的第一接触孔CH1，接触电极16在第一接触孔CH1连接于背板电路BP上。另外，在第二层间绝缘层14中形成有使接触电极16的一部分露出的第二接触孔CH2，像素电极PE在第二接触孔CH2中与接触电极16连接。
此外，图3A虽未图示，但像素电极PE具有多个带状部和位于彼此邻接的两个带状部间的至少一个狭缝。
第一水平取向膜19设置在像素电极PE上，并与液晶层30接触。因此，可以说像素电极PE以及共用电极CE设于第二层间绝缘层14与第一水平取向膜19之间。另外，可以说电介质层15也设于第二层间绝缘层14与第一水平取向膜19之间，在此，共用电极CE设于第二层间绝缘层14与电介质层15之间，像素电极PE设于电介质层15与第一水平取向膜19之间。
对置基板20具有基板20a、彩色滤光片层21和第二水平取向膜29。另外，在此虽未图示，但对置基板20还具有多个柱状间隔物。
基板20a支承彩色滤光片层21等。基板20a透明且具有绝缘性。基板20a例如是玻璃基板或塑料基板。
彩色滤光片层21典型地包含：设置于与红色像素对应的区域的红色滤光片、设置于与绿色像素对应的区域的绿色滤光片、以及设置于与蓝色像素对应的区域的蓝色滤光片。红色滤光片、绿色滤光片以及蓝色滤光片分别透射红色光、绿色光以及蓝色光。
此外，在不进行彩色显示的情况下，省略彩色滤光片层21。
根据需要，也可以设置覆盖彩色滤光片层21的外涂层(平坦化层)。另外，根据所使用的透明导电材料(像素电极PE、共用电极CE用)、有机绝缘材料(第一层间绝缘层12、第二层间绝缘层14用)、无机绝缘材料(电介质层15用)、取向膜材料(第一水平取向膜19、第二水平取向膜29用)，白显示有时会带有黄色。
在这种情况下，也可以通过用蓝色抗蚀剂形成外涂层，从而进行色度调整(蓝移)，使白显示的色度接近例如D65光源的色度。
柱状间隔物规定液晶层30的厚度(单元间隙)。柱状间隔物由感光性树脂形成。
第二水平取向膜29设置在彩色滤光片层21上，并与液晶层30接触。
液晶层30包含介电各向异性Δε为正的(即正型的)向列型液晶材料、或者介电各向异性Δε为负的(即负型的)向列型液晶材料。介电各向异性Δε是液晶分子31的长轴方向的介电常数ε∥和短轴方向的介电常数ε⊥之差(即ε∥-ε⊥)。根据需要，液晶层30也可以进一步含有手性剂。液晶层30例如能够通过滴下法形成。
从可靠性的观点出发，优选使用正型的液晶材料。在液晶材料为正型的情况下，液晶材料的双折射率Δn例如为0.07以下，液晶材料的介电各向异性Δε例如为10以上。
液晶层30的厚度没有特别限制，例如可以为3μm以上。
第一水平取向膜19及第二水平取向膜29分别实施取向处理，规定液晶层30所含的液晶分子31的取向方位。由第一水平取向膜19规定的取向方位和由第二水平取向膜29规定的取向方位互不相同。
由于在液晶层30的两侧设置有第一水平取向膜19和第二水平取向膜29，所以液晶层30的液晶分子31至少在未对液晶层30施加电压的状态下水平取向(即预倾角实质上为0°)。如已说明的那样，由第一水平取向膜19规定的取向方位和由第二水平取向膜29规定的取向方位不同，因此，如图3A所示，液晶层30在未施加电压时进行扭转取向。当对液晶层30施加电压时，即，当通过像素电极PE以及共用电极CE而在液晶层30中产生横电场时，液晶层30的取向状态根据横电场(边缘电场)而变化。
此外，在此例示了像素电极PE设置于共用电极CE的上方的构成，但与此相反，共用电极CE也可以设置于像素电极PE的上方。以下，有时将共用电极CE以及像素电极PE中相对位于上方的电极称为“上层电极”，将相对位于下方的电极称为“下层电极”。为了产生横电场，至少上层电极具有多个带状部和位于彼此邻接的两个带状部之间的至少一个狭缝。
图3B中示出共用电极CE设于像素电极PE的上方的构成的例子。在图3B所示的例子中，像素电极PE设于第二层间绝缘层14上，电介质层15以覆盖像素电极PE的方式设置。并且，共用电极CE设置在电介质层15上。在图3B所示的例子中，反射层13相对于像素电极PE以及共用电极CE位于与液晶层30相反的一侧(即，比像素电极PE以及共用电极CE更靠近背面侧)。另外，在图3B所示的例子中，也可以说像素电极PE以及共用电极CE设于第二层间绝缘层14与第一水平取向膜19之间，可以说电介质层15也设于第二层间绝缘层14与第一水平取向膜19之间。在图3B所示的例子中，像素电极PE设于第二层间绝缘层14与电介质层15之间，共用电极CE设于电介质层15与第一水平取向膜19之间。
此外，图3B中虽未图示出，但共用电极CE在每个像素P中具有多个带状部和位于彼此邻接的两个带状部之间的至少一个狭缝。
如已说明的那样，在如图3A所示那样像素电极PE设置在共用电极CE的上方的构成中，至少在像素电极PE中形成狭缝，在如图3B所示那样共用电极CE设置在像素电极PE的上方的构成中，至少在共用电极CE中形成狭缝。
在比较大型的(即像素P的面积比较大)的液晶显示装置中，优选像素电极PE设置在共用电极CE的上方。在像素电极PE设置在共用电极CE的上方的构成中，不需要在共用电极CE中形成狭缝，因此与共用电极CE设置在像素电极PE的上方的构成相比，共用电极CE的电阻率(面电阻率)的上升被抑制。当共用电极CE的电阻率上升时，施加于液晶层的边缘电场变弱。此外，在像素电极PE设置在共用电极CE的上方的构成中，由于需要在像素电极PE中形成狭缝，因此像素电极PE的电阻率上升，但由于向像素电极PE施加从外部输入的电压，因此容易减小电阻率的上升带来的影响(即，抑制边缘电场变弱)。为了抑制共用电极CE的电阻率的上升，也考虑使用由金属材料形成的低电阻布线(将低电阻布线连接到共用电极CE)，但在这样的构成中，由于产生由低电阻布线引起的正反射等导致的对显示的不良影响(例如眩光、彩虹色的衍射、干涉图案)，因此需要用黑矩阵等进行遮光，导致反射开口率降低。此外，在像素电极PE设置在共用电极CE的上方的构成中，由于形成有第二接触孔CH2的区域不存在共用电极CE，因此该区域对反射显示没有贡献，与共用电极CE设置在像素电极PE的上方的构成相比，反射率可能下降。由于对接触孔等反射显示没有贡献的区域的面积不依赖于像素P的面积的大小但需要一定程度的面积，因此，像素P的面积越小(即，高分辨率)，在像素P内对反射显示没有贡献的区域所占的比例越高，上述反射率的降低越大。反过来说，在比较大型的液晶显示装置中，容易进一步降低在像素P内对反射显示没有贡献的区域所占的比例，因此容易抑制上述反射率的降低。基于这些理由，在比较大型的(像素P的面积比较大)液晶显示装置中，像素电极PE设置在共用电极CE的上方的构成是有利的。
另外，如已说明的那样，由于像素P的面积越小(即高分辨率)，因形成第二接触孔CH2的区域对反射显示没有贡献引起的反射率的降低越高，因此在比较高分辨率的(即像素P的面积比越小)的液晶显示装置中，优选共用电极CE设置在像素电极PE的上方。
如上所述，在本实施方式的液晶显示装置100中，在液晶层30未施加电压时进行扭转取向的横电场模式下进行显示。由此，如后所述，能够充分地提高反射显示的对比度比。此外，在此例示液晶层30在未施加电压时进行扭转取向的FFS模式(称为“TW-FFS模式”)，但也可以采用液晶层30在未施加电压时进行扭转取向的IPS(In-Plane Switching：面内开关)模式(称为“TW-IPS模式”)。在采用TW-IPS模式的情况下，像素电极PE与共用电极CE设置在同层，像素电极PE以及共用电极CE这两者具有多个带状部(即，可以是梳齿状电极)。
以下，针对液晶层30的液晶材料为正型的情况和液晶层30的液晶材料为负型的情况，对本实施方式的液晶显示装置100中的液晶层30的扭转角、偏振板40的光吸收轴、λ/2板51的滞相轴、λ/4板52的滞相轴以及液晶层30的延迟Δn·d的优选的设定进行说明。此外，在本申请说明书中，“延迟”除非另有说明，是指对波长550nm的光的延迟。
[液晶材料为正型时]
首先，针对正型的情况，参照图4对从提高对比度比的观点出发优选的构成进行说明。图4是示出未施加电压时的第一水平取向膜19附近的液晶分子31A、第二水平取向膜29附近的液晶分子31B、偏振板40的光吸收轴40AA、λ/2板51的滞相轴51SA以及λ/4板52的滞相轴52SA的图。
未施加电压时的液晶层30的扭转角θ1是由第一水平取向膜19规定的取向方位和由第二水平取向膜29规定的取向方位形成的角，换言之，是第一水平取向膜19附近的液晶分子31A的长轴方向和第二水平取向膜29附近的液晶分子31B的长轴方向在扭转方向上形成的角。在此，在从观察者侧观察液晶显示装置100时，扭转方向是从由第一水平取向膜19规定的取向方位向由第二水平取向膜29规定的取向方位扭转的方向。
液晶层30的扭转角θ1优选为58.3°以上且89.9°以下，更优选为64.0°以上且84.3°以下。另外，扭转角θ1进一步优选为68.4°以上且79.4°以下，更进一步优选为71.4°以上且76.6°以下。
当扭转角θ1为58.3°以上且89.9°以下时，能够实现5以上的对比度比，当扭转角θ1为64.0°以上且84.3°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当扭转角θ1为68.4°以上且79.4°以下时，能够实现20以上的对比度比，当扭转角θ1为71.4°以上且76.6°以下时，能够实现30以上的对比度比。
偏振板40的光吸收轴40AA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ2优选为110.8°以上且132.3°以下，更优选为114.4°以上且129.3°以下。另外，角θ2进一步优选为117.9°以上且126.1°以下，更进一步优选为120.1°以上且124.2°以下。
当角θ2为110.8°以上且132.3°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ2为114.4°以上且129.3°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当角θ2为117.9°以上且126.1°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ2为120.1°以上且124.2°以下时，能够实现30以上的对比度比。
λ/2板51的滞相轴51SA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ3优选为132.4°以上且143.6°以下，更优选为134.0°以上且141.4°以下。另外，角θ3进一步优选为135.5°以上且139.7°以下，更进一步优选为136.5°以上且138.5°以下。
当角θ3为132.4°以上且143.6°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ3为134.0°以上且141.4°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当角θ3为135.5°以上且139.7°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ3为136.5°以上且138.5°以下时，能够实现30以上的对比度比。
λ/4板52的滞相轴52SA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ4优选为144.5°以上且163.0°以下，更优选为147.4°以上且160.2°以下。另外，角θ4进一步优选为150.4°以上且157.3°以下，更进一步优选为152.2°以上且155.5°以下。
当角θ4为144.5°以上且163.0°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ4为147.4°以上且160.2°以下时，能够实现10以上的对比度比。当角θ4为150.4°以上且157.3°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ4为152.2°以上且155.5°以下时，能够实现30以上的对比度比。
在将液晶材料的双折射率设为Δn、将液晶层30的厚度设为d时，液晶层30的延迟是双折射率Δn与厚度d的积(即Δn·d)。液晶层30的延迟Δn·d优选为152.3nm以上且285.8nm以下，更优选为176.9nm以上且260.8nm以下。另外，液晶层30的延迟Δn·d进一步优选为195.8nm以上且240.5nm以下，更进一步优选为207.0nm以上且228.5nm以下。
当液晶层30的延迟Δn·d为152.3nm以上且285.8nm以下时，能够实现5以上的对比度比，当液晶层30的延迟Δn·d为176.9nm以上且260.8nm以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当液晶层30的延迟Δn·d为195.8nm以上且240.5nm以下时，能够实现20以上的对比度比，当液晶层30的延迟Δn·d为207.0nm以上且228.5nm以下时，能够实现30以上的对比度比。
[液晶材料为负型时]
接着，针对负型的情况，参照图5对从提高对比度比的观点出发优选的构成进行说明。图5是示出未施加电压时的第一水平取向膜19附近的液晶分子31A、第二水平取向膜29附近的液晶分子31B、偏振板40的光吸收轴40AA、λ/2板51的滞相轴51SA以及λ/4板52的滞相轴52SA的图。
未施加电压时的液晶层30的扭转角θ1优选为58.5°以上且89.6°以下，更优选为63.8°以上且84.3°以下。另外，扭转角θ1进一步优选为68.1°以上且80.0°以下，更进一步优选为71.0°以上且77.0°以下。
当扭转角θ1为58.5°以上且89.6°以下时，能够实现5以上的对比度比，当扭转角θ1为63.8°以上且84.3°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当扭转角θ1为68.1°以上且80.0°以下时，能够实现20以上的对比度比，当扭转角θ1为71.0°以上且77.0°以下时，能够实现30以上的对比度比。
偏振板40的光吸收轴40AA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ2优选为111.3°以上且133.8°以下，更优选为115.1°以上且130.4°以下。另外，角θ2进一步优选为118.4°以上且127.0°以下，更进一步优选为120.4°以上且125.0°以下。
当角θ2为111.3°以上且133.8°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ2为115.1°以上且130.4°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当角θ2为118.4°以上且127.0°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ2为120.4°以上且125.0°以下时，能够实现30以上的对比度比。
λ/2板51的滞相轴51SA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ3优选为131.4°以上且143.3°以下，更优选为133.5°以上且141.3°以下。另外，角θ3进一步优选为135.2°以上且139.6°以下，更进一步优选为136.3°以上且138.6°以下。
当角θ3为131.4°以上且143.3°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ3为133.5°以上且141.3°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当角θ3为135.2°以上且139.6°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ3为136.3°以上且138.6°以下时，能够实现30以上的对比度比。
λ/4板52的滞相轴52SA与由第一水平取向膜19规定的液晶分子31A的取向方位在液晶层30的扭转方向上形成的角θ4优选为143.1°以上且164.1°以下，更优选为147.0°以上且160.4°以下。另外，角θ4进一步优选为150.1°以上且157.5°以下，更进一步优选为151.9°以上且155.8°以下。
当角θ4为143.1°以上且164.1°以下时，能够实现5以上的对比度比，当角θ4为147.0°以上且160.4°以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当角θ4为150.1°以上且157.5°以下时，能够实现20以上的对比度比，当角θ4为151.9°以上且155.8°以下时，能够实现30以上的对比度比。
液晶层30的延迟Δn·d优选为151.2nm以上且285.1nm以下，更优选为175.9nm以上且259.3nm以下。另外，液晶层30的延迟Δn·d进一步优选为193.8nm以上且240.5nm以下，更进一步优选为204.7nm以上且229.4nm以下。
当液晶层30的延迟Δn·d为151.2nm以上且285.1nm以下时，能够实现5以上的对比度比，当液晶层30的延迟Δn·d为175.9nm以上且259.3nm以下时，能够实现10以上的对比度比。另外，当液晶层30的延迟Δn·d为193.8nm以上且240.5nm以下时，能够实现20以上的对比度比，当液晶层30的延迟Δn·d为204.7nm以上且229.4nm以下时，能够实现30以上的对比度比。
[基于优选设置的光学模拟的验证结果]
上述的优选的设定是由本申请发明人通过使用了光学模拟的验证发现的。以下，说明其验证结果。
在验证之前，本申请发明人首先如以下说明的那样，发现作为扭转角θ1优选为74°附近。
如已说明的那样，即使单纯地在反射型液晶显示装置中采用现有的横电场模式，反射率也低。例如，在反射型液晶显示装置中采用了FFS模式(未施加电压时的扭转角为0°)的情况下的反射率为采用作为纵电场模式的一种的VA模式的情况下的反射率的60％左右。
另外，在反射型液晶显示装置中，具有使液晶层的延迟Δn·d约为138nm(对波长550nm的可见光满足λ/4条件)这样的特有的光学条件。因此，为了防止因窄单元厚度化引起的成品率的降低，在想要确保2.0μm以上的单元厚度的情况下，必须使液晶材料的双折射率Δn为0.069以下。双折射率Δn低的材料组成且实现高介电各向异性Δε(即兼顾低Δn和高Δε)在实用上的可靠性方面是困难的。
因此，本申请发明人为了缩小呈现出的双折射率Δn而增大单元厚度，研究了采用HAN(Hybrid Aligned Nematic：混合波导网)模式。然而，制作并验证了HAN模式的测试单元后，判明了黑显示的反射率(以下也简称为“黑反射率”)未充分降低、对比度比未充分提高(后述的比较例3)。因此，本申请发明人研究了TW-FFS模式的采用。
首先，设想包含反射型的液晶面板、偏振板、以及λ/2板(具有275nm的延迟的A板(单轴性相位差板))的构成，进行光学模拟，发现了优选的光学条件。作为模拟软件，使用SHINTECH公司制的LCD Master 1D。
求出了将单元厚度固定为3.0μm且扭转角和黑反射率成为最小的偏振板的光吸收轴角度以及λ/2板的滞相轴角度。但是，基于测试单元进行验证的结果是，黑色反射率为2％以上，没有下降到与纵电场模式相同水平的1％左右。因此，为了降低黑色反射率，进一步研究了λ/4板的追加。
设想包含反射型的液晶面板、偏振板、以及λ/2板和λ/4板(A板(单轴性相位差板))的构成，通过模拟求出了将单元厚度固定为3.0μm且黑色反射率成为最小的扭转角、偏振板的光吸收轴角度、λ/2板的滞相轴角度及延迟、λ/4板的滞相轴角度及延迟的条件。结果发现，扭转角为74°时黑反射率最小。
如下求出液晶材料为正型的情况下的优选的设定。为了光学模拟，设想出了如图6A、图6B以及图6C所示的单畴结构的液晶单元。图6A是从第一水平取向膜19侧观察TFT基板10的图，图6B是从第二水平取向膜29侧观察对置基板20的图。图6C是从对置基板20侧观察贴合了TFT基板10和对置基板20后的液晶显示装置100的图。在以下的说明中，将图6A、图6B以及图6C分别看作钟表的表盘，将3点方向设为0°，将顺时针旋转设为负，将逆时针旋转设为正。
由第一水平取向膜19规定的取向方位为0°方向，上层电极的各带状部SP所延伸的方向(也可以说是各狭缝SLT所延伸的方向)为+10°方向。各带状部SP的宽度为1.6μm，彼此邻接的两个带状部SP的间隔为3μm。另外，由第二水平取向膜29规定的取向方位在图6B中为+106°方向，在图6C中为+74°方向。即，扭转角θ1为+74°。
将使用SHINTECH公司制的LCD Master 1D，求出了将扭转角θ1固定为74°且黑反射率成为最小的单元厚度、偏振板40的光吸收轴40AA的角度、λ/2板51的滞相轴51SA的角度及延迟、λ/4板52的滞相轴52SA的角度及延迟作为参数。然后，仅改变这6个参数中的一个，并固定其他参数来重复计算。
图7中示出使黑反射率成为最小的偏振板40、λ/2板51、λ/4板52的光轴的设定。如图7所示，偏振板40的光吸收轴40AA的最佳设定是-57.6°方向(也可以说是+122.4°方向)。λ/2板51的滞相轴51SA的最佳设置是-42.6°方向(也可以说是+137.4°方向)，λ/4板52的滞相轴52SA的最佳设置是-26.1°方向(也可以说是+153.9°方向)。
其次，作为模拟软件，使用SHINTECH公司制的LCD Master2D进行光学模拟，研究了光学条件的优选范围。
对于关注参数(想要求取优选范围的参数)，在将其他参数固定为最佳值的状态下，以最佳值(基准值)为中心对值进行改变，并进行了模拟。对于关注参数，制作了将横轴作为其参数、将纵轴作为黑显示时以及白显示时的反射模式效率的曲线图。反射模式效率由下述式表示。
对于由反射模式效率[％]＝(有偏振板的亮度)/(无偏振板的亮度)×100得到的曲线图，进行使反射模式效率向上方移动1％的校正处理，根据校正处理后的曲线图，进一步制作了将横轴作为关注参数、将纵轴作为对比度比的曲线图。上述的校正处理考虑在实际的测试单元中基于界面反射的影响的反射率(在光学模拟中未被考虑)产生1％左右而进行。
这样得到的曲线图如图8～图15所示。另外，对于各参数，对比度比为5以上、10以上、20以上以及30以上的范围如表1以及表2所示。
[表1]
[表2]
由图8以及表1可知，当液晶层30的扭转角θ1为58.3°
以上且89.9°以下、64.0°以上且84.3°以下、68.4°以上且79.4°以下以及71.4°以上且76.6°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由表1可知，当液晶层30取向轴中心(未施加电压时的厚度方向中央附近的液晶分子31的取向方位)为29.2°以上且45.0°以下、32.0°以上且42.1°以下、34.2°以上且39.7°以下以及35.7°以上且38.3°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
由图9以及表1可知，当偏振板40的光吸收轴40AA的角度为110.8°以上且132.3°以下、114.4°以上且129.3°以下、117.9°以上且126.1°以下以及120.1°以上且124.2°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。在此，偏振板40的光吸收轴40AA的角度也可以称为光吸收轴40AA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ2。
另外，由图10以及表1可知，当λ/2板51的滞相轴51SA的角度为132.4°以上且143.6°以下、134.0°以上且141.4°以下、135.5°以上且139.7°以下以及136.5°以上且138.5°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。在此，λ/2板51的滞相轴51SA的角度也可以称为滞相轴51SA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ3。
由图11以及表1可知，λ/4板52的滞相轴52SA的角度为144.5°以上且163.0°以下、147.4°以上且160.2°以下、150.4°以上且157.3°以下以及152.2°以上且155.5°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。在此，λ/4板52的滞相轴52SA的角度也可以称为滞相轴52SA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ4。
另外，由图12以及表1可知，当上层电极的带状部SP的角度(延伸的方向)为-0.9°以上且20.9°以下、1.3°以上且18.4°以下、5.5°以上且14.3°以下以及7.9°以上且12.1°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
由图13以及表2可知，当液晶层30的延迟Δn·d为152.3nm以上且285.8nm以下、176.9nm以上且260.8nm以下、
195.8nm以上且240.5nm以下以及207.0nm以上且228.5nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由图14以及表2可知，当λ/2板51的延迟为190.5nm以上且330.9nm以下、214.7nm以上且308.2nm以下、
236.4nm以上且287.3nm以下、249.7nm以上且274.3nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
而且，由图15以及表2可知，当λ/4板52的延迟为0nm以上且293.0nm以下、0nm以上且264.6nm以下、28.2nm以上且207.7nm以下以及74.4nm以上且157.5nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
接着，如下求出液晶材料为负型时的优选的设定。为了光学模拟，设想出了如图16A、图16B以及图16C所示的单畴结构的液晶单元。图16A是从第一水平取向膜19侧观察TFT基板10的图，图16B是从第二水平取向膜29侧观察对置基板20的图。图16C是从对置基板20侧观察贴合了TFT基板10和对置基板20后的液晶显示装置100的图。
由第一水平取向膜19规定的取向方位为90°方向，上层电极的各带状部SP所延伸的方向(也可以说是各狭缝SLT所延伸的方向)为+10°方向。各带状部SP的宽度为1.6μm，彼此邻接的两个带状部SP的间隔为3μm。另外，由第二水平取向膜29规定的取向方位在图16B中为+16°方向，在图16C中为+164°方向。即，扭转角θ1为+74°。
将使用SHINTECH公司制的LCD Master 1D，求出了将扭转角θ1固定为74°且黑反射率成为最小的单元厚度、偏振板40的光吸收轴40AA的角度、λ/2板51的滞相轴51SA的角度及延迟、λ/4板52的滞相轴52SA的角度及延迟作为参数。然后，仅改变这6个参数中的一个，并固定其他参数来重复计算。
图17中示出使黑反射率成为最小的偏振板40、λ/2板51、λ/4板52的光轴的设定。如图17所示，偏振板40的光吸收轴40AA的最佳设定是+32.6°方向。另外，λ/2板51的滞相轴51SA的最佳设定是+47.5°方向，λ/4板52的滞相轴52SA的最佳设定是+63.8°方向。
其次，作为模拟软件，使用SHINTECH公司制的LCD Master 2D进行光学模拟，研究了光学条件的优选范围。
对于关注参数(想要求取优选范围的参数)，在将其他参数固定为最佳值的状态下，以最佳值(基准值)为中心对值进行改变，并进行了模拟。对于关注参数，制作了将横轴作为其参数、将纵轴作为黑显示时以及白显示时的反射模式效率的曲线图。
对于所得到的曲线图，进行使反射模式效率向上方移动1％的校正处理，根据校正处理后的曲线图，进一步制作了将横轴作为关注参数、将纵轴作为对比度比的曲线图。
这样得到的曲线图如图18～图25所示。另外，对于各参数，对比度比为5以上、10以上、20以上以及30以上的范围如表3以及表4所示。
[表3]
[表4]
由图18以及表3可知，当液晶层30的扭转角θ1为58.5°以上且89.6°以下、63.8°以上且84.3°以下、68.1°以上且80.0°以下以及71.0°以上且77.0°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由表3可知，当液晶层30取向轴中心(未施加电压时的厚度方向中央附近的液晶分子31的取向方位)为29.2°以上且44.8°以下、31.9°以上且42.2°以下、34.0°以上且40.0°以下以及35.5°以上且38.5°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
由图19以及表3可知，当偏振板40的光吸收轴40AA的角度为21.3°以上且43.8°以下、25.1°以上且40.4°以下、28.4°以上且37.0°以下以及30.4°以上且35.0°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
在此，偏振板40的光吸收轴40AA的角度加上了90°后的角度是光吸收轴40AA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ2。因此，当角θ2为111.3°以上且133.8°以下、115.1°以上且130.4°以下、118.4°以上且127.0°以下以及120.4°以上且125.0°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由图20以及表3可知，当λ/2板51的滞相轴51SA的角度为41.4°以上且53.3°以下、43.5°以上且51.3°以下、45.2°以上且49.6°以下以及46.3°以上且48.6°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
在此，λ/2板51的滞相轴51SA的角度加上了90°后的角度是滞相轴51SA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ3。因此，当角θ3为131.4°以上且143.3°以下、133.5°以上且141.3°以下、135.2°以上且139.6°以下以及136.3°以上且138.6°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
由图21以及表3可知，λ/4板52的滞相轴52SA的角度为53.1°以上且74.1°以下、57.0°以上且70.4°以下、60.1°以上且67.5°以下以及61.9°以上且65.8°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
在此，λ/4板52的滞相轴52SA的角度加上了90°后的角度是滞相轴52SA与由第一水平取向膜19规定的取向方位在扭转方向上形成的角θ4。因此，当角θ4为143.1°以上且164.1°以下、147.0°以上且160.4°以下、150.1°以上且157.5°以下以及151.9°以上且155.8°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由图22以及表3可知，当上层电极的带状部SP的角度(延伸的方向)为-1.0°以上且21.1°以下、1.3°以上且18.5°以下、5.5°以上且14.3°以下以及7.6°以上且12.2°以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
由图23以及表4可知，当液晶层30的延迟Δn·d为151.2nm以上且285.1nm以下、175.9nm以上且259.3nm以下、193.8nm以上且240.5nm以下以及204.7nm以上且229.4nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
另外，由图24以及表4可知，当λ/2板51的延迟为188.5nm以上且334.4nm以下、213.9nm以上且310.3nm以下、
234.7nm以上且288.9nm以下以及247.4nm以上且275.9nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
而且，由图25以及表4可知，当λ/4板52的延迟为0nm以上且286.2nm以下、0nm以上～259.1nm以下、17.8nm以上
～204.8nm以下、64.0nm以上～158.2nm以下时，能够分别实现5以上、10以上、20以上以及30以上的对比度比。
[基于测试单元的验证结果]
接着，对试制测试单元并验证反射模式效率的结果进行说明。
首先，参照图26A和图26B说明测试单元800A的结构。图26A是示出测试单元800A的俯视图。图26B是示出测试单元800A的剖视图，其示出了沿着图26A中的线26B-26B’的剖面。
测试单元800A具备背面基板810、前表面基板820、设置于背面基板810与前表面基板820之间的液晶层830。
背面基板810具有玻璃基板810a、以及依次层叠在玻璃基板810a上的共用电极CE、层间绝缘层815、像素电极PE和第一水平取向膜819。共用电极CE由ITO形成。共用电极CE的厚度为100nm。层间绝缘层815由氮化硅(SiNx)形成。层间绝缘层815的厚度为300nm。
像素电极PE由ITO形成。像素电极PE的厚度为100nm。像素电极PE具有多个带状部SP和多个狭缝SLT。各带状部SP的宽度为3μm，各狭缝SLT的宽度(彼此邻接的两个带状部SP的间隔)为5μm。各带状部SP呈“<”字状弯曲。即，各带状部SP包括在某个方向(第一方向)上延伸的第一部分SPa和在与第一方向不同的方向(第二方向)上延伸的第二部分SPb。弯曲角(带状部SP的第一部分SPa及第二部分SPb分别相对于图26A中的左右方向所成的角)为7°。
前表面基板820具有玻璃基板820a和设置在玻璃基板820a上的第二水平取向膜829。
液晶层830的厚度(单元间隙)由塑料珠(未图示)规定。
关于具有这样的构造的测试单元800，首先，使用双折射率仪(polarimeter，Axometrics公司制的AxoScan)测量液晶层830的延迟。接着，使用单元间隙检查装置(大塚电子公司制的RetQC)来测量单元间隙。
接着，如图27A所示，在测试单元800A的前表面基板820侧依次粘贴λ/4板852、λ/2板851及偏振板840。作为λ/4板852，使用日东电工公司制造的NZF-UF01A(延迟：110nm)，作为λ/2板851，使用日东电工公司制造的NZF-UFO1A(延迟：260nm)，作为偏振板840，使用日东电工公司制造的NPF-CRT1794KDUHC3。然后，在具有凹凸表面结构(MRS)的反射板860A上，滴下一滴用于减少由界面反射引起的损耗的匹配油mo，使背面基板810侧朝下，将测试单元800A设置在反射板860A上。在此状态下，使施加在像素电极PE与共用电极CE之间的电压变化，测量反射率。对像素电极PE以及共用电极CE的电压施加使用能以30Hz的矩形波施加0V～10V的电压的函数信号发生器(TEKTRONIX公司制的AFG1022)来进行。反射率的测量使用分光测色计(MINOLTA公司制的CM-2600d)进行。
另外，也对图27B所示的构成进行了上述那样的反射率的测量。图27B所示的构成在使用不具有MRS的反射板860B这一方面、和在测试单元800A与λ/4板852之间设置有光控制膜(Light Control Film)862这一方面上与图27A所示的构成不同。如图27C所示，光控制膜862是散射膜，其将来自相对于法线方向倾斜30°的方向的入射光向相对于法线方向倾斜10°的方向反射。
对于第一水平取向膜819和第二水平取向膜829的取向处理通过光取向处理或摩擦处理来进行。
在使用光取向处理的情况下，使用光分解型的光取向膜材料。光取向膜材料的涂布通过旋涂法进行，取向膜的厚度设为100nm。利用线栅偏振元件将从UV灯单元出射的无偏振UV光作为偏振UV光，对取向膜照射偏振UV光，由此进行光取向处理。线栅偏振元件的消光比为100：1。UV光的波长为220nm～260nm，照射能量为300mJ/cm2。液晶分子的取向方位是与偏振UV光的偏振方向(线栅偏振板的透射轴方位)正交的方向。
在使用摩擦处理的情况下，通过用摩擦辊摩擦所形成的取向膜而进行取向处理。作为摩擦处理用的取向膜材料，市售有聚酰亚胺系的材料合适、不会因摩擦处理而发生预倾斜的材料。液晶分子的取向方位是与摩擦方向平行的方向。
使用测试单元800A，对实施例1及2进行验证。
在实施例1中，液晶材料为正型，显示模式为TW-FFS模式。图28以及表5中示出实施例1的光轴设定以及规格。如图28以及表5所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为122.5°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为137°，λ/4板852的滞相轴852SA的角度为153.5°。
[表5]
在实施例2中，液晶材料为负型，显示模式为TW-FFS模式。图29以及表6中示出实施例2的光轴设定以及规格。如图29以及表6所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为32.5°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为47°，λ/4板852的滞相轴852SA的角度为63.5°。
[表6]
为了比较，对比较例1、2、3-1、3-2及3-3进行了验证。
在比较例1中，液晶材料为负型，显示模式为FFS模式。图30A以及图30B中示出针对比较例1制作的测试单元800B。图30A是示出测试单元800B的俯视图。图30B是示出测试单元800B的剖视图，其示出了沿着图30A中的30B-30B’线的剖面。
与测试单元800A同样，测试单元800B包括背面基板810、前表面基板820以及液晶层830。背面基板810具有玻璃基板810a、以及依次层叠在玻璃基板810a上的共用电极CE、层间绝缘层815、像素电极PE和第一水平取向膜819。像素电极PE具有多个带状部SP和多个狭缝SLT。前表面基板820具有玻璃基板820a和设置在玻璃基板820a上的第二水平取向膜829。
图31A是从第一水平取向膜819侧观察背面基板810的图，图31B是从第二水平取向膜829侧观察前表面基板820的图。图31C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800B的图。
如图31A、图31B以及图31C所示，由第一水平取向膜819规定的液晶分子831A的取向方位为0°方向，并且由第二水平取向膜829规定的液晶分子831B的取向方位为0°方向。即，扭转角为0°。
反射率的测量在图32所示的状态下进行。在图32所示的状态下，在测试单元800B的前表面基板820侧依次粘贴有λ/2板851及偏振板840。匹配油mo滴落在具有MRS的反射板860A上，并且在其上测试单元800B以背面基板810侧朝下的方式设置。
图33以及表7中示出比较例1的光轴设定以及规格。如图33以及表7所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为15°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为30°。
[表7]
在比较例2中，液晶材料为负型，显示模式为VA模式。图34A以及图34B中示出针对比较例2制作的测试单元800C。图34A是示出测试单元800C的俯视图。图34B是示出测试单元800C的剖视图，其示出了沿着图34A中的线34B-34B’的剖面。
测试单元800C包括背面基板810、前表面基板820以及液晶层830。背面基板810具有玻璃基板810a、以及依次层叠在玻璃基板810a上的像素电极PE和第一垂直取向膜819’。前表面基板820具有玻璃基板820a和依次层叠在玻璃基板820a上的共用电极CE和第二垂直取向膜829’。仅对第一垂直取向膜819’和第二垂直取向膜829’中的第二垂直取向膜829’执行光取向处理，并且由第二垂直取向膜829’规定的液晶分子831的取向方位为90°方向(预倾角为88.4°)。
反射率的测量在图35所示的状态下进行。在图35所示的状态下，在测试单元800C的前表面基板820侧依次粘贴有λ/4板852、第一λ/2板851a、第二λ/2板851b以及偏振板840。而且，在具有MRS的反射板860A上，以背面基板810侧为下设置有测试单元800C。
图36以及表8中示出比较例2的光轴设定以及规格。如图36和表8所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为110°，第一λ/2板851a的滞相轴851aSA的角度为185°，第二λ/2板851b的滞相轴851bSA的角度为115°，λ/4板852的滞相轴852SA的角度为195°。
[表8]
在比较例3-1、3-2以及3-3中，液晶材料为负型，显示模式为HAN模式。图37A和图37B中示出针对比较例3-1、3-2和3-3制作的测试单元800D、800E和800F。图37A是示出测试单元800D、800E和800F的俯视图。图37B是示出测试单元800D、800E和800F的剖视图，其示出了沿着图37A中的线37B-37B’的剖面。
测试单元800D、800E及800F具备背面基板810、前表面基板820、以及液晶层830。背面基板810具有玻璃基板810a、以及依次层叠在玻璃基板810a上的共用电极CE、层间绝缘层815、像素电极PE和垂直取向膜819’。像素电极PE具有多个带状部SP和多个狭缝SLT。前表面基板820具有玻璃基板820a和设置在玻璃基板820a上的水平取向膜829。在测试单元800D(比较例3-1)中，仅对垂直取向膜819’及水平取向膜829中的水平取向膜829进行光取向处理。在测试单元800E(比较例3-2)和测试单元800F(比较例3-3)中，对垂直取向膜819’及水平取向膜829两者进行光取向处理。
图38A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800D的背面基板810的图，图38B是从水平取向膜829侧观察测试单元800D的前表面基板820的图。图38C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800D的图。
如图38A、图38B以及图38C所示，在测试单元800D中，液晶分子831A的取向方位不由垂直取向膜819’规定，由水平取向膜829规定的液晶分子831B的取向方位为90°方向。
图39A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800E的背面基板810的图，图39B是从水平取向膜829侧观察测试单元800E的前表面基板820的图。图39C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800E的图。
如图39A、图39B以及图39C所示，在测试单元800E中，由垂直取向膜819’规定的液晶分子831A的取向方位为0°方向，由水平取向膜829规定的液晶分子831B的取向方位为90°方向。即，扭转角为90°。
图40A是从垂直取向膜819’侧观察测试单元800F的背面基板810的图，图40B是从水平取向膜829侧观察测试单元800F的前表面基板820的图。图40C是从前表面基板820侧观察贴合了背面基板810和前表面基板820后的测试单元800F的图。
如图40A、图40B以及图40C所示，在测试单元800F中，由垂直取向膜819’规定的液晶分子831A的取向方位为90°方向，由水平取向膜829规定的液晶分子831B的取向方位为90°方向。即，扭转角为0°。
反射率的测量在图41所示的状态下进行。在图41所示的状态下，在测试单元800D、800E及800F的前表面基板820侧依次粘贴有λ/2板851及偏振板840。匹配油mo滴落在具有MRS的反射板860A上，并且在其上测试单元800D、800E及800F以背面基板810侧朝下的方式设置。
图42以及表9中示出比较例3-1的光轴设定以及规格。如图42以及表9所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为105°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为120°。
[表9]
图43以及表10中示出比较例3-2的光轴设定以及规格。如图43以及表10所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为105°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为120°，扭转角为90°。
[表10]
图44以及表11中示出比较例3-3的光轴设定以及规格。如图44以及表11所示，偏振板840的光吸收轴840AA的角度为105°，λ/2板851的滞相轴851SA的角度为120°，扭转角为0°。
[表11]
图45以及表12中示出针对实施例1的反射率测量的结果(电压-反射率特性)。由图45以及表12可知，实施例1的对比度比为30，能够得到足够高的对比度比。
[表12]
图46以及表13中示出针对实施例2的反射率测量的结果。由图46以及表13可知，实施例2的对比度比为29，能够得到足够高的对比度比。
[表13]
图47以及表14中示出针对比较例1的反射率测量的结果。由图47及表14可知，比较例1的对比度比为11，与实施例1及2相比对比度比低。
[表14]
图48以及表15中示出测量比较例2的反射率的结果。由图48以及表15可知，比较例2的对比度比为48，能够得到足够高的对比度比。但是，如已说明的那样，在比较例2那样的VA模式中，由于在对置基板侧设置有电极，因此难以用于In-cell型触摸面板。
[表15]
图49以及表16中示出针对比较例3-3的反射率测量的结果。根据图49及表16可知，比较例3-3的对比度比为6，与实施例1及2相比对比度比低。
[表16]
关于比较例3-1和3-2，与比较例3-3同样地，对比度比也比实施例1和2低。另外，在比较例3-1和3-2中，在黑显示状态下，视觉辨认出亮度互不相同的多个液晶畴。认为这是由于液晶分子的倾斜方向或扭转方向不唯一地确定，而产生了倒置畴或倒置扭转畴。
由上述验证结果也可知，根据本发明的实施方式，能够提高以横电场模式进行显示的反射型的对比度比。
[上层电极的带状部的构成]
如已说明的那样，像素电极PE以及共用电极CE中的至少上层电极具有多个带状部SP、以及位于彼此邻接的两个带状部SP之间的至少一个狭缝SLT。
图50A中示出上层电极UE的例子。图50A所示的上层电极UE包括多个带状部SP以及多个狭缝SLT。各带状部SP包括在某个方向(第一方向)上延伸的第一部分SPa和在与第一方向不同的方向(第二方向)上延伸的第二部分SPb。若上层电极UE具有这样的构成，则在施加电压时在各像素形成取向方位相互不同的两个液晶畴(以下称为“双畴取向”)，所以有可能能够抑制伴随视角方向的变化的颜色变化(显示的着色)、灰度变化。
图50B中示出上层电极UE的另一个例子。图50B所示的上层电极UE包括多个带状部SP以及多个狭缝SLT。多个带状部SP包括在某个方向(第一方向)上延伸的至少一个(在此为四个)第一带状部SP1和在与第一方向不同的方向(第二方向)上延伸的至少一个(在此为四个)第二带状部SP2。通过上层电极UE具有这样的构成，也能够实现双畴取向。
此外，带状部SP的延伸方向根据由第一水平取向膜19规定的取向方位来决定即可。图51A以及图51B中示出在液晶材料为正型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子。
在图51A所示的例子中，由第一水平取向膜19规定的取向方位为90°方向，上层电极UE的带状部SP作为整体向90°方向延伸。但是，带状部SP的第一部分SPa以及第二部分SPb分别相对于90°方向稍微(例如+10°、-10°)倾斜。
在图51B所示的例子中，由第一水平取向膜19规定的取向方位为0°方向，上层电极UE的带状部SP向大致0°方向延伸。但是，第一带状部SP1以及第二带状部SP2分别相对于0°方向稍微(例如+10°、-10°)倾斜。
图52A以及图52B中示出在液晶材料为负型的情况下由第一水平取向膜19规定的取向方位与带状部SP的延伸方向的关系的例子。
在图52A所示的例子中，由第一水平取向膜19规定的取向方位为0°方向，上层电极UE的带状部SP作为整体向90°方向延伸。但是，带状部SP的第一部分SPa以及第二部分SPb分别相对于90°方向稍微(例如+10°、-10°)倾斜。
在图52B所示的例子中，由第一水平取向膜19规定的取向方位为0°方向，上层电极UE的带状部SP向大致0°方向延伸。但是，第一带状部SP1以及第二带状部SP2分别相对于0°方向稍微(例如+10°、-10°)倾斜。
这样，带状部SP的延伸方向可以根据由第一水平取向膜19规定的取向方位来决定。
[内嵌式触摸面板]
参照图53，说明将根据本发明的实施方式的液晶显示装置100用于In-cell型触摸面板的例子。图53是例示出液晶显示装置100中的触摸传感器电极以及触摸布线的配置关系的俯视图。
如图53所示，液晶显示装置100具有显示区域DR和非显示区域FR。通过排列成矩阵状的多个像素P(参照图2)来规定显示区域DR。非显示区域FR位于显示区域DR的周边，有时也称为“周边区域”或“边框区域”。
在显示区域DR内，共用电极CE被分割为多个段TX。各段(共用电极部分)TX作为触摸传感器电极起作用。在图53所示的例子中，每个触摸传感器电极TX对应于两个以上的像素P设置。
液晶显示装置100(更具体而言是TFT基板10)具有多条触摸布线TL。各触摸传感器电极TX与对应的触摸布线TL电连接。触摸传感器电极TX与触摸布线TL的连接部TC称为“触摸布线接触部”。
触摸布线TL与设置于非显示区域FR的触摸驱动部TD连接。触摸驱动部TD例如构成为使多个触摸传感器电极TX作为共用电极CE起作用的显示模式与作为触摸传感器电极TX起作用的触摸检测模式以分时方式切换。触摸驱动部TD例如在显示模式下经由触摸布线TL对触摸传感器电极TX(共用电极CE)施加共用信号。另一方面，在触摸检测模式中，触摸驱动部TD经由触摸布线TL向触摸传感器电极TX施加触摸驱动信号。
在图示的例子中，多条触摸布线TL沿列方向(与源极布线SWL相同的方向)延伸。一部分的触摸布线TL横跨另外的一个或多个触摸传感器电极TX延伸到对应的触摸传感器电极TX。
若着眼于某触摸传感器电极TX，则向该触摸传感器电极TX提供信号的第一触摸布线TL1延伸至触摸布线接触部TC，以横跨该触摸传感器电极TX的方式延伸有用于向其他触摸传感器电极TX提供信号的第二触摸布线TL2。第二触摸布线TL2与触摸传感器电极TX隔着绝缘层重叠。此外，根据触摸传感器电极TX的位置，存在以横跨该触摸传感器电极TX延伸的方式配置有两条以上的触摸布线TL的情况，也存在未配置横跨该触摸传感器电极TX那样的触摸布线TL的情况。
此外，虽然未图示，但在非显示区域FR中，除了触摸驱动部TD之外，还设置有包括向栅极布线GWL提供栅极信号的栅极驱动器、向源极布线SWL提供源极信号的源极驱动器等驱动电路的周边电路。这些驱动电路例如可以安装在TFT基板10上，也可以一体(单片化)形成。在非显示区域FR也可以搭载有包含一部分或全部驱动电路的半导体芯片。
通过使用根据本发明的实施方式的液晶显示装置100，能够适当地实现能够进行反射模式的显示的In-cell型触摸面板。
[氧化物半导体TFT]
作为设置于各像素P的TFT11，例如能够优选使用氧化物半导体TFT。在氧化物半导体TFT中，作为活性层的材料，使用氧化物半导体。即，氧化物半导体TFT包含氧化物半导体层作为活性层。近年来，氧化物半导体是作为代替非晶硅、多晶硅的活性层材料而受到注目的材料。
氧化物半导体具有高于非晶硅的迁移率。因此，氧化物半导体TFT与非晶硅TFT相比能够以更高速度动作。另外，氧化物半导体膜能够利用比多晶硅层更简便的工艺形成，因此在需要大面积的装置中也能够应用。
此外，氧化物半导体TFT的截止泄漏(off-leak)特性优异，因此还可以利用使图像的改写频率降低来进行显示的工作模式。例如，在静态图像显示等时，能够以1秒1次的频率来改写图像数据。这种驱动方式被称为休止驱动或低频驱动等，能够大幅削减液晶显示装置的功耗。
通过采用中止驱动，在不进行图像改写的期间进行触摸检测，能够抑制来自驱动电路的噪声导致的触摸操作的灵敏度降低，能够使S/N比(信噪比)为例如现有的约10倍。
另外，氧化物半导体TFT对TFT尺寸的小型化也有利，因此，也能够优选实现按每个像素P设置存储电路的构成(称为“MIP(Memory In Pixels)”)。MIP的具体构成是公知的，因此在此省略其说明。
氧化物半导体TFT的活性层(氧化物半导体层)所包含的氧化物半导体既可以是非晶体氧化物半导体，也可以是具有结晶部分的晶体氧化物半导体。作为晶体氧化物半导体，能够列举多晶氧化物半导体、微晶氧化物半导体、c轴以与层面大致垂直的方式取向的晶体氧化物半导体等。
氧化物半导体层可以具有两层以上的层叠结构。具有层叠构造的氧化物半导体层可以包含非晶体氧化物半导体层和晶体氧化物半导体层，也可以包含结晶构造不同的多个晶体氧化物半导体层。另外，具有层叠构造的氧化物半导体层也可以包含多个非晶体氧化物半导体层。在氧化物半导体层具有包含上层和下层的2层结构的情况下，下层所含的氧化物半导体的能隙与上层所含的氧化物半导体的能隙可以不同。
非晶体氧化物半导体和上述各晶体氧化物半导体的材料、结构、成膜方法、具有层叠结构的氧化物半导体层的构成等例如在日本特开2014-007399号公报中有所记载。为了进行参照，在本说明书中引用日本专利特开2014-007399号公报的全部公开内容。
氧化物半导体层例如可以包含In、Ga以及Zn中的至少一种金属元素。在本实施方式中，氧化物半导体层例如包含In-Ga-Zn-O系的半导体(例如氧化铟镓锌)。在此，In-Ga-Zn-O系的半导体为In(铟)、Ga(镓)、Zn(锌)的三元氧化物，In、Ga和Zn的比例(组成比)并无特别限定，例如包含In：Ga：Zn＝2：2：1、In：Ga：Zn＝1：1：1、In：Ga：Zn＝1：1：2等。这种氧化物半导体层11能够由包含In-Ga-Zn-O系半导体的氧化物半导体膜形成。
In-Ga-Zn-O系的半导体可以是非晶体，也可以是晶体。作为晶体In-Ga-Zn-O系的半导体，优选c轴与层面大致垂直地取向的晶体In-Ga-Zn-O系的半导体。
此外，晶体In-Ga-Zn-O系的半导体的结晶结构例如在上述的日本专利特开2014-007399号公报、日本专利特开2012-134475号公报及日本专利特开2014-209727号公报等中公开。为了进行参照，在本说明书中引用日本专利特开2012-134475号公报和日本专利特开2014-209727号公报的全部公开内容。具有In-Ga-Zn-O系的半导体层的TFT具有高移动度(与a-SiTFT相比超20倍)和低漏电流(与a-SiTFT相比不足百分之一)，因此优选用作驱动TFT(例如，存在于驱动电路中的TFT，该驱动电路设置在包括多个像素的显示区域的外围中，并且在与显示区域相同的基板上)和像素TFT(像素中提供的TFT)。
代替In-Ga-Zn-O系半导体，氧化物半导体层也可以包含其他氧化物半导体。例如也可以包含In-Sn-Zn-O系半导体(例如In2O3-SnO2-ZnO；InSnZnO)。In-Sn-Zn-O系半导体为In(铟)、Sn(锡)以及Zn(锌)的三元氧化物。或者，氧化物半导体层11也可以包含In-Al-Zn-O系半导体、In-Al-Sn-Zn-O系半导体、Zn-O系半导体、In-Zn-O系半导体、Zn-Ti-O系半导体、Cd-Ge-O系半导体、Cd-Pb-O系半导体、CdO(氧化镉)、Mg-Zn-O系半导体、In-Ga-Sn-O系半导体、In-Ga-O系半导体、Zr-In-Zn-O系半导体、Hf-In-Zn-O系半导体、Al-Ga-Zn-O系半导体、Ga-Zn-O系半导体、In-Ga-Zn-Sn-O系半导体等。
[半透射型]
在至此为止的说明中，例示了反射型的液晶显示装置100，但是根据本发明的实施方式的液晶显示装置也可以是半透射型。参照图54，说明半透射型的液晶显示装置200的构成。
液晶显示装置200在具备附加的偏振板40’、附加的相位差层50’及照明装置(背光)70这一方面上与图1等所示的液晶显示装置100不同。
偏振板40’配置为比液晶层30更靠近背面侧。更具体而言，偏振板40’配置为比TFT基板10更靠近背面侧。
相位差层50’配置在偏振板40’与液晶层30之间。更具体而言，相位差层50’配置在偏振板40’与TFT基板10之间。相位差层50例如可以包括λ/2板和λ/4板。
照明装置70配置在偏振板40’的背面侧(TFT基板10的背面侧)。在图示的例子中，照明装置70具有发出光的光源(例如LED)71、将来自光源71的光导向偏振板40’侧的导光板72及配置于导光板72的背面侧的反射板73。照明装置70还可以具有配置在导光板72的前面侧(或背面侧)的棱镜片和扩散片。
如图55所示，液晶显示装置200的各像素P包含以反射模式进行显示的反射区域Rf和以透射模式进行显示的透射区域Tr。在反射区域Rf配置有反射层13(参照图3A和图3B)。与此相对地，在透射区域Tr中未配置反射层13。透射区域Tr的面积在像素P内所占的比例可根据用途等适当设定，例如为20％以上且90％以下。另外，像素P内的透射区域Tr的位置和形状也能够根据用途等适当设定。
在半透射型的液晶显示装置200中，也与反射型的液晶显示装置100同样地，液晶层30在未施加电压时进行扭转取向的横电场模式下进行显示，由此能够充分地提高反射显示的对比度比。
[前光灯]
如图56所示，反射型的液晶显示装置100还可以具备配置为比偏振板40更靠近观察者侧的照明装置(前光灯)80。在图示的例子中，照明装置80具有发出光的光源(例如LED)81以及将来自光源81的光导向偏振板40侧的导光板82。
反射型的液晶显示装置100具备这样的照明装置80，从而即使在不能充分获得周围光的环境下，也能够进行明亮的反射显示。
产业上的实用性
根据本发明的实施方式，提高了在横电场模式下进行显示的反射型或半透射型液晶显示装置的对比度比。根据本发明的实施方式的液晶显示装置能够适用于In-cell型的触摸面板。
附图标记说明
10 有源矩阵基板(TFT基板)
10a、20a 基板
11 薄膜晶体管(TFT)
12 第一层间绝缘层
13 反射层
14 第二层间绝缘层
15 电介质层
16 接触电极
19 第一水平取向膜
20 対向基板(彩色滤光片基板)
21 彩色滤光片层
29 第二水平取向膜
30 液晶层
31 液晶分子
40 偏振板
40AA 偏振板的光吸收轴
40’ 附加的偏振板
50 相位差层
50’ 附加的相位差层
51 λ/2板
51SA λ/2板的滞相轴
52 λ/4板
52SA λ/4板的滞相轴
70 照明装置(背光灯)
71、81 光源
72、82 导光板
73 反射板
80 照明装置(前光灯)
100 液晶显示装置
P 像素
PE 像素电极
CE 共用电极
UE 上层电极
GWL 栅极布线
SWL 源极布线
BP 背板电路
CH1 第一接触孔
CH2 第二接触孔
SP 上层电极的带状部
SPa 带状部的第一部分
SPb 带状部的第二部分
SP1 第一带状部
SP2 第二带状部
SLT 上层电极的狭缝
DR 显示区域
FR 非显示区域
TL 触摸布线
TX 触摸传感器电极
TC 触摸布线接触部
TD 触摸驱动部
Rf 反射区域
Tr 透射区域

Claims (23)

1.一种液晶显示装置，其包括：
第一基板；
第二基板，其配置为比所述第一基板更靠近观察者侧；
液晶层，其设置在所述第一基板与所述第二基板之间；
偏振板，其配置为比所述液晶层更靠近观察者侧；以及
相位差层，其配置在所述偏振板与所述液晶层之间，
所述液晶显示装置具有排列成阵列状的多个像素，所述液晶显示装置的特征在于，
所述第一基板具有：
反射层，其反射光；
第一电极以及第二电极，其能够在所述液晶层产生横电场；以及
第一水平取向膜，其与所述液晶层接触，
所述第二基板具有第二水平取向膜，所述第二水平取向膜与所述液晶层接触，
所述液晶层在未施加电压时扭转取向。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述液晶层包含正型的液晶材料。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为58.3°以上且89.9°以下。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为110.8°以上且132.3°以下。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为132.4°以上且143.6°以下。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为144.5°以上且163.0°以下。
7.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为152.3nm以上且285.8nm以下。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述液晶层包含负型的液晶材料。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
未施加电压时的所述液晶层的扭转角θ1为58.5°以上且89.6°以下。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述偏振板的光吸收轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ2为111.3°以上且133.8°以下。
11.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述相位差层包含λ/2板，
所述λ/2板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ3为131.4°以上且143.3°以下。
12.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述相位差层包含λ/4板，
所述λ/4板的滞相轴与由所述第一水平取向膜规定的液晶分子的取向方位在所述液晶层的扭转方向上形成的角θ4为143.1°以上且164.1°以下。
13.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
在将所述液晶材料的双折射率设为Δn、将所述液晶层的厚度设为d时，作为所述双折射率Δn与所述厚度d之积的Δn·d为151.2nm以上且285.1nm以下。
14.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一基板具有：
基板；
背板电路，其设置在所述基板上，且驱动所述多个像素；
第一层间绝缘层，其以覆盖所述背板电路的方式设置；以及
第二层间绝缘层，其设置在所述第一层间绝缘层上，
所述反射层设置在所述第一层间绝缘层与所述第二层间绝缘层之间，
所述第一电极以及所述第二电极设置在所述第二层间绝缘层与所述第一水平取向膜之间。
15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一基板具有电介质层，所述电介质层设置在所述第二层间绝缘层与所述第一水平取向膜之间，
所述第一电极以及所述第二电极中的一方设置在所述第二层间绝缘层与所述电介质层之间，
所述第一电极以及所述第二电极中的另一方设置在所述电介质层与所述第一水平取向膜之间。
16.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一电极以及所述第二电极中的至少一方具有多个带状部以及至少一个狭缝，所述至少一个狭缝位于所述多个带状部中的彼此邻接的两个带状部之间。
17.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述多个带状部的每个带状部包含：
第一部分，其向第一方向延伸；以及
第二部分，其向与所述第一方向不同的第二方向延伸。
18.根据权利要求16所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述多个带状部包含：
至少一个第一带状部，其向第一方向延伸；以及
至少一个第二带状部，其向与所述第一方向不同的第二方向延伸。
19.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
以常黑模式进行显示。
20.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一电极以及所述第二电极中的一方是设置于所述多个像素的每个像素中的像素电极，
所述第一电极以及所述第二电极中的另一方是共用电极，所述共用电极包含能够分别作为触摸传感器电极起作用的多个段，
所述第一基板具有多条触摸布线，所述多条触摸布线分别与对应的触摸传感器电极连接。
21.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述第一基板具有薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置于所述多个像素的每个像素，且含有氧化物半导体层。
22.根据权利要求21所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述氧化物半导体层含有In-Ga-Zn-O系半导体。
23.根据权利要求1至22中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
还包括：照明装置，其配置为比所述第一基板更靠近背面侧，或者比所述偏振板更靠近观察者侧。
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