显示装置的制作方法

专利名称：显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及透反型液晶显示装置或反射型液晶显示装置。
背景技术：
通常，液晶显示器(LCD)包括成对的面板和夹置在面板之间的介电各向异性液晶(LC)层，面板各自具有在它们内表面上的电极。在LCD中，在电场产生电极之间的电压差的变化，即由电极产生的电场强度的变化改变了通过LCD的光的透射率，因此通过控制电极之间的电压差获得了所希望的图像。
根据用于图像显示的光源的种类，LCD被分为三种类型透射型、反射型和透反型。在透射型LCD中，使用背光从背面照射像素。在反射型LCD中，使用源自周围环境的入射光从正面照射像素。透反型LCD结合了透射型和反射型的特性。在中等光条件下，比如室内环境或在完全黑暗时，这些LCD以透射模式工作，而在非常亮的条件下，比如室外环境中，它们则以反射模式工作。
在透反型LCD和反射型LCD中，两种吸收偏振器分别附着到面板的外表面，而这两种偏振器是通过向拉伸PVA中添加碘分子或双色染料而制备的薄膜。通常，吸收偏振器具有独特的光学特性。即，它们仅允许入射光的P波通过而吸收S波。理论上，吸收偏振器透射50％的入射光而吸收其余的50％。但是，由于在其表面上的光损耗，吸收偏振器实际上仅透射43％到45％。在穿过吸收偏振器的光由于在反射电极的反射而再次返回到同一吸收偏振器的情形，穿过吸收偏振器的光的透射率又只有39％到41％，即使反射电极处的反射为100％且滤色器没有导致光损耗。因此，由于用于彩色显示的滤色器导致了光损耗，还由于在反射电极处的实际反射并非100％，所以实际透射率小于39％到41％。

发明内容
本发明的目的是改善以反射模式工作的LCD的可视性和显示亮度。
为了实现该目的，本发明的反射型LCD或透射型LCD使用一种光学系统，其包括依次设置在显示面板组件上的反射偏振器、λ/4延迟器和功能透明板，且功能透明板具有第一刻面和第二刻面。另外，还可以使用另一种光学系统，其包括依次设置在显示面板组件上的λ/4延迟器、选择反射层和功能透明板。
具体而言，根据本发明的一个方面，提供了一种显示装置，其包括显示面板组件；反射偏振器，设置在所述显示面板组件上，以透射在第一方向上的线性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第一λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，设置在所述第一λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面包括无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分。
该显示装置还可以包括第二λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器和所述显示面板组件之间；第一吸收偏振器，设置在所述第二λ/4延迟器和所述反射偏振器之间；第二吸收偏振器，设置在所述显示面板组件下；第三λ/4延迟器，设置在所述第二吸收偏振器和所述显示面板组件之间。
反射偏振器可以是利用双亮度增强膜(DBEF)的偏振器，其是基于由折射系数各向异性所造成的反射率的各向异性，或精细线形图案而制备。
该显示装置还可以包括设置在所述显示面板组件之下的背光单元。
在该装置中，显示面板组件、反射偏振器、第一λ/4延迟器和功能透明板可以通过粘结剂结合。
由于所述功能透明板的底表面或所述第一λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间可以形成在所述功能透明板和第一λ/4延迟器之间，且这些空间可以由折射系数等于所述功能透明板和第一λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。作为用于所述空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。
显示面板组件包括液晶层。液晶层的液晶分子以90°扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、电控双折射(ECB)模式或面内切换(IPS)模式排列。
功能透明板的顶表面可以具有多个棱镜，该棱镜包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。在该情形，无胆甾型液晶材料的第一刻面和有胆甾型液晶材料的刻面形成于功能透明板的顶表面，且可以分别反射光一次。因此，反射的光再次返回向所述第一λ/4延迟器。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面可以具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。此时，在这两个表面的图案中形成的顶点可以形成从彼此偏离。
根据本发明的另一个方面，提供了一种显示装置，其包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；反射偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，以透射在第一方向上的线性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；功能透明板，设置在所述第二λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件下；下偏振器，设置在所述第三λ/4延迟器下。
形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面可以具有在其上的胆甾型液晶层。
显示装置还可以包括上偏振器，该上偏振器设置在所述第一λ/4延迟器和所述反射偏振器之间。
反射偏振器可以是利用双亮度增强膜(DBEF)的偏振器，其是基于由折射系数各向异性所造成的反射率的各向异性，或精细线形图案而制备的。
该显示装置还可以包括设置在所述显示面板组件之下的背光单元。
在该装置中，功能透明板、第二λ/4延迟器、反射偏振器、第一λ/4延迟器、显示面板组件、第三λ/4延迟器和下偏振器通过粘结剂结合。
由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间可以形成在所述功能透明板和第二λ/4延迟器之间，以及这些空间由折射系数等于所述功能透明板和第二λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。作为用于所述空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。
形成在功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
功能透明板的顶表面具有棱镜结构，所述棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。在该情形中，第一刻面和第二刻面可以分别反射从第二λ/4延迟器入射的光一次。因此，反射的光再次返回向第二λ/4延迟器。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。在该结构中，这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种显示装置，包括显示面板组件；第一λ/延迟器，设置在所述显示面板组件上；反射偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，以透射在第一方向上的线性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，设置在所述第二λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
形成在功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层。另外，形成在功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
功能透明板的顶表面具有棱镜结构，该棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。在该结构中，这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
形成在功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从第二λ/4延迟器入射的光一次。因此，反射光再次返回向第二λ/4延迟器。
由于功能透明板的底表面或所述第二λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间可以形成在所述功能透明板和第二λ/4延迟器之间，以及这些空间由折射系数等于所述功能透明板和第二λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。作为用于所述空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种显示装置，其包括显示面板组件；选择反射层，设置在所述显示面板组件上，以透射在第一方向上的圆偏振的外部入射光的分量，和反射在与所述第一方向相反的第二方向上圆偏振的外部入射光的分量；以及功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面包括无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分。
该显示装置还可以包括第一偏振器，设置在所述选择反射层和所述显示面板组件之间；第一λ/4延迟器，设置在所述第一偏振器和所述显示面板组件之间；第二λ/4延迟器，设置在所述选择反射层和所述第一偏振器之间；第二偏振器，设置在所述显示面板组件之下；第三λ/4延迟器，设置在所述第二偏振器和所述显示面板组件之间；背光单元，设置在所述显示面板组件之下。
在该结构中，选择反射层可以由胆甾型液晶材料形成。
在该装置中，显示面板组件、选择反射层和功能透明板可以使用粘结剂结合。
由于功能透明板的底表面或选择反射层的顶表面的表面结构，空间可以形成在所述功能透明板和选择反射层之间，以及这些空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。作为用于所述空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。
该显示装置包括LC层。该LC层具有的液晶分子以90°扭曲向列(TN)模式、垂直配向(VA)模式、电控双折射(ECB)模式或面内切换(IPS)模式排列。
功能透明板的顶表面可以具有多个棱镜，该棱镜包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。在该结构中，功能透明板的顶表面形成的第一刻面和第二刻面分别反射从选择反射层入射的光一次。因此，反射的光再次返回向所述选择反射层。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。在该情形，这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种显示装置，其包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；第一偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的线性偏振的外部入射光，且反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述第一偏振器上；选择反射层，设置在所述第二λ/4延迟器上，以透射在第三方向上的圆偏振的入射光的分量，且反射在与所述第三方向相反的第四方向上圆偏振的入射光的分量；功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件下；以及第二偏振器，设置在所述第三λ/4延迟器下。
在该结构中，形成在功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层，并且选择反射层可以由胆甾型液晶材料形成。
该显示装置还可以包括设置在所述显示面板组件之下的背光单元。
在该装置中，功能透明板、选择反射层、第二λ/4延迟器、第一偏振器、第一λ/4延迟器、显示面板组件、第三λ/4延迟器和第二偏振器通过粘结剂结合。
由于所述功能透明板的底表面或所述选择反射层的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和选择反射层之间。这些空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。作为空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。
形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面可以仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量，且反射其余分量。
功能透明板的顶表面可以具有棱镜结构，该棱镜结构可以包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。在该情形，形成在功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从所述选择反射层入射的光一次。因此，反射的光再次返回向所述选择反射层。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。在该情形，这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种显示装置，其包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；第一偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的线性偏振的光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的光；第二λ/4延迟器，设置在所述第一偏振器上；选择反射层，设置在所述第二λ/4延迟器上，以透射在第三方向上的圆偏振的光的分量，和反射在与所述第三方向相反的第四方向上圆偏振的光的分量；功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面可以具有在其上的胆甾型液晶层，并且可以仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量，且反射其余分量。
功能透明板的顶表面可以具有棱镜结构，该棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。在该情形，形成在所述功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面可以分别反射从所述选择反射层入射的光一次。因此，所述反射光再次返回向所述选择反射层。
功能透明板可以具有顶表面和底表面，该顶表面和底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案。在该情形，这两个表面的图案的顶点形成从彼此偏离。
由于功能透明板的底表面或所述选择反射层的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和选择反射层之间。这些空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。作为用于所述空间的填充材料，可以使用比如硅树脂的有机硅基材料。


通过参考附图更加详细地说明本发明的优选实施例，本发明的上述目的和优点将更加清楚。
图1是根据本发明的实施例的LCD的布局图。
图2是沿图1的线II-II’所截取的横截面图。
图3是沿图1的线III-III’所截取的横截面图。
图4示出了根据本发明实施例的LCD的垂直示意图。
图5示出了根据本发明实施例的LCD上部的光的偏振状态的变化。
图6是比较当LCD在使用外部光的反射模式和使用内部光的透射模式工作时的偏振状态的视图。
图7到12是示出根据本发明的实施例的制造功能透明板的工艺步骤的示意性横截面视图。
图13是根据本发明另一个实施例的LCD的功能透明板的示意性横截面视图。
图14是示出根据本发明又一个实施例的反射型LCD中的光的偏振状态的变化的横截面视图。
图15是根据本发明又一个实施例的LCD的布局图。
图16是沿图15的线XVI-XVI’所截取的横截面图。
图17是沿图15的线XVII-XVII’所截取的横截面图。
图18示出了根据本发明另一个实施例的LCD的垂直示意图。
图19示出了根据本发明又一个实施例的LCD上部的光的偏振状态的变化。
图20是比较当LCD在使用外部光的反射模式和使用来自背光单元的内部光的透射模式工作时的偏振状态的视图。
图21到24是示出根据本发明的又一个实施例的制造LCD的选择反射层的工艺步骤的示意性横截面视图。
图25到图30是示出根据本发明又一个实施例的制造LCD的功能透明板的工艺步骤的示意性横截面视图。
图31是根据本发明又一个实施例的LCD的功能透明板的示意性横截面视图。
图32是示出根据本发明又一个实施例的反射型LCD中的光的偏振状态的变化的横截面视图。
具体实施例方式
现将参考附图在其后更加全面地描述本发明的优选实施例，在附图中显示了本发明的优选实施例。但是，本发明可以以不同的形式实现且不应解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开充分和完整，且将本发明的范围全面地传达给本领域的技术人员。
在附图中，为了清晰，夸大了层、膜和区的厚度。通篇相似的标号指示相似的元件。可以理解当比如层、膜、区和基板的元件被称为在另一元件“上”时，其可以直接在其他元件上，也可以存在中间元件。
这里，将参考图1到图3描述根据本发明的优选实施例的LCD。
图1是根据本发明的实施例的LCD的布局图。图2和3是分别沿图1的线II-II’和III-III’所截取的LCD的示意性横截面图。
参考图1到图3，本实施例的LCD具有彼此相对的TFT阵列面板100、公共电极面板200以及夹置于它们之间的液晶层3，且液晶层3具有与两个面板100和200的表面平行或垂直排列的液晶。
可以将LC层3中的LC分子排列为90°扭曲(TN)向列模式、垂直配向(VA)模式、电控双折射(ECB)模式。
TFT阵列面板100配置如下。
多条栅线121和多条存储电极线131形成于由透明玻璃或塑料制成的绝缘基板110上。
用于传输栅信号的栅线121基本上沿水平方向延伸而且从彼此分开。每条栅线121包括多个向上突出的栅电极124以及具有用于连接到外部装置的相对较大的尺寸的端部125。
存储电极线131基本上沿水平方向延伸，且基本上平行于栅线121。每条存储电极线131包括向上和向下突出的多个存储电极133。存储电极线131接收比如公共电压的预定电压，该公共电压施加到公共电极面板200的公共电极270。
栅线121和存储电极线131优选地由比如Al和Al合金的含铝(Al)金属、比如Ag和Ag合金的含银(Ag)金属、比如Cu和Cu合金的含铜(Cu)金属、比如Mo和Mo合金的含Mo金属、铬(Cr)、钛(Ti)或钽(Ta)制成。栅线121和存储电极线131可以配置为多层结构，其中包括具有不同物理性质的至少两个导电层(未示出)。在这样的结构中，这两层中的上层优选地由包括比如含Al金属、含Ag金属、含Cu金属等的低电阻率金属制成，以降低在栅线121和存储电极线131中的信号延迟或电压降；而下层则由与比如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)的其他材料具有好的物理、化学和电接触性质的材料制成。例如，含Mo金属、Cr、Ti或Ta等可以用于形成同样的层。该两层组合的适当示例为下Cr层和上Al-Nd层。然而，栅线121和存储电极线131也可以配置为单层结构。
栅线121和存储电极线131的所有横向侧面优选相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
由比如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)制成的栅绝缘层140形成于栅线121和存储电极线131上。
由氢化非晶硅(简称“a-Si”)或多晶硅制成的多个线形半导体151形成于栅绝缘层140上。每个线形半导体151基本沿垂直方向延伸，且包括沿相应的栅电极124延伸的多个突出154和从相应的突出154延伸的多个延伸部分157。线形半导体151在栅线121和存储电极线131附近扩展以完全覆盖它们。
多个线形欧姆接触161和岛状欧姆接触165形成在线形半导体151上。欧姆接触161和165可以由硅化物或n型杂质重掺杂的n+氢化非晶硅制成。线形欧姆接触161包括多个突出163。突出163和岛状欧姆接触165组位于半导体151的突出154上。
半导体151以及欧姆接触161和165的所有侧面相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
多条数据线171和从数据线171分开的多个漏电极175形成于欧姆接触161和165与栅绝缘层140上。
用于传输数据信号的数据线171基本上沿垂直方向延伸且与栅线121和存储电极线131相交。每条数据线171包括端部179，端部179具有与另一层或外部装置连接的较大的尺寸。
每个漏电极175包括与存储电极133之一重叠的扩展部分177。每条数据线171还包括多个源电极173，源电极173沿相应的栅电极124突出并向栅电极124延伸。每个源电极173围绕漏电极175的条形端部的局部部分。
栅电极124、源电极173和漏电极175与半导体151的突出154形成了薄膜晶体管(TFT)。该TFT的沟道形成于设置在源电极173和漏电极175之间的突出154中。
数据线171和漏电极175优选由难熔金属制成，比如含Cr金属、含Mo金属、Ta或Ti等，并且可以配置为多层结构，该多层结构可以包括由Mo、Mo合金、Cr等中之一构成的下层(未示出)和由含铝金属构成的上层(未示出)。
相似于栅线121和存储电极线131，数据线171和漏电极175的所有侧面相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
欧姆接触161和165仅存在于在下的半导体151和在上的数据线171之间，以及在下的漏电极175和在上的半导体151之间，以减少它们之间的接触电阻。线形半导体151在未被数据线171和漏电极175覆盖之处部分地显露，以及在源电极173和漏电极175之间部分地显露。
钝化层180形成于数据线171、漏电极175上和半导体151的显露的部分上，该钝化层180由比如SiNx或SiO2的无机材料制成。
有机绝缘层187形成于钝化层180上，有机绝缘层187由具有好的平坦性质的感光有机绝缘体制成。有机绝缘层187的顶表面是不平坦的。由于非平坦的表面，覆盖有机绝缘层187的反射层194的顶表面也是不平坦的。反射层194不平坦的顶表面防止了镜面反射。因此，消除了由于镜面反射可能在LCD屏幕上显示的图像。在栅线121和数据线171的端部125和179去除有机绝缘层187，所以钝化层180仅保留在端部125和179上。
钝化层180具有暴露数据线171的端部179的多个接触孔183。在钝化层180和栅绝缘层140中形成了暴露栅线121的端部125的多个接触孔182。在钝化层180和有机绝缘层187中形成了暴露漏电极175的扩展部分177的多个接触孔185。这些接触孔182、183和185可以具有多边形或圆形形状。且接触孔182、183和185的侧壁可以在30-85°角的范围内相对于基板110的表面倾斜，或者成形为阶梯状。
多个像素电极190形成于有机绝缘层187上。
每个像素电极190包括透明电极192和形成于该透明电极192上的反射电极194。透明电极192由比如ITO或IZO的透明导电材料制成，且反射电极194由具有比如Al、Al合金、Ag或Ag合金的反射性不透明材料制成。每个像素电极190还可以包括由Mo、Mo合金、Cr、Ti或Ta制成的接触辅助(未示出)。该接触辅助保证了透明电极192和反射电极194之间的接触特性，同时防止由于透明电极192氧化反射电极194。
每个像素划分为没有反射电极194的透射区TA和具有反射电极194的反射区RA。有机绝缘层187从透射区TA中移除，从而在此处形成透射窗口195。由于透射窗口195，在透射区TA的单元间隙几乎是反射区RA的单元间隙的两倍大，从而补偿透射区TA和反射区RA之间的光路差。
将像素电极190通过接触孔185物理上和电气上连接到漏电极175的扩展部分177，以从漏电极175接收数据电压。向像素电极190提供有数据电压，从而与公共电极面板200的公共电极270协作产生电场，确定夹置于两个电极之间的LC层3中的分子取向。
每组像素电极190和公共电极270形成LC电容器，该LC电容器在截止TFT之后能够存储所施加的电压。为了增加LC电容器的电压存储能力，还提供了并联连接到LC电容器的存储电容器。重叠漏电极175的扩展部分177和存储电极133实现了存储电容器。另外，重叠像素电极190和与之相邻的栅线121可以实现存储电容器。在该情形，可以省略存储电极线131。
像素电极190可以与之相邻的栅线121以及与之相邻的数据线171重叠以增加开口率，但这样的重叠部分并不是必须的。
像素电极190可以由透明导电聚合物制成。但是，在反射型LCD中可以使用不透明的反射金属。
多个接触辅助95和97形成于与焊盘(pad)部分关联的钝化层180上，并且分别通过接触孔182和183连接到栅线121的端部125和数据线171的端部179。接触辅助95和97补充端部125和179与外部器件之间的附着性，且保护它们。接触辅助95和97可以形成在与透明电极192或反射电极194相同的层上。但是，因为它们不是必要的元件，所以可以将其省略。
面对TFT阵列面板100的公共电极面板200如下配置。
在由比如玻璃的透明绝缘材料形成的绝缘基板210上提供称为“黑矩阵”的光阻挡构件220。光阻挡构件220防止像素电极190之间通过隔肋泄漏出的光，且界定面对像素电极190的开口区。
多个滤色器230形成于基板210和光阻挡构件220上，它们大部分设置在由光阻挡构件220界定的开口区中。每个滤色器230沿垂直方向形成在两条相邻的数据线171之间，且表现红、绿和蓝色之一。滤色器230以条形状彼此连接。
在典型的透反型LCD中，在透射区TA中，光仅通过滤色器230一次，而在反射区RA中，光通过两次。因此，在透射区TA和反射区RA之间产生了色调的差异。为了减小TA和RA这两个区域之间的色调的差异，可以使用两种方法。第一种方法是，根据滤色器230的位置的不同来形成它的厚度。即，在该方法中，设置在透射区TA中的滤色器230的特定部分形成得要厚于设置在反射区RA中的其余部分。第二种方法是在滤色器230的反射区RA中形成光孔。
由比如ITO或IZO的透明导电材料制成的公共电极270形成于光阻挡构件220和滤光器230上。
LC层3夹置于彼此面对的两个面板100和200之间。
下偏振器12和上偏振器22分别附着于两个面板100和200的外表面。上偏振器22的透射轴(θ)与下偏振器12的透射轴(θ+90°)彼此相互成直角交叉。
下λ/4延迟器13夹置在TFT阵列面板100和下偏振器12之间，第一上λ/4延迟器14夹置在公共电极面板200和上偏振器22之间。
反射偏振器15设置在上偏振器22上，而第二λ/4延迟器16则设置在反射偏振器15上。
功能透明板17设置在第二λ/4延迟器16上。功能透明板17的顶表面由多个棱镜构成。每个棱镜包括第一刻面17-1和第二刻面17-2，在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在胆甾型液晶层。
下面，将详细地说明上述LCD的结构和在相同的LCD中的光偏振原理。
图4示出了根据本发明实施例的LCD的垂直示意图。
图4的显示面板组件300包括TFT阵列面板100和公共电极面板200以及夹置于它们之间的LC层3。
下λ/4延迟器13附着到显示面板组件300的下表面，而下偏振器12则附着到下λ/4延迟器13的下表面。
同时，第一上λ/4延迟器14附着到显示面板组件300的上表面，而上偏振器22则附着到第一上λ/4延迟器14的上表面。反射偏振器15附着到上偏振器22的上表面，而第二λ/4延迟器16则附着到反射偏振器15上。功能透明板17形成在第二λ/4延迟器16上，并且其顶表面由第一刻面17-1和第二刻面17-2的多个组合构成。
下面将给出上述结构的更加详细的说明。
偏振器12和22分别附着到面板100和200的外表面。它们的透射轴彼此成直角交叉。这两个偏振器12和22是吸收型偏振器，它们仅透射平行于它们的透射轴振动的线形偏振入射光，并且吸收垂直于它们的透射轴振动的线形偏振入射光。
该实施例的LCD总共使用了三个λ/4延迟器。通过在彼此正交且分别平行于它们的快轴和慢轴的两个偏振分量之间造成四分之一波长的相差，这三个λ/4延迟器13、14和16每个都将圆偏振光转换为线形偏振光或将线形偏振光转换为圆偏振光。这里，实际中，圆偏振光可以是椭圆偏振光，但是出于方便起见，椭圆偏振光也可以被称为圆偏振光。
三个λ/4延迟器13、14和16的快轴优选形成在偏振器12和22的透射轴(θ和θ+90°)的±45°，以最大化这两个偏振分量之间的相差。然而，除了设置为彼此垂直或平行外，它们可以设置在不同的角度。
反射偏振器15设置在上偏振器22上。反射偏振器15的透射轴和反射轴相互垂直。因此，反射偏振器15透射平行于透射轴振动的线形偏振入射光，而反射平行于反射轴振动的线形偏振入射光。反射偏振器15由双亮度增强膜(DBEF)制成，如在美国专利第5,825,543中所公开的，利用了由于折射系数的各向异性所导致的反射各向异性。另外，反射偏振器15可以利用日本专利公开1990-308166所公开的精细线形图案。反射偏振器15和上偏振器22的透射轴设置在相同方向上。
功能透明板17由透明材料形成并且具有由多个第一刻面17-1和多个第二刻面17-2构成的棱镜顶表面，如图4所示。在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在胆甾型液晶层。第二刻面17-2透射在与胆甾型液晶层的光轴相同方向上旋转的圆偏振入射光，而反射在相反方向上旋转的圆偏振入射光。下面将说明第一刻面17-1和第二刻面17-2的制备方法。
功能透明板17、第二λ/4延迟器16、反射偏振器15、上偏振器22、第一上λ/4延迟器、显示面板组件300、下λ/4延迟器13和下偏振器12依次通过粘结剂结合。
图5示出了在具有功能透明板17、第二λ/4延迟器16、反射偏振器15和上偏振器22的LCD上部的光的偏振状态的变化。
如图5所示，入射到功能透明板17上的光根据入射位置和入射角度划分为三种光线(A、B和C)。
首先，说明三种光线中的入射光(A)。
光(A)入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，分离为光路彼此不同的两束单独的光线(A-1)和(A-2)。即，当光(A)接触形成有胆甾型液晶层的第二刻面17-2时，仅有在与胆甾型液晶层的光轴相同方向上旋转的入射光(A)的右旋圆偏振光(A-1)穿过功能透明板17，而在相反方向上旋转的左旋圆偏振光(A-2)则被反射。
穿过功能透明板17的光(A-1)然后通过第二λ/4延迟器16。此时，光(A-1)转换为在X方向上的线性偏振的光。接下来，线性偏振光(A-1)依次通过反射偏振器15和上偏振器22。在该结构中，上偏振器22的透射轴在X方向上，而反射偏振器15的透射轴则在Y方向上。
同时，左旋圆偏振光(A-2)穿过第一刻面17-1然后被相邻的第二刻面17-2再次反射。在这些依次的过程期间，光(A-2)的偏振状态保持没有变化。这是可能的，因为形成有胆甾型液晶层的第二刻面17-2在反射光时不会导致光的偏振状态的任何变化。接下来，左旋圆偏振光(A-2)进入第二λ/4延迟器16。此时，第二λ/4延迟器16将入射光(A-2)转换为Y方向上的线性偏振光。然后，线性偏振光(A-2)由反射偏振器15返回，因为反射偏振器15的反射轴和光(A-2)的偏振方向在同一方向上。由反射偏振器15反射的光在图5中被指定为(A-3)。
下面将说明入射光(B)。
光(B)入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，并且穿过功能透明板17和第二λ/4延迟器16。即使在穿过第二λ/4延迟器16之后，光(B)包括没有改变的所有方向的分量。换言之，第二λ/4延迟器16透射入射光(B)的所有分量。接下来，光(B)进入反射偏振器15，反射偏振器15仅允许平行于它的透射轴(即，X轴)的光的那些分量通过，而反射垂直于透射轴的分量。因此，光(B)由反射偏振器15分为两束单独的光线(B-1)和(B-2)。
同时，光(C)垂直地入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，也分为光路彼此不同的两束单独的光线(C-1)和(C-2)。即，在与胆甾型液晶层的光轴相同方向上旋转的入射光(C)的右旋圆偏振分量(C-1)穿过功能透明板17，然后沿与光(A-1)相同的路径前进，而在相反方向上旋转的入射光(C)的左旋圆偏振分量(C-2)则在第二刻面17-2处反射离开。这里，第一刻面17-1和第二刻面17-2的平面角可以控制来使得左旋圆偏振反射光(C-2)再次入射到第一刻面17-1上，然后在由功能透明板17反射或折射后进入第二λ/4延迟器16。
同时，由反射偏振器15反射的线性偏振光线(A-3)和(B-2)再次进入第二λ/4延迟器16。此时，第二λ/4延迟器16将入射光(A-3)和(B-2)转换为左旋圆偏振光(D)。左旋圆偏振光(D)根据光(D)的入射位置分为两束光线(D-1)和(D-2)。即，光(D-1)入射在功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(D-2)入射在功能透明板17的第二刻面17-2上。这两束光线(D-1)和(D-2)分别由第一刻面17-1和第二刻面17-2双重反射。此时，光线(D-1)和(D-2)通过在第一刻面17-1的反射经历了180°的相变化，从而它们都转变为右旋圆偏振光线。接下来，右旋圆偏振光线(D-1)和(D-2)再次进入第二λ/4延迟器16，第二λ/4延迟器16透射入射光线(D-1)和(D-2)，以与光(A-1)相似的方式将它们转变为X方向上的线性偏振光。
如上所述，通过功能透明板17的第一刻面17-1和第二刻面17-2从周围环境入射的光在由反射偏振器15反射后没有离开LCD，改变偏振方向再次返回到反射偏振器15，从而改善了反射模式中的LCD的显示亮度。为了实现该效果，优选设计功能透明板17，使得其第一刻面17-1和第二刻面17-2表现出可能最大的折射系数差，同时具有可能最大的尺寸。还优选将两个刻面17-1和17-2之间的角形成得尽可能大。在外部空气和功能透明板17的折射系数之间的差异较大的情形，在外部光进入功能透明板17时不会发生全反射，而当光从功能透射板17发射时产生全反射。因此，改善了外部光的使用效率。
图6是比较当LCD在使用外部光的反射模式和使用内部光的透射模式工作时的偏振状态的视图。
在该实施例中，LC层3由扭曲向列LC分子构成。扭曲向列LC分子具有特有的光学性质。具体而言，当施加电场时，它们在垂直方向上对齐，由此没有导致对通过LC层3的光的偏振状态的变化，但是当没有施加电场时，它们在水平方向上对齐，由此导致对通过LC层3的光的偏振状态的变化。
下面，将参考图6首先对在没有对LC层3施加电场时光的偏振状态的变化进行说明。
在图6中，最左边的光(R1)是在反射模式中在没有对LC层3施加电场时从周围环境入射的光。光(R1)作为X方向上的线性偏振光连续地穿过反射偏振器15和上偏振器22。该线性偏振光(R1)然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该入射光转变为右旋圆偏振光。该右旋圆偏振光(R1)在穿过上绝缘基板210和滤色器230之后进入LC层3。在该情形，由于没有对LC层3提供电场，所以该光转变为Y方向上的线性偏振光。线性偏振光(R1)通过在反射偏振器15的反射旋转180°。然而，光(R1)即使在旋转之后仍然保持偏振状态无变化。反射的光(R1)当穿过LC层3时再次转变为右旋圆偏振光，然后在穿过上滤色器230和绝缘基板210之后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该右旋圆偏振光(R1)转变为X方向上的线性偏振光。接下来，该线性偏振光(R1)在穿过上偏振器22和射偏振器15之后进入第二λ/4延迟器16。此时，该线性偏振光(R1)由第二λ/4延迟器16转变为右旋圆偏振光，然后在穿过功能透明板17之后离开LCD。此时，LCD屏幕显示为白色状态。
同时，从内部光源即背光单元500提供光。该光穿过下偏振器12。在该步骤中，仅有Y方向上的光的线性偏振分量(T)保留，而其余分量被吸收去除。该线性偏振分量(T)由下λ/4延迟器13转变为左旋圆偏振光(T1、T2)。光(T1)是在透射模式中没有电场施加到LC层3时从内部光源提供的光。左旋圆偏振光(T1)在穿过下绝缘基板110之后进入LC层3，并且在穿过LC层3时转变为右旋圆偏振光。该右旋圆偏振光(T1)穿过上绝缘基板210，然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，光(T1)由第一上λ/4延迟器14转变为X方向上的线性偏振光。接下来，该线性偏振光(T1)连续地穿过上偏振器22和射偏振器15。然后，穿过这两个偏振器的光(T1)穿过第二λ/4延迟器16，由此被转变为右旋圆偏振光。该右旋圆偏振光(T1)然后离开LCD。此时，LCD屏幕显示为白色状态。
下面，将参考图6首先对施加电场的LC层3的情形中偏振状态的变化进行讨论。
在图6中，光(R2)是在反射模式中对LC层3施加电场时从周围环境入射的光。光(R2)作为X方向上的线性偏振光连续地穿过反射偏振器15和上偏振器22。该线性偏振光(R2)然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该入射光(R2)转变为右旋圆偏振光。接下来，该右旋圆偏振光(R2)在穿过上绝缘基板210和滤色器230之后进入LC层3。在该情形，施加电场的LC层3没有对穿过其的光的偏振状态造成改变。接下来，右旋圆偏振光(R2)通过在反射电极194的反射旋转180°，由此被转变为左旋圆偏振光。由反射电极194反射的左旋圆偏振光(R2)再次进入LC层3，而没有改变偏振状态，然后在穿过滤色器230和上绝缘基板210之后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该入射的左旋圆偏振光(R2)转变为Y方向上的线性偏振光。接下来，上偏振器22完全吸收Y方向上的线性偏振光，从而没有光离开LCD。在该情形中，LCD屏幕显示为黑色状态。
同时，图6的光(T2)是在透射模式中对LC层3施加电场时从背光单元500提供的光。从背光单元500提供的光穿过下偏振器13。在该步骤中，仅有光在Y方向上的线性偏振分量(T)保留，而其余部分通过吸收而被去除。该Y方向上的线性偏振分量被下λ/4延迟器13转变为左旋圆偏振光。该左旋圆偏振光(T2)在穿过下绝缘基板110之后进入LC层3，然后离开LC层3，而没有偏振状态改变。接下来，该左旋圆偏振光(T2)穿过滤色器230和上绝缘基板210，然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，光(T2)由第一上λ/4延迟器14转变为Y方向上的线性偏振光。接下来，上偏振器22完全吸收线性偏振光(T2)，从而没有光离开LCD。在该情形中，LCD屏幕显示为黑色状态。
如上所述，不管LCD的操作模式如何，当对LC层3施加电场时，LCD平面表现出黑色状态，而在没有对LC层3施加电场时，LCD平面表现出白色状态。
图7到12是示出根据本发明的优选实施例的制造LCD的功能透明板17的工艺步骤的示意性横截面视图。
功能透明板17如下制造。
如图7所示，首先形成具有由第一刻面17-1和第二刻面17-2构成的棱镜顶表面的功能透明板17，然后在其上涂覆光学配向剂20。然后将图7所得到的结构通过第一掩模30选择性地曝光，如图8所示。曝光之后，如图9所示，进行显影工艺，从而仅在第一刻面17-1上保留有光学配向层21。显影之后，在功能透明板17上涂覆胆甾型LC材料40，如图10所示。接着，然后将图10所得到的结构通过第二掩模35选择性地曝光，如图11所示。然后如图12所示，连续地进行显影工艺和UV硬化工艺，从而仅在第二刻面17-2上形成胆甾型LC层41。因此，每个第二刻面17-2由光学配向层21和胆甾型LC层41构成。
图13是根据本发明又一个实施例的LCD的功能透明板的示意性横截面视图。
参考图13，该实施例的功能透明板17具有顶表面和棱镜底表面，该顶表面具有从该表面向内形成的第一刻面17-1和第二刻面17-2，而棱镜底表面则与前面的实施例的功能透明板17的顶表面相类似。在该结构中，棱镜底表面的第一顶点P1和第二顶点P3和顶表面的第三顶点P2位于彼此不同的垂直线上。这是因为这样的结构允许许多反射光达到第二刻面17-2的胆甾型LC层，因此提高了光的利用效率。
在该结构中，一个重要的问题是如何将具有棱镜底表面的功能透明板17附着到第二λ/4延迟器16上。下面将讨论两种可能的方法。
第一种方法是在功能透明板17的底表面上直接形成第二λ/4延迟器16。在该情形，第二λ/4延迟器16成形为功能透明板17的底表面。因此，在第二λ/4延迟器16和反射偏振器15之间形成了空间。在功能透明板17和第二λ/4延迟器16制备为单独的膜的情形，还需要使用粘结剂结合这两种膜的组装工艺。然而，该方法并需要这样的工艺。
第二种方法是将第二λ/4延迟器16附着到反射偏振器15上，然后将功能透明板17设置在第二λ/4延迟器16上。在该情形，在第二λ/4延迟器16和功能透明板17之间形成了空间。
在两种方法中，这些空间可以由空气填充。但是，在该情形中，可能发生的问题是，通过形成空间的上层进入的光当接触填充空间的空气时发生全反射，因此该光不会到达形成空间的下层。为了解决这个问题，优选使用折射系数与上层和下层的平均折射系数非常相似的材料来填充空间。例如，有机硅基材料，例如硅树脂等可以用作填充材料。
可以使用其它具有修改的上或底表面的各种形式的功能透明板17，以替代图2和图13所示的功能透明板17。在所有情形中，优选在功能透明板17上形成第一刻面17-1和第二刻面17-2以使得全反射能够发生在该处，但是功能透明板17的表面呈平面结构或棱镜结构并不是必须的。为了优化LCD的光学系统，应该设计功能透明板17的形式以允许部分反射和全反射以所希望的方式发生在第二λ/4延迟器16的顶表面和功能透明板17之间。换言之，优选设计功能透明板17的形式，以使功能透明板17提高外部光的利用率和显示特性，比如视角、对比度等。
在上述实施例中，上偏振器22设置在反射偏振器15以下。这里，这两个偏振器22和15具有相同的透射轴。因此，即使省略上偏振器22，结果也不会改变。事实上，与上偏振器22(其是吸收类型的偏振器)相比，反射偏振器15具有相对较低的偏振性能。因此，在穿过反射偏振器15后，光还包含有通常应该由反射偏振器反射的部分的分量。在该现象被视为次要问题或LCD的厚度和制造成本视为为最重要的事项的情形，上偏振器22可以省略，即使显示图像的对比度因此而降低。
在上述实施例中，TN LC材料用于LC层3。然而，VA模式或ECB模式LC材料可以用于替代TN LC。而且，使用面内切换技术，公共电极270和像素电极190的透明电极192或反射电极194可以形成在同一绝缘基板上。
图14是示出根据本发明又一个实施例的反射型LCD中的光的偏振状态的变化的横截面视图。
与图6所示的LCD不同，该LCD不包括下λ/4延迟器13、下偏振器12或背光单元500。另外，因为它是反射型LCD，所以该LCD不需要透明电极192。
这里，将参考图15到图17详细地描述根据本发明的又一个优选实施例的LCD。
图15是根据本发明的另一个实施例的LCD的布局图。图16和17是分别沿图15的线XVI-XVI’和XVII-XVII’所截取的LCD的示意性横截面图。
参考图15到图17，本实施例的LCD具有彼此相对的TFT阵列面板100、公共电极面板200以及夹置于它们之间的液晶层3，且液晶层3具有与两个面板100和200的表面平行或垂直排列的液晶。
可以将LC层3中的LC分子排列为90°扭曲(TN)向列模式、垂直配向(VA)模式、电控双折射(ECB)模式。
TFT阵列面板100配置如下。
多条栅线121和多条存储电极线131形成于由透明玻璃或塑料制成的绝缘基板110上。
用于传输栅信号的栅线121基本上沿水平方向延伸，并且从彼此分开。每条栅线121包括多个向上突出的栅电极124以及具有用于连接到外部装置的相对较大的尺寸的端部125。
存储电极线131基本上沿水平方向延伸，且基本上平行于栅线121。每条存储电极线131包括向上和向下突出的多个存储电极133。存储电极线131接收比如公共电压的预定电压，该公共电压施加到公共电极面板200的公共电极270。
栅线121和存储电极线131优选地由比如Al和Al合金的含铝(Al)金属、比如Ag和Ag合金的含银(Ag)金属、比如Cu和Cu合金的含铜(Cu)金属、比如Mo和Mo合金的含Mo金属、铬(Cr)、钛(Ti)或钽(Ta)制成。栅线121和存储电极线131可以配置为多层结构，其中包括具有不同的物理性质的至少两个导电层(未示出)。在这样的结构中，这两层中的上层优选地由包括比如含Al金属、含Ag金属、含Cu金属等的低电阻率金属制成，以降低在栅线121和存储电极线131中的信号延迟或电压降；而下层则由与比如氧化铟锡(ITO)和氧化铟锌(IZO)的其他材料具有好的物理、化学和电接触性质的材料制成。例如，含Mo金属、Cr、Ti或Ta等可以用于形成同样的层。该两层组合的适当示例为下Cr层和上Al-Nd层。然而，栅线121和存储电极线131可以配置为单层结构。
栅线121和存储电极线131的所有横向侧面优选相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
由比如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiO2)制成的栅绝缘层140形成于栅线121和存储电极线131上。
由氢化非晶硅(简称“a-Si”)或多晶硅制成的多个线形半导体151形成于栅绝缘层140上。每个线形半导体151基本沿垂直方向延伸，且包括沿相应的栅电极124延伸的多个突出154和从相应的突出154延伸的多个延伸部分157。线形半导体151在栅线121和存储电极线131附近扩展以完全覆盖它们。
多个线形欧姆接触161和岛状欧姆接触165形成在线形半导体151上。欧姆接触161和165可以由硅化物或n型杂质重掺杂的n+氢化非晶硅制成。线形欧姆接触161具有多个突出163。突出163和岛状欧姆接触165组位于半导体151的突出154上。
半导体151以及欧姆接触161和165的所有侧面相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
多条数据线171和从数据线171分开的多个漏电极175形成于欧姆接触161和165与栅绝缘层140上。
用于传输数据信号的数据线171基本沿垂直方向延伸且与栅线121和存储电极线131相交。每条数据线171包括端部179，端部179具有与另一层或外部装置连接的较大的尺寸。
每个漏电极175包括与存储电极133之一重叠的扩展部分177。每条数据线171还包括多个源电极173，源电极173沿相应的栅电极124突出并向栅电极124延伸。每个源电极173围绕漏电极175的条形端部的局部部分。
栅电极124、源电极173和漏电极175与半导体151的突出154形成了薄膜晶体管(TFT)。该TFT的沟道形成于设置在源电极173和漏电极175之间突出的154中。
数据线171和漏电极175优选由难熔金属制成，比如含Cr金属、含Mo金属、Ta或Ti等，并且可以配置为多层结构，该多层结构可以包括由Mo、Mo合金、Cr等中之一构成的下层(未示出)和由含铝金属构成的上层(未示出)。
相似于栅线121和存储电极线131，数据线171和漏电极175的所有侧面相对于基板110的表面倾斜约20-80°的范围。
欧姆接触161和165仅存在于下面的半导体151和上面的数据线171之间，以及下面的漏电极175和上面的半导体151之间，以减少它们之间的接触电阻。线形半导体151在未被数据线171和漏电极175覆盖之处部分地显露，以及在源电极173和漏电极175之间部分地显露。
钝化层180形成于数据线171、漏电极175上和半导体151的显露的部分上，该钝化层180由比如SiNx或SiO2的无机材料制成。
有机绝缘层187形成于钝化层180上，有机绝缘层187由具有好的平坦性质的感光有机绝缘体制成。有机绝缘层187的顶表面是不平坦的。由于非平坦的表面，覆盖有机绝缘层187的反射层194的顶表面也是不平坦的。反射层194不平坦的顶表面防止了镜面反射。因此，消除了由于镜面反射可能在LCD屏幕上显示的图像。在栅线121和数据线171的端部125和179去除有机绝缘层187，所以钝化层180仅保留在端部125和179上。
钝化层180具有暴露数据线171的端部179的多个接触孔183。在钝化层180和栅绝缘层140中形成了暴露栅线121的端部125的多个接触孔182。在钝化层180和有机绝缘层187中形成了暴露漏电极175的扩展部分177的多个接触孔185。这些接触孔182、183和185可以具有多边形或圆形形状。且接触孔182、183和185的侧壁可以在30-85°角的范围内相对于基板110的表面倾斜，或者成形为阶梯状。
多个像素电极190形成于有机绝缘层187上。
每个像素电极190包括透明电极192和形成于该透明电极192上的反射电极194。透明电极192由比如ITO或IZO的透明导电材料制成，反射电极194由具有比如Al、Al合金、Ag或Ag合金的反射性不透明材料制成。每个像素电极190还可以包括由Mo、Mo合金、Cr、Ti或Ta制成的接触辅助(未示出)。该接触辅助保证了透明电极192和反射电极194之间的接触特性，同时防止由于透明电极192氧化反射电极194。
每个像素划分为没有反射电极194的透射区TA和具有反射电极194的反射区RA。有机绝缘层187从透射区TA中移除，从而在此处形成透射窗口195。由于透射窗口195，在透射区TA的单元间隙几乎是反射区RA的单元间隙的两倍大，从而补偿透射区TA和反射区RA之间的光路差。
将像素电极190通过接触孔185物理上和电气上连接到漏电极175的扩展部分177，以从漏电极175接收数据电压。向像素电极190提供有数据电压，从而与公共电极面板200的公共电极270协作产生电场，确定夹置于两个电极之间的LC层3中的分子取向。
每组像素电极190和公共电极270形成LC电容器，该LC电容器在截止TFT之后能够存储所施加的电压。为了增加LC电容器的电压存储能力，还提供了并联连接到LC电容器的存储电容器。重叠漏电极175的扩展部分177和存储电极133实现了存储电容器。另外，重叠像素电极190和与之相邻的栅线121可以实现存储电容器。在该情形，可以省略存储电极线131。
像素电极190可以与之相邻的栅线121以及与之相邻的数据线171重叠以增加开口率，但这样的重叠部分并不是必须的。
像素电极190可以由透明导电聚合物制成。然而，在反射型LCD中可以使用不透明的反射金属。
多个接触辅助95和97形成于与焊盘部分关联的钝化层180上，并且分别通过接触孔182和183连接到栅线121的端部125和数据线171的端部179。接触辅助95和97补充端部125和179与外部器件之间的附着性，且保护它们。接触辅助95和97可以形成在与透明电极192或反射电极194相同的层上。然而，因为它们不是必要的元件，所以可以将其省略。
面对TFT阵列面板100的公共电极面板200如下配置。
在由比如玻璃的透明绝缘材料形成的绝缘基板210上提供称为“黑矩阵”的光阻挡构件220。光阻挡构件220防止像素电极190之间通过隔肋泄漏出的光，且界定面对像素电极190的开口区。
多个滤色器230形成于基板210和光阻挡构件220上，它们大部分设置在由光阻挡构件220界定的开口区中。每个滤色器230沿垂直方向形成在两条相邻的数据线171之间，且表现红、绿和蓝色之一。滤色器230以条形状彼此连接。
在典型的透反型LCD中，在透射区TA中，光仅通过滤色器230一次，而在反射区RA中，光通过两次。因此，在透射区TA和反射区RA之间产生了色调的差异。为了减小TA和RA两个区域之间的色调的差异，可以使用两种方法。第一种方法是，根据滤色器230的位置的不同来形成它的厚度。即，在该方法中，设置在透射区TA中的滤色器230的特定部分形成得要厚于设置在反射区RA中的其余部分。第二种方法是在滤色器230的反射区RA中形成光孔。
由比如ITO或IZO的透明导电材料制成的公共电极270形成于光阻挡构件220和滤光器230上。
LC层3夹置于彼此面对的两个面板100和200之间。
下偏振器12和上偏振器22分别附着于两个面板100和200的外表面。上偏振器22的透射轴(θ)与下偏振器12的透射轴(θ+90°)彼此相互成直角交叉。
下λ/4延迟器13夹置在TFT阵列面板100和下偏振器12之间，第一上λ/4延迟器14夹置在公共电极面板200和上偏振器22之间。
第二λ/4延迟器16则设置在上偏振器22上，而选择反射层18则设置在其上。
功能透明板17设置在选择反射层18上。功能透明板17的顶表面有多个棱镜构成。每个棱镜包括第一刻面17-1和第二刻面17-2，在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在胆甾型LC层。
下面，将详细地说明上述LCD的结构和在相同的LCD中的光偏振原理。
图18示出了根据本发明另一个实施例的LCD的垂直示意图。
参考图18，显示面板组件300包括TFT阵列面板100和公共电极面板200以及夹置于它们之间的LC层3。
下λ/4延迟器13附着到显示面板组件300的下表面，而下偏振器12则附着到下λ/4延迟器13的下表面。
同时，第一上λ/4延迟器14附着到显示面板组件300的上表面，而上偏振器22则附着到第一上λ/4延迟器14的上表面。第二λ/4延迟器16和选择反射层18依次附着到上偏振器22的上表面上。功能透明板17形成在第二λ/4延迟器16上，并且其顶表面由第一刻面17-1和第二刻面17-2构成。
下面将更加详细地说明上述结构。
偏振器12和22分别附着到面板100和200的外表面。它们的透射轴彼此成直角交叉。这两个偏振器12和22是吸收型偏振器，它们仅透射平行于它们的透射轴振动的线形偏振入射光，并且吸收垂直于它们的透射轴振动的线形偏振入射光。
该实施例的LCD总共使用了三个λ/4延迟器。通过在彼此正交且分别平行于它们的快轴和慢轴的两个偏振分量之间造成四分之一波长的相差，这三个λ/4延迟器13、14和16的每个都将圆偏振光转换为线形偏振光或将线形偏振光转换为圆偏振光。实际上，上述圆偏振光可以是椭圆偏振光，但是出于方便起见，椭圆偏振光也可以被称为圆偏振光。
三个λ/4延迟器13、14和16的快轴优选形成在偏振器12和22的透射轴(θ和θ+90°)的±45°，以最大化这两个偏振分量之间的相差。但是，除了设置为彼此垂直或平行外，它们可以设置在不同的角度。
选择反射层18附着到第二λ/4延迟器16的上表面。选择反射层18仅允许特定方向上的圆偏振光通过，同时反射与该特定方向相反的方向上的圆偏振光。在该实施例中，选择反射层18选择性地透射圆偏振光，且由胆甾型LC层构成。具体而言，选择反射层18透射在与胆甾型LC层的光轴相同方向上旋转的圆偏振入射光，而反射在相反方向上旋转的圆偏振入射光。通常，胆甾型LC可以以各种对齐方式排列。然而，在该实施例中，优选使用平面对齐模式的胆甾型LC材料，其中LC分子的螺旋轴垂直于基板的表面对齐，以使选择反射层18选择性地反射或透射圆偏振光。下面将说明制备选择反射层18的方法。
功能透明板17有透明材料形成并且具有由多个第一刻面17-1和多个第二刻面17-2构成的棱镜顶表面，如图16所示。在第一刻面17-1上不存在附加材料，在第二刻面17-2上存在胆甾型LC层。第二刻面17-2透射在与胆甾型LC层的光轴相同方向上旋转的圆偏振入射光，而反射在相反方向上旋转的圆偏振入射光。下面将说明第一刻面17-1和第二刻面17-2的制备方法。
功能透明板17、选择反射层18、第二λ/4延迟器16、上偏振器22、第一上λ/4延迟器、显示面板组件300、下λ/4延迟器13和下偏振器12依次通过粘结剂结合。
图19示出了在具有功能透明板17、选择反射层18、第二λ/4延迟器16和上偏振器22的LCD上部的光的偏振状态的变化。
如图19所示，入射到功能透明板17上的光根据入射位置和入射角度划分为四种光线(A、B-1、B-2和C)。
首先，说明四种光线中的入射光(A)。
光(A)入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，分离为光路彼此不同的两束单独的光线(A-1)和(A-2)。即，当光(A)接触形成有胆甾型LC层的第二刻面17-2时，在与胆甾型LC层的光轴相同方向上旋转的入射光(A)的右旋圆偏振光(A-1)穿过功能透明板17，而在相反方向上旋转的左旋圆偏振光(A-2)则被反射。
穿过功能透明板17的光(A-1)然后入射到选择反射层18上。此时，由于其设计来允许右旋圆偏振光通过而反射左旋圆偏振光，所以选择反射层18透射右旋圆偏振入射光(A-1)。接下来，右旋圆偏振光(A-1)通过第二λ/4延迟器16。此时，光(A-1)转换为X方向上的线性偏振光。接下来，线性偏振光(A-1)通过透射轴在X方向上的上偏振器22。
同时，由第二刻面17-2反射的左旋圆偏振反射光(A-2)穿过第一刻面17-1，然后被相邻的第二刻面17-2再次反射。在这些依次的过程期间，光(A-2)的偏振状态保持没有变化。这是可能的，因为形成有胆甾型液晶层的第二刻面17-2在反射时不会导致光的偏振状态的任何变化。接下来，左旋圆偏振光(A-2)由选择反射层18全反射。由选择反射层18反射的光在图19中指定为(A-3)。
下面将说明图19的两束入射光(B-1)和(B-2)。
光线(B-1)和(B-2)都入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，但是具有不同的入射角。即，光(B-1)倾斜地入射到功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(B-2)则垂直地入射到第一刻面17-1上。不管不同的入射角如何，两束光线(B-1)和(B-2)在进入功能透明板17之后以相同的偏振状态沿着相同的光路前进。具体而言，这两束光线(B-1)和(B-2)穿过功能透明板17，具有所有方向的偏振分量。接下来，光线(B-1)和(B-2)入射到选择反射层18上。此时，选择反射层18仅透射入射光线(B-1)和(B-2)中的右旋圆偏振光线(B1-1)和(B2-1)，而反射左旋圆偏振光线(B1-2)和(B2-2)。在该过程之后，右旋圆偏振光线(B1-1)和(B2-1)进入第二λ/4延迟器16，由此转变为X方向上的线性偏振光。然后，线性偏振光(B1-1)和(B2-1)通过上偏振器22。
接下来，说明图19的光(C)。
光(C)垂直地入射到功能透明板17的第二刻面17-2上，也分为光路彼此不同的两束单独的光线(C-1)和(C-2)。即，在与胆甾型LC层的光轴相同方向上旋转的入射光(C)的右旋圆偏振光(C-1)穿过功能透明板17，然后沿与光(A-1)相同的路径前进，而在相反方向上旋转的入射光(C)的左旋圆偏振光(C-2)则由第二刻面17-2的反射引导至外部。
这里，第一刻面17-1和第二刻面17-2的平面角可以控制来使得左旋圆偏振反射光(C-2)再次入射到第一刻面17-1上，然后在由功能透明板17反射或折射后进入第二λ/4延迟器16。
同时，由选择反射层18反射的左旋圆偏振光线(A-3)、(B1-2)和(B2-2)再次进入功能透明板17。在该情形，在图19中入射光被指定为(D)。光(D)根据光(D)的入射位置分为两束光线(D-1)和(D-2)。即，光(D-2)入射在功能透明板17的第一刻面17-1上，而光(D-1)入射在的第二刻面17-2上。这两束光线(D-1)和(D-2)分别由第一刻面17-1和第二刻面17-2双重反射。此时，光线(D-1)和(D-2)通过在第一刻面17-1的反射经历了180°的相变化，从而它们都转变为右旋圆偏振光线(D-1)和(D-2)。接下来，右旋圆偏振光线(D-1)和(D-2)再次进入选择反射层18。选择反射层18透射所有的右旋圆偏振光线(D-1)和(D-2)，而不改变偏振状态。随后，该两束光线(D-1)和(D-2)通过第二λ/4延迟器16，而转变为在X方向上的线性偏振光。然后，线性偏振光(D-1)和(D-2)穿过上偏振器22。
如上所述，通过功能透明板17的第一刻面17-1和第二刻面17-2从周围环境入射的光在由选择反射层18反射后没有离开LCD，通过改变偏振方向再次返回到选择反射层18，从而改善了反射模式中的LCD的显示亮度。为了实现该效果，优选设计功能透明板17，使得其第一刻面17-1和第二刻面17-2表现出可能最大的折射系数差，同时具有可能最大的尺寸。还优选将两个刻面17-1和17-2之间的角形成得尽可能大。在外部空气和功能透明板17的折射系数之间的差异较大的情形，在外部光进入功能透明板17时不会发生全反射，但是在光从功能透明板17向外部出射时的情形，发射了全反射。因此，改善了外部光的使用效率。
图20是比较当LCD在使用外部光的反射模式和使用来自背光单元500的内部光的透射模式工作时的偏振状态的视图。
在该实施例中，LC层3由扭曲向列模式LC分子构成。扭曲向列LC分子具有特有的光学性质。具体而言，当施加电场时，它们在垂直方向上对齐，由此没有导致对通过LC层3的光的偏振状态的变化，但是当没有施加电场时，它们在水平方向上对齐，由此导致对通过LC层3的光的偏振状态的变化。
下面，将参考图20首先对在没有对LC层3施加电场时光的偏振状态的变化进行说明。
在图20中，最左边的光(R1)是在反射模式中当没有对LC层3施加电场时从周围环境入射的光。光(R1)作为X方向上的线性偏振光穿过上偏振器22。该线性偏振光(R1)然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该光(R1)转变为右旋圆偏振光。该右旋圆偏振光(R1)在穿过上绝缘基板210和滤色器230之后进入LC层3。在该情形，由于没有对LC层3提供电场，所以该光(R1)转变为Y方向上的线性偏振光。线性偏振光(R1)通过在反射电极194的反射旋转180°。但是，光(R1)即使在旋转之后仍然保持偏振状态无变化。反射的光(R1)当穿过LC层3时再次转变为右旋圆偏振光，然后在连续地穿过滤色器230和上绝缘基板210之后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该右旋圆偏振光(R1)转变为X方向上的线性偏振光。接下来，该线性偏振光(R1)在穿过上偏振器22之后进入第二λ/4延迟器16。此时，该X方向上的线性偏振光(R1)由第二λ/4延迟器16转变为右旋圆偏振光。然后，右旋圆偏振光(R1)穿过选择反射层18和功能透明板17，而没有偏振状态变化，然后离开LCD。此时，LCD屏幕显示为白色状态。
同时，图20的光(T1)是在透射模式中没有对LC层3施加电场时从内部光源，即从背光单元500提供光。首先，光(T)穿过下偏振器12。在该步骤中，仅有Y方向上的光(T)的线性偏振分量透射，而其余分量被吸收去除。该Y方向上的线性偏振分量(T)由下λ/4延迟器13转变为左旋圆偏振光(T1)。该左旋圆偏振光(T1)在通过下绝缘基板110之后进入LC层3，然后在没有电场施加到LC层3时转变为右旋圆偏振光。接下来，该右旋圆偏振光(T1)穿过滤色器230和上绝缘基板210，然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，光(T1)由第一上λ/4延迟器14转变为X方向上的线性偏振光。接下来，该线性偏振光(T1)穿过上偏振器22，然后进入第二λ/4延迟器16，由此被第二λ/4延迟器16转变为右旋圆偏振光。之后，该右旋圆偏振光(T1)穿过选择反射层18和功能透明板17，而没有改变偏振状态，然后离开LCD。此时，LCD屏幕显示为白色状态。
下面，将参考图20对施加电场的LC层3的情形中的偏振状态的变化进行说明。
在图20中，光(R2)是在反射模式中当对LC层3施加电场时从周围环境入射的光。光(R2)作为X方向上的线性偏振光穿过上偏振器22。该X方向上的线性偏振光(R2)然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将光(R2)转变为右旋圆偏振光。该右旋圆偏振光(R2)在穿过上绝缘基板210和滤色器230之后进入LC层3。在该情形，施加电场的LC层3没有对穿过其的光的偏振状态造成改变。随后，右旋圆偏振光(R2)通过在反射电极194的反射旋转180°，由此被转变为左旋圆偏振光。由反射电极194反射的左旋圆偏振光(R2)再次进入LC层3，而没有改变偏振状态，然后在穿过滤色器230和上绝缘基板210之后进入第一上λ/4延迟器14。此时，第一上λ/4延迟器14将该入射的左旋圆偏振光(R2)转变为Y方向上的线性偏振光。接下来，上偏振器22吸收所有的Y方向上的线性偏振光(R2)，从而没有光离开LCD。在该情形中，LCD屏幕显示为黑色状态。
同时，图20的光(T2)是在透射模式中当对LC层3施加电场时从内部光源，即从背光单元500提供的光。从背光单元500提供的光(T)穿过下偏振器12。在该步骤中，仅有光在Y方向上的线性偏振分量(T)保留，而其余部分被去除。该Y方向上的线性偏振分量(T)被下λ/4延迟器13转变为左旋圆偏振光(T2)。该左旋圆偏振光(T2)在穿过下绝缘基板110之后进入LC层3，然后离开LC层3，而没有偏振状态改变。接下来，该左旋圆偏振光(T2)穿过滤色器230和上绝缘基板210，然后进入第一上λ/4延迟器14。此时，光(T2)由第一上λ/4延迟器14转变为Y方向上的线性偏振光。接下来，上偏振器22完全吸收该Y方向上的线性偏振光(T2)，使得没有光离开LCD。在该情形中，LCD屏幕显示为黑色状态。
如上所述，不管LCD的操作模式如何，当对LC层3施加电场时，LCD平面表现出黑色状态，而在没有对LC层3施加电场时，LCD平面表现出白色状态。
图21到24是示出根据本发明的另一个实施例的制造选择反射层18的工艺步骤的示意性横截面视图。
选择反射层18如下制造。
首先在第二λ/4延迟器16上涂覆光学配向剂，然后进行曝光，由此形成光学配向层25，如图21所示。接下来，将含有UV交联剂的胆甾型LC材料45涂覆在光学配向层25上。此时，优选LC层3中的分子具有平面取向。之后，对图22所得到的结构应用UV照射，如图23所示，从而硬化胆甾型LC材料45。于是，形成胆甾型LC层46。该胆甾型LC层46和光学配向层25形成了选择反射层18。
在上面，选择反射层18形成在第二λ/4延迟器16上，但是它们可以形成在不同的基板上，并可以单独制备。
图25到图30是示出根据本发明另一个实施例的制造功能透明板17的工艺步骤的示意性横截面视图。
功能透明板17如下制造。
如图25所示，首先形成具有由第一刻面17-1和第二刻面17-2构成的棱镜顶表面的功能透明板17，然后在其上涂覆光学配向剂20。然后将图25所得到的结构通过第一掩模30选择性地曝光，如图26所示。曝光之后，进行显影工艺。于是，仅在第二刻面17-2上形成光学配向层21，如图27所示。在形成光学配向层21之后，在功能透明板17上涂覆胆甾型LC材料40，如图28所示。接着，然后将图28所得到的结构通过第二掩模35选择性地曝光，如图29所示。然后如图30所示，连续地进行显影工艺和UV硬化工艺，从而仅在第二刻面17-2上形成胆甾型LC层41。于是，每个第二刻面17-2由光学配向层21和胆甾型LC层41构成。
图31是根据本发明又一个实施例的LCD的功能透明板的示意性横截面视图。
参考图31，该实施例的功能透明板17具有顶表面和棱镜底表面，该顶表面具有从该表面向内形成的第一刻面17-1和第二刻面17-2，而棱镜底表面则与前面的实施例的功能透明板17的顶表面相类似。在该结构中，优选的是棱镜底表面的第一顶点P1和第二顶点P3和顶表面的第三顶点P2位于彼此不同的垂直线上。这是因为这样的结构允许许多反射光达到第二刻面17-2的胆甾型LC层41，因此提高了光的利用效率。
在该结构中，一个重要的问题是如何将具有棱镜底表面的功能透明板17附着到选择反射层18上。下面将讨论两种可能的方法。
第一种方法是在功能透明板17的底表面上直接形成选择反射层18。在该情形，选择反射层18具有与功能透明板17的底表面相同的形式。因此，在第二λ/4延迟器16和选择反射层18之间形成了空间。在功能透明板17和选择反射层18制备为单独的膜的情形，还需要使用粘结剂结合这两种膜的组装工艺。但是，该方法并需要这样的工艺。
第二种方法是将选择反射层18附着到第二λ/4延迟器16上，然后将功能透明板17设置在其上。在该情形，在选择反射层18和功能透明板17之间形成了空间。
在两种方法中，这些空间可以由空气填充。但是，在该情形中，可能发生的问题是，通过形成空间的上层进入的光当接触填充空间的空气时发生全反射，因此该光不会到达形成空间的下层。为了解决这个问题，优选使用折射系数与上层和下层的平均折射系数非常相似的材料来填充空间。例如，有机硅基材料，例如硅树脂等可以用作填充材料。
可以使用其它具有修改的上或底表面的各种形式的功能透明板17，以替代图16和图31所示的功能透明板17。在所有情形中，优选在功能透明板17上形成第一刻面17-1和第二刻面17-2以使得全反射能够发生在该处，但是功能透明板17的表面呈平面结构或棱镜结构并不是必须的。为了优化LCD的光学系统，应该设计功能透明板17的形式以允许部分反射和全反射以所希望的方式发生在第二λ/4延迟器16的顶表面和功能透明板17之间。换言之，优选设计功能透明板17的形式，以使功能透明板17提高外部光的利用率和显示特性，比如视角、对比度等。
在上述实施例中，TN LC材料用于LC层3。但是，VA模式或ECB模式LC材料可以用于替代TN LC。而且，使用面内切换技术，公共电极270和像素电极190的透明电极192或反射电极194可以形成在同一绝缘基板上。
图32是示出根据本发明又一个实施例的反射型LCD中的光的偏振状态的横截面视图。
与图20所示的LCD不同，该LCD不包括下λ/4延迟器13、下偏振器12或背光单元500。另外，因为其是反射型LCD，所以该LCD不需要透明电极192。
如上所述，在根据本发明一个方面的反射型或透射型LCD中，依次设置在显示面板组件上的反射偏振器、λ/4延迟器和具有第一刻面和第二刻面的功能透明板改善了来自周围环境的光的使用效率，由此改善了在反射模式中工作的LCD的显示亮度。
或者，在根据本发明一个方面的反射型或透射型LCD中，依次设置在显示面板组件上的λ/4延迟器、选择反射层和具有第一刻面和第二刻面的功能透明板改善了来自周围环境的光的使用效率，由此改善了在反射模式中工作的LCD的显示亮度。
本发明不应该认为限于上述特定的示例，而应该理解为覆盖权利要求中正当阐述的本发明的各个方面。在阅读了本说明书之后，本发明所属领域的普通技术人员将很容易地想到各种变化、等同的工艺以及本发明可以应用的多种结构。
权利要求
1.一种显示装置，包括显示面板组件；反射偏振器，设置在所述显示面板组件上，以透射在第一方向上的线性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第一λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，设置在所述第一λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面包括无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分。
2.根据权利要求1的显示装置，还包括第二λ/4延迟器，其设置在所述反射偏振器和所述显示面板组件之间。
3.根据权利要求2的显示装置，还包括第一吸收偏振器，其设置在所述第二λ/4延迟器和所述反射偏振器之间。
4.根据权利要求1的显示装置，还包括第二吸收偏振器，其设置在所述显示面板组件下。
5.根据权利要求4的显示装置，还包括第三λ/4延迟器，其设置在所述第二吸收偏振器和所述显示面板组件之间。
6.根据权利要求1的显示装置，其中所述反射偏振器利用双亮度增强膜，所述双亮度增强膜是基于由折射系数各向异性所造成的反射率的各向异性，或精细线形图案而制备的。
7.根据权利要求1的显示装置，还包括设置在所述显示面板组件之下的背光单元。
8.根据权利要求1的显示装置，其中所述显示面板组件、反射偏振器、第一λ/4延迟器和功能透明板通过粘结剂结合。
9.根据权利要求1的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第一λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和第一λ/4延迟器之间，且所述空间由折射系数等于所述功能透明板和第一λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。
10.根据权利要求9的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
11.根据权利要求1的显示装置，其中所述显示面板组件包括具有液晶分子的液晶层，所述液晶分子以90°扭曲向列模式、垂直配向模式、电控双折射模式或面内切换模式排列。
12.根据权利要求1的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有多个棱镜，所述棱镜包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
13.根据权利要求1的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面的无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分分别反射光一次，从而反射的光再次返回向所述第一λ/4延迟器。
14.根据权利要求1的显示装置，其中所述功能透明板具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
15.一种显示装置，包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；反射偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，以透射在第一方向上的线性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；功能透明板，设置在所述第二λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件下；下偏振器，设置在所述第三λ/4延迟器下。
16.根据权利要求15的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层。
17.根据权利要求15的显示装置，还包括上偏振器，所述上偏振器设置在所述第一λ/4延迟器和所述反射偏振器之间。
18.根据权利要求15的显示装置，其中所述反射偏振器利用双亮度增强膜，所述双亮度增强膜是基于由折射系数各向异性所造成的反射率的各向异性，或精细线形图案而制备的。
19.根据权利要求15的显示装置，还包括设置在所述下偏振器之下的背光单元。
20.根据权利要求15的显示装置，其中所述功能透明板、第二λ/4延迟器、反射偏振器、第一λ/4延迟器、显示面板组件、第三λ/4延迟器和下偏振器通过粘结剂结合。
21.根据权利要求15的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和第二λ/4延迟器之间，以及所述空间由折射系数等于所述功能透明板和第二λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。
22.根据权利要求21的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
23.根据权利要求15的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
24.根据权利要求15的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有棱镜结构，所述棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
25.根据权利要求15的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从第二λ/4延迟器入射的光一次，从而所述反射的光再次返回向第二λ/4延迟器。
26.根据权利要求15的显示装置，其中所述功能透明板具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
27.一种显示装置，包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；反射偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，以透射在第一方向上的线性偏振的入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述反射偏振器上；以及功能透明板，设置在所述第二λ/4延迟器上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
28.根据权利要求27的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层。
29.根据权利要求27的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
30.根据权利要求27的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有棱镜结构，所述棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
31.根据权利要求27的显示装置，其中所述功能透明板具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
32.根据权利要求27的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从第二λ/4延迟器入射的光一次，从而所述反射光再次返回向第二λ/4延迟器。
33.根据权利要求27的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述第二λ/4延迟器的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和第二λ/4延迟器之间，以及所述空间由折射系数等于所述功能透明板和第二λ/4延迟器的平均折射系数的填充材料填充。
34.根据权利要求33的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
35.一种显示装置，包括显示面板组件；选择反射层，设置在所述显示面板组件上，以透射在第一方向上的圆偏振的外部入射光的分量，和反射在与所述第一方向相反的第二方向上圆偏振的外部入射光的分量；以及功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面包括无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分。
36.根据权利要求35的显示装置，还包括第一偏振器，其设置在所述选择反射层和所述显示面板组件之间。
37.根据权利要求36的显示装置，还包括第一λ/4延迟器，其设置在所述第一偏振器和所述显示面板组件之间。
38.根据权利要求36的显示装置，还包括第二λ/4延迟器，其设置在所述选择反射层和所述第一偏振器之间。
39.根据权利要求35的显示装置，还包括第二偏振器，设其置在所述显示面板组件之下。
40.根据权利要求39的显示装置，还包括第三λ/4延迟器，其设置在所述第二偏振器和所述显示面板组件之间。
41.根据权利要求35的显示装置，其中所述选择反射层由胆甾型液晶材料形成。
42.根据权利要求35的显示装置，还包括背光组件，设置在所述显示面板组件之下。
43.根据权利要求35的显示装置，其中所述显示面板组件、选择反射层和功能透明板使用粘结剂结合。
44.根据权利要求35的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述选择反射层的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和选择反射层之间，以及所述空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。
45.根据权利要求44的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
46.根据权利要求35的显示装置，其中所述显示面板组件包括具有液晶分子的液晶层，所述液晶分子以90°扭曲向列模式、垂直配向模式、电控双折射模式或面内切换模式排列。
47.根据权利要求35的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有多个棱镜，所述棱镜由其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
48.根据权利要求35的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面的无胆甾型液晶材料的部分和有胆甾型液晶材料的部分分别反射光一次，从而反射的光再次返回向所述第一λ/4延迟器。
49.根据权利要求35的显示装置，其中所述功能透明板具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
50.一种显示装置，包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；第一偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的线性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述第一偏振器上；选择反射层，设置在所述第二λ/4延迟器上，以透射在第三方向上的圆偏振的入射光的分量，和反射在与所述第三方向相反的第四方向上圆偏振的入射光的分量；功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量；第三λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件下；以及第二偏振器，设置在所述第三λ/4延迟器下。
51.根据权利要求50的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层。
52.根据权利要求50的显示装置，其中所述选择反射层是由胆甾型液晶材料形成的。
53.根据权利要求50的显示装置，还包括设置在所述第二偏振器之下的背光单元。
54.根据权利要求50的显示装置，其中所述功能透明板、选择反射层、第二λ/4延迟器、第一偏振器、第一λ/4延迟器、显示面板组件、第三λ/4延迟器和第二偏振器通过粘结剂结合。
55.根据权利要求50的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述选择反射层的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和选择反射层之间，以及所述空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。
56.根据权利要求55的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
57.根据权利要求50的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
58.根据权利要求50的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有棱镜结构，所述棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
59.根据权利要求50的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从所述选择反射层入射的光一次，从而所述反射光再次返回向所述选择反射层。
60.根据权利要求50的显示装置，其中所述功能透明板可以具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
61.一种显示装置，包括显示面板组件；第一λ/4延迟器，设置在所述显示面板组件上；第一偏振器，设置在所述第一λ/4延迟器上，其中所述第一偏振器透射在第一方向上的线性偏振的外部入射光，和反射在垂直于所述第一方向的第二方向上线性偏振的外部入射光；第二λ/4延迟器，设置在所述第一偏振器上；选择反射层，设置在所述第二λ/4延迟器上，以透射在第三方向上的圆偏振的入射光的分量，和反射在与所述第三方向相反的第四方向上圆偏振的入射光的分量；功能透明板，设置在所述选择反射层上，所述功能透明板的顶表面具有第一刻面和第二刻面，其中所述第二刻面仅透射在特定方向上偏振的入射光的分量并反射其余分量。
62.根据权利要求61的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面具有在其上的胆甾型液晶层。
63.根据权利要求61的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第二刻面仅透射入射光的右旋偏振分量或左旋偏振分量且反射其余分量。
64.根据权利要求61的显示装置，其中所述功能透明板的顶表面具有棱镜结构，所述棱镜结构包括其上不存在胆甾型液晶层的第一刻面和其上存在胆甾型液晶层的第二刻面。
65.根据权利要求61的显示装置，其中形成在所述功能透明板的顶表面的第一刻面和第二刻面分别反射从所述选择反射层入射的光一次，从而所述反射光再次返回向所述选择反射层。
66.根据权利要求61的显示装置，其中所述功能透明板可以具有顶表面和底表面，所述顶表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，所述底表面具有浮雕雕刻或凹雕雕刻图案，以及在这两个表面的图案中形成的顶点形成从彼此偏离。
67.根据权利要求61的显示装置，其中由于所述功能透明板的底表面或所述选择反射层的顶表面的表面结构，空间形成在所述功能透明板和选择反射层之间，以及所述空间由折射系数等于所述功能透明板和选择反射层的平均折射系数的填充材料填充。
68.根据权利要求67的显示装置，其中用于所述空间的填充材料包括比如硅树脂的有机硅基材料。
全文摘要
本发明公开了一种光学系统，其包括设置在显示面板组件上的反射偏振器、λ/4延迟器和功能透明板，且功能透明板具有第一刻面和第二刻面，从而改善了在反射模式中工作的反射型LCD或透反型LCD的显示亮度。在另一个实施例中，还可以使用包括依次设置在显示面板组件上的λ/4延迟器、选择反射层和功能透明板的光学系统。
文档编号G02F1/1333GK1854850SQ20061007487
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年4月26日
发明者平井彰 申请人:三星电子株式会社