专利名称：液晶显示器件和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器件和电子装置，特别是涉及在透射模式时也可进行对比度高的显示的半透射反射型的液晶显示器件的结构。
背景技术：
反射型液晶显示器件由于不具有背光源等光源，所以功耗低，多半用于迄今的各种便携式电子设备及装置的附属显示部等。
可是，由于利用自然光或照明光等外部光进行显示，就有在暗处难以看到显示的问题。因此，提出了在明处与通常的反射型液晶显示器件一样可以利用外部光，而在暗处可利用内部的光源看到显示的形态的液晶显示器件。也就是说，这种液晶显示器件是，通过采用兼备反射型和透射型的显示方式，按照周围的亮度转换成反射模式和透射模式中的某一种显示模式，既能降低功耗，又能在周围为暗的情况下也可进行明亮的显示的液晶显示器件。以下，在本说明书中，将这种液晶显示器件称为半透射反射型液晶显示器件。
作为半透射反射型液晶显示器件的形态，提出了将在铝等金属膜中形成了光透射用的狭缝的反射膜设置在下基板内表面的液晶显示器件。这时，来自设置在下基板外表面的背光源的光穿过狭缝，供给透射显示，而从上基板一侧入射的光被反射膜反射，供给反射显示，从而反射膜就具有作为半透射反射膜的功能。
按照上述的液晶显示器件，虽然与外部光的有无无关地可看到显示，但与反射模式时相比，在透射模式时有亮度不足的问题。这一问题的一个主要原因是，对透射模式时的显示有贡献的光量只是通过设置在反射膜中的狭缝的光量。
另外，在其他结构的半透射反射型液晶显示器件中，要取得反射模式与透射模式的平衡是困难的，例如，当设置在反射模式中实现明亮的、着色少的条件时，就不能充分地得到透射模式中的对比度，而当设置在透射模式中得到对比度高的显示的条件，往往在反射模式中会产生着色等不良现象。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供兼具反射模式和透射模式的半透射反射型的液晶显示器件，在反射模式和透射模式中均可进行明亮的显示，特别是同时在透射模式中能进行对比度高的显示，另一目的在于提供具有该液晶显示器件的电子装置。
为了达到上述目的，本发明的液晶显示器件是在互相相向的上基板与下基板之间夹持液晶层，通过转换透射模式和反射模式来进行显示的半透射反射型的液晶显示器件，其特征在于它包括在上述液晶层的上侧设置的上偏振层、在该液晶层的下侧设置的下反射偏振层、在该下反射偏振层的更下侧设置的下偏振层、以及在上述下基板的外表面一侧设置的照明装置，在上述下反射偏振层形成透光部，同时上述下偏振层的透射轴与上述下反射偏振层的透射轴大致正交而形成，上述下偏振层的偏振度大于上述下反射偏振层的偏振度。再有，本发明中所说的偏振度是指在设与偏振层的透射轴平行的线偏振光对该偏振层的透射率为T1，与偏振层的透射轴垂直的线偏振光对该偏振层的透射率为T2时，用(T1-T2)/(T1+T2)×100(％)表示的值。
按照这样的液晶显示器件，可使透射模式时的显示的亮度提高、得到高对比度的显示，同时在反射模式时的亮度也能确保，从而在反射模式和透射模式双方中均可提供明亮的显示。即，在本发明中可应用具有透光部的下反射偏振层作为半透射反射膜，照明装置的光经透光部而供给透射显示。而且，由于透过下偏振层、被下反射偏振层反射的光可被反复循环利用，所以提高透射模式中的显示的亮度成为可能。此外，由于液晶显示器件被形成为下偏振层的透射轴与下反射偏振层的透射轴大致正交，下偏振层的偏振度大于下反射偏振层的偏振度，所以例如在下偏振层中难以透过与透射轴正交的光(与下反射偏振层的透射轴平行的光)，假定在下偏振层中透过与透射轴正交的光，还由于在下反射偏振层中偏振度相对地小，所以透过了该下反射层的光难以透过下反射偏振层，从而可抑制漏光的发生。其结果是，可提高透射模式中的对比度，提供显示特性优异的液晶显示器件。
再有，在设下偏振层的偏振度为Pa、下反射偏振层的偏振度为Pr时，可满足Pa≥1.1Pr的条件，这时，上述的漏光抑制效果变得更加显著。
上述下反射偏振层可被作成层叠了形成棱柱形状的电介质干涉膜的结构。具体地说，在表面形成了周期性的沟槽的基板上，例如可将由Si构成的层和由SiO2构成的层交互层叠多层而形成的所谓三维光子晶体层作为下反射偏振层。这时，使入射光之中垂直于基板的沟槽的方向的分量透过光子晶体，平行于沟槽的分量被反射，即利用入射光与棱柱形状的方向关系来决定入射光是否透过电介质干涉膜。
另外，上述下反射偏振层可被作成在金属反射膜上设置了多个微细的狭缝状的开口部的结构。具体地说，在基板上形成了的铝等反射率高的金属反射膜上，可利用以规定的间距形成了多个狭缝的事实。这时，入射光之中平行于狭缝长度方向的分量被反射，垂直于狭缝长度方向的分量被透过。
接着，本发明的电子装置的特征在于包括前面所述的本发明的液晶显示装置。按照本结构，可实现包括在透射模式时得到对比度高的显示的优越的显示部的电子装置。
图1是本发明的一种实施形态的液晶显示器件的局部剖面图。
图2是用于表示图1的液晶显示器件的显示特性的概略说明图。
图3是表示本发明的液晶显示器件的下反射偏振层的一例的斜视图。
图4是表示本发明的液晶显示器件的下反射偏振层的另一不同例的斜视图。
图5(a)～(c)是表示本发明的电子装置的一例的斜视图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的实施形态。
(液晶显示器件)图1是对第1实施形态的液晶显示器件表示了局部剖面结构的图。本实施形态是无源矩阵方式的半透射反射型彩色液晶显示器件的例子。再有，在以下的附图中，为使看各附图变得容易，适当地使各结构要素的膜厚及尺寸的比率等有所不同。
如图1所示，本实施形态的液晶显示装置1包括下基板2与上基板3相向配置而在被该上下基板2、3夹住的空间内夹持由STN(超扭曲向列)液晶构成的液晶4概略地构成的液晶面板1，以及在该液晶面板1的后面一侧(下基板2的外表面一侧)配置的背光源(照明装置)5而被概略地构成。再有，指各基板2、3的液晶4一侧为内表面一侧，指与之相反的一侧为外表面一侧。
在由玻璃或树脂等构成的下基板2的内表面一侧，依次层叠形成下反射偏振层6和绝缘膜7，在该绝缘膜7上由ITO等透明导电膜构成的条状扫描电极8沿图示的横方向延伸，层叠由聚酰亚胺等构成的取向膜9，以覆盖该扫描电极8。另外，在下反射偏振层6上，在每个像素上设置为使从背光源5射出的光透过的狭缝(开口部)10。另外，在下基板2的外表面一侧，设置下偏振片21。下偏振片21的透射轴与下反射偏振片6的透射轴以大致正交的方式形成，还有，其偏振度大于下反射偏振片6的偏振度。具体地说，在设下偏振片21的偏振度为Pa、下反射偏振层6的偏振度为Pr时，可满足Pa≥1.1Pr的条件，例如在本实施形态中，令Pa＝99％，Pr＝90％。
另一方面，在由玻璃或树脂等构成的下基板3的内表面一侧，红、绿和蓝滤色层11以与下基板2的扫描电极8正交的方式沿与纸面垂直的方向延伸并按该顺序重复排列，在其上层叠了用于使由该滤色层11形成的凹凸平坦化的平坦化膜12。然后，在平坦化膜12上，由ITO等透明导电膜构成的条状信号电极14沿与纸面垂直的方向延伸，在该扫描电极14上，层叠形成了由聚酰亚胺等构成的取向膜15。另外，在上基板3的外表面一侧，在上基板3上依次层叠设置前散射片16、延迟片17、上偏振片13。此外，在背光源5的下表面一侧(与液晶面板1相反的一侧)，设置反射片18。
如图3所示，下反射偏振层6系层叠形成棱柱形状的电介质干涉膜而构成。图3所示的反射偏振层6系在表面形成了周期性的沟槽的系板60上将以Si为主体构成的层61与以SiO2为主体构成的层62交互层叠多层而形成的所谓三维光子晶体层。这样，层叠了形成棱柱形状的层的结构的光子晶体在光的传输特性方面具有各向异性，在入射来自图示的上表面一侧的光的情况下，该入射光沿与基板60的沟槽垂直的方向的分量透过光子晶体，而与上述沟槽平行的分量则被反射。
即，透过图3所示的反射偏振层6的光Et成为与基板60的沟槽垂直的偏振光，被反射的光Er成为与上述沟槽平行的偏振光。再有，设各层61、62的层叠间距D约为0.1微米，在基板60上形成的沟槽的间距P为3～5微米左右。另外，在本实施形态中，反射偏振层6的透射轴被配置成与图1的纸面垂直。也就是说，图3所示的基板60的沟槽被配置成与图1的纸面平行，在该反射偏振层6的一部分上设置了用于使来自背光源5的光透过的开口部10。
再有，作为下反射偏振层6的变例，如图4所示，也可采用在金属反射膜上设置了多个微细的狭缝状开口部的结构的下反射偏振层67。图4是示出在金属反射膜上设置了多个微细的狭缝的反射偏振层的一例的斜视图。这时的反射偏振层67是以规定的间距在基板70上形成的铝或银等的高反射率的金属反射膜71上形成了多个狭缝72的反射偏振层。多个狭缝72相互平行，狭缝宽度Ps在各狭缝72中大致相同。各部的尺寸不作特别限定，但该金属反射膜71的膜厚d定为约100～400nm，狭缝72的宽度Ps定为30nm～300nm，1片金属反射膜71的宽度Pm定为30nm～300nm。
如果光从上表面一侧入射到这样结构的反射偏振层上，则与狭缝72的长度方向平行的分量被反射，与狭缝72的长度方向垂直的分量透过。也就是说，透过图4所示的反射偏振层的光Et成为垂直于狭缝72的偏振光，被该反射偏振层反射的光Er成为平行于狭缝72的偏振光。另外，在本实施形态中，反射偏振层67的透射轴被配置成与图1的纸面垂直。也就是说，被配置成图4所示的狭缝72的长度方向与图1的纸面平行，设置用于使来自背光源5的光透过该反射偏振层67的一部分的开口部10。
如上所述，本实施形态的液晶显示器件1在下偏振片21和下反射偏振层6中各自的透射轴大致上形成正交，下偏振片21的偏振度(例如Pa＝99％)比下反射偏振层6的偏振度(例如Pr＝90％)大。另外，下反射偏振层6包括狭缝10而构成，具有半透射反射膜的功能。这里，一边参照图2一边说明本实施形态的液晶显示器件1的显示特性。图2是用于表示液晶显示器件1的显示特性的概略说明图，是仅表示结构要素的重要部分的示意图。
这时，例如如图2(a)的右侧所示，可反覆循环利用透过下偏振片21而被下反射偏振层6反射的光。另外，由于下偏振片21的偏振度相对地较大，所以在该下偏振片21处，与透射轴(在图2中为与纸面垂直的方向)正交的光难以透过。如图2(a)的左侧所示，假定即使与透射轴正交的光透过下偏振片21，由于下反射偏振层6的偏振度相对地较小，所以该光在透过该下偏振片21的场合，也难以透过下反射偏振层6。
另一方面，如图2(b)所示，例如在使下偏振片21’的偏振度相对地较小，下反射偏振层6’的偏振度相对地较大而构成的场合，在下偏振片21’处，与透射轴正交的光容易透过。另外，由于透过该下偏振片21’的光也容易透过下反射偏振层6’，这是漏光的原因，也是招致对比度降低的一个原因。
这样，在图2(a)所示的本实施形态的液晶显示器件1中，与图2(b)所示的结构相比，尤其能抑制透射模式中的漏光的发生，提高透射模式中的对比度。
(电子装置)下面，说明配备了上述实施形态的液晶显示器件的电子装置的例子。
图5(a)是示出了移动电话的一例的斜视图。在该图中，符号1000表示移动电话主机，符号1001表示使用了上述实施形态的液晶显示器件的液晶显示部。
图5(b)是示出了手表型电子装置的一例的斜视图。在该图中，符号1100表示手表主机，符号1101表示使用了上述实施形态的液晶显示器件的液晶显示部。
图5(c)是示出了文字处理器、个人计算机等的便携型信息处理装置的一例的斜视图。在图5(c)中，符号1200表示信息处理装置，符号1202表示键盘等输入部，符号1204表示信息处理装置主机，符号1206表示使用了上述实施形态的液晶显示器件的液晶显示部。
图5(a)～(c)所示的电子装置由于配备了使用上述实施形态的液晶显示器件的液晶显示部，所以能够实现在透射模式下具有可得到明亮的显示的显示部的电子装置。
实施例对上述实施形态的液晶显示器件1而言，使下偏振片21的偏振度Pa、下反射偏振层6的偏振度Pr的值发生种种变化，来评价透射显示时的对比度，取对比度大于10者为◎、5～10者为○、小于5者为△。结果示于表1。
表1
在Pa/Pr为1.1的实施例1中，透射显示的对比度为14，在Pa/Pr为1.18的实施例2中，透射显示的对比度为15，这些都表现出是对比度高、可视性优越的显示。另一方面，在Pa/Pr为1.06的实施例3中，透射显示的对比度为7，与实施例1、2相比，结果稍差。另外，在Pa/Pr为0.94的比较例1中，对比度为4，与实施例1～3相比，表现出很低的对比度值。
从以上的结果可知，在本实施形态的液晶显示器件1中，当下偏振层12的偏振度Pa与下反射偏振层6的偏振度Pr之比Pa/Pr的值大于1.1时，在透射模式下高对比度显示是可能的，通过设定至少Pa大于Pr，可实现可视性优越的透射显示。
如以上说明的那样，由于本发明的液晶显示器件被构成为使下偏振层的透射轴与下反射偏振层的透射轴大致正交，下偏振层的偏振度大于下反射偏振层的偏振度，所以可使透射模式时显示的亮度得到提高，并可得到高对比度的显示。
权利要求
1.一种液晶显示器件，它是在互相相向的上基板与下基板之间夹持液晶层，通过转换透射模式与反射模式进行显示的半透射反射型的液晶显示装置，其特征在于包括在上述液晶层的上侧设置的上偏振层、在该液晶层的下侧设置的下反射偏振层、在该下反射偏振层的更下侧设置的下偏振层、以及在上述下基板的外表面一侧设置的照明装置，在上述下反射偏振层上形成透光部，同时上述下偏振层的透射轴与上述下反射偏振层的透射轴大致正交，上述下偏振层的偏振度大于上述下反射偏振层的偏振度而形成。
2.如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于当设上述下偏振层的偏振度为Pa、上述下反射偏振层的偏振度为Pr时，满足Pa≥1.1Pr的条件。
3.如权利要求1或2所述的液晶显示器件，其特征在于上述下反射偏振层具有将形成棱柱形状的电介质干涉膜层叠起来的结构。
4.如权利要求1或2所述的液晶显示器件，其特征在于上述下反射偏振层具有在金属反射膜上设置了多个微细狭缝状的开口部的结构。
5.一种电子装置，其特征在于配备了权利要求1至4的任一项中所述的液晶显示器件。
全文摘要
本发明的课题是，提供了在包括反射模式、透射模式的半透射反射型的液晶显示器件中，特别是在透射模式中能够进行对比度高的显示的液晶显示器件。下偏振层21的透射轴与下反射偏振层6的透射轴大致正交，下偏振层21的偏振度大于下反射偏振层6的偏振度。其结果是，使透射模式时的显示的亮度得到提高，能够得到高对比度的显示。
文档编号G02B5/30GK1474215SQ0313284
公开日2004年2月11日 申请日期2003年7月22日 优先权日2002年7月23日
发明者饭岛千代明 申请人:精工爱普生株式会社