专利名称：改进视角特性的液晶显示装置及使用它的便携式电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有反射体的液晶显示装置和便携式电子设备，当从靠近液晶显示装置显示面相对的法线方向观察显示时，具有从任何视角明晰所见的视角特性的液晶显示装置，以及在显示部分装有具有这种特性的液晶显示装置的便携式电子设备。
图12是现有的半透过反射型液晶显示装置的示例剖面图。
这种半透过反射型液晶显示装置的简要构成是在带有下侧偏振光片70和下侧位相差板73a的反射板71的下侧位相差板73a上，有反射模式STN(Super-Twisted Nematic)方式用的液晶单元72，前方散射板90，上侧位相差板73b，上侧偏振光片74，由下侧位相差板73b侧依次形成叠层，另一方面，在反射板71的下面侧具有作为光源的背后照明95。
液晶单元72的简要构成包括下侧玻璃基板75、彩色滤片76、下侧透明电极层78、下侧配向膜79、与该下侧配向膜79形成间距相对配置的上侧配向膜80、上侧透明电极层81、上侧玻璃基板82，从下侧偏振光片70侧依次形成叠层，在上述下侧和上侧的配向膜79、80之间配置STN液晶层83。在彩色滤片76和下侧透明电极层78之间，设有由二氧化硅和丙烯酸树脂形成的涂敷层(图中省略)。
反射71，表面由镜面状态的A1膜形成，使用背后照明95时，形成透过背后照明的光的孔71a。
位相差板73a、73b，通过补偿透过STN液晶光的位相差，可防止显示对兰色和黄色进行着色。
设置前方散射板90是使通过上侧偏振光片74、上侧位相差板73b入射的入射光(外光)在液晶单元72侧形成散射，入射光由反射板71表面形成反射的反射光，不仅在正反射方向，而且也在正反射旁边附近的方向上形成反射。
作为现有的半透过反射型液晶显示装置的实例示于图13。
这种反射型液晶显示装置的简要构成，包括反射模式STN(Super-Twisted Nematic)方式用的液晶单元172上，有第一位相差板173a、第二位相差板173b、偏振光片174，从上侧玻璃基板182侧依次形成叠层，另一方面，在液晶单元172的下侧面，具有作为光源的背后照明195。
液晶单元172的简要构成，包括下侧玻璃基板175、反射体171、涂敷层171C、彩色滤片176、涂敷层177a、下侧透明电极层178、下侧配向膜179、与该下侧配向膜179形成间距相对配置的上侧配向膜180、上涂层177b、上侧透明电极层181，从上侧玻璃基板182依次形成叠层。
反射体171是在反射面上以不规则相邻接的形式形成很多个细小的凹凸部分(图13中，凹部171e……)。作为上述凹凸的形成方法，例如已知有通过掩膜图形向由感光性树脂层等形成的树脂基体材料171a的表面上照射光线，通过显像处理，形成相邻接的很多个细小球面状凹部，在形成很多这种球面状凹部的树脂基体材料171a的表面上，蒸镀或电镀上铝或银等，形成具有凹凸状(凹部171e……)的金属膜171b的方法等。
金属膜171b的厚度形成的很薄，达到30nm，在透过模式时，可使来自背后照明195的光线透过。
上述凹部171……的形状，内面呈球面状，倾斜角分布取为-20度～+20度，深度取为0.1μm～3μm，设定其相互间的距离，使相邻凹部间的间距(中心间的距离)偏差在5μm～50μm的范围内。
象便携式电话和笔记本型PC等便携式信息终端，使显示面倾斜，组装在使用装置中的液晶显示装置，如图14所示，多数情况是从相对于显示面的接近法线方向的方向，具体讲从法线方向P开始10度范围内的方向观看。一般观看者(使用者)观看显示面(画面)时，主要的观察方向α和法线方向P形成的夹角θ，多数在0度～20度的范围。
图14是使用由液晶显示装置形成显示部分100，安装在本体105上的便携式电话的状态说明图。图14中，P是相对显示部分100的显示面的法线，θ是入射光、ω0是入射角度(例如30度)。R1是入射角度ω0和反射角度ω相等时的反射光(正反射)、R2是反射角度ω比入射角度ω0小的反射光，R3是反射角度ω比入射角度ω0大的反射光。
从图中可理解到，观看者的视点Ob通常集中在靠近法线方向P的反射光R2的方向，更具体讲，集中在从法线方向P到10度范围内的方向。与其相反，从下向上看显示面的方向，是不能看到反射光R1、R3的。因此，考虑到观看者应用方便，最好确保较宽的视野角，同时，进一步提高反射角度比正反射小的方向上的反射率。
然而，在图12所示的现有的液晶显示装置中，反射模式时，与没有设置前方散射板型的液晶显示装置相比，由于入射光的反射范围很宽，大部分入射光由正反射和其附近方向上进行反射(反射率的峰值存在于正反射的角度或正反射附近的角度内)，所以从正反射方向和其周围方向看见的显示是明亮的，从其他方向看见的显示是暗淡的。
在图13所示的，现有的液晶显示装置，大部分的入射光，从正反射和其附近的方向进行反射(反射率的峰值在正反射的角度或正反射附近两侧的角度之内)，从正反射和其周边方向见到的显示是明亮的，从其他方向见到的显示是暗淡的。
因此，观看现有的显示部分装有半透过反射型显示装置的便携式电话等显示面时，如前所述，由于观察者的视点集中在靠近法线方向的方向上，所以显示是暗淡的，另一方面，当观看到明亮显示时，必须从正反射和其周边的方向观看显示，如上所述，形成从下向上看的方向，所以看不到显示面。
本发明的第一个目的，就是为了解决上述课题，提供一种从相对于液晶显示装置的显示面接近法线方向的方向观看显示时，具有象从其他视角看到明亮的视角特性的液晶显示装置。
本发明的另一个目的是提供显示部分装有具有上述特性液晶显示装置的便携式电话，笔记本型PC等便携式电子终端等的便携式电子设备。
为达到上述目的，本发明液晶显示装置的构成特征是，相对夹持液晶层的一对基板，在一个基板的内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，在另一个基板的内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，形成液晶单元，在该液晶单元的所述一个基板的外面侧或所述一个基板和设在其内面侧的电极之间设置反射体，在所述另一个基板的外面侧上，从该基板侧依次设置位相差板和偏振光片；相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要观察方向形成的夹角角度为0度到20度时，入射到所述液晶显示装置的入射光，由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从所述法线方向到30度的范围内。
依据本发明的这种构成的液晶显示装置，由于相对于所述液晶显示装置的显示面从法线方向到30度范围内的反射光量达到最多，反射光量在靠近观察者视点方向上的分布也很高，在实用的视点中，特别是在所述法线方向和主要观察方向形成的角度为0度到20度之间，液晶显示装置就能实现明亮的显示(画面)。
在本发明的上述构成的液晶显示装置中，最好将入射到所述液晶显示装置的入射光，由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从所述法线方向到20度的范围内。
依据本发明这种构成的液晶显示装置，相对于所述液晶显示装置的显示面，从法线方向到20度范围内的反射光量增多，反射光量在靠近观察者视点方向上的分布也增高，而且，由于反射光量很大，区域很宽，所以在实用的视点中，特别是所述法线方向和主要观看方向形成的夹角角度为0度到20度之间，液晶显示装置能实现明亮的显示(画面)。
作为实现具有上述特性的液晶显示装置的一例方法，作为所述反射体，在基体材料上形成的金属膜或在基体材料表面上形成很多个具有光反射性的凹部，这些个凹部，各个凹部的内面形成球面的一部分，而且形成的倾斜角分布在-30度～+30度范围，所述凹部的深度在0.1μm～3μm范围内形成不规则状，所述很多个凹部以不规则方式配置，使相邻凹部的间距在5μm～50μm的范围。通过使用上述构成即可实现。
为了达到上述目的，本发明的液晶显示装置的构成特征是，相对夹持液晶层的一对基板，在一个基板的内侧面上，由该基板侧依次设置电极和配向膜，在另一个基板的内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，形成液晶单元，在该液晶单元的所述一个基板外侧面或所述该基板与其内面侧上设置的电极之间设置反射体，在所述另一个基板的外面侧上，由该基板侧依次设置位相差板和偏振光片；相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要的观看方向形成的夹角角度为0度到20度时，入射到所述液晶显示装置的入射光，由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从所述法线方向到小于30度范围内。
依据本发明这种构成的液晶显示装置，由于相对于所述液晶显示装置的显示面，从法线方向到小于30度的范围内，反射光量很多，所以在靠近观看者视点方向上反射光量的分布很高，在实用的视点中，特别是在所述法线方向和主要观看方向形成的夹角角度为0度到20度之间，液晶显示装置能实现明亮的显示(画面)。
在本发明上述构成的液晶显示装置中，入射到所述液晶显示装置的入射光，由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，最好设定在由所述法线方向到20度的范围内。
依据本发明这种构成的液晶显示装置，相对于所述液晶显示装置的显示面，从法线方向到20度的范围内，反射光量很多，在观看者视点附近方向上反射光量很高，而且，由于反射光量高，区域宽，所以在实用视点中，特别是在所述法线方向和主要观看方向形成的夹角角度在0度到20度之间，液晶显示装置能实现明亮的显示(画面)。
作为实现具有上述特性液晶显示装置的一例方法，通过使用如下构成即可实现，即，作为所述反射体，在基体材料上形成金属膜或在基体材料表面上形成很多个具有光反射性的凹部，这些个凹部，在各个凹部的1侧部分上形成最大的倾斜角(曲面上任意点的连接平面与基体材料表面形成角度的绝对值)，所述凹部的深度在0.1μm～3μm范围内以不规则形式形成，所述很多个凹部，相邻凹部的间距，在5μm～50μm范围内以不规则形式配置。
在本发明任何一种构成的液晶显示装置中，所述反射体，在由基体材料和其上形成的具有很多凹部的金属膜形成时，所述金属膜的厚度取为8nm～20nm的范围，金属膜的厚度形成的很薄时，可提高来自设在所述反射体下方侧的背后照明的光的透光性，在反射光的情况和透过光的情况，两种情况下，可用作发挥优良特性的半透过反射型液晶显示装置。所述反射体，由具有很多凹部的基体材料形成时，使所述基体材料的厚度取为8nm～20nm的范围，使基体材料的厚度形成的很薄时，可提高来自设在所述反射体下方侧的背后照明的光的透光性，在反射光的情况和透过光的情况，两种情况下，可用作发挥优良特性的半透过反射型液晶显示装置。
为了达到上述目的，本发明便携式电子设备的特征是，显示部分具有本发明上述任何一种构成的液晶显示装置。
依据本发明这种构成的便携式电子设备，以反射模式工作，或反射模式和透过模式中的任何一种模式工作，都能获得显示面(画面)的辨视性优良的便携式电话和笔记本型PC等便携式电子设备。
图2是表示图1的液晶显示装置中具有由有机膜和金属反射膜形成的反射体放大立体图。
图3是表示本实施方式的液晶显示装置和比较例液晶显示装置的受光角和反射率的关系曲线图。
图4是表示本发明的第2种实施方式的半透过反射型液晶显示装置的部分剖面构造图。
图5是表示本发明的第3种实施方式的反射型液晶显示装置的部分剖面构造图。
图6是表示图5的液晶显示装置中具有的反射体扩大立体图。
图7是表示图6反射体表面上形成的一凹部立体图。
图8是表示图7凹部的剖面图。
图9是表示图6反射体的部分的剖面图。
图10是表示图6反射体的-凹部的剖面图。
图11是表示本实施方式的液晶显示装置和比较例液晶显示装置的受光角和反射率的关系曲线图。
图12是现有的半透过反射型液晶显示装置的简要构成剖面图。
图13是现有的半透过反射型液晶显示装置的另一例剖面图。
图14是便携式电话中具有的半透过反射型液晶显示装置的使用状态的说明图。
发明的
具体实施例方式
以下参照
本发明的实施方式，但本发明不受以下实施方式所限制。
(第1实施方式)图1是表示本发明的第1实施方式含有半透过反射型液晶显示装置端部的部分剖面构造模式的图。
图1中，本发明的半透过反射型液晶显示装置1的构成，是将相对夹持液晶层30的透明玻璃等形成的第1基板10(一个基板)和第2基板20(另一基板)，这2个基板10、20的周边部分设计成圆环状，用密封材料40粘接成一个整体。
在第1基板10的液晶层30侧，由以下部分依次形成叠层，即反射体7、进行彩色显示的彩色滤片13、被覆反射体7起保护作用的、同时使由反射体7和彩色滤片13形成凹凸部形成平坦化的涂敷膜14、驱动液晶层30的透明电极层15、和控制构成液晶层30的液晶分子定向的配向膜16。在第2基板20的液晶层30侧，依次形成透明电极层25、涂敷膜24和配向膜26的叠层。
由上述第1基板10、第2基板20和设在这些基板间的各构成部件，构成液晶单元35。
在与第1基板10的液晶层30侧相反的一侧(第1基板10的外侧面)上设置偏振光片18，在与第2基板20的液晶层30侧相反的一侧(第2基板20的外侧面)上依次由位相差板27和偏振光片28形成叠层。偏振光片28的外侧面形成显示面1a。
在第1基板10的偏振光片18外侧上，在半透过液晶显示装置1中，作为进行透过显示的光源，配置背后照明5。
在这种半透过反射型液晶显示装置1中，相对于该液晶显示装置1的显示面1a，法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度θ1为0度到20度时，入射到液晶单元35的入射光由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到30度的范围内，上述反射光反射率的峰值最好设定在从法线方向P1到20度的范围内。
上述反射体7由有机膜(基体材料)11和该有机膜11上形成的金属反射膜(金属膜)12构成。有机膜11，其上形成的金属反射膜12，赋予凹凸形状，这种设置是为了有效使反射光形成散射。通过对金属反射膜12赋予这种凹凸形状，可使入射到液晶显示装置1的光有效进行反射，所以在反射模式中能实现明亮的显示。
图2是表示具有有机膜11和其上形成金属反射膜12的反射体7的立体图。如该图所示，在有机膜11的表面上连续形成很多个凹部12A，使其内面形成球面的一部分左右重合，再在其面上形成金属反射膜12的叠层。
上述凹部12A的深度，在0.1μm～3μm范围内随机形成，相邻凹部12A的间距，在5μm～50μm范围内随机配置，上述凹部12A内面倾斜角设定在-30度～+30度的范围内。
特别是，将凹部12A内面倾斜角的分布设定在-30度～+30度的范围内，和使相邻凹部12A的间距相对于平面的总方向随机配置，这两点是特别重要的。这是因为，当相邻凹部12A的间距有规律性时，会出现光的干扰色，使反射光带有干扰色，很不好。还因为，当凹部12A内面倾斜角分布超出-30度～+30度的范围时，反射光的扩散角过于宽，降低反射强度，得不到明亮的显示(这是因为反射光的扩散角在空气中达到36度以上，液晶显示装置内部的反射强度峰值降低，增大了总反射损失。)为变更该液晶显示装置1中设定的反射特性(例如，从反射光反射率的峰值在从法线方向P1到30度范围内的反射特性，形成反射光反射率的峰值在从法线方向P1到20度范围内的反射特性)作为液晶显示装置1中的反射体7，例如使凹部12A内面的倾斜角分布变更成不同的，即可(但，凹部12A内面的倾斜角分布在上述范围内)。
当凹部12A的深度超过3μm时，在后道工序，即、使凹部12A平坦化的工序中，凸部的顶端不能由平坦化膜(涂敷膜14)所埋没，得不到所要求的平坦性，成为显示偏差的重要原因。
相邻凹部12A的间距小于5μm时，由于形成有机膜11，所以在所用转印型的制作上受到制约，导致加工时很长，不能形成获得所要反射特性的形状，存在产生干扰光的问题。实际上，能在上述转印型制作中使用，在使用30～100μm直径的金刚石压头时，最好使相邻凹部12A的间距取为5～50μm。
有机膜(基体材料)11是在第1基板10上，利用旋转涂布法等涂布丙烯酸系胶(树脂)等感光性树脂液后，予干燥，形成感光性树脂层，将具有由凹凸形状的凹凸面和其周边的平坦面形成面的转印型，压敷在上述感光性树脂层的表面上，将上述转印型的凹凸面形状转印到感光性树脂层的表面上，以此而获得。
对于金属反射膜12，最好使用Al、Ag等反射率高的金属材料，利用溅射法，真空蒸镀等成膜法形成性膜。
金属反射膜12的厚度最好是8nm～50nm(80～500)。这是因为，膜厚小于8nm时，由金属反射膜12引起的光反射率过小，反射模式时，显示变得暗淡，膜厚大于50nm时，金属反射膜12的透光性降低，透过模式时，显示变得暗淡。
金属反射膜12的膜厚更好是在8nm～30nm(80～300)的范围。将金属反射膜12的厚度形成在此范围时，透过模式时，能形成明亮的显示，反射膜式与透过模式时的显示明亮度差很小。因此，交替使用上述2种工作模式时，能提高显示的易见度。进而，还可以使金属反射膜12的膜厚为8nm～20nm(80～200)。通过设定这样范围的膜厚，既能保持反射模式时的明亮度，又能在透过模式时实现更好的明亮度。
电极层15的形成，是由很多个长方形平面状由ITO(氧化锡铟)等透明导电膜排列形成，分别与外部驱动电路(未图示)连接，驱动构成液晶层30的液晶分子，形成在涂敷膜14上，同样，电极层25也是由很多个长方形平面状的ITO等形成的透明导电膜，排列形成在基板20上，分别与外部驱动电路连接。电极层15和电极层25相互视平面垂直向配置，上述液晶显示装置1采用无源阵列型(passive matrix)。
在本实施方式的半透过反射型液晶显示装置1中，通过具有上述构成的形成很多凹部12A的反射体7，入射到液晶单元35的入射光，由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到30度范围内，反射模式时，相对于液晶显示装置1的显示面1a，从法线方向P1到30度范围内，反射光量很多，所以在靠近观看者视点Ob1方向上反射光量的分布很高，在实用的视点中，特别是在法线方向P1和主要观察方向α1形成的夹角角度θ1为0度到20度中，液晶显示装置能实现明亮的显示(画面)。
特别是，入射到液晶单元35的入射光，由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到20度范围内，反射模式时，相对于液晶显示装置1的显示面1a，从法线方向P1到20度范围内，反射光量很多，反射光量在观看者的视点Ob1附近方向上的分布也很高，而且，反射光量大，区域宽，所以在实用视点中，特别是在法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度0度到20度之间，液晶显示装置可实现明亮的显示(画面)。
本实施方式的半透过反射型液晶显示装置1中，虽然使用了膜厚很薄的金属反射膜12，但在反射模式时，仍能获得充分明亮的显示，由于使金属反射膜12形成的很薄，所以在透过模式中，也能获得格外明亮的显示。这都是由在有机膜11表面上形成上述形状所引起的，即，将金属反射膜12形成得很薄，提高了透光性，虽然降低了金属反射膜12的自身反射率，但在有机膜11的表面上连续形成很多内面成部分球面的凹部12A，所以金属反射膜12最大限度地提高了光的反射效率，反射模式时，显示明亮度没有太大损失，透过模式时又能实现明亮的显示。
若将金属反射膜12形成8nm～20nm，本实施方式的液晶显示装置1，在透过模式中，能实现格外明亮的显示。这不仅仅是极薄的金属反射膜12，提高透光性而实现的，而且加上由上述有机膜11表面的形状产生的效果所引起的。即，如图2所示，在有机膜11表面上形成的凹部12A内面为球面，在有机膜11上，对于由基板10侧入射的光，起到透镜效果的作用，通过有机膜11来自背后照明5的光增强了，所以能获得格外明亮的显示。
在上述实施方式中，虽然对本发明液晶显示装置适用于无源阵列型半透过反射型液晶显示装置的情况作了说明，但本发明并不仅限于此，也能是适用于有源阵列型(active matrix)的液晶显示装置。这种情况，例如在构成像素的像素电极的上或下，在记载表面上预先设置形成很多个具有光反射性凹部的反射体。
图3示出了在第1实施方式的液晶显示装置1中，向没有设置背后照明的显示面1a上，以入射角30°(从立在显示面1a上垂线(法线)的一侧，观察显示的观看者的视点Ob1，和从相反侧照明的外光光轴形成的角度)照射外光，使观察方向α(受光角)从垂线位置(法线位置)(0°)移动到60°时的受光角(°)与明亮度(反射率)的关系。图3中，实线①、②表示第1实施方式的液晶显示装置受光角和反射率的关系，实线①和②的实质不同是反射体7凹部12a的深度等不同。
作为比较例，图3中，以虚线③表示，以前使用的、由图12或图13所示的液晶显示装置，在没有设置背后照明形式下的受光角和反射率的关系。
从图3可明确，认为在比较例的液晶显示装置中，反射率的峰值在于正反射的角度(受光角30°)，当受光角小于20°时，反射率大幅度减小，所以从正反射方向见到的显示是明亮的，而从其他角度见到的显示是暗淡的。
与其相反，在具有实线①表示特性的实施方式1的液晶显示装置中，以受光角30°为中心存在反射率高峰值区，而且该反射率的峰值从法线方向(受光角0°)延伸到20度的范围，在受光角20°～0°内，与比较例相比显示出高的反射率。由接近法线方向的方向观看显示时，看到比比较例明亮的显示。在具有实线②表示特性的实施方式1的液晶显示装置中，以受光角30°为中心存在反射率高峰值区，而且该反射率峰值从法线方向(受光角0°)延伸到10度的范围，在受光角10°～0°内，与比较例相比显示出高的反射率，从接近法线方向的方向观看显示时，认为看到了比比较例明亮的显示。
由此，将所述任何一种构成的、本实施方式的液晶显示装置组装在笔记本型PC等便携式电子设备的显示部分，可获得良好的辨视性。
(第2实施方式)在上述第1实施方式中，对将反射外部入射光的反射体7内装在基板10和基板20间的内带反射体型的情况作了说明，但也可以采用将反射体设在夹持液晶层的2个基板外侧上的外带反射体型。将这种构成作为第2种实施方式，参照图4作以下说明。对与第1实施方式相同的构成部分，赋予相同的符号，省去说明。
图4是表示本发明第2种实施方式的半透过反射型液晶显示装置2的部分剖面构造图。
第2实施方式的半透过反射型液晶显示装置2，与第1实施方式的半透过反射型液晶显示装置1的不同之处，是在第1基板10和电极15之间不设置涂敷膜14、彩色滤片13和反射体7，而是将和第1实施方式中说明的相同反射体7设在第1基板10和背后照明5之间。
液晶单元35a由第1基板10和第2基板20、设在这些基板间的各构成部件所构成。
在本实施方式的半透过反射型液晶显示装置2中，相对于第1实施方式一样的液晶显示装置2的显示面1a，法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度θ1为0度到20度时，通过液晶单元35a入射的入射光由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在由法线方向P1到30度的范围内，最好是将上述反射光的反射率峰值设定在从法线方向P1到20度的范围内。
在上述第1基板10和电极15之间，虽没有图示，但利用印刷等方法形成彩色滤片层，可使该液晶显示装置2进行彩色显示。
在本实施方式的半透过反射型液晶显示装置2中，通过具有形成很多个上述构成凹部12A的反射体7，使通过液晶单元35a入射的入射光由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到30度范围内，在反射模式时，相对于液晶显示装置2的显示面1a，从法线方向P1到30度范围内，反射光量很多，反射光量在接近观看者视点Ob1方向上的分布也很高，在实用的视点中，特别是在法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度θ1为0度到20度内，液晶显示装置可实现明亮的显示(画面)。
特别是，通过液晶单元35a入射的入射光由反射体7反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到20度范围内，在反射模式时，相对于液晶显示装置2的显示面1a，从法线方向P1到20度范围内的反射光量很多，反射光量在接近观看者视点Ob1方向上的分布也很高，而且，反射光量大，区域宽，在实用的视点中，特别是，在法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度0度到20度内，液晶显示装置实现了明亮的显示(画面)。
在该实施方式2中使用的反射体7，由于配置在构成液晶单元的基板外侧，若是透过型的液晶显示装置安装没有问题，在反射模式中，或是透过模式中，都能形成可明亮显示的半透过反射型液晶装置。
在上述第2实施方式下中，对本发明适用于无源阵列型半透过反射型液晶显示装置的实例作了说明，但本发明也可没有问题的适用于3端子型(TFT薄膜晶体管)有源阵列型和2端子型有源阵列型的液晶显示装置。
在上述第1～第2实施方式中，对将偏振光片18设在第1基板10外侧的情况作了说明，但偏振光片18也可以不设在第1基板10的外侧，这种情况下，调整构成液晶显示装置的各个部件的光学条件，可获得良好的显示特性。
在上述第1～第2实施方式中，对本发明液晶显示装置适用于反射型液晶显示装置的情况作了说明，但也适用于反射型液晶显示装置，这种情况下，也可以不设背后照明5，也可以使金属反射膜12的厚度大于50nm。
(第3实施方式)图5是表示本发明第3种实施方式的反射型液晶显示装置的部分剖面构造模式图。
图5中，这种反射型液晶显示装置3的构成是由相对夹持液晶层30的透明玻璃等形成的第1基板(一个基板)10和第2基板(另一个基板)20，这2个基板10～20的周边部分设置成环状，用密封材料粘接形成一个整体。
在第1基板10的液晶层30侧依次由以下部分形成叠层，即反射体47、介于透明层53、进行彩色显示的彩色滤片13、为使彩色滤片13形成的凹凸部分平坦化的涂敷膜(平坦化透明层)14、驱动液晶层30的透明电极层15、和控制构成液晶层30的液晶分子定向的配向膜16。在第2基板20的液晶层30侧，依次形成透明电极层25、涂敷膜24、配向膜26的叠层。
液晶单元35b由上述第1基板10和第2基板20、和设在这些基板间的各构成部件所构成。
在与第1基板10的液晶层30侧的相反侧(第1基板10的外侧面)上设置偏振光片18，在与第2基板20的液晶层30侧的相反侧(第2基板20的外侧面)上依次形成位相差板27和偏振光片28。该偏振光片28的外侧面形成显示面1a。
在这种反射型液晶显示装置3中，相对于该液晶显示装置3的显示面1a，法线方向P1和主要观看方向α1形成的夹角角度θ1为0度到20度时，入射到液晶单元35b的入射光由反射体47反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到30度的范围内，上述反射光反射率的峰值最好设定在从法线方向P1到20度的范围内。
在反射型液晶显示装置3中具有的反射体47，如图6所示，例如，在由铝构成的平板状基体材料61的表面(基准面H)上，以相互不规则的邻接形式，形成很多个具有光反射性的凹部63a、63b、63c……(一般称作凹部63)。
这些凹部63，如图7示出的立体图、图8示出的剖面图，具有平面看为圆形的凹面，该凹面，图中D所示，从上述平面看圆形的中心O最深点，偏向一个方向(Y方向)形成匙形状的非球面，在1侧部A处，倾斜角(曲面上任意点的连接平面P与基体材料表面H形成角度的绝对值)δ最大，即形成最大的倾斜角δmax。因此，在凹面中，由夹持中心O的相对侧与侧部A形成的侧部B的倾斜角δb，比侧部A的倾斜角(最大的倾斜角δmax)小。本实施方式中具有的反射体47中，凹部63a、63b、63c……中的各个最大倾斜角δmax，不规则形成的偏差在2°～90°的范围内。而且多数凹部的最大倾斜角δmax，不规则形成的偏差在4°～35°的范围内。
这些凹部63，其凹面具有单一的极小点(倾斜角为零的曲面上的点)D。这样，该极小点D和基体材料基准面H的距离形成凹部63的深度d，该深度d，对于凹部63a、63b、63c……由不规则引起的偏差分别在0.1μm～3μm的范围内。
在本实施方式中，上述各凹部63a、63b、63c……，如图9所示，各个凹面具有最大倾斜角δmax的侧部A，其形成是从观看者的视点Ob1向远看与方向Y的方向一致。
一般是外光从各个方向入射到凹部63中，在凹部63的曲面上根据入射点的倾斜角向各个方向形成反射，所以反射光作为一个整体扩散在很宽的视角范围内，如图10所示，例如，将目光集中在从Oa方向入射的外光上，追踪其反射的方向时，反射光存在集中的倾向，偏向于和具有最大倾斜角δmax的侧部A相反的方向上，即，更多的光偏向于观看者一侧的图10所示W的范围内(明视范围内)。
因此，若将观看者的视点Ob1置于该明视范围W的范围内，与从其他方向观看时比较，可看到更加明亮的显示。换句话说，观看者的视点Ob1通常集中在接近显示面1a的法线方向P1的方向上，更具体讲是集中在从法线方向P1到20度范围内的方向上，在该范围内，若设定(设计)集中更多的光的话，从相对于液晶显示装置显示面1a的接近法线方向的方向观看时，比从其他方向观看时，会看到更加明亮的显示。
该明视范围W的宽度和方向，可通过调整凹部63的形状和配列方向进行控制。
在本实施方式的反射体47中，由于各个凹部63形成具有单一极小点的非球面，所以光反射角的变化是平滑的，在特定的视角内看不到强烈耀眼的反射光。
各凹部63a、63b、63c……最大倾斜角δmax虽然取在2°～90°的范围内，但其中多数为4°～35°的范围内。因此，入射到整个凹部63的面上的光，在不会形成浪费反射光的范围内，在很宽的范围内进行散射，作为整个视野是明亮的，其中，多数光偏向于特定的视野角内(从法线方向P1到小于30度范围内的方向，特别是从法线方向P1到20度范围内的方向)，进行反射，当在此视野角内观看时(在实用的视点内，特别是在上述法线方向和主要观看方向形成夹角角度为0度到20度之内观看时)，看到特别明亮的显示。
凹部63的深度在0.1μm～3μm的范围内以不规则的形式形成，而且，各凹部63以不规则邻接方式配置，所以组装在反射型液晶显示装置中时，不会产生莫尔条纹情形，特定视角中的反射光量的峰值集中较为缓和，所以视野内反射光量的变化变得很平稳。
上述反射体47，如图9所示，安装时，使各凹部63a、63b、63c……，具有最大倾斜角的侧部A的方向，形成远离观看者视点Ob1一侧的方向(Y方向)。
夹持液晶层30的透明电极层15和透明电极层25，相互交叉形成带状，构成其交点区域形成像素的单纯阵列型液晶装置。
在本实施方式的反射型液晶显示装置在3中，当外光入射到显示面1a上时，入射光进入液晶屏35b内，透过各层，到达反射体47的表面，利用反射体47的凹部63a、63b、63c……的曲面，以很宽的角度反射，再次透过上述各层，从显示面1a射出。该射出光在很宽的视野角范围内形成散射，所以该显示面1a不会从很宽的视角映入光源，可以进行观看，当从与配向方向Y相反一侧的视点Ob1方向观看时，特别是在法线方向P1和主要观看方向α1形成角度为0度到20度内观看时，可形成最大明亮度的画面。
在本实施方式的反射型液晶显示装置在3中，通过具有上述构成形成很多个凹部63的反射体47，入射到液晶单元35b的入射光由反射体47反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到小于30度的范围内，在反射模式时，相对于液晶显示装置3的显示面1a，从法线方向P1到小于30度的范围内，反射光量很多，所以反射光量在接近观看者的视点Ob1方向上的分布很高，在实用的视点中，特别是在法线方向P1和主要观看方向α1形成夹角θ1角度为0度到20度之内，液晶显示装置能实现明亮的显示(画面)。
特别是，入射到液晶单元35b的入射光由反射体47反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向P1到20度的范围内，在反射模式时，相对于液晶显示装置3的显示面1a，从法线方向P1到20度范围内的反射光量很多，反射光量在接近观察者的视点Ob1的方向上分布很高，而且，反射光量大、区域宽，所以在实用的视点中，特别是在法线方向P1和主要观看方向α1形成角度为0度到20度内，液晶显示装置可实现明亮的显示(画面)。
在图5所示的第3实施方式的反射型液晶显示装置3中，反射体47和电极层15以不同的层形成，但电极层15本身也可利用反射体47形成，而且，使电极层15形成在图5的反射体47的位置上，透明电极层也可兼作反射体，反射型液晶显示装置的层构成可简单化。
在第3种实施方式中，对将反射外部入射光的反射体47内装在基板10和基板20之间的内带反射体型的情况作了说明，但也可以采用将反射体设在夹持液晶层的2个基板外侧上的外带反射体型。
在第3种实施方式中，对将本发明的液晶显示装置适用于反射型液晶显示装置的情况作了说明，但也适用于半透过反射型液晶显示装置，这种情况下，反射体47的厚度取为8nm～50nm(80～500)的范围内，最好取为8nm～30nm(80～300)的范围，更好取为8nm～20nm(80～200)的范围，也可在第1基板10的外侧面上配置背后照明。
在第3种实施方式中，对将本发明适用于单纯阵列型的反射型液晶显示装置的情况作了说明，同样也能适用于使用了薄膜晶体管或薄膜二极管的有源阵列型，或扇形体型液晶显示装置等。这些液晶显示装置都包括在本发明内。
在第1～第3种实施方式中，对在第2基板20和偏振光片28之间设置一个位相差板的情况作了说明，也可设置数个位相差板。
图11中示出了向第3实施方式的反射型液晶显示装置3的表面1a上，以入射角30°(从立在显示面1a的垂线(法线)的一侧观看显示的、观看者的视点Ob1，与相反侧照明外光光轴形成的角度)照射外光，观看方向α(受光角)从垂线位置(法线位置)(0°)移动到60°时的受光角(°)与明亮度(反射率)的关系。图11中，实线④、⑤示出了第3种实施方式的反射型液晶显示装置的受光角和反射率的关系，实线④和⑤的不同点是反射体47的凹部63的形状和配列方向不同。
在图11中，作为比较例，以虚线③示出了以前使用的图12或图13所示液晶显示装置中，没有设置背后照明型的受光角和反射率的关系。
如图11所明确的那样，比较例的液晶显示装置，反射率的峰值存在于正反射的角度(受光角30°)，当受光角小于20°时，反射率大幅度减小，从正反射方向看到明亮的显示，从其他方向看到暗淡的显示。
与其相反，在具有以实线④表示特性的实施方式3的液晶显示装置中，反射率高峰值在从法线方向(受光角0°)到小于30度的范围内，以受光角约为25°为中心存在反射率高峰值区，在受光角0°～30°内，与比较例相比，显示出高的反射率，从接近法线方向的方向观看显示时，认为看到了比比较例明亮的显示。在具有以实线⑤表示特性的实施方式3的液晶显示装置中，反射率的峰值存在于从法线方向(受光角0°)到20度的范围，在以受光角约15°为中心处存在反射率高峰值区域，在受光角0°～22°内显示出比比较例高的反射率，从接近法线方向的方向观看显示时，认为看到了比比较例更明亮的显示。
由此，将本实施方式的液晶显示装置任何一种构成组装在便携式电话和笔记本型PC等便携式电子设备的显示部分上时，辨视性特别良好。发明效果如以上详细说明，依据本发明的液晶显示装置，相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要观看方向形成的角度在0度到20度内时，入射到上述液晶显示装置的入射光由反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向到30度范围内，入射到上述液晶显示装置的入射光由反射体反射的反射光反射率的峰值，最好设定在从法线方向到20度范围内，当从接近液晶显示装置显示面的法线方向的方向观看显示时，具有比其他视角更明亮的视角特性。
依据本发明的液晶显示装置，相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要观看方向形成角度为0度到20度时，入射到上述液晶显示装置的入射光由上述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从法线方向到小于30度范围内，入射到上述液晶显示装置的入射光由反射体反射的反射光反射率的峰值，最好设定在从法线方向到20度的范围内，从接近液晶显示装置显示面法线方向的方向观看显示时，具有比其他视角看到更明亮的视角特性。
依据本发明的便携式电子设备，由于显示部分具有上述任何构成的本发明液晶显示装置，以反射模式工作，或以反射模式和透射模式工作，都能获得显示面(画面)的辨视性优良的便携式电话和笔记本型PC等便携式电子设备。
权利要求
1.一种液晶显示装置，其特征在于在相对夹持液晶层的基板中一个基板的内侧面上，从该透明基板侧依次设置电极和配向膜，在另一个基板的内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，形成液晶单元，在所述一个基板的外侧面或该基板和设在其内侧面上的电极之间设置反射体，在所述另一个基板的外侧面上，从该基板侧依次设置位相差板和偏振光片；相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要观看方向形成的夹角角度为0度到20度时，入射到所述液晶显示装置的入射光由所述反射体反射的反射光的反射率的峰值，设定在所述法线方向到30度范围内。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于入射到所述液晶显示装置的入射光由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从所述法线方向到20度的范围内。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述反射体，是在基体材料上形成金属膜或在基体材料的表面上形成很多具有光反射性的凹部，这些凹部，各个凹部的内面一部分形成球面，而且，倾斜角分布形成在-30度～+30度范围内，所述凹部的深度在0.1μm～3μm范围内的不规则方式形成，所述很多个凹部，相邻接凹部的间距在5μm～50μm范围内以不规则方式配置。
4.一种液晶显示装置，其特征在于在相对夹持液晶层的基板中的一个基板内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，在另一个基板的内侧面上，从该基板侧依次设置电极和配向膜，形成液晶单元，在所述一个基板的外侧面或者该基板和设在其内侧面上的电极之间设置反射体，在另一个基板的外侧面上，从该基板侧依次设置位相差板和偏振光片；相对于该液晶显示装置的显示面，法线方向和主要观看方向形成夹角角度为0度到20度时，入射到所述液晶显示装置的入射光由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在所述法线方向到小于30度范围内。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于入射到所述液晶显示装置的入射光由所述反射体反射的反射光反射率的峰值，设定在从所述法线方向到20度的范围内。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于所述反射体是在基体材料上形成金属膜或在基体材料表面上形成很多具有光反射性的凹部，这些个凹部，各个凹部在1侧部形成最大的倾斜角(曲面上任意点的连接平面和基体材料表面形成角度的绝对值)，所述凹部的深度在0.1μm～3μm范围内以不规则形式形成，所述很多个凹部，邻接凹部的间距在5μm～50μm范围内以不规则形式配置。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于所述反射体的基体材料或金属膜的厚度为8nm～20nm。
8.一种便携式电子设备，其特征在于显示部分具有权利要求1所述的液晶显示装置。
全文摘要
本发明提供一种改进视角特性的液晶显示装置及使用它的便携式电子设备,该液晶显示装置,是在夹持液晶层的相对基板(10)、(20)中一个基板(10)的内侧面上,从该基板(10)侧依次设置电极和配向膜,在另一个基板(20)的内侧面上,从该基板(20)侧依次设置电极和配向膜,在这样形成的液晶单元的基板(10)的外侧面或基板(10)和设在其内侧面上的电极之间设置反射体,在基板(20)的外侧面上,从基板(20)侧依次设置位相差板和偏振光片,相对于该液晶显示装置的显示面,法线方向和主要观看方向α形成角度0度到20度时,入射到液晶显示装置的入射光由反射体反射的反射光反射率的峰值,设定在从法线方向到20度范围内的液晶显示装置。
文档编号G02F1/1335GK1381755SQ02105700
公开日2002年11月27日 申请日期2002年4月18日 优先权日2001年4月19日
发明者吉井克昌, 森池达哉, 鹿野满 申请人:阿尔卑斯电气株式会社