CN1617035A

CN1617035A - 液晶显示装置

Info

Publication number: CN1617035A
Application number: CNA2004100909190A
Authority: CN
Inventors: 小间德夫; 三井雅志
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2005-05-18
Also published as: TW200516302A; KR20050045852A; KR100586337B1; TWI299417B; JP2005141110A

Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，得以改善半透过型LCD的显示特性，同时达成LCD的薄型化、低成本化。在反射区域中，于彩色滤光片侧的玻璃基板(200)的液晶层(300)的相对侧，涂敷施以紫外线固化型紫外线可固化液晶(240)，并于其上照射紫外线，使之固化。由于紫外线固化液晶(240)具有相位差板的功能，故不需像公知的半透过型LCD那样在彩色滤光片侧的玻璃基板或TFT玻璃基板上贴设相位差版。再者，因为紫外线可固化液晶(240)可容易进行图案化，所以可仅于反射区域选择性地形成图案。

Description

液晶显示装置

技术领域

本发明是关于液晶显示装置，尤指关于在各像素设置反射区域与透过区域两者的半透过型液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置(以下称为LCD)具备薄型且低消耗电力的特征，目前，被广泛应用在计算机的监视器、移动电话等移动信息机器的监视器。LCD中有透过型LCD和反射型LCD。透过型LCD是使用透明电极作为供施加电压于液晶的像素电极，并在LCD面板的后方配置背光光源，通过LCD面板控制该背光的透光量，以此构成，即使四周环境变暗，也可进行明亮的显示。然而，因为经常点亮背光光源进行显示，所以具有消耗电力较大，而且，在如白天的屋外等外光较强的环境中，会有无法确保充分的对比特性。

另一方面，反射型LCD是使用太阳光或室内电灯等外光作为光源，将入射至LCD面板的这些外光，通过由形成于观察面侧的基板的反射电极加以反射。然后，入射至液晶层，将通过由反射电极反射且来自LCD面板的射出光量依各像素加以控制，以进行显示。由于该反射型LCD是使用外光作为光源，因此在没有外光的环境中无法进行显示，然而，与透过型LCD不同的是，反射型LCD没有因光源所致的消耗电力，电力消耗低，而且，在外光强的环境中具有可获得充分的对比的特性。

近年，开发出一种半透过型LCD，其兼备透过功能与反射功能，且不论四周的环境明亮或阴暗皆可容易观看的LCD。该半透过型LCD中，为了在一个像素内实现透过功能，而使用ITO等透明电极，为了实现反射功能，而使用Al等反射特性优良的反射电极。

图9是以在各像素具备薄膜晶体管(TFT：thin film transistor)的公知的主动矩阵型半透过型LCD的一像素的构造剖视图。

在该半透过型LCD中，隔着所定的间隙，贴设形成有TFT(未图标)的TFT玻璃基板100，与具备彩色滤光片230的玻璃基板200，并在这两个基板之间密封液晶层300。

在反射区域中，以层间绝缘膜等在TFT侧玻璃基板100上形成突起部130，并在该突起部130上形成有反射电极140。通过由设置该突起部130，使反射电极140与彩色滤光片侧的玻璃基板200的间隙变小，令反射特性良好。在彩色滤光片侧的玻璃基板200的观察面侧，贴设有偏光板210，而在偏光板210与彩色滤光片侧的玻璃基板200之间，再贴设有由λ/2板220a及λ/4板220b所构成的第一相位差板220。在此，λ/2板220a具有可挪移入射光波长λ的1/2波长程度的相位的功能，λ/4板220b具有可挪移入射光波长λ的1/4波长程度的相位的作用。

设置第一相位差板220的理由是，为了在反射区域中，实现可良好地进行黑色显示的常白型(normally white)LCD。亦即，LCD中有：在液晶层300不施加电压的状态下进行白色显示的常白型；及相反地在该状态下进行黑色显示的常黑型，而一般来说，常白型可施行比较良好的黑色显示已为众所周知。

然而，没有第一相位差板220时，对液晶层300施加电压，液晶层300中的液晶分子的液晶分子长轴竖立时，经由偏光板210、彩色滤光片侧玻璃基板200及液晶层300，被反射电极140反射的反射光在没有相位差的状态下，再度以相反的路径直接朝外部射出，故无法获得黑色显示。因此，设置第一相位差板220，使入射光及反射光的直线偏光状态变化成圆偏光状态，在液晶层300施加有电压的状态下可进行黑色显示，且实现常白型显示。

另一方面，在透过区域，为了获得常白型的显示，虽原本不需要第一相位差板200，然而，因在反射区域设有第一相位差板220，而在透过区域也设置第一相位差板220。因此，为了在透过区域也可获得常白型显示，故在偏光板110和TFT玻璃基板100之间，贴设由相位差板λ/2板120a及λ/4板120b所构成的与第一相位差板220同样的第二相位差板120。

上述半透过型LCD是为常白型，且在ECB(Elcctrically Controlled Birefringence)：电控双折射模式下动作。

参见[专利文献1]日本特开2003-255399号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

然而，上述公知的半透过型LCD中，在透过区域亦设置第一相位差板220及第二相位差板110，且在ECB模式下动作，所以会有透过区域的特性(透过率、对比)降低的问题。

此外，由于第一相位差板220及第二相位差板110，分别具有0.07mm左右的厚度，2片形成0.14mm的厚度，因此LCD会有对应其厚度而变厚的问题。再者，也会有对应第一相位差板220及第二相位差板110的设置，而使LCD的成本变高的问题。

用以解决课题的手段

本发明是有鉴于上述公知技术的课题，提供一种液晶显示装置，其具有复数像素，且在各像素内具备反射区域及透过区域，其特征在于具有第一透明电极的第一基板；具有第二透明电极的第二基板；密封于上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层；形成于上述反射区域的上述第一基板上，且将透过上述第二基板而入射的光予以反射的反射电极；及形成于上述反射区域的具有光学性相位差的层。

本发明还提供一种液晶显示装置，其具有复数像素，且在各像素内具备反射区域及透过区域，其特征在于具有第一透明电极的第一基板；具有第二透明电极的第二基板；分别贴设于上述第一基板及上述第二基板的偏光板；密封于上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层；形成于上述第一基板上的一像素内的反射区域，将透过上述第二基板而入射的光予以反射的反射电极；形成于上述反射区域且具有光学性相位差的第一层；及在上述第一层上介由取向膜(配向膜)而积层且具有光学性相位差的第二层，而上述第一层的迟相轴是与上述偏光板的吸收轴形成40°以上、50°以下范围的角度，且上述第二层的迟相轴是与上述第一层的迟相轴形成45°以上、55°以下范围的角度。

在反射区域中，于彩色滤光片侧的玻璃基板的液晶层的相对侧，或TFT玻璃基板的液晶层的相对侧，涂敷可固化液晶层(可通过紫外线固化的液晶层)，并以取向膜(配向膜)令其取向，且于其上照射UV(紫外线)将其固化。

通过此构成，由于紫外线可固化层具有相位差板的作用，所以如公知的半透过型LCD那样不需在彩色滤光片侧的玻璃基板或TFT玻璃基板上，贴设相位差板。再者，由于紫外线可固化液晶层可容易进行图案化，所以可仅在反射区域选择性地形成图案。

发明效果

根据本发明，透过区域及反射区域皆可获得良好的显示。尤其，因为在透过区域没有相位差板，而且是在TN模式动作而非ECB模式，所以可获得与公知透过型LCD同样优良的透过特性、对比特性。

此外，因为没有使用相位差板，所以LCD得以薄型化。尤其可适用在移动电话等移动用信息机器的监视器。再者，因为没有使用相位差板，所以可实现LCD的低成本化。

附图说明

图1是本发明第一实施方案的液晶显示装置的整体构成图。

图2是本发明第一实施方案的液晶显示装置的一像素构成的剖视图。

图3是本发明第二实施方案的液晶显示装置的一像素构成的剖视图。

图4是本发明第二实施方案的液晶显示装置的透过VT特性的计算机仿真结果图。

图5是本发明第二实施方案的液晶显示装置的反射VT特性的仿真结果图。

图6是本发明第三实施方案的液晶显示装置的一像素构成的剖视图。

图7是本发明第四实施方案的液晶显示装置的一像素构成的剖视图。

图8是本发明第四实施方案的液晶显示装置的反射VT特性的仿真结果图。

图9是公知例的液晶显示装置的一像素构成的剖视图。

主要组件符号说明

10 像素选择用TFT 20 栅极线

21 数据线 30 垂直驱动电路

40 水平驱动电路 100、200 TFT玻璃基板

110、210 偏光板 130 突起部

131、144、253、261 透明电极

132、140、141 反射电极

133、142、145、201、251、254、262、272 取向膜(配向膜)

143、240、252紫外线可固化液晶层

230 彩色滤光片层

271 第一紫外线可固化液晶层

273 第二紫外线可固化液晶层

300 液晶层

Csc 保持电容

具体实施方式

继之，参照图面说明本发明的实施方案。首先，说明关于第一实施方案的液晶显示装置。图1是该液晶显示装置的整体构成图，图2是一像素的构成的剖视图。此外，图2中，与图9相同的构成部分是赋予相同的符号，并省略其说明。

该液晶显示装置如图1所示，具备配制成n列m行矩阵的复数像素，各像素具有像素选择用TFT 10、液晶层300及保持电容Csc。像素选择用TFT 10的栅极是与延伸于行方向的栅极线20连接，其漏极则与延伸于列方向的资料线21连接。各行的栅极线20是从垂直驱动电路30依序供给栅极扫瞄信号，通过此，即可选择像素选择用TFT 10。此外，数据线21是依据来自水平驱动电路40的漏极扫瞄信号，供给视讯信号，经由像素选择用TFT 10，施加至液晶层300。保持电容Csc是用以保持经由像素选择用TFT 10所供给的视讯信号。

继之，参照图2说明一像素的构造。该像素是半透过型LCD像素，具有反射区域与透过区域。隔着所定的间隙贴设有：形成有像素选择用TFT 10(未图标)的TFT玻璃基板100；与具备彩色滤光片层230的玻璃基板200，并在两者之间密封有液晶层300。在本实施方案中，液晶层300是以具有TN(扭转向列)效果的向列液晶形成为佳。另外，就TFT玻璃基板100、玻璃基板200而言，只要是具有可透过入射光的特性的透明或半透明绝缘材料所构成的基板即可，不限于玻璃基板。

在反射区域中，于TFT玻璃基板100上形成由层间绝缘膜等构成的突起部130，在该突起部130上形成由铝等反射特性优良的材料所构成的反射电极140。此外，反射电极140形成于TFT玻璃基板100上，而突起部130形成于玻璃基板200上亦可。

接着，在反射电极140的相对处，于彩色滤光片侧的玻璃基板200上，借着彩色滤光片层230及取向膜(配向膜)201，将施以紫外线固化的紫外线可固化液晶层240，选择性地仅形成于该反射区域。该形成方法是在彩色滤光片层230的整面，涂敷形成液体状的紫外线可固化液晶层，并且选择性地仅在反射区域照射紫外线，其后，使用药品，将没有照射紫外线的透过区域的紫外线可固化液晶层加以去除。

该紫外线可固化液晶层240通过由实施紫外线固化，而具有可将入射光的相位仅挪移所定波长的相位差板功能。该相位差可通过由改变紫外线可固化液晶层240的厚度来进行调整。例如，欲使该紫外线可固化液晶层240具有λ/4板的功能时，则借由电极在液晶层300施加电压而令液晶分子长轴直立时，可进行黑色显示。亦即，反射区域具有常白(normally white)的反射型LCD功能。

另一方面，在透明区域具有在具备透明电极(未图标)的玻璃基板200、与具备透明电极(未图标)的TFT基板100之间，密封有液晶层300的构造，且因没有设置相位差板，故具有一般的透过型LCD的构造。因此，透过区域具有与一般透过型LCD同样的透过特性及对比特性。

又，紫外线可固化液晶层240的迟相轴，是与贴设于玻璃基板200的偏光板210的吸收轴及贴设于TFT玻璃基板100的偏光板110的吸收轴，形成40°以上、50°以下范围的角度，而使后述的反射VT特性良好，所以是理想的状态。

根据本实施方案，由于透过区域及反射区域皆可获得良好的显示，同时，亦可不需设置公知例的第一相位差板220、第二相位差板120，故可使LCD薄型化，且可实现LCD的低成本化。

继之，说明第二实施方案的液晶显示装置。图3是关于一像素构成的剖视图。此外，图3中，与图2相同的构成部分，是赋予相同的符号，并省略其说明。再者，液晶显示装置的整体构成图是与图1相同。

该像素中，在TFT玻璃基板100上，于反射区域与透过区域两边的区域，形成由ITO构成的透明电极131，并且在反射区域中，以覆盖该透明电极上131的方式，形成由铝等反射特性优良的材料所构成的反射电极132。反射电极132是与未图标的像素选择用TFT10的源极或漏极连接。再者，用以令液晶层300取向的取向膜(配向膜)133是以覆盖透过区域的透明电极131及反射电极132的方式形成。

另外，在另一个玻璃基板200上贴设彩色滤光片层230，在该彩色滤光片层230的表面被覆取向膜(配向膜)251。在反射区域中，于取向膜(配向膜)251上，选择性地形成有施以紫外线固化固化的紫外线可固化固化液晶252。紫外线可固化固化液晶252可通过由第一取向膜(配向膜)251施予取向。该紫外线可固化固化液晶252的形成方法是与第一实施方案相同。于面对透过区域的彩色滤光片层230及紫外线可固化固化液晶252的液晶层300的表面，第一透明电极253是以覆盖上述两者的方式形成。再者，形成有覆盖透明电极253的表面，且用以取向液晶层300的取向膜(配向膜)254。

紫外线可固化固化液晶252是与第一实施方案同样地，具有相位差板的功能，而其相位差是依存于其膜厚。相位差板的双折射率Δn具有波长依存性，例如当入射至反射区域的入射光的波长为589.6nm时，Δn为0.06。当紫外线可固化液晶252的厚度为1.4μm时，相位差是以Δn×紫外线可固化液晶252的厚度来表示，此时，是为84nm。

在此，液晶层300的双折射率Δn为0.129，延迟(retardation)Δnd为258nm(入射至反射区域的入射光的波长为589.6nm时)。此外，贴设于玻璃基板200的偏光板210的吸收轴角度为45°，液晶层300的取向方向也是该角度方向。又，贴设于TFT玻璃基板100的偏光板110的吸收轴角度为135°。又，紫外线可固化液晶252的取向方向的角度为90°。

再者，以液晶层300的厚度所界定的反射区域的间隙d1与透过区域的间隙d2，当考虑到反射特性与透过特性的平衡时，如第一实施方案所示，以通过由设置突起部130，使d1＜d2为佳。此乃由于为了在反射区域中进行反射，故通过液晶层300的光的距离是透过区域的2倍之故。本实施方案中，即使不特别设置突起部130，紫外线可固化液晶252本身亦可作为突起部，所以可自然地实现d1＜d2的关是。

就间隙d1、d2的比而言，重要的是考虑透过VT特性(入射光的透过率对液晶施加电压的特性)、反射VT特性(入射光的反射率对液晶施加电压的特性)的平衡，而设成液晶显示最容易被观察的条件。在此，液晶施加电压是指：经由透明电极253、133及反射电极132，施加于液晶层300的电压。

于是，本案发明人以间隙d1、d2作为参数，对使用TN液晶的半透过型LCD，进行此等特性的计算机仿真。由结果得知，当d1∶d2＝2∶3.4时，此等特性为最适当。图4是表示当d1∶d2＝2∶3.4时，透过VT特性的计算机仿真结果图。图4中，纵轴是表示透过率，横轴是表示施加于液晶层的电压。图5是表示d1∶d2＝2∶3.4时，反射VT特性的仿真结果图。图5中，纵轴是表示反射率，横轴是表示施加于液晶层的电压。入射光的波长具有460nm(蓝)、550nm(绿)、630nm(红)等三种类。

图4的透过VT特性中，当液晶施加电压为2V左右时，三种波长大致一齐产生透过率的变迁。另一方面，图5的VT特性中，虽然各种波长多少会参差不一，然而，同样地当液晶施加电压为2V左右时，会产生反射率的变迁。此外，紫外线可固化液晶层252的迟相轴，是与贴设于玻璃基板200的偏光板210的吸收轴及贴设于TFT玻璃基板100的偏光板110的吸收轴，形成40°以上、50°以下范围的角度，而在可获得良好的反射VT特性上较为理想。

继之，说明第三实施方案的液晶显示装置。图6是一像素的构成剖视图。此外，图6中，与图3相同的构成部分，是赋予相同的符号，并省略其说明。又，该液晶显示装置的整体构成图是与图1相同。

该像素是如图6所示，紫外线可固化液晶层143是与第二实施方案相反地形成于TFT玻璃基板100上。在反射区域中，于TFT玻璃基板100上，选择性地形成有由铝等反射特性佳的材料所构成的反射电极141。反射电极141是与未图标的像素选择用TFT 10的源极或漏极连接。然后，在反射电极141上，介由取向膜(配向膜)142，形成施以紫外线可固化的紫外线固化液晶层143。紫外线可固化液晶143是通过由取向膜(配向膜)142取向。紫外线可固化液晶143的形成方法是与第一实施方案相同。

于面对透过区域的TFT玻璃基板100的表面及紫外线可固化液晶143的液晶层300的表面，透明电极144是以覆盖上述两者的方式形成。再者，形成有覆盖透明电极144的表面，且用以取向液晶层300的取向膜(配向膜)145。另一方面，在另一个玻璃基板200的表面，贴设彩色滤光片层230，且在该彩色滤光片层230的表面，被覆透明电极261、取向膜(配向膜)262。

紫外线可固化液晶层143的迟相轴，是与贴设于玻璃基板200的偏光板210的吸收轴及贴设于TFT玻璃基板100的偏光板110的吸收轴，形成40°以上、50°以下范围的角度，而在可获得良好的反射VT特性上较为理想。

继之，说明第四实施方案的液晶显示装置。图7是一像素的构成剖视图。此外，图7中，与图2相同的构成部分，是赋予相同的符号，并省略其说明。又，该液晶显示装置的整体构成图是与图1相同。

该像素是如图7所示，将经紫外线固化的紫外线可固化液晶层形成两层构造，在玻璃基板200侧于彩色滤光片层230上，通过由取向251，依序积层经紫外线固化的第一紫外线可固化液晶层271、取向膜(配向膜)272、经紫外线固化的第二紫外线可固化液晶层273。与公知例对照时，第一紫外线可固化液晶层271具有λ/4板的功能，第二紫外线可固化液晶层273具有λ/2板的功能，然而，因为各相位差是依据其各厚度来设定，所以不限定于λ/4板或λ/2板。

相位差板的双折射双折射率Δn具有波长依存性，例如当入射至反射区域的入射光波长为589.6nm时，Δn为0.265。当第一紫外线可固化液晶层271的厚度为0.30μm、第二紫外线可固化液晶层273的厚度为1.20μm时，相位差是以Δn×紫外线可固化液晶的厚度来表示，所以第一紫外线可固化液晶271和第二紫外线可固化液晶273的相位差分别为81nm、318nm。

在此，液晶层300的双折射率Δn为0.129，延迟(retardation)Δnd为258nm(入射至反射区域的入射光波长为589.6nm时)。此外，贴设于玻璃基板200的偏光板210的吸收轴角度为45°，液晶层300的取向方向也是该角度方向。再者，贴设于TFT玻璃基板100的偏光板110的吸收轴角度为135°。又，第一紫外线可固化液晶层271的取向方向角度为90°，第二紫外线可固化液晶层273的取向方向角度为142°。

如上所述，将经紫外线固化的紫外线可固化液晶层形成两层的优点，是可使反射VT特性比第二实施方案的反射VT特性更良好。图8是表示在间隙d1、d2的比为d1∶d2＝1.9∶3.4的条件下，将紫外线可固化液晶层两层化时，反射VT特性的计算机仿真结果图。如该图清楚地显示，480nm、550nm、630nm等三个波长的反射VT特性的偏差不均变少。

本实施方案中，表示将经紫外线固化的紫外线可固化液晶层形成两层化的构造，然而并不限定于此，亦可通过由取向取向膜(配向膜)形成三层以上的紫外线可固化液晶层。此外，第一、第二、第三、第四实施方案中，虽使用施以紫外线固化的紫外线可固化液晶层，然而若是具有光学性相位差的层时，亦可将其它层例如延伸的高分子薄膜加以图案化，来取代施以紫外线固化的紫外线可固化液晶层。

Claims

1.一种液晶显示装置，其具有复数像素，且在各像素内具备反射区域及透过区域，其特征在于具有第一透明电极的第一基板；具有第二透明电极的第二基板；密封于上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层；形成于上述反射区域的上述第一基板上，且将透过上述第二基板而入射的光予以反射的反射电极；及形成于上述反射区域的具有光学性相位差的层。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于上述光学性相位差的层是施以紫外线固化的紫外线可固化液晶层。

3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于上述光学性相位差的层是配置于上述第一基板的上述液晶层侧。

4.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于上述光学性相位差的层是配置于上述第二基板的上述液晶层侧。

5.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于上述光学性相位差的层是通过由取向膜积层有复数层。

6.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于在上述第一基板或上述第二基板上设置突起部，在该突起部上配置上述反射电极。

7.根据权利要求1、2、3、4、5、6项中所述的任一项的液晶显示装置，其特征在于上述液晶层是由向列液晶所构成。

8.根据权利要求1、2、3、4、5、6项中所述的任一项的液晶显示装置，其特征在于在上述第一基板及上述第二基板上，分别贴设偏光板。

9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于上述光学性相位差之层的迟相轴，是与上述偏光板的吸收轴形成40°以上、50°以下范围的角度。

10.一种液晶显示装置，其具有复数像素，且在各像素内具备反射区域及透过区域，其特征在于具有第一透明电极的第一基板；具有第二透明电极的第二基板；分别贴设于上述第一基板及上述第二基板的偏光板；密封于上述第一基板与上述第二基板之间的液晶层；形成于上述第一基板上的一像素内的反射区域，将透过上述第二基板而入射的光予以反射的反射电极；形成于上述反射区域且具有光学性相位差的第一层；及在上述第一层上介由取向膜(配向膜)而积层且具有光学性相位差的第二层，而上述第一层的迟相轴是与上述偏光板的吸收轴形成40°以上、50°以下范围的角度，且上述第二层的迟相轴是与上述第一层的迟相轴形成45°以上、55°以下范围的角度。

11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于上述第一层及第二层是施以紫外线固化的紫外线可固化液晶层。

12.根据权利要求10或11项所述的液晶显示装置，其特征在于上述第一层及第二层是配置于上述第一基板的上述液晶层侧。

13.根据权利要求10或11项所述的液晶显示装置，其特征在于上述第一层及第二层是配置于上述第二基板的上述液晶层侧。