液晶装置和包括液晶装置的电子设备 |
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| 申请号 | CN201210152262.0 | 申请日 | 2012-05-14 | 公开(公告)号 | CN102789092A | 公开(公告)日 | 2012-11-21 |
| 申请人 | 索尼公司; | 发明人 | 松岛寿治; 金子英树; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 液晶 装置和包括液晶装置的 电子 设备。一种液晶装置，包括：液晶层；反射层，用于将通过所述液晶层入射到这里的外部光线进行反射；以及延迟层和偏振板，两者关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧；其中，所述延迟层具有光学二轴特性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种液晶装置，包括： |
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| 说明书全文 | 液晶装置和包括液晶装置的电子设备技术领域[0001] 本发明涉及反射式液晶装置或具有透射显示部分和反射显示部分的半透射式液晶装置，以及将这样的液晶装置作为显示部分的电子设备。 背景技术[0002] λ/4波片和λ/4波片的结合已知作为一种构成液晶显示装置中的延时器(λ/4波片)的方法。此外，具有横向电场驱动液晶模式的液晶显示装置作为具有液晶模式的液晶显示装置受到关注，在这种液晶显示装置中既实现了长的广角又实现了高的对比度。该技术例如在日本专利公开2001-330844和2008-52161中被公开。例如，公开一种方法，其中液晶层中具有延时器(λ/2波片)，并且λ/4以横向电场驱动液晶模式设定在液晶层中。 发明内容[0003] 目前，上述示例的方法涉及以下问题：尽管黑显示期间沿前表面方向的透射变得最小，然而沿倾斜方向带来光泄漏，因此沿倾斜方向的对比度没有很大增加。 [0004] 为了解决上述问题提出本发明，因此期望提供可以提高倾斜方向的对比度的液晶装置以及包括该液晶装置的电子设备。 [0005] 为了实现上述期望，根据本发明的实施例，提供了一种液晶装置，包括：液晶层；反射层，用于反射通过所述液晶层入射到这里的外部光线；以及延迟层和偏振板，两者关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧；其中，所述延迟层具有光学二轴特性。 [0006] 根据本发明的实施例，提供了一种电子设备，包括：作为显示部分的液晶装置，所述液晶装置包括：液晶层；反射层，用于反射通过所述液晶层入射到这里的外部光线；以及延迟层和偏振板，两者关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧；其中，所述延迟层具有光学二轴特性。 [0007] 在实施例的液晶装置和另一实施例的电子设备中，关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧的延迟层具有光学二轴特性。由此，在黑显示期间，光泄漏不仅沿前表面侧变小，而且沿倾斜方向变小。 [0008] 在本发明的实施例中，优选地，延迟层具有0以上并且0.5以下的Nz系数。当采用这样的结构时，在黑显示期间，沿相对液晶装置的法线以40度或以下的角度横越的方向使光泄漏变小。此外，在本发明的实施例中，优选地，所述延迟层和所述液晶层都用作为具有宽频带的λ/4波片。在该情况下，在黑显示期间光泄漏在宽频带中变小。 [0009] 此外，在本发明的实施例中，当液晶装置设定在边缘场开关(FFS)模式时，优选地，像素电极形成在其中具有开口的共用电极下方，所述像素电极和所述共用电极都用作为反射层。在该情况下，白亮度提高。 [0010] 如上所述，根据本发明的液晶装置和电子设备，在黑显示期间，不仅沿前表面方向使光泄漏更小，而且通过延迟器的光学补偿使沿介倾斜方向的光泄漏更小。因此，可以提高沿倾斜方向的对比度。 [0011] 此外，根据本发明，当延迟层具有0以上并且0.5以下的Nz系数时，可以沿相对液晶装置1的法线以40度或以下的角度横越的方向使对比度等于或大于20。此外，在本发明中，当延迟层和液晶层都用作为具有宽频带的λ/4波片时，可以提高宽频带中的对比度。此外，在本发明中，当液晶装置被构造为具有FFS模式时，像素电极形成在其中具有开口的共用电极下方，并且当所述像素电极和所述共用电极都用作为反射层时，可以进一步提高对比度。 附图说明 [0012] 图1是示出根据本发明的第一实施例的液晶装置的结构的截面图； [0013] 图2是示出根据图1所示的第一实施例的液晶装置的一部分结构的部分放大俯视平面图； [0014] 图3是示出图1所示的第一实施例的液晶装置的共用电极的结构的部分俯视平面图； [0015] 图4是表示当具有光学单轴特性的延迟层被用作延迟层时的视场角特性的视图； [0016] 图5是表示当具有光学二轴特性(Nz系数＝0)的延迟层被用作延迟层时的视场角特性的视图； [0017] 图6是表示当具有光学二轴特性(Nz系数＝0.5)的延迟层被用作延迟层时的视场角特性的视图；并且 [0018] 图7是示出作为根据使用本发明的第一实施例的液晶装置的示例应用的电子设备的移动电话的结构的立体图。 具体实施方式[0019] 将会参照附图给出本发明的优选实施例的具体描述。应当注意，按照以下顺序给出描述。 [0020] 1.第一实施例(液晶装置)； [0021] 延迟层的Nz系数等于或大于0并且小于1的情况 [0022] 2.改变示例； [0023] 3.第二实施例(电子设备)；和 [0024] 4.应用示例。 [0025] 第一实施例的液晶装置用作为第二实施例的电子设备的显示部分的情况[0026] 1.第一实施例 [0027] 图1是示出根据本发明的第一实施例的液晶装置1的结构的截面图。图2和3分别示出图1所示的液晶装置1内像素的预定层中的平面结构。注意图1对应于沿图2的线A-A所得的截面图。并且，图1至3示意地示出液晶装置1的形状和尺寸，因此形状和尺寸不一定分别与实际的形状和尺寸相同。 [0028] 液晶装置1通过将层叠膜30粘到液晶显示面板10上而形成。此外，液晶装置1包括用于驱动液晶显示面板10的驱动电路(未示出)。在液晶装置1中，层叠膜30的上表面被构造为图像显示表面1A，例如背光的光源不布置在液晶显示面板10的后侧。总的来说，液晶显示面板10是反射显示面板，用于根据图像信号调制从图像显示表面1A侧入射到此的外部光线L1，并且将外部光线L1反射以产生图像光线L2，并且将产生的图像光线L2从图像显示表面1A输出。 [0029] 液晶显示面板10的结构中液晶层10C夹在下侧面板基底10A和上侧面板基底10B之间。如图1和2所示，下侧面板基底10A例如包括二维布置在基底11上的多个晶体管12和分别连接到晶体管12的多个像素电极13。注意基底11对应于本发明中的“第一基底”的具体示例。液晶显示面板10包括二维布置的多个像素10D，还包括每个像素10D的晶体管12和像素电极13。注意像素10D对应于本发明中的“像素”的具体示例。晶体管12对应于本发明中的“开关元件”的具体示例。此外，像素电极13对应于本发明中的“反射层”以及“像素电极”的具体示例。如图2所示，晶体管12例如被设置为分别对应于各自沿行方向延伸的栅极线WSL和各自沿列方向延伸的数据线DTL之间的交叉点。此外，如图2所示，像素电极13例如形成在各自被相邻的两个栅极线WSL和对应的两个线DTL的每个所包围的区域的几乎所有区域上。 [0030] 晶体管12例如由场效应型薄膜晶体管(TFT)构成。因此，晶体管12配置为包括用于控制沟道的栅极和分别设置在沟道两侧的源极和漏极。此外，晶体管12例如包括形成在基底11上的栅电极21和形成在包括基底11的主表面和栅电极21的上表面的表面上的栅绝缘膜22，如图1所示。此外，如图1所示，晶体管12例如在栅绝缘膜22的上表面的面对栅电极21的位置处包括沟道23，并且源极24和漏极25两者都与沟道23接触。 [0031] 像素电极13连接到漏极25，并且也形成在与漏极25相同的层中。像素电极13在其上表面上不具有有意的不规则物，因此像素电极13的上表面是平面。此外，优选地，像素电极13由金属材料制成(例如，诸如Al-Nd合金的金属材料)，并且用作为用于反射可见光的反射层。总的来说像素电极13用作为反射层，用于反射通过液晶层10C入射到这里的外部光线L1。注意尽管未示出，像素电极13可以形成在相对于其中形成漏极25的层在上方的层中。然而在该情况下，需要提供接触孔，像素电极13和漏极25通过接触孔沿层叠方向彼此连接。 [0032] 例如图1所示，下侧面板基底10A在具有晶体管12的上表面和像素电极13的上表面的表面上包括绝缘层14。此外，下侧面板基底10A在绝缘层14的上表面上包括共用电极15和配向膜16。注意共用电极15对应于本发明中的“反射层”和“共用电极”的具体示例。 [0033] 共用电极15形成为通过绝缘层14分别覆盖面对像素电极13的位置，并且也平面地形成在整个绝缘层14上(具体地，由像素电极13形成的整个显示区域)。因此，共用电极15用作为形成用于分别覆盖面对像素电极13的位置的共用电极。如图3所示，共用电极15例如在每个面对相应的一个像素电极13的区域中具有多个开口15A。注意开口15A对应于本发明中的“开口”的具体示例。每个开口15A是在平面中沿一个方向(例如，沿与每个栅极线WSL的延伸方向平行的方向)延伸的矩形开口。注意每个开口15A在平面中的延伸方向可以是除上述方向外的其它适当方向。共用电极15在其上表面上不具有有意的不规则物，因此共用电极15的上表面是平面。此外，优选地，共用电极15由金属材料制成(例如，诸如Al-Nd合金的金属材料)，并且用作为用于反射可见光的反射层。总的来说，共用电极15与像素电极13一起用作为反射层，用于反射通过液晶层10C入射到这里的外部光线L1。 [0034] 配向膜16用于沿预定方向对液晶层10C中包含的液晶分子进行配向，从而直接接触液晶层10C。配向膜16例如由高分子材料(如聚酰亚胺)制成并且例如通过使应用的聚酰亚胺等经过摩擦处理而形成。 [0035] 如图1所示，上侧面板基底10B例如在基底17的、在液晶层10C那侧的表面上按顺序包括滤光层18、保护层19和配向膜20。注意基底17对应于本发明中的“第二基底”的具体示例。滤光层18包括形成为分别覆盖面对像素电极13的位置的颜色滤光层18A，并包括形成为分别覆盖除面对像素电极13的位置以外的位置的光线阻挡层18B。在颜色滤光层18A中，设置例如将透射通过液晶层10C的光线颜色分离成红(R)、绿(B)和蓝(G)三原色的颜色滤光器，或设置例如将相关的光线颜色分离成R、G、B和白色四种颜色的颜色滤光器，从而与像素电极13的布置相对应。光线阻挡层18B例如具有吸收可见光的功能。 [0036] 配向膜20用于沿预定方向对液晶层10C中包含的液晶分子进行配向，从而直接接触液晶层10C，类似于配向膜16的情况。配向膜20例如由高分子材料(如聚酰亚胺)制成并且例如通过使应用的聚酰亚胺等经过摩擦处理而形成。 [0037] 液晶层10C例如由向列液晶构成。液晶层10C具有调制功能，通过使用从驱动电路施加到这里的电压来透射或阻挡每个像素10D的外部光线L1。请注意液晶层10C可以通过改变相关的液晶层10C的光透射水平来调节每个像素10D的等级。 [0038] 如图1所示，层叠膜30例如构造成使延迟膜31、向前散射膜32和偏振板33按顺序从液晶显示面板10侧层叠。注意在层叠膜30中，还可以增加其它各类的层(图1中未示出)。延迟膜31对应于本发明中的“延迟层”的具体示例。此外，偏振板33对应于本发明中的“偏振板”的具体示例。 [0039] 延迟膜31具有延迟器膜的作用，用于补偿视场角。延迟膜31具有光学二轴特性，具有等于或大于0并且小于1的Nz系数，并且优选具有等于或大于0并且小于0.5的Nz系数。这里，Nz系数是指这样的系数：当使nx和ny(nx≥ny)为延迟膜31的平面内主折射率并且使nz为沿厚度方向的折射率时，由表达式(nx-nz)/(nx-ny)得到的系数。当Nz系数设为等于或大于0并且小于0.5时，下述的补偿效果尤其变高。延迟膜31例如通过使高分子膜经历二轴地拉制(drawing)形成。延迟膜31优选由单个膜构成。 [0040] 延迟膜31适于与液晶层10C一起用作为具有宽频带(具有小的波长相关性)的λ/4波板。具体地，当液晶层10C具有λ/4的延迟时，延迟膜31从而具有λ/2的延迟。 [0041] 向前散射膜32布置在延迟膜31和偏振板33之间。注意向前散射膜32也可以布置在基底17和延迟膜31之间。向前散射膜32具有向前散射相对较大而向后散射相对较小的光学特性。向前散射膜32例如由包含滤光器的树脂层构成。注意，例如还可以提供含有滤光器的粘接剂层，代替向前散射膜32。糊剂例如作为用于粘接剂层的材料。 [0042] 偏振板33具有吸收预定的线性偏振成分并透射除预定的线性偏振成分以外的其它成分的功能。因此，偏振板33具有将从外部入射到这里的外部光线转换为线性偏振光线的作用。 [0043] 接下来，将详细描述根据本发明的第一实施例的液晶装置1的操作和效果。 [0044] 在第一实施例的液晶装置1中，外部光线L1被偏振板33转换为线性偏振光，在线偏振光线近似保持的同时被延迟膜31转到预定角度，并被向前散射膜32散射，从而入射到液晶显示面板10。 [0045] 在入射到液晶显示面板10的光线中，入射到没有被施加电压的液晶层10C(例如，液晶分子沿平行于下侧面板基底10A的方向配向的区域)的一部分光线被液晶分子转换为圆偏振光以到达像素电极13和共用电极15的每一者，从而被像素电极13和共用电极15的每一者反射。当反射光线沿相反路径到达偏振板33时，反射光线具有沿垂直于偏振板33的传输轴的方向的传输轴。由此，反射光线被偏振板33吸收。因此，在该情况中，像素10D提供黑显示。 [0046] 此外，在入射到液晶显示面板10的光线中，入射到被施加了电压的液晶层10C(例如，液晶分子沿电场E配向的区域)的一部分光线大致被液晶层10C转换为线性偏振光线以到达像素电极13和共用电极15的每一者。其原因是因为液晶层10C的延迟和扭转角被预先设定以提供这样的情形。反射光线沿相反路径以被转换为平行于偏振板33的线性偏振光线，从而通过偏振板33。因此，在该情况下，像素10D提供亮显示。 [0047] 现在，在第一实施例的液晶装置1中，共用电极15的开口15A和相应的一个像素电极13沿层叠方向彼此面对。从而，当通过像素电极13和公共电极15施加预定电压时，在液晶层10C的、在开口15A正方向的一部分中沿横向方向产生电场。此外，在液晶层10C的、除开口15A正方向的一部分外的部分(共用电极15的、在除开口15A外的部分正方向上一部分)中沿倾斜方向产生电场。由此，实现FFS模式，从而可以获得广视角和高孔径比。 [0048] 此外，在第一实施例的液晶装置1中，像素电极13和共用电极15的每一者作为反射电极。由此，由于通过开口15A的光线被像素电极13反射，相比每个像素电极13不作为反射电极的情况可以增加白亮度。此外，在第一实施例的液晶装置1中，每个像素电极13形成在与晶体管12的每个漏极25相同的层中。由此，可以省略每个像素电极13布置在相应的一个漏极25上方时所必需的接触孔。由此，因为省略了任意的接触孔，每个像素电极13上的光的反射质量可以更加提高，从而可以增加白亮度。像素电极13和共用电极15的每一者被形成为作为反射电极，并且每个像素电极13以上述相同的方式被形成在与相应的一个漏极25相同的层中，从而可以增加白亮度。由此，还可以增加对比度。 [0049] 现在，结合λ/4波片和λ/2波片已知作为构成液晶装置中的延迟器(λ/4波片)的方法。例如，已知一种方法，其中在横向电场驱动液晶模式中，延迟层(λ/2波片)布置在液晶层上，并且λ/4设置在液晶层中。然而，根据现有方法，具有光学单轴性的波片用作为延迟层。由此，尽管在黑显示期间，沿前表面方向的透射成为最低，但是沿倾斜方向产生光泄漏。由此，如图4所示，例如产生沿在0至40度范围内的倾斜方向的对比度突然降低的问题。 [0050] 另一方面，在第一实施例的液晶装置1中，延迟膜31具有学光二轴特性。由此，在黑显示期间，光泄漏不仅沿前表面方向变少，还沿倾斜方向变少。由此，可以增加沿倾斜方向的对比度。 [0051] 此外，在第一实施例的液晶装置1中，当给予延迟膜31等于或大于0并且等于或小于0.5的Nz系数时，可以沿相对液晶装置1的法线以40度或以下的角度横越的方向使对比度等于或大于20。例如，当使用Nz系数为0的延迟膜31(参照图5)，或使用Nz系数为0.5的延迟膜31(参照图6)时，应理解沿倾斜方向的对比度在0至40度的范围内等于或大于20。此外，防止产生在0至40度范围内对比度的突然变化。因此，使用Nz系数等于或大于0并且等于或小于0.5的延迟膜31作为延迟膜31，使得可以获得很好的视场角特性。 [0052] 此外，由于在第一实施例的液晶装置1中，延迟膜31适于与液晶层10C一起用作为具有宽频带(具有小的波长相关性)的λ/4波片，可以增加宽频带的对比度。 [0053] 2.改变示例 [0054] 接下来，将描述根据第一实施例的改变示例的液晶装置。应注意，当然，以下描述的改变示例可以在相互一致地范围内与另一个相结合。 [0055] 【第一改变示例】 [0056] 尽管第一实施例的液晶装置1中，液晶显示面板10是反射式，然而液晶显示面板10也可以是半透射的，包括透射显示部分和反射显示部分。然而，在该情况下，优选地，背光布置在液晶显示面板10后方，并且具有与延迟膜31相同光学结构的延迟层布置在上侧面板基底10B内，而不是提供延迟膜31。 [0057] 【第二改变示例】 [0058] 此外，尽管在第一实施例的液晶装置1中，液晶显示面板10具有设定在其中的FFS模式，然而液晶显示面板10还可以具有设定在其中的其它适当的横向电场驱动模式，例如平面内转换(IPS)模式。 [0059] 【第三改变示例】 [0060] 此外，尽管在第一实施例的液晶装置1中，每个像素电极13形成在与相应的一个漏极25相同的层中，然而每个像素电极13也可以相对于相应的一个漏极25形成在上层中。 [0061] 【第四改变示例】 [0062] 此外，尽管在第一实施例的液晶装置1中，像素电极13形成在共用电极15下方，然而像素电极13也可以形成在共用电极15上方。然而在该情况下，优选地，多个开口设置在每个像素电极13中，并且共用电极15由其中没有形成开口的固态膜构成。 [0063] 【第五改变示例】 [0065] 3.第二实施例 [0066] 根据本发明第二实施例的电子设备包括根据本发明第一实施例的液晶装置1作为其显示部分。在该情况下，液晶装置1如上所述包括液晶层10C、用于将通过液晶层10C入射的外部光线L1进行反射的反射层，以及延迟层和偏振板33，延迟层和偏振板33均关于液晶层10C布置在外部光线L1入射的那侧。在该情况下，如上所述，反射层由像素电极13和共用电极15构成。此外，延迟层由延迟膜31构成。此外，延迟层具有光学二轴特性。 [0067] 注意，包括第一实施例的液晶装置1的第二实施例的电子设备例如包括移动电话、个人电脑、液晶电视机、寻像式或监控直接查看式视频磁带记录器、汽车导航装置、寻呼机、电子数据手册、计算器、文字处理器、工作站、TV(电话)电话机、POS(销售点)终端装置等。 [0068] 注意尽管第二实施例的电子设备包括第一实施例的液晶装置1，然而可选择地，第二实施例的电子设备还可以包括根据第一实施例的第一至第五改变示例的任意液晶装置。 [0069] 4.应用示例 [0070] 接下来，以下的描述将关于将第一实施例的液晶装置1应用于第二实施例的电子设备的应用示例。图7是示出根据应用示例的电子设备100的示意结构的立体图。电子设备100是移动电话。例如，如图7所示，电子设备100包括主体部分111和对于主体部分111可打开和可关闭的显示部分112。主体部分111包括操作按键115和发送部分116。显示部分112包括显示装置113和接收部分117。显示装置113适于在显示装置113的显示屏114上显示关于电话通信的各种内容。电子设备100包括用于控制显示装置113的操作的控制部分(未示出)。控制部分设置为用于对整个电子设备100进行控制的控制部分的一部分，或与主体部分111或显示部分112内的控制部分单独地设置。 [0071] 显示装置113具有与根据本发明的第一实施例的液晶装置1相同的结构。由此，用户可以不仅沿向前方向而且沿倾斜方向视觉识别具有高对比度的图像。 [0072] 注意显示装置113可以具有与根据第一实施例的第一至第五改变示例中任意的液晶装置相同的结构。 [0073] 由此，尽管第一实施例的液晶装置1用作为电子设备的应用示例，然而替代地，根据第一实施例的第一至第五改变示例中任意的液晶装置也可以作为电子设备的另一应用示例。 [0074] 此外，例如，本发明可以采用以下结构。 [0075] (1)一种液晶装置，包括：液晶层；反射层，用于反射通过所述液晶层入射到这里的外部光线；以及延迟层和偏振板，两者关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧；其中，所述延迟层具有光学二轴特性。 [0076] (2)根据(1)所述的液晶装置，其中，所述延迟层具有0以上并且小于1的Nz系数。 [0077] (3)根据(2)所述的液晶装置，其中，所述延迟层具有0以上并且0.5以下的Nz系数。 [0078] (4)根据(1)至(3)中任一项所述的液晶装置，其中，所述延迟层和所述液晶层都用作为具有宽频带的λ/4波片。 [0079] (5)根据(1)至(4)中任一项所述的液晶装置，其中，所述液晶装置包括第一基底和第二基底，所述液晶层和所述反射层都被夹置在所述第一基底和所述第二基底之间； [0080] 所述第一基底关于所述液晶层布置在与外部光线入射的那侧相反的一侧； [0081] 所述第二基底关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧；并且[0082] 所述延迟层和所述偏振板关于所述第二基底布置在外部光线入射的那侧。 [0083] (6)根据(5)所述的液晶装置，其中，所述第一基底对于每个像素包括开关元件和与所述开关元件连接的像素电极，并且第一基底包括形成为被各像素共用的共用电极，在所述共用电极中，在面对所述像素电极的相应一者的位置处形成多个开口；并且[0084] 所述像素电极和所述共用电极都用作为所述反射层。 [0085] (7)根据(6)所述的液晶装置，其中，所述开关元件包括端子电极；并且，每个所述像素电极形成在与所述端子电极的相应一者相同的层中。 [0086] (8)一种电子设备，包括：作为显示部分的液晶装置， [0087] 所述液晶装置包括： [0088] 液晶层； [0089] 反射层，用于反射通过所述液晶层入射到所述反射层的外部光线；以及[0090] 延迟层和偏振板，两者关于所述液晶层布置在外部光线入射的那侧； [0091] 其中，所述延迟层具有光学二轴特性。 [0092] 本发明所包括的主题涉及2011年5月20日递交给日本专利局的日本优先专利申请JP 2011-113951中公开的主题，并且通过引用将其全部结合在这里。 |
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