TWI292848B - A vertically displaced type liquid crystal display component - Google Patents

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1292848 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於使液晶分子對基板面大致垂直初期配向 之垂直配向型液晶顯7K元件。 【先前技術】 液晶顯示元件廣泛地被利用的有TN(Twisted Nematic: 扭轉向列）型（參照日本特開平1 1_〇07〇48號公報），該TN型 液晶顯TfC兀件係由以下構件構成： 電極’分別配設於互相面對面的一對基板之面對面的 內面’藉由互相面對面的區域形成複數個像素； 液晶層’配設於前述一對基板間，由在使液晶分子對 目U述基板面貫質上水平地配向之水平配向（homogeneous alignment)狀態下使其扭轉配向的介電非等向性（dielectric anisotropy)爲正的液晶材料構成；以及 一對偏光板，分別配置於前述一對基板的外面。 此TN型液晶顯示元件係藉由液晶層的複折射作用控 制入射光的偏光狀態而顯τκ。在常白模式（normally white mode)的液晶顯示元件中，當施加使液晶分子配向成初期的 扭轉配向狀態之OFF電壓至前述像素的電極間時，入射光 被液晶層旋轉而透過觀察側偏光板，使該像素的顯示變成 明顯示，當施加使液晶分子對基板面實質上垂直豎起而配 向的ON電壓至前述像素的電極間時，透過液晶層的光被 前_觀察側偏光板吸收，使像素的顯示變成暗顯示。 但是，TN型液晶顯示元件由於是在液晶分子對基板面 實質上水平地倒伏的狀態下進行扭轉配向，故顯示的視野 1292848 角爲窄的。 而且，前述TN型液晶顯示元件由於基板附近的液晶分 子強烈地受到由水平配向膜造成的配向限制力，即使施加 〇N電壓也幾乎不會由初期的水平配向狀態豎起，故當施加 ON電壓時液晶層也具備殘留相位差（retai.dati〇n)，因此， 常白模式的TN型液晶顯示元件係暗顯示的暗度不充分，顯 示的對比（c ο n t r a s t)低。 【發明內容】 本發明的目的係提供可得到視野角寬、高對比的顯示 之液晶顯示元件。 而且’本發明的其他目的係提供可進行寬視野角、高 對比，且利用外部環境的光之外光的反射顯示所產生的彩 色圖像顯示，以及利用來自配置於與觀察側相反側的光源 的照明光之透射顯示所產生的彩色圖像之兩方的顯示，並 且提供充分明亮且幾乎無差的品質顯示該兩方的彩色圖像 之液晶顯示元件。 爲了達成上述目的，依照本發明的第一觀點的液晶顯 示元件，其特徵包含： 垂直配向型液晶元件；前述垂直配向型液晶元件包含： 一對基板，互相面對面配置； 複數個電極，分別配設於前述一對基板的互相面對面 之內面，藉由互相面對面的區域形成複數個像素；以及 液晶層，配置於前述一對基板間，由液晶分子對前述 基板面實質上垂直地配向的介電非等向性爲負的液晶材料 構成， 1292848 一對偏光板，夾著前述垂直配向型液晶元件，配置於 其兩側；以及 兩片λ /4板，分別配置於前述垂直配向型液晶元件與 前述一對偏光板之間。 依照這種第一觀點的液晶顯示元件係藉由垂直配向型 液晶元件的液晶層的複折射作用，以及分別配置於此垂直 配向型液晶元件的兩側與前述一對偏光板的每一個之間的 λ /4板相位差，控制入射光的偏光狀態而顯示，此液晶顯 示元件因前述液晶層的液晶分子對基板面實質上垂直地配 向，故視野角爲寬的。 而且，此液晶顯示元件因前述液晶元件的液晶層係由 使液晶分子對基板面實質上垂直配向的介電非等向性爲負 的液晶材料構成，故當施加OFF電壓至前述像素的電極間 時，液晶分子配向成初期的垂直配向狀態，當施加ON電 壓時，一對基板間的實質上所有的液晶分子改變配向狀態 成對基板面倒伏的方向。 因此，如果依照此液晶顯示元件，當施加使液晶分子 配向成初期的垂直配向狀態之OFF電壓至前述像素的電極 間時，藉由與觀察側相反側的λ /4板（λ /4 retardation plate) 而偏振成圓偏光（circularly polarized light)的入射光幾乎不 會受到其複折射作用而透過前述液晶層，藉由前述λ /4板 的相位差可將偏光狀態變換成與觀察側的偏光板的吸收軸 實質上一致的直線偏光，使其入射到前述觀察側的偏光 板，故液晶顯示元件的透射係數（transmission coefficient) 變的極低。而且，當施加使液晶分子對基板面倒伏配向之 1292848 由 狀 上 液 〇 晶 有 被 電 〇 內 以 電 列 相 任 個 /4 正 向 相 數 ON電壓至前述像素的電極間時，圓偏光狀態的入射光藉 前述液晶層的複折射作用與前述λ Μ板的相位差使偏光 態被控制，可變成與前述觀察側的偏光板的透射軸實質 一致的直線偏光，使其入射到前述觀察側的偏光板，故 晶顯示元件的透射係數變高。因此，可得到高對比的顯示 在此液晶顯示元件中，在形成有前述垂直配向型液 顯示元件的一對基板的複數個電極的內面的每一面形成 垂直配向膜，且在前述一對基板的內面之中的至少一方 預定的方向施以摩擦（rubbing)處理較佳，據此，施加〇Ν 壓時的液晶分子的倒伏方向被規定，可得到更高的對比 形成於前述垂直配向型液晶元件的前述一對基板的 面的每一面之垂直配向膜係分別在互相平行的方向被施 摩擦處理較佳，據此，藉由在前後的基板間使施加〇Ν 壓時的液晶分子的倒伏方向一致，可提高液晶分子的整 的程度，可得到更高的對比。 在此液晶顯示元件中，前述兩片λ /4板係使各個遲 軸（slow axis)互相正交而配置，而且，前述兩片λ /4板的 一個係配置該遲相軸成爲對前述一對偏光板之中的任一 光學軸，實質上以45°交叉的角度，再者，前述兩片λ 板的任一個係使該遲相軸對前述垂直配向膜的摩擦方向 交而配置較佳。 在前述液晶顯示元件中，更具備配設於前述垂直配 型液晶元件的前述一對基板之中，面對觀察側的基板之 反側的基板的內面之反射裝置較佳，該反射裝置係依複 個像素的每一個分別區分成： 1292848 &射顯示部，反射由前述觀察側入射的光到前述觀察 側；以及 μ射顯示部，使由前述相反側的基板入射的光透射到 前述觀察側。 據此’可進行利用外部環境的光之外光的反射顯示， 以及利用來自配置於與觀察側相反側的光源的照明光之透 射顯示的兩方的顯示。 再者，前述垂直配向型液晶元件具備調整前述液晶層 的厚度用的間隙（gap)調整膜較佳。 由本發明的第二觀點構成的液晶顯示元件，其特徵包 含： 垂直配向型液晶元件；前述垂直配向型液晶元件包含： 一對基板，互相面對面配置； 電極，分別配設於前述一對基板的互相面對面之內 面，藉由互相面對面的區域形成複數個像素； 紅、綠、藍三色的彩色濾光片，在前述一對基板的一 側的內面，分別使其對應前述複數個像素而配設； 反射裝置，配設於面對前述一對基板的觀察側的基板 之相反側的基板’依前述複數個像素的每一個，分別區分 成：反射由前述觀察側入射的光到前述觀察側之反射顯示 部，與使由前述相反側的基板入射的光透射到前述觀察側 之透射顯示部；以及 液晶層，被封入前述一對基板間，由液晶分子對前述 基板面實質上垂直地配向的介電非等向性爲負的液晶材料 構成， 1292848 一對偏光板，夾著前述垂直配向型液晶元件， 其兩側；以及 一片λ /4板，配置於前述一對基板與前述一對 之間之中，至少觀察側的基板與偏光板之間。 如果依照由此第二觀點構成的液晶顯示元件， 紅、綠、監二色的彩色爐光片；依前述複數個像素 個，分別區分成：反射由前述觀察側入射的光到前述 之反射顯示部，與使由前述相反側的基板入射的光 前述觀察側之透射顯示部的反射裝置，故可進行利 環境的光之外光之反射顯示所產生的彩色圖像顯示 利用來自配置於與觀察側相反側的光源的照明光之 示所產生的彩色圖像顯示之兩方的顯示。 在此液晶顯示元件中，前述反射裝置係由依前 個像素的每一個，使其對應前述反射顯示部而配設 個反射膜構成，而且，在此等反射膜的反射面形成 較佳。 而且，在此液晶顯示元件中，在三色的彩色濾 一個的每一前述反射顯示部形成透明的開口部較佳 且，在此開口部形成透明構件，此透明構件係覆蓋 色濾光片，形成調整液晶層的層厚用的間隙調整膜 由本發明的第三觀點構成的液晶顯示元件，其 含： 垂直配向型液晶元件；前述垂直配向型液晶元 一對基板，互相面對面配置； 電極，分別配設於前述一對基板的互相面對 配置於 偏光板 因具備： 的每一 :觀察側 透射到 用外部 ，以及 透射顯 述複數 的複數 有凹凸 光片每 ，而 前述彩 較佳。 特徵包 件包含 面之內 -10- 1292848 面，藉由互相面對面的區域形成複數個像素； 紅、綠、藍三色的彩色濾光片，在前述一對基板的 側的內面，分別使其對應前述複數個像素而配設； 反射裝置，配設於面對前述一對基板的觀察側的基 之相反側的基板，依前述複數個像素的每一個，分別區 成：反射由前述觀察側入射的光到前述觀察側之反射顯 部，與使由前述相反側的基板入射的光透射到前述觀察 之透射顯示部； 透明構件，每一前述彩色濾光片的各像素，使其對 前述反射顯示部而配設，用以調整液晶層的層厚；以及 液晶層，被封入前述一對基板間，由液晶分子對前 基板面實質上垂直地配向，前述複數個像素的前述反射 示部的層厚比前述透射顯示部的層厚還小而形成的介電 寺向性爲負的液晶材料構成， 一對偏光板，夾著前述垂直配向型液晶元件，配置 其兩側；以及 兩片λ /4板，分別配置於前述垂直配向型液晶元件 前述一對偏光板之間。 如果依照由此第三觀點構成的液晶顯示元件’因配 用以使前述複數個像素的前述反射顯示部的液晶層厚比 述透射顯示部的液晶層厚還小的透明構件，故可減小對 前述反射顯示部的液晶層往返而透過的光之前述液晶層 複折射作用，以及對僅透過前述透射顯示部的液晶層一 的光之前述液晶層的複折射作用的差，並且可用幾乎無 的品質顯示藉由前述反射顯示產生的彩色圖像，與藉由 板 分 示 側 應 述 顯 非 於 與 設 刖 在 的 次 差 -、/一 刖 -11 - 1292848 述透射顯示產生的彩色圖像之兩方。 而且，在前述液晶顯示元件中，前述垂直配向型 元件的前述彩色濾光片係在對應前述反射顯示部的位 成有不著色入射到前述反射顯示部的光之一部分而使 射用的開口部較佳。再者，前述透明構件係由塡埋前 色濾光片的開口部，且在對應前述反射顯示部的區域 少此反射顯示部的液晶層厚的厚度的方式配設的透明 構成較佳。 而且，在此液晶顯示元件中，前述垂直配向型液 件的前述複數個電極係分別由透明導電構件形成的透 極構成，前述反射裝置係形成於比前述相反側的基板 述透明電極還靠基板側較佳。 再者，前述液晶顯示元件係其前述兩片λ /4板使 遲相軸互相正交而配置，且前述兩片λ /4板的任一個 置該遲相軸成爲對前述一對偏光板之中的任一個光學 質上以45°交叉的角度較佳。 . 【實施方式】 [第一實施例] 第1圖至第4圖係顯示本發明的第一實施例，第 係液晶顯示元件的一部分的剖面圖。 此實施例的液晶顯示元件如第1圖所示，包含：垂 向型液晶元件1〇〇;夾著前述液晶元件100而配置的顴 及其相反側的一對偏光板1 〇 1、1 〇 2 ;分別配置於前述 元件100與前述一對偏光板101、102之間的兩片λ 103 、 1〇4 0 液晶 置形 其反 述彩 ，減 材料 晶元 明電 的前 各個 係配 軸實 1圖 直配 察側 液晶 /4板 -12- 1292848 前述垂直配向型液晶元件100係由以下的構件構成：互 相面對面的觀察側（第1圖中的上側）及其相反側（第1圖中 的下側）的一對透明基板20、30;分別配設於前述一對基板 20、30的面對面的內面’藉由互相面對面的區域形成複數 個像素1之透明電極21、31;在前述一對基板20、30的一 方，例如觀察側的基板2 0的內面’分別使其對應前述複數 個像素1而配設的紅、綠、藍二色的彩色濾光片（color filte〇22R、22G、22B ;在前述一對基板20、30之間，由使 液晶分子l〇a對前述基板20、30的面實質上垂直地配向而 被密封的介電非等向性爲負的液晶材料構成之液晶層1 〇。 此液晶元件1 〇〇係在觀察側基板20的內面配設一片膜 狀的對向電極2 1，在相反側基板3 0的內面使複數個像素電 極3 1於行方向以及列方向排列成矩陣狀而配設的主動矩 陣液晶元件，前述複數個像素電極3 1係分別連接於配設於 前述相反側基板30的內面之複數個TFT3 2。 此外，在第1圖中係簡略前述TFT32而顯示，此TFT3 2 係由以下的構件構成：形成於相反側基板30的基板面之閘 電極（gate electrode);覆蓋此閘電極，形成於前述基板30 的大致全體之透明的閘極絕緣膜；在前述閘極絕緣膜之上 與前述閘電極面對面而形成的i型半導體膜；在前述i型半 導體膜的兩側部之上隔著η型半導體膜形成的源電極 (souce electrode)以及汲電極（drain electrode)。 而且，在第1圖中係省略，在前述相反側基板3 0的內 面配設有供給閘極信號（gate signal)至各行的TFT32之複數 條閘極配線；供給資料信號（data signal)至各列的TFT3 2之 -13- 1292848 複數條資料配線，前述閘極配線係在相反側基板3 0的基板 面與BU述T F Τ 3 2的閘電極一體形成，被前述聞極絕緣膜覆 蓋，前述資料配線係形成於前述閘極絕緣膜之上，連接於 前述TFT32的汲電極。 而且，前述複數個像素電極3 1係形成於前述閘極絕緣 膜之上，連接於前述TFT32的源電極。 另一方面，配設於觀察側基板2 0的內面之紅、綠、藍 三色的彩色濾光片22R、22G、22Β係形成於前述觀察側基 板20的基板面，前述對向電極2 1係形成於前述彩色濾光 片 22R、22G、22Β 之上。 再者，在前述觀察側基板2 0與相反側基板3 0的內面 分別覆蓋前述電極2 1、3 1，形成有垂直配向膜2 3、3 3，此 等基板20、30的內面，也就是說前述垂直配向膜23、33 的膜面係在互相平行的方向被實施摩擦處理。 前述觀察側基板20與相反側基板30係經由包圍前述 複數個像素1排列成矩陣狀的顯示區域之框狀的密封材（未 圖示）接合，在被此等基板20、30間的前述密封材包圍的 區域塡充有介電非等向性爲負的液晶材料，例如介電非等 向性爲負的向列液晶，形成有液晶層1 0。 此液晶層1 0的液晶分子1 0 a係對一對基板2 0、3 0面實 質上垂直地配向，當施加ON電壓至前述複數個像素丨的 電極21、31間的時候，對前述基板20、30面，使分子長 軸一致而倒伏配向於沿著前述摩擦方向的方向。 而且，在此實施例中藉由選擇前述一對基板2〇、30的 間隙（垂直配向膜23、33間的間隙）與前述液晶材料，設定 -14- 1292848 當ON電壓施加時，也就是說使液晶分子1 Oa其分子長軸一 致而倒伏配向於前述摩擦方向時的液晶層1 0的液晶的折 射率非等向性△ η與液晶層厚 d的積△ nd的値爲△ nd = 27 0±40nm 〇 而且，前述觀察側以及相反側的一對偏光板1 0 1、1 02 係分別在互相正交的方向具有透射軸與吸收軸之吸收偏光 板，觀察側偏光板1 0 1係面對前述液晶元件1 00的觀察側 基板20而配置，相反側偏光板1 02係面對前述液晶元件1 00 的相反側基板30的外面而配置。 而且，前述兩片λ /4板103、104分別是給予透射光1/4 波長（140：M0nm)的相位差（retardation)之相位差板 (retardation plate)，其一方的λ /4板（以下稱爲觀察側λ /4 板）103係配置於前述液晶元件100的觀察側基板20與前述 觀察側偏光板1 0 1之間，他方的λ /4板（以下稱爲相反側；I /4板）104係配置於前述液晶元件100的相反側基板30與前 述相反側偏光板102之間。 第2圖係顯示前述液晶元件100的一對基板20、30的 內面（垂直配向膜（homeotropic alignment film)23、33 的膜面） 的摩擦方向23a、33a，與觀察側以及相反側的偏光板101、 102的透射軸101a、102a的方向，與觀察側以及相反側的 λ /4板103、104的遲相軸103a、104a的方向。 如第2圖，前述液晶元件1 0 0的一對基板2 0、3 0的內 面係在互相平行且同方向被施以摩擦處理，觀察側偏光板 101係使其透射軸l〇la對前述一對基板20、30內面的摩擦 方向23a、33a實質上以45°的角度斜斜地交叉而配置，相 -15- 1292848 反側偏光板102係使其透射軸l〇2a實質上正交於前述觀察 側偏光板1 〇 1的透射軸1 0 1 a而配置。 而且，觀察側λ / 4板1 0 3係使其遲相軸1 0 3 a與前述一 對基板20、30內面的摩擦方向23a、33a實質上平行或實 質上正交，對前述觀察側偏光板1 0 1的透射軸1 0 1 a實質上 以45 °的角度斜斜地交叉而配置，相反側λ /4板1 〇4係使 其遲相軸104a與前述觀察側λ /4板103的遲相軸l〇3a實 質上正交（與一對基板20、30內面的摩擦方向23a、33a實 質上正交或實質上平行），對前述相反側偏光板1 02的透射 軸102a實質上以45°的角度斜斜地交叉而配置。 此液晶顯示元件係藉由：配設於前述液晶元件1 〇 〇的觀 察側及其相反側的一對基板20、30間的液晶層1 〇的複折 射作用；以及分別配置於前述一對基板20、30與觀察側及 其相反側的偏光板101、102之間的兩片λ /4板1〇3、104 的相位差，控制入射光的偏光狀態而顯示，此液晶顯示元 件因前述液晶層10的液晶分子10a對基板20、30的面實 質上垂直地配向，故視野角寬。 而且，此液晶顯示元件係前述液晶層1 〇由使液晶分子 10a對基板20、30面實質上垂直地配向之介電非等向性爲 負的液晶材料構成，形成於該前述基板20、30的內面之垂 直配向膜2 3、3 3與水平配向膜比較，配向限制力小。因此’ 當施加OFF電壓至前述像素1的電極2 1、3 1間的時候’液 晶分子1 0a配向成實質上垂直配向狀態，當施加ON電壓 時，一對基板20、30間的實質上所有的液晶分子l〇a改變 配向方向成對基板面倒伏的方向。 -16 - 1292848 第3圖係顯示前述液晶分子1 Oa的OFF電壓施加時與 〇N電壓施加時的配向狀態之模式圖，在此實施例中，因在 互相平行且同方向對前述液晶元件100的一對基板20、30 的內面實施摩擦處理，故前述液晶分子10a由第3A圖所示 的OFF電壓施加時的垂直配向狀態，藉由ON電壓的施加， 如第3 B圖所示配向成對前述基板20、3 0面，使分子長軸 一致而倒伏於沿著前述摩擦方向23a、33a的方向之歪斜 (splay)配向狀態。 因此，如果依照此液晶顯示元件，當施加使液晶分子 1 0a配向成初期的垂直配向狀態之OFF電壓至前述像素1 的電極2 1、3 1間的時候，藉由與觀察側相反側的λ /4板 1 04偏振成圓偏光的入射光幾乎不會受到前述液晶層1 〇的 複折射作用而透過前述液晶層1 〇，藉由觀察側的λ /4板1 03 的相位差可將偏光狀態改變成與觀察側的偏光板1 〇 1的吸 收軸 101a實質上一致的直線偏光（linearly polarized 1 i g h t)，而入射到前述觀察側的偏光板1 〇 1，使液晶顯示元 件的透射係數變的極低。而且，當施加使液晶分子1 〇a對 基板20、30面倒伏配向的ON電壓至前述像素1的電極21、 3 1間的時候，圓偏光狀態的入射光藉由前述液晶層1 〇的複 折射作用與前述λ /4板1 03的相位差使偏光狀態被控制’ 可變換成與前述觀察側的偏光板1 〇 1的透射軸1 〇 1 a實質上 一致的直線偏光，使其入射到前述觀察側的偏光板1 〇 1 ’使 液晶顯示元件的透射係數變高。因此，可得到高對比的顯 示0 第4圖是顯示藉由前述液晶顯示元件進行透射顯示時 -17- 1292848 的透射光的偏向狀態的變化之模式圖’顯示前述液晶元件 100的一個像素1的顯示。 此液晶顯示元件係進行利用來自配置於與其觀察側相 反側的面光源1 05的照明光之透射顯示，第4A圖是顯示施 加使液晶分子1 〇a配向成初期的垂直配向狀態之OFF電壓 至前述像素1的電極21、31間的時候的顯示，第4B圖是 顯示施加使液晶分子1 0a倒伏配向的ON電壓至前述像素1 的電極2 1、3 1間的時候的顯示。 若說明此液晶顯示元件的顯示動作，則如在第4A圖、 第4B圖中以箭頭所示，來自前述面光源105的照明光a() 係被相反側偏光板1 02偏振成平行於其透射軸1 02a的直線 偏光ai，然後藉由相反側λ /4板104使偏光狀態變換成由 該光的進行方向看繞左右任一方旋轉的圓偏光a2，而入射 到液晶元件100的液晶層10。 而且，OFF電壓施加時因前述液晶層10的液晶分子l〇a 實質上垂直地配向，故藉由前述相反側λ /4板104變成圓 偏光a2而入射到前述液晶元件1 〇〇的光幾乎不會受到前述 液晶層1 0的複折射作用，而在前述圓偏光a2的狀態下透過 前述液晶層10，如第4A圖，射出到前述液晶元件1 〇〇的 觀察側。 射出到前述液晶元件1 00的觀察側之前述圓偏光a2係 藉由前述λ /4板1 03的相位差，使偏光狀態變換成與實質 上正交於觀察側的偏光板1 〇 1的透射軸1 〇 1 a之吸收軸一致 的直線偏光，也就是說偏光狀態被變換成與透過前述相反 側偏光板102入射的前述直線偏光ai實質上相同的直線偏 -18- 1292848 光a3，而入射到觀察側偏光板1 Ο 1，被此觀察側偏光板1 〇 1 吸收，使施加前述OFF電壓的像素1的顯示變成黑的暗顯 示0 而且，ON電壓施加時，前述液晶層1 0的液晶分子1 〇a 如上述，因使分子長軸一致而倒伏配向於沿著基板20、30 面的摩擦方向23a、33a的方向，故藉由前述相反側λ /4板 104變成圓偏光&2而入射到前述液晶元件100的光會因前 述液晶層1 0的複折射作用而改變偏光狀態，射出到前述液 晶元件100的觀察側。 此ON電壓施加時的前述液晶層1 0的複折射作用因使 液晶分子10a倒伏配向時的△ nd的値如上述爲270±40nm， 故與λ /2板實質上相同，因此，藉由前述相反側λ /4板1 04 變成圓偏光a2而入射到前述液晶元件1 00的光被前述液晶 層1 0變換成旋轉方向相反的圓偏光a4，如第4B圖，射出 到前述液晶元件1 00的觀察側。 射出到前述液晶元件1 00的觀察側之前述圓偏光a4係 藉由觀察側λ /4板1 03，藉由前述液晶層1 0的複折射作用 與前述λ /4板1 03的相位差使偏光狀態變換，被變換成與 前述觀察側的偏光板1 0 1的透射軸1 0 1 a實質上一致的直線 偏光，也就是說被變換成與透過前述相反側偏光板1 02而 入射的前述直線偏光ai實質上正交的直線偏光a5而入射到 觀察側偏光板1 〇 1，透過此觀察側偏光板1 0 1射出到觀察 側，施加前述OFF電壓的像素1的顯示變成被前述彩色濾 光片22R、2 2G、22B著色的紅、綠、藍任一色之明顯示。 也就是說，此液晶顯示元件係進行常黑模式（normally ~ 19 ~ 1292848 black mode)的顯示，該顯示係當藉由〇FF電壓的施加使液 晶分子1 〇a配向成初期的垂直配向狀態時，變成最暗的黑 的暗顯示，當藉由ON電壓的施加使液晶分子1 Oa倒伏配向 時，變成最亮的明顯示（被著色的紅、綠、藍的顯示）。 因此，如果依照此液晶顯示元件，可得到視野角寬、 高對比的顯示。 而且，此液晶顯示元件因在前述液晶元件1 00的一對 基板20、30的內面分別形成垂直配向膜23、33，且在互相 平行的方向對各個內面（垂直配向膜23、33的膜面）實施摩 擦處理，故可使施加前述ON電壓時的液晶分子10a的倒伏 配向與沿著前述摩擦方向23a、33a的方向一致，可得到更 高的對比。 [第二實施例] 第5圖係顯示本發明的第二實施例之液晶顯示元件的 一部分的剖面圖，此液晶顯示元件係具備在與觀察側相反 側的基板30的內面配設反射裝置34之垂直配向型液晶元 件l〇〇a，該反射裝置係分別將前述複數個像素1區分成： 反射由前述觀察側入射的光到前述觀察側之反射顯示部 1 a ;以及使由前述相反側入射的光透射到前述觀察側之透 射顯示部1 b。 前述反射裝置34係由在上述的未圖示的閘極絕緣膜之 上，使每一複數個像素1對應前述反射顯示部la而配設的 複數個鏡面反射膜34a構成，複數個像素電極31係其一部 分重疊於前述反射膜3 4a上而形成於前述閘極絕緣膜之 上0 -20- 1292848 層1 06係使由一側的面入射的光擴散，由他側的面射出的 前方擴散層，由混入有光擴散粒子的黏著劑或樹脂膜構 成。 此外，此實施例的液晶顯示元件與上述第一實施例的 液晶元件100比較，在前述液晶元件l〇〇a與觀察側的λ /4 板103之間具備擴散層106此點不同，而偏光板101、102 與λ /4板1 03、1 04的配置狀態與第一實施例相同，故對於 同樣的構件附加同一符號，省略重複的說明。 由於此液晶顯示元件係具備在與前述液晶元件1 00a的 觀察側相反側的基板30的內面配設分別將前述複數個像 素1區分成：反射由前述觀察側入射的光到前述觀察側之反 射顯示部1 a ;以及使由前述相反側入射的光透射到前述觀 察側之透射顯示部1 b之反射裝置34，故可進行利用外部環 境的光之外光之反射顯示所產生的彩色圖像顯示，以及利 用來自配置於與觀察側相反側的面光源1 05的照明光之透 射顯示所產生的彩色圖像顯示之兩方的顯示。 也就是說，此液晶顯示元件係進行反射顯示與透射顯 示，其中反射顯示係藉由前述反射裝置34的反射膜34a反 射由觀察側入射，透過觀察側偏光板1 0 1與觀察側λ /4板 1 0 3，入射到液晶元件1 〇 〇 a的光之中，入射到前述液晶元 件1 00a的複數個像素1的反射顯示部1 a而透過液晶層1 0 的光，使該反射光再度透過前述液晶元件l〇〇a的液晶層10 與觀察側λ /4板1 03與觀察側偏光板1 〇 1，射出到前述觀 察側，而透射顯示係使由與觀察側相反側入射，透過相反 側偏光板1 02與相反側；I Μ板1 04，入射到液晶元件1 〇〇a -22- 1292848 此外，在此實施例中，使前述反射膜34a對應前述像 素1的大致一半的區域而配設’令前述複數個像素1的大 致一半的區域爲反射顯示部1 a，令其他的大致一半的區域 爲透射顯示部1 b。 再者，在前述液晶元件l〇〇a的觀察側的基板20的內 面，在使其分別對應前述複數個像素1而配設的紅、綠、 藍三色的彩色濾光片22R、22G、22B，分別在對應前述像 素1的反射顯示部la的部分之一部分設有開口 22Ra、 22Ga、22Bao 而且，在前述彩色濾光片22R、22G、22B之上，由透 明絕緣膜構成的平坦化膜24係塡充於前述開口 22Ra、 22Ga、2 2Ba內而形成，在此平坦化膜24之上形成有對向 電極21。 而且，前述液晶元件100a的一對基板20、30的內面係 分別形成有垂直配向膜23、33，此等基板20、30的內面（垂 直配向膜23、33的膜面）係在互相平行且同方向被施以摩 擦處理。 而且’在前述一對基板20、30間配設有由使液晶分子 10a對前述基板20、30面實質上垂直地配向之介電非等向 性爲負的液晶材料構成的液晶層1 〇，設定當此液晶層！ 〇 的ON電壓施加時，也就是說使液晶分子1 〇a其分子長軸一 致而倒伏配向於前述摩擦方向時的液晶層1 〇的△ nd的値 爲△ n d = 1 9 5 士 4 0 n m 〇 而且’此實施例的液晶顯示元件係在前述液晶元件 100a與觀察側的λ /4板103之間配設擴散層106。此擴散 -21 - 1292848 的光之中，入射到前述液晶元件1 ο 〇 a的複數個像素1的透 射顯示部1 b的光透過前述液晶層1 〇與觀察側λ /4板1 03 與觀察側偏光板1 〇 1，射出到觀察側。 此液晶顯示元件因前述液晶元件1 OOa的液晶層1 0的 液晶分子10a對基板20、30面實質上垂直地配向，故前述 反射顯示時或透射顯示時都能得到寬的視野角。 而且，此液晶顯示元件係當前述反射顯示時，藉由前 述液晶元件1 〇〇a的液晶層1 0的複折射作用與觀察側；I /4 板1 03的相位差，控制入射光的偏光狀態而顯示。而且， 當前述透射顯示時，與前述第一實施例一樣，藉由相反側 λ /4板104的相位差與前述液晶元件100a的液晶層10的 複折射作用與觀察側λ Μ板1 03的相位差，控制入射光的 偏光狀態而顯示。因此，可得到高對比的顯示。 而且，在此液晶顯示元件中，如上述因設定使前述液 晶元件10〇a的液晶分子10a其分子長軸一致而倒伏配向於 前述摩擦方向時的液晶層10的△ nd的値爲195±40nm，故 前述反射顯示時或透射顯示時都能進行：當藉由 OFF電壓 的施加使液晶分子1 〇a配向成初期的垂直配向狀態時，變 成最暗的黑的暗顯示，當藉由ON電壓的施加使前述液晶 分子1 0a倒伏配向時，變成最亮的明顯示（被彩色濾光片 2 2 R、2 2 G、2 2 B著色的紅、綠、藍的顯示）之常黑模式的顯 示0 而且，此液晶顯示元件因在與前述液晶元件1 00a的觀 察側相反側的基板3 0的內面配設分別區分複數個像素1成 反射顯示部1 a與透射顯示部1 b的反射裝置3 4，故當利用 -23- 1292848 前述外光的反射顯示時僅爲利用觀察側的偏光板1 〇 1的吸 收，因此，藉由前述反射顯示產生的彩色圖像也能充分地 變亮。 而且，在此液晶顯示元件中，因在前述彩色濾光片 2 2 R、2 2 G、2 2 Β分別設有部分地對應前述像素1的反射顯 示部la的開口 22Ra、22Ga、22Ba，故在前述反射顯示時， 由複數個像素1的反射顯示部1 a分別射出：被前述彩色濾 光片22R、22G、22B著色的紅、綠、藍之任一色的著色光； 以及透過前述彩色濾光片22R、22G、22B的開口 22Ra、 22Ga、22Ba內的非著色光，混合有此等著色光與非著色光 的光被觀察到。因此，可顯示亮的反射顯示的彩色圖像。 如此，如果依照此液晶顯示元件，可得到視野角寬、 高對比的顯示，而且’可進行利用外光之反射顯示所產生 的彩色圖像顯示，以及利用來自配置於與觀察側相反側的 面光源105的照明光之透射顯示所產生的彩色圖像顯示之 兩方的顯示，並且也能使其兩方的彩色圖像充分地明亮。 此外，前述面光源1 05係當利用外光的反射顯示時可 當作輔助光源利用，該情形也因前述反射顯示與透射顯示 的兩方都是常黑模式，故可得到高對比的顯示。 再者’此液晶顯示元件因在前述液晶元件1 〇〇a與觀察 側A / 4板1 0 3之間配設擴散層1 〇 6，故在反射顯示時，藉 由前述擴散層106使被反射膜34a反射的反射光擴散而射 出’可使反射顯示更明亮，並且可更加寬反射顯示與透射 顯示兩方的視野角。 此外’在上述實施例的液晶顯示元件中，λ /4板1 03、 -24 - 1292848 104僅在液晶元件l〇〇a與一對偏光板101、102之間的任一 方配置一片也可以。 [第三實施例] 在上述第二實施例的液晶顯示元件中，在形成前述反 射裝置3 4的反射膜的反射面形成凹凸，省略前述擴散層 1 0 6也可以。 第6圖係顯示本發明的第三實施例之液晶顯示元件的 一部分的剖面圖，此液晶顯示元件係具備：藉由在反射面形 成凹凸的反射膜35a形成反射裝置35之垂直配向型液晶元 件 100b 。 在此實施例中，前述液晶元件l〇〇b係在觀察側基板20 的內面配設複數個像素電極3 1、TFT32以及未圖示的閘極 配線以及資料配線，在相反側基板3 0的內面配設前述反射 裝置35、紅、綠、藍三色的彩色濾光片22R、22G、22B、 平坦化膜24、對向電極2 1之主動矩陣液晶元件，形成前述 反射裝置3 5的反射膜3 5 a係被覆蓋在配設於相反側基板3 0 的基板面之形成表面全體爲凹凸面的透明的凹凸面膜36 之上。 此外，此實施例的液晶顯示元件係液晶元件1 〇〇b的構 造與上述第二實施例的液晶元件100a不同，而且，雖然省 略第二實施例的液晶顯示元件中的擴散層1 〇 6，惟前述液晶 元件1 00b的液晶層1 0以及複數個像素1的反射顯示部1 a 的△ ndl與透射顯示部lb的△ nd2的値與前述第二實施例 相同，而且，偏光板101、102與λ /4板103、104的配置 狀態也與第一以及第二實施例相同，故重複的說明省略。 -25- 1292848 此液晶顯示元件因使將前述液晶元件1 00b的複數個像 素1分別區分成反射顯示部1 a與透射顯示部1 b之反射裝 置3 5，依每一個前述複數個像素1對應前述反射顯示部1 a 而配設，藉由在反射面形成有凹凸的複數個反射膜35a形 成，故可使利用外光的反射顯示更明亮，並且可使其視野 角更寬廣。 而且，在此實施例中，在前述液晶元件1 00b的相反側 基板30的基板面配設形成表面全體爲凹凸面之凹凸面膜 36，在其上形成前述反射膜35a，故利用來自面光源105的 照明光之透射顯示時也能射出藉由前述凹凸面膜3 6擴散 的光，可加寬視野角。 此外，在此實施例中雖然藉由在前述凹凸面膜3 6之上 覆蓋反射膜35a，以在前述反射膜35a的反射面形成凹凸， 惟在前述反射膜35a的反射面形成凹凸的裝置也可以利用 其他的裝置，而且，前述透射顯示時也可以射出非擴散光。 而且，在上述各實施例中雖然在互相平行且同方向對 前述液晶元件100、100a、100b的一對基板20、30的內面（垂 直配向膜23、33的膜面）實施摩擦處理，但是在前述一對 基板20、30的內面的摩擦處理爲其他的方向也可以，而且， 前述摩擦處理僅在前述一對基板20、30的任一個內面實施 也可以。 也就是說，如以模式圖顯示液晶分子1 0a的〇FF電壓 施加時與〇N電壓施加時的配向狀態之第7 A圖以及第7 B 圖所示，在互相平行且反方向對液晶元件的一對基板2 0、 30的內面實施摩擦處理也可以。此情形，液晶分子i〇a由 -26- 1292848 第7A圖所示的OFF電壓施加時的垂直配向狀態，藉由ON 電壓的施加，如第7 B圖所示，因使分子長軸一致而倒伏於 沿著一對基板20、30的摩擦方向23a、33a的方向，配向 成非扭轉的水平配向狀態，故可規定施加ON電壓時的液 晶分子1 0 a的倒伏方向於沿著前述摩擦方向的方向，可得 到高的對比。 而且，如第8圖所示，僅在液晶元件的一對基板20、 30的任一個，例如相反側基板30的內面施以摩擦處理。 此情形，液晶分子l〇a由第8A圖所示的OFF電壓施加 時的垂直配向狀態，藉由ON電壓的施加，如第8 B圖所示， 因使分子長軸一致而略水平地倒伏於沿著前述一側的基板 3 0的摩擦方向3 3 a的方向，故可得到高的對比，並且可更 加寬顯示的視野角。 再者，如第9圖所示，在斜斜地交叉的方向對液晶元 件的一對基板20、30的內面施以摩擦處理。 此情形，液晶分子10a由第9A圖所示的OFF電壓施加 時的垂直配向狀態，藉由0 N電壓的施加，如第9 B圖所示， 因以依照一對基板20、30的摩擦方向23a、33a的交叉角 之扭轉角扭轉而倒伏配向，故可得到高的對比。 如此，藉由ON電壓的施加使液晶分子1 〇a倒伏配向成 扭轉配向狀態的情形係當ON電壓的施加時，液晶分子1 〇a 以65° 士10°的扭轉角扭轉而倒伏配向，以設定一對基板 20、30的摩擦方向23a、33a，最好使各個透射軸1〇1 a、i〇2a 實質上正交於一對偏光板1 0 1、1 0 2，且使任一個偏光板的 透射軸與其偏光板的配置側的基板的摩擦方向實質上正交 -27- 1292848 或平行，使一對λ /4板103、104實質上正交於各個遲相軸 1 0 3 a、1 0 4 a，且與該；I / 4板的配置側的基板的摩擦方向實 質上以4 5 °的角度使任一個λ / 4板的遲相軸1 〇 3 a、1 0 4 a交 叉。據此，故可得到高的對比。 [第四實施例] 第10圖〜第14A、14B圖係顯示本發明的第四實施例。 此實施例的液晶顯示元件如第1 0圖所示，包含：液晶元 件1 00c ;夾著前述液晶元件1 00c配置的觀察側及其相反側 的一對偏光板101、102 ;分別配置於前述液晶元件100c的 一對基板20、30與前述一對偏光板101、1〇2之間的兩片 λ /4板103、104 ;配設於前述液晶元件100c的觀察側基板 20與觀察側的λ /4板103之間的擴散層106，此等液晶顯 示元件的構造由於是與第5圖所示的實施例同樣的構成， 故對於同一構件附加同一符號，詳細的說明省略。而且， 在構成前述液晶元件100c的相反側的基板30之構造以及 觀察側的基板20之彩色濾光片22R、22G、22B、對向電極 21、垂直配向膜23中，也由於是與第5圖所示的實施例同 樣的構成，故對於同一構件附加同一符號，詳細的說明省 此實施例的液晶顯示元件係在配設於液晶元件1 00c的 觀察側基板20的內面之紅、綠、藍三色的彩色濾光片22R、 22G、22B之上配設：分別使其對應前述複數個像素1的反射 顯示部1 a，用以使前述反射顯示部1 a的基板間隙比前述像 素1的透射顯示部1 b的基板間隙還小的基板間隙調整用透 明膜26。 -28- 1292848 而且，在前述彩色濾光片22R、22G、22B，分別於對 應前述像素1的反射顯示部1 a的區域的一部分設有開口 22Ra、22Ga、22Ba，前述基板間隙調整用透明膜26被塡充 於前述彩色濾光片22R、22G、22B的開口 22Ra、22Ga、22Ba 內。 此液晶元件中的液晶層1 〇的液晶分子1 Oa係對一對基 板20、30的面實質上垂直地配向，當施加〇N電壓至前述 複數個像素1的電極21、31間的時候，對前述基板20、30 面，使分子長軸一致而倒伏配向於沿著前述摩擦方向的方 向。 而且，在此實施例中，藉由形成前述基板間隙調整用 透明膜26爲前述反射顯示部1 a的基板間隙係透射顯示部 1 b的基板間隙的略1 / 2之厚度，使前述反射顯示部1 a的液 晶層厚dl爲前述透射顯示部lb的液晶層厚d2的略1/2， 並且藉由適宜地選擇此等液晶層厚d 1、d2的値與液晶材料 的折射率非等向性△ η，可設定ON電壓施加時，也就是說 液晶分子10a其分子長軸一致而倒伏配向於前述摩擦方向 時的前述反射顯示部1 a的△ nd 1與前述透射顯示部1 b的△ nd2 分別爲△ ndl = 140士40nm、△ nd2 = 270±40nm。 第1 1圖係顯示形成於此實施例中的前述液晶元件1 0 〇 c 的一對基板20、30的內面之垂直配向膜23、33的膜面的 摩擦方向23a、33a，與觀察側以及相反側的偏光板101、 102的透射軸l〇la、102a的方向，與觀察側以及相反側的 λ /4板103、104的遲相軸103a、104a的方向。 如此第11圖所示，前述液晶元件100c的一對基板20、 -29- 1292848 3 0的內面係在互相平行且反向方向被施以摩擦處理，觀察 側偏光板1 0 1係對前述一對基板20、30內面的垂直配向膜 的摩擦方向23a、33a實質上以45°的角度斜斜地交叉其透 射軸101a而配置，相反側偏光板102係使其透射軸102a 實質上正交於前述觀察側偏光板1 0 1的透射軸1 0 1 a而配 置。 而且，觀察側λ /4板103係使其遲相軸103a與前述一 對基板20、30內面的垂直配向膜的摩擦方向23a、33a實 質上正交或實質上平行，對前述觀察側偏光板1 0 1的透射 軸1 0 1 a實質上以4 5 °的角度斜斜地交叉而配置，相反側λ /4板104係使其遲相軸104a與前述觀察側λ /4板103的遲 相軸103a實質上正交（與一對基板20、30內面的垂直配向 膜的摩擦方向23a、33a實質上平行或實質上正交），對前述 相反側偏光板102的透射軸102a實質上以45°的角度斜斜 地交叉而配置。 模式地顯示此實施例中的液晶分子l〇a的〇FF電壓施 加時與0 N電壓施加時的配向狀態於第1 2 A、1 2 B圖，在此 實施例中，因在互相平行且反向方向對前述液晶元件1 〇 〇 c 的一對基板2 0、3 0的內面實施摩擦處理’故前述液晶分子 l〇a由第12A圖所示的OFF電壓施加時的垂直配向狀態， 藉由ON電壓的施加，如第12B圖所示’配向成對前述基 板2 0、3 0面，使分子長軸一致而倒伏於沿著前述摩擦方向 2 3 a、3 3 a的方向之非扭轉的水平配向狀態。 這種液晶顯示元件與第5圖所示的實施例一樣’藉由·· 配設於前述液晶元件1 〇〇c的觀察側及其相反側的一對基板 -30- 1292848 20、30間的液晶層1 0的複折射作用；以及分別配置於 一對基板20、30與觀察側及其相反側的偏光板101、 之間的兩片又/4板1 03、1 04的相位差，控制入射光的 狀態而顯示，此液晶顯示元件因前述液晶層1 0的液晶 10a對基板20、30的面實質上垂直地配向，故視野角 而且，此液晶顯示元件係當施加OFF電壓至前述像 的電極21、3 1間的時候，液晶分子10a配向成垂直配 態，當施加ON電壓時，一對基板20、30間的實質上 的液晶分子1 0a改變配向狀態成對基板面倒伏的方向 對比也高。 針對利用前述液晶顯示元件的外光之反射顯示 明。第13A圖、第13B圖係前述液晶顯示元件的反射 的模式圖，顯示前述液晶元件100c的一個像素1的反 示部1 a之顯示。 第13A圖是顯示施加使液晶分子10a配向成初期 直配向狀態之OFF電壓至前述像素1的電極21、31之 的顯示，第1 3 B圖是顯示施加使液晶分子1 0a倒伏配 〇N電壓至前述像素1的電極21、31之間時的顯示。 此液晶顯示元件係利用外光的反射顯示時，進行 置於前述液晶元件100c的觀察側之觀察側偏光板101 偏光子與檢光子的一片偏光板型的顯示，此反射顯示 如在第13A圖、第13B圖以箭頭所示，由觀察側入射 光a。係被觀察側偏光板1 0 1偏振成平行於其透射軸 的直線偏光ai，然後藉由觀察側λ /4板103變換成由 的進行方向看繞左右任一方旋轉的圓偏光a2，而入射 前述 •102 偏光 分子 寬。 [素1 向狀 所有 ，故 來說 顯示 射顯 的垂 間時 向之 在配 兼具 時係 的外 101a 該光 到液 -31- 1292848 晶元件100c的液晶層10。 而且，OFF電壓施加時因前述液晶層10的液晶分子l〇a 實質上垂直地配向，故藉由前述觀察側λ /4板1 0 3偏振成 圓偏光a2而入射到液晶層1 〇的光幾乎不會受到複折射作 用，而在前述圓偏光a2的狀態下透過前述液晶層1 0，該光 之中，入射到複數個像素1的反射顯示部1 a而透過前述液 晶層10的光被反射膜34a反射，在前述圓偏光a2的狀態下 再度透過目丨j述液晶層1 0，如第1 3 A圖，射出到前述液晶兀 件100c的觀察側。 射出到前述液晶元件1 00c的觀察側之前述圓偏光a2 係藉由前述觀察側λ /4板103變換成：與由觀察側透過觀察 側偏光板1 0 1而入射的前述直線偏光a i實質上正交的直線 偏光a3，而入射到前述觀察側偏光板1 01，被此觀察側偏 光板1 01吸收，使施加前述OFF電壓的像素1的顯示變成 黑的暗顯示。 而且’ ON電壓施加時’ HU述液晶層10的液晶分子l〇a 如上述，因使分子長軸一致而倒伏配向於沿著基板2 0、3 0 面的摩擦方向23a、33a的方向，故藉由前述觀察側λ /4板 103變成圓偏光a2而入射到液晶層10的光會因前述液晶層 1 0的複折射作用而改變偏光狀態，該光之中，入射到前述· 複數個像素1的反射顯示部1 a而透過液晶層1 〇的光被反 射膜34a反射，再度改變偏光狀態而透過前述液晶層1 〇， 射出到前述液晶元件1 00c的觀察側。 此0 N電壓施加時的前述反射顯示部1 a的液晶層丨〇白勺 複折射作用因使液晶分子1 〇 a倒伏配向時的前述反射顯矛： -32- !292848 部la的△ ndl如上述爲140±40nm，故與；ί /4板 同，因此，藉由前述觀察側λ /4板103變成圓偏 射到前述反射顯示部1 a的液晶層1 0的光被前述 變換成：與由觀察側透過觀察側偏光板1 〇丨而入射 線偏光ai實質上相同的直線偏光（未圖示），被反 反射，然後被前述液晶層1 0變換成：與透過前述顴 板1 03而入射到液晶層1 0的圓偏光a2其旋轉方向 偏光a4，如第13B圖，射出到前述液晶元件100c & 射出到前述液晶元件1 00c的觀察側之前述I 係藉由前述觀察側λ /4板1 03變換成與由觀察側 側偏光板1 0 1而入射的前述直線偏光ai實質上相 偏光a5，而入射到觀察側偏光板1 〇 1，透過此觀 板1 0 1射出到觀察側，施加前述OFF電壓的像素 變成被前述彩色濾光片2 2R、22G、22B著色的紅 任一色之明顯示。 此外，此反射顯示時係由觀察側入射的光之 到前述複數個像素1的透射顯示部1 b而透過前述 的光係射出到前述液晶元件1 00c的相反側。 也就是說，此液晶顯示元件係進行施加OFF 顯示爲暗顯示之常黑模式的顯示，其顯示係當藉 壓的施加使液晶分子1 〇a配向成初期的垂直配向 變成最暗的黑的暗顯示，當藉由 ON電壓的施加 子l〇a倒伏配向時，變成最亮的明顯示（被彩 2 2R、22G、22B著色的紅、綠、藍的顯示）。 而且，此液晶顯示元件因在與前述液晶元件 實質上相 光a2而入 液晶層1 0 的前述直 射膜34a 丨察側λ /4 相反的圓 勺觀察側。 圓偏光a4 透過觀察 同的直線 察側偏光 1的顯示 、綠、藍 中，入射 液晶層1 0 電壓時的 由OFF電 狀態時， 使液晶分 色濾光片 1 0 0 c的觀 -33- 1292848 察側相反側的基板30配設分別區分前述複數個像素1成反 射顯示部1 a與透射顯示部1 b的反射裝置3 4，故可使藉由 前述反射顯示產生的彩色圖像充分地明亮。 而且，在此液晶顯示元件中，因在前述彩色濾光片 22R、22G、22B分別於對應前述像素1的反射顯示部la的 區域之一部分設有開口 22Ra、22Ga、22Ba，在前述反射顯 示時，由複數個像素1的反射顯示部1 a分別觀察到：混合 有被前述彩色濾光片22R、22G、22B著色的紅、綠、藍之 任一色的著色光；以及透過前述開口 22Ra、22Ga、22Ba內 的非著色光之光，故可顯示亮的彩色圖像。 其次，針對利用來自前述面光源1 05的照明光之透射 顯示來說明。第14A圖、第14B圖係前述液晶顯示元件的 透射顯示的模式圖，顯示前述液晶元件1 0 0 c的一個像素1 的透射顯示部1 b之顯示。 第14A圖是顯示施加使液晶分子10a配向成初期的垂 直配向狀態之OFF電壓至前述像素1的電極2 1、3 1間的時 候的顯示，第1 4B圖是顯示施加使液晶分子1 0a倒伏配向 的ON電壓至前述像素1的電極2 1、3 1間的時候的顯示。 此液晶顯示元件係當利用來自前述面光源1 05的照明 光之透射顯示時，令配置於液晶元件1 00c的相反側的相反 側偏光板1 02爲偏光子，令配置於液晶元件1 00c的觀察側 的觀察側偏光板1 0 1爲檢光子而進行顯示，此透射顯示時 係如在第14A圖、第14B圖以箭頭所示，由與觀察側相反 側入射的照明光h係被相反側偏光板1 02偏振成平行於其 透射軸102a的直線偏光h，然後藉由相反側λ /4板104變 •34- 1292848 換成由該光的進行方向看繞左右任一方旋轉的圓偏光b2， 入射到像素1的透射顯示部1 b的光係入射到液晶元件1 00c 的液晶層1 0。 而且，OFF電壓施加時，因前述液晶層1 0的液晶分子 1 0 a實質上垂直地配向，故藉由前述相反側λ / 4板1 0 4變成 圓偏光b2而入射到前述像素1的透射顯示部1 b的光幾乎 不會受到前述液晶層1 0的複折射作用，而在前述圓偏光b 2 的狀態下透過前述液晶層1 0，如第1 4 A圖，射出到前述液 晶元件100c的觀察側。 射出到前述液晶元件100c的觀察側之前述圓偏光b2 係藉由觀察側；I /4板1 03變換成具有與觀察側的偏光板 1 0 1的吸收軸實質上一致的振動面之直線偏光，也就是說被 變換成與透過前述相反側偏光板1 02入射的前述直線偏光 h實質上相同的直線偏光b3，而入射到觀察側偏光板101， 被此觀察側偏光板1 0 1吸收，使施加前述OFF電壓的像素1 的顯示變成黑的暗顯示。 而且，ON電壓施加時，前述液晶層1 〇的液晶分子1 〇a 如上述，因使分子長軸一致而倒伏配向於沿著形成於基板 20、30面的垂直配向膜的摩擦方向23a、33a的方向，故藉 由前述相反側λ /4板104變成圓偏光b2而入射到前述像素 1的透射顯示部1 b的光會因前述液晶層1 0的複折射作用而 改變偏光狀態，射出到前述液晶元件1 00c的觀察側。 此ON電壓施加時的前述反射顯示部1 a的液晶層1 0的 複折射作用因使液晶分子1 0a倒伏配向時的前述透射顯示 部lb的△ nd2如上述爲270：M0nm，故與；I /2板實質上相 -35- 1292848 同，因此，藉由前述相反側；l /4板104變成圓偏光b2而入 射到前述透射顯示部1 b的液晶層1 0的光被前述液晶層1 〇 變換成旋轉方向相反的圓偏光b4，如第14B圖’射出到前 述液晶元件100c的觀察側。 射出到前述液晶元件100c的觀察側之前述圓偏光b4 係藉由觀察側λ /4板1 03變換成具有與觀察側的偏光板 1 0 1的透射軸1 0 1 a實質上一致的振動面之直線偏光，也就 是說被變換成與透過前述相反側偏光板102入射的前述直 線偏光h實質上正交的直線偏光b5，而入射到觀察側偏光 板1 0 1，透過此觀察側偏光板1 01射出到觀察側，變成被前 述彩色濾光片22R、22G、22B著色的紅、綠、藍任一色之 明顯示。 也就是說，此液晶顯示元件即使是利用來自前述面光 源1 05的照明光的透射顯示時，也進行常黑模式的顯示， 其顯示係當藉由OFF電壓的施加使液晶分子l〇a配向成初 期的垂直配向狀態時，變成最暗的黑的暗顯示，當藉由〇N 電壓的施加使前述液晶分子1 0a倒伏配向時，變成最亮的 明顯示（被著色的紅、綠、藍的顯示）。 因此，如果依照此液晶顯示元件，可得到視野角寬、 高對比的顯示，而且，可進行利用外光之反射顯示所產生 的彩色圖像顯示，以及利用來自配置於與觀察側相反側的 面光源105的照明光之透射顯示所產生的彩色圖像顯示之 兩方的顯示，並且也能使其兩方的彩色圖像充分地明亮。 此外，前述面光源1 9也能在利用外光的反射顯示時當 作輔助光源使用，此情形也因前述反射顯示與透射顯示的 -36- 1292848 兩方均爲常黑模式，故可得到高對比的顯示。 再者，此液晶顯示元件，因使前述複數個像素1的反 射顯示部1 a的液晶層厚d 1比透射顯示部1 b的液晶層厚d2 還小，故可減小對在前述反射顯示部1 a的液晶層1 〇往返 而透過的光之前述液晶層1 0的複折射作用，以及對僅透過 前述透射顯示部1 b的液晶層1 0 —次的光之前述液晶層1 〇 的複折射作用的差，並且可用幾乎無差的品質顯示藉由前 述反射顯示產生的彩色圖像，與藉由前述透射顯示產生的 彩色圖像之兩方。 在此實施例中，因藉由使前述反射顯示部1 a的液晶層 厚dl爲前述透射顯示部lb的液晶層厚d2的略1/2，設定 〇N電壓施加時（液晶分子10a其分子長軸一致而倒伏配向 於前述摩擦方向時）的前述反射顯示部與前述透 射顯不部 lb 的△ nd2 分別爲△ ndl = 140士40nm、△ nd2 = 2 7 0±4 0nm，故如上述，前述反射顯示時或前述透射顯 示時都能藉由OFF電壓的施加得到最暗的黑的暗顯示，藉 由ON電壓的施加得到最亮的明顯示。 而且，在此實施例中，因在前述液晶元件100c的一對 基板2 0、3 0的一方，例如觀察側基板2 0的內面，配設使 其對應複數個像素1的反射顯示部1 a，使前述反射顯示部 1 a的基板間隙比前述像素1的透射顯示部丨b的基板間隙還 小用的透明膜26，故可用簡單的構造使前述複數個像素1 的反射顯示部1 a的液晶層厚d 1比透射顯示部1 b的液晶層 厚d2還小。 此外，在上述實施例中，前述液晶元件1 00c的一對基 •37- 1292848 板20、30的內面（垂直配向膜23、33的膜面）摩擦處理在互 相平行且同方向實施也可以，此情形也與上述實施例一 樣’可規定施加ON電壓時的液晶分子1 0a的倒伏方向於沿 著前述摩擦方向的方向，可得到更高的對比。 而且，前述摩擦處理僅在前述一對基板20、30的任一 個內面實施，或前述一對基板20、3 0的任一個均不實施也 可以。 也就是說，以模式圖顯示僅在前述一對基板20、30的 任一個，例如相反側基板3 0的內面實施摩擦處理的情形的 液晶分子10a的OFF電壓施加時與〇N電壓‘施加時的配向 狀態於第15A圖、第15B圖。如此，僅在相反側基板30 的內面實施摩擦處理的情形，液晶分子l〇a由第15A圖所 示的OFF電壓施加時的垂直配向狀態，藉由ON電壓的施 加，如第15B圖所示，使分子長軸一致而略水平地倒伏於 沿著前述相反側基板30的垂直配向膜的摩擦方向33a的方 向。此情形，因對未被實施摩擦處理的觀察側基板20的內 面傾斜的方向係存在互爲相反的配向狀態，故可更加寬顯 示的視野角。 而且，以模式圖顯示在前述一對基板20、30的任一個 都未實施摩擦處理的情形的液晶分子1 〇a的OFF電壓施加 時與ON電壓施加時的配向狀態於第16A圖、第16B圖。 如此，在一對基板20、30的任一個都未實施摩擦處理的情 形係液晶分子l〇a由第16A圖所示的OFF電壓施加時的垂 直配向狀態，藉由ON電壓的施加，如第16B圖所示，因 對一對基板20、30的兩方的內面傾斜係存在互爲相反方向 -38- 1292848 的兩個配向狀態，故可更加寬顯示的視野角。 [第五實施例] 而且，在上述實施例中，在使液晶元件100c的複數個 像素1分別區分成反射顯示部1 a與透射顯示部1 b之反射 裝置34的反射面34a形成凹凸，省略前述擴散層1〇6也可 也就是說，第1 7圖係顯示本發明的第五實施例中的液 晶顯示元件的一部分的剖面圖。此液晶顯示元件係具備：藉 由在反射面形成凹凸的反射膜3 5 a形成反射裝置3 5之液晶 元件100d 。 在此實施例中，前述液晶元件100d係在觀察側基板20 的內面配設複數個像素電極31、TFT32以及未圖示的閘極 配線以及資料配線，在相反側基板30的內面配設前述反射 裝置35、紅、綠、藍三色的彩色濾光片22R、22G、22B、 基板間隙調整用透明膜36、對向電極21之主動矩陣液晶元 件，而形成前述反射裝置35的反射膜35a係被覆蓋在配設 於相反側基板30的基板面之形成表面全體爲凹凸面的透 明的凹凸面膜36之上。 此外，此實施例的液晶顯示元件係前述液晶元件1 00d 的液晶層10以及複數個像素1的反射顯示部la的△ ndl與 透射顯示部1 b的△ nd2的値與第四實施例相同，而且，偏 光板101、102與λ /4板103、104的配置狀態也與第四實 施例相同，故重複的說明省略。 此實施例的液晶顯示元件因使將前述液晶元件1 00d的 複數個像素1分別區分成反射顯示部1 a與透射顯示部1 b -39- 1292848 之反射裝置3 5，依每一個前述複數個像素1使其對應前述 反射顯示部1 a而配設，藉由在反射面形成有凹凸的複數個 反射膜35a形成，故可使利用外光的反射顯示更明亮，並 且可使視野角更寬廣。 而且，在此實施例中，在前述液晶元件1 〇〇d的相反側 基板30的基板面配設形成表面全體爲凹凸面之凹凸面膜 36，在其上形成前述反射膜35a，故利用來自面光源105的 照明光之透射顯示時也能射出藉由前述凹凸面膜36擴散 的光，可加寬視野角。 此外，在前述反射膜3 5 a的反射面形成凹凸的裝置也 可以利用其他的裝置，而且，前述透射顯示時也可以射出 非擴散光。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明的第一實施例之液晶顯示元件的 一部分的剖面圖。 第2圖係顯示前述液晶顯示元件的一對基板的摩擦方 向，與觀察側以及相反側的偏光板的透射軸的方向，與觀 察側以及相反側的λ /4板的遲相軸的方向之圖。 第3Α圖、第3Β圖分別是顯示第一實施例中的液晶分 子的OFF電壓施加時與ON電壓施加時的配向狀態之模式 圖 第4A圖、第4B圖分別是顯示藉由前述液晶顯示元件 進行透射顯示時的透射光的偏向狀態的變化之模式圖，第 4A圖是顯示〇FF電壓施加時，第4B圖是顯示〇N電壓施 加時。 -40- 1292848 第5圖係顯不本發明的第二實施例之液晶顯示元件的 一部分的剖面圖。 第6圖是係顯示本發明的第三實施例之液晶顯示元件 的一部分的剖面圖。 ^ 第7 A圖、第7 B圖分別是針對本發明所使用的液晶元 ， 件的液晶層，顯示可適用的液晶分子的配向狀態，第7A圖 是顯示OFF電壓施加時，第7B圖是顯示〇N電壓施加時的 · 配向狀態的模式圖。 _ 第8 A圖、第8 B圖分別是針對本發明所使用的液晶元 件的液晶層，顯示可適用的液晶分子的其他配向狀態，第 8A圖是顯示〇FF電壓施加時，第8B圖是顯示〇n電壓施 加時的配向狀態的模式圖。 第9A圖、第9B圖分別是針對本發明所使用的液晶元 件的液晶層，顯示可適用的液晶分子的再其他配向狀態， 第9A圖是顯示OFF電壓施加時，第9B圖是顯示ON電壓 施加時的配向狀態的模式圖。 第1 0圖係顯示本發明的第四實施例之液晶顯示元件的 __ 一部分的剖面圖。 第1 1圖係顯示本實施形態中的液晶顯示元件的一對基 ^ 板的摩擦方向，與觀察側以及相反側的偏光板的透射軸的 · 方向，與觀察側以及相反側的λ /4板的遲相軸的方向。 第1 2Α圖、第1 2Β圖分別是第四實施例中的液晶分子 的OFF電壓施加時與〇N電壓施加時的配向狀態之模式圖 第13A圖、第13B圖分別是顯示在第四實施例中’藉 由前述液晶顯示元件進行反射顯不時的反射光的偏向狀备、 -41 - 1292848 的變化之模式圖，第13A圖是顯示OFF電壓施加時，第13B 圖是顯示0 N電壓施加時。 第14A圖、第14B圖分別是顯示在第四實施例中，藉 由前述液晶顯示元件進行透射顯示時的透射光的偏向狀態 的變化之模式圖，第14A圖是顯示〇FF電壓施加時，第14B 圖是顯示ON電壓施加時。 第1 5 A圖、第1 5 B圖分別是針對本發明所使用的液晶 元件的液晶層，顯示可適用的液晶分子的其他配向狀態， 第15A圖是顯示OFF電壓施加時，第15B圖是顯示〇N電 壓施加時的配向狀態的模式圖。 第1 6 A圖、第1 6 B圖分別是針對本發明所使用的液晶 元件的液晶層，顯示可適用的液晶分子的再其他配向狀 態，第16A圖是顯示OFF電壓施加時，第16B圖是顯示〇N 電壓施加時的配向狀態的模式圖。 第1 7圖係顯示本發明的第五實施例之液晶顯示元件的 一部分的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1：像素 la:反射顯示部 1 b :透射顯示部 1 0 :液晶層 10a:液晶分子 20:觀察側基板 2 1:對向電極 22R、22G、22B:彩色濾光片 -42 - 1292848 22Ra、22Ga、22Ba:開口 2 3、3 3 :垂直配向膜 23a、33a:摩擦方向 24:平坦化膜 26:基板間隙調整用透明膜

3 0 :相反側基板 3 1 :像素電極 32: TFT 3 4 :反射裝置 34a:反射膜 3 5 :反射裝置 35a:反射膜 3 6 :凹凸面膜 100、 100a、 100b、 100c、 100d:液晶元件 1 0 1 :觀察側偏光板 1 0 1 a、1 0 2 a:透射軸 102:相反側偏光板 103:觀察側λ /4板 103a 、 104a:遲相軸 104:相反側λ /4板 1 0 5 :面光源 1 0 6 :擴散層 a〇 :照明光 ai、a3、a5:直線偏光 a2、a4:圓偏光 dl、d2:液晶層厚 -43-

Claims (1)

1. 第93 1 29 338號「垂直配向型液晶顯示元件」專利案 ( 2005年11月16日修正） 十、申請專利範圍： 1 . 一種液晶顯示元件，其特徵包含： 垂直配向型液晶元件；其中該垂直配向型液晶元件包 含： 一對基板，互相面對面配置； 複數個電極，分別配設於該一對基板的互相面對面之 內面，藉由互相面對面的區域形成複數個像素；以及 液晶層，配置於該一對基板間，由液晶分子對該基板 面實質上垂直地配向的介電非等向性（d i e U c t r i c anisotrophy)爲負的液晶材料構成， 一對偏光板，夾著該垂直配向（homeotropic alignment) 型液晶元件，配置於其兩側；以及 兩片λ /4板（λ /4 retadation plate)，分別配置於 該垂直配向型液晶元件與該一對偏光板之間，且將透射 光之波長的1 / 4之相位差賦予至該透射光。 2 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示元件，其中在形 成有一對基板的複數個電極的內面的每一面形成有垂直配向 膜（homeotropic alignment film)，且在該一對基板的內面 之中的至少一方被預定的方向施以摩擦（rubbing)處理。 3 .如申請專利範圍第2項所述之液晶顯示元件，其中形成 於一對基板的內面之每一面的垂直配向膜係分別在互相 平行的方向被施以摩擦處理。 4 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示元件，其中該兩 1292848 片λ /4板係使各個遲相軸（s 1 〇 w a x i s )互相正交而配 ‘ 置。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之液晶顯示元件，其中該兩 片λ / 4板的任一個係配置該遲相軸成爲對該一對偏光 板之中的任一個光學軸，實質上以45°交叉的角度。 6 .如申請專利範圍第5項所述之液晶顯示元件，其中該兩 片λ / 4板的任一個係使該遲相軸對該垂直配向膜的摩 擦方向正交而配置。 · 7 ·如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示元件，其中更具 φφ 備配設於該一對基板之中，面對觀察側的基板之相反側 的基板的內面之反射裝置，依複數個像素的每一個分別 區分成： 反射顯示部，反射由該觀察側入射的光到該觀察側； 以及 透射顯示部，使由該相反側的基板入射的光透射到該 觀察側。 8 .如申請專利範圍第1項所述之液晶顯示元件，其中該垂 g 直配向型液晶元件更具備調整該液晶層的厚度用的間隙 調整膜。 9 · 一種液晶顯示元件，其特徵包含： ~ 垂直配向型液晶元件；該垂直配向型液晶元件包含： 一對基板，互相面對面配置； 電極，分別配設於該一對基板的互相面對面之內面， 藉由互相面對面的區域形成複數個像素； 紅、綠、藍三色的彩色濾光片，在該一對基板的一側 1292848 的內面，分別使其對應該複數個像素而配設； 反射裝置，配設於面對該一對基板的觀察側的基板之 相反側的基板，依該複數個像素的每一個，分別區分成： 反射由該觀察側入射的光到該觀察側之反射顯示部，與 使由該相反側的基板入射的光透射到該觀察側之透射顯 不部；以及液晶層’被封入該一對基板間，由液晶分子 對該基板面實質上垂直地配向的介電非等向性爲負的液 晶材料構成，一對偏光板，夾著該垂直配向型液晶元件， 配置於其兩側；以及 一片λ / 4板’配置於該一對基板與該一對偏光板之間 之中，至少觀察側的基板與偏光板之間，且將透射光之 波長的1 / 4之相位差賦予至該透射光。 1 0 ·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示元件，其中區 分複數個像素的每一個成反射顯示部與透射顯示部的反 射裝置係由依該複數個像素的每一個，使其對應該反射 顯示部而配設的複數個反射膜構成。 1 1 ·如申g靑專利範圍第1 〇項所述之液晶顯示元件，其中在 該反射膜的反射面形成有凹凸。 1 2 ·如申請專利範圍第9項所述之液晶顯示元件，其中在 分別使其對應該複數個像素而配設之三色的彩色濾光片 每一個的每一該反射顯示部形成透明的開口部。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項所述之液晶顯示元件，其中在 形成於該彩色濾光片每一個的每一該反射顯示部之透明 的開口部形成透明構件。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項所述之液晶顯示元件，其中該 1292848 透明構件係由覆蓋該彩色濾光片，調整液晶層的層厚用 的間隙調整膜構成。 1 5 . —種液晶顯示元件，其特徵包含： 垂直配向型液晶元件；該垂直配向型液晶元件包含： 一對基板，互相面對面配置； 電極，分別配設於該一對基板的互相面對面之內面， 藉由互相面對面的區域形成複數個像素；

   紅、綠、藍三色的彩色濾光片，在該一對基板的一側 的內面，分別使其對應該複數個像素而配設； 反射裝置，配設於面對該一對基板的觀察側的基板之 相反側的基板，依該複數個像素的每一個，分別區分成： 反射由該觀察側入射的光到該觀察側之反射顯示部，與 使由該相反側的基板入射的光透射到該觀察側之透射顯 示部； 透明構件，每一該彩色濾光片的各像素，使其對應該 反射顯示部而配設，用以調整液晶層的層厚；以及 液晶層，被封入該一對基板間，由液晶分子對該基板 _ 面實質上垂直地配向，該複數個像素的該反射顯示部的 層厚比該透射顯示部的層厚還小而形成的介電非等向性 爲負的液晶材料構成， . 一對偏光板，夾著該垂直配向型液晶元件，配置於其 兩側；以及 兩片λ / 4板，分別配置於該垂直配向型液晶元件與該 一對偏光板之間，且將透射光之波長的1 / 4之相位差賦 予至該透射光。 1292848 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之液晶顯示元件，其中該 、 彩色濾光片係在對應該反射顯示部的位置形成有不著色 入射到該反射顯示部的光之一部分而使其反射用的開口 部。 1 7 .如申請專利範圍第1 5項所述之液晶顯示元件，其中該 透明構件係由塡埋該彩色濾光片的開口部，且在對應該 反射顯示部的區域，減少此反射顯示部的液晶層厚的厚 · 度的方式配設的透明材料構成。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項所述之液晶顯示元件，其中該 複數個電極係分別由透明導電構件形成的透明電極構 成，該反射裝置係形成於比該相反側的基板的該透明電 極還靠基板側。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項所述之液晶顯示元件，其中於 該一對基板的內面的每一面係形成有垂直配向膜，且此 等垂直配向膜係分別在互相平行的方向被施以摩擦處 理。

   20 ·如申請專利範圍第1 5項所述之液晶顯示元件，其中該 兩片λ /4板係使各個遲相軸互相正交而配置，且該兩片 λ / 4板的任一個係配置該遲相軸成爲對該一對偏光板之 中的任一個光學軸實質上以45°交叉的角度。