Жидкокристаллическое устройство отображения
Изобретение относится к жидкокристаллическим устройствам отображения. Дисплей 100 включает в себя жидкокристаллический слой 13, слой зеркального отражения 14 г, поляризационный слой 17, расположенный на стороне наблюдателя, слой замедления 18, расположенный между жидкокристаллическим слоем и поляризационным слоем, и светорассеивающий слой 20А, расположенный на стороне наблюдателя поляризационного слоя 17. Светорассеивающий слой 20А имеет поверхность рассеяния. Поверхность рассеяния включает в себя макроскопически шероховатую структуру 22а, которая имеет способность к рассеиванию света, и микроскопически шероховатую структуру 22b, которая сформирована наложением поверх макроскопически шероховатой структуры и которая имеет размер меньше длины волны видимого света. Технический результат - повышение качества отображения. 8 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к жидкокристаллическому устройству отображения, способному отображать в режиме отражения.
Уровень техники
В последние годы применение жидкокристаллических устройств отображения к мобильным устройствам, обычно к мобильным телефонам и компьютерам-ноутбукам, быстро развивается. Из жидкокристаллических устройств отображения жидкокристаллические устройства отображения отражательного типа, способные отражать свет, поступающий снаружи, например внешний свет, для отображения, отличаются низким энергопотреблением и тонким легким корпусом по причине отсутствия необходимости в подсветке в качестве источника света и потому особенно подходят к мобильным применениям. Однако, с другой стороны, жидкокристаллические устройства отображения отражательного типа, к сожалению, обеспечивают более темное отображение по причине отсутствия подсветки.
Для увеличения яркости отображения жидкокристаллических устройств отображения отражательного типа необходимо увеличивать интенсивность отражения в направлении, перпендикулярном экрану дисплея, которое является главным направлением наблюдения, в то же время обеспечивая интенсивность отражения с надлежащим угловым распределением. Например, использование слоя зеркального отражения увеличивает интенсивность правильного отражения, но приводит к проблеме бликования, из-за чего фон, например лицо наблюдателя, отражается на дисплее. Таким образом, проблема состоит в том, что фон наблюдается в наложении на отображаемые изображения. Таким образом, характеристики отражения, необходимые для жидкокристаллических устройств отображения отражательного типа, не включают в себя зеркальное отражение, но надлежащее диффузное отражение. Надлежащим образом рассеиваемый свет обеспечивает бумажно-белый дисплей.
Ввиду таких обстоятельств до настоящего времени были предприняты попытки улучшить характеристики отражения жидкокристаллических устройств отображения отражательного типа. Жидкокристаллические устройства отображения отражательного типа, широко используемые до настоящего времени, относятся к типу, который включает в себя одиночную поляризационную пластину на стороне наблюдателя и который использует свет, отраженный отражающим слоем, предусмотренным на тыльной стороне жидкокристаллического слоя (противоположной стороне наблюдателя) для отображения. Жидкокристаллические устройства отображения отражательного типа, о которых идет речь в данном описании изобретения, также относятся к этому типу, если не указано обратное.
Например, в патентном документе 1 раскрыто жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа, в котором поверхность пиксельных электродов, выполненных из металла с высоким коэффициентом отражения, например алюминия, имеет шероховатую форму, благодаря чему пиксельные электроды имеют характеристики диффузного отражения. Жидкокристаллические устройства отображения отражательного типа этого типа имеют недостаток в том, что их стоимость возрастает вследствие дополнительных этапов для формирования надлежащей шероховатости на поверхности пиксельных электродов. Они имеют и другие недостатки, например, неоднородную ориентацию молекул жидкого кристалла, переменное замедление и т.д., поскольку поверхность, которая контактирует с жидкокристаллическим слоем, имеет шероховатость.
Следует заметить, что современные исследования направлены на создание жидкокристаллического устройства отображения отражательного типа, в котором используется слой зеркального отражения, выполненный из металла с высоким коэффициентом отражения, например алюминия (например, зеркально отражающий пиксельный электрод), и добавлен дополнительный элемент для обеспечения характеристик диффузного отражения.
Например, в патентном документе 2 раскрыто жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа, в котором пленка прямого рассеяния располагается на внешней стороне (стороне наблюдателя) поляризационной пластины на стороне наблюдателя. Пленка прямого рассеяния включает в себя светорассеивающий слой, выполненный из полимерного связующего вещества, в котором рассеяны сферические частицы, причем сферические частицы имеет средний диаметр частицы ли 1 мкм до 10 мкм. Показатель преломления сферических частиц относительно связующего вещества, n, задается в пределах от 0,91 до 1,09. Такой рассеивающий слой, который использует разницу в показателе преломления, иногда называют “слоем внутреннего рассеяния”. В патентном документе 2 сказано, что с целью достижения высокой бумажной белизны, предпочтительно, чтобы коэффициент мутности пленки прямого рассеяния составлял 30% или выше, и что с целью отображения изображения без затемнения, предпочтительно, чтобы ясность изображения, измеренная методом пропускания, составляла 60% или выше (абзацы [0037]-[0039]).
В патентном документе 3 раскрыто жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа, в котором поверхность поляризационной пластины на стороне наблюдателя на внешней стороне используется в качестве светорассеивающей поверхности. Светорассеивающую поверхность формируют, делая поверхность светопропускающей смолы шероховатой. Средняя высота шероховатости составляет от 1 до 5 мкм, средний шаг составляет от 5 до 40 мкм и коэффициент мутности составляет от 9 до 14% (фиг. 2, абзац [0045]). Когда коэффициент мутности светорассеивающей поверхности равен 25% или выше, нельзя избежать проблемы неясного отображения изображений. Когда коэффициент мутности равен 6% или ниже, нельзя избежать проблемы отражения внешних изображений (фона) в отображаемых изображениях (абзац [0074]). Здесь поверхность, имеющая шероховатость, которая демонстрирует способность к рассеиванию света аналогично светорассеивающей поверхности, описанной в патентном документе 3, иногда называют “поверхностью рассеяния”.
В патентном документе 4 раскрыто жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа, которое включает в себя светорассеивающий слой на внешней стороне поляризационной пластины на стороне наблюдателя, светорассеивающий слой, включающий в себя слой внутреннего рассеяния и поверхность рассеяния. Патентный документ 4 гласит, что глубина шероховатости светорассеивающего слоя предпочтительно составляет от 0,05 мкм до 10 мкм. В патентном документе 4 описан, в порядке примера, светорассеивающий слой, сформированный из акриловой смолы (показатель преломления: 1,5), в которой рассеяны гранулы MgF2 диаметром 0,2 мкм (показатель преломления: 1,38) и который имеет шероховатость глубиной от 0,1 мкм до 0,5 мкм (абзац [0035]). Патентный документ 4 гласит, что использование такого светорассеивающего слоя препятствует отражению фона на дисплее (явление, когда наблюдается мнимое изображение источника света) и зеркальному отражению (правильному отражению) на самой внешней поверхности (абзацы [0009]-[0010], [0013]-[0015] и [0022]).
[патентный документ 1] японская выложенная патентная публикация № H5-323371
[патентный документ 2] японская выложенная патентная публикация № 2000-199809
[патентный документ 3] японская выложенная патентная публикация № H7-306408
[патентный документ 4] японская выложенная патентная публикация № H7-104272 (патент Японии № 2898860)
[патентный документ 5] выложенная публикация PCT на японской национальной фазе № 2001-517319
[патентный документ 6] WO2006/059686A1
Сущность изобретения
Задачи изобретения
В жидкокристаллическом устройстве отображения отражательного типа, описанном в патентном документе 2, поверхность (самая внешняя поверхность) на стороне наблюдателя является плоской. Таким образом, даже если это поверхность слоя внутреннего рассеяния, качество отображения ухудшается по причине зеркального отражения на поверхности.
Когда самая внешняя поверхность имеет шероховатую форму, как в жидкокристаллических устройствах отображения отражательного типа, описанных в патентном документе 3 или 4, зеркальное отражение предотвращается, но коэффициент контрастности снижается. Эта проблема вызвана тем, что большая часть света, падающего в направлениях вблизи направления, нормального к поверхности отображения, отражается (рассеивается в обратном направлении) наклонами шероховатости. Свет, отраженный (рассеиваемый в обратном направлении) поверхностью рассеяния, распространяется в сторону наблюдателя, не достигая жидкокристаллического слоя и, таким образом, составляет шум в свете для отображения изображений, снижая коэффициент контрастности на дисплее.
Заметим, что вышеописанные традиционные проблемы, которые возникают в жидкокристаллических устройствах отображения отражательного типа, также актуальны для жидкокристаллических устройств отображения отражательного типа, в которых каждый пиксель включает в себя область, где отображение осуществляется в режиме отражения (так называемую “область отражения”), и область, где отображение осуществляется в режиме пропускания (так называемую “область пропускания”).
Одной из главных задач настоящего изобретения является повышение качества отображения жидкокристаллического устройства отображения, которое имеет слой зеркального отражения, стоимость изготовления которого невысока.
Средство решения задачи
Жидкокристаллическое устройство отображения, отвечающее настоящему изобретению, включает в себя: жидкокристаллический слой; первую подложку, расположенную на стороне наблюдателя жидкокристаллического слоя; вторую подложку, расположенную напротив первой подложки через жидкокристаллический слой; слой зеркального отражения, расположенный между жидкокристаллическим слоем и второй подложкой; пару электродов для подачи напряжения на жидкокристаллический слой; поляризационный слой, расположенный на стороне наблюдателя первой подложки; и светорассеивающий слой, расположенный на стороне наблюдателя поляризационного слоя, причем светорассеивающий слой имеет поверхность рассеяния, причем поверхность рассеяния включает в себя макроскопически шероховатую структуру, которая имеет способность к рассеиванию света, и микроскопически шероховатую структуру, которая сформирована наложением поверх макроскопически шероховатой структуры, и которая меньше длины волны видимого света.
В одном варианте осуществления расстояние между соседними приподнятыми участками или утопленными участками микроскопически шероховатой структуры, предпочтительно, составляет от 100 нм до 200 нм.
В одном варианте осуществления расстояние между приподнятыми участками или утопленными участками макроскопически шероховатой структуры, предпочтительно, составляет от 5 мкм до 50 мкм.
В одном варианте осуществления макроскопически шероховатая структура, предпочтительно, имеет периодическую структуру, которая имеет шаг 20 мкм или менее.
В одном варианте осуществления коэффициент мутности светорассеивающего слоя, предпочтительно, составляет 50% или выше.
В одном варианте осуществления расстояние между светорассеивающим слоем и жидкокристаллическим слоем, предпочтительно, в три или менее раза больше пиксельного шага.
В одном варианте осуществления приподнятые участки или утопленные участки макроскопически шероховатой структуры имеют асимметричную форму, которая имеет большую ось и малую ось, причем большая ось ориентирована в заранее определенном направлении относительно оси пропускания поляризационного слоя, при наблюдении светорассеивающего слоя в направлении, нормальном к первой подложке.
В одном варианте осуществления поверхность рассеяния светорассеивающего слоя контактирует с воздухом.
В одном варианте осуществления устройство дополнительно включает в себя защитный слой, расположенный на стороне наблюдателя поверхности рассеяния светорассеивающего слоя, в котором показатель преломления защитного слоя меньше показателя преломления светорассеивающего слоя.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению качество отображения жидкокристаллического устройства отображения отражательного типа, которое имеет слой зеркального отражения, можно повысить. Благодаря использованию слоя зеркального отражения (обычно зеркально отражающий пиксельный электрод) увеличение стоимости изготовления, которое упомянуто в патентном документе 1, не происходит. Поскольку светорассеивающий слой включает в себя макроскопически шероховатую структуру, которая имеет способность к рассеиванию света, и микроскопически шероховатую структуру, которая сформирована наложением поверх макроскопически шероховатой структуры и которая меньше длины волны видимого света, обратное рассеяние подавляется и в результате коэффициент контрастности повышается. Характеристики угла наблюдения можно регулировать, управляя структурой светорассеивающего слоя. Поскольку требуется лишь присоединить светорассеивающий слой к внешней поверхности поляризационного слоя, жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа, которое имеет различные характеристики угла наблюдения, можно обеспечить посредством удобного процесса.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематический вид в разрезе жидкокристаллического устройства 100 отображения отражательного типа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - схематический вид в плане и виды в разрезе для иллюстрации макроскопически шероховатой структуры 22a светорассеивающего слоя 20A жидкокристаллического устройства 100 отображения отражательного типа.
Фиг. 3 - схематический вид для иллюстрации функции внешнего света, падающего на светорассеивающий слой 20A.
Фиг. 4 - схематический вид для иллюстрации функции света дисплея, падающего на светорассеивающий слой 20A с тыльной стороны.
Фиг. 5 - схематический вид для иллюстрации функции и влияния светорассеивающего слоя 20A.
Фиг. 6 - график спектрального коэффициента зеркального отражения в диапазоне длины волны видимого света светорассеивающего слоя 20A.
Фиг. 7 (a) - схематическая иллюстрация контура приподнятых участков, если наблюдать макроскопически шероховатую структуру 22a светорассеивающего слоя 20A в направлении, нормальном к поверхности отображения. (b) - вид в разрезе, взятый по линии X-X' на (a).
Фиг. 8 - график, иллюстрирующий зависимость интенсивности отраженного света светорассеивающего слоя от полярного угла.
Фиг. 9 (a)-(g) - схематические виды для иллюстрации способа формирования микроскопической шероховатости в матрице.
Фиг. 10 - схематический вид в плане и виды в разрезе для иллюстрации макроскопически шероховатой структуры 24a светорассеивающего слоя 20B.
Фиг. 11 - схематический вид в плане и виды в разрезе для иллюстрации макроскопически шероховатой структуры 26a светорассеивающего слоя 20C.
Фиг. 12 - схематический вид в плане и виды в разрезе для иллюстрации макроскопически шероховатой структуры 28a светорассеивающего слоя 20D.
Фиг. 13 - схематический вид для иллюстрации функции светорассеивающего слоя 20D.
Фиг. 14 - схематический вид в разрезе жидкокристаллического устройства 200 отображения пропускательно-отражательного типа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 15 - схематический вид для иллюстрации явления затемнения изображений в случае, когда светорассеивающий слой имеет большой коэффициент мутности.
Перечень условных обозначений
11 первая подложка
12 вторая подложка
13 жидкокристаллический слой
14r слой зеркального отражения (зеркально отражающий пиксельный электрод)
14t прозрачный электрод
15 прозрачный электрод (противоэлектрод)
16 слой цветного светофильтра
17 поляризационный слой
18 слой замедления
20A светорассеивающий слой
22a макроскопически шероховатая структура
22b микроскопически шероховатая структура
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Ниже структура жидкокристаллического устройства отображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения и способ возбуждения жидкокристаллического устройства отображения описаны со ссылкой на чертежи. Заметим, что настоящее изобретение не ограничивается описанным ниже вариантом осуществления.
На фиг. 1 показан схематический вид в разрезе жидкокристаллического устройства 100 отображения отражательного типа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Жидкокристаллическое устройство отображения 100 включает в себя жидкокристаллический слой 13, первую подложку 11, расположенную на стороне наблюдателя жидкокристаллического слоя 13, и вторую подложку 12, расположенную напротив первой подложки 11 через жидкокристаллический слой 13. Между первой подложкой 11 и жидкокристаллическим слоем 13 предусмотрен слой 16 цветного светофильтра для осуществления цветного отображения. Жидкокристаллическое устройство отображения 100 дополнительно включает в себя слой зеркального отражения 14r, расположенный между жидкокристаллическим слоем 13 и второй подложкой 12, и пару электродов 14r и 15 для подачи напряжения на жидкокристаллический слой 13. Например, электрод 15 является общим электродом, который образован прозрачным проводящим слоем (например, ITO). Электроды 14r являются пиксельными электродами. Здесь слой зеркального отражения 14r также выступает в качестве пиксельных электродов. На второй подложке 12 предусмотрены TFT (тонкопленочные транзисторы), подключенные к пиксельным электродам 14r и различным проводникам (линиям шины затвора, линиям шины истока и т.д.), хотя ни один из них не показан. Слой зеркального отражения 14r предпочтительно формировать из материала, который имеет высокий коэффициент отражения света, и он обычно выполнен в виде тонкой пленки из алюминия, серебра и т.п. Слой зеркального отражения 14r имеет плоскую поверхность. Даже когда слой зеркального отражения 14r сформирован поверх TFT и проводников, коэффициент мутности не должен превышать 1%, благодаря чему он может выступать в качестве слоя зеркального отражения.
Жидкокристаллическое устройство отображения 100 дополнительно включает в себя слой 16 цветного светофильтра между первой подложкой 11 и жидкокристаллическим слоем 13 для осуществления цветного отображения, хотя слой 16 цветного светофильтра не является обязательным. Жидкокристаллическое устройство отображения 100 устроено так, что слой зеркального отражения 14r играет роль пиксельных электродов 14r, хотя, естественно, пиксельные электроды могут быть прозрачными электродами, под которым предусмотрен другой слой зеркального отражения (на стороне, противоположной жидкокристаллическому слою). Первая подложка 11 и вторая подложка 12 обычно являются прозрачными подложками, например, стеклянными подложками. Вторая подложка 12, расположенная на тыльной стороне жидкокристаллического слоя 13, не обязана пропускать видимый свет и поэтому может быть сформирована как полупроводниковая подложка.
Жидкокристаллическое устройство отображения 100 включает в себя поляризационный слой 17, расположенный на стороне наблюдателя первой подложки 11, слой замедления 18, расположенный между поляризационным слоем 17 и жидкокристаллическим слоем 13, и светорассеивающий слой 20A, расположенный на стороне наблюдателя поляризационного слоя 17. Здесь слой замедления 18 является четвертьволновой пластиной, которая располагается так, чтобы медленная ось была ориентирована под углом 45° относительно оси пропускания (оси поляризации) поляризационного слоя 17. Слой замедления 18 преобразует линейно-поляризованный свет, прошедший через поляризационный слой 17, в свет с круговой поляризацией. Жидкокристаллическое устройство отображения 100 является жидкокристаллическим устройством отображения отражательного типа, относящимся к так называемому типу с одной поляризационной пластиной. Адгезионный слой, используемый для связывания светорассеивающего слоя 20A и поляризационного слоя 17 предпочтительно, выполнен из материала, показатель преломления которого близок к показателю преломления светорассеивающего слоя 20A и поляризационного слоя 17, с целью снижения отражения на границах раздела адгезионного слоя. Заметим, что защитный слой можно обеспечить между поляризационным слоем 17 и светорассеивающим слоем 20A. В этом описании изобретения под поляризационным слоем следует понимать слой, который обычно образован путем растяжения ПВА, содержащий йод и который не содержит защитный слой триацетил-целлюлозы (ТАЦ) и т.п.
Здесь, как будет описано ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4, светорассеивающий слой 20A имеет поверхность рассеяния. Поверхность рассеяния включает в себя макроскопически шероховатую структуру 22a, которая имеет способность к рассеиванию света, и микроскопически шероховатую структуру 22b, которая сформирована наложением поверх макроскопически шероховатой структуры 22a и которая меньше длины волны видимого света. В макроскопически шероховатой структуры 22a с целью рассеяния света расстояние между приподнятыми участками или утопленными участками шероховатости (S: длина в плоскости светорассеивающего слоя) составляет, по меньшей мере, порядка длины волны видимого света или более, и, предпочтительно, составляет от 5 мкм до 50 мкм. Глубина макроскопически шероховатой структуры 22a (D: длина от вершины приподнятого участка до нижней точки утопленного участка в нормальном направлении светорассеивающего слоя), предпочтительно, определяется так, чтобы отношение глубины к расстоянию между приподнятыми участками или утопленными участками (S), RA=D/S, составляло от 0,1 до 0,4. Когда RA меньше 0,1, существует вероятность того, что можно не получить достаточной способности к рассеиванию света. Когда RA больше 0,4, отражение на поверхности макроскопически шероховатой структуры 22a увеличивается, из-за чего коэффициент контрастности может снижаться. Альтернативно, макроскопически шероховатая структура 22a может иметь периодическую структуру с шагом 10 мкм или менее, как описано здесь в порядке примера. Макроскопически шероховатая структура 22a имеет надлежащий уровень способности к рассеиванию света, достигая коэффициента мутности 50% или выше. С другой стороны, в микроскопически шероховатой структуре 22b расстояние между соседними приподнятыми участками или утопленными участками, предпочтительно, составляет от 100 нм до 200 нм. Микроскопически шероховатая структура 22b является так называемой микрорельефной структурой, в которой показатель преломления для падающего света непрерывно изменяется, в направлении глубины шероховатой структуры 22b, от показателя преломления среды падения (здесь воздуха) до показателя преломления подложки (здесь поляризационного слоя 17), благодаря чему достигается эффект просветления. В частности, микроскопически шероховатая структура 22b обеспечивает хорошую функцию просветления (коэффициент отражения 0,5% или ниже). Микроскопически шероховатая структура 22b, сформированная наложением поверх макроскопически шероховатой структуры 22a, служит для предотвращения обратного рассеяния и в результате светорассеивающий слой 20A действует как слой прямого рассеяния, близкий к идеальному.
Макроскопически шероховатая структура 22a светорассеивающего слоя 20A имеет, например, правильную конфигурацию согласно фиг. 2. На фиг. 2 представлен вид в плане светорассеивающего слоя 20A, наблюдаемого в направлении, нормальном к подложке 11, т.е. в направлении, нормальном к поверхности отображения жидкокристаллического устройства отображения 100, где показаны сквозные линии макроскопически шероховатой структуры 22a, и ее виды в вертикальном и горизонтальном разрезе. Микроскопически шероховатая структура 22b здесь исключена из чертежа. Конфигурация макроскопически шероховатой структуры 22a, которая включает в себя непрерывно сформированную шероховатость с небольшими плоскими областями, в основном показана в отношении способности к рассеиванию света. Наличие плоской части может приводить к генерации интерференционных цветов. Вероятность возникновения интерференционных цветов велика, особенно в случае, когда шероховатая структура имеет правильную конфигурацию. В макроскопически шероховатой структуре 22a, показанной на фиг. 2, контур приподнятого участка, наблюдаемого в направлении, нормальном к поверхности отображения, является окружностью диаметром 20 мкм шаг по горизонтали равен 20 мкм, и шаг по вертикали равен 18 мкм.
Теперь со ссылкой на фиг. 3 - 5, опишем структуру и функции светорассеивающего слоя 20A, включающего в себя микроскопически шероховатую структуру 22b.
Средний размер макроскопически шероховатой структуры 22a, предпочтительно, как описано выше, составляет, по меньшей мере, порядка длины волны видимого света или более с целью рассеяния света, и, по меньшей мере, меньше размера пикселя с целью предотвращения неоднородного рассеяния в каждом пикселе. В частности, средний размер, предпочтительно, составляет от 780 нм до 50 мкм. Расстояние между приподнятыми участками или утопленными участками, предпочтительно, составляет от 5 мкм до 50 мкм.
Средний размер микроскопически шероховатой структуры 22b составляет порядка длины волны видимого света или менее. Для предотвращения отражения и дифракции во всем диапазоне длины волны видимого света (от 380 нм до 780 нм) период соседних приподнятых участков или утопленных участков, предпочтительно, составляет от 100 нм до 200 нм.
Прежде всего, опишем, со ссылкой на фиг. 3 влияние на внешний свет, падающий на светорассеивающий слой 20A. В частности, опишем влияние светорассеивающего слоя 20A на внешний свет, падающий на жидкокристаллическое устройство отображения 100, показанное на фиг. 1, со стороны наблюдателя.
В описанном здесь примере, согласно фиг. 3, свет 31, падающий на светорассеивающий слой 20A, является коллимированным светом, который распространяется в одном направлении.
Поскольку поверхность светорассеивающего слоя 20A имеет макроскопически шероховатую структуру 22a, падающий свет преломляется в разных направлениях согласно закону Снелла в зависимости от места падения света, согласно фиг. 3. Таким образом, справедливы следующие формулы (1)-(3):
| sinθa=n sinθa' | (1) |
| sinθb=n sinθb' | (2) |
| sinθc=n sinθc' | (3) |
где n - показатель преломления светорассеивающего слоя 20A, θa, θb и θc - углы падения и θa', θb' и θc' - углы излучения.
Таким образом, свет, прошедший через светорассеивающий слой 20A, рассеивается в разных направлениях. Поведение света можно количественно выразить, как показано выше, хотя, фактически, свет рассеивается в разных направлениях вследствие явления рассеяния, которое нельзя представить просто посредством преломления. Степень рассеяния (угол рассеяния) зависит от угла наклона макроскопически шероховатой структуры 22a. В случае шероховатой структуры, приблизительно образованной, например, частью поверхности сферы, рассеяние становится более интенсивным (угол рассеяния увеличивается) по мере уменьшения радиуса сферы.
Поскольку поверхность светорассеивающего слоя 20A имеет микроскопически шероховатую структуру 22b, которая является микрорельефной структурой, коэффициент зеркального отражения составляет 0,5% или ниже. Таким образом, количество отраженного света (света, рассеянного в обратном направлении) 33, очень мало, и 99,5% или более падающего света 31 проходит через светорассеивающий слой 20A, становясь рассеянным светом 32. В частности, 99,5% или более света, падающего на светорассеивающий слой 20A со стороны наблюдателя, преобразуется в свет, рассеянный в прямом направлении 32, с небольшим обратным рассеянием. Таким образом, светорассеивающий слой 20A действует как почти идеальный слой прямого рассеяния для света, падающего со стороны наблюдателя.
Теперь опишем, со ссылкой на фиг. 4, функцию света дисплея, падающего с тыльной стороны светорассеивающего слоя 20A, т.е. со стороны жидкокристаллического слоя 13 жидкокристаллического устройства отображения 100, показанного на фиг. 1. Также в этом разделе свет 31, падающий на светорассеивающий слой 20A, является коллимированным светом, который распространяется в одном направлении.
Поскольку поверхность светорассеивающего слоя 20A имеет макроскопически шероховатую структуру 22a, падающий свет преломляется в разных направлениях согласно закону Снелла в зависимости от места падения света согласно фиг. 4. Таким образом, справедливы следующие формулы (4)-(6):
| sinθa=n sinθa' | (4) |
| sinθb=n sinθb' | (5) |
| sinθc=n sinθc' | (6) |
где n - показатель преломления светорассеивающего слоя 20A, θa, θb и θc - углы падения, θa', θb' и θc' - углы излучения.
Таким образом, свет, прошедший через светорассеивающий слой 20A, рассеивается в разных направлениях таким же образом, как описано выше со ссылкой на фиг. 3.
Поскольку поверхность светорассеивающего слоя 20A имеет микроскопически шероховатую структуру 22b, которая является микрорельефной структурой, коэффициент зеркального отражения составляет 0,5% или ниже. Таким образом, количество отраженного света (света, рассеянного в обратном направлении) 33, очень мало, и 99,5% или более падающего света 31 проходит через светорассеивающий слой 20A, становясь рассеянным светом 32. Таким образом, светорассеивающий слой 20A также действует как почти идеальный слой прямого рассеяния для света, падающего с тыльной стороны таким же образом, как описано выше со ссылкой на фиг. 3.
Светорассеивающий слой 20A жидкокристаллического устройства отображения 100 действует как почти идеальный слой прямого рассеяния, как описано выше. Таким образом, как схематически показано в левой части фиг. 5, внешний свет испытывает незначительное зеркальное отражение или обратное рассеяние. Таким образом, ухудшение качества отображения вследствие отражения от поверхности, которое имеет место в жидкокристаллическом устройстве отображения, описанном в патентном документе 2, не происходит. Уменьшение коэффициента контрастности, которое происходит в жидкокристаллических устройствах отображения, описанных в патентных документах 3 и 4, не происходит. С другой стороны, как схематически показано в правой части фиг. 5, свет дисплея (свет, отраженный слоем зеркального отражения 14r на фиг. 1) рассеивается вперед с небольшим обратным рассеянием, благодаря чему достигается хороший бумажно-белый дисплей. Степень прямого рассеяния (которая означает то же, что и степень диффузного отражения) регулируется путем управления размером макроскопически шероховатой структуры 22a и оценивается коэффициентом мутности. Как описано выше, когда расстояние между приподнятыми участками или утопленными участками макроскопически шероховатой структуры 22a составляет от 5 мкм до 50 мкм, можно добиться коэффициента мутности 50% или выше, что благоприятно для бумажно-белого дисплея. Заметим, что, предпочтительно, светорассеивающий слой, отвечающий настоящему изобретению, альтернативно использует рассеяние на поверхности рассеяния, которое имеет вышеописанные шероховатые структуры, и избегает использовать слой внутреннего рассеяния. Причина в том, что слой внутреннего рассеяния, который обычно формируется из смоляного вещества-основы, в котором рассеяны сферические частицы, причем показатель преломления сферических частиц отличается от показателя преломления смоляного вещества-основы, вызывает обратное рассеяние, а также прямое рассеяние, тем самым снижая коэффициент контрастности.
Заметим, что по мере увеличения коэффициента мутности изображения затемняются. Теперь опишем, со ссылкой на фиг. 15, причины затемнения изображений.
На фиг. 15 показан пример жидкокристаллического устройства отображения пропускательного типа, который использует свет, испускаемый подсветкой 50, для отображения. Устройство отображения включает в себя первую подложку 101, на которой сформирована схема возбуждения, вторая подложка 102, на которой сформирован цветной светофильтр, и жидкокристаллический слой, расположенный между первой подложкой и второй подложкой.
На поверхностях соответствующих подложек, противоположных жидкокристаллическому слою, предусмотрены поляризационные пластины 106 и 107. На поляризационной пластине 107 на стороне наблюдателя предусмотрена глянцевая поверхность (антибликовый слой) 103, который формируется методом переноса на смолу.
Свет, прошедший через пиксель 104a, рассеивается в точке 105 на глянцевой поверхности 103. Свет, прошедший через пиксель 104b, соседствующий с пикселем 104a, рассеивается в точке 105. Таким образом, наблюдатель видит перекрывающееся отображение пикселя 104a и пикселя 104b в точке 105, которое воспринимается как затемнение изображений.
Для подавления и предотвращения затемнения изображений, предпочтительно, чтобы расстояние между жидкокристаллическим слоем 13 и поверхностью рассеяния светорассеивающего слоя 20A было как можно меньше. Таким образом, предпочтительно, чтобы подложка 11, поляризационный слой 17 и слой замедления 18 были как можно тоньше. Предпочтительно, чтобы коэффициент мутности не был слишком высоким. Верхний предел коэффициента мутности, предпочтительно, составляет около 80%.
В результате различных исследований мы обнаружили, что затемнение изображений приемлемо, пока расстояние между жидкокристаллическим слоем 13 и поверхностью рассеяния светорассеивающего слоя 20A, по существу, меньше или равно трехкратному пиксельному шагу жидкокристаллического устройства отображения. Например, когда пиксельный шаг равен 100 мкм, предпочтительно, чтобы толщина поляризационного слоя 17 и слоя замедления 18 составляла 150 мкм или менее и чтобы толщина подложки 11 составляла 150 мкм или менее, и, таким образом, расстояние между жидкокристаллическим слоем 13 и поверхностью рассеяния светорассеивающего слоя 20A составляло 300 мкм или менее.
На фиг. 6 показан пример результатов измерений спектрального коэффициента зеркального отражения светорассеивающего слоя 20A, который, предпочтительно, используется в жидкокристаллическом устройстве отображения 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вертикальная ось представляет коэффициент зеркального отражения, и горизонтальная ось представляет длину волны падающего света. L1 обозначает спектральный коэффициент зеркального отражения светорассеивающего слоя 20A. L2 обозначает спектральный коэффициент зеркального отражения эталонного образца, который имеет плоскую поверхность. Согласно фиг. 6 коэффициент отражения эталонного образца, который имеет плоскую поверхность, составляет 4% в широком диапазоне длины волны видимого света, тогда как коэффициент отражения светорассеивающего слоя 20A, который имеет макроскопически шероховатую структуру и микроскопически шероховатую структуру, принимает малое значение, меньшее или равное 0,5% во всем диапазоне длины волны видимого света. При простом оценивании коэффициента контрастности лицевой поверхности из коэффициента зеркального отражения коэффициент контрастности увеличивается в 8 или более раз благодаря использованию светорассеивающего слоя 20A.
Теперь опишем, со ссылкой на фиг. 7 и фиг. 8, соотношение размера макроскопически шероховатой структуры 22a светорассеивающего слоя 20A и степени рассеяния (степени диффузии). На фиг. 7(a) схематически показан контур приподнятых участков макроскопически шероховатой структуры 22a светорассеивающего слоя 20A, наблюдаемый в направлении, нормальном к поверхности отображения. Шаг по горизонтали равен x мкм, и шаг по вертикали равен y мкм. Контур приподнятого участка представляет собой окружность. Диаметр окружности R равен шагу по горизонтали x. На фиг. 7(b) показан вид в разрезе, взятый по линии X-X' на фиг. 7(a). Форма сечения каждого приподнятого участка макроскопически шероховатой структуры 22a представляет собой часть окружности (например, часть окружности, которая включает в себя дугу окружности с внутренним углом около 60°).
На фиг. 8 показан график, иллюстрирующий зависимость интенсивности отраженного света светорассеивающего слоя от полярного угла, демонстрирующий результат измерения в случае, когда диаметр R окружности макроскопически шероховатой структуры 22a равен 20 мкм, совместно с результатами измерения для диаметра R, равного 15 мкм и 25 мкм. В описанных здесь примерах отношение глубины (D) макроскопически шероховатой структуры 22a к расстоянию (S) между приподнятыми участками, RA=D/S, равно 0,16 в случае R=15 мкм, 0,21 в случае R=20 мкм и 0,31 в случае R=25 мкм. Заметим, что измерение интенсивности отраженного света производилось с использованием системы оценивания ЖКД (LCD-5200) производства Otsuka Electronics Co., Ltd. В частности, интенсивность света, отраженного от соответствующих светорассеивающих слоев, расположенных на зеркальной поверхности, образованной тонкой пленкой алюминия, измерялась с помощью фотодетектора, перемещающегося по сферической поверхности (т.е. с изменением полярного угла).
Фиг. 8 отчетливо демонстрирует, что пиковое значение интенсивности отраженного света значительно уменьшается, когда диаметр R окружности приподнятого участка макроскопически шероховатой структуры 22a уменьшается от 25 мкм, через 20 мкм, и до 15 мкм, и отраженный свет распределяется по широкому диапазону полярного угла. Таким образом, угловой диапазон распределения рассеянного света расширяется (угол рассеяния увеличивается) с уменьшением размера приподнятых участков. Таким образом, мощность прямого рассеяния (мощность диффузного отражения) светорассеивающего слоя 20A можно регулировать, надлежащим образом регулируя размер приподнятых участков макроскопически шероховатой структуры 22a.
Теперь рассмотрим иллюстративный способ изготовления светорассеивающего слоя 20A жидкокристаллического устройства отображения согласно этому варианту осуществления.
Светорассеивающий слой 20A можно формировать с использованием метода переноса. В частности, изготавливается матрица, которая имеет шероховатую структуру для формирования поверхности с шероховатыми структурами (включающими в себя макроскопически шероховатую структуру и микроскопически шероховатую структуру) светорассеивающего слоя 20A, и эта матрица используется для переноса шероховатой структуры на слой смолы.
Процесс изготовления матрицы включает в себя этап формирования шероховатости для формирования макроскопически шероховатой структуры светорассеивающего слоя 20A и этап формирования шероховатой структуры для формирования микроскопически шероховатой структуры светорассеивающего слоя 20A.
Примеры этапа формирования макроскопической шероховатости в матрице включают в себя прямое формирование шероховатости с использованием метода резки и перенос шероховатой поверхности, выполненной из смолы и т.п., на поверхность металла, например, никеля и т.п., методом гальванопластики.
Например, акриловая деталь основы, имеющая толщину 3 мм, обрабатывается методом резки для формирования сферических ямок с шагом по горизонтали 20 мкм, шагом по вертикали 18 мкм, глубиной 4,3 мкм и радиусом 20 мкм, что позволяет формировать шероховатость для формирования макроскопически шероховатой структуры 22a светорассеивающего слоя 20A.
В качестве способа формирования микроскопической шероховатости в матрице, в которой ранее была сформирована макроскопическая шероховатость, предпочтительно использовать способ, описанный автором настоящей заявки в патентном документе 6. Раскрытие патентного документа 6 в полном объеме включено сюда в порядке ссылки. Этот способ будет описан ниже со ссылкой на фиг. 9(a) - (g).
Сначала слой алюминия (далее, слой Al) формируется методом вакуумного осаждения на шероховатой поверхности матрицы, в которой ранее сформирована макроскопическая шероховатость. На фиг. 9(a) показан слой Al 41, сформированный на поверхности матрицы.
Затем часть (часть поверхности) слоя Al 41 подвергается анодированию в заранее определенных условиях для формирования слоя пористого оксида алюминия 40' согласно фиг. 9(b). Размер пор, плотность размещения пор, глубину пор и т.д. можно регулировать, изменяя условия анодирования (например, напряжение формования, тип и концентрацию раствора электролита, а также длительность анодирования). Кроме того, правильностью конфигурации пор можно управлять, регулируя уровень напряжения формования. Например, условия для получения конфигурации высокой степенью правильности таковы: (1) использование надлежащего постоянного напряжения, присущего раствору электролита, для осуществления анодирования; и (2) осуществление анодирования в течение длительного периода времени. Известные комбинации раствора электролита и напряжения формования, отвечающие вышеуказанным условиям, представляют собой 28 В для серной кислоты, 40 В для щавелевой кислоты и 195 В для фосфорной кислоты.
Для слоя пористого оксида алюминия 40', сформированного на начальных этапах, характерна неправильная конфигурация пор. Таким образом, из соображений воспроизводимости первоначально сформированный слой пористого оксида алюминия 40' предпочтительно удалять согласно фиг. 9(c). Толщина слоя пористого оксида алюминия 40', предпочтительно, составляет 200 нм или более из соображений воспроизводимости и, предпочтительно, составляет 2000 нм или менее из соображений продуктивности.
Очевидно, при необходимости, этапы (e)-(g), описанные ниже, можно осуществлять без удаления слоя пористого оксида алюминия 40'. Слой пористого оксида алюминия 40' можно удалять частично (например, от поверхности до определенной глубины), хотя в примере, показанном на фиг. 9(c), слой пористого оксида алюминия 40' удаляется полностью. Удаление слоя пористого оксида алюминия 40' можно осуществлять известным методом. Например, структуру можно погружать в водный раствор фосфорной кислоты или раствор смеси хромовой и фосфорной кислот на заранее определенный период времени для удаления слоя 40'.
Затем анодирование осуществляется снова для формирования слоя пористого оксида алюминия 40, который имеет поры 42 согласно фиг. 9(d). Размер пор, плотность размещения пор, глубина пор, правильность конфигурации и т.д. регулируются путем управления условиями и длительностью анодирования.
Затем слой пористого оксида алюминия 40, который имеет поры 42, приводится в контакт с травителем оксида алюминия для вытравливания заранее определенного его количества, что диаметр поры 42 увеличивался согласно фиг. 9(e). Применение влажного травления на этом этапе обеспечивает, по существу, изотропное расширение стенки поры и барьерного слоя. Объемом травления (т.е. размером и глубиной пор 42) можно управлять, регулируя тип и концентрацию раствора для травления и длительность травления. Например, структуру можно погружать в водный раствор фосфорной кислоты или раствор смеси хромовой и фосфорной кислот на заранее определенный период времени для удаления заранее определенной части.
Затем часть слоя Al 41 снова подвергается анодированию, чтобы поры 42 росли в направлении глубины, и толщина слоя пористого оксида алюминия 40 увеличивается согласно фиг. 9(f). Здесь рост пор 42 начинается на дне ранее сформированных пор 42, чтобы боковая поверхность пор 42 имела ступенчатую форму.
Затем слой пористого оксида алюминия 40 приводится в контакт с травителем оксида алюминия для дополнительного травления, чтобы диаметр пор 42 дополнительно увеличивался согласно фиг. 9(g).
Благодаря повторению вышеописанного этапа анодирования (фиг. 9(d)) и вышеописанного этапа травления (фиг. 9(e)) образуется слой пористого оксида алюминия 40, снабженный порами (небольшими утопленными участками) 42, который имеет нужную шероховатую форму. Надлежащим образом управляя условиями соответствующего одного из этапа анодирования и этапа травления, можно регулировать размер пор 42, плотность формирования пор и глубину пор, а также ступенчатую форму боковой поверхности пор 42. Для уменьшения площади дна пор 42 процесс предпочтительно заканчивать этапом анодирования (без последующего этапа травления).
В описанном здесь процессе, где попеременно осуществляются этап анодирования и этап травления, этап промывки и последующий этап сушки можно осуществлять между этапом анодирования и этапом травления или между этапом травления и этапом анодирования.
Благодаря осуществлению вышеописанного способа микроскопические шероховатости произвольно формируются и имеют изменяющиеся формы. При формировании микроскопически шероховатой структуры 22b, когда, например, среднее расстояние между соседними приподнятыми участками или утопленными участками составляет около 150 нм и средняя глубина шероховатой структуры превышает около 100 нм, коэффициент зеркального отражения может составлять 0,5% или менее.
Таким образом, можно изготовить матрицу, имеющую шероховатую поверхность, для формирования поверхности светорассеивающего слоя 20A, которая имеет шероховатую структуру (включающую в себя макроскопически шероховатую структуру 22a и микроскопически шероховатую структуру 22b).
Ниже описан процесс переноса шероховатой структуры на слой смолы с использованием изготовленной матрицы.
Прежде всего пленка (толщиной, например, 4 мкм) из фотоотверждаемой смолы (например, уретан-акрилатной смолы) формируется на подложке (например, пленке ПЭТ толщиной 50 мкм). Этот этап можно осуществлять с использованием известного способа формирования пленки с помощью устройства нанесения покрытия методом центрифугирования (например, 1000 об/мин), щелевого устройства нанесения покрытия и т.п.
Шероховатая поверхность матрицы прижимается к пленке фотоотверждаемой смолы, сформированной на подложке. Шероховатая поверхность матрицы предпочтительно предварительно обрабатывать смазкой для пресс-формы. Этап прижима предпочтительно осуществлять в условиях пониженного давления. Находясь в атмосферном воздухе, утопленные участки шероховатой поверхности матрицы надежно заполняются фотоотверждаемой смолой.
Затем фотоотверждаемая смола облучается УФ (например, облучается УФ на длине волны 365 нм при мощности 10 мВт в течение 360 секунд) со стороны подложки для отверждения. При необходимости, можно осуществлять термоотверждение (последующее спекание).
Затем матрица отделяется от подложки, благодаря чему на поверхности подложки формируется слой отвержденного материала фотоотверждаемой смолы, на который нужно перенести шероховатую структуру матрицы.
Таким образом, получается светорассеивающий слой 20A, который имеет поверхность, включающую в себя макроскопически шероховатую структуру и микроскопически шероховатую структуру, сформированную наложением на первую. Коэффициент мутности этого светорассеивающего слоя 20A составляет около 50%. Коэффициент мутности измерялся с использованием мутномера (NDH2000) производства NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES CO., LTD.
[Другие примеры светорассеивающего слоя]
В вышеописанной макроскопически шероховатой структуре 22a светорассеивающего слоя 20A контур приподнятых участков, если смотреть в направлении, нормальном к поверхности отображения, является окружностью диаметром 20 мкм. Приподнятые участки имеют правильную конфигурацию с шагом по горизонтали 20 мкм и шагом по вертикали 18 мкм.
Макроскопически шероховатая структура светорассеивающего слоя, используемая в жидкокристаллическом устройстве отображения 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, не ограничивается вышеописанным примером. Можно использовать макроскопически шероховатую структуру 24a светорассеивающего слоя 20B, показанную на фиг. 10, в которой, если смотреть в направлении, нормальном к поверхности отображения, контуры приподнятых участков являются окружностями разных диаметров, и приподнятые участки имеют случайную конфигурацию в плоскости. Совместное использование приподнятых участков разных диаметров может подавлять интерференцию рассеянного света. Подавление интерференции рассеянного света позволяет препятствовать образованию муаровых узоров, обусловленных двумя периодическими структурами (в этом примере пиксельной решеткой и макроскопически шероховатой структурой).
Альтернативно, можно использовать макроскопически шероховатую структуру 26a светорассеивающего слоя 20C, показанную на фиг. 11, в которой, если смотреть в направлении, нормальном к поверхности отображения, контуры приподнятых участков являются овалами разных размеров, и приподнятые участки имеют случайную конфигурацию. Здесь приподнятые участки располагаются таким образом, что большие оси овалов параллельны горизонтальному направлению, и большие оси овалов параллельны вертикальному направлению.
Когда один приподнятый участок имеет изотропную форму согласно фиг. 2 или фиг. 10, достигаются характеристики угла наблюдения, однородные как по вертикали, так и по горизонтали. Когда один приподнятый участок имеет анизотропную форму согласно фиг. 11, характеристики вертикального угла наблюдения и характеристики горизонтального угла наблюдения могут отличаться друг от друга.
Когда большие оси овалов параллельны горизонтальному направлению, как в макроскопически шероховатой структуре 26a, показанной на фиг. 11, горизонтальный угол наблюдения оказывается уже вертикального угла наблюдения.
В жидкокристаллических устройствах отображения отражательного типа во многих случаях извне поступает внешний свет, например солнечный свет, свет люминесцентных ламп и т.д. Таким образом, уменьшение вертикального диаметра для увеличения вертикального угла рассеяния дает преимущество, поскольку свет может поступать из более широкого углового диапазона. Что касается горизонтального направления, увеличение диаметра для сужения угла наблюдения дает преимущество, особенно для устройств персонального пользования, например, мобильных телефонов, поскольку позволяет препятствовать подглядыванию. Таким образом, угол наблюдения для отображения в режиме отражения можно регулировать с использованием таких приподнятых участков (или утопленных участков), которые имеют асимметричную форму, заданную большой и малой осями, при наблюдении светорассеивающего слоя в нормальном направлении, и в которых большая ось ориентирована в заранее определенном направлении относительно оси пропускания поляризационного слоя.
Альтернативно, можно использовать светорассеивающий слой 20D, показанный на фиг. 12, в котором макроскопически шероховатая структура 28a является дифракционной решеткой. Для достаточного увеличения угла дифракции период дифракционной решетки, предпочтительно, составляет 10 мкм или менее.
Угол дифракции света, вертикально падающего на дифракционную решетку, описан со ссылкой на фиг. 13. Угол дифракции n-го порядка, θn, можно представить следующей формулой:
θn=sin-1(nλ/d),
где d - период дифракционной решетки (период шероховатости) и λ - длина волны света.
Таким образом, угол дифракции света можно регулировать, изменяя период шероховатости. Такую периодическую структуру можно формировать, например, путем интерференционного экспонирования (голографии) с помощью лазерного света.
Заметим, что поверхность светорассеивающего слоя 20A жидкокристаллического устройства отображения 100 (поверхность рассеяния) на стороне наблюдателя контактирует с воздухом, но настоящее изобретение этим не ограничивается. В частности, поверхность рассеяния светорассеивающего слоя 20A со стороны наблюдателя можно снабдить защитным слоем. Обеспечив защитный слой, можно защитить поверхность рассеяния светорассеивающего слоя от загрязнения или облегчить удаление грязи.
Заметим, что показатель преломления защитного слоя должен быть меньше показателя преломления светорассеивающего слоя. Причина в том, что мощность рассеяния светорассеивающего слоя снижается с уменьшением разности показателей преломления между защитным слоем и светорассеивающим слоем. Предпочтительно защитный слой достаточно тонок, чтобы макроскопически шероховатая структура светорассеивающей поверхности не углублялась. Предпочтительными материалами защитного слоя являются фтористые смолы и силиконовые смолы.
[Жидкокристаллическое устройство отображения пропускательно-отражательного типа (комбинированного типа на основе отражения и пропускания)]
Настоящее изобретение также применимо к жидкокристаллическому устройству 200 отображения пропускательно-отражательного типа согласно фиг. 14, хотя в предыдущем варианте осуществления описано жидкокристаллическое устройство отображения отражательного типа.
В жидкокристаллическом устройстве 200 отображения пропускательно-отражательного типа, показанном на фиг. 14, каждый пиксель включает в себя область отражения и область пропускания. Область отражения образована отражающим электродом 14r. Область пропускания образована прозрачным пиксельным электродом 14t. Устройство 200 дополнительно включает в себя подсветку 50 для отображения в режиме пропускания. Остальные элементы, по существу, такие же, как в жидкокристаллическом устройстве отображения 100, и поэтому обозначены общими условными обозначениями, и их описание здесь опущено.
Поскольку жидкокристаллическое устройство 200 отображения пропускательно-отражательного типа имеет светорассеивающий слой 20B, который действует как почти идеальный слой прямого рассеяния, внешний свет испытывает незначительное зеркальное отражение и обратное рассеяние при отображении в режиме отражения, как в жидкокристаллическом устройстве отображения 100. Таким образом, ухудшение качества отображения вследствие отражения от поверхности, которое имеет место в жидкокристаллическом устройстве отображения, описанном в патентном документе 2, не происходит. Кроме того, снижение коэффициента контрастности, которое происходит в жидкокристаллических устройствах отображения, описанных в патентных документах 3 и 4, не происходит. Очевидно, что светорассеивающий слой 20B можно заменить любым из вышеописанных светорассеивающих слоев 20A и 20C-20D и их разновидностей. Толщину жидкокристаллического слоя 13 можно оптимизировать по отдельности в области отражения и в области пропускания. В целом настоящее изобретение применимо к широкому диапазону известных жидкокристаллических устройств отображения пропускательно-отражательного типа.
В патентном документе 5 описана просветляющая пленка, которая использует микрорельефную структуру. Просветляющая пленка, описанная в патентном документе 5, служит для подавления бликования, которое возникают вследствие отражения на самой внешней поверхности устройства отображения и т.п. Однако в патентном документе 5 не описан и не предложен светорассеивающий слой, призванный рассеивать свет дисплея жидкокристаллического устройства отображения отражательного типа, где используется слой зеркального отражения. В частности, для рассеяния правильно отраженного света необходима только шероховатая поверхность, описанная в патентном документе 5, поэтому ее коэффициент мутности должен составлять лишь около 10% и не должен превышать 30%.
Очевидно, что выгоды от обеспечения вышеописанного светорассеивающего слоя не зависят от режима отображения жидкокристаллического устройства отображения (например, режима TN, режима VA, режима IPS). Таким образом, настоящее изобретение применимо к широкому диапазону известных жидкокристаллических устройств отображения отражательного типа и пропускательно-отражательного типа. Например, настоящее изобретение применимо к жидкокристаллическим устройствам отображения пропускательно-отражательного типа, работающим в режиме IPS, которые описаны в японских выложенных патентных публикациях №№ 2005-338256 и 2006-98623. Раскрытия японских выложенных патентных публикаций №№ 2005-338256 и 2006-98623 в полном объеме включены сюда в порядке ссылки. Как описано в этих публикациях, требуется только, чтобы слой замедления, расположенный между поляризационным слоем на стороне наблюдателя и жидкокристаллическим слоем, был избирательно обеспечен только в области, где отображение осуществляется в режиме отражения. Когда замедление на жидкокристаллическом слое в области отражения составляет четверть длины волны, замедление на слое замедления, предпочтительно, составляет половину длины волны. Таким образом, замедление на слое замедления, расположенном между поляризационным слоем на стороне наблюдателя и жидкокристаллическим слоем, надлежащим образом устанавливается в соответствии с замедлением на жидкокристаллическом слое в области отражения.
Промышленное применение
Жидкокристаллическое устройство отображения пропускательно-отражательного типа или отражательного типа, отвечающее настоящему изобретению, пригодно для использования в устройствах отображения для мобильного применения, например, в устройствах отображения мобильных телефонов, и т.д.
1. Жидкокристаллическое устройство отображения, содержащее:
жидкокристаллический слой,
первую подложку, расположенную на стороне наблюдателя жидкокристаллического слоя,
вторую подложку, расположенную напротив первой подложки через жидкокристаллический слой,
слой зеркального отражения, расположенный между жидкокристаллическим слоем и второй подложкой,
пару электродов для подачи напряжения на жидкокристаллический слой, поляризационный слой, расположенный на стороне наблюдателя первой подложки,
слой замедления, расположенный между жидкокристаллическим слоем и поляризационным слоем, и
светорассеивающий слой, расположенный на стороне наблюдателя поляризационного слоя, причем светорассеивающий слой имеет поверхность рассеяния, поверхность рассеяния включает в себя макроскопически шероховатую структуру, которая имеет способность к рассеиванию света, и микроскопически шероховатую структуру, которая сформирована наложением поверх макроскопически шероховатой структуры и которая меньше длины волны видимого света.
2. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.1, в котором:
расстояние между соседними приподнятыми участками или утопленными участками микроскопически шероховатой структуры находится в диапазоне, равном или большем 100 нм и меньшем 200 нм.
3. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.1, в котором:
расстояние между приподнятыми участками или утопленными участками макроскопически шероховатой структуры составляет от 5 до 50 мкм.
4. Жидкокристаллическое устройство отображения по п.3, в котором:
макроскопически шероховатая структура имеет периодическую структуру, которая имеет шаг 20 мкм или менее.
5. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-4, в котором:
коэффициент мутности светорассеивающего слоя составляет 50% или выше.
6. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-4, в котором:
расстояние между светорассеивающим слоем и жидкокристаллическим слоем в три или менее раза больше пиксельного шага.
7. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-4, в котором:
приподнятые участки или утопленные участки макроскопически шероховатой структуры имеют асимметричную форму, которая имеет большую ось и малую ось, причем большая ось ориентирована в заранее определенном направлении относительно оси пропускания поляризационного слоя, при наблюдении светорассеивающего слоя в направлении, нормальном к первой подложке.
8. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-4, в котором:
поверхность рассеяния светорассеивающего слоя контактирует с воздухом.
9. Жидкокристаллическое устройство отображения по любому из пп.1-4, дополнительно содержащее защитный слой, расположенный на стороне наблюдателя поверхности рассеяния светорассеивающего слоя, в котором показатель преломления защитного слоя меньше показателя преломления светорассеивающего слоя.
