CN1218208C - 液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置，包括：一个液晶元件，包括一个位于观察者一方并有第一电极设置在一表面上的前基底，一个具有面对第一电极设置的第二电极的后基底，和一个插在两基底之间的液晶层，液晶层根据施加到第一和第二电极之间的电场控制透射光的偏振态；和一个第一反射偏振片，设置在液晶元件的前侧，反射入射光中两种彼此垂直的偏振光分量中的一种偏振光并透射另一种偏振光。

Description

液晶显示装置

本申请以下列日本专利申请为基础，并以下列申请为基础要求优先权：1999年9月30日提交的JP11-279209；1999年10月29日提交的JP11-309062；2000年7月14提交的JP2000-214589；2000年7月14日提交的JP2000-214590；2000年7月25日提交的JP2000-224316；和2000年8月2日提交的JP2000-234378，这些申请的全部内容在此引为参考。

本发明涉及一种通过利用外部光进行反射显示的液晶显示装置。

液晶显示装置包括一个液晶元件和一对布置成把液晶元件夹置其中的偏振片。液晶元件包括一个位于显示器观察一侧上的前透明基底，一个位于面对前透明基底的后透明基底，两个分别设置在前、后透明基底内表面的电极，和一个穿插在两电极之间的液晶层。透射光的偏振状态根据施加在两电极之间的电场通过液晶层控制。

TN(扭曲向列相)型液晶广泛地用于这种液晶显示器。TN型液晶显示装置的构造使得包含在液晶元件中的液晶层的液晶分子在没有电场的状态下以大约90°扭曲角的扭曲形式取向。另外，成对的偏振片布置成其透射轴基本上彼此平行或基本上彼此垂直。

液晶显示装置包括透射型和反射型，透射型显示装置利用从背光发射的照明光进行透射显示，反射型显示装置利用在适用液晶显示装置的环境中的外部光进行透射显示。透射型液晶显示装置为发射背光消耗大量的电功率，所以，利用外部光进行反射显示的反射型液晶显示装置就节省功率而言比较优越。

传统的反射型液晶显示装置构造成其反射片布置在位于液晶元件后面的后偏振片的后面。

在传统的反射型液晶显示装置中，入射到位于显示器观察方前透明基底上的外部光能够通过布置在液晶元件前面的前偏振片的偏振作用以线性偏振光入射到液晶元件上。入射到液晶元件的光的偏振状态受液晶层的控制并再照射到液晶元件的后侧。在照射到液晶元件后侧的光束中，穿过后偏振片的光束成份被反射片反射，并且反射的光能够透过后偏振片、液晶元件和前偏振片，从而照射到显示装置的前侧上。

在传统的反射型液晶显示装置中，包含在前侧入射光中的沿前偏振片透射轴的偏振光分量穿过前偏振片入射到液晶元件上，沿前偏振片吸收轴的偏振光分量被前偏振片吸收。然后，前侧入射光的一半被前偏振片吸收，成为无用光。结果是，传统的反射型液晶显示装置在其入射光利用率上较低，被反射片反射、从而入射到前侧的光有很高的密度，致使得不到明亮的显示屏。

本发明的目的在于提供一种液晶显示装置，该装置能够通过有效利用从前侧入射的外部光增大显示屏的亮度，并还可获得很好的对比度。

根据本发明的一个实现上述目的的方面，提供了一种液晶显示装置，包括：

一个液晶元件，包括一个位于观察者一方并有第一电极设置一表面上的前基底，一个具有面对第一电极分布的第二电极的后基底，和一个插在两基底之间的液晶层，液晶层根据施加到第一和第二电极之间的电场控制透射光的偏振态；

一个第一反射偏振片，设置在液晶元件的前侧，反射入射光中两种彼此垂直的偏振光分量中的一种偏振光并透射另一种偏振光；和

一个后侧元件，设置在液晶元件的后面并至少反射透过液晶元件的光的一部分，以致于入射到后侧。

液晶显示装置还包括一个设置在反射偏振片前侧的散射装置和一个设置在反射偏振片和液晶元件之间以及/或液晶元件和后侧元件之间的散射层。散射层最好由具有设置在一个表面上的微透镜的透镜膜形成。

在本发明的液晶显示装置中，把另一个反射偏振片用作后侧元件，该元件透射入射光中两种彼此垂直的偏振光分量中的一种偏振光并反射另一种偏振光。当液晶元件是液晶分子以90°扭曲角扭曲的TN型液晶元件时，设置在液晶元件前侧的第一反射偏振片布置成其透射轴基本上平行或垂直于液晶元件前基底附近的液晶分子取向。另一方面，构成后侧元件的第二反射偏振片布置成其透射轴平行或垂直于第一反射偏振片的透射轴。另外，还可以在后侧元件的前侧上分布背光。

后侧元件由一个反射偏振片和一个光吸收装置构成。光吸收装置由一个光吸收膜或一个吸收偏振片形成，这些光吸收膜或偏振片吸收入射光中彼此垂直的两种偏振光分量中的一种偏振光并透射另一种偏振光。另外，后偏振片通过吸收偏振片和设置在吸收偏振片后侧上的反射片构成。

根据本发明的液晶显示装置，在液晶元件的前侧、即观察方上设置不吸收光并具有高透射率的反射偏振片，使得能够增大光从前侧入射到液晶元件上的强度。自然地，返回到观察方的光也具有高密度，以致于得到明亮的显示。还应注意到，从前侧入射的光的一个偏振分量被反射偏振片反射，以致于入射到前侧。因为反射的光增大整个屏幕的亮度，所以可以有效地利用从前侧入射的光以便得到亮显示屏。

还应注意到，在本发明的液晶显示器中，在液晶元件的观察方设置的反射偏振片的前侧上设置一个光学元件，该元件透过前侧的入射光入射到反射偏振片上，并允许从反射偏振片反射的一种偏振光分量再以改变的偏振态入射到反射偏振片上。其结果是可以更有效地利用外部光以达到亮显示。在这种情况下，光学元件由一种透明膜或一种相位膜构成。还希望光学元件最好由一个具有1/4波长相位差的λ/4相位片形成，其设置的方式使得λ/4相位片的延迟的相位轴跨过反射偏振片的反射轴和透射轴，其中反射偏振片以大约45°的交叉角设置在液晶元件的前侧。

当得到具有分布在反射偏振片前侧上的光学元件的液晶显示装置时，希望在反射偏振片和光学装置之间布置一种装置，能使从反射偏振片反射的一种偏振光分量以一角度入射到设置在反射偏振片前侧的光学元件上，在那儿入射光经受光学元件的内表面反射。这种特定的装置可以通过对反射偏振片进行表面处理而形成。或者，可以把设置在反射偏振片和光学装置之间的散射层用作特定的装置。该特定的装置在倾斜于设置在液晶装置前侧上的反射偏振片的法线的方向上具有一种定向性。

希望对反射偏振片的表面进行处理，其处理方式使得形成一种细小的不规律性，该表面的不规律散射和反射一种成份的偏振光并且无散射的透射另一种偏振成份的偏振光。

在液晶显示装置的液晶元件前侧或后侧上设置一种散射装置。设置在液晶元件后侧上的散射装置在平行于反射偏振片法线的方向中具有一种定向性。该定向性可以通过一个具有分布在表面上的微透镜获得。

液晶显示装置的后侧元件由一种反射偏振片或一种反射入射光中彼此垂直的两种偏振光分量中的一种偏振光并吸收另一种偏振光的装置构成。特定的装置由一种反射偏振片和一种光吸收装置构成。光吸收装置可以由光吸收层、吸收偏振片或吸收预定波长的光的彩色膜形成。另外，后侧元件由一种反射膜、吸收偏振片和反射膜的复合层或有散射层穿插其间并具有一个设置在反射偏振片后侧上的光吸收装置的两个偏振片构成。希望后侧元件显示出散射-反射特性。

在本发明的液晶显示装置中，希望液晶元件这样形成：在简单矩阵型的情况下，液晶分子以大约1000°的扭曲角扭曲取向，液晶层的折射率各向异性Δn和液晶层的厚度d之积Δnd处于115nm和130nm的范围之内。

根据本发明的液晶显示装置，反射偏振片用作一个设置在液晶元件前侧上的偏振元件，光学元件设置在反射偏振片的前侧。特定的结构使得从前侧入射的外部光彼此垂直的两个偏振光分量中的一种偏振光透过反射偏振片，从反射偏振片反射并还从光学元件的内表面反射的偏振光分量、透过反射偏振片的偏振光分量透过反射偏振片入射到液晶元件上。随之可以以很高的效率利用前侧入射的外部光，从而达到高亮度的明亮显示。

另外，因为相位片用作光学元件，所以可以把从反射偏振片反射的一种偏振光分量的偏振状态改变成可以透过反射偏振片的偏振态，从而使得光可以再入射到反射偏振片上。入射到液晶元件上的光量随之增大。还可以减少从反射偏振片反射的光透过光学装置从而入射到前侧的光的泄漏。随后，透过液晶元件入射到观察方的光量增大，以抑制由光泄漏导致的暗显示的暗度“浮动”。其结果是可以得到具有优良对比度的亮显示屏。

另外，在本发明的液晶显示装置中，可以把一种称作“STN型”的具有液晶层的液晶元件用作液晶元件，液晶层中液晶分子在一对基底之间以180°～270°的扭曲角扭曲取向。

在这种情况中，可以通过设置一个透射膜而有效利用入射光，其中透射膜允许从反射偏振片反射的光经过内表面的反射再入射到反射偏振片上。最好透射膜表现出改变投射光偏振状态的光学特性。特定的光学特性可以通过利用一个λ/4相位片实现。λ/4相位片应布置成其相位延迟轴与设置在液晶元件前侧的反射偏振片透射轴以大约45°的角相交。还可以通过在透射膜和反射偏振片之间设置一个散射装置来提高外部光的利用率。

另外，在本发明的液晶显示装置中，在STN型液晶元件的前侧(或观察方)和后侧中的至少一侧设置一个吸收偏振片和/或散射层，该吸收偏振片和/或散射层有透射轴和一个吸收轴，透射轴透射入射光的彼此垂直的两种偏振光分量中的一种偏振光，吸收轴吸收另一种偏振光。另外，在STN型液晶元件的后侧设置一个反射偏振片或一个反射膜。

根据本发明的液晶显示装置，入射光中彼此垂直的两种偏振成分中透过反射偏振片的一种偏振光透过反射偏振片入射到STN型液晶元件上。另外，从反射偏振片反射的光经过透射膜的内表面反射再一次入射到反射偏振片上。另外，透过反射偏振片的偏振光分量透过反射偏振片入射到液晶元件上。随之大量的光入射到液晶元件上，使得能够有效地利用从前侧入射的光并由此获得亮显示屏。

本发明的其它目的和优点将在下面的描述中提出，部分将通过描述变得显而易见，或通过实施本发明而领会。本发明的优点和目的将通过以下指出的方法以及它们的结合来实现。

结合在说明书中并构成本说明书一部分的附图举例说明本发明的优选实施例，并与以上给出的一般性描述以及以下给出的对优选实施例的具体描述一起解释本发明的原理。

图1是本发明第一实施例的液晶显示装置的结构横截面图；

图2是表示用在本发明第一实施例中的反射偏振片功能的斜视图；

图3是包含在本发明第一实施例中的光学元件的光轴设置平面图；

图4A是当不给液晶层施加电场时以零散的形式表示反射型显示器工作的斜视图；

图4B是当给液晶层施加电场时以零散的形式表示反射型显示器工作的斜视图；

图5A是当不给液晶层施加电场时以零散的形式表示透射型显示器工作的斜视图；

图5B是当给液晶层施加电场时以零散的形式表示透射型显示器工作的斜视图；

图6表示本发明第一实施例的第一改型的横截面图；

图7是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第二改型的液晶显示装置斜视图；

图8是以放大的形式表示用在本发明第一实施例中的反射偏振片20的横截面图；

图9是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第三改型的液晶显示装置斜视图；

图10是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第四改型的液晶显示装置斜视图；

图11是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第五改型的液晶显示装置斜视图；

图12是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第六改型的液晶显示装置斜视图；

图13是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第七改型的液晶显示装置斜视图；

图14是以分解的形式表示根据本发明第二实施例的液晶显示装置斜视图；

图15A和图15B表示在具有较高粗糙度的表面的反射偏振片彼此垂直方向上的表面或粗糙度的曲线；

图16A和图16B表示在具有较低粗糙度的表面的反射偏振片彼此垂直方向上的表面粗糙度；

图17A和图17B表示在具有不经过表面处理的表面的反射偏振片彼此垂直方向上的表面粗糙度；

图18A和图18B分别表示本发明第二实施例的液晶显示装置横界面结构以及液晶显示装置的光学功能；

图19是本发明第二实施例第一改型的液晶显示装置局部侧视图；

图20是本发明第二实施例第二改型的液晶显示装置局部侧视图；

图21是以分解的形式表示本发明第二实施例第三改型的液晶显示装置的斜视图；

图22是以分解的形式表示本发明第二实施例第四改型的液晶显示装置的斜视图；

图23是以分解的形式表示本发明第二实施例第五改型的液晶显示装置的斜视图；

图24是以分解的形式表示本发明第二实施例第六改型的液晶显示装置的斜视图；

图25是以分解的形式表示本发明第二实施例第七改型的液晶显示装置的斜视图；

图26是以分解的形式表示本发明第三实施例的液晶显示装置的斜视图；

图27是表示本发明第三实施例的液晶显示装置结构和光学功能的局部截面图；

图28是以分解的形式表示本发明第三实施例第一改型的斜视图；

图29是以分解的形式表示本发明第三实施例第二改型的斜视图；

图30是以分解的形式表示本发明第三实施例第三改型的斜视图；

图31是以分解的形式表示本发明第三实施例第四改型的斜视图；

图32是以分解的形式表示本发明第三实施例第五改型的斜视图；

图33是以分解的形式表示本发明第三实施例第六改型的斜视图；

图34是以分解的形式表示本发明第三实施例第七改型的斜视图；

图35是以分解的形式表示本发明第三实施例第八改型的斜视图；

图36是表示简单矩阵液晶元件的液晶分子扭曲角、液晶元件的Δnd值和对比度的关系曲线；

图37是以分解的形式表示本发明第四实施例的液晶显示装置的斜视图；

图38是以分解的形式表示本发明第四实施例第一改型的液晶显示装置斜视图；

图39是以分解的形式表示本发明第四实施例第二改型的液晶显示装置斜视图；

图40是以分解的形式表示本发明第三实施例第四改型的液晶显示装置斜视图。

第一实施例：

下面参考附图对本发明的第一实施例进行描述。

具体地说，图1至图5集中表示根据本发明第一实施例的液晶显示装置。本实施例的液晶显示装置包括一个液晶元件10，一个设置在液晶元件10前面的反射偏振片20，一个设置在液晶元件后面的后侧元件28，一个设置在液晶元件10和后侧元件28之间的散射层22，和一个设置在后侧元件28后面的背光35。

液晶元件10包括一个处于显示器观察方一侧的前透明基底11和一个面对前透明基底11设置的后透明基底12。透明电极13和14分别设置在透明基底11和12的内表面上。另外，在透明电极13和14之间设置一个液晶层19。透射光的偏振态根据施加在透明电极13和14之间的电场来控制。液晶层19的液晶分子19a有一个扭曲角约为90°的初始取向状态。

液晶元件10例如是一个有源矩阵型。设置在后透明基底12内表面的电极14包括多个以行和列分布形成矩阵的象素电极。另一方面，设置在前透明基底11内表面的电极13是一种面对多个象素电极14定位的单层膜状反电极。

设置在后透明基底12内表面上的是连结到多个象素电极14并排列成一个矩阵的多个TFT’s(薄膜半导体)，多个向TFT’s提供栅极信号的栅极线，和多个向TFT’s提供数据信号的数据线，虽然这些TFT等在图中没有示出。

在液晶元件10前透明基底11的内表面设置对于红、绿和兰的多个彩色滤波片15R、15G和15B，其方式对应于形成在多个象素电极14和反电极13之间的多个象素区域。反电极13形成在彩色滤波片15R、15G和15B上。

一对基底11和12通过框架状密封材料18将彼此的周围区域粘结在一起，并且在基底11和12之间密封元件18包围的区域中设置液晶层19，液晶层19由具有正介电各向异性的向列相液晶分子组成。

通过设置成覆盖一对基底11和12内表面上的电极13、14的取向膜16、17来调节基底11、12附近的液晶层19的液晶分子19a的取向，并且以在一对基底11、12之间预定扭曲角的扭曲形式取向。

设置在液晶元件10前侧的反射偏振片20反射入射光中彼此垂直的两种偏振光分量中的一种偏振光，并透射入射光中的另一种偏振光。如图2所述，反射偏振片有一个反射轴20s和一个垂直于反射轴20s的透射轴20p。反射偏振片20是一种由多个各向同性薄膜(光学各向同性薄膜)构成的夹层结构，各向同性薄膜例如由聚萘二甲酸亚乙二醇酯共聚物和多个各向异性薄膜制成(光学各向异性薄膜)。这些各向同性薄膜和各向异性薄膜交替叠加多次，使得所有叠加的各向异性薄膜在相同的方向上有最大的折射率。应注意到，反射偏振片20在各向异性薄膜的折射率不同于各向同性薄膜的折射率的方向上有反射轴20s，在垂直于反射轴20s的方向上有透射轴20p，即在各向异性薄膜的折射率等于各向同性薄膜的折射率的方向上有透射轴20p。

反射偏振片20在各向同性薄膜和各向异性薄膜彼此叠加的界面上反射沿反射轴20s有振荡面的偏振光，并在上述界面处透射沿透射轴20p有振荡面的偏振光，不反射特定的偏振光。换言之，入射到反射偏振片20上的彼此垂直的两种偏振光S和P中的S偏振光、即沿反射轴20s有振荡面的偏振光被反射，沿透射轴20p有振荡面的偏振光P被透射。与吸收偏振片相比，反射偏振片20以高透射率透射沿透射轴20P有振荡面的偏振光P。更精确地说，吸收偏振片包含一个基底，即一种二向色基底如碘，能够吸收在一个方向有振荡面的偏振光成份。可以通过使诸如碘的吸收基底取向于一个方向而让吸收偏振片吸收振荡面沿吸收轴的偏振光成份，并透射振荡面沿透射轴的偏振光成份。然而，因为在吸收材料的取向态有扰动，所以沿透射轴有振荡面的偏振光也被一定程度地吸收。另一方面，反射偏振片20不包含能够吸收光束的基底，因而，沿透射轴20p有振荡面的偏振光分量P不被吸收，而是以高透射率地透射。反射偏振片20对于前侧入射的光和后侧入射的光有相同的特点，以致于反射沿反射轴20s有振荡面的偏振光分量并透射沿透射轴20P有振荡面的偏振光分量。

设置在液晶元件10之后的后侧元件28至少部分反射透过液晶元件10的光以入射到后侧。在此实施例中，具有与设置在液晶元件10前面的反射偏振片20有相同特性的反射偏振片用作后侧元件28。后侧元件28以下称作“后反射偏振片21”。

把液晶元件20前面的反射偏振片20、以下称作“前反射偏振片”布置成其透射轴20p基本上平行于或垂直于前基底11附近的液晶分子19a的取向，后反射偏振片21、即后侧元件布置成其透射轴基本上平行于或垂直于前反射偏振片20的透射轴20p。

图3表示把液晶元件10夹置其间的基底11和12附近的分子取向，前偏振片20的反射轴20s和透射轴20p的方向，以及后反射偏振片21的反射轴21s和透射轴21p的方向。如图所示，在本实施例中，从液晶显示装置的前面看，液晶分子在液晶元件10前基底11附近的取向11a与显示屏的横轴x逆时针偏转大约45°。另一方面，从液晶显示装置的前面看，液晶分子在液晶元件10后基底12附近的取向12a与显示屏的横轴x逆时针偏转大约45°。随后，从液晶显示装置前面看，包含在液晶元件10中的液晶层19的液晶分子19a以扭曲的形式取从后基底12向前基底11顺时针扭曲大约90°角的取向，扭曲方向在图中由虚线表示。

在本实施例中，前反射偏振片20布置成其透射轴20p基本上平行于液晶元件前基底11附近的液晶分子的取向11a。另一方面，后反射偏振片21布置成其透射轴21p基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20p。

设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间的散射层22用于散射透射光。散射层22由一种具有良好散射能力和良好的透射能力的光学膜形成。例如，散射层22由一种具有表面粗糙度的透明膜，或是具有光散射颗粒散布其上的透明膜，或是具有大量微透镜形成在其表面上的透镜膜形成。散射层22粘结在后反射偏振片21的前表面或液晶元件10后基底12的外表面。

背光35是一个向后反射偏振片21的整个后表面发射具有均匀光分布的照明光的光源。在不能得到足够亮度的外部光的环境下使用液晶显示装置时背光35发光。在图1中以简化形式示出的背光35例如包括一个导光板，从边缘平面吸取光，以发射从整个前表面以及布置成面对导光板边缘平面的光源如荧光灯发出的光。

在第一实施例的液晶显示装置中，在不能得到足够亮度的外部光的环境下通过利用入射到前表面的外部光进行反射显示，并且当不能得充足亮度的外部光时背光35发光，从而通过利用从背光35发出的照明光进行透射显示。

在本实施例的液晶显示装置中，利用外部光的反射型显示器是一种称作“常白模式”的显示器，当不给液晶元件10的电极13和14之间施加电压时显示器也是一个亮的显示器。

图4A和4B是本发明第一实施例的液晶显示装置反射显示期间入射光的透射路径。具体地说，图4A表示不给液晶元件10的电极13和14之间施加电压的情况下的透射路径。另一方面，图4B表示在液晶显示装置的电极13和14之间形成电场的情况下的透射路径，所述电场的强度使得液晶分子19a在基本上垂直于基底11和12表面的方向以上升的形式取向。如图4A和4B所示，在反射显示期间，在入射到前表面的外部光(非偏振光)Io的两种彼此垂直的偏转光S和P中，沿前反射偏振片20反射轴20s的S偏转光I₁’被前反射偏振片20向前侧反射。另一方面，沿前反射偏振片20的P偏转光I₁透射前反射偏振片20，形成一个入射到液晶元件10前表面上的线性偏振光。入射到液晶元件10的光I₁根据液晶分子19a的取向状态经受液晶层19的双折射作用发射到后侧上，而液晶分子19a的取向态被施加于液晶元件10的电极13和14之间的电场改变，以向后侧发射。更具体地说，当在液晶元件10的电极13和14之间没有形成电场时，液晶分子19a的取向态处于扭曲形式取向的初始态中。在这种情况下，穿过前反射偏振片20入射到液晶元件10的前表面上的光I₁(沿前反射偏振片20的透射轴20p的P偏振光)被液晶层19的双折射作用光学旋转大约90°，其中液晶层中的液晶分子扭曲取向形成I₂光，发射到液晶元件10的后侧，如图4A所示。由此形成的光I₂被散射层22散射，散射光I₃入射到后反射偏振片21上。因此，当在液晶元件10的电极13和14之间不形成电场时，从前侧入射到后反射偏振片21的光I3构成沿后反射偏振光21反射轴21s的S偏振光的散射光。随后，光I₃基本上被后反射偏振片21完全反射。被从后反射偏振片21反射的反射光I₄(沿后反射偏振光21反射轴21s的S偏振光)再被散射层22散射，形成一个散射光I₅，从后侧入射到液晶元件10。从后侧入射到液晶元件10的光I₅被液晶层10的双折射作用再光学旋转大约90°，其中液晶层中的液晶分子19a扭曲取向，形成沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光I6，I6光发射到液晶元件10的前侧。然后，光I₆透过前反射偏振片20形成发射到前侧的光I₇。通过发射到前侧的光I₇实现亮态显示。

另一方面，当在液晶元件10的电极13和14之间施加一个电场，电场的强度高到足以允许液晶分子19a在基本上垂直于基底11和12的表面的方向上上升取向时，液晶层19基本上停止执行其双折射作用。结果是，透过前反射偏振片20入射到液晶元件10前表面上的光I₁(沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光)被发射到液晶元件10的后侧，其保留的偏振态基本上未改变，光I₂’透过散射层22被散射，并且散射光I₃’入射到后反射偏振片21。随后，当在液晶元件10的电极13和14之间形成电场时，入射到后反射偏振片12的光I₃’构成沿后反射偏振片21透射轴21p的P偏振光的散射光。因此，光I₃’透过后反射偏振片21，发射到后侧并在背光3中被吸收，由此执行暗显示。在这种情况下，透过后反射偏振片21发射到后侧的光I₄’入射到背光35。因为光在背光内重复反射多次时强度降低，所以被背光反射照射到前侧的光非常少。由此可以得到足够的暗显示。

在本实施例的液晶显示装置中，反射偏振片20设置在液晶元件10的前侧，并且反射偏振片20不吸收光但以高透射率地透射沿透射轴20p有振荡面的P偏振光，导致大量的光能入射到液晶元件10上，增加发射的光量，由此获得亮显示。

在本实施例的液晶显示装置中，在液晶元件10的后侧设置反射偏振片21，该偏振片反射入射光中两种彼此垂直的偏振光中的一种偏振光，透射另一种偏振光。因为反射偏振片21不吸收光但是反射入射光中的一种偏振光，所以光不被吸收偏振片吸收，不象传统的反射型液晶显示装置那样把吸收偏振片设置在液晶元件的后侧并把反射片设置在吸收偏振片的后面。随后，入射到前侧的光可以高效率地照射到本发明第一实施例中液晶显示装置的前侧。

还应注意的是在本实施例的液晶显示装置中，在入射到前侧的外部光Io中，沿反射偏振片20反射轴20s的S偏振光I₁’被设置在液晶元件10前侧的反射偏振片20反射，使得反射光I₁’可以增大整个屏幕的亮度。

在图4A和4B中，为简单起见，外部光Io描绘成以平行于前反射偏振片20法线的方向入射。但是，一般使用反射型液晶显示装置，这使得在液晶显示装置的使用期间最亮的方向总有一点从显示屏的法向向显示屏的上围倾斜。因此，外部光Io在有一点儿从法线倾斜的方向入射到前反射偏振片，并且在入射光当中，沿前反射偏振片20反射轴20s的S偏振光I₁’按照入射到前反射偏振片20的角度向前侧反射。

另一方面，在显示屏的前方(沿基本上垂直显示屏的直线)观察液晶显示装置的显示。因此，在被前反射偏振片20反射向前侧的外部光的反射光I₁’当中，对增强显示屏亮度有益的光、即被显示器的观察者接收的光是发射到前侧的反射光。换言之，在偏离前方的倾斜方向发射的反射光不能被显示器的观察者接收。

如上所述，在本发明第一实施例的液晶显示装置中，整个显示屏的亮度通过外部光被前反射偏振片20反射向前侧的反射光提高。但是，由反射光I₁’导致的暗态显示中的暗度“浮动”较小，使得能够获得足够的对比度，并且基本上完全避免了由于反射光I₁’导致的显示屏的闪烁。

下面将描述通过背光35发光进行显示的透射型显示器。如前所述，在本发明第一实施例的液晶显示装置中，后反射偏振片21的透射轴21p基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20p。因此，利用背光35发出的照明光的透射型显示器是一种所谓的“常黑模式”的显示器，其中，当在液晶元件10的电极13和14之间不形成电场时，显示器是一种暗态显示器。

图5A和5B表示液晶显示装置透射显示期间的入射光透射路径。具体地说，图5A表示不给液晶元件10的电极13和14之间施加电压时的透射路径。另一方面，图5B表示在液晶显示装置的电极13和14之间形成电场的情况下的透射路径，其中电场的强度使得液晶分子19a在基本上垂直于基底11和12表面的方向以上升的形式取向。如图5A和5B所示，在透射显示期间，在从背光35发出的照明光Io的两种彼此垂直的偏转光S和P中，沿后反射偏振片21反射轴21s的S偏转光被后反射偏振片21向后侧反射(反射的光未示出)。另外，沿后反射偏振片21透射轴21p的P偏转光透射后反射偏振片21，形成一个线性偏振光I₁₁。形成的线性偏振光I₁₁被散射层22散射，形成一个入射到液晶元件10后侧的光I₁₂。入射到液晶元件10的光I₂根据液晶分子19a的取向状态经受液晶层19的双折射作用，液晶分子的取向态被施加于液晶元件10的电极13和14之间的电场改变。更具体地说，当在液晶元件10的电极13和14之间没有形成电场时，液晶分子19a的取向态处于扭曲取向的初始态中。在这种情况下，穿过后反射偏振片21并被散射层22散射以致于入射到液晶元件10的后侧上的光I₁₂(沿后反射偏振片21的透射轴21p的P偏振光的散射光)被液晶层19的双折射作用光学旋转大约90°，其中液晶层中的液晶分子扭曲取向形成I₁₃光，发射到液晶元件10的前侧。由此形成的光I₁₃入射到前反射偏振片21上。因此，当在液晶元件10的电极13和14之间不施加电场时，从后侧入射到前反射偏振片20的光I₁₃构成沿前反射偏振光20反射轴20s的S偏振光的散射光。随后，光I₁₃基本上被前反射偏振片20完全反射向后侧，导致暗态的显示。同样，当在液晶元件10的电极13和14之间施加一个电场，电场的强度高到足以允许液晶分子19a在基本上垂直于基底11和12的表面的方向上上升取向时，透过后反射偏振片21和散射层22从后侧入射到液晶元件10上的光I₁₂(沿后反射偏振片21透射轴21p的P偏振光的散射光)被发射到液晶元件10的前侧，形成一个剩下的偏振态基本上未改变的光I₁₃’。由此形成的光I₁₃’入射到前反射偏振片20上。

随后，当在液晶元件10的电极13和14之间形成电场时，入射到液晶元件10前侧的光I₁₃’包括沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光的散射光，并且光I₁₃’基本上完全透过前反射偏振片20，形成一个入射到前侧的的光I₁₄，致使通过发射的光I₁₄实现亮态显示。在透射显示期间，在入射到背侧的照明光I₁₀中，沿后反射偏振片21透射轴21的偏振光透过后反射偏振片21入射到液晶元件10上。因此，光的入射率实际上是背侧入射的照明光I₁₀的一半。但是，因为光路为入射光透过后反射偏振片21发射到前侧的光的损耗较小，所以可以高效地利用从背侧入射的照明光并利用从背光35发射的照明光，得到在透射显示时的亮态显示屏。

还应注意到，在本发明第一实施例中，散射片22设置在液晶元件10和液晶元件10后面的后反射偏振片21之间。随之可以允许在上述反射型显示器和透射型显示器任何一种情况下散射光发射到前侧，使得能够获得亮度均匀分布的显示器。还应该注意的是可以消除背景反射，即消除诸如显示器观察者的面部和背景反射到后反射偏振片21上这种难点。

在上述本发明的第一实施例中，散射片22设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间。但是，也可以通过对后反射偏振片22的前表面实施粗糙处理以取代设置散射层22，从而使得后反射偏振片21能够散射光。

另外，还可以设前反射偏振片20，使得其透射轴基本上垂直于液晶元件10前基底11附近液晶分子的取向11a。在这种情况下，可以通过设置后反射偏振片21、使其透射轴21p基本上平行于前反射偏振片的透射轴20p，利用外部光在反射显示期间进行常白模式的显示，并利用从背光35发出显示期间进行常黑模式的显示。

另外，还可以设置后反射偏振片21，使其透射轴21p基本上垂直于前反射偏振片20的透射轴20p。在以这种方式设置后反射偏振片21的情况下，可以利用外部光在反射显示期间进行常黑模式的显示，并利用背光35发出的照明光在透射显示期间进行常白模式的显示。

如上所述，在本发明第一实施例的液晶显示装置中，利用外部光的反射型显示器和利用从背光35发出的照明光的透射型显示器以明-暗关系彼此相对。换言之，明-暗关系反转。但是，当背光35发光、以致于明-暗关系反转时还可以通过进行反转驱动消除反转的明-暗关系。

还应注意到，最好在允许液晶分子19从初始的扭曲取向上升至基本上垂直于基底11和12表面的取向的范围内逐级控制施加给液晶元件10的电极13和14之间的电场。在这种情况下，在透射显示和反射显示期间可以逐级改变发射到前侧的光的强度，从而显示具有亮度层次的图象。

在本发明上述的第一实施例中，在液晶元件10的象素区域设置彩色滤波片15R、15G和15B。因此，具有吸收波带的光成份被这些彩色滤波片15R、15G和15B吸收，导致透过这些滤波片15R、15G和15B的每一个的光被在每个彩色滤波片中染色，即红色、绿色和蓝色。换言之，从每个这些象素区域中发出的光是红色、绿色和蓝色，使得能够通过逐渐改变发出的红、绿和兰光的强度显示多色的图象，如全色图象。

图6表示本发明第一实施例第一改型的液晶显示装置的横截面图。在第一改型中，在液晶显示装置的前面、即反射偏振片20的前面设置一个作为散射装置散射从前反射偏振片20反射的光。因为根据第一改型的液晶显示装置在结构上等同于根据本发明第一实施例的液晶显示装置，除了第一改型中在前反射偏振片20的前面设置散射层23，液晶显示装置相同的构件用相同的标号表示，以避免重复描述。

例如通过一个具有粗糙表面的透明膜、一个具有光散射颗粒设置其上的透明膜、或一个具有微透镜设置在类似散射层22的表面上，其中微透镜设置在液晶元件10和液晶元件10后面的作为后侧元件的后反射偏振片21之间。具有特定结构的散射层23粘结到前反射偏振片20的前表面。

根据第一实施例第一改型的液晶显示装置，在反射显示期间，入射到前侧并被前反射偏振片20反射的外部光被设置在前反射偏振片20前面的散射层23散射，致使可以消除由前反射偏振片20反射的光导致的显示屏的闪烁。

还应注意到，在第一实施例第一改型的液晶显示装置中，在反射显示和透射显示期间，从暗态显示区域泄漏到前侧的光被设置在前反射偏振片20前面的散射层23散射。结果是，可以减少在观察显示的前方(沿显示屏的法线)的光泄漏，使得暗态显示变得更暗，因而进一步提高了对比度。

另外，在第一实施例第一改型的液晶显示装置中，在反射显示和透射显示期间，被设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间的散射层22散射的光在被设置在前反射偏振片20前面的散射层23发射到前侧时被进一步散射，使得能够获得亮度分布更加均匀的显示。另外，还可以有效地消除在反射显示期间后反射偏振片21上的背景反射。

顺便说一下，在利用具有粗糙表面的膜或具有光散射颗粒的膜作为设置在前反射偏振片前面的散射层23的情况下，希望设置大约30～32的浊度。在这种情况下，可以获得具有高前亮度的显示器。

更希望散射层23由具有设置在一个表面上的微透镜的透镜膜形成。在利用特定的透镜膜的情况下，可以获得较高的前亮度。

在第一实施例的第一改型中，后散射层22设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间，前散射层设置在前反射偏振片20的前面。但是，在前反射偏振片20的前面设置了前散射层23的情况下可以省去后散射层22。

图7是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第二改型的液晶显示装置斜视图。在根据第一实施例第二改型的液晶显示装置中，前反射偏振片20设置在液晶元件20的前侧，后侧元件28设置在液晶元件10的后侧。后侧元件28由一个吸收两种彼此垂直的偏振光成份中的一种并透射另一种的吸收反射片25构成在吸收偏振片25的后面设置一个反射片26。

包含在本发明第一实施例第二改型的液晶显示装置中的液晶元件10和前反射偏振片20等同于那些包含在本发明第一实施例中的对应元件，对于这些液晶元件和前反射偏振片使用相同的标号，以便避免重复描述。

在液晶元件10中，液晶分子以虚线所示的大约90°的扭曲角扭曲取向。在第二改型中，液晶元件10的前反射偏振片20设置成其透射轴20p基本上平行或垂直于(图中为基本上垂直)液晶元件10前基底附近的液晶分子的取向11a。同样，包含在后侧元件28中的吸收反射片25基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20p。

还应该注意到，在第一实施例的第二改型中，对前反射偏振片20的前表面进行粗糙处理，以使得粗糙的前表面可以用作散射平面23a，散射被前反射偏振片20反射的光。

图8是以放大的形式表示用在本发明第一实施例中的反射偏振片20的横截面。如图所示，前反射偏振片20的前散射面23a由密集分布着细槽形凹陷或点状凹陷形成的粗糙表面构成。

根据第一实施例第二改型的液晶显示装置单独用于外部光执行反射显示。在第二改型中，设置在液晶元件10后面的后侧元件28由吸收偏振片25和设置在吸收偏振片24后面的反射片26构成。因为吸收偏振片设置成其透射轴25a基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20a，所以液晶显示装置执行常白模式的显示。更具体地说，当向液晶元件10的电极13和14之间施加电场时(即液晶分子的取向态处于初始的扭曲取向时)，透过前反射偏振片20入射到液晶元件10并被液晶层的双折射作用光学旋转大约90°、从而发射到液晶元件10上的光透过吸收偏振片25，并再被反射片26反射。另外，反射光透过吸收偏振片25、液晶元件10和前反射偏振片20，入射到前侧，由此实现亮态显示。

另一方面，当电场的强度足以允许液晶分子在基本上垂直于基底11和12表面的方向上上升时，液晶层基本上停止执行双折射。结果是，透过前反射偏振片20入射到液晶元件后侧的光以基本上未改变的偏振态发射到液晶元件10的后侧，并且发射到液晶元件10后侧的光被吸收偏振片25吸收，从而进行暗态显示。

在根据第一实施例第二改型的液晶显示装置中，后侧元件28通过吸收偏振片25和吸收偏振片25后面的反射片26构成，其产生的结果是使得暗态显示变得更暗，从而提高对比度。

在根据第一实施例第二改型的液晶显示装置中，包含在后侧元件28中的吸收偏振片25的透射轴25a基本上垂直于前反射偏振片20的透射轴20p。而且，还可以设置吸收偏振片25，使其透射轴25a基本上平行于前反射偏片20的透射轴20p。吸收偏振片25以这种形式设置的地方可以以常黑模式进行显示。

图9是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第三改型的液晶显示装置斜视图。在第一实施例第三改型的液晶显示装置中，前反射偏振片20设置在液晶元件10的前面，由吸收偏振片25和吸收偏振片25后面的反射片26构成的后侧元件28设置在液晶元件10的后侧。另外，用于散射透射光的散射层27设置在液晶元件10和液晶元件10前面的反射偏振片20之间。

根据本发明第一实施例第三改型的液晶显示装置基本上与图7中所示的第二改型相同，除了在第三改型的液晶显示装置中，散射层27设置在液晶元件10和第一实施例第二改型的液晶显示装置中的反射偏振片之间。因此，显示装置相同的元件用相同的标号表示，以免重复描述。

在根据本发明第一实施例第三改型的液晶显示装置中，散射层27设置在液晶元件10和前反射偏振片20之间。因此，被设置在吸收偏振片25后面的反射片反射、并入射到前侧的光被散射层27以及前反射偏振片20前表面上的散射面23a二次散射，使得能够获得亮度分布更均匀的显示，并消除了在反射片26上的背景反射。

图10是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第四改型的液晶显示装置斜视图。在根据第一实施例第四改型的液晶显示装置中，反射偏振片20设置在液晶元件的前侧，由后反射偏振片21和形成在后反射偏振片21之后作为光吸收装置的光吸收膜30构成的后侧元件28设置在液晶元件10的后侧上。另外，散射透射光的散射层32设置在液晶元件20和包含在后侧元件28中的反射偏振片21之间。

根据第一实施例第四改型的液晶显示装置在结构上等同于根据第一实施例第二改型的液晶显示装置，除了在第四改型中，由反射偏振片21和形成在反射偏振片21之后的光吸收膜30构成的后侧元件28替换包含根据第二改型的液晶显示装置中的后侧元件28，并且散射层32设置在液晶元件10和包括在后侧元件28中的反射偏振片21之间以外。因此，显示装置相同的元件用相同的标号表示，以免重复描述。

在液晶元件10中，液晶分子以图中虚线表示的大致90°的扭曲角扭曲取向。在第四改型中，液晶元件10前侧上的反射偏振片20设置成其透射轴基本上平行或垂直于(图中为基本上垂直)液晶元件10前基底附近的液晶分子的取向11a，并且包括在后侧元件28中的反射偏振片21设置成其透射轴21p基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20p。

根据本发明第一实施例第四改型的液晶显示装置是单独利用外部光的反射显示器。在第四改型中，设置在液晶元件10后面的后侧元件28由反射偏振片21和设置在反射偏振片21后面的光吸收膜30构成。同样，反射偏振片2 1、即后反射偏振片设置成其透射轴21p基本上垂直于液晶元件20前面的前反射偏振片20的透射轴20p。因此液晶显示装置执行常白模式显示。更具体地说，当不向液晶元件10的电极之间施加电场时，即液晶分子的取向态处于初始的扭曲取向时，透过前反射偏振片20入射到液晶元件10的光被液晶层的双折射作用光学旋转大约90°，形成沿后反射偏振片21反射轴21a的偏振光。由此形成的光发射到液晶元件10的后侧，并再被后反射偏振片21反射。另外，反射光透过液晶元件10和前反射偏振片20，入射到前侧，由此实现亮态显示。

当把强度足以允许液晶分子在基本上垂直于液晶元件基底表面的方向上上升取向的电场施加到液晶元件10的电极之间时，基本上消除液晶层的双折射作用。在这种情况下，透过前反射偏振片20入射到液晶元件的光以基本上未改变的偏振态发射到液晶元件10的后侧。随后，发射到液晶元件10后侧的光透过后反射偏振片21被设置在后反射偏振片21后面的光吸收膜30吸收，从而实现暗态显示。

在根据本发明第一实施例第四改型的液晶显示装置中，后侧元件28由后反射偏振片21和形成在反射偏振片21后面的光吸收膜30构成，使得暗态显示更暗，由此提高对比度。

另外，在第四改型中，散射层32设置在液晶元件10和包括在后侧元件28中的后反射偏振片21之间。因此，被后反射偏振片21反射以发射到前侧的光被散射层32和前反射偏振片20前表面的散射面23a二次散射，以获得亮度分布更加均匀的显示，并且消除后反射偏振片21上的背景反射。

在第一实施例的第四改型中，包括在后侧元件28中的后反射偏振片21的透射轴21p基本上垂直于前反射偏振片20的透射轴20p。但是，还可以把后反射偏振片21布置成其透射轴21p基本上平行于前反射偏振片20的透射轴20p。在以这种形式布置后反射偏振片21的情况下，可以执行常黑模式的显示。

图11是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第五改型的液晶显示装置斜视图。在根据本发明第一实施例第五改型的液晶显示装置中，反射偏振片20设置在液晶元件的前侧，由后反射偏振片21和形成在后反射偏振片21之后作为光吸收装置的光吸收偏振片31构成的后侧元件28设置在液晶元件10的后侧上。另外，散射透射光的散射层32设置在液晶元件20和包含在后侧元件28中的反射偏振片21之间。

根据第一实施例第五改型的液晶显示装置在结构上等同于图10所示的第一实施例第四改型的液晶显示装置，除了在第五改型中，由反射偏振片21和形成在反射偏振片21之后光吸收偏振片31构成的后侧元件28替换包含在图10所示第四改型的液晶显示装置中的后侧元件28。因此，显示装置相同的构件用相同的标号表示，以免重复描述。

在第五改型中，吸收偏振片31设置成其透射轴31a基本上垂直于后反射偏振片21的透射轴21p，并且，吸收偏振片31吸收透过前反射偏振片20和液晶元件10入射到后侧元件28的光中的透过后反射偏振片21的光。随之可以使暗态显示变得更暗，从而提高对比度。

图12是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第六改型的液晶显示装置斜视图。根据第一实施例第六改型的液晶显示装置在结构上等同于图11所示的第一实施例第五改型的液晶显示装置，除了把背光35设置在图11所示第五改型的液晶显示装置的后侧元件28(吸收偏振片31之后)上，其中背光在液晶显示装置用在不可能获得足够的外部亮度的环境下发光。因此，显示装置相同的构件用相同的标号表示，以免重复描述。

背光35例如由一个从边缘平面吸取光线、从而发射从整个前表面和诸如面对导光板边缘平面设置的荧光灯的光源吸取的光的导光板构成，它具有一个平面光源，用于把具有均匀亮度分布的照明光发射到包括在后侧元件28中的吸收偏振片31的整个后表面。更具体地说，后侧元件28的结构使得吸收偏振片31设置在排列在后反射偏振片21的后面，其透射轴31a基本上垂直于后反射偏振片21的透射轴21p。应注意到，吸收偏振片的偏振度大约为95％，后反射偏振片的偏振度较低。随后，从背光发射的照明光透过这些吸收偏振片31和反射偏振片21，入射到液晶元件10上。由此，根据第一实施例第六改型的液晶显示装置能够执行利用外部光的反射显示和利用从背光35发出的照明光的透射显示。

图13是以分解的形式表示根据本发明第一实施例第七改型的液晶显示装置斜视图。在第一实施例第七改型的液晶显示装置中，散射层32设置在液晶元件10和包括在图12所示第六改型的液晶显示装置中的前反射偏振片之间。

根据第七改型的液晶显示装置，散射层32设置在液晶元件10和包括后侧元件28中的后反射偏振片21之间。另外，散射层33设置在液晶元件10和前反射偏振片20之间。随后，被后反射偏振片21反射且发射到前侧的光被第三次散射，即被散射层32、33和前反射偏振片20前表面的散射面23a散射，以获得亮度分布更加均匀的显示。另外，它还可以完全消除后反射偏振片21上的背景反射。

用在第一实施例中的液晶元件10配置有对应于多个象素区域的彩色滤波片15R、15G和15B。但是这对于配置彩色滤波片的液晶元件10并不是绝对必须的。同样，液晶元件10也不局限于有源矩阵。液晶元件10还可以是一种简单的矩阵型或节段型。

第二实施例：

图14是以分解的形式表示根据本发明第二实施例的液晶显示装置斜视图。

根据本发明第二实施例的液晶显示装置包括：一个液晶元件10，一个设置在液晶元件10前面的反射偏振片20，一个设置在液晶元件10后面的后侧元件28。另外，在反射偏振片20的前侧上设置一个透明膜元件40。根据本发明第二实施例的液晶显示装置在液晶元件10、反射偏振片20和后侧元件28在结构上等同于第一实施例中，除了第二实施例中，在反射偏振片20的前侧上设置一个透明膜元件40。因此，显示装置相同的构件用相同的标号表示，以免重复描述。

透明膜元件40例如由丙烯酸树脂制成。入射到前侧光透过透明膜元件40后入射到反射偏振片20。同样，从反射偏振片20反射的光被透明膜元件40内反射，以使得反射的光再一次入射到反射偏振片20。顺便说一下，可以把透明膜元件40制成光学各向同性膜或光学各向异性膜。

在本发明的第二实施例中，在液晶元件10的后侧上设置后侧元件28，该后侧元件28由后反射偏振片21和吸收透过后反射偏振片21的光的光吸收层30构成。由黑色膜形成的光吸收层30面对后反射偏振片21的后表面设置，或涂敷在后反射偏振片21的整个后表面。

根据本发明第二实施例的液晶显示装置是一种常黑模式的TN型液晶显示装置。液晶元件的液晶层19由加入手征剂并具有正介电各向异性的向列相液晶分子组成。液晶分子以大约90°的扭曲角在一对基底11和12之间扭曲取向。另外，前反射偏振片20和后反射偏振片21排列成其反射轴20s和21s分布基本上垂直于透射轴20p和21p。更具体地说，图14中的箭头11a和12a表示液晶元件10的前基底11和后基底12附近的液晶分子的取向。液晶元件10的液晶层19中的液晶分子19a在前基底11附近的取向与在后基底12附近的取向彼此偏离大约90°，并且因而以大约90°的扭曲角扭曲取向，如图中的虚线所示。

如图14所示，前反射偏振片20布置成其透射轴20p基本上平行或基本上垂直于液晶元件10前基底11附近的液晶分子的取向11a。同样，后反射偏振片21布置成其反射轴21s基本上垂直于前反射偏振片20的反射轴20s，并且透射轴21p基本上垂直于前反射偏振片20的透射轴20p。另一方面，光学装置50设置在前反射偏振片20的前表面上。光学装置50用于使得从前反射偏振片20反射的光能够入射到透明膜装置40上，而透明膜装置40以透明膜装置40的内表面反射决定的入射角设置在反射偏振片20的前面。光学装置50有一个通过对前反射偏振片20的前表面进行表面处理而形成的非常细微的不规则表面。

图15A至16B表示具有被处理表面的反射偏振片20的表面粗糙度的曲线。另一方面，图17A和图17B表示具有不经过表面处理的表面的后反射偏振片21的表面粗糙度曲线。图15A、16A和17A均表示沿反射轴的截面的表面粗糙度。另一方面，图15B、16B和17B均表示沿透射轴的截面的表面粗糙度。

在图15A至17B的制图中，通过一个探针在反射轴和透射轴的方向上以1s/μm的速度扫描反射偏振片前表面上的选择区域，以测量扫描期间探针在垂直方向的位移。在这些每个曲线中，曲线坐标上的表面粗糙度曲线中的正值表示相对于探针的初始高度向上移位。另一方面，负值表示相对于探针的初始高度向下移位。

如图15A至16B所述，在前反射偏振片20前表面上的反射轴和透射轴连续重复细小的不规则性。另外，不规律性沿反射轴的周期大于沿透射轴的周期。换言之，沿透射轴20p延伸的凹槽周期性地形成在前反射偏振片20前表面上的反射轴20s方向。同样，沿反射轴20s延伸的肌状凹槽周期性地形成在沿透射轴20p延伸的凹槽之间的凸起部分。这些肌状凹槽以远小于沿透射轴20p延伸的凹槽间距的间距周期性地形成在透射轴20p方向(上述投射方向的纵向)的前反射偏振片20的表面上。在图14中，为简单起见，前反射偏振片20的不规则表面由网状线条表示。

图15A和15B表示前反射偏振片20的表面粗糙度，其中，该前反射偏振片有一个经处理被施与较大不规则度的表面，前表面最大不规则度到最小不规则度之间有较大的差异。另一方面，图16A和16B表示前反射偏振片20的表面粗糙度，其中，该前反射偏振片有一个经处理被施与较小不规则度的表面，前表面最大不规则度到最小不规则度之间有较小的差异。在具有任意被处理类型的表面的前反射偏振片20中，具有粗糙前表面的光学装置50允许沿反射轴20s的一种偏振光以一定的入射角入射到透明膜40上，其中入射光以该入射角在透明膜40的前表面上全反射。

如图18A所述，前反射偏振片20通过一个透明粘附层52粘接到液晶元件10的前表面(基底11的外表面)。同样，透明膜40通过一个透明粘附层51粘附到前反射偏振片的前表面。最好粘附层51由一种折射率类似于把反射偏振片20粘结到液晶元件10的粘附层52的光学黏合剂形成。

后反射偏振片21包括一种反射偏振片，在其表面上不进行上述的表面处理。如图17A和17B所述，后反射偏振片21的表面不规则度非常小，以致于整个表面基本上是平坦的。如图18A所示，后反射偏振片21通过一个由混入了光学散射颗粒的黏合剂制成的粘附层53粘结到液晶元件10的后表面(后基底12的外表面)。

根据本发明第二实施例的液晶显示装置利用外部光进行反射显示。在这种液晶显示装置中，从显示器的观察方入射到显示装置的外部光被反射，反射光的发射受施加到液晶元件10的液晶层中的电场控制。

图18A和图18B分别表示光在液晶显示装置中的透射线路。图18A包括不给液晶层施加电场的情形，不施加电场的结果是液晶分子处于初始的扭曲取向状态。另一方面，图18B包括给液晶层中施加电场的情形，施加电场的结果是液晶分子以相对于基底表面上升地取向。

在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，从前侧、即从显示器的观察方入射的外部光透过透明膜40入射到前反射偏振片20，如图18A和18B所示。然后，在入射光I的两种彼此垂直的偏振光S和P之间，沿前反射偏振片20的反射轴20s有振荡面的S偏振光Is被反射偏振片20反射，沿前反射偏振片20的透射轴20p有振荡面的P偏振光Ip透过反射偏振片20形成一个入射到液晶元件10上的线性偏振光。应注意到，主要反射S偏振光Is的反射偏振片20也反射沿透射轴20p的P偏振光Ip。随后，从反射偏振片20反射的光不仅包含沿反射轴20s的S偏振光Is，而且还包含沿透射轴20p的P偏振光Ip。从反射偏振片20反射的光被透射膜40内表面反射，再一次入射到前反射偏振片20。在入射到前反射偏振片20的光中，沿前反射偏振片反射轴20s的S偏振光Is被反射(未示出)，沿前反射偏振片透射轴20p的P偏振光Ip1透过反射偏振片20，入射到液晶元件10上。

再重复上述功能。具体地说，从前反射偏振片20反射的光经过透射膜40的内表面反射后又入射到前反射偏振片20上。在入射到前反射偏振片20的光中，沿透射轴20p的P偏振光透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上。换言之，根据本发明第二实施例的液晶显示装置构造成，在透过透明膜40从前侧入射的光的彼此垂直的S和P偏振光中，前反射偏振片20反射一种偏振光Is，另一种偏振光Ip透过反射偏振片20入射到液晶元件10。同样，从反射偏振片20反射的光受到透明膜40的内表面反射后又入射到反射偏振片20，导致在反射光中另一种偏振光Ip1透过反射偏振片20入射到液晶元件10。随后，从前侧入射的外部光能够以如同另一种偏振成分的线性偏振光的量入射到液晶元件10。

顺便说一下，由透明膜40执行的从前反射偏振片20反射的内表面反射是在透明膜40的前表面和空气层即外部大气层的界面处的全反射。具体地说，在从前侧以各种角度入射被透过透明膜40、从而被反射偏振片20反射的光中，以上述全反射角入射到界面的光经过内表面反射、再一次入射到前反射偏振片20。

在透明膜40的前表面和空气层即外部大气层的界面处的全反射临界角(相对于透明膜40法线的角度)可通过公式得到：sini＝1/n，其中i代表全反射临界角，n代表透明膜40的折射率，空气层的折射率是1。例如，在透明膜40由折射率为1.6的丙烯酸树脂制成时，界面处的全反射临界角是i＝38.7°。

另一方面，假定外部光是从液晶显示装置的前侧以外部光具有最高强度的角度入射。如果假设入射角(相对于透明膜40的法线)大约为30°，并且透明膜40有1.6的折射率，则以30°角入射的外部光在界面处被反射，反射的方向与透明膜40的法线夹角减小到以与透明膜40的法线成18.2°的角度入射。

如果前反射偏振片20有一个反射镜面，则在透过透明膜40入射到前反射偏振片20上的光中，从反射偏振片20反射的光以18.2°的角度入射到界面并透过界面射到前侧，18.2°的入射角小于全反射临界角i(38.7°)。但是，在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，通过对前反射偏振片20的前表面进行表面处理而形成有不规则表面的光学元件40形成在前反射偏振片的前侧。应注意的是光学元件40允许从反射偏振片20反射的光以一入射角大量入射到透明膜40上，其中反射光在该入射角经受透明膜40的内表面反射，即该入射角大于在透明膜40的前表面和空气层的界面处的全反射临界角。结果是，从反射偏振片20反射的大量光在透明膜40和空气层界面处经受内表面反射，再一次入射到前反射偏振片20，并且在又入射到反射偏振片20的光中，沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光Ip1能够以一种线性偏振光入射到液晶元件10上。

从前侧入射到液晶显示装置上的外部光以各种入射角入射，并且具有不规则表面的光学装置40允许从前反射偏振片20反射的光在各个方向上散射。因此，一些光以小于全反射临界角的角度入射到透明膜40前表面和外界大气的空气层的界面上。一些特殊的光透过界面发射到前侧并由此构成泄漏光。但是，泄漏光的量很小，几乎所以的泄漏光在与透明膜40的法线达到倾斜的方向上发射，不能落入显示器观察者的视野之内。

在本发明第二实施例中，光学装置41通过对前反射偏振片20的前表面进行表面处理从而形成如图15A～16B所示粗糙表面而形成，它允许沿前反射偏振片20反射轴20s的S偏振光Is被散射，并还允许沿透射轴20p的P偏振光Ip无散射地透过。因为光学装置41的存在，从前反射偏振片20反射的光被散射，并且大量的反射光能够以光遭受内反射的角度入射到透明膜40上。随后，可以进一步增强被透明膜40内表面反射的光，以允许光再入射到前反射偏振片20上。另外，在能够再一次入射到前反射偏振片20上的光中，沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光Ip透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上。

另外，在本发明的第二实施例中，被前反射偏振片20反射的沿前反射偏振片20反射轴20s的S偏振光Is被光学装置50散射，从而增强了沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光Ip。其结果是遭受透明膜40内表面反射、从而又入射到前反射偏振片20的光是具有大量沿前反射偏振片20透射轴20p的P偏振光的光。随之，可以进一步增强透过前反射偏振20从而入射到液晶元件10的线性偏振光。

还应注意到入射到液晶元件10的光发射到液晶元件10的后侧，其偏振态受液晶层19的控制，并再透过设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间的散射层53，从而入射到后反射偏振片21。另外，从后反射偏振片21反射的光又从后侧入射到液晶元件10并透过液晶元件10、前反射偏振片20和透明膜40发射到前侧。

根据本发明第二实施例的液晶显示装置以常黑模式工作。更具体地说，当不给液晶元件10的电极之间施加电场时，该区域中的显示是暗态显示。当给液晶元件10的电极之间施加电场时，从前侧入射的光被后反射偏振片21反射以发射到前侧，其结果是该特定的区域执行亮态显示。

当在液晶元件10的电极之间施加电场时，液晶元件10的液晶分子取向状态处于初始的扭曲取向状态。在这种情况下，透过前反射偏振片20入射到液晶元件10的光Ip、即沿前反射偏振片20透射轴20p的线性偏振光被液晶层19的双折射作用光学旋转大约90°，其中液晶层中的液晶分子扭曲取向，形成基本上垂直于透过前反射偏振片20入射到液晶元件10的偏振光，即沿后反射偏振片21透射轴20p的线性偏振光，如图18A所示。因此，当不给液晶元件10的电极施加电场时，发射到液晶元件10后侧、入射到后反射偏振片21的光透过后反射偏振片21，被设置在后反射偏振片21后面的吸收层30吸收，导致在该区域中的显示为暗态显示。

如上所述，从液晶显示装置前侧入射并被前反射偏振片20反射后从后侧入射到透明膜40上的光包含发射到透明膜40的前侧后形成泄漏光R1的光。但是，因为光的泄漏量较小，所以当给液晶元件10的电极之间施加电场时暗态显示的暗度是足够的。

还应该注意到几乎所有的泄漏光R1的发射方向相对于透明膜40的法线有很大的倾斜。另一方面，通常在液晶显示装置的前方、即基本上沿显示屏的法线方向观察显示。随后，泄漏光R1不发射到视野的范围之内，所以液晶显示装置的显示屏不闪烁。

另一方面，当给液晶元件10的电极之间施加电场时，致使液晶元件10的液晶分子19a相对于基底11和12上升，从而按照形成在液晶层19中的电场取向。结果是，液晶层19基本上停止显示双折射性能，并且因此透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上的光、即沿前反射偏振片20透射轴20p的P线性偏振光几乎不经过双折射作用地透过液晶层19。随后，当不给液晶层19中施加电场时，发射到前反射偏振片20后侧的光是一个沿后反射偏片21反射轴21s的线性偏振光。反射光再入射到液晶元件10并透过液晶元件10、前反射偏振片20和透射膜40后发射到前侧。随之，该区域中的显示是亮态显示。

如上所述，在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，在从前侧入射的外部光的两个彼此垂直的偏振光S和P中，透过前反射偏振片20的P偏振光Ip入射到液晶元件10。同样，在从前反射偏振片20反射并经过透明膜40的内表面反射后再入射到前反射偏振片20的光中，透过前反射偏振片20的P偏振光Ip1透过前反射偏振片20后入射到液晶元件10上。同样，入射光透过液晶元件10并被后反射偏振片21反射，之后发射到前侧。随后执行充分亮度的亮态显示。换言之，在入射到液晶元件10的光Ip和Ip1当中，透过前反射偏振片20而未被前反射偏振片20反射的光Ip、即直接入射光以相对于液晶元件10的法线较小的角度入射到液晶元件10上。另外，透过液晶元件10的直接入射光Ip被设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间的散射层53散射，之后入射到后反射偏振片21上。另外，从后反射偏振片21反射的光又被散射层44散射并透过液晶元件10、前反射偏振片20和透明膜40，之后以具有一定的强度分布的光R2发射到前侧，光R2的强度分布使得在前方、即沿液晶显示装置显示屏的法线发射的光具有很高的强度。

另一方面，从前反射偏振片20反射并经过透明膜40的内表面反射后又入射到前反射偏振片20的光Ip1、即间接入射光以相对于液晶显示装置显示屏的法线较小的角度入到液晶元件10上。

透过液晶元件10的间接入射光Ip1被散射层53散射后入射到后反射偏振片21上。从后反射偏振片21反射的光又被散射层53散射并透过液晶元件10、前反射偏振片20和透明膜40，之后以具有一定强度分布的光Rr1的形式发射到前侧，光Rr1的强度分光使得在前方、即基本上沿显示屏法线发射的光具有很高的强度。

随后，在通过直接入射光Ip的反射光R2和间接入射光Ip1的反射光Rr1显示的亮态显示中，这些反射光R2和Rr1彼此叠加，实现具有高度的前亮度的亮态显示。

因为亮态显示的亮度根据液晶层19的双折射特性的变化而改变与液晶元件10的液晶分子的上升取向态一致，所以可以通过控制形成在液晶层19中的电场的逐级而得到由多种灰度的亮态显示。

如上所述，在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，在液晶元件10的前侧设置前反射偏振片20，用于反射入射光的两个彼此垂直的偏振分量中的一个并透射另一个偏振分量。同样，在前反射偏振片20的前侧设置透明膜40，透射从前侧入射的光，以允许入射光入射到前反射偏振片并使从前反射偏振片反射的光经过内表面反射，以致于允许反射的光再入射到前反射偏振片20的前侧。随后，在从前侧入射的外部光的两个彼此垂直的偏振光中，其它的偏振光透过前反射偏振片20，并且在从前反射偏振片20反射并再被透明膜40内表面反射从而再入射到前反射偏振片20的光中，另一种偏振光可以入射到液晶元件10。随后，在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，允许从前侧入射的外部光以较大的量入射到液晶元件10，成为另一种偏振光的线性偏振光。其结果是，可以以较高的效率利用从前侧入射的外部光，从而获得具有足够亮度的亮态显示。

还应该注意到，在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，前反射偏振片20一定程度地反射透过反射偏振片20的另一种偏振光。反射光经过透明膜40的内表面反射后又入射到前反射偏振片20上。因为在又入射到前反射偏振片20的光中，另一种偏振光透过前反射偏振片20入射到液晶元件上，所以可以抑制从前反射偏振片20反射的光透过透明膜40发射到前侧时的泄漏。由此可以抑制暗态显示时泄漏光导致的暗度浮动，得到良好的对比度。

在上述第二实施例中，在前反射偏振片20的前表面上形成光学装置50，该光学装置用于使前反射偏振片20反射的光以入射光遭受透明膜40内表面反射的角度为入射角入射到透明膜40上。其结果是可以通过以更高的效率利用从前侧入射的外部光执行高亮度的亮态显示，从而更进一步地抑制光泄漏到前侧，因而得到进一步提高的对比度。

另外，在本发明的第二实施例中，光学装置50能够散射一种偏振光并且无散射地透射另一种偏振光。结果是，在从前反射偏振片20反射的光中，一种偏振光被光学装置50散射，从而改变其偏振态，另一种偏振光透过前反射偏振片20入射到液晶元件20上。因此可以进一步地抑制光泄漏到前侧，从而获得进一步提高的对比度。

希望光学装置50能够在预定的扩展角范围内散射一种偏振光。在这种情况下，从前反射偏振片20反射的光可以在预定的扩张角范围内被散射被反射，从而允许大量的光以光遭受透明膜40内表面反射的入射角度入射到透明膜40上。

另外，还希望光学装置50具有一种方向性，允许光在从前反射偏振片20的法线倾斜的方向上散射。在这种情况下，从前反射偏振片20反射的光可以以光遭受透明膜40内表面反射的入射角度大量地入射到透明膜40上。

在根据本发明第二实施例的液晶显示装置中，在液晶元件10的后侧上设置后反射偏振片21，该反射偏振片反射两个彼此垂直的偏振光中的一种偏振光并透射另一种偏振光。结果是，在从前侧入射到液晶元件10上并以液晶层19控制的偏振态发射到液晶元件10的后侧上的光中，一个偏振光被后反射偏振片21反射，得到亮态显示，另一个偏振光透射到后反射偏振片21的后侧，得到暗态显示。

另外，在本发明第二实施例中，在后反射偏振片21的后侧上设置光吸收层30。其结果是透过后反射偏振片21发射到后侧的光被光吸收层30吸收，从而获得更加令人满意的暗态显示。

应注意的是，在本发明第二实施例中，在液晶元件10和后反射偏振片21之间设置用于散射透射光的散射层53。其结果是，从后反射偏振片21反射的光被发射到前侧，光的强度分布使得在前方发射、即基本上沿垂直于显示屏的线条发射的光有很高的强度，此方向一般也是观察显示的方向，这样能够获得具有较高的正面亮度的显示。

在本发明的第二实施例中，设置在液晶元件10和后反射偏振片21之间的散射装置由其中混合有散射颗粒的黏合剂制成的散射层53形成。希望散射装置由一种散射层形成，该散射层具有一种方向性，即光在基本上平行于设置在液晶元件10前侧的前反射偏振片20的法线方向散射(最好在关于前反射偏振片20法线大约30°的角度范围之内)。在这种情况下，可以获得具有较高的正面亮度的显示。

在本发明第二实施例中，在液晶元件10和后反射偏振片21之间设置一个散射装置。但是，也可以通过对后反射偏振片21的前表面实施如同对前反射偏振片前表面实施的表面处理一样的表面处理来代替使用上述的散射装置。在这种情况下也可以得到具有很高的正面亮度的显示。

另外，在本发明第二实施中，通过对前反射偏振片20的前表面实施表面处理来形成光学装置50，该装置用于允许从前反射偏振片反射的光以一定的角度入射到透明膜40上，其中该角度使得入射光遭受透明膜40的内表面反射。但是，也可以把光学装置叠置在前反射偏振片20的前表面上。在这种情况下，不需要对前反射偏振片20实施表面处理。

图19是本发明第二实施例第一改型的液晶显示装置局部侧视图。在第一改型中，利用把光学装置叠置在前反射偏振片20的前表面上来代替对前反射偏振片20实施表面处理，其中，该光学装置用于允许从前反射偏振片反射的光以一定的角度入射到透明膜40上，而其中的角度使得入射光遭受透明膜40的内表面反射。

根据本发明第二实施例第一改型的液晶显示装置在其它结构上与以上描述的本发明第二实施例的液晶显示装置相同，其中第一改型的结构是由另一种元件构成的光学元件54叠置在前反射偏振片20的前表面上，以此代替对前反射偏振片20的前表面实施表面处理。因此，对液晶显示装置相同的构件用相同的标号表示，避免重复描述。

光学装置54由一种光学粘附层54a形成，而光学粘附层54例如通过把光散射颗粒加入到折射率与透明膜基本相同的透明树脂中而制备。从附图中可以明确地看出，前反射偏振片20和设置在前反射偏振片20前侧上的透明膜40通过粘附层54a彼此粘结。

希望光学装置54能够散射一种沿前反射偏振片反射轴的偏振光并且无反射地透射一种沿前反射偏振片透射轴的偏振光。或者，希望光学装置54能够在预定范围的扩张角内散射透射光。在光学装置54满足上述要求的地方，它允许从前反射偏振片20反射的大量的光以光遭受透明膜40内表面反射的角度入射到透射膜40上。

在光学装置54能够在预定范围的扩张角内散射透射光的地方，最好光学装置54有一种方向性，即光在与前反射偏振片20的法线倾斜的方向上散射。在这种情况下，几乎所有从前反射偏振片20反射的光都能够以一种角度入射到透明膜40上，其中该角度是光在透明膜40的前表面上遭受全反射的角度。

图20是本发明第二实施例第二改型的液晶显示装置局部侧视图。第二改型在结构上与第一改型相同，除了在第二改型中在液晶元件10和设置在液晶元件10前侧上的前反射偏振片20之间设置一个散射装置52a，该装置用于散射透射光，由一种具有散射能力的粘附层构成，通过把光散射颗粒加入到与第一改型中的黏合剂54a相同的透明粘附层而制备。

在第二实施例第二改型的液晶显示装置中，从后反射偏振片21反射的光被散射装置52a散射入射到前侧，光所具有的强度分布使得发射到前方的光具有很高的强度，由此能够获得具有很高的正面亮度的显示。

在第二实施例的第二改型中，希望散射装置52由一个散射层形成，散射层具有一种方向性，即光在基本上平行于设置在液晶元件10前侧的前反射偏振片20法线的方向上散射，最好在落入关于法线大约30°范围内的方向上散射。在这种情况下，可以得到具有很高的正面亮度的显示器。

在本发明的第二实施例中，光学装置54允许从前反射偏振片20反射的光以入射光受到透明膜40内表面反射的角度入射到透明膜40上。但是，既使省去光学装置54，也允许从前反射偏振片20反射的光以入射光受到透明膜40内表面反射的角度入射的透明膜40上。具体地说，普通反射偏振片的表面，与实施了表面处理的前反射偏振片20的表面不一样，与光的波长相比有较大的不规律性，因此，允许沿反射轴的一种偏振光被反射，同时散射一定程度的光。

既使用于把前反射偏振片20粘结到前反射偏振片20前侧上的透明膜40上的粘附层包括粘附层54a，其中该粘附层中不象第二实施例中那样混合光散射颗粒，粘附层54a的折射率也不同于前反射偏振片20以及透射膜40的折射率，所以，在粘附层54a前后表面的界面处形成光学不连续面。导致透射光在此界面有一定程度的散射。随后，既使光学装置54不是肯定地设置在前反射偏振片20的前侧上，也会散射从前反射偏振片20反射的一种偏振光，从而允许光以一种在透明膜40的前表面遭受全反射的入射角入射到透明膜40上。

另外，在本发明的第二实施例中，设置在液晶元件10后侧上的反射装置由反射偏振片形成，反射入射光中两种彼此垂直的偏振光中的一种并透射另一种。但是，也可以用一种反射全部入射光的反射膜制成反射装置。

图21是以分解的形式表示本发明第二实施例第三改型的液晶显示装置的斜视图。在第二实施例的第三改型中，在液晶元件10的后侧上设置一个反射所有入射光的反射膜46。另外，在液晶元件10和反射膜46之间设置一个吸收偏振片31，透射入射光中彼此垂直的两种偏振光中沿透射轴31a的偏振光并且吸收沿吸收轴的另一种偏振光。

根据第二实施例第三改型的液晶显示装置是一种常黑模式的TN型液晶显示装置。应注意到在液晶元件10的液晶层19中的液晶分子在一对基底11和12之间以大致为90°的扭曲角扭曲取向。另外，吸收偏振片31设置成其透射轴31a基本上平行于设置在液晶元件10前侧的反射偏振片20的透射轴20p。根据第二实施例第三改型的液晶显示装置在其它结构上与图1中第一实施例的液晶显示装置相同，因此，显示装置的相同构件用相同的标号表示，避免重复描述。

在第二实施例第三改型的液晶显示装置中，在透过透明膜40、前反射偏振片20和液晶元件10入射到吸收偏振片31的光束中，沿吸收偏振片31透射轴31a的光束透过吸收偏振片31并被反射片46反射到后侧上。另外，沿垂直于吸收偏振片31透射轴31a方向的另一种偏振光被吸收偏振片31吸收。应注意，当不给液晶元件10的液晶层19施加电场时，该区域中的显示为暗态显示。另一方面，当给液晶层19施加电场时，从前侧入射的光被反射膜46反射后发射到前侧。结果是在该区域中的显示为亮态显示。

在第二实施例第三改型的液晶显示装置中，可以在液晶元件10和透明膜40之间设置用在本发明第二实施例中的散射装置。可以通过利用反射膜46做为散射反射膜或通过对吸收偏振片31的前表面实施散射透射光的表面处理来形成散射装置。

图22是以分解的形式表示本发明第二实施例第四改型的液晶显示装置的斜视图。在第二实施例的第四改型中，反射膜46设置在液晶元件10的后侧执行单偏振片类型的显示，其中，透过液晶元件10的光被反射膜46直接反射，并且设置在液晶元件10前侧的反射偏振片20用做偏振片和光探测器。

在第二实施例的第四改型中，反射膜46设置成面对液晶元件10的后表面。但是，也可以把反射装置设置在如图1所示的后基底12的内侧。在这种情况下，希望分布在后基底12内表面上的电极14由一种金属膜制成，金属膜具有较高的反射性，允许电极14还用做反射装置。

图23是以分解的形式表示本发明第二实施例第五改型的液晶显示装置的斜视图。在第二实施例的第五改型中，在根据本发明第二实施例的图14中所示液晶显示装置的前侧设置一个前光60，从前侧和后侧透射入射光并向后侧发射照明光，即向透明膜40的前表面发射照明光。

前光60由一个例如由丙烯酸树脂制成的透明导光板61和一个面对导光板61的边缘面设置的光源62构成。从光源62发出的光被导光板导61导引，从而从整个后表面发射。当液晶显示装置用在不能得到足够亮度的外部光的环境下时前光60发光。

第二实施例第五改型的液晶显示装置可以通过在根据本发明第二实施例的图14中所示液晶显示装置的前侧设置一个前光60来制备。另外，在前光60分别设置于图21和22中所示第二实施例第三和第四改型的液晶显示装置的情况下可以获得同样的效果。

图24是以分解的形式表示本发明第二实施例第六改型的液晶显示装置的斜视图。在第二实施例的第六改型中，在后反射偏振片21的后侧设置一个背光70，代替在图14中所示第二实施例的液晶显示装置的后侧元件28，背光从前侧透射入射光并向前侧、即后反射偏振片21的后表面发射照明光。另外，在本发明第二实施例第六改型中的背光之后设置光吸收层30。

背光70由一个例如由丙烯酸树脂制成的透明导光板71和一个面对导光板71的边缘面设置的光源72构成。从光源72发出的光被导光板71导引，从而从整个后表面发射。当液晶显示装置用在不能得到足够亮度的外部光的环境下时背光70发光。

在第二实施例的第六改型中，光吸收层30设置在背光70的后侧上。结果是透过后反射偏振片21和背光70发射到后侧的光被光吸收层30吸收，从而能够得到较深暗度的暗态显示。

图25是以分解的形式表示本发明第二实施例第七改型的液晶显示装置的斜视图。在第二实施例的第七改型中，在图21所示第二实施例第三改型的液晶显示装置的吸收偏振片31和设置在吸收偏振片31后侧上的反射膜46之间设置背光70，透射从前侧的入射光和从反射膜46反射的光并向前侧发射照明光，即向吸收偏振片31的后表面发射光束。

第三实施例：

图26是以分解的形式表示本发明第三实施例的液晶显示装置的斜视图。本发明第三实施例的液晶显示装置包括一个液晶元件10，一个设置在液晶元件10前面的前反射偏振片20，一个设置在反射偏振片20前侧的光学元件41，一个设置在液晶元件10后侧的散射装置55，和一个后侧元件28。第三实施例在结构上与第一和第二实施例相同，除了本发明第三实施例与第一和第二实施例的不同之处：光学装置41设置在反射偏振片20的前侧，散射装置55设置在液晶元件10和后侧元件28之间。因此，显示装置相同的构件用相同的标号表示，避免重复描述。

光学元件41是一个用于在例如透射光的正常光和非常光之间施加相位差从而改变透射光偏振态的相位片。在从反射偏振片20反射并从后侧入射到相位片41的一种偏振光中，以全反射角入射到相位片41的前表面和空气层即外界大气层之间界面上的光受到相位片41的内表面反射后又入射到反射偏振片20，其偏振态改变到垂直于所述的一种偏振态的偏振态。

用在本发明第三实施例中的相位片41由一个λ/4片构成。具体地说，相位片41在平行于反射偏振片20透射轴20p的方向上的折射率基本上等于在反射偏振片20透射轴20p方向上的折射率，或者相位片41的折射率和反射偏振片20在透射轴20p方向的折射率之差小于反射偏振片20各向异性薄膜的各向异性衍射值。相位片41给予在平行于反射偏振片20法线方向上透射的光的正常光和非常光之间1/4波长的相位差。应注意到，从后侧入射的线性偏振光被转变成圆偏振光的同时向相位片41的前表面透射。另外，在相位片41的前表面和空气层即外界大气层之间界面处受到内表面反射的光被转变成一个线性偏振光，同时透过相位片41传向后表面，线性偏振光的偏振态具有一个相对于从后侧入射的线性偏振光有大约改变90°的振荡面。换言之，由λ/4波片构成的相位片41对于从后侧入射的、并在前表面和空气层即外界大气层之间界面处受到内表面反射、之后又发射到后表面的光显示出与λ/2相同的光学作用。

根据本发明第三实施例的液晶显示装置是一种常黑模式的TN(扭曲向列相)型液晶显示装置，与图14中所示的第二实施例的液晶显示装置类似。

如图27所示，相位片41通过一个透明粘附层51粘结到前反射偏振片20的前表面。粘附层51由一种具有基本上与反射偏振片20的透射轴20p方向的折射率相等的折射率的光学黏合剂制成。或者，光学黏合剂的折射率和反射偏振片20在透射轴20p方向的折射率之差小于反射偏振片20各向异性薄膜的折射率各向异性值。其结果是，形成在前反射偏振片20前表面上的不规则平面50a允许从前反射偏振片20反射的一种偏振光、即沿反射轴20s的偏振光以受到相位片41内表面反射的入射角入射到相位片41上，并且还允许沿反射轴20s的偏振光被散射和反射，从而散射另一种沿透射轴20p的偏振光。

设置在液晶元件10和包含在后侧元件28中的后反射偏振片21之间的散射装置55包括一种在其中混有光散射颗粒的粘附层，后反射偏振片21通过其中混有颗粒的粘附层粘结到液晶元件10的后表面(后基底12的外表面)并形成散射装置55。

希望散射装置55具有一个大约为30的霾值，并具有在平行于设置在液晶元件10前侧上的前反射偏振片20法线的方向上反射的方向性。尤其希望散射装置55具有在关于上述法线大约30°的角度范围内散射的方向性。

在根据本发明第三实施例的液晶显示装置中，从前反射偏振片20反射的光Is从后侧入射到相位片41上，并在相位片41的前表面和空气层、即大气层之间的界面处经受内表面反射，如图27所示。然后，光又入射到前反射偏振片20，其偏振态被相位片41的相位差所改变，并且，具有被改变成沿前反射偏振片20透射轴20o的另一种偏振态P的光Ip1透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上。换言之，在第三实施例的液晶显示装置中，从前侧入射的外部光的两个彼此垂直的S和P偏振光中，透过前反射偏振片20的P偏振光Ip和以相位片41改变的偏振态又入射到前反射偏振片20上的P偏振光Ip1均透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上。

在本发明的第三实施例中，对前反射偏振片20的前表面实施表面处理，从而在前表面上形成不规则平面50，并使得从反射偏振片20反射的偏振光Is能够以受到相位片41内表面反射的角度入射到相位以41。因为特殊的结构，从反射偏振片20反射的偏振光Is能够能够以受到相位片41内表面反射的角度大量地入射到相位以41。随之可以增强能够以相位片41改变的偏振态再入射到前反射偏振片20上的光。

应注意到，在前反射偏振片20前表面上的不规则平面使得能够散射并反射沿反射轴20s的一种偏振光Is，不散射Ip光的透射沿透射轴20p的另一种偏振光Ip。其结果是从前反射偏振片20反射的一种偏振光Is被散射和反射，之后能以可被相位片41的内表面反射的入射角大量地入射到相位片41上，使得增强能够以相位片41改变的偏振态再入射到前反射偏振片20上的光成为可能。

在本发明第三实施例中，给透射光的正常光和非常光之间带来1/4波长相位差的λ/4波片用做相位片41。这使得能够允许从前反射偏振片20反射后入射到相位片(λ/4波片)、并受到相位片41的内表面反射后发射到后侧的光被转变成垂直于从前反射偏振片20反射的S偏振光的P偏振光(透过前反射偏振片20的偏振光)，并且几乎所有又入射到前反射偏振片20的光透过前反射偏振片20入射到液晶元件10上。

当把由λ/4波片构成的相位片41设置成其延迟轴41a以大约45°的角度与反射轴20s和透射轴20p相交时使得利用λ/4波片构成的相位片41的效果最好。

图28是以分解的形式表示本发明第三实施例第一改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第一改型中，把不实施表面处理的普通反射偏振片用做前反射偏振片20，并在前反射偏振片20和设置于前反射偏振片20后侧的相位片41之间设置一个散射层51。

图29是以分解的形式表示本发明第三实施例第二改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第二改型中，在液晶元件10的后侧上设置后侧元件28，该后侧元件28由吸收偏振片31和设置于吸收偏振片31后侧上的反射片26构成的。

根据第三实施例第二改型的液晶显示装置是一种常黑模式。应注意到吸收偏振片31被布置成其透射轴31a基本上平行于设置在液晶元件10前侧上的反射偏振片20的透射轴20p。

图30是以分解的形式表示本发明第三实施例第三改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第三改型中，散射装置52a设置在液晶显示装置的液晶元件10和前反射偏振片20之间，液晶显示装置配置有后侧元件28，而后侧元件由反射偏振片21和设置在反射偏振片21后侧上的光吸收层30构成。根据第三实施例第三改型的液晶显示装置能够获得具有高度正面亮度的显示。

根据第三实施例第三改型的液晶显示装置通过设置液晶元件10前侧上的前反射偏振片20和包含于液晶元件10后侧上的后侧元件28中的后反射偏振片21、从而使反射轴20s和21s基本上分别平行于透射轴20p和21p而能够用做一种常白模式的液晶显示装置。

图31是以分解的形式表示本发明第三实施例第四改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第四改型中，置于液晶元件10前侧上的前反射偏振片20和包括在后侧元件28中的后反射偏振片21被排列成其反射轴20s和21s基本上分别平行于透射轴20p和21p，从而提供常白模式。另外，由反射偏振片21和置于在反射偏振片21后侧上的吸收偏振片13设置在液晶元件10的后侧上。

图32是以分解的形式表示本发明第三实施例第五改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第五改型中，在液晶元件10的后侧上设置配备有两个反射偏振片211和212的后侧元件28。

用在第三实施例第五改型中的后侧元件28配置有面对液晶元件10后表面的第一反射偏振片211和置于第一反射偏振片211后侧上的第二反射偏振片212。另外，在第一反射偏振片211和第二反射偏振片212之间设置一个用于散射透射光的散射层57。还把光吸收膜(黑色膜)30设置为第二反射偏振片212后侧上的光吸收装置。应注意到第一反射偏振片211和第二反射偏振片212被排列成其反射轴211s、212s分别基本上平行于透射轴211p、212p。

在第五改型中，可以把吸收偏振片用做光吸收装置。在这种情况下，吸收偏振片应该排列成其透射轴基本上垂直于第二反射偏振片212的透射轴212p。

根据第三实施例第五改型的液晶显示装置，可以增大从后侧元件28反射的光量，从而得到更高亮度的显示。

图33是以分解的形式表示本发明第三实施例第六改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第六改型中，由反射偏振片21和设置在反射偏振片21后侧上的吸收偏振片31构成的后侧元件28设置在液晶元件10的后侧上。另外，在后侧元件28的后侧上设置背光70。

图34是以分解的形式表示本发明第三实施例第七改型的液晶显示装置的斜视图。在第三实施例的第七改型中，由反射偏振片21和设置在反射偏振片21后侧上作为光吸收装置并能够吸收预定波长区域的光的彩色膜57构成的后侧元件28设置在液晶元件10的后侧上。另外，在后侧元件28的后侧上设置背光70。顺便说一下，彩色膜57由一个单色彩色膜构成。

在利用外部光由第四实施例第七改型中的液晶显示装置执行的反射显示中，从前侧入射的光被后侧元件28的反射偏振片21反射，致使当不给液晶层施加电场时在该区域中的显示为白色亮态显示。另一方面，当给液晶层施加电场时，从前侧入射的光透过后侧元件28的反射偏振片21被彩色膜57吸收，致使在该区域中的显示基本上为黑色的暗态显示。

在利用从背光70发出的照明光的透射显示中，从背光70发出的照明光被彩色膜57染色，并再从后侧入射到液晶元件10上。

当不给液晶元件10的液晶层施加电场时，从后侧入射的光被反射偏振片20反射，致使在该区域中的显示为基本上为黑色的暗态显示。另一方面，当在液晶层中施加电场时，从后侧入射的光透过前反射偏振片20入射到前侧，致使在该区域中的显示为彩色膜57颜色的亮态显示。

可以自由选择彩色膜57的颜色。例如，在彩色膜57为红色的地方，透射显示是一种彩色显示，其中的信息由白色背景中的红色显示。

在第四实施例第七改型的后侧元件28中，设置在反射偏振片21后侧上的彩色膜57由一个单色彩色膜形成。但是也还可以使彩色膜57成为由以预定图案排列的多个彩色膜形成的多种颜色的彩色膜。在这种情况下，可以执行彩色显示，其中的信息由白色背景中的多种颜色显示。

图35是以分解的形式表示本发明第三实施例第八改型的液晶显示装置的斜视图。根据第三实施例第八改型的液晶显示装置是一种利用简单的矩阵液晶元件101的TN型液晶显示装置。

根据第三实施例第八改型的液晶显示装置与图31中第三实施例第四改型的液晶显示装置相同，除了用简单矩阵液晶元件101代替第四改型中使用的液晶元件10。

在第八改型中，简单矩阵液晶元件101的液晶分子是按虚线所示的大约100°的扭曲角扭曲取向。

用在第三实施例第八改型的液晶显示装置中的液晶元件101是一个简单矩阵液晶元件。而且因为液晶分子是以大约100°的扭曲角扭曲取向，所以与大约以90°扭曲角取向的简单矩阵液晶元件相比，可以得到对电场有良好响应的液晶分子。由此得到良好的对比度。

在第三实施例的第八改型中，希望简单矩阵元件101液晶分子的扭曲角落在100°±5°的范围内。还希望液晶元件101液晶的双折射Δn和液晶层的厚度d之积Δnd落在115nm～130nm的范围内。

图36是表示液晶元件的Δnd值和对比度的关系曲线，包括100°扭曲的液晶显示装置和90°扭曲的液晶显示装置受到1/5占空比的分时驱动的情况，其中100°扭曲的液晶显示装置即为液晶分子的扭曲角设置为100°，90°扭曲的液晶显示装置即为液晶分子的扭曲角设置为90°。

如图36所示，当液晶元件的Δnd值为115时可以在90°扭曲液晶显示装置中得到最好的对比度，对比度值大约为5.3。另一方面，对于100°扭曲的液晶显示装置的液晶元件101的Δnd值的对比度值高于90°扭曲液晶显示装置的对比度值。另外，当Δnd值等于或小于160nm时，100°扭曲的液晶显示装置的对比度值高于最佳对比度值，即Δnd＝115nm时90°扭曲的液晶显示装置的对比度。另外，当Δnd值落入115nm和130nm的范围内时100°扭曲的液晶显示装置显示出6.5或更大的足够的对比度值，并且当Δnd值为126nm时显示装置显示最高的对比度。

在第三实施例第八改型的液晶显示装置中，液晶元件101由一个简单的矩阵液晶元件形成。但是，因为液晶分子处于大约100°扭曲角的扭曲取向，所以与液晶分子处于大约90°扭曲角的扭曲取向的简单矩阵液晶元件相比，液晶分子显示出对电场的良好响应。

随后，在本发明第三实施例第八改型的液晶显示装置中，希望选择简单矩阵元件101液晶层的厚度d和液晶的双折射Δn值为Δnd值处于115nm～130nm的范围内。更具体地说，希望将Δnd值设置在126nm。在这种情况下可以得到很高的对比度。

图35中的液晶显示装置可以通过用简单矩阵型液晶元件101替换本发明第一和第二实施例的液晶显示装置中的液晶元件10而得到。在这种情况下，液晶分子的扭曲角应设置为大约100°，并且简单矩阵型液晶元件1’的Δnd值应设置在115nm和130nm的范围之内(最好是126nm)。

根据本发明第一至第三实施例的任意一种液晶显示装置是一种TN型显示装置。但是还还可以把本发明的技术创意应用到液晶元件的液晶分子同性取向在一个方向的液晶显示装置、铁电或反铁电液晶显示装置、以及横向电场驱动型液晶显示装置中的任意一种同性取向的液晶显示装置，其中横向电场驱动型液晶显示装置中，多个分段电极和多个面对分段电极的公共电极分布在液晶元件中一对基底的一个内表面上。

第四实施例：

图37是以分解的形式表示本发明第四实施例的液晶显示装置的斜视图。

根据本发明第四实施例的液晶显示装置是一种利用外部光进行反射显示的STN型液晶显示装置，包括STN型液晶元件120，设置在STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片20，设置在液晶元件120和反射偏振片20之间的吸收偏振片310(前吸收偏振片)，设置在反射偏振片20和吸收偏振片310之间的散射层501，设置在液晶元件120和前吸收偏振片310之间的补偿片401，设置在液晶元件120的后侧上作为反射装置的反射膜26，和设置在液晶元件120及反射膜26之间的吸收偏振片(后吸收偏振片)320。此显示装置与第一至第三实施例的显示装置相同的构件用相同的标号表示，以免重复描述。

STN型液晶元件120的液晶分子在基底附近的取向通过设置在前后基底内表面的取向膜调节成在前后基底之间以180°～270°的扭曲角扭曲取向。希望STN型液晶元件120的液晶分子的扭曲角处于200°～250°的范围之内。在本发明的第四实施例中，STN型液晶元件120前基底附近的液晶分子的取向120b在图中顺时针方向偏转显示屏的横轴x大约35°如图37所示。另外，后基底附近液晶分子的取向120a逆时针方向偏转横轴x大约35°。另外，图中包含在STN型液晶元件120中的液晶层的液晶分子从后基底朝向前基底以大约250°的扭曲角扭曲取向，如图中虚线所示。

反射偏振片20排列成其透射轴20p逆时针偏离STN型液晶元件120前基底附近液晶分子的取向120b大约45°(或与显示屏横轴x逆时针方向偏离大约10°)。

前反射偏振片310排列成其透射轴310a基本上平行于反射偏振片20的透射轴20p。另一方面，后吸收偏振片320排列成其透射轴320a逆时针偏离反射偏振片20的透射轴20p和前吸收偏振片310的透射轴310a大约65°(或与显示屏的横轴x逆时针偏离大约75°)。

设置在STN型液晶元件120和前吸收偏振片310之间的补偿片401用作抑制STN型液晶显示装置中固有的显示染色，从而执行白色显示。由相位片形成的补偿片401布置成延迟相位轴401a逆时针偏离STN型液晶元件120前基底附近液晶分子的取向120a大约85°(或逆时针偏离显示屏的横轴x大约50°)。顺便说一下，STN型液晶元件120中液晶的双折射Δn和液晶层的厚度d之积大约为780nm，并且补偿片(相位片)401的延迟约为570nm。

STN型液晶元件120根据液晶分子的取向状态改变发射到后侧的光的偏振状态，并根据偏振态控制后吸收偏振片320的透射率。应注意到，把STN型液晶元件120电极之间施加的电场强度逐级控制在允许最暗显示的强度和允许最亮显示的强度之间，从而实现具有亮度灰度的图象显示。

在本发明第四实施例的液晶显示装置中，透过STN型液晶元件120每个象素区域中的光被着色成与对应于象素区域的彩色滤色片的颜色一致。例如，光被着色成红、绿和兰色，使得从每个象素区域发出的光着色成红、绿或兰。随之可以通过逐级改变红、绿和兰发射光的强度实现多色图象如全色图象的显示。

在本发明第四实施例的液晶显示装置中，透过STN型液晶元件120的每个象素区域的光被着色成与对应于象素区域的彩色滤光片的颜色一致的颜色。例如，光着色成红、绿或兰色，以致于从每个象素区域发出的光着色成红、绿和兰光。由此可以通过逐级改变红、绿或兰发射光的强度实现多色图象的显示，如全色显示。

还应注意到，根据本发明第四实施例的液晶显示装置包括补偿片401，它使得能够抑制STN型液晶显示装置中固有的显示着色，并从而实现高颜色质量的多色图象的显示。

在本发明的第四实施例中，吸收偏振片310设置在STN型液晶元件120和置于液晶元件120前侧上的反射偏振片20之间，使得透射轴310a基本上平行于反射偏振片20的透射轴310a。由此吸收偏振片310能够使从前侧入射并被透过反射偏振片20的光入射到STN型液晶元件120上，成为一个具有高偏振度的线性偏振光。结果是可以得到良好对比度的显示。

还应注意到，反射偏振片20不包含一种吸收光的物质，这导致入射光可以以很高的透射率透过反射偏振片20，从而获得亮态显示。

在本发明的第四实施例中，散射层501设置在液晶元件120和置于液晶元件120前侧上的反射偏振片20之间，即设置在反射偏振片20和吸收偏振片310之间。结果是，从反射膜26反射后入射到前侧的光被散射层501散射，使得能够得到亮度均匀分布的显示。

在本发明的第四实施例中，散射层501设置在反射偏振片20和吸收偏振片310之间。或者，也可以把散射层501设置在吸收偏振片310和置于STN型液晶元件120前侧上的补偿片401之间。

也可以把散射层501设置在STN型液晶元件120和置于STN型液晶元件120后侧上的反射膜26之间，即STN型液晶元件120和后吸收偏振片320之间，或后吸收偏振片320和反射膜26之间。另外，还可以把散射层501设置在STN型液晶元件120和反射偏振片20之间，以及STN型液晶元件120和反射膜26之间(设置两个散射层)。

在本发明第四实施例的液晶显示装置中，反射膜26设置在STN型液晶元件120的后侧上做为一个反射装置。可以把反射装置设置在STN型液晶元件120的后侧上形成一个半透射反射膜。在利用半透反射膜的情况中，当液晶显示装置用在能得到足够亮度的外部光的环境下时，可以利用外部光执行反射显示。还可以在不能够得到足够亮度的外部光时利用背光发出的照明光进行透射显示。

另外，在本发明第四实施例中，吸收偏振片310设置在反射偏振片20和补偿片401之间。但是，也可以通过利用具有高偏振度的反射偏振片20构成不设置吸收偏振片310的液晶显示装置。在这种情况下，具有沿透射轴20p的振荡面的偏振光可以透过反射偏振片20，因为如前所述，在反射偏振片20中不包含吸收光的物质。由此可以增大在入射到液晶显示装置上的光中透过补偿片401入射到STN型液晶元件120上的光。

图38是以分解的形式表示本发明第四实施例第一改型的液晶显示装置斜视图。根据第四实施例第一改型的液晶显示装置包括STN型液晶元件120，设置在STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片20，设置在液晶元件120和反射偏振片20之间的吸收偏振片401，设置在STN型液晶元件120和前吸收偏振片310之间的补偿片401，设置在反射偏振片20和吸收偏振片401之间的散射层501，设置在STN型液晶显示元件20和前吸收偏振片310之间的补偿片401，和设置在液晶元件120的后侧上的反射膜26。

第一改型的液晶显示装置不同于第四实施例中的液晶显示装置的地方在于：在第四实施例第一改型的液晶显示装置中不包括包含于第四实施例的液晶显示装置中的后吸收偏振片。第四实施例的第一改型不同于图37所示的第四实施例的地方还在于反射偏振片20、吸收偏振片310和补偿片401的光轴之间的关系。因为图38中所示的第一改型与图37中所示的第四实施例在液晶显示装置的其它结构上如STN型液晶元件120相同，所以用相同的标号表示显示装置的相同构件，从而避免重复描述。

在图38所示的第一改型中，把反射偏振片20排列成其透射轴20p逆时针偏离STN型液晶元件120前基底附近的液晶分子的取向120a大约85°(顺时针方向偏离显示屏的横轴x大约55°)。另外，把吸收偏振片310排列成其透射轴310a基本上平行于反射偏振片20的透射轴20p。

把由相位片形成的补偿片401设置成延迟相位轴401a顺时针偏离STN型液晶元件120前基底附近的液晶分子的取向120a大约10°(逆时针方向偏离显示屏的横轴x大约155°)。顺便说一下，STN型液晶元件120的Δnd值大约为780nm，补偿片(相位片)401的延迟大约为570nm。

在本发明第四实施例第一改型的液晶显示装置中，设置在STN型液晶元件120前侧的反射偏振片20和吸收偏振片310能够执行偏振器的作用，允许从前侧入射的光做为一个线性偏振光入射到STN型液晶元件120上，并执行光探测器的作用，根据光的偏振态控制透过STN型液晶元件120的光透射率。在图38所示的第一改型中，散射层501设置在反射偏振片20和吸收偏振片310之间。而且也可以把散射层501设置在吸收偏振片310和STN型液晶元件120的前补偿片401之间。

图39是以分解的形式表示本发明第四实施例第二改型的液晶显示装置斜视图。根据第四实施例第二改型的液晶显示装置包括STN型液晶元件120，设置在STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片20，设置在液晶元件120和反射偏振片20之间的吸收偏振片310，设置在STN型液晶元件120和前吸收偏振片310之间的补偿片401，和设置在液晶元件120的后侧上的反射膜26。另外，在反射偏振片20的前侧上设置一个透明膜410，用于使从反射偏振片20反射的光受到内表面反射，从而再入射到反射偏振片20上。

图39中所示的第二改型与图38中所示的第一改型在反射偏振片20、吸收偏振片310和补偿片(相位片)401的光轴之间的关系上相同，以及在STN型液晶元件120的Δnd值和补偿片401的延迟值上相同。因此，显示装置相同的构件用相同的标号表示，以免重复描述。

透明膜40由一种光学膜形成，该光学膜具有改变透射光偏振态的光学特性，也就是一种相位片，用于在透射光的正常光和非常光之间产生相位差，从而改变透射光的偏振态。在图39所示的第二改型中，给透射光的正常光和非常光之间产生1/4波长相位差的λ/4相位片用做透明膜(相位片)410。如图39所示，相位片410布置成延迟相位轴410a逆时针方向偏离显示屏的横轴x约100°。换言之，相位片410的延迟相位轴410a以大约45°的交叉角与设置在STN型液晶元件120前侧的反射偏振片20的透射轴20p交叉。

在本发明第四实施实例第二改型的液晶显示装置中，入射到前侧的外部光的两个彼此垂直的偏振光中透过反射偏振片20的偏振光和从反射偏振片20反射并受到相位片410内表面反射后又以改变的偏振态入射到反射偏振片20的透过反射偏振片20的偏振光都透过反射偏振片20入射到STN型液晶元件120上。

还应注意到，在图39所示第四实施例的第二改型中，给透射光的正常光和非常光之间加入1/4波长的相位差的λ/4相位片作为相位片410。因此，从反射偏振片20反射后从后侧入射到λ/4相位片410、并受到λ/4相位片410的内表面反射、发射到到后侧的光被变成一种偏振分量垂直于从反射偏振片20反射的偏振光的偏振状态(偏振分量透过反射偏振片20)的光。因此，几乎所有又入射到反射偏振片20的光透过反射偏振片20入射到STN型液晶元件120上。

当把λ/4相位片410设置成其延迟轴410a以大约45°的角度与反射偏振片20的透射轴20p和延迟相位轴410a相交时使得利用λ/4相位片410产生的效果最好。

另外，在图39所示的第二改型中，设置在STN型液晶元件120前侧的反射偏振片20和吸收偏振片310能够执行偏振片的作用，允许从前侧入射的光作为一个线性偏振光入射到STN型液晶元件120上，并用作光探测器，根据偏振态控制透过STN型液晶元件120的光的透射率。由此，该光束不被后反射偏振片32吸收，使得能够获得亮的显示屏。

在上述第四实施例的第二改型中，反射膜26用作设置在STN型液晶元件120后侧上的反射装置，反射膜26设置在STN型液晶元件120的后侧上。但是也可以使用具有高反射率的金属形成设置在STN型液晶元件120后基底内表面上的电极，从而使电极执行反射装置的功能。

另外，在第四实施例第二改型的液晶显示装置中，吸收偏振片310设置在STN型液晶元件120和位于STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片20之间，使得具有较高偏振度的线性偏振光入射到STN型液晶元件120上，以致于透射轴310a基本上平行于反射偏振片20的透射轴20p。然而也可以省去吸收偏振片310。

图39是以分解的形式表示本发明第四实施例第三改型的液晶显示装置斜视图。第四实施例第三改型的液晶显示装置包括STN型液晶元件120，设置在STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片20，设置在STN型液晶元件120和反射偏振片20之间的补偿片401，和设置在STN型液晶元件120后侧上作为反射装置、并还作为光探测器的反射片21(后吸收偏振片)。另外，还在STN型液晶元件120前侧上的反射偏振片(前反射偏振片)20的前侧上设置一个作为透明膜的λ/4相位片410，使从反射偏振片20反射的光再入射到反射偏振片20上。另外，还在后反射偏振片21的后侧上设置用作光吸收装置的吸收偏振片320。

用一个扭曲的相位片形成补偿片402，用于抑制STN型液晶显示装置中固有的显示着色，所以补偿片402以下称作扭曲相位片。

图40中的标号402a和402b分别表示扭曲相位片402前表面和后表面上的分子取向。如虚线箭头表示，图中扭曲相位片402的分子在逆时针方向从后表面向前表面以大约250°的扭曲角扭曲。换言之，扭曲相位片402的分子排列在与STN型液晶元件120的液晶分子扭曲方向相反的方向上扭曲，扭曲角基本上与STN型液晶元件120的液晶分子的相同。扭曲相位片402有一个基本上与STN型液晶元件120的Δnd值相同的延迟。在图40所示第三改型的液晶显示装置中，STN型液晶元件120的Δnd值大约为820nm，扭曲相位片的延迟值也大约为820nm。另外，扭曲相位片402排列成前表面上液晶分子的取向402a顺时针偏离显示屏的横轴x大约55°，后表面上的分子取向402b逆时针偏离显示屏的x轴大约55°。

图中置于前反射偏振片20前侧上的λ/4相位片410逆时针方向偏离显示屏的x大约145°。换言之，λ/4相位片410的延迟相位轴410a与前反射偏振片20的透射轴2p以大约45°的交叉角交叉。

后反射偏振片21排列成其透射轴21p与显示屏的横轴x以大约90°的交叉角交叉，并且反射轴20x基本上平行于上述的横轴x。

设置在后反射偏振片21后侧上的吸收偏振片3320排列成其透射轴320a基本上平行于后反射偏振片21的反射轴21s，吸收轴(未示出)基本上垂直于后反射偏振片21的透射轴21p。

根据图40所示改型的液晶显示装置，允许从前侧入射的外部光的两个彼此垂直的偏振光中透过前反射偏振片20的偏振光以及从前反射偏振片20反射并受到相位片410的内表面反射、以致于又以改变的偏振态入射到反射偏振片20上的光中透过反射偏振片20的偏振光均透过前反射偏振片20入射到STN型液晶元件120上。由此可以高效地利用从前侧入射的外部光得到明亮的显示屏。

在图40的改型中，扭曲相位片402用作一个补偿片，抑制STN型液晶显示装置中固有的显示着色，从而改进视角特性。由此可以更有效地抑制显示的着色，以便扩大视角。

在图40的改型中，在液晶元件120和后反射偏振片21之间设置散射层55。或者，在位于STN型液晶元件120前侧上的扭曲的相位片402和前反射偏振片20之间设置散射层55。还可以设置两个散射层，一个散射层55置于STN型液晶元件120和后反射偏振片21之间，另一个散射层55置于扭曲的相位片402和前反射偏振片20之间。

还应该注意到，在散射层55置于STN型液晶元件120和后反射偏振片21之间的地方，可以通过对后反射偏振片21的前表面实施粗糙处理而形成散射层55。

另外，根据图40中所示的改型，吸收偏振片320布置在位于STN型液晶元件120后侧上的后反射偏振片21的后侧上成为一个光吸收装置。但是也可以由一个黑色吸收膜形成位于后反射偏振片21后侧上的光吸收装置。另外，在利用不配置彩色滤波片的STN型液晶元件120的情形中，可以用一个自选颜色的彩色滤波片作为光吸收装置。另外，也可以省去光吸收装置。

在图39和40所示的改型中，散射平面50a形成在位于STN型液晶元件120前侧的反射偏振片20的前表面上。但是，代替利用散射平面50a，可以在反射偏振片20的前侧上、即反射偏振片20和相位片410之间设置一个由粗糙的膜或一个其中混有光散射颗粒的膜制成的散射层，从而允许从反射偏振片20反射的光被散射层散射。

另外，在图39和图40所示的改型中，λ/4相位片410布置成透射膜，用于使从反射偏振片20反射的光受到内表面反射后再入射到STN型液晶元件120前侧的反射偏振片20上。但是，设置在反射偏振片20前侧上的透明膜并不局限于λ/4相位片。例如，还可以用一个光学膜等代替λ/4相位片。

在上述第一至第四的每个实施例中，可以用表面经过粗糙处理的任意透明膜形成散射层，透明膜中散布有光散射颗粒，一个表面上形成有具有微透镜的透镜膜。在利用受到表面粗糙处理或其中散布有光散射颗粒的膜的情况下，最好膜具有大约30至32的霾值。在利用受到表面粗糙处理或其中散布有光散射颗粒的膜的情况下还可以得到前表面亮度被进一步提高的显示。

尤其希望散射层由上述的透镜膜形成。在利用透镜膜的情况下，可以得到较高的正面亮度。另外，因为透镜膜不改变透射光的偏振态，所以对于任何反射型显示器和透射型显示器可以增大入射光的发射率，从而得到亮度更高、对比度提高的显示器。

其它的优点和改型对于本领域的技术人员很容易实现。因此，本发明在其更宽的方面不局限于在此描述并示出的具体的代表性的实施例。因此，可以在不脱离本发明由所附权利要求确定的总的概念的实质和范围的前提下做各种改型。

Claims (39)

1.一种液晶显示装置，包括：

一个液晶元件，包括一个位于观察者一方并有第一电极设置在一表面上的前基底，一个具有面对第一电极设置的第二电极的后基底，和一个插在该前基底与该后基底之间的液晶层，所述液晶层根据施加到第一和第二电极之间的电场控制透射光的偏振态；

一个第一反射偏振片，设置在液晶元件的前侧，反射入射光中两种偏振分量中之一种的偏振光，所述两种偏振分量彼此垂直，第一反射偏振片透射这两种偏振分量的另一种的偏振光；

一个后侧元件，设置在液晶元件的后面并至少反射透过液晶元件的光的一部分；和

一个设置在第一反射偏振片前侧上的光学元件，用于允许从前侧入射的光从其中透过，以便入射到所述反射偏振片，并还允许从所述反射偏振片反射的一种偏振分量的光以改变的偏振态再入射到所述反射偏振片上。

2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述光学元件包括一个透镜膜，该透镜膜具有设置在一个表面上的微透镜。

3.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中：

所述液晶元件具有液晶分子的初始排列状态，液晶分子以大约90°的扭曲角扭曲排列；

所述第一反射偏振片布置成其透射轴基本上平行或垂直于所述液晶元件的前基底附近的液晶分子的取向；和

所述后侧元件包括至少一个第二反射偏振片，第二反射偏振片被布置成其透射轴平行或垂直于第一反射偏振片的透射轴。

4.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，光学元件有一个透明膜，透过从前侧入射的光入射到第一反射偏振片上，并使从反射偏振片反射的光受到内表面反射，从而允许光再入射到反射偏振片。

5.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，光学元件有一个延迟片，在透射光的正常光和非常光之间产生相位差，从而改变透射光的偏振态。

6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其中，延迟片有一个λ/4波片，在透射光的正常光和非常光之间产生λ/4的相位差。

7.如权利要求6所述的液晶显示装置，其中，λ/4波片设置成其延迟轴与液晶元件前侧上的反射偏振片的反射轴和透射轴以大约45°的交角交叉。

8.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，对第一反射偏振片的前表面实施表面处理，以使得一种偏振光以受到光学元件内表面反射的入射角入射到置于反射偏振片前侧的光学元件上。

9.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，对第一反射偏振片的前表面实施表面处理，以使得一种偏振光被散射，并使得另一种偏振光无散射地透射。

10.如权利要求1所述的液晶显示装置，还包括一个设置在第一反射偏振片和置于反射偏振片前侧上的光学元件之间的散射层，用于在预定的扩展角范围内散射透射光。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其中，散射层具有一种在从第一反射偏振片法线方向倾斜的方向性。

12.如权利要求1所述的液晶显示装置，还包括一个散射装置，用于散射透射光，该散射装置被设置在液晶元件和位于液晶元件前侧上的第一反射偏振片之间、和/或被设置在所述液晶元件与后侧元件之间。

13.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件包括一个反时入射光中两个彼此垂直的偏振光中的一种偏振光并透射另一种偏振光的第二反射偏振片。

14.如权利要求13所述的液晶显示装置，还包括一个设置在后侧元件后侧上的背光，透射从前侧入射的光并向前侧发射照明光。

15.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件有一个反射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并吸收另一种偏振光的装置。

16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其中，后侧元件包括一个反射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并透射另一种偏振光的第二反射偏振片，和设置在第二反射偏振片后侧上的光吸收装置。

17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其中，光吸收装置有一个透射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并吸收另一种偏振光的光吸收偏振片。

18.如权利要求16所述的液晶显示装置，其中，光吸收装置有一个吸收预定波带的光的彩色膜。

19.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件有一个反射膜。

20.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件有一个透射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并吸收另一种偏振光的吸收偏振片，和一个设置在吸收偏振片后侧上的反射片。

21.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件有一个设置在吸收偏振片和反射装置之间的背光，透射从前侧入射的光和从反射膜反射的光，并向前侧发射照明光。

22.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件具有一个设置在液晶元件后侧的第二反射偏振片、一个设置在第二反射偏振片后侧的第三反射偏振片、一个设置在第二和第三反射偏振片之间并散射透射光的散射层以及设置在第三反射偏振片后侧上的光吸收装置。

23.如权利要求1所述的液晶显示装置，还包括设置在液晶元件和后侧元件之间用于散射透射光的散射装置。

24.如权利要求23所述的液晶显示装置，其中，散射装置有一种在平行于液晶元件前侧上的反射偏振片法线的方向上的方向性。

25.如权利要求24所述的液晶显示装置，其中，散射装置包括一个有微透镜设置在其一个表面上的透镜膜。

26.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，后侧元件具有散射-反射特性。

27.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，液晶元件是一种简单的矩阵式液晶元件，其中的液晶分子以大约100°的扭曲角扭曲排列。

28.如权利要求27所述的液晶显示装置，其中，液晶元件有一个液晶层，液晶的折射率各向异性Δn与液晶层的厚度d之积Δn d落在115nm和130nm之间。

29.如权利要求1所述的液晶显示装置，其中，液晶元件有一个液晶层，液晶层中的液晶分子在前后基底之间以180°～270°的扭曲角排列。

30.如权利要求29所述的液晶显示装置，还包括第一反射偏振片前侧上的透明膜，使从第一反射偏振片反射的光受到内表面反射后再入射到反射偏振片上。

31.如权利要求29所述的液晶显示装置，其中，透明膜显示出改变透射光偏振态的光学特性。

32.如权利要求31所述的液晶显示装置，其中，透明膜包括一个λ/4波片，在透射光的正常光和非常光之间产生λ/4的相位差。

33.如权利要求32所述的液晶显示装置，其中，λ/4波片设置成其延迟轴与液晶元件前侧上的反射偏振片的透射轴以大约45°的交角交叉。

34.如权利要求31所述的液晶显示装置，还包括设置在第一反射偏振片前侧上的散射装置，用于散射从反射偏振片反射的光。

35.如权利要求29所述的液晶显示装置，还包括一个设置在液晶元件和第一反射偏振片之间的吸收偏振片，吸收偏振片的透射轴基本上平行于反射偏振片的透射轴，并具有一个透射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一个偏振光的透射轴和吸收另一种偏振光的吸收轴。

36.如权利要求29所述的液晶显示装置，还包括一个设置在液晶元件和第一反射偏振片之间以及/或液晶元件和液晶元件后侧上的反射装置之间的散射层。

37.如权利要求29所述的液晶显示装置，其中，后侧元件包括一个反射入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并透射另一种偏振光的第二反射偏振片。

38.如权利要求29所述的液晶显示装置，其中，后侧元件包括一个吸收入射光中彼此垂直的两个偏振光中的一种偏振光并透射另一种偏振光的吸收偏振片。

39.如权利要求29所述的液晶显示装置，其中，后侧元件包括一个反射膜。

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