专利名称：场序ocb模式半透射反射型液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够进行利用外光反射的反射显示和利用背光的透射显示显示的两者的半透射反射型液晶显示装置，更详细地说，涉及在反光显示部和透光显示部的液晶层厚度不同的双间隙(デュァルギャツプ)型半透射反射型液晶显示装置中，最好为OCB模式的取向膜的结构技术。
背景技术：
在液晶显示装置领域，强烈要求降低功率消耗，也迫切要求尽量增大像素区域，提高显示的亮度。因此，已实用化了在整个有源矩阵基板上形成厚膜的绝缘层、在该绝缘膜的上面形成反射型像素电极的液晶显示装置。这样，由于在绝缘膜上面设置像素电极的结构的液晶显示装置中，可以采用在绝缘膜下层设置的扫描线或信号线等和在上层设置的像素电极之间不产生电短路的结构，所以可在大的面积上形成像素电极，以便重叠在这些布线上。这样一来，把薄膜晶体管(Thin Film Tranistor，以下简称为TFT)等开关元件和扫描线、信号线的形成区域包括在内，几乎全都可以作为用于显示的像素区域，能够提高数值孔径(開口率)，获得明亮的显示。
并且，由于仅依靠利用反射型像素电极的液晶显示方式，不能够在暗处使用，所以广泛采用在液晶显示装置中同时设置背光、能够使反射型液晶显示装置局部透射显示的结构的半透射反射型液晶显示装置。(参见专利文献1、2)。
在前述的半透射反射型液晶显示装置中，采用双间隙型结构，即在一个像素内制作反射显示区域和透射显示区域；将反射显示区域的单元间隙作成透射显示区域的单元间隙的一半左右。这是因为，在反射显示区域内，在从外部射入的光到达观察者之前的期间内，2次通过液晶层，与此相比，在透射显示区域内，光仅通过液晶层1次就到达观察者，所以，若设定为相同的液晶层厚度，则在透射显示区域和反射显示区域内光学条件不同，能够防止色调(色味)和对比度等变化。
但是，把反射显示区域和透射显示区域制作在一个像素内的结构中，若进一步采用双间隙结构，则必须在一个像素内使反射显示区域和透射显示区域的液晶分别处于最佳取向状态。但在双间隙结构中，所谓每个区域液晶层厚不同是在反射显示区域和透射显示区域具有台阶高差的结构，所以必须使有台阶高差的各区域的取向膜具有最佳取向特性。
近几年，为了使液晶显示装置具有宽的视场角和高速响应性，正在研究一种所谓OCB(Optical Compensated Birefringence光学补偿双折射)的显示方式。该OCB方式的液晶显示装置中，必须把上下基板的取向膜的预倾方向作为相同方向，使液晶弯曲取向，同时对能够弯曲取向的液晶单元另外附设补偿薄膜。
<专利文献1>日本专利公开2000-171794号公报；<专利文献2>日本专利第3235102号公报。
但是，若前述双间隙结构的半透射反射型液晶显示装置中适用前述的OCB模式液晶显示装置，则必须对每个微细的像素，把预倾方向不同的取向膜分别在具有台阶的透射显示区域和反射显示区域并分别设置，设置最佳取向膜本身就非常困难。
例如，在形成上述预倾方向不同的取向膜的情况下，必须进行以下复杂的微细加工处理，即在形成了一端取向膜而使全像素区域内形成特定的取向状态之后，除去使取向状态不同的相当于每个像素的各区域的取向膜，再次把另外的取向膜形成到每个区域内。在把像素分割成多个的微细区域内，分开形成各不相同的预倾角的取向膜的制造工序复杂，在大量生产的情况下难度增加。
发明内容
本发明是针对上述情况而提出的方案，其目的在于提供这样一种容易制造的场序半透射反射型液晶显示装置，即利用双间隙结构在具有反光显示部和透光显示部的半透射反射型液晶显示装置中也能够实现OCB模式方式和场序方式。
本发明是一种场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于具有在对置设置的基板之间封入了液晶的OCB模式液晶板，在上述一边的基板的液晶层侧的面和上述另一边的基板的液晶层侧的面上，分别形成电极和取向膜，上述另一边的基板的电极的一部分作为反光性的像素电极，在上述像素电极的一部分形成透射部，在该透射部形成区域形成透明电极来作为透光显示部，上述反光性像素电极形成区域作为反光显示部，并且，采用多间隙结构，即在上述反光性像素电极下面，设置比上述透光显示部的绝缘层厚的绝缘层，上述反光显示部的液晶层的厚度比上述透光显示部的液晶层的厚度大，另一方面，上述一边的基板上的取向膜作为表现小于等于10°的预倾角的取向膜；设置在上述另一边的基板的反光显示部上的取向膜作为垂直取向型预倾角的取向膜；上述另一边的基板的透光显示部的取向膜作为表现小于等于10°预倾角的取向膜；与上述透光显示部对应的上述一边的取向膜的预倾的方向、以及与上述透光显示部对应的上述另一边的基板的取向膜的预倾方向成为相同方向。
本发明中，上述一边的基板的表现小于等于10°的预倾角的取向膜、以及上述另一边的基板的透光显示部的表现小于等于10°的预倾角的取向膜，在对其间的液晶上加电场时，使液晶分子按照促进弯曲取向的方向取向。
其特征在于构成表现上述小于等于10°的预倾角的取向膜的高分子膜具有沿第1方向重复的微细的转印凹凸形状、以及与上述第1方向交叉的沿第2方向重复的微细的转印凹凸形状，至少沿第2方向重复的微细的凹凸形状的各凸部的剖面形状是左右非对称的。
本发明的特征在于上述反光显示部的垂直取向型取向膜，由至少在表面赋予了形状各向异性的高分子膜构成。
本发明的特征在于由于上述一边的基板的反光显示部的表现小于等于10°的预倾角的取向膜、以及上述另一边的基板的反光显示部的垂直取向型取向膜产生的取向限制力，在所述两个取向膜之间存在的液晶的取向近似于在加电场时，在上述透光显示部弯曲取向的液晶中，从上述一边的基板到液晶层中央部的取向状态。
发明效果利用本发明，能够实现具有透光显示部和反光显示部、并能够进行透射显示和反射显示的多间隙结构，即能够在场序方式的液晶显示装置中实现能高速响应的OCB模式的显示方式。
因为用凹凸形状的取向膜实现表现小于等于10°的预倾角的取向膜，所以能够采用通过凹凸形状转印的形成方法，在此情况下，即使对每个微细的像素分割的反光显示部和透光显示部，也能够很容易地制作取向膜。
作为表现小于等于10°预倾角的取向膜，可以采用锚环能量在前述范围内的。并且，作为表现小于等于10°预倾角的取向膜，在第1方向和第2方向上可以采用非对称形状的凹凸形状，这样液晶容易取向成弯曲取向状态。
在反光显示部中，利用表现小于等于10°预倾角的取向膜和垂直取向型取向膜的组合，对反光显示部的液晶能够近似于这样取向，即在加电场时，在上述透光显示部弯曲取向的液晶中，从上述一边的基板到液晶层中央部的液晶的取向状态，在此情况下，加电场时反光部的液晶能够顺利地弯曲取向。
图1是表示本发明的液晶显示装置的主要部分的剖面图。
图2是表示在液晶板内具有背光(back light)和前光(front light)的状态的斜视图。
图3是由背光和液晶板构成本发明的液晶显示装置的结构图。
图4是表示上述液晶显示装置的薄膜晶体管部分和透明电极的设置结构的一例的平面概要图。
图5是表示上述液晶显示装置的像素电极部分的平面概要图。
图6是表示上述液晶显示装置的像素电极部分上形成的反射面形状的斜视图。
图7是表示图1的液晶显示装置所具有的取向膜的斜视图。
图8是沿图7的取向膜的第2方向的凹凸的剖面图。
图9是表示在图1所示的结构的液晶显示装置中透光显示部和反光显示部中的不加电场时的液晶取向状态的说明图。
图10是表示在图1所示结构的液晶显示装置中透光显示部和反光显示部中的加电场时的液晶取向状态的说明图。
具体实施例方式
以下参照附图，详细说明涉及本发明的液晶显示装置的第1实施方式。
在以下的全部附图中，为了便于理解附图，对各构成要素的厚度和尺寸等的比率等，适当加以区别进行表示。
图1～图8表示本发明的透光型液晶显示装置的第1实施方式，该方式的半透射型液晶显示装置A如图2所示，从结构上具有作为主体的OCB模式的液晶板1、设置在该液晶板1的背面侧的背光BL、以及设置在液晶板1的上面侧的前光FL。而且，上述背光BL从结构上能够使R(红)、G(绿)、B(蓝)3原色的光分时发光，从背光BL发出的分时的光透射液晶板1能够使用户看见。并且，液晶板1的上面侧的前光FL也同样地能够使R(红)、G(绿)、B(蓝)3原色的光分时发光，从前光FL发出的分时发出的光入射到液晶板1内，并由液晶板1进行反射，能够使用户看见该反射光。
<液晶板的结构>
上述液晶板1如图3所示，在结构上具有形成有开关元件的一侧的有源矩阵基板(下基板另一边的基板)2、与其相对地设置的对面侧的基板(上基板一边的基板)3、以及在这些基板2、3之间由基板2、3和密封材料4包围并夹持的作为光调制层的液晶层5。也就是说，上述结构的基板2、3借助于垫片(未图示)而保持在互相离开一定距离的状态下，并且，如图2所示，通过在基板周围部分以矩形框状涂敷的热固性密封材料4，粘接成一个整体。
有源矩阵基板2如图1、图4或图5所示，在由玻璃或塑料等构成的透明的基板主体6上，分别在行方向(图4、图5的x方向)和列方向(图4、图5的y方向)上，相互电绝缘地形成多条扫描线7和信号线8，在各扫描线7和信号线8的交叉部附近形成有TFT(开关元件)10。
在上述基板主体6上，可将形成像素电极11的区域、形成TFT10的区域、以及形成扫描线7和信号线8的区域，分别称为像素区域、元件区域、和布线区域。
本实施方式的TFT10具有反交错型结构，从作为主体的基板主体6的最下层部分开始，依次形成；栅电极13、栅绝缘膜15、i型半导体层14、源电极17和漏电极18，在i型半导体层14上，在源电极17和漏电极18之间形成了腐蚀阻止层9。
也就是说，扫描线7的一部分延长而形成栅电极13，在覆盖这些的栅绝缘层15上，俯视时横跨栅电极13地形成岛状半导体层14，在该i型半导体层14的两端侧的一边上，隔着n型半导体层16而形成源电极17；在另一边上隔着n型半导体层16而形成漏电极18。
并且，在由扫描线7和信号线8包围的矩形状的各区域的中央部侧，形成有由ITO等透明电极材料构成的透明电极19，并使其直接位于基板主体6上。所以，这些透明电极19形成在与前述的栅电极13同一面位置上。这些透明电极19直接与前述源电极17一端的连接部17a连接，所述连接部17a以置于这些透明电极19的一端19a上的方式连接，并且这些透明电极19形成为俯视时的长方形状。该透明电极19如图3所示，形成的大小是长度稍短于由扫描线7和信号线8包围的矩形状区域的纵长尺寸，宽度相当于上述矩形状区域的横向尺寸的数分之一。
基板主体6除用玻璃外，还可由合成树脂等绝缘性透明基板构成。栅电极13由导电性金属材料构成，如图4所示，与行方向上设置的扫描线7形成一个整体。栅绝缘膜15由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNy)等硅类绝缘膜构成，在基板上形成的状态是覆盖扫描线7和栅电极13，而且不覆盖上述透明电极19。而且，在此，形成栅绝缘膜15的位置，必须是至少除透明电极19和源电极1的连接部分的位置，所以，在本实施方式中，在透明电极19上未形成栅绝缘膜15，但在透明电极19中，也可以在透明电极19上，在只除与源电极17相连接的部分之外形成栅绝缘层15。
半导体层14由非晶硅(a-Si)等构成，隔着栅绝缘膜15与栅电极13相对置的区域构成为沟道区域。源电极17和漏电极18由导电材料构成，在半导体层14上在两者间夹着沟道区域形成对置。并且，漏电极18是分别从设置在列方向上的信号线8延伸而形成。
而且，为了在i型半导体层14和源电极17及漏电极18之间形成良好的欧姆接触，在半导体层14和各个电极17、18之间设置了高浓度掺杂磷(p)等V族元素的n型半导体层(欧姆接触层)。
并且，在基板主体6上层叠由有机材料构成的绝缘膜20，在该绝缘膜20上形成有由Al或Ag等高反射率金属材料构成的光散射反射性像素电极(反光性像素电极)11。
像素电极11在绝缘膜20上形成俯视为矩形状、稍小于由上述扫描线7和信号线8所包围的矩形状区域，如图5所示，在俯视的情况下，排列在上下左右的像素电极11在相互间保持规定间隔苗而不会造成短路地配置成矩形状。也就是说，这些像素电极11的端边沿着位于其下面的扫描线7和信号线8设置，形成为将由扫描线7和信号线8划分的整个区域作为像素区域。而且，该像素区域相当于液晶板1的显示区域。
绝缘膜20是由丙烯类树脂、聚酰亚胺类树脂、苯环丁烯聚合物(Benzocyclobutene，即BCB)等构成的有机类绝缘膜，能增强TFT10的保护功能。该绝缘膜20在该基板主体6上较厚地叠层，像素电极11与TFT10及各种布线之间可靠地绝缘，防止在与像素电极11之间产生大的寄生电容，并且，利用厚的绝缘膜20，使因TFT10或各种布线形成的基板主体6上的台阶高差结构平坦化。
以下在绝缘膜20中，形成接点孔21，以便达到上述各源电极17的一端部17a，并且，在上述各透明电极19上形成凹陷部22，在相当于该凹陷部22位置的部分的像素电极11上形成平面形状的透射部(透孔)23，该透射部23与凹陷部22的开口部22a相吻合。这些凹陷部22形成的状态是，在其深度方向上把大部分绝缘膜20除去，在其底部22b侧仅留下一部分作为覆盖层20a。并且，凹陷部22的平面形状与上述透明电极19的平面形状相对应，形成为比透明电极19稍短的长方形状。
在各像素区域，凹陷部形成部分作为光透射部30，用于透射从基板2侧来的入射光(从背光BL射出的光)，像素电极11的非透射部(未形成透射部23的部分)作为反光部35，用于反射来自基板3侧的入射光。
并且，上述像素电极11之一大致与一个像素区域相对应，透射部23的面积与透射显示时的光通过区域相对应，所以，最好使透射部23在上述像素电极11的面积中所占的面积比例在20～50％范围内。再者，在本实施方式中，在像素电极11上仅形成了一个透射部23，但也可以在像素电极11上形成多个透射部。在此情况下，最好使多个透射部的总合计面积在像素电极11的面积的20～50％范围内。当然，在此情况下，对准多个透射部的形成位置，在各透射部的下面分别设置凹部。
在接触孔21内形成由导电材料构成的导电部25，通过该导电部25，使上述像素电极11和设置在绝缘膜20下层侧的源电极17电连接。所以，源电极17与像素电极11和透明电极19的两者均电连接。
但是，在绝缘膜20的表面上，在与像素区域相对应的位置，设置多个凹部26，所述多个凹部26是通过把转印模具在绝缘膜20的表面上按压等来形成的。在该绝缘膜20的表面上形成的多个凹部26如图5所示，在像素电极11上赋予了规定的表面凹部形状28，并且，由于形成在像素电极11上的多个凹部27，而使射入到液晶板的光的一部分散射，赋予了在更大的观察范围内获得更亮的显示的散射反射功能。并且，如图6所示，各个凹部27紧密连接设置，即左右邻接的各凹部27的开口部侧内面的一部分相互连续地邻接。
在本实施方式中，这些凹部27的内面形成球面状，在像素电极11上以规定角度(例如30°)入射的光的散射反射光的亮度分布，以受光角0～5°为中心，在大范围内形成大致上非对称状态。并且，从容易制造方面考虑，可把凹部27的直径设定为5μm～100μm。再者，凹部27的深度形成为0.1μm～3μm的范围内。
而且，图5所示的像素电极11的平面形状中，为了简化附图，省略了像素电极11上的凹部27。在通常的液晶板中，像素电极11的大小约为纵长100～200μm、横宽30～90μm，所以，上述凹部27的相对于像素电极11的相对大小的一例在图4的一个像素上用虚线表示。
在上述结构的基板主体6上，还形成了由聚酰亚胺等构成的下基板侧取向膜29，以覆盖像素电极11和绝缘层20、凹陷部22、凹部27。该下基板侧取向膜29，在光透射部30上形成的部分和在反光部35上形成的部分实施了不同的取向处理，由在光透射部30的液晶层侧的面形成的透射部取向膜29a、以及在反光部35的液晶层侧的面上形成的反光部的取向膜29b构成。上述光透射部30侧的取向膜29a与下述的对置基板3侧的取向膜44同样，由下述的材料构成。
图1或图3所示的对置基板3，在由玻璃或塑料等构成的透光性基板主体41的液晶层5侧的面上，形成了ITO等透明的对置电极(通用电极)43和上基板侧取向膜44。该上基板侧取向膜44形成为图6所示的凹凸形状的取向膜。
该取向膜(一边的基板侧的取向膜)44与前面说明的基板6侧的取向膜44同样，是由在表面上赋予了形状各向异性的高分子膜构成的取向膜，预倾角大于0°且小于等于10°，例如设定为2～8°的范围。
涉及上述取向膜29a、44的取向控制的技术的详细内容，记载在本发明申请人的非专利文献SID93 DIGEST、第957页(93年)。这些取向膜29a、44的表面形状如图7和图8所示，形成了沿第1方向的微细的凹凸、以及沿着与该第1方向相交叉的第2方向的微细的凹凸。而且，图8是沿图7中的III-III线的剖面图，表示沿第2方向的凸条54的剖面。
并且，沿第1方向的微细的凹凸间距P1比沿第2方向的间距P2短。间距P1小于等于3.0μm，最好大于等于0.05μm且小于等于0.5μm；间距P2小于等于50μm，最好大于等于0.5μm且小于等于5μm。
如上所述，通过使间距P2的长度比间距P1大，容易控制预倾角。
并且，第1方向的凹部的深度d1(或者第1方向的凸部的高度)小于等于0.5μm，最好大于等于0.01μm且小于等于0.2μm，第2方向的凹部的深度d2(或者第2方向的凸部的高度)小于等于0.5μm，最好大于等于0.01μm且小于等于0.2μm。
并且，为了不产生磁畴，而且能够获得作为目的的取向力，沿第2方向的微细的凹凸的倾斜面62相对于基板10的倾斜角θ最好大于0度且小于等于3度。若倾斜角θ为0度，则明显地产生磁畴；若超过3度，则取向力渐渐下降。
再者，如图7所示，沿第2方向的微细的凹凸的各凸部形成左右非对称的大致三角形状。也就是说，由从三角形顶点向下的垂线A分割的顶角的左右角度之比r2/r1不是1。作为上述凸条54的横剖面形状，可以考虑与sin波类似的形状、梳形状、三角形状等各种形状。其中，对于提高液晶取向性的方面来说，最好是三角形状。在此情况下，三角形状的顶部既可以是圆弧形，也可以是平面形。在把上述凸条54制成横剖面三角形状的情况下，如图7所示，用从三角形顶点向下的垂线A分割的顶角左右的角度之比r2/r1最好在大于等于1.2的范围。当设定为该范围的比时，能够使预倾角设定为接近0的值。
这些取向膜29a、44的膜厚，例如可设定为50～200nm。
作为该取向膜29a、44中采用的高分子膜材料，是在固化前用微弱的剪断力即可赋予剪断应力的材料和/或者利用应力能够塑性变形(塑性流动)的材料，例如可以从下列树脂中适当选择聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚乙烯醇类、环氧类、变性环氧类、聚苯乙烯类、聚氨酯类、聚烯烃类、丙烯类等树脂。
作为这些取向膜29a、44的形成方法，例如可用转印法很容易制造，即把应当转印的微细的凹凸花纹(用于形成沿上述第1方向的微细的凹凸和沿第2方向的微细的凹凸的微细的凹凸花纹)形成在表面上的转印模具，按压到由在另一边的基板上隔着反射体和电极层而形成的上述高分子膜材料构成的层上，转印出上述微细的凹凸花纹。
上述转印模具，例如由以下方法来制作。首先，制作一种借助于利用2倍的相干的激光束的全息干涉来形成的栅格模具。在该栅格模具的表面上形成有一种与取向膜44上形成的微细的凹凸花纹相同的微细的凹凸花纹。
然后，当把上述栅格模具按压到硅橡胶层上时，在硅橡胶层的表面上形成与上述栅格模具的凹凸花纹相反的凹凸花纹。然后，把栅格模具剥离掉，于是获得了由硅橡胶层构成的转印层。
再者，反光部35的取向膜29a由可表现垂直取向模式的取向膜而构成。该取向膜29a和上述取向膜29a、44一样，利用转印法来形成。在其表面部上形成凸部60，该凸部60是按规定间距来形成剖面正三角形或者与其相类似的三角型的凸条而构成的。具有该凸部60的取向膜29b形成为能够表现垂直取向模式的取向膜，它使与其极接近的液晶分子在85°～90°范围内保持起立的状态。
制造该取向膜29b的凸部60的方法，则可以采用和以上说明的取向膜29a、44的情况相同的转印法。这些凸部60的高度约为数10nm～100nm；宽度约为数10～100nm。
以上说明的取向膜29a、44的表面的凸条54的朝向和液晶分子的取向状态示于图9。并且，在图9中，对以上说明的取向膜29a、44中的各凸条54的朝向进行比较表示。如该图9所示，下基板侧的取向膜29a，缓斜面62朝向右下方(右下斜面)；上基板侧的取向膜44的倾斜面62朝向右上方(右上斜面)，液晶分子在不加电压的状态下如图9所示，形成为喷射取向(スプレィ配向)状态。也就是说，在光透射部30的区域域内，取向膜29a、44之间存在的液晶分子，极接近取向膜29a的位置的液晶分子的朝向以2～8°的预倾角向右下方；极接近取向膜44的位置的液晶分子的朝向以2～8°的预倾面向右上方。
与其相对，光区域反射35中的取向膜44与前面说明的光透射部30的取向膜44相同，但反光部35中的取向膜29b是垂直取向膜，所以液晶分子的取向状态如图9所示，极接近取向膜44的位置上的液晶分子的朝向处于以2～8°的预倾角向右上方的状态，极接近取向膜29a的位置上的液晶分子的朝向处于面向右上方的85～90°的垂直取向状态。
而且，在图2中，为了简化附图，对基板2的液晶侧的各种层和布线以及基板3的液晶侧的各层加以省略，并仅表示出取向膜29、44的位置关系，在基板主体41的外面侧，如图1所示，根据需要设置了偏光板H1、相位差板H2、H3。
在本实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中，如上所述，在绝缘膜20上，通过在凹部像素电极11上所形成的透射部23下面位置上的绝缘膜20上形成凹陷部22，在该凹陷部22内也注入液晶，光透射部30上的液晶层5的厚度d3比反光部35上的液晶层5的厚度d4大的值，希望光透射部30上的液晶层5的厚度d3最好设定为反光部35上的液晶层5的厚度d4的2倍的值。
<背光结构>
其次，该实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中使用的背光BL，如图2所示，大体上由设置在液晶板1的背面侧、由平板状透明的丙烯树脂等构成的导光板52、光源53和棒导光体55构成。在背光BL中，在导光板52一侧设置棒导光体55，在该棒导光体55的一端侧或两端侧设置了一种光源53，该光源53具有由LED构成的可发出3种原色光的发光体。也就是说，在光源53的内部具有红色的发光体(LED)、绿色的发光体(LED)和蓝色的发光体(LED)，通过来自这些发光体的发光，能够把目的颜色的光通过棒导光体55导入到导光板52。上述棒导光体55，在其一面侧的内面，形成棱柱凹凸部，从位于其长度方向端部的光源53导入到内部的光，能够在上述棱柱凹凸部改变光路而导入到导光板52侧。
透明的导光板52设置在液晶板1的背面侧，用于把从光源53射出的光照射到液晶板1侧。从图2所示的光源53射出的光，通过端面而被导入到导光板52的内部，在导光板52背面侧形成的棱柱形状的凹凸部等反光部改变光路之后，从导光板上面的射出面向液晶板1侧射出。
<前光结构>
该实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中使用的前光FL，如图2所示，由导光板72和光源73构成，光源73设置在向导光板72导入光的端部侧。并且，导光板72由透明树脂板形成，导光板72的下面(液晶板1侧的面)作为出射面射出用于对液晶板1进行照明的光，与该射出面相反一侧的一面(导光板72的上面)作为反射面(导光装置)，用于改变在其内部传输的光的方向。
在其反射面上，为对在其内部传输的光进行反射来改变光的传输方向，楔子状的沟槽74按规定间隔形成多个条状。该沟槽74由与射出面形成倾斜的缓斜面部和急斜面部构成。各个沟槽74的形成方向均与导光板72的侧端面平行。而且，导光板72的上面的沟槽74按规定间隔和宽度来形成，其设置成在通过导光板72来观看液晶板1的显示时不会出现障碍。
在导光板72的侧端面侧设置棒状的所谓棒导光体76，在该棒导光体76的两端部设有光源73。在这些光源73的内部，具有红色的发光体(LED)、绿色的发光体(LED)和蓝色的发光体(LED)，利用这些发光，能够使目的颜色的光通过棒导光体76导入到导光板72，并导入到液晶板1侧。
所述结构的本实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中，在不加电场时，液晶分子如图9所示进行取向。也就是说，在透光显示部30内，取向膜44和取向膜29a之间的液晶分子处于喷射取向状态；在反光显示部35内，取向膜44和取向膜29b之间的液晶分子处于混合取向状态。
在图9示出了取向膜44上形成的凸条54及其缓倾斜面62的方向。液晶分子根据凸条54的缓倾斜面62的朝向而具有小的预倾角2～8°。并且，示出了在取向膜29a上形成的凸条54的缓倾斜面62的朝向，液晶分子根据凸条64的缓倾斜面62的朝向而具有小的预倾角2～8°。
所以，如图9所示，取向膜44侧的液晶分子和取向膜29a侧的液晶分子的预倾的朝向相同，整个透射显示部30的液晶分子形成喷射取向状态。
其次，在图9中，示出了接近反光部35的取向膜29a的位置上的液晶分子立起85°左右的垂直取向状态。当然，如果取向膜29a赋予液晶分子的取向限制力很强，则能够取向控制成比其更大的角度例如88～90°。
当从图9所示的状态对电极通电而施加电场时，在透光显示部30中，液晶分子从喷射取向状态向弯曲取向状态转移。所谓弯曲取向状态，是指几乎是仅接近取向膜44的一侧的液晶分子，大致按小的预倾角进行取向，但由于随着离开取向膜44，根据电场在纵向上产生电力线，所以液晶分子几乎成垂直取向状态，并且，只有接近取向膜29a的一侧的液晶分子大体上按小的预倾角进行取向。再者，在反光显示部35中，几乎是只有极接近取向膜44的一侧的液晶分子大体上按2～8°预倾角进行取向。但其他液晶分子和接近取向膜29b的一侧的液晶分子，由于根据电场在纵向上产生电力线，所以成为垂直取向状态。
在此，在图9所示的不加电场时的取向状态下，接近取向膜29b的位置上的液晶分子已经垂直取向，所以，在加上电场的状态下，位于其上侧的其他液晶分子，随着其下侧的垂直取向状态的液晶分子转移到良好的垂直取向状态，除了极接近取向膜44的位置上的液晶分子外，转移到垂直取向状态。所以，如图10所示，反光部35中的液晶分子的取向状态，容易转移到与其相邻接的透光部30的液晶的弯曲取向状态的上半部分相似的取向状态。并且，当除去已加的电场时，液晶分子从图10所示的取向状态容易返回到图9所示的取向状态。所以，若是本实施方式的半透射反射型液晶显示装置A，则能够很容易而且准确地切换不加电场时的取向状态和加电场时的取向状态。
本实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中，对图9所示的取向状态和图10所示的取向状态进行液晶显示切换。这样更改取向状态的OCB模式液晶板1，能够进行OCB模式特有的高速开关，所以，具有能够实现小于等于10msec的响应时间、能够适应可以高速改写的动画显示的特征。并且，也能够获得OCB模式特有的广视角特性。
其次，上述结构的半透射型液晶显示装置A，在彩色显示驱动时，与液晶显示的切换相连动地改变从背光BL或前光FL的3原色光源分别发出的光的颜色，即可进行场序方式的彩色显示。
采用一般滤色片的彩色显示方式下，使从背光照射的白色光通过基板间的液晶层，对每个像素控制透射状态，并在使该光通过滤色层时进行着色，来进行彩色显示。这时，把一个像素划分成3个滤色片的像点(pixel)，根据是否通过某一像点来进行分色显示。并且，为了进行白色和黑色显示，使白色光在液晶层中全部通过，使3个像点全部通过，或者全部被遮挡，这样进行分色显示。
与此相反，在以上说明的实施方式的半透射反射型液晶显示装置A中采用的场序显示，对一个像素设置一个像点。并且，若是背光BL，则从光源53按分时交替点亮所需颜色的光；若是前光FL，则从光源73按分时交替点亮所需颜色的光地，把点亮时间设定为大于等于180Hz(小于等于5.6msec)，从各光源中以交替光的方式发出光。
并且，若使从背光BL的红色发光体发出的光在各个像素的液晶层中透射，则能够对每个像素显示出红色；若使从绿色发光体发出的光透射各个像素的液晶层，则能够对每个像素显示出绿色；若使从蓝色发光体发出的光在各像素的液晶层中透射，则能够对每个像素显示出蓝色。并且，从3个发光体中发出的光全部透射各个像素，则能够对每个像素显示出白色；若从发光体中发出的光对每个像素，全部被遮挡，则能够对每个像素显示出黑色。在发出中间色的情况下，从光源中发出必要的光，可通过在液晶分子的取向状态下对透射目的色光的时间进行增长或缩短的调整，即可进行中间色显示，最终使用户用肉眼能够确认混合色。
并且，在利用前光2的情况下也同样，根据设置在光源73内部的3原色发光体(LED)发出的光的颜色，对每个像素在液晶层中切换透射状态，来进行彩色显示。
利用上述结构，能够提供一种对OCB模式液晶板1进行场序驱动，来进行彩色显示结构的半透射反射型液晶显示装置A。
若是上述结构，则能够使可以高速显示的OCB模式液晶板1通过不用滤色片的场序驱动来进行彩色显示，并且，能够利用透光显示部30进行的透射显示、或者利用反光显示部35进行的反射显示中的任一种显示方式。
所以，若是上述结构的半透射反射型液晶显示装置A，则能够提供这样一种半透射反射型液晶显示装置，即能够高速响应，动画显示能力强，不设置滤色片即可进行彩色显示，因没有滤色片，所以能够降低成本，并且能够进行反射显示和透射显示，即使在暗处也能够明亮的彩色显示，而且在将用于实现进行弯曲取向的OCB模式的取向膜制作每个像素的微小的区域内时，可以利用凹凸转印法，从而制造容易。
权利要求
1.一种场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于具有在对置设置的基板之间封入了液晶的OCB模式液晶板，在上述一边的基板的液晶层侧的面和上述另一边的基板的液晶层侧的面上，分别形成电极和取向膜，上述另一边的基板的电极的一部分作为反光性的像素电极，在上述像素电极的一部分形成透射部，在该透射部形成区域形成透明电极来作为透光显示部，上述反光性像素电极形成区域作为反光显示部，并且，采用多间隙结构，即在上述反光性像素电极下面，设置比上述透光显示部的绝缘层厚的绝缘层，上述反光显示部的液晶层的厚度比上述透光显示部的液晶层的厚度大，另一方面，上述一边的基板上的取向膜作为表现小于等于10°的预倾角的取向膜；设置在上述另一边的基板的反光显示部上的取向膜作为垂直取向型的预倾角的取向膜；上述另一边的基板的透光显示部的取向膜作为表现小于等于10°的预倾角的取向膜；与上述透光显示部对应的上述一边的取向膜的预倾的方向、以及与上述透光显示部对应的上述另一边的基板的取向膜的预倾方向成为相同方向。
2.如权利要求1所述的场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于上述一边的基板的表现小于等于10°的预倾角的取向膜、以及上述另一边的基板的透光显示部的表现小于等于10°的预倾角的取向膜，在对其间的液晶上加电场时，使液晶分子按照促进弯曲取向的方向取向。
3.如权利要求1所述的场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于构成表现上述小于等于10°的预倾角的取向膜的高分子膜具有沿第1方向重复的微细的转印凹凸形状、以及与上述第1方向交叉的沿第2方向重复的微细的转印凹凸形状，至少沿第2方向重复的微细的凹凸形状的各凸部的剖面形状是左右非对称的。
4.如权利要求1所述的场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于上述反光显示部的垂直取向型取向膜，由至少在表面赋予了形状各向异性的高分子膜构成。
5.如权利要求1所述的场序OCB模式半透射反射型液晶显示装置，其特征在于由于上述一边的基板的反光显示部的表现小于等于10°的预倾角的取向膜、以及上述另一边的基板的反光显示部的垂直取向型取向膜产生的取向限制力，在所述两个取向膜之间存在的液晶的取向近似于在加电场时，在上述透光显示部弯曲取向的液晶中，从上述一边的基板到液晶层中央部的取向状态。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种利用双间隙结构在具有反光显示部和透光显示部的半透射反射型液晶显示装置中能够实现OCB模式方式和场序方式的技术。本发明是，一边的基板(3)上的取向膜作为小于等于5°的预倾角的取向膜，另一边的基板(2)的反光显示部(35)上设置的取向膜(29b)作为垂直取向型取向膜；透光显示部(30)的取向膜(29a)作为表现小于等于5°的预倾角的取向膜，与透光显示部(30)相对应的一边的基板的取向膜(44)的预倾方向和与透光显示部(30)相对应的另一边的基板的取向膜(29a)的预倾方向相反。
文档编号G02F1/139GK1707337SQ20051007559
公开日2005年12月14日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月10日
发明者大泉满夫, 鹿野满 申请人:阿尔卑斯电气株式会社