CN1495489A - 反射型液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反射型液晶显示装置。被公开的本发明的反射型液晶显示装置包括：具有反射电极和下部取向膜的下部基板；与所述下部基板相对配置的并在相对面上具有上部取向膜，由具有预定角度的光轴，且具有λ/4的相位补偿功能的透明基板所构成的上部基板；介于所述下部基板和上部基板之间的，具有预定相位延迟值(dΔn)的扭转向列型液晶层；具有被安装在与所述下部基板非相对的上部基板的外侧面上的预定偏振轴的偏振片。通过本发明，上部基板具有λ/4的相位补偿功能，而不需要高价的相位膜，从而能够达到成本降低和工艺简单化。

Description

反射型液晶显示装置
技术领域
本发明涉及反射型显示装置，更详细地说，涉及了除去相位补偿膜的反射型液晶显示装置。
背景技术
众所周知，不需要背照光的反射型液晶显示装置能够具有低消耗功率、薄型和轻量化的效果，因此在便携显示装置中是有用的，由于便携电话和便携机器市场在渐渐扩大，其需求也在逐步地增加。
这样的反射型液晶显示装置具有下部基板、反射电极、下部取向膜、液晶层、上部取向膜、上部透明电板、滤色片、上部基板、相位补偿膜和偏振片等，这样的构成部件具有被顺序地层叠的结构。
在此，反射型液晶显示器中使用的液晶的相为向列型(nematic)以及胆甾型(cholesteric)等。在使用所述的向列相的情况下，液晶分子的排列能够为水平(Homogeneous)地、垂直(Homeotropic)地、混合地(Hybrid)和扭转地(Twisted)等排列。
其中，扭转向列型(Twist Nematic：以下称为TN)的液晶排列为液晶在两基板间形成连续地扭转的形状。
图1是概略地表示使用TN液晶的现有的反射型液晶显示装置的剖面图。如图所示，具有反射电极2和下部取向膜3的下部基板1与具有滤色片5和上部取向膜6的上部基板4，夹着液晶层10的相对地配置。在与所述下部基板1非相对的上部基板4的外侧面上依次地安装相位补偿膜，例如λ/4膜7，和偏振片8。
所述λ/4膜7是为了对TN液晶的相位进行补偿的单轴性膜，其光轴与偏振片的偏振轴成45°角。所述液晶层10具有90°的扭转角。
依据这样的TN液晶模式反射显示装置的光学性质的显示的实现方式如下：
首先，在不施加电压时，通过偏振片并被线偏振的光，通过了λ/4膜被转换为圆偏振光，例如，左圆偏振光，该光通过液晶层并进一步被转换为线偏振光，被反射电极反射。从而，这样的被反射电极反射的线偏振光进一步在通过液晶层并被转换为左圆偏振光，之后，通过λ/4膜，而被变形为偏振方向与偏振片的偏振轴相平行的线偏振光，通过偏振片，由此呈现白(white)状态。
接着，在施加电压时，通过偏振片和λ/4膜，而转换为左圆偏振的没有任何的变化，原样通过液晶层而被反射电极反射，转换为右圆偏振光，进一步，通过液晶层和λ/4膜，被变形为偏振方向与偏振片的偏振轴相垂直的线偏振光，而不能够通过偏振片，由此呈黑(black)状态。
另一方面，在所述的反射形液晶显示装置中，良好的显示画面被如何优化所述的各构成部件的特性值所左右。也就是说，为了增大反射型液晶显示装置中效率高的反射率，必须使偏振片的偏振轴角度、相位补偿膜的光学特性、液晶层的厚度、液晶层的双折射率、液晶的扭转角度、反射板的特性等最优化。
然而，现有的反射型液晶显示装置因具有相位补偿膜，也就是λ/4膜，而能在可视光波长的宽的范围内提供λ/4的相位差，从而能够呈现良好的显示画面，但是因为涉及到相位补偿膜与一般的偏振片相比具有10倍左右的高价，必然导致了成本的增加，并且还有制造工艺变得较为复杂的问题。
因而，本发明的目的是提供去除了因使用相位补偿膜而造成的成本增加和工艺复杂的反射型液晶显示装置。
发明内容
为了达到所述的目的，本发明提供的反射型液晶显示装置包括：具有反射电极和下部取向膜的下部基板；上部基板，所述上部基板与所述下部基板相对配置，在相对面上具有上部取向膜，由具有预定角度的光轴且具有λ/4的相位补偿功能的透明基板构成；介于所述下部基板和上部基板之间的，具有预定相位延迟值(dΔn)的扭转向列型液晶层；被安装在与所述下部基板非相对的上部基板的外侧面上的预定偏振轴的偏振片。
这里，所述具有λ/4的相位补偿功能的透明性基板是使550nm的波长的光进行完全圆偏振的玻璃基板。或者是所述具有λ/4相位补偿功能的透明性基板是使550nm的波长的光的相位转换为λ/2的玻璃基板。
所述下部取向膜具有相对于水平线形成0～10°的取向角度。所述上部取向膜具有相对于水平线形成-50～-54°的取向角度。所述液晶层具有0.15～0.17μm的相位延时值，而且具有50～60°向左方向的扭转角度。所述偏振片具有相对于水平线形成112～120°的角度的偏振轴。
所述反射电极具有凹凸状的表面。
而且，本发明提供的反射型液晶显示装置包括：具有反射电极的下部基板；在所述反射电极上形成的，取向角度相对于水平线成0～10°的角度的下部取向膜；上部基板，所述上部基板与所述下部基板相对配置，由具有预定角度的光轴并且具有λ/4的相位补偿功能的透明基板构成；在所述上部基板上形成的，取向角度相对于水平线成-50～-54°的上部取向膜；介于所述下部基板和上部基板之间的，具有0.15～0.17μm的相位延时值(dΔn)并且具有50～60°向左方向的扭角度的扭转向列型液晶层；被安装在与所述下部基板非相对的上部基板的外侧面上的，偏振轴的角度相对于水平线形成112～120°的偏振片。
附图说明
图1是现有的反射型液晶显示装置的图；
图2是本发明的实施方式所涉及的反射型液晶显示装置的示意剖面图；
图3A是本发明所涉及的反射型液晶显示装置中TN液晶的双折射设计范围的图；
图3B是本发明所涉及的反射型液晶显示装置中各构成部件等的轴线排列的曲线图；
图4A和图4B是用于说明本发明所涉及的反射型液晶显示装置中偏振特性的图；
图5和图6是说明对应于本发明涉及的反射型液晶显示装置的电压的反射特性的曲线图；
图7A和图7B是对应于本发明所涉及反射型液晶显示装置在施加电压时的左右侧的可视区和上下侧可视区的各自反射率特性的曲线图；
图8A和图8B是对应于本发明反射型液晶显示装置的偏振片的左右侧角度和偏振片的上下侧角度的各自对比度的比特性的曲线图；
图9是对应于本发明所涉及的反射型液晶显示装置在施加电压V时对比
度的比的特性的曲线图。
图10是表示对应于本发明所涉及的反射型液晶显示装置的波长(λ)的反
射率(R)特性的曲线图。
附图标记的说明：
21下部基板
22反射电极
23下部取向膜
24上部基板
25滤色片
26上部取向膜
28偏振片
具体实施方式
本发明的目的、内容和优点，参考下面的详细说明和附图进行说明。
图2是表示本发明实施方式涉及的反射型液晶显示装置的示意图。
如图所示，本发明的反射型液晶显示装置具有以下结构：具有反射电极22和下部取向膜23的下部基板21、和具有滤色片25和上部取向膜26的上部基板24是由TN液晶等所构成的，并且在夹着具有预定的相位延迟值(dΔn)的液晶层的条件下相对地配置，从而，使在与所述下部基板21非相对的上部基板23的外侧面上没有相位补偿膜，仅安装偏振片28。
在此，所述下部取向膜23的取向角度与水平线形成预定的角度，所述上部取向膜26的取向角度与下部取向膜23具有一定的扭转角度。
特别设置所述上部基板23，以便起到相位补偿膜的作用。也就是说，所述上部基板23是有相位补偿功能的且具有一定光轴的λ/4的透明性基板。此时，作为具有所述λ/4的相位补偿功能透明性基板，采用使550nm的波长的光完全圆偏振的玻璃基板以及将550nm的波长的光的相位变换为λ/2的玻璃基板。
所述反射电极22的表面具有凹凸的结构，其形成的方法在以下进行说明。
首先，在基板上涂敷树脂的状态下进行分散隔离物后，进行光照射，将所述的隔离物插入到树脂膜中。此后，用摩擦布进行摩擦，除去所述隔离物，在树脂膜的表面上形成随机(random)形状的微细凹凸。因此，在所述具有随机形状的微细凹凸的树脂膜上涂敷电极物质，形成具有凹凸表面的反射电极。
像这样的本发明反射型液晶显示装置，在上部基板上使用λ/4的玻璃基板，因而不需要高价的相位补偿膜，从而，与现有技术相比能够降低仅相当于相位补偿膜的花费，并且，不需要相位补偿膜的安装工艺，也能够使制造工艺简单化。
而且，本发明的反射型液晶显示装置中，能够通过提供相位补偿功能的上部基板，对只用单元内部的盒间隙(cellgap)和液晶折射率(Δn)不能进行补偿的光路径进行调节，而且，能使盒整体的相位延迟值(dΔn)自由地实现到0.2～0.53。
另一方面，代替相位补偿膜，在上部基板上使用所述λ/4玻璃基板，为了得到良好的显示画面，而需要通过使符合所述λ/4玻璃基板的光轴的偏振片的偏振轴角度、液晶层的相位延迟值(dΔn)、决定液晶的扭转角度的摩擦角度最优化，来实现具有较高的反射率和对比度。
图3A是表示本发明所涉及的反射型液晶显示装置中TN液晶的双折射设计范围的曲线图，图3B是本发明所涉及的反射型液晶显示装置中各构成部件等的轴线排列的图。
参照图3A，在现有技术涉及的组(group)I和II的情况下，液晶层的相位延迟值的设计范围是分别为0.45～0.53μm和0.20～0.27μm左右。而在本发明涉及的组III的情况下，液晶层的相位延迟值的设计范围是0.15～0.17μm，最好是在0.1568μm左右。扭转角度向左方向50～60°，在54°的部分中呈现出最好的双折射率特性。
参照图3B，下部基板的摩擦轴A的角度α相对于水平线大约为0～10 °左右，上部基板的摩擦轴线B的角度β为-50～-54°左右，所述下部基板的摩擦轴A与上部基板的摩擦轴线B形成的扭转角度γ是大约54°左右，偏振片的偏振轴C的角度θ相对于水平线大约为112～120°，最好为116°左右。未说明的符号D是表示的是λ/4玻璃基板的光轴。
从图3A和图3B中看出，本发明的反射型液晶显示装置，使下部取向膜的取向角度α对应于水平线，形成大约0～10°的角，使下部取向膜的取向角度β对应于水平线，形成大约-50～-54 °的角，具有0.15～0.17μm左右的液晶层的相位延迟值，并且，向左方向的扭转角度γ为54°左右，并且，偏振片的偏振轴C的角度θ大约为112～120 °的情况下，能够具有高的反射率和对比度的比，能够得到良好的显示画面。
图4A和图4B是表示本发明涉及的反射型液晶显示装置中的偏振特性的图。在此，与图2相同的部分使用相同的附图标记示意。
参照图4A，在不施加电压时，圆偏振的光通过偏振片28并转换成为线偏振光，该光通过上部基板24并进一步进行左圆偏振，之后，通过液晶层30转换为线偏振光，并被反射电极22反射。此后，这样的被反射电极22反射的线偏振的光，进一步通过液晶层30并转换为左圆偏振光，之后，通过上部基板24，变形为偏振方向与偏振片28的偏振轴相平行的线偏振光，通过所述偏振片28，因而呈现白(white)状态。
参照图4B，在施加电压时，通过偏振片28，被转换的线偏振光在通过上部基板24并成为左圆偏振光，该左圆偏振光在原样通过液晶层30后，在反射电极22被反射。进一步，在通过液晶层30和上部基板34，变形为具有偏振方向与偏振片的偏振轴垂直的线偏振光，因为不能够通过所述偏振片28，所以呈现黑(dark)状态。
图5和图6是说明对应于本发明所涉及的反射型液晶显示装置的电压的反射率特性的曲线图。在此，图5是表示对应于松下株式会社的反射型TN模式液晶显示装置的电压的反射率的曲线图，图6是表示对应于本发明涉及的液晶显示装置中电压的反射率的曲线图。
在比较图5和图6时，可以发现本发明所涉及的反射型液晶显示装置(图6)比松下株式会社的装置对应于电压的反射率特性要好。
图7A、图7B、图8A、图8B、图9和图10是用于说明本发明所涉及的反射型液晶显示装置的特性的曲线图。在这里，图7A和图7B是表示本发明所涉及反射型液晶显示装置在施加电压时对应于左右侧的可视区和上下侧可视区的各自的反射率(Reflectance：R)特性的曲线图。图8A和图8B是对应于本发明在反射型液晶显示装置的偏振片的左右侧角度和偏振片的上下侧角度的现有的各自的对比度的比(Contrast Ratio：C/R)特性的曲线图。图9是表示对应于本发明所涉及的反射型液晶显示装置的在施加电压V时对比度的比(C/R)特性的曲线图。图10是表示对应于本发明所涉及的反射型液晶显示装置的波长(λ)的反射率(R)特性的曲线图。
如图所示，可以看出本发明所涉及的反射型液晶显示装置中，对应于可视角的反射率特性、对应于偏振片的角度对比度的比(C/R)特性和对应于施加电压(V)的对比度的比(C/R)特性都是优良的。
而且，本发明涉及的反射型液晶显示装置能使对应于波长(λ)的反射率(R)的依赖性充分最小化。
如以上所述，本发明作为不使用相位补偿膜替代，通过使用具有一定的光轴的λ/4的玻璃基板作为上述基板，通过不使用高价的相位补偿膜，就能够降低反射型液晶显示装置的花费，并且，能够使其制造的工艺简单化。
另外，本发明能够在不超出其要旨的范围内进行多样的变更实施。

Claims (13)

1.一种反射型液晶显示装置，其特征在于包括：
具有反射电极和下部取向膜的下部基板；
上部基板，所述上部基板，与所述的下部基板相对配置，在相对面上具有上部取向膜，由具有预定角度的光轴且具有λ/4的相位补偿功能的透明基板所构成；
介于所述下部基板和上部基板之间的，具有预定相位延迟值(dΔn)的扭转向列型液晶层；
具有被安装在与所述下部基板非相对的上部基板的外侧面上的预定偏振轴的偏振片。
2.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述具有λ/4的相位补偿功能的透明性基板是使550nm波长的光进行完全圆偏振的玻璃基板。
3.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述具有λ/4相位补偿功能的透明性基板是使550nm波长的光相位转换为λ/2的玻璃基板。
4.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述下部取向膜具有相对于水平线形成0～10°的取向角度。
5.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述上部取向膜具有相对于水平线形成-50～-54°的取向角度。
6.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述液晶层具有0.15～0.17μm的相位延时值。
7.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述液晶层具有50～60°的向左方向的扭转角度。
8.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述偏振片具有相对于水平线形成112～120°的角度的偏振轴。
9.如权利要求1所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述反射电极具有凹凸形状的表面。
10.一种反射型液晶显示装置，其特征在于包括：
具有反射电极的下部基板；
在所述反射电极上形成的，取向角度相对于水平线成0～10°的角度的下部取向膜；
上部基板，所述上部基板与所述下部基板相对配置，由具有预定角度的光轴且具有λ/4的相位补偿功能的透明基板所构成；
在所述的上部基板上形成的，取向角度相对于水平线形成-50～-54°的取向角度的上部取向膜；
介于所述下部基板和上部基板之间的，具有0.1 5～0.17μm的相位延时值(dΔn)并且具有50～60°的向左方向的扭转角度的扭转向列型液晶层；
被安装在与所述下部基板非相对的上部基板的外侧面上的，偏振轴的角度相对于水平线形成112～120°的偏振片。
11.如权利要求10所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述具有λ/4的相位补偿功能的透明性基板是使550nm的波长的光进行完全圆偏振的玻璃基板。
12.如权利要求10所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述具有的λ/4的相位补偿功能的透明性基板是使550nm的波长的光的相位转换为λ/2的玻璃基板。
13.如权利要求10所述的反射型液晶显示装置，其特征在于：所述反射电极具有凹凸状的表面。
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Denomination of invention: Reflection liquid crystal display

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