CN101046573B - 液晶面板、液晶显示设备和终端设备 - Google Patents

Abstract

为相对于水平电场模式中的半透射型液晶显示设备(板内切换：IPS)提供能使用其中的圆偏光板、实现良好显示性能的液晶面板，以及使用该液晶面板的液晶显示设备和终端设备。观察者侧圆偏光板和背面圆偏光板分别位于观察者侧基板和背面基板外，以及在各个圆偏光板和基板之间放置观察者侧补偿板和背面补偿板，以便降低液晶层的折射率各向异性。

Description

液晶面板、液晶显示设备和终端设备

技术领域

本发明涉及液晶面板、液晶显示设备和终端设备，特别地，涉及具有反射入射的外部光以进行显示的反射显示区、和透射来自背面的光以进行显示的透射显示区的液晶面板、液晶显示设备和终端设备，其中，通过水平电场，至少驱动透射型的显示区。

背景技术

近年来，具有薄、体轻、小和低功耗的优点的液晶显示设备已经广泛安装在并用于大型终端设备(比如监视器和电视)、中型终端设备(比如膝上型计算机、自动提款机和自动售货机)、以及小型终端设备(比如PDA(个人数字助理)、移动电话和便携式游戏设备)。

作为液晶显示设备的主要部件，液晶面板是通过使用电场控制液晶分子的定向来显示信息的，并依据液晶分子类型、初期定向状态和电场方向而提出了多种模式。具有简单矩阵结构的STN(超扭曲向列)模式和具有有源矩阵结构的TN(扭曲向列)模式是用于传统终端设备的那些模式中最常使用的模式。然而，在这两种模式中的液晶面板中，能够以正确灰阶进行观看的观看角度很窄，并且在最佳观看角度之外的位置将发生灰阶反转。

在主要用于显示字符的终端设备中，例如在用于显示诸如电话号码的移动电话中，灰阶反转不是主要问题。然而，随着最近的技术发展，终端设备开始显示除字符外的大量图像信息，并且开始出现这样的问题：灰阶反转导致非常差的图像观看性。

因此，具有用于以正确灰阶观看的广观看角度、而没有灰阶反转的模式的液晶面板已经逐渐安装在终端设备中。采用这类模式的液晶面板一般称为广观看角度液晶面板，并且在是实际中使用了比如IPS(板内切换)模式的水平电场模式，多象限(multi-domain)垂直取向模式，以及薄膜补偿TN模式。

在应用于广观看角度液晶面板的广观看角度模式中，薄膜补偿TN模式将观看角度补偿薄膜增加到TN模式的液晶面板中，以便改进观看角度特性。在TN模式的液晶面板中，当不施加电压时，液晶分子被初始定向为与基板平行。在TN模式中使用了具有正单轴折射率各向异行性的液晶，使得液晶分子的更高折射率方向被定向为与该基板平行。如果在这种状态下施加电压，则液晶分子被定向为在垂直于基板的方向中上升，然而，由于确定初期定向的定向薄膜的定向规则的影响，即使当施加高压时，在基板界面附近，这些分子也不能全部上升。因此，位于基板界面的分子被定向为相对于基板倾斜的角度。

即，液晶分子的高折射率方向被定向为相对于基板的倾斜方向。这里，当从高折射率方向看液晶分子时，并且如果该方向发生非常的变化，则液晶分子的视在折射率(apparent refractive index)显著地改变，由于视在折射率的变化，观看角度变窄。

因此，对于薄膜补偿TN模式，观看角度补偿膜对被定向为所述倾斜角度的液晶分子的视在折射率的变化进行调节。例如，存在一种补偿膜，其中，布置碟化合物(discotic compound)以便与被定向为所述倾斜角度的液晶分子相对应。补偿膜能减少当施加电压时在基板界面附近的液晶分子的影响，从而能限制灰阶反转，并能改善观看角度特性。

另外，在所述广观看角度模式之中，多象限垂直取向模式具有分子在不施加电压时垂直取向的状态。多象限垂直取向模式是其中当施加电压时液晶分子与基板界面相平行地倾斜的垂直取向模式中的一种，在该模式中，显示区域具有通过在液晶面板中用象限来相互补偿所述分子的倾斜方向的象限。当在施加电压时液晶分子仅在一个方向中倾斜时，则与在施加电压时TN模式的情形相同，在没有多象限的垂直取向模式的情况下，由于被定向为倾斜角度的液晶分子的影响，观看角度变得更窄。因此，多象限垂直取向模式中的基板具有不均匀的表面，以致在其中产生多个不同象限，并且每一象限的分子的倾斜方向不同。即，沿某一方向倾斜的液晶分子得到沿其他方向倾斜的其他象限中的液晶分子的光学补偿，由此改善了观看角度特性。

对薄膜补偿TN模式和多象限垂直取向模式中的液晶面板来说，当施加电压时液晶分子被倾斜、以及对倾斜的液晶分子的影响进行光学补偿以便改善观看角度特性是通用的。

另一方面，在诸如IPS模式之类的水平电场模式中，液晶分子被单轴定向为与基板平行，并且通过与基板平行地施加电压，液晶分子旋转同时保持平行于基板的状态。即，即使当施加电压时，液晶分子仍然没有相对于基板上升，所以从原理上来讲，该观看角度是很宽的。

同时，液晶显示设备需要使用一些光源，用于观看显示，这是因为液晶分子本身不发光。通常，依据光源类型，液晶显示设备可被广义地分类，比如透射型、反射型、以及使用透射光和反射光两者的半透射型。反射型能实现低功耗，因为它能够使用外部光，然而，这种类型在显示质量(比如对比度水平)方面比透射型差。因此，透射型和半透射型是当今的主流。

透射型和半透射型中的液晶设备在它们的液晶面板的背面中具有光源单元，并利用由该光源单元发出的光来实现显示。特别地，对于中等或小型液晶显示设备来说，用户在各种情形中携带它们。因此，半透射型液晶显示设备因其在任何环境下的高水平可见度，而被应用于中等或小型液晶显示设备。在明亮的地方中，用户观看反射显示器，而在暗的地方中，用户观看透射显示器。

传统地，在半透射型液晶显示设备中使用的液晶面板已采用了薄膜补偿TN模式或多象限垂直取向模式中。然而，目前建议应用水平电场模式，该模式在原理上为半透射型提供广观看角度。

图36是在日本专利申请公开号No.2003-344837(专利文献1)中描述的传统水平电场模式液晶显示设备中的光学配置(a)、配置角(b)和操作(c)的视图。如图36A所示，根据专利文献1的半透射型液晶显示设备1053包括下侧基板1011、对向侧基板1012、在下侧基板1011和对向侧基板1012之间夹持的液晶层1013、以及位于下侧基板1011的下方的背光1028，其中，下侧基板1011和对向侧基板1012分别包括在它们外侧的偏光板1021a和1021b。用于夹持液晶层1013的下侧基板1011和对向侧基板1012还包括在它们分别与接触液晶层1013的接触表面上分别形成的水平取向膜，但为了简化图示而没有示出它们。另外，在下侧基板中的透明绝缘基板1022a和偏光板1021a之间放置有半波长板1029。另外，下侧基板还包括在液晶层1013侧上形成的第一绝缘膜1008a。

在反射区1005中，第二绝缘膜1008b被形成并被放置在第一绝缘膜1008a上，反射板1009位于第二绝缘膜1008b上，第三绝缘膜1008c位于反射板1009上，以及水平电场驱动电极1007位于第三绝缘膜1008c上。水平电场驱动电极1007被形成为具有彼此平行的像素电极1027和公用电极1026，并且液晶层1013是使用在像素电极1027和公用电极1026之间形成的电场来驱动的。

在透射区1006中，像素电极1027和公用电极1026被彼此平行地放置在第一绝缘膜1008a上，并且在像素电极1027和公用电极1026之间形成的电场驱动液晶层1013。提供第二绝缘膜1008b和第三绝缘膜1008c，以调整透射区1006和反射区1005中的液晶层1013的厚度差。

如图36B所示，当在公用电极1026和像素电极1027之间不施加电压时，在以0度角来配置反射区1005、以及透射区1006中的下侧基板的偏光板1021a的情形下，在对向侧基板中以90度角配置偏光板1021b、并以45度角配置液晶层1013。其中，液晶层1013的扭曲角为0度。另外，以135角度配置半波长板1029。

在具有上述结构的专利文献1中的水平电场模式中的半透射型液晶显示设备如图36C所示操作。即，当在像素电极1027和公用电极1026之间不施加电压时，已经通过偏光板1021b的、以0度角配置的线性偏振光在通过液晶层1013后，变为顺时针旋转的圆偏振光，并且在被反射板1009反射后，变为逆时针旋转的圆偏振光，然后，在通过液晶层1013后，变为以0度角配置的线性偏振光。因此，线性偏振光无法出射，导致黑显示。

另一方面，当在像素电极和公用电极1026之间施加电压时，液晶层1013的配置角变为0度，使得已通过偏光板1021b的、以90度角配置的线性偏振光即使通过液晶层1013也按照原样被反射板1009反射，然后再次通过液晶层1013，然后按照90度角的线性偏振光原样出射，这导致白显示。

此外，当未将电压施加到透射区1006中的液晶层1013时，已经通过偏光板1021a的、以0度角配置的线性偏振光在通过半波长板1029后，改变成以90度角配置的线性偏振光，并在通过液晶层1013之后，由于配置角的另一旋转，而再次改变成以0度角配置的线性偏振光。以0度角配置的线性偏振光无法从以90度角配置的偏光板1021b出射，这导致黑显示。当将电压施加到液晶层1013时，液晶层1013的配置角改变成0度。在这种情况下，已经通过偏光板1021a的、以0度角配置的线性偏振光在通过半波长板1029后，改变成以90度角配置的线性偏振光。线性偏振的配置角即使在通过液晶层1013后也不转向。因此，以90度角配置的线性偏振光就按照原样从以90度角配置的偏光板1021b出射，这导致白显示。即，根据专利文献1的反射显示在反射区和透射区中都是常黑型。

如在上文中，专利文献1提出了具有均由水平电场驱动的反射区1005和透射显示区1006的半透射型液晶显示设备。

图37是表示在专利申请公开号2005-106967A(专利文献2)中描述的、在用于传统液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶面板的截面图。如图37所示，传统的半透射型液晶显示设备包括第一基板2011和第二基板2012，以及位于两个基板之间的液晶层2010。在第一基板2011的液晶层2010侧上，依次放置滤色器2018、偏光膜2019和第一定向膜2013。在与第一基板2011的液晶层2010相反的侧上，从第一基板2011侧开始，按顺序放置光扩散层2056、第一延迟板2053以及第一偏光板2051。

另一方面，在第二基板2012的液晶层2010侧上，形成第一绝缘膜2015，而在该第一绝缘膜2015上放置有信号配线2025和源配线2023，并在它们整体上方放置了第二绝缘膜2016，然后，仅在信号配线2025和源配线2023上方形成第三绝缘膜2017。另外，在源配线2023上方的第三绝缘膜2017上，形成像素电极2021，并在信号配线2025上方的第三绝缘膜2017上，形成公用电极2022。

像素电极2021和公用电极2022是以梳齿状来形成的，所述形状类似于将梳齿平行地插入到一个像素之中，在其上形成了第二定向膜2014。另外，在与液晶层2010相对的侧上的第二基板2012上，依次放置第二延迟板2054、第三延迟板2055和第二偏光板2052。

信号配线2025由铬制成，第一绝缘膜2015和第二绝缘膜2016是氮化硅膜，而第三绝缘膜2017是有机膜。像素电极2021和公用电极2022由铝制成。因为像素电极2021和公用电极2022是具有高反射性的铝，存在像素电极2021和公用电极2022的部分成为反射显示部分。此外，像素电极2021和公用电极2022之间的间隙是透明的，并且透射背光，以致这些间隙变为透射显示部。由于像素电极2021和公用电极2022分布在绝缘膜2017上，因此它们从第二基板2012凸出。因此，反射显示部的液晶层比透射显示部的液晶层薄。

为了完全地调整反射显示部分和透射显示部分之间的光路差，透射显示部的液晶层需要为反射显示部的液晶层的两倍厚。此外，反射显示部的液晶层具有四分之一波长的延迟，以提高对比度比率，这使得透射显示部的液晶层必须具有二分之一波长的延迟，这一延迟相当于反射显示部的液晶层的延迟的2倍大。然而，如果透射显示部的液晶层具有二分之一波长延迟，则显示器变得最亮，但显示器被着色为黄色。为了实现与最亮级别的接近、同时避免着色，透射显示部的液晶层被稍微地减薄到比反射显示部中的液晶层的两倍大小更薄，即，反射显示部的液晶层厚度的1.7至1.9倍厚。

在通过在其中封入了液晶材料的第一基板2011和第二基板2012构成的液晶面板中，第一定向膜2013和第二定向膜2014被设置成具有平行于液晶层的定向方向，而从基板法线的方向看，上述膜相对于在像素电极2021和公用电极2022之间形成的电场成75度角。

第一延迟板2053具有二分之一波长的延迟，并且当不施加电压时，其光轴被配置为相对于液晶层2010的初期定向方向成60度角。另外，第一偏光板2051被设置为相对于每一延迟板2053的光轴成15度角。反射显示部中的液晶层的延迟为四分之一波长。

第二延迟板2054、第三延迟板2055和第二偏光板2052被考虑为分别对应于透射显示部的液晶层、第一延迟板2053和第一偏光板2051。即，第二延迟板2054的延迟被设置成与透射显示部的相应液晶层的延迟相同，并且其延迟轴被设置为与透射显示部中的液晶层的定向方向垂直。由此，第二延迟板2054和透射显示部的液晶层的延迟彼此抵偿。

此外，第三延迟板2055的延迟被设置成与对应的第一延迟板2053的延迟相同，并且延迟轴被设置为与第一延迟板2053的延迟轴相垂直。由此，第三延迟板2055和第一延迟板2053的延迟彼此抵偿。第二延迟板2052的透射轴被设置为与第一偏光板2051的透射轴垂直。

对于如上构成的根据专利文献2的采用水平电场模式的半透射型液晶显示设备，在像素电极2021和公用电极2022具有相同电位的断开状态下，已经通过第一偏光板2051的以0度角配置的线性偏振光在通过第一延迟板2053后，转换成以30度角配置的线性偏振光。在此之后，由于液晶层的定向方向为75度，而其延迟为四分之一波长，所以进入反射显示部的液晶层中的光变为圆偏振光，当受到像素电极2021和公用电极2022的反射时，其被转换成在相反方向中旋转的圆偏振光，然后其再次进入反射显示部的液晶层，然后被转换成以120度角配置的线性偏振光。

接着，线性偏振光在通过第一延迟板2053后，被转换成以90度角配置的线性偏振光，其再次进入第一偏光板2052。第一偏光板2052透射以0度角配置的线性偏振光，使得以90度角配置的线性偏振光未被透射。即，反射显示部在未施加电压的情形下，产生黑显示。当在像素电极2021和公用电极2022之间施加电压时，反射显示部的液晶层的双折射发生变化，并且光出射，这导致白显示。即，在反射显示中实现常黑显示。

另一方面，对于处于其中像素电极2021和公用电极2022具有相同电位的断开状态中的透射显示部，由于在第二偏光板2052和第一偏光板2051之间存在的两组双折射介质的延迟发生抵消，因此在第二偏光板2052和第一偏光板2051之间的中间空间等于各向同性的相位，从而通过由第二和第一偏光板2052、2051的透射轴彼此以直角交叉，实现了理想的黑显示。当在像素电极2021和公用电极2022之间施加电压时，由于透射显示部的液晶层的双折射发生改变，因该光出射，这导致白显示。即，在透射显示中实现了常黑。

如上所述，专利文献2提出了具有由水平电场驱动的反射显示部和透射显示部的半透射型液晶显示设备。

图38是表示在SID03 DIGEST(非专利文献1)的pp133-136中公开的、用于传统的液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板的截面图。如图38所示，根据非专利文献1的半透射型液晶显示设备使用了采用散射场开关模式(FFS)的半透射型液晶显示表面板，该散射场开关模式(FFS)为水平电场模式中的一种。即，用于将电压施加到液晶层3004的透明电极3005和反射电极3007仅仅在背面基板3008的液晶层面中形成。

公用电极是使用透明电极3005在透射区中形成的，以及是使用反射电极3007在反射区中形成的。所述电极均为平面状。使用在透射区和反向区两者中的透明电极3005来形成像素电极，以及该像素电极是具有缝隙的平面状。在公用电极和像素电极之间形成绝缘层3006，以防止公用电极和像素电极电子短路。液晶层3004在未施加电压的初期状态下具有均匀的取向，而当施加电压时，液晶在平面上旋转变形。

反射区中的液晶层3004被设置成透射区中的液晶层的一半厚。在液晶层3004上方放置了观察者侧基板3003，在其上，进一步放置了上侧二分之一波长板3002、上侧偏光板3001。在背面基板3008下侧放置了下侧二分之一波长板3009和下侧偏光板3010。

液晶层3004具有被处理定向为初期定向的12度角的液晶分子。另一方面，上侧二分之一波长板3002的延迟轴被设置成72度角，以及上侧偏光板3001的透射轴设置在87度角。这里没有列举有关用于下侧二分之一波长板3009和下侧偏光板3010的优选角的具体值，但在该文献中作为参数空间已表示出它们的一些组合，然而，这些角度是被设置用于让透射区结合反射区的特性，从而也具有常黑显示。根据所述参数空间的示例性值是下侧二分之一波长板3009的延迟轴具有-63度方向，以及下侧偏光板3010的透射轴具有-3度方向。

对于如上构造的根据非专利文献1的采用水平电场模式的半透射型液晶面板来说，在像素电极和公用电极的电位相同的断开状态下，已经通过上侧偏光板3001的、以87度角配置的线性偏振光在通过上侧二分之一波长板3002后，转换成以57度角配置的线性偏振光。在此之后，由于液晶层具有12度定向方向、且其延迟为四分之一波长，所以进入反射显示部的液晶层的入射光变为圆偏振光，而且当被反射电极3007反射时，该圆偏振光被转换成沿着相反方向旋转的圆偏振光，然后当再次入射到反射显示部的液晶层时，该圆形偏振光被转换成按照-33度角来配置的线性偏振光。接下来，它在通过上側二分之一波长板3002之后被转换为以177度的角度来配置的线性偏振光，并且再次进入上侧偏光板3001。因为上侧偏光板3001透射以87度角配置的线性偏振光，所以它没有透射以177度角配置的线性偏振光。即，当未施加电压时，反射显示部显示黑色。另外，当在像素电极和公用电极之间施加电压时，由于随着反射显示部中的液晶层的双折射发生变化，光出射，所以显示变为白色。即，实现了常黑反射显示。

另一方面，对于处于其中像素电极和公用电极的电势相等的断路状态透射显示部分来说，已通过下侧偏光板3010的、并以-3度的角度配置的线性偏振光穿过下侧二分之一波长板3009，并被转换为以-123角度配置线性偏振光。接下来，它穿过液晶层3004，然而，由于透射区的液晶层3004的厚度是反射区厚度的两倍，并作为二分之一波长板来工作，所以从液晶层3004出射的光改变为以-33度角配置的线性偏振光。然后，该-33度线性偏振光在通过上侧二分之一波长板3002后，被转换成以177度角配置的线性偏振光，然后再次进入上侧偏光板3001。因为上侧偏光板3001透射以87度角配置的线性偏振光，所以以177度角配置的线性偏振光未被透射，这导致当不将电压施加到透射显示部时，仍会产生黑显示。另外，当在像素电极和公用电极间施加电压时，透射显示部中的液晶层的双折射发生变化，这导致光出射，并且显示变为白色，即，实现了常黑透射显示。

如上所述，非专利文献1提出了具有由水平电场驱动的反射显示部和透射显示部的半透射型液晶显示设备。

还提出了多象限垂直取向模式中的半透射型液晶显示设备，以及在水平电场模式中的半透射型液晶显示设备。图39是在AsiaDisplay/IDW01(非专利文献2)的pp133-136上描述的传统液晶显示设备中使用的垂直取向模式中的半透射型液晶显示表面板的截面图。

对于在图39中所示的垂直取向模式中的传统的半透射型液晶显示表面板来说，从背面开始依次层叠了背光4007、下侧偏光板4006、下侧四分之一波长板4005、液晶层4003、上侧四分之一波长板4002和上侧偏光板4001，并在反射显示区中的液晶层4003下形成反射板4004。液晶层4003是具有介电常数的负各向异性的同向异性取向液晶的层，以致它不具有折射率的各向异性，但具有各向同性，当不施加电压时，具有其显示表面。另外，将四分之一波长板4002和下侧四分之一波长波4005的延迟轴配置成彼此垂直。结合生成线性偏振的偏光板和四分之一波长板的光学薄板对生成圆偏振有影响。生成圆偏振的这种偏光板通常称为圆偏光板，以便与生成线性偏振的偏光板区分开来。

对于在上述构造的非专利文献2中所述的半透射型液晶显示表面板，通过上侧偏光板4001的光改变成线性偏振光，进入上侧四分之一波长板4002，然后，改变成左圆中的圆偏振光以便在不施加电压的断开状态下，在反射区中显示。光接着进入液晶层4003。如上所述，因为液晶层不具有折射率的各向异性，液晶层不改变偏振状态。因此，光原样进入反射板4004，如左圆中的圆偏振光，以及当由反射板4004反射时，转换成在右圆中的圆偏振光，然后再次进入液晶层4003。已经原样透射液晶层4003的光，作为右圆中的圆偏振光再次进入上侧四分之一波长板4002，以便转换成线性偏振光。但相对于首先进入上侧四分之一波长板的圆偏振光的偏振状态相反放置圆偏振光，以致在此发射的光是垂直于首次进入上侧偏光板的线性偏振光。因此，吸收进入上侧偏光板4001的光。即，未施加电压的反射显示部显示黑。与此相反，当施加电压时，在显示表面中出现双折射，因为垂面取向中的液晶倾斜，因此改变偏振状态，以及发出光，导致白显示。即，实现常黑透射显示。

另一方面，在未施加电压的断开状态的透射区中，从背光4007显示，进入下侧偏光板4006的光变为线性偏振光，进入下侧四分之一波长板4005，然后，变为圆偏振光，进入液晶层4003。如上所述，因为未施加电压下的液晶层4003在显示表面中，不具有光学上的各向异性，入射右圆偏振光原样从液晶层4003显示，以及进入上侧四分之一波长板4002。进入上侧四分之一波长板4002的入射光转换成线性偏振光，并由上侧偏光板吸收。即，在未施加电压下的透射显示部显示黑。与此相反，当施加电压时，因为处于垂直取向中的倾斜液晶，在显示表面上出现双折射，以及因为偏振状态的改变，光显示，导致白显示。即，实现常黑透射显示。

如所述，在垂直取向模式中的半透射型液晶显示设备通常使用圆偏光板，所以提出了一种具有更高性能的圆偏光板。

图40是由Japanese Liquid Crystal Society出版的、在“EKISHO”vo1.9，No.4，pp245-251中所述的、用于传统的圆偏光板的宽带四分之一波长板的结构的框架形式的视图(非专利文献3)。如图40所示，该宽带四分之一波长板包括半波长膜5001和四分之一波长膜5002。在发出线性偏振光的线性偏光板侧中提供半波长膜5001，以及光以0度的方位角进入其中。以与入射线性偏振光的方位角的15度角，配置半波长板5001的延迟轴。另外，以75度角，配置四分之一波长膜5002的延迟轴。

理想圆偏光板提以每一波长生成圆偏振的偏光板。这要求以每一波长，生成具有四分之一波长的范围的延迟。另一方面，当拉伸膜用于四分之一波长板时，折射率相对于波长降低，以致延迟也倾向降低。因此，关于具有550nm波长的光提供具有四分之一波长的范围的延迟的例子，具有比550nm更短波长的光提供给四分之一波长更多延迟，以及具有比550nm更长波长的光提供比四分之一波长更少的延迟。

因此，设计在非专利文献3中所述的宽带四分之一波长板，其中，将半波长膜5001与四分之一波长膜5002结合，以便以每一波长范围，实现具有四分之一波长范围的延迟。

然而，仅通过将圆偏光板应用于水平电场模式中的上述传统的半透射型液晶显示表面板，不能实现精细显示。例如，关于在专利文献1中所述，用于液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板，其中，通过在非专利文献2或3中所列举的圆偏光板，简单代替线性偏光板，在未施加电压的反射显示区中，液晶层具有折射率的各向异性。因此，由于圆偏振状态的变化，不能实现黑显示。用于在专利文献2和非专利文献1中所列举的用于液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板与上相同，在未施加电压的反射区中，液晶层具有折射率的各向异性，以及即使当与半波长板结合时，也不能改变成各向同性。因此，不能实现黑显示。如上所述，已经证明水平电场模式中的传统的半透射型液晶显示表面板不能通过仅应用圆偏光板，实现精细显示。

因此，尽管圆偏光板的质量显著地提高，如在非专利文献3中所述，仍然存在即使将在垂直取向模式中的传统的半透射型液晶显示设备中采用的圆偏光板应用于水平电场驱动模式中的传统的半透射型液晶显示设备，也不能实现适当显示的问题。

发明内容

鉴于这一问题，已经做出了本发明。因此，本发明的目的是提供一种液晶面板，能使用圆偏光板，实现良好显示性能，以及使用该液晶面板的液晶显示设备和终端设备，特别是，关于水平电场模式中的半透射型液晶显示设备(板内切换：IPS)。

为实现上述目的，根据本发明的液晶面板，包括背面基板、观察者侧基板和在那两个基板之间的液晶层，其中，像素区包括反射来自观察者侧的光的反射显示区和透射来自背面的光的透射显示区。当平行于基板面施加电压时，通过水平电场，驱动至少在透射显示区中的液晶层的液晶面板，其中，液晶层在其显示表面中具有折射率各向异性，具有圆偏光板，单独地位于背面基板和观察者侧基板的每一个外；补偿板，位于圆偏光板和各基板之间的间隙的至少一个中，用于抵消当不施加电压时的液晶层的延迟，以使得液晶层具有光学各向同性。

根据该液晶面板，通过放置用于抵消液晶层的显示表面中的折射率的各向异性的补偿器，可以在IPS模式中实现半透射型液晶面板，即使使用圆偏光板也能适当地显示。即，即使将圆偏光板于IPS模式中的半透射型液晶面板，能在透射显示区和反射显示区中，在常黑模式中显示。另外，因为通过水平电场驱动液晶层，能实现良好观看角度特性。另外，能防止由于折射率各向异性，观看角度特性变糟，因为补偿板用来抵消液晶层的折射率各向异性。

另外，补偿器是补偿层，以及补偿层优选配置在液晶层和每一基板的区域的至少一个中。通过此，可以提高补偿层和液晶层之间的轴向精度。因此，通过提供补偿层的补偿精度，能实现高质量显示。

此外，补偿器是聚合物网络补偿层，优选聚合物网络补偿层配置在基板之间。通过此，变为可以以共存方式配置补偿器和液晶层。由此，即使在基板之间的空间中存在变化，能自动地匹配液晶层和补偿器，使得可以维护高显示质量。

此外，用于生成水平电场的电极可以是平行电极对，电极的宽度可以小于液晶层的厚度；通过由平行电极对生成的电场，可以改变电极之间的液晶分子的定向；通过遵循定向中的变化，可以与电极之间的液晶分子一样，改变电极上的液晶分子的定向；以及电极上的液晶分子的导向方向可以是不同于电极上的电场的方向的方向。

通过该液晶显示表面板，不仅电极之间的液晶分子的定向，而且电极上的液晶分子的定向能被改变。因此，可以增加光使用效率以便实现亮透射显示和反射显示。

另外，可以用金属形成平行电极对。通过此，平行电极对能用作反射板，以致能更提高反射显示的亮度。另外，能抑制在透射显示和反射显示的边界处生成的液晶分子的误定向以便提高显示质量。

此外，构成平行电极对及其空间的电极的宽度的总值优选等于或小于液晶层的厚度。通过此，能增加显示中的高清晰度的感觉。

根据本发明的液晶面板可以包括用于光学地放大像素的像素放大设备。另外，像素放大设备是至少在平行电极对的电极取向方向中，放大像素的透镜，以及优选透镜的焦距满足下述等式的任何一个，其中，透镜和像素之间的距离为H，平行电极对的电极宽度为w，电极之间距离为S，以及像素的间距为P。

H×L/(L+P)≤f≤H×L/(L+w+S)

或

H×L/(L-w-S)≤f≤H×L/(L-P)

通过本发明，可以抑制当分离透射显示区和反射显示区时观察到的现象，而不恶化图像放大设备的图像分离属性。因此，本发明能提供高质量的半透射型显示。

通过本发明，通过施加到IPS模式半透射型液晶显示设备的圆偏光板，实现良好显示性能。

附图说明

图1是表示根据本发明的第一实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图2是表示安装根据本发明的实施例的液晶显示设备的终端设备的透视图；

图3是表示当在为图1所示的实施例的部件的像素电极和公用电极之间不施加电压时，光学操作的框架形式的视图；

图4是表示当在为图1所示的实施例的部件的像素电极和公用电极之间施加电压时，光学操作的框架形式的视图；

图5是表示根据本发明的第二实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图6是表示根据本发明的第三实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图7是表示根据本发明的第四实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图8是表示根据本发明的第五实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图9是表示根据本发明的第六实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图10是表示根据本发明的第七实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图11是表示根据本发明的第八实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图12是表示根据本发明的第九实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图13是表示根据本发明的第十实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图14是表示根据本发明的第十一实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图15是表示根据本发明的第十二实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图16是表示根据本发明的第十三实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图17是表示根据实施例的液晶显示设备的操作的图，其中，横轴表示液晶层的厚度，以及纵轴表示黑显示时的透射率；

图18是表示作为实施例的对比例子，液晶显示设备的操作的，其中，横轴表示液晶层的厚度以及纵轴表示黑显示时的透射率；

图19是表示根据本发明的第十四实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图20是表示根据本发明的第十五实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图21表示在应用(1)w/d＜1的情况下，模拟液晶定向、电场分布和透射率分布的结果；

图22是根据图21中所示的模拟结果，电极上的液晶定向的放大视图；

图23是通过测量在电极之间的中心处，具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性获得的图；

图24是通过测量在电极上的中心处，具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性获得的图；

图25表示在应用(2)w/d＝1的情况下，模拟液晶定向、电场分布和透射率分布的结果；

图26是根据图25中所示的模拟结果，电极上的液晶定向的放大视图；

图27是通过测量在电极之间的中心处，具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性获得的图；

图28是通过测量在电极上的中心处，具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性获得的图；

图29是表示当在(3)应用(w+L)/d≤1的情况下，当施加电压时，液晶设备的电场结构和液晶定向的截面图，尤其表示通过模拟，表明电场结构和液晶定向、透射率分布之间的关系的截面图；

图30是表示当在(4)应用(w+S)/d≤1/2的情况下，当施加电压时，液晶设备的电场结构和液晶定向的截面图，尤其表示通过模拟，表明电场结构和液晶定向、透射率分布之间的关系的截面图；

图31是表示根据本发明的第十六实施例的液晶显示设备的结构的截面图；

图32是用于计算构成根据本发明的双凸透镜的柱面透镜的焦距的截面图；

图33是用于计算构成根据本发明的双凸透镜的柱面透镜的焦距的截面图；

图34是用于计算构成根据本发明的双凸透镜的柱面透镜的焦距的截面图；

图35是用于计算构成根据本发明的双凸透镜的柱面透镜的焦距的截面图；

图36在用于专利文献1中所述的液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板的光学结构的框架形式、配置角和操作的视图；

图37是表示用于在专利文献2中所述的液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板的截面图；

图38是表示用于在非专利文献1中所述的液晶显示设备的水平电场模式中的半透射型液晶显示表面板的截面图；

图39是表示在用于非专利文献2中所述的液晶显示设备的垂直取向模式中的半透射型液晶显示表面板的截面图；

图40是表示用于在非专利文献2中所述的圆偏光板的宽带四分之一波长板的结构的框架形式。

具体实施方式

在下文中，将参考附图，具体地说明本发明的一个实施例。

首先，将描述根据本发明的第一实施例的液晶面板、液晶显示设备和终端设备。图1是表示在本发明中的第一实施例的液晶显示设备的结构的截面图，以及图2是表示具有根据本发明的液晶显示设备的终端设备的透视图。

如图1所示，根据第一实施例的液晶显示设备1包括观察者侧基板2a、背面基板2b，以及夹在基板2a和2b之间的液晶层5，其中，像素区具有反射来自观察者侧的光的反射显示区1a和透射来自背面的光的透射显示区1b，以及当与基板表面平行地施加电压时，反射显示区1a和透射显示区1b中的液晶层5是通过水平电场来驱动的。

观察者侧基板2a和背面基板2b具有分别在其外侧的圆偏光板，在圆偏光板和每个基板之间提供了观察者侧圆偏光板4a和背面圆偏光板4b，以及作为用于降低液晶层5的折射率各向异性的补偿板的观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b。其中，圆偏光板被配置为具有由生成线性偏振的偏光板和四分之一波长板构成的组合。

根据本实施例的液晶显示设备1包括在背面基板2b的液晶层5侧表面上形成的两种电极，即像素电极3a和公用电极3b。这两种电极是以梳齿状来形成的，以及像素电极3a和公用电极3b被交替配置为沿着与梳齿状的纵向方向垂直的方向(图1中的横向方向中)。这些电极由透明导体组成，比如ITO(氧化铟锡)。

在形成像素电极3a和公用电极3b的一部分区域中，在电极和背面基板2b之间提供反射板7和绝缘层71。当从显示表面侧看液晶显示设备1时，存在反射板7的部分作为反射显示区1a来工作，而除了上述部分之外的其他部件作为透射显示区1b来工作。一个像素具有反射显示区1a和透射显示区1b，并且液晶显示设备1被配置为具有按矩阵形式排列的多个像素。

由于存在绝缘层71，所以反射显示区1a中的液晶层5是透射显示区1b中的液晶层的一半厚。在与背面基板2b相对的观察者侧基板2a的表面上，提供观察者侧补偿板6a，并且进一步放置观察者侧圆偏光板4a。以与上述相同的方式，在与观察者侧基板2a相对的背面基板2b的表面上，提供背面补偿板6b，并在其下方放置了背面圆偏光板4b。另外，在作为用于透射显示的光源工作的背面圆偏光板4b下方提供了背光8。根据本实施例中，液晶显示设备1中的除背光8之外的部分被定义为液晶面板。

其中，为方便起见，XYZ直角坐标系设置如下。从背面基板2b到观察者侧基板2a的方向为+Z方向，相反方向为-Z方向。+Z和-Z方向统称为Z轴方向。图1中的横向方向为Y轴方向，特别地，向右方向为+Y方向，以及相反方向为-Y方向。+X方向是形成右手坐标系的方向。即，当右手的拇指对准+X方向以及食指对准+Y方向时，中指对准+Z方向。

当如上设置XYZ直角坐标系时，其中像素电极3a和公用电极3b被交替配置的方向成为Y轴方向。像素电极3a和公用电极3b延伸的方向，即梳状电极的梳状纵向方向成为X轴方向。液晶显示设备1的显示表面变为XY平面。当特别着眼于Z轴方向中的结构时，按这样的顺序从-Z轴到+Z轴方向放置背光8、背面圆偏光板4b、背面补偿板6b、背面基板2b、液晶层5、观察者侧基板2a、观察者侧补偿板6a和观察者侧圆偏光板4a。

圆偏振的旋转方向彼此相反的一对圆偏光板被用于观察者侧圆偏光板4a和背面圆偏光板4b。例如，当观察者侧圆偏光板4a生成相对于从-Z方向入射的光顺时针旋转的圆偏振光时，背面圆偏光板4b用于生成相对于+Z方向入射光逆时针旋转的圆偏振光。

液晶层5具有其介电各向异性为正的正型液晶分子，以及液晶层5还具有以如下方式进行的平行取向：在像素电极3a和公用电极3b之间不施加电压的初期状态下，通过一般的定向处理，液晶分子的纵向方向基本成为X轴。在本实施例中，为简便起见，将液晶分子的纵向方向设置在相对于+X轴的15度方向中，即，通过在XY平面中、从+X方向向+Y方向旋转15度得到的方向。

提供观察者侧补偿板6a，用于抵消在反射显示区1a的显示表面中的延迟，以便液晶层具有光学各向同性，在本实施例中，为此使用了延迟膜的负A板。通常，按三维折射率椭球的形状，对延迟膜进行分类。将延迟膜面中的两个光轴定义为A轴和B轴，以及其厚度方向定义为C轴。当膜为单轴介质且其表面具有超常折射率时，称为使其方位位于A轴上的板。当超常折射率高于普通折射率时，将该膜称为正A板，而当其低于普通折射率时，将该膜称为负A板。

根据本实施例的观察者侧补偿板6a使用A轴的折射率低于B轴和C轴的折射率的延迟板，其中，沿反射显示区1a的液晶层5中的液晶分子的纵向来配置A轴。即，A轴处于在XY平面中、从+X方向到+Y轴方向旋转15度得到的方向上。

此外，观察者侧补偿板6a的延迟值被设置为如下值：通过使用该值，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，反射显示区1a中的液晶5的显示表面内的延迟值被抵消，使得液晶层具有光学各向同性。

背面补偿板6b与观察者侧补偿板6a相同，都是负A板的延迟膜，沿透射显示区1b的液晶层5中的液晶分子的纵向配置了其A轴。即，背面补偿板6b的A轴方向处于在XY平面中、从+X方向到+Y方向旋转15度得到的方向上。此外，背面补偿板6b的延迟值被设置如下值：通过使用该值，当没有将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，与观察者侧补偿板6a协作，抵消透射显示区中的液晶层5的延迟，使得液晶层具有光学各向同性。

如图1所示，透射显示区1a中的液晶层5被设置成反射显示区1b中的液晶层5两倍厚，并且液晶分子的双折射在透射显示区1b和反射显示区1a之间是相同的，以致观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b是具有完全相同特性的延迟膜。因此，反射显示区1a和透射显示区1b中的液晶层5都成为抵消其表面的光学各向异性的各向同性层。

如图2所示，液晶显示设备1被安装在便携式电话9上。

接下来，将说明根据图1所示的本实施例的液晶显示设备1的操作，即，液晶显示设备1的光调制的操作。图3是关于液晶显示设备1的光操作的模式图，其中在所述液晶显示设备1的像素电极和公用电极之间未施加电压，图4是在像素电极和公用电极之间施加电压的情况下的光操作的模式图。

如图3所示，当在像素电极3a和公用电极3b之间未施加电压时，从外部进入观察者侧圆偏光板4a的外部光从其出射，变为顺时针旋转的圆偏振光，并进入反射显示区1a中的观察者侧补偿板6a。如所示，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，通过观察者侧补偿板6a来抵消反射显示区1a中的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，并且该层作为各向同性层来工作，以致已经由透射显示区1a中的观察者侧补偿板6a和液晶层5透射的光保持自身为顺时针旋转的圆偏振光。

接着，当进入反射板7的光被透射板7反射时，其被转换成逆时针旋转的圆偏振光，随后再次进入液晶层5和观察者侧补偿板6a。与入射路线的情况相同，通过观察者侧补偿板6a来抵消折射显示区1a的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，并且该层作为各向同性层来工作，以致从观察者侧补偿板6a发出的光将其自身保持为逆时针旋转的圆偏振光。

尽管光进入观察者侧圆偏光板4a，但是该观察者侧圆偏光板4a透射顺时针旋转的圆偏振光，以及吸收逆时针旋转的圆偏振光。因此，光不从观察者侧圆偏光板4a显示，这产生黑显示。即，当没有将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，反射显示区1a中的显示变为黑。

另外，当没有将电压施加到透射显示区1b中的像素电极3a和公用电极3b时，从背光8出射的、用于透射显示的光进入背光偏光板6b，然后从其出射，变为逆时针旋转的圆偏振光。光按照这样的顺序进入背面补偿板6b、液晶层5和观察者侧补偿板6a。如所述，透射显示区1b中的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性被背面补偿板6b和观察者侧补偿板6a抵消，使得该层作为各向同性层来工作。因此，光按照原样进入观察者侧圆偏光板4a，作为逆时针旋转的圆偏振光。

观察者侧圆偏光板4a透射顺时针旋转的圆偏振光，然而，其吸收逆时针旋转的圆偏振光。因此，光不从观察者侧圆偏光板4a出射，导致黑显示。即，与反射显示区1a的情形相同，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，显示在透射显示区1b中变为黑。

接着，如图4所示，当将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，因为液晶层5中的取向在反射显示区1b和透射显示区1a中都发生变化，所以反射性各向异性改变。外部光从观察者侧圆偏光板4a出射，变为顺时针旋转的圆偏振光，并进入反射显示区1b中的观察者侧补偿板6a和液晶层5。如所述，液晶层5的折射率的各向异性随着电压而发生改变，所以顺时针旋转的圆偏振光的偏振状态发生改变。改变量由所施加的电压以及所提供的液晶层的厚度来决定。如果对于四分之一波长旋转，该状态发生改变，并且圆偏振光转换成线性偏振光，则其进入反射板7。反射板7不具有改变线性偏振状态的功能，以致线性偏振光按照原样出射，并再次进入反射显示区1a中的液晶层5和观察者侧补偿板6a。

与在入射路线的情况下相同，液晶层5和观察者侧补偿板6a是作为四分之一波长板来工作的，使得线性偏振光被转换成顺时针旋转的圆偏振光，然后进入观察者侧圆偏光板4a。因为观察者侧圆偏光板4a透射顺时针旋转的圆偏振光，所以该光出射，并实现白显示。即，当将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，反射显示区中的显示变为白色。

当将电压施加到透射显示区1b中的像素电极3a和公用电极3b时，从背光8发出的用于透射显示的光进入背面电路偏光板6b，并从其出射，作为逆时针旋转的圆偏振光。然后，光按照这样的顺序进入背面补偿板6b、液晶层5和观察者侧补偿板6a。由于如所述，液晶层5的折射率各向异性已经随着电压而发生变化，所以逆时针旋转的圆偏振光改变其偏振状态。改变量由所施加的电压和所提供的液晶层的厚度来决定。如果相对于二分之一波长，该状态发生变化，并且偏振光被转换成顺时针旋转的偏振光，则作为顺时针旋转的圆偏振光而进入观察者侧圆偏光板4a的光被观察者侧圆偏光板4a透射，然后实现白显示。即，当将电压施加到透射显示区1b中的像素电极3a和公用电极3b时，与在反射显示区1a的情形中相同，该显示变为白色。

如上所述，实现了透射显示区和反射显示区均由水平电场驱动的常黑模式半透射型液晶显示设备。

根据第一实施例的液晶显示设备1，即使是具有梳状平行电极的IPS模式中的半透射型液晶显示设备，也能通过提供抵消反射显示区1a和透射显示区1b中的液晶层的显示表面中的折射率各向异性的补偿板，利用圆偏光板，在观看角度等等方面实现良好的显示质量，从而使得透射显示区和反射显示区均处于常黑模式中。此外，在IPS模式中，液晶分子不上升，而是在显示表面中旋转以进行显示，因此，显示出原理上的良好观看角度特性。

其中，根据本实施例的液晶显示设备1，显示表面中的折射率各向异性被反射显示区1a和透射显示区1b中的观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b完全抵消，然而，液晶显示设备不限于此。即，补偿度取决于设计和产品，并且重要之处在于通过如下方式来实现IPS模式中的半透射型液晶显示设备：利用补偿板来降低液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，然后与圆偏光板相组合。然而就这一点来说，当尽可能多地抵消折射率各向异性时，能在对比度比率、观看角度等等方面实现良好性能。

另外，根据本实施例，反射显示区1a中的液晶层5为透射显示区1b中的液晶层的一半厚，且观察者侧补偿板6a抵消反射显示区1a的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，以便该层具有各向同性，以及背面补偿板6b与观察者侧补偿板6a合作，抵消透射显示区1b中的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，以便该层具有各向同性。然而，本发明不限于此，而可以采用其他厚度条件。重要的是，观察者侧补偿板6a抵消反射显示区1a中的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，并且背面显示板6b与观察者侧补偿板6a协作，抵消透射显示区1b中的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性。然而就这一点而言，如在本实施例中，当反射显示区1a中的液晶层5被设置成透射显示区1b中的液晶层的厚度的一半时，成本能很低，这是因为相同补偿板能被用于观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b。

此外，如所述，本实施例的像素电极3a和公用电极3b被配置在Y轴方向中，并且其纵向处于X轴方向中，然而，本发明不限于此。可以相对于X轴方向成对角地配置像素电极和公用电极，并且对角依据X轴的坐标可以具有不同值，从而具有多象限结构。多象限结构能提高观看角度特性，尤其当施加电压时。

另外，已经描述了这样的范例：其中本实施例的液晶显示设备包括由透明导体(诸如ITO)制成的像素电极3a和公用电极3b，但本发明不限于此。像素电极和公用电极可以由光学不透明金属制成。就这一点而言，当通过使用开关设备(具体来讲，比如薄膜晶体管)来提供用于驱动液晶层的电压时，能够共同使用像素电极或公用电极和配线。这使得能够简化处理。另外，通常，处理金属体比处理透明半导体更容易。基于上述原因，可以削减成本。此外，当不将电压施加到像素电极和公用电极以致在其间不产生电位差时，即在黑显示的情况下，可以通过本发明，通过降低在由金属形成的像素电极或公用电极处发生的反射，来实现具有不太过分变白现象的良好黑显示。其原因在于，通过在黑显示状态下的补偿板，液晶层改变成显示表面内的各向同性层，并且在其中提供了圆偏光板。因此，与反射显示区中的黑显示状态相同，从外部入射到液晶显示设备的光无法被输出到外部。此外，与在专利文献2中所述的传统液晶显示设备所使用的反射型液晶面板中相同，反射显示区可以位于由金属形成的梳状电极上。

另外，根据本实施例的液晶显示设备，在相同层中形成像素电极3a和公用电极3b，然而，本发明不限于此。这些电极能在不同层中形成，只要它们为平行电极类型，并且可以在不同电极层之间形成绝缘层。特别地，当被应用于有源矩阵型时，能使用形成像素的薄膜晶体管的栅电极以及源或漏电极，来形成像素电极和公用电极，而不需要提供新层，从而能够降低成本。

另外，本实施例的液晶显示设备能与在非专利文献1中所述的FFS模式液晶面板结合。此外，公用电极或像素电极也可作为反射板来工作。

另外，根据本实施例的液晶显示设备，能够通过一般定向处理，对液晶分子平行地定向。一般定向处理包括用于诸如聚酰亚胺等有机膜的摩擦处理，用于无机膜的斜射蒸镀等等。

此外，根据本实施例的液晶显示设备，液晶分子具有正介电各向异性，然而，本发明不限于此。可以使用具有负介电各向异性的液晶分子。然而就这一点而言，由于当施加电压时，具有负介电各向异性的液晶分子的定向方向被改变成垂直于电场的方向，所以要求具有负介电各向异性的液晶分子应被设置在与其初期定向上的电场方向几乎平行的定向方向上，即在XY平面中、从上述本发明的方向旋转90度得到的几乎为+Y轴的方向。观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b同样需要在XY平面中旋转90度的配置。

另外，根据本实施例的液晶显示设备，反射板7简单地起到镜面的作用。然而，它可以具有微细的不均匀表面，以便控制它的对于外部光的反射特性。

此外，本实施例的液晶显示设备可以具有在梳齿状的像素电极3a和公用电极3b上形成的偏光层。因此，能够降低梳状电极的不均匀形状对液晶取向产生的的影响，并能够均匀地取向液晶，这提高了质量，同时防止了光学特性的变化。

另外，根据本实施例的液晶显示设备，液晶层5的厚度在反射显示区1a和透射显示区1b之间是不同的。因此，反射显示和透射显示中的色调能够被适当地调整。

如上所述，根据本发明的液晶显示设备能够被适当地应用于便携式终端装置，诸如便携式电话。便携式终端装置不仅包括便携式电话，而且包括PDA(个人数字助理)、游戏机、数码相机和摄像放像机等等。另外，根据本发明的液晶显示设备不仅能应用于便携式终端设备，而且能应用于各种终端装置，诸如膝上型计算机、提款机和自动售货机。

另外，传统上，已经尝试通过向不具有反射显示区的水平电场模式中的全透射型液晶显示设备提供补偿板，来降低折射率各种异性，特别是改善观看角度特性。在这种情况下使用了线性偏光板，但是，仅仅使用通过提供反射板而形成的反射显示区，是无法实现良好的半透射型显示的。下文中将对此进行解释。

在通过仅仅在传统的液晶显示设备中设置反射板而形成的反射显示区中，与本发明相同，是通过补偿板来抵消在显示表面中的折射率各向异性的。然而，由于偏光板是发出线性偏振光的板，因此，透射通过偏光板的外部光与线性偏振光一样，到达反射板。如所述，尽管反射板反转圆偏振光的旋转方向，但其原样反射线性偏振光，因此，反射光仍然是线性偏振光。接着，该光被液晶层和补偿板透射。因为折射率各向异性在这里被抵消，所以光进入偏光板，而其偏振状态没有改变。该偏振状态与入射路线之一相同，从而该光被偏光板透射，并且显示无法为黑色。即，通过使用该结构，无法实现良好的半透射显示。

接着，将说明根据本发明的第二实施例。图5是根据第二实施例的液晶显示设备11的结构的截面图。图5具有用于与图1相同部件的相同参考数字。

与第一实施例相比，第二实施例不同之处在于，对于在此所述的液晶显示设备11，使用观察者侧补偿板61a来代替观察者侧补偿板6a，并使用背光补偿板61b来代替背光补偿板6b。观察者侧补偿板61a和背光补偿板61b为正A板的延迟膜，并且这些折射率的超常方向被设置成垂直于液晶层5中的液晶分子的定向方向。即，A轴处于在XY平面中、从+X方向到-Y方向旋转15度得到的方向中。

另外，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，观察者侧补偿板61a的延迟值被设置为如下值：通过使用该值，反射显示区11a中的液晶层5的显示表面中的延迟得到抵消，使得液晶层具有光学各向同性。此外，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，背面补偿板61b的延迟值被设置为如下值：通过使用该值，与观察者侧补偿板61a协作，透射显示区11b中的液晶层5的延迟得到抵消，使得液晶层具有光学各向同性。除上述外，本实施例的结构与第一实施例相同。

与根据第一实施例的液晶显示设备1相比，根据本实施例的液晶显示设备11在观看角度特性方面差，因为XY平面中的延迟值大于Z轴方向中的延迟值。然而，能以低成本制造液晶显示设备11，因为能够使用延迟板的常用正A板来作为补偿板。除上述之外的操作和效果都与第一实施例相同。

接着，将描述根据本发明的第三实施例。图6是在第三实施例中，液晶显示设备12的结构的截面图。图6具有与表示第一实施例的图1中相同的参考数字来表示相同部件。

与根据第一实施例的液晶显示设备1相比，在第三实施例中示出的液晶显示设备不同之处在于使用观察者侧补偿板62a来代替观察者侧补偿板6a，并使用背光补偿板62b来代替背光补偿板6b。观察者侧补偿板62a和背光补偿板62b是其中将正A板和正C板这两个延迟膜放在一起的延迟膜。

正C板是在膜厚度的方向上具有正的超常折射率的延迟膜，并且折射率椭球具有上升圆柱体的形状。正A板中的折射率的超常方向被设置成与液晶层5中的液晶分子的定向方向垂直。即，A轴处于在XY平面中、从+X方向到-Y方向旋转15度得到的方向上。另外，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，将观察者侧补偿板62a的正A板中的延迟值被设置成如下值：通过使用该值，反射显示区12a中的液晶层5的显示表面的延迟得到抵消，使得液晶层具有光学各向同性。观察者侧补偿板62a的正C板中的延迟值被设置成如下值：通过使用该值，与反射显示区12a中的液晶层5和正A板的折射率各向异性协作，使折射率椭球成为整球形。

如在上文中，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，背面补偿板62b中的正A板中的延迟值被设置成如下值：通过使用该值，与观察者侧补偿板62a的延迟膜的正A板协作，透射显示区12b中的液晶层5的显示表面中的延迟得到抵消，使得液晶层具有光学各向同性。作为背面补偿板62b的正C板的延迟值被设置成如下值：通过使用该值，与透射显示区12a中的液晶层5和正A板的折射率各向同性协作，使折射率椭球为整球形。除本实施例的上述内容之外的其他结构与第一实施例相同。

与第一实施例中的液晶显示设备1相比，本实施例的液晶显示设备12能改进观看角度特性，因为液晶层5、观察者侧补偿板62a和背面补偿板62b的折射率各向异性的组合能使折射率椭球为整球形。

另外，根据本实施例的液晶显示设备12，不同延迟板、正A板和正C板能够被组合使用，这使得能够独立地设置XYZ的方向。例如，当需要为补偿板、偏光板等等保护膜时，甚至能为保护膜补偿折射率各向异性，这对改进对比度比率、观看角度特性等等的性能是有利的。

根据本实施例的液晶显示设备，观察者侧补偿板62a和背面补偿板62b都是由组合的正A板和正C板制成，然而，本发明不限于此，如果需要，可以改变该结构。例如，观察者侧补偿板62a可以仅由正A板制成，而背面补偿板62b可以采用正A板和正C板，其中，这一正C板可以仅仅在透射显示区的厚度方向上抵消折射率各向异性。

在上述情况下，牺牲了用于折射显示的观看角度特性，然而，透射显示能获得良好性能。另外，成本被降低，因为能省略一个正C板。在这里，即使正C板未完全地抵消透射显示区的厚度方向中的折射率各向异性，也能改进观看角度特性。除上述之外的第三实施例的其他操作和效果与第一实施例相同。

接着，将描述根据本发明的第四实施例。图7是表示第四实施例的液晶显示设备13的结构的截面图。在图7和表示第一实施例的图1之间，用相同的参考数字表示相同的部件。

与第一实施例的液晶显示设备1相比，第四实施例的液晶显示设备13不同之处在于使用观察者侧补偿板63a代替观察者侧补偿板6a，以及使用背面补偿板63b代替背面补偿板6b。观察者侧补偿板63a和背面补偿板63b是三维主折射率的值全部不同的双轴延迟膜。

观察者侧补偿板63a的三维主折射率的值被设置用于抵消反射显示区13a中的液晶层5的超常折射率，以使得折射率椭球成为完整的球形。另外，背面补偿板63b的三维主折射率的值被设置用于与观察者侧补偿板63a协作，来抵消透射显示区13b的液晶层5中的超常折射率，以使得折射率椭球成为完整的球形。除上述外的本实施例的其他结构与第一实施例相同。

本实施例的液晶显示设备与第三实施的液晶显示设备12一样，使折射率椭球成为完整的球形，这能改善观看角度特性。另外，本实施例需要比第三实施例更少的延迟膜，使得成本低。

此外，与在第三实施例的液晶显示设备12中一样，本实施例的液晶显示设备可以采用观察者侧补偿板和背面补偿板的不同组合。例如，观察者侧补偿板可以仅由正A板制成，而背面补偿板可以使用本实施例的双轴延迟膜，因此，正A板和双轴延迟膜可以抵消透射显示区中的折射率各向异性。第四实施例的其他和效果与第一实施例相同。

接着，将说明本发明的第五实施例。图8是表示第五实施例的液晶显示设备14的结构的截面图。用图8和表示第一实施例的图1之间相同的参考数字表示相同的部件。

与第一实施例的液晶显示设备1相同，根据第五实施例的液晶显示设备14不同之处在于液晶层5的厚度在反射显示区14a和透射显示区14b之间是均匀的，使用观察者侧补偿板64a来代替观察者侧补偿板6a，并省略了背面补偿板。对于观察者侧补偿板64a来说，与在第一实施例的观察者侧补偿板6a的情况下一样，使用负A板的延迟膜。当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，观察者侧补偿板64a的延迟值被设置成用于抵消透射显示区14b的液晶层5的显示表面中的折射率各向异性，使得液晶层具有光学各向同性。因为液晶层5的厚度在透射显示区14b和反射显示区14a之间是均匀的，所以当液晶层5的折射率各向异性在透射显示区14b中被抵消时，反射显示区14a中的液晶层5的折射率各向异性也得到抵消。除上述外的本实施例的其他结构与第一实施例相同。

根据本实施例的液晶显示设备14，要求在反射显示区14a和透射显示区14b之间施加不同驱动电压，以便调整反射显示区和透射显示区之间的色调，但背面补偿板的省略使得成本得以降低，并且能防止由于增加薄膜引起的特性变化。

另外，为在反射显示区和透射显示区之间施加不同电压，可以在反射显示区中的电极上形成绝缘层，以便降低有效电场。另外，可以通过将反射显示区中的梳状像素电极和公用电极之间的间隔形成为比透射显示区中的梳状像素电极和公用电极的间隔更宽，来降低反射显示区中的有效电场。

当由于层状结构，使得反射显示区和透射显示区之间的液晶层的厚度不均匀时，优选的是，应当根据透射显示区中的液晶层的厚度，来确定观察者侧补偿板的延迟值，优先考虑透射显示性能。这是因为透射显示性能一般具有比反射显示性能高的优先级。第五实施例的其他操作和效果与第一实施例相同。

接着，将说明根据本实施例的第六实施例。图9是表示第六实施例的液晶显示设备的结构的截面图。用与图9和表示第五实施例的图8之间相同的参考数字表示相同的部件。

与第五实施例的液晶显示设备14相比，第六实施例的液晶显示设备15不同之处在于使用扭曲取向液晶分子的液晶层51来代替具有平行取向液晶分子的液晶层5，以及使用观察者侧补偿板65a来代替观察者侧补偿板64a。

为了实现在预定方向上的扭曲取向，液晶层51包括手性(chiral)材料以及正型液晶分子，并且观察者侧基板2a和背面基板2b被处理为具有彼此不同的定向方向。例如，观察者侧基板2a被处理为具有沿-X方向定向的液晶分子，背面基板2b被处理为具有沿-Y方向定向的液晶分子，而且逆时针旋转的手性材料与液晶分子混合。

因此，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，定向液晶层51的液晶分子沿着接近背面基板2b的Y轴方向被定向，朝着位于+Z方向中的观察者侧基板2a顺时针旋转90度，并沿着接近观察者基板2a的X轴方向被定向。

另一方面，观察者侧补偿板65a是扭曲向列延迟膜，其被用于抵消液晶层51中的折射率各向异性，其中，杆状聚合液晶被定向以抵消液晶层51中的折射率各向异性。例如，杆状聚合液晶被从X轴方向到Y轴方向来进行扭曲取向，朝+Z轴方向逆时针旋转，并且其延迟被设置成用于抵消液晶层51的折射率各向异性的值。

如所述，根据本实施例的液晶显示设备15，液晶层51的厚度在透射显示区15b和反射显示区15a中是均匀的，以致当透射显示区15b中的液晶层51的折射率各向异性被抵消时，反射显示区15a中的液晶层51的折射率各向异性也得到抵消。除上述外的本实施例的其他结构与第五实施例相同。

本实施例的液晶显示设备15采用了在初期定向上具有扭曲状态的液晶层51，以防止由于由制造过程的变化引起的液晶层51的厚度变化导致双折射的变化，这实现了良好的补偿。即，第五实施例的液晶层5在某一方向中具有单轴定向，以致液晶层5的厚度变化极大地影响了XY平面中的双折射变化。另一方面，这些定向方向在本实施例的XY平面中二维分布，这可以降低厚度变化的影响。

这里，对于根据本实施例的液晶显示设备15来说，当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，液晶层51的液晶分子沿着接近背面基板2b的Y轴方向来定向，朝着在+Z方向上的朝观察者侧基板2a逆时针旋转90度，同时在接近观察者侧基板2a的X轴方向中被定向。然而，本发明不限于此。基板附近的定向角和扭曲角都能使用不同角度。然而，当改变那些角时，观察者侧补偿板65的角度也需要改变。特别地，当将液晶分子设置成在除电场方向外的方向中定向时，能增加当施加电压时的液晶层51中的光调制效果，这能够提高透射和实现明亮的显示。根据本实施例，像素电极3a和公用电极3b是沿着Y轴方向来配置的，以便电场方向是在XY平面中的Y轴方向上。因此，理想的是，在Z轴上的任何点上，液晶分子的初期定向方向都不应当朝向Y轴。例如，在背面基板2b附近的液晶分子被定向在从-X方向朝着+Y方向旋转10度的方向上，其朝着在+Z方向上的朝观察者侧基板2a逆时针旋转90度，同时将观察者侧基板2a附近的液晶分子定向为在从-Y方向朝着-X方向旋转10度的方向上。

另外，假定存在与显示表面中的电场方向垂直的线，理想的是，观察者侧基板2a和背面基板2b的液晶层的初期定向应当是相对于该垂直线对称地放置的。在这种液晶层中，能够增大施加电压时的光调制效果，因此能实现更明亮的显示。

根据上述描述，在本实施例的观察者侧补偿板65a中，使用了杆状聚合液晶，然而，本发明不限于此。也能使用扭曲取向的碟状液晶。在这种情况下，碟状液晶分子是如同盘子被立起一样的垂直取向形状，碟子的表面沿着该碟子所竖立的方向旋转。因此，能使得折射率椭球接近球形，并且能改进观看角度特性。

此外，能结合正C板的延迟膜，来使用具有根据本实施例扭曲取向的杆状聚合液晶的扭曲向列延迟膜。因此，折射率椭球可以是整球形，这能够改进观看角度特性。理想的是，正C板的延迟膜应当被放在观察者侧补偿板65a中，以便光学地补偿反射显示区15a和透射显示区15b，然而，正C板可以被放在背面基板2b和背面偏光板4b之间，以便仅仅光学地补偿透射显示区15b。第六实施例的其他操作和效果与第一实施例相同。

接着，将描述根据本实施例的第七实施例。图10是表示第七实施例的液晶显示设备16的结构的截面图。用与表示第一实施例的图1中相同的参考数字，表示图10的相同部件。

与第一实施例的液晶显示设备1相比，第七实施例的液晶显示设备16不同之处在于，为反射显示区16a的观察者侧基板2a提供用于垂直电场的公用电极3d，以及为背面基板2b提供用于垂直电场的像素电极3c，以及通过该垂直电场来驱动反射显示区16中的液晶层5的液晶分子。如在第一实施例的情况中，由水平电场驱动透射显示区16b。除上述外，本实施例的其他结构与第一实施例相同。

与第一实施例的液晶显示设备1相比，本发明的液晶显示设备16能够在其反射性方便得到改进，不过观看角度特性在反射显示中变差，这是因为其反射显示区16a能够通过垂直电场来驱动。反射显示的可见度很大程度上取决于光源的分布特性和反射板的反射特性。因此可能的是，由于光源等等的条件，即使反射显示的观看角度特性得到改善，但用户也可能未实际感觉倒很大的效果。然而，当提高反射性、而不是反射显示的观看角度特性时，用户能可视地识别在更多种光源条件下的反射显示。如所述，优选的是，本实施例能尤其适用于在提高观看角度特性之前先考虑改进反射性的情形。

本实施例涉及通过垂直电场来驱动反射显示区中的液晶分子的情形。如在本实施例中，构成本发明的基础的关键点在于如下结构，其中用于提供各向同性的补偿器与在显示表面内具有反射性各种异性的液晶层相结合，并提供圆偏光板。即，水平电场驱动并不一定是必要的结构要素。然而，通过应用水平电场驱动，能大大地提高观看角度特性。另外，尽管已经通过参考将本发明应用于半透射型液晶显示设备的情形进行了描述，但本发明也能适用于全透射型液晶显示设备。然而，由于能将透射显示和反射显示标准化成常黑模式，所以优选的是，其特别适合于半透射型液晶显示设备，因为能大大地简化显示控制。

除上述的其他操作和效果与第一实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第八实施例。图11是表示第八实施例的液晶显示设备17的结构的截面图。用图11和表示第一实施例的图1之间的相同参考数字，表示相同部件。

与第一实施例的液晶显示设备1相比，根据第八实施例的液晶显示设备17不同之处在于使用第二实施例的观察者侧补偿板61代替观察者侧补偿板6a，以及使用背面补偿板66b代替背面补偿板6b。如所述，观察者侧补偿板61a为正A板的延迟膜，并设置用于抵消在反射显示区17a中的液晶层5的显示表面中的双折射，以便当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，光学地透射该光。与第一实施例的背面补偿板6b相同，背面补偿板66b是负A板的延迟膜，然而，其延迟值被设置为如下值：通过使用该值，与观察者侧补偿板61a协作，透射显示区17b中的液晶层5的延迟得到抵消，使得当不将电压施加到像素电极3a和公用电极3b时，液晶层具有光学各向同性。除上述外，本实施例的其他结构与第一实施例相同。

根据本实施例的液晶显示设备17，观察者侧补偿板61a等效于第二实施例的补偿板，以及背面补偿板66b几乎等效于第一实施例的补偿板，以致第一和第二实施例的特性能被包括在液晶显示设备17中。即，能将正A的板延迟膜用于观察者侧补偿板，与第一实施例中的液晶显示设备1相比更便宜，使得成本低。另一方面，能将负A板的延迟膜用于背面补偿板，其优于在第二实施例的液晶显示设备11中所使用的，以致能改进透射显示的观看角度特性。因此，能最廉价地实现具有用于透射显示的良好观看角度特性的、水平电场模式中的半透射型液晶显示设备。除上述外，第八实施例中的其他操作和效果与第一实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第九实施例。图12是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图12所示，与根据上述第五实施例的液晶显示设备4相比，根据第九实施例的液晶显示设备18使用观察者侧补偿层66a代替使用观察者侧补偿板64a，以及在观察者侧基板2a的液晶层5侧上形成观察者侧补偿层66a。即，本实施例的一项区别特征在于采用了所谓单元内型补偿层，其中在基板的液晶层上放置补偿层，作为用于降低显示表面内的液晶层的折射率各向异性的补偿器。另外，本实施例的又一特征在于在观察者侧基板中形成补偿层。特别地，仅将用于降低显示表面内的液晶层的折射率各向异性的补偿层形成为单元内型，而为圆偏光板采用传统的结构。例如，通过执行液晶单体的定向处理，通过聚合，能实现本实施例的补偿层。另外，补偿层66a是以负A板的结构来形成的。除上述外的实施例的结构与先前所述的第五实施例中的结构相同。参考数字18a是反射显示区，18b是透射显示区。

本实施例的基本操作与上述第五实施例相同。然而，本实施例通过使用单元内型补偿层，能够实现额外的效果。即，为了通过上述第五实施例来降低显示表面内的液晶层的折射率各向异性，有必要提高在液晶层中的液晶分子的定向方向和观察者侧补偿板之间的轴向精度。这样做的原因在于，如果轴向精度差，则液晶的定向方向和补偿板的轴向方向变得彼此偏移，从而恶化补偿性能。另外，如在上述第五实施例那样，当将补偿器层叠为外侧上的补偿板，即层叠在从观察者侧基板的液晶层开始的相对侧上时，需要复杂的制造工艺控制来降低该偏移。这是因为，出现了大量控制项，比如当从原材料上切除补偿板时控制角度余量，当将补偿板层叠到观察者侧基板上时控制角度余量等等。

与之相反，如在第九实施例中，当将补偿层形成为单元内型时，能通过采用液晶层的传统定向方向来控制补偿层的轴。因此，能通过最小控制来实现高的轴向精度。另外，可以将补偿层设置地与液晶层极其接近，以便通过降低偏振光的干扰来实现高质量显示。

同时，与补偿器相比，圆偏光板具有用于轴向偏移的更大余量。即，具有更大余量的圆偏光板优选被放置在外侧。特别地，当将偏光板形成为单元内型时，存在比将补偿器形成为单元内型的情形更多待解决的问题，诸如保证高的偏振度、液晶面板工艺阻力，防止杂质熔析到液晶层等等。因此，将偏光板形成为圆偏光板，以便保证轴向余量、并层叠在外侧上，并将补偿器形成为单元内型。通过这样做，可以实现良好特性和低成本。

如所述，本实施例的重要概念是将补偿器形成为单元内型，以及补偿器不仅可以采用负A板结构，而且可以采用在其他实施例中所述的结构。特别地，当使用如在上述第三实施例中的正A板结构和正C板结构的补偿器时，可以将正A板(要求高轴向精度)形成为单元内型，以及将正C板(在显示表面内没有呈现折射率各向异性)作为延迟膜来层叠。即，如所述，将补偿器形成为单元内型是重要的概念，更优选的是将那些补偿器之中的用于补偿显示表面内的液晶层的折射率各向异性的补偿器形成为单元内型。

另外，与如上所述的、其中在两侧即观察者侧基板和背面基板上提供补偿器的本发明第一实施例的情形相比，能将补偿层的数量从两层减少到单层。因此，它是优选的，因为能降低成本。

通过单元内型补偿器，即使当在观察者侧基板上形成金属像素电极或金属公用电极时，也能抑制由金属电极引起的反射，从而能够提供高对比度。这是因为在金属电极和圆偏光板之间不存在液晶层，也不存在补偿层。因此，当从圆偏光板发出的光被金属电极反射时，其偏振方向变为正交，从而该光无法从圆偏光板射出。除上述外，第九实施例的操作和效果与上述第五实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十实施例。图13是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图13所示，与根据上述第九实施例的液晶显示设备18相比，根据第十实施例的液晶显示设备19使用背面补偿层66b代替使用观察者侧补偿层66a，以及在背面基板2b的液晶层5侧上形成背面补偿层66b。背面补偿层66b等效于上述第九实施例的观察者侧补偿层66a。在观察者侧基板2a中形成柱状型隔板72，用于通过将观察者侧基板2a和背面基板2b之间的隔板保持为正确值，来将液晶层5a的厚度保持为正确值。例如，能通过已知工艺，诸如使用光敏材料的光刻法，来制作柱状型隔板。如所述，本实施例的特征在于在背面基板侧上形成单元内型补偿层，以及在与其中形成了补偿层的基板相对的的观察者侧基板中形成柱状型隔板。除上述外，本实施例的结构与前述第九实施例相同。参考数字19a是反射显示区，19b是透射显示区。

本实施例的基本操作与上述第九实施例相同。然而，通过使用柱状型隔板，能使液晶层的厚度更一致。因此，通过使用补偿层，能够高精度地降低显示表面内的液晶层的折射率各向异性。因此，可以获得高对比度以及加宽观看角度。另外，与使用球形隔板的情形相比，本实施例不仅能抑制由球形隔板在液晶层的定向中引起的干扰，从而实现高质量图像，而且能防止球形隔板陷入单元内补偿层中，从而提高间隙的均匀，即，液晶层的厚度的均匀性。这是因为，由于球形隔板的形状，对于相对软的构件，难以控制单元内型补偿层等等的陷入度。然而，当使用柱状型隔板时，与球形型隔板的情形相比，可以提供倾斜部分的区域。因此，可以控制隔板的下陷，以及提高间隙的可控制性。

另外，由于在本实施例中，柱状型隔板和单元内型补偿层是在彼此相对的基板上提供的，因此能提高单元内型补偿层的定向特性。因此，可以提高显示质量，诸如实现高对比度。这是因为，如果在形成柱状型隔板后形成单元内补偿层，则补偿层的定向受到柱状型隔板的干扰。另外，如果在形成柱状型隔板前形成单元内型补偿层，则在柱状型隔板的制造过程中，单元内型补偿层的定向受到干扰。如所述，尤其当形成补偿层时，优选的是在与提供有单元内型补偿层的基板不同的基板上，形成柱状型隔板。

此外，优选的是，用于提供柱状型隔板的基板是观察者侧基板。在观察者侧基板中形成遮光层，用于隐藏起相邻像素之间的配线和边界区。比配线等等更厚地形成该遮光层。即，可以通过在观察者侧上提供比待隐藏的目标更厚的遮光层，来安全地遮蔽光。另外，通过在形成遮光层的观察者侧基板中形成柱状型隔板，可以通过将它与遮光层安全地来对齐，来配置该柱状型隔板。因此，由于即使在组装观察者侧基板和背面基板时存在位置偏移，用户也无法可视地识别出该柱状型间隔，因此能实现高图像质量。

如所述，当通过单元内型补偿层来补偿显示表面内的液晶层的折射率各向异性时，优选的是将柱状型隔板用作间隙止动器。从提高显示质量的观点看，优选的是在观察者侧基板中形成柱状型隔板以及在背面基板中形成单元内型补偿层。

在本实施例中，除像素电极或公用电极外，在液晶层侧上提供背面补偿层，然而，本发明不限于此。可以除像素电极或公用电极外，在背面基板侧上提供补偿层，以便降低驱动电压。这是因为通过补偿层，能防止施加到液晶层的电压的下降。除上述外，第十实施例的操作和效果与前述第九实施例的相同。

接着，将说明根据本发明的第十一实施例。图14是表示本发明的液晶显示设备的结构的截面图。如图14所示，与根据上述第十实施例的液晶显示设备19相比，根据第十一实施例的液晶显示设备20使用背面补偿层67b。与上述第九实施例的背面补偿层66b相比，背面补偿层67b在硬度上低，且其被如下构造：可以在制造时控制柱状型隔板陷入背面补偿层67b的量。除上述外，本实施例的结构与前述第十实施例相同。参考数字20a是反射显示区，以及20b是透射显示区。

接着，将说明用于制造根据第十一实施例的液晶显示设备的方法。为区别性地阐明根据本实施例的制造方法的差异，将说明传统的制造方法。

通过传统的制造方法，如在上述实施例中，例如在观察者侧基板中形成柱状型隔板后，然后其被对齐，并与背面基板层叠。然后，施加预定压力，以将两个基板之间的空间(即，间隙)设置为正确值。在这种情况下，如果在显示表面内的柱状型隔板的高度方面存在分布，则例如它也反映在间隙值上。因此，在显示表面内的间隙中产生不均匀。这样做的原因在于，结构构件(比如用于提供空间的柱状型隔板以及周围构件)不改变形状。因此，当在结构构件的表面内产生不均匀时，其差异被反映为间隙中的差异。在通过使用补偿板和补偿层来实现补偿的情况下，如在本发明中，如果所要补偿的液晶层的延迟(即，通过将液晶层的厚度与液晶分子的折射率各向异性相乘而获得的值)未在特定范围内形成，则无法充分地实现补偿。在未充分地实现补偿的区域中，显示表面中的液晶层的折射率各向异性无法得到高精度的补偿。因此，黑色的透射率未被充分地降低，这导致引起过分变白现象和对比度比率下降。此外，当对比度比率降低时，观看角度特性也降低。这是因为表示观看角度特性的折射率很大程度上取决于对比度比率，并且当正面的对比度比率降低时，倾斜方向的对比度比率也降低。因此，能够实现预定对比度比率的角度变窄了。如所述，补偿精度的降低导致显示质量降低。特别地，当显示表面内的间隙中产生不均匀时，在补偿精度中生成不均匀，这导致显示质量更恶化。

为此，通过根据第十一实施例的显示设备的制造方法，在背面基板2b中形成背面补偿层67b，以及在观察者侧基板2a中形成柱状型隔板72。此时，设置背面补偿层67b的硬度、柱状型隔板72的硬度、以及柱状型隔板72的密度，以使柱状型隔板72能够被吸入背面补偿层67b。在层叠和对齐两个基板后，施加预定压力以便将两个基板之间的空间、间隙设置在适当值。此时，用于将压力施加到两个基板的设备被构造为能检测在多个区中的显示区内的两个基板之间的间隙。另外，它被构造为能够在所测量区域的附近施加不同值的压力。因此，当柱状型隔板72的高度不均匀时，用于将电压施加到两个基板的设备一旦检测到具有大的间隙的区域，便为这样的区域增加压力。由此，这一区域中的柱状型隔板陷入背面补偿板中。因此，能使该间隙变小，以及能减小表面内的间隙之间中的差异。通过这样做，能使显示表面内的液晶层的延迟更均匀，从而能够按照设计来实现通过补偿器进行的光学补偿，并能抑制显示质量的恶化。以这样的方式制造的显示设备的一项特性结构在于，存在柱状型隔板陷入到补偿层中的区域。

也可以通过以如下方式将该间隙控制为均匀：将柱状型隔板72的高度设置成大于该间隙，以及将大的压力施加在整个显示表面上以便使柱状型隔板陷入整个显示表面中的补偿层中，然后控制该间隙。在这种情况下，即使在制造后将压力、振荡、或应力施加到显示设备的情况下，也能抑制表面内的间隙中的这种波动现象。因此，能提高显示质量以及能保持提高的质量。即，理想的是，能确保液晶层和补偿器间的匹配，并且该匹配状态不会由于某些原因而改变。对于液晶层来说，理想的是将其构造成其厚度没有变化。

本实施例被构造成，在观察者侧基板中形成的柱状型隔板陷入到在背面基板中形成的背面补偿层之中。然而，本发明不限于此。例如，在诸如上述第一和第五实施例中的以补偿板方式来提供补偿器的情况下，可以通过额外提供柱状型隔板所能陷入的软层，来获得相同的效果。在这种情况下，这一软层不必在背面基板的整个表面上形成。仅在与柱状型隔板相对的部分中形成便足够了。作为另外一个例子，可以形成柱状型隔板本身，以改变其形状。在这种情况下，可以将用于形成柱状型隔板的材料改变成软材料，或者有效的是降低柱状型隔板的板内密度。也同样有效的是，在制造时增加施加到两个基板的压力。在这种形成柱状型隔板本身以改变其形状的情况下，与隔板陷入的其他情形相比，应力阻力下降了。然而，由于液晶层本身具有防止间隙膨胀的效果，所以能确保某种程度的阻力。无需为柱状型隔板的陷入来形成层，因此当未在基板的液晶层侧上提供补偿器时，这种情形是最优的。

此外，在层叠观察者侧基板和背面基板前，可以滴下液晶。这是优选的，因为不仅可以检测基板之间的间隙，而且可以检测液晶层的延迟。

如上所述，在实施例中，柱状型隔板或补偿器被构造为能校正液晶层的厚度。通过此操作，能使显示表面内的液晶层的厚度的不均匀变得均匀，并能更精确地匹配补偿器之间的状态，从而实现高显示质量。

另外，通过使用能够抑制这种由于一些外部或内部原因(例如柱状型隔板陷入到补偿层中)而引起的液晶层厚度波动现象的结构，能长时间维持所实现的高质量。除上述外，本实施例的操作和效果与前述第十实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十二实施例。图15是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图15所示，与根据上述第五实施例的液晶显示设备14相比，根据第十二实施例的液晶显示设备21具有粘合粒状隔板73。通过将由丙烯树脂制成的热固性树脂施加到粒状隔板的外围，获得该粘合粒状隔板73。本实施例的一项特征是通过该粘合粒状隔板73来固定背面基板2a和观察者侧基板2b。在图15中，通过改变比例，示例说明了包括粘合粒状隔板73的结构元件的一部分。除上述外的本实施例的结构与前述第五实施例相同。参考数字21a是反射显示区以及21b是透射显示区。

在比如本发明这样的用于将显示表面内的液晶层的折射率各向异性改变成各向同性的光学设备的情形下，理想的是实现液晶层和补偿层的折射率各向异性的高精确匹配。另外，理想的是，不仅在制造阶段中，而且在经过一段时间后仍保持该匹配状态(可随时间改变而一直持续)。这是因为，不仅对于诸如应力、压力、振荡等外部因素，而且对于诸如液晶显示设备本身的内部应力等内部因素，均能抑制波动。

本实施例的一项特征是使用粘合粒状隔板来提供随时间改变的持续性。一般来讲，使用了粒状隔板，因此背面基板2a和观察者侧基板2a之间的空间不会变得过小。然而，通过为粒状隔板提供粘附性，可以防止基板之间的空间随时间改变。这允许在很长一段时期内维持液晶层和补偿器的折射率各向异性的匹配状态，特别是对于如在本发明中的用于将液晶层改变成各向同性的光学设备。除上述外本实施例的操作和效果与前述第五实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十三实施例。图16是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图16所示，与根据上述第五实施例的液晶显示设备14相比，根据第十三实施例的液晶显示设备22不同之处在于，透射区22b由两个区、即透射显示区22b1和22b2来构成，而且这两个区的液晶层的厚度不同。在本实施例中，透射显示区22b1的液晶层的厚度被设置成小于透射显示区22b2的液晶层的厚度。另外，透射显示区22b中的区域22b1和22b2的比例均为50％。此外，以与根据上述第五实施例的液晶显示设备14的反射显示区14a相同的方式，构成反射显示区22a。除上述外的实施例的结构与前述第五实施例相同。

接着，将说明根据第十三实施例的液晶显示设备的操作。图17是用于表示根据本实施例的液晶显示设备的操作的图，其中，横轴是液晶层的厚度，纵轴是黑显示时的透射率。该图尤其示例说明当在透射显示区中为黑显示的时候，液晶层厚度中的波动对于透射率的影响。

为了方便，在说明图17所述的实施例的液晶显示设备的操作前，将参考图18，说明作为本实施例的对比例子的液晶显示设备的操作。图18是用于显示在如下情形中的黑显示时的透射率与液晶层厚度的波动的相关性的图，所述情形与本实施例的液晶显示设备的情形不同，其中透射显示区由单一间隙构成，并且透射显示区中的液晶层的厚度均匀。在该图中，横轴是液晶层的厚度，以及纵轴是黑显示时的透射率。如图18所示，在透射显示区由单一间隙构成的情况下，当液晶层的厚度为理想值g0时，黑显示时的透射率取最小值T0。当间隙从理想值发生改变时，黑显示时的透射率从最小值T0增加。为方便起见，将间隙波动的最小值称为g1，而在该状态下的黑显示时的透射率称为T1。类似地，将间隙波动的最大值称为g2，以及在该状态下的黑显示时的透射率称为T2。即，在液晶层的厚度方面存在从g1至g2的变化，黑显示时的透射率随之增加。因此，对比度比率降低，并且观看角度特性恶化。尤其在存在显示表面内产生变化的情况下，在对比度比率中产生不均匀，这导致显示质量恶化的问题。

相反，在本实施例的液晶显示设备中，由具有不同厚度的液晶层的两个区22b1和22b2构成透射显示区。因此，如图17所示，黑显示时的透射率是具有不同厚度的液晶层的两个区的特性的算术平均值。例如，通过虚线在图17中示例说明了在透射显示区22b1和22b2中，黑显示时的透射率与液晶层厚度的相关性。由此透射显示区22b的特性变为通过虚线所示的特性的算术平均值。在图17中，用实线表示透射显示区22a的特性。即，即使存在液晶层的厚度方面的波动，也可以抑制黑显示时的透射率的波动。这使得，即使在间隙厚度方面存在波动，即在液晶层的厚度方面存在波动(尤其是在显示表面内)，仍能够抑制对比度比率的不均匀。因此，能保持显示质量。特别地，当如在本发明中这样，对显示表面内的液晶层的折射率各向异性进行光学补偿时，可以高精度地实现液晶层和补偿器的匹配，以便实现高显示质量。因此，能获得高效果。

本实施例仅在透射显示区中采用具有不同厚度的液晶层。然而，本发明不限于此，而是本发明也可以以相同方式应用于反射显示区。另外，可以将具有不同厚度的区域设置成具有不同面积比。另外，可以使用两种或多种区。理想的是，如果可能，则这些区具有缓和连接的不同厚度。通过这样做，能抑制区域之间的边界处的液晶分子的定向干扰。此外，可以将为各区域提供不同厚度的结构提供给观察者侧基板，不过也可以将其提供给背面基板。除上述外，本实施例的操作和效果与前述第五实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十四实施例。图19是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图19所示，与根据上述第一实施例的液晶显示设备1相比，根据第十四实施例的液晶显示设备23使用聚合物网络型补偿层68来代替使用观察者侧补偿板6a和背面补偿板6b。该聚合物网络型补偿层68是在观察者则基板2a和背面基板2b之间的空间中提供的，并且该聚合物网络型补偿层68自身被构成用于补偿显示表面内的液晶层的折射率各向异性。另外，液晶层5被保持在该聚合物网络型补偿层68中。即，在观察者侧基板2a和背面基板2b之间的空间中，以共存方式布置该的液晶层5以及用于降低显示表面内的液晶层5的折射率各向异性的聚合物网络型补偿层68。除上述外，本实施例的结构与前述第一实施例相同。参考数字23a是反射显示区，以及23b是透射显示区。

本实施例的一项区别特征在于，以聚合物网络型补偿层的方式，与液晶层一起提供了用于补偿显示表面内的液晶层的液晶层的折射率各向异性的补偿器。这允许即使在观察者侧基板和背面基板之间的间隙中产生了波动，仍能自动地匹配液晶层和补偿器，这抑制了间隙的波动。

此外，由于补偿器可以被包括在液晶层中，因此无需在外侧提供它作为补偿板。因此，能降低成本。此外，即使在透射显示区中的液晶层的厚度不同于反射显示区中的液晶层的厚度，补偿板也是不必要的。因此，能高精度地对准该透射显示区和反射显示区的灰度特性。当构成聚合物网络型补偿层的聚合物形成精细结构(例如，当它细于可见光的波长时)，用于分散入射光的效果变得重要。因此，它不是优选的。即，优选的是，该聚合物网络型补偿层具有比可见光的波长更大的结构。

根据实施例的聚合物网络型补偿层和液晶层可以通过常规相位分离方法来形成，例如通过曝光对光固化树脂和液晶材料的混合物进行固化来形成。另外，可以预先以三维蜂窝形状形成聚合物网络型补偿层。通过在之后引入液晶分子，能实现本实施例的结构。除上述外的本实施例的操作和效果与前述第一实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十五实施例。图20是表示本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。如图20所示，与根据上述第五实施例的液晶显示设备14相比，根据第十五实施例的液晶显示设备24使用像素电极31a和公用电极31b。通过使用光学不透明金属来形成像素电极31a和公用电极31b，且这些电极充当反射板。因此，在本实施例中没有提供上述第五实施例的反射板7。因此，反射显示区24a是像素电极31a和公用电极31b的区域，而透射显示区24b是像素电极31a和公用电极31b之间的区域。另外，在本实施例中，还省略了绝缘层71a。

此外，在本实施例中，电极宽度、即像素电极31a和公用电极31b的宽度为1μm，而电极间距离、即像素电极31a和公用电极31b之间的距离也是1μm。液晶层5的厚度被设置为3.5μm。即，通过这样设置，使得电极宽度和电极间距离的和变为小于液晶层的厚度。除上述外，本实施例的结构与前述第五实施例相同。

在说明本实施例的液晶显示设备之前，先说明由本发明的发明人发明的高透射率IPS系统液晶设备。在这种高透射率IPS系统的液晶显示设备中，电极宽度小于液晶层的厚度，并且通过由像素电极和公用电极构成的一对平行电极所生成的电场来改变电极之间的液晶分子的定向。还通过依照定向中的变化使得不仅电极之间的液晶分子的定向被改变、而且电极上的液晶分子的定向也改变，电极上的液晶分子的定向发生改变。

在本实施例中，将电极宽度、即像素电极或共用电极的宽度表示为w。此外，将电极间距离、即像素电极和公用电极之间的距离表示为S，并将液晶层的厚度表示为d。基于电极宽度w、电极之间的距离S、以及液晶层厚度d的关系，将说明下述四种情况。

(1)w/d＜1适用的情形(w＝1μm，S＝6μm以及d＝3μm)

(2)w/d＝1适用的情形(w＝3μm，S＝6μm以及d＝3μm)

(3)(w+L)/d≤1适用的情形(w＝0.5μm，S＝2.5μm以及d＝4μm)

(4)(w+S)/d≤1/2适用的情形(w＝0.2μm，S＝0.9μm以及d＝3.5μm)

对于这四种情形，相同液晶分子被共同使用。例如，物理属性值如下。波长550nm时的折射率各向异性Δn为0.1，介质各向异性Δ∈为14，在平行于液晶定位矢量的方向中的介电常数为18.4，以及弹性常数为K11＝11.3pN(皮牛顿)，K22＝6.9pN，K33＝11.6pN)。该液晶分子具有小于弯曲弹性常数K33的扭曲弹性常数K22，以致该液晶能被容易地扭曲。

情形(1)至(4)是为分析电极之间和电极上的液晶分子的行为而执行的实验和模拟。因此，没有使用圆偏光板，并且结合了用于产生线性偏振光的传统偏光板。在例子中，对被配置在液晶设备的两侧上的两个偏光板的一个进行放置，使其吸收轴与液晶分子的长轴对齐，并对另一偏光板进行放置，使其吸收轴垂直于上述偏光板。另外，下述实验将透明材料用于电极，以便按照透射率来观察电极上的液晶分子的属性。

(1)w/d＜1适用的情形(w＝1μm，S＝6μm以及d＝3μm)

图21表示对液晶定向、电场分布和透射率分布进行模拟的结果，以便分析当施加电压时，这种情况的液晶显示设备的操作原理。图22是表示作为图21中的模拟结果，在电极上的液晶的定向的放大视图。图23表示通过测量在电极之间的中心中的具有直径1μm的区域中的电压-透射率特性而得到的图，以及图24表示通过测量在电极上、具有11μm直径的区域中的电压-透射率特性而得到的图。

如图21和22所示，对于当在公用电极和像素电极之间施加电压时的液晶分子的定向状态来说，由于定向工艺的锚定效应(anchoringeffect)，在电极之间的基板界面的附近中，基本沿着X轴方向来为该分子取向。然而当远离基板时，根据由平行电极产生的水平电场的方向，该定向被改变成Y轴方向。同时，对于电极上的液晶分子的定向来说，与在电极之间定向的情形相同，该定向在+Z侧基板的界面的附近停留在初始状态。然而，与在电极之间的情形相同，当远离+Z侧基板时，该定向被改变成Y轴方向。如所述，这一例子的特征在于，与在电极之间的液晶分子的定向中一样，电极上的液晶分子的定向被改变成Y轴方向。

通过这样做，在该例子中，不仅增加了电极之间的区域的透射率，而且尤其增加了电极上的区域的透射率。图23表示在电极之间的中心中测量具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性的结果的图，以便研究透射率值。类似地，图24表示通过测量电极上具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性获得的结果的图。对于透射率值来说，当平行配置两个偏光板的吸收轴时，它被定义为100％，以便消除偏光板的光学特性的影响。对每一情形，均施加0V-5V电压。在电极之间的中心中，在4.5V电压处获得最大透射率64％。类似地，在4.5V电压处，在电极上获得最大透射率47％。电极上的透射率值比具有大的电极宽度的传统IPS系统更大。

为了通过施加电压来增加电极上的透射率，需要改变电极上的液晶分子的定向方向，以便通过电压来增加透射率。特别地，需要改变它，使得液晶分子的定向矢量方向改变成Y轴方向，与在电极之间的液晶分子一样。为分析电极上的液晶分子的定向方向中的改变，通过使用可在市场上获得的液晶定向模拟器，来研究液晶分子的行为和电场分布。图21表示其结果，尤其关于YZ平面。为电场分布示出了电位相同的等势线。如图21所示，电场尤其在电极之间的中心附近朝向Y轴方向，使得液晶分子很大程度地旋转朝向Y轴方向。在电极之间的区域中的基板附近，由于定向工艺的锚定效应，存在不旋转朝向Y轴方向的液晶分子。然而，它的对于Z轴方向的比例非常小。同时，在电极上的区域中，电场基本上在+Z方向中。因此，通过在Z轴方向中所生成的垂直场，在非常接近电极的液晶分子中存在观察到的轻微上升(见图22)。然而，用于Z轴方向的角度和比例小。能够看出，大部分液晶分子并没有遵循电场的方向，但被很大程度地旋转朝向Y轴方向，与电极之间的液晶分子一样。即，在除电极附近的电极上的区域中，液晶分子没有将定向方向改变成Z轴方向中的垂直电场，但通过遵循电极之间的液晶分子的定向，在Y轴方向中旋转。因此，增加了电极上的透射率。

对于电极上的液晶分子为何相对于电场而遵循电极之间的液晶分子的定向的原因，首先，可以考虑是因为电极宽度小于单元间隙。关于此，电极上的液晶分子具有与将与基板界面接触的面积相比，与电极之间的液晶分子接触的更大面积。因此，液晶分子易于遵循电极之间的液晶分子的定向，而不是必定是基板界面中的定向方向。相反，在传统的IPS系统中，即使当施加电压时，与初始状态相比，在定向方向中几乎没有变化。考虑因为基板界面的抑制更有效。在该例子中，形成比单元间隙更小的电极宽度。因此，相对地降低基板界面的抑制，从而允许液晶分子遵循电极之间的液晶分子的定向。

即，这表示，更加稳定的是通过遵循液晶分子相对于电场的定向、电极上的液晶分子按照能量来扭曲变形，而不是停留在相对于电场的初始定向中。

另外，当电极上的液晶分子沿电极之间的液晶分子定向时，与传统的IPS相比，在电极附近的液晶分子变得更可能经受扭曲变形。因此，也可以获得提高电极之间的透射率的效果。

如在本实施例的正型液晶分子51中，通过将液晶分子的扭曲弹性常数K22设置成小于弯曲弹性常数K33，能使扭曲变形时的自由能更小。这允许电极上的液晶分子遵循电极之间的液晶分子以便更易于经受扭曲变形。通过此，能更有效地改进电极上的液晶分子的透射率。

另外，特别是与传统的层叠电极型FFS系统相比，该例子的液晶显示设备能通过其中没有层叠电极的平行电极结构来增加透射率。通过此，可以实现液晶显示设备，而没有复杂的层叠过程，以致能降低成本。

此外，尤其与传统的平行电极型FFS系统相比，该例子的液晶设备能提供像素电极和公用电极之间的大的空间。因此，能减小在电极之间产生短路的概率，从而实现具有高产量。

此外，在层叠电极型和平行电极型FFS两种系统中，都通过由于电极之间的短距离而产生的Z方向的强电场分量，来改变电极上的液晶分子的定向。同时，通过遵循电极之间的液晶定向的变化，在本实施例的液晶设备中改变它。因此，液晶分子朝着Z轴方向的上升能够得到抑制。其结果是，液晶分子朝着倾斜方向的上升得到一直，因此与FFS系统的情形相比，能提高观看角度特性。

(2)w/d＝1适用的情形(w＝3μm，S＝6μm以及d＝3μm)

图25表示液晶定向、电场分布和透射率分布的模拟结果，以便分析当施加电压时、该情形的液晶显示设备的操作原理。图26是根据图25的模拟结果，表示电极上的液晶的定向的放大图。图27表示通过测量在电极之间的中心中的具有1μm直径的区域中的电压-透射率特性而获得的图，以及图28表示通过测量电极上的具有1μm的直径的区域中的电压-透射率特性而获得的图。

该例子是作为情形(1)w/d＜1的比较例的传统IPS系统的情形，其显示出其中电极宽度具有等于或大于单元间隙的值、并且难以驱动位于电极上方的液晶分子的情形。

如图25和26所示，对于当在公用电极和像素电极之间施加电压时的液晶分子的定向状态来说，由于定向工艺的锚定效应，在电极之间的基板界面的附近中，基本沿着X轴方向来为该分子取向。然而，当远离基板界面时，根据由平行电极产生的水平电场的方向，该定向被改变成Y轴方向。关于这一点，与上述情形(1)相同。同时，对于电极上的液晶分子的定向状态来说，与在电极之间的情形相同，该定向在+Z侧基板的界面附近停留在初始状态中，而且即使在离开+Z侧基板的部分中，该定向仍停留在初始状态，而不改变朝向Y轴方向。即，在该例子中，定向没有改变朝向Y轴方向，然而在上述情形(1)中，在离开+Z侧基板的部分中的电极上的液晶分子的定向改变朝向Y轴方向。

在该例子中，当在公用电极和像素电极之间施加电压时，透射率将增加到成为白状态。然而，即使电极之间的区域中的透射率增加，电极上的区域中的透射率也会大大地减小。图27表示通过测量电极之间的中心中的具有1μm的区域中的电压透射率而获得的结果的图，以便研究透射率值。类似地，图28表示通过测量电极上的具有1μm的直径的区域中的电压-透射率特性而获得的图。对每一情形，施加0V-5V的电压。在电极之间的中心中，在4.1V的电压处获得最大透射率59％。同时，尽管也在4.1V的电压处、在电极上获得最大透射率，但其值仅为24％。即，尽管为电极之间的透射率值获得了几乎与上述情形(1)相同的值，但该例子中的电极上的透射率值还是大大地减小。

因此，为了研究透射恶化，通过在市场上可获得的液晶定向模拟器，分析电极上的液晶分子的定向方向、电场分布和透射率分布。图25表示其结果。在电极之间的区域(尤其是电极之间的中心区域附近)中，电场方向为Y轴方向。因此，液晶分子很大程度地旋转朝向Y轴方向，其结果是提高了透射率。另一方面，在电极上的区域中，透射率很大程度地降低了。这是因为，电极上的液晶分子几乎没有遵循电极之间的定向中的变化，而停留在初始状态中，如图26所示。即，能看出在传统的IPS系统中，几乎没有驱动位于电极上的液晶分子，使得电极上的透射率没有增加。

(3)(w+L)/d≤1适用的情形(w＝0.5μm，S＝2.5μm以及d＝4μm)

图29是表示当施加电压时，该例子的电场结构和液晶设备的液晶定向的截面图，其特别示出了通过模拟来表示在电极结构和液晶定向、透射率分布之间的关系的剖面图。在电极之间施加电压，该电压是±5V，60Hz的矩形波。

在例子(3)和(4)中，将+Z侧基板称为相对基板，以及-Z侧基板称为主基板。

本例子中的结构的第一特征是关于采用了(w+L)/d≤1的电极结构。另外，该例子的结构的第二特征是关于如下电场特征，其中如图29所示，在对向侧基板附近的电极之间的电场强度等于或小于电极上的电场的强度的电场区域。此外，该例子中的结构的第三特征是关于如下液晶定向结构，其中由于电场结构，根据电极之间的液晶分子的定向来改变电极上的液晶分子的定向，并且特别是，不仅电极上、而且电极之间，都存在液晶分子的导向(director)方向不同于电场方向的区域。

首先，将在该例子中描述作为该结构的第二特征的电场结构。如上所述，本发明的电场结构的特征在于具有如下区域，其中在对向侧基板附近的电极之间的电场强度等于或小于电极上的电场的强度。现在参考图29中所示的透射率的模拟结果，包括电极上透射率和电极之间透射率在内的透射率为83％，即使与上述例子(1)和(2)相比，这也是极其高的透射率。通过对这些结果进行深入研究，本发明的发明人终于发明如下电场结构，该电场结构即使在使用正型液晶分子的情况下，也能实现极其高的透射率。如上所述，本发明的电场结构的特征在于具有如下区域，其中在对向侧基板的附近中，电极之间的电场强度等于或小于电极上的电场的强度。通过将这种电场结构引入到其中提供梳状电极的情形(如在本发明的电极结构中)，能在相对基板的附近中的液晶层内生成具有极其弱的电场的弱电场层。该弱电场层的引入是该例子中的一个重要方面，其与传统的IPS系统和上述情形(1)非常不同。通过使用本发明的采用弱电场层的电场结构，可以用该例子来实现高透射率。

现在，将对表示该例子的模拟结果的图29、表示在上述例子(2)的情形下描述的电场结构的模拟结果的图25、以及表示在上述例子(1)的情况下所述的电场结构的模拟结果的图21进行比较。在图25所示的传统电场结构中，对于电极之间的情形，等势线朝着垂直于基板表面的方向延伸，即沿着Z轴方向。另外，用于电极上的情形的等势线朝着基本上平行于基板表面的方向延伸，即图25的截面图中的Y轴方向。在传统的电场结构中，产生水平电场以便实现电极之间的液晶定向的扭曲变形。然而，在垂直于基板表面的方向中的电极上，生成相对强的电场，由此阻止液晶定向的扭曲变形。因此，降低电极上的透射率。

同时，在图21所示的例子(1)的情况下，电极上的液晶定向遵循电极之间的液晶定向，从而与情形(2)相比，增加了电极上的透射率。然而，电场结构几乎与(2)相同。相反，在该例子的电场结构中，在电极之间的主基板侧上生成水平电场。然而，在相对基板侧上，电场沿着不再被视作水平电场的方向传播。在相对基板的附近中的电场强度弱于在上述情形(1)或(2)中电场的强度，由此形成弱电场层。此外，对于电极上的电场结构来说，尽管与在上述情形(1)或(2)的情况一样，电场是沿着垂直于基板表面的方向传播，但是电场强度相对较弱，从而也形成弱电场层。当对在相对基板附近的电极之间和电极上的电场的强度进行比较时，电极之间的电场的强度等于或小于电极上的电场。即，当对相对基板的附近进行考虑时，本例子中的弱电场层意味着：形成了与传统的电场结构相比极其更弱的电场层。该弱电场层的电场的强度极其弱于电极的附近中的电场的强度。

接着，将描述在该例子的结构中的第三特征的液晶定向。如在传统情况下，由于上述例子的电场结构，因此在主基板附近中的电场之间的液晶分子因水平电场而经受了扭曲变形。同时，由于电场强度弱于传统情形，所以在相对基板附近中形成的弱电场层内的液晶分子能够相对自由和独立地移动离开电场。其结果是，弱电场层内的液晶分子遵循在主基板附近中的电极之间的液晶分子的定向变化来经受扭曲变形，而不是遵循电场。这是因为，就能量而言，更稳定的是通过遵循周围液晶分子的定向，由电极上的液晶分子来经受扭曲变形，而不是在弱电场层中保持传统定向或根据弱电场层来垂直地定向。主基板侧上的电极上的液晶分子由于垂直于基板面的方向中的电场的影响，而轻微地上升。然而，由于电极宽度本身小，并且通过周围扭曲定向的推动，所以其范围仍然很小。通过这一点，能实现液晶定向的有效扭曲变形。

在上述情形(1)中，通过由一对平行电极生成的电场来扭曲变形电极之间的液晶分子，以及电极上的液晶分子相对于电场，遵循该变形，以便改变象电极之间的液晶分子的定向。与情形(1)相比，该例子的特征在于：通过该对平行电极生成的电场，扭曲变形具有一对平行电极的基板侧上的电极之间的液晶分子；在远离基板的位置，电极之间的液晶分子遵循该变形来经受扭曲变形，电极上的液晶分子也遵循那些电极之间的扭曲变形来经受扭曲变形；以及在远离具有该对平行电极的基板的区域，相对于不仅电极上，而且电极之间的电场方向，改变定向。通过电场结构，即，作为上述的本例子第二特征的弱电场层，能实现作为本例子第三特征的液晶定向结构。

接着，将描述用于实现该例子的第二特征(即弱电场层)的电极结构，以及其操作。即，描述该例子的结构的第一特征。如上所述，该例子的电极结构的特征是电极宽度和电极之间距离的和等于或小于液晶层的厚度。为了产生弱电场层，可以将更大电场强度的强电场层限制在电极附近。对于电场分布的细节，需要液晶分子的定向模拟。然而，简单地说，如在图29所示的模拟结果中，强电场区存在于在从电极的高度W+S的范围内，即等于电极宽度和电极之间距离的和内的液晶层的厚度方向中。因此，可以通过将液晶层的厚度设置成大于值W+S，形成弱电场区。即d≥W+S。在该例子中，如上所述，电极宽度设置成0.5μm，电极之间距离为2.5μm，以及液晶层的厚度为4μm，满足条件d≥W+S。

在该例子中，液晶层中的大部分能通过引入弱电场层，来经受扭曲变形。即，通过由一对平行电极形成的电场，使在具有平行电极的基板侧上的电极之间的液晶分子扭曲变形，远离基板的位置的电极之间的液晶分子遵循该变形来经受扭曲变形；电极上的液晶分子也遵循电极之间的扭曲变形来经受扭曲变形；以及在远离具有平行电极对的基板的区域，相对于不仅电极上、而且电极之间的电场方向来改变定向。通过此，比传统情形更多的液晶分子将定向改变成Y轴方向，以便与传统情形相比，实现更高透射率。

通过该例子的液晶显示设备，通过引入弱电场层和由此获得的液晶层的扭曲变形机制，即使当使用正型液晶时，也可以实现极其高的透射率。另外，能抑制趋向Z轴方向的液晶分子的上升，从而能提高观看角度特性。

(4)(w+S)/d≤1/2适用的情形(w＝0.2μm，S＝0.9μm以及d＝3.5μm)

图30是当施加电压时、该例子的液晶设备的电场结构和液晶定向的截面图，特别是表示出通过模拟显示出电场结构和液晶定向、透射率分布之间的关系的剖面图。在电极之间施加电压，该电压是±5V、60Hz的矩形波。

在该例子中，将电极宽度设置成0.5μm，电极之间距离为0.9μm，以及液晶层为3.5μm。如所述，该例子中的结构的第一结构是电极宽度和电极之间距离的和是液晶层的厚度的一半或更小，满足条件d≥2(W+S)。

另外，如图30所示，该例子的结构的第二特征是关于电场结构，其中，在电极之间的相对基板的附近中存在垂直电场。此外，该例子中的结构的第三特征是关于如下液晶定向结构，其中由于电场结构，根据电极之间的液晶分子的定向，改变电极上的液晶分子的定向，尤其不仅在电极上、而且在电极之间存在液晶分子的导向方向不同于电场方向的区域。另外，该区域具有液晶层的厚度的一半或更大的厚度。

接着，将描述作为本例子中结构的第二特征的电场结构。如所述，本发明的电场结构的特征在于，在电极之间的相对基板的附近中具有垂直电场。现在参考图30所述的透射率的模拟结果，包括在电极上和电极之间的透射率为85％，即使与上述例子(3)相比，仍为极高透射率。通过对结果执行深入研究，本发明的发明人终于发明该电场结构，即使与上述例子(3)的情形相比，也能实现更高透射率。

如上所述，该例子的电场结构的特征在于，在电极之间的相对基板的附近中存在垂直电场。通过将该电场结构引入如在该例子的电极结构中而提供梳状电极的情形，在相对基板的附近中的液晶层中，不仅在电极上、而且在电极之间生成垂直电场。与传统的IPS系统和在电极之间的相对基板的附近中产生强水平电场的上述例子(1)的情形，或在存在不能明确定义为水平电场的所生成电场的例子(3)的情形相比，该例子不同之处在于根据将垂直电场引入电极之间的相对基板的附近的结果，连接在电极上初始存在的垂直电场和等势线，从而在多个电极上生成等势线。这是本例子的重要概念。在该例子中，通过如上所述，配置垂直电场的等势线，可以将弱电场层引入厚度方向中的液晶层的中心附近。因此，可以实现定向结构，其中，扭曲变形大于液晶层的相对基板侧的一半，由此允许实现更高透射率。

将上述例子(3)的弱电场层的区域与该例子相比，如图29所示，在情形(3)的情况下，在相对基板的附近中，在液晶层中形成弱电场层，而在该例子中，除在厚度方向中的中心区域外，在相对基板上的液晶层中形成弱电场层，如图30所示。该弱电场层在几乎垂直于基板面有方向中，具有电场，以及与上述例子(3)相比，其强度更弱。即，该例子中的弱电场层是指在除厚度方向的中心区外的相对基板侧上的液晶层中形成的、比传统的电场结构极其更弱的电场层。

接着，将描述该例子中，该结构的第三特征的液晶定向。其与上述情形(3)相同，如在传统情形中，通过水平电场，扭曲变形在主基板的附近中的电极之间的液晶分子。在该例子中，弱化在液晶层的厚度方向中的中心区的附近中的电场，其中，液晶层的定向设备的锚定效应变得最弱。因此，能更自由地移动液晶分子。因此，当在主基板的附近中的电极之间的液晶分子经受扭曲变形时，大于液晶层的相对基板侧上的一半的液晶分子遵循该变形以便以相同方式经受扭曲变形。这是因为通过遵循周围液晶分子的定向，而不是将传统定向保持在弱电场层或根据弱垂直电场，垂直地定向，根据能量，对电极上的液晶分子来说更稳定。主基板侧上的电极的液晶分子由于垂直于基板表面的方向中的电场的效应，稍微上升。然而，由于电极宽度本身小以及通过周围扭曲定向推动，其范围仍然小。通过此，能实现液晶定向的有效扭曲变形。为本例子的第三特征的液晶定向结构可以通过具有在电极之间的相对基板的附近中，垂直电场的电场结构实现，即上述例子的第二特征。

接着，将描述用于实现该例子的第二特征(即弱电场层)的结构及其操作。即，将描述该例子中的结构的第一特征。如上所述，该例子的电极结构的特征是电极宽度和电极之间距离的和等于或小于液晶层的厚度的一半。如上所述，具有相对大的电场强度的强电场层存在于离形成电极的主基板的高度W+S的范围中，即在等于电极宽度和电极之间距离的和的范围中。因此，可以通过将液晶层的厚度设置成大于W+S的值的两倍，在除液晶层的中心区的+Z方向侧上的液晶层中形成弱电场层，即，d≥2(W+S)。在该例子中，如上所述，将电极宽度设置成0.2μm，电极之间距离为0.9μm，液晶层的厚度为3.5μm，满足条件d≥2(W+S)。

在该例子中，通过将弱电场层引入大于一半的液晶层的区域，能更容易实现液晶层的扭曲变形。即，通过由一对平行电极生成的电场，扭曲变形具有该对平行电极的基板侧上的电极之间的液晶分子；位于液晶层的中心区的附近中的电极之间的液晶分子遵循该变形以便经受扭曲变形，以及电极上的液晶分子也不响应电极之间的扭曲变形，由此经受扭曲变形。因此，能比在大于液晶层的一半的区域中，更容易实现扭曲变形。因此，液晶分子在离具有该对平行电极的大于液晶层的一半的值的区域，不仅主在电极上、而且在电极之间，相对于电场方向经受扭曲变形。通过此，比传统情形更多的液晶分子将其定向改变到Y轴方向，以便相对于传统情形，能实现更高透射率。

通过该例子的液晶显示设备，通过将弱电场层引入大于液晶层的一半区域以及由此获得的液晶层的扭曲变形机制，即使当使用正型液晶时，也可以实现极其高的透射率。另外，能抑制朝Z轴方向的液晶分子的上升，以便能提高观看角度特性。

假定液晶分子的变形的时间，对该例子中的液晶层的厚度，优选设置在为常规液晶层的厚度的约5μm的范围中。因为当液晶层的厚度变得太厚时，定向设备的锚定效应变弱。因此，当断开电压时，液晶定向的恢复变弱，因此增加断开响应时间。即，优选将电极宽度和电极之间距离的和设置在2.5μm内。另外，如上所述，有必要将电极宽度W设置成小于电极之间距离S，以便优选将其设置在W≤S/4的范围中，如本实施例中所述。即，优选将电极宽度设置成0.5μm或更小。

如上所述，在由本发明的发明人发明的高透射率IPS型液晶显示设备中，电极宽度小于液晶层的厚度，并改变由像素电极和公用电极组成的一对平行电极生成的电场，改变电极之间的液晶分子的定向。通过遵循定向的变化，改变电极上的液晶分子的定向，以便不仅能改变电极之间的液晶分子的定向，而且能改变电极上的液晶分子的定向。通过如在上述情形(1)、(3)和(4)中，构成电极宽度、电极之间距离和液晶层的厚度，可以控制电极上的液晶分子的定向的变化。

在下文中，将概述由本发明的发明人发明的高透射率IPS型液晶显示设备的特征。

即，其是至少包括具有一对平行电极的基板和在该基板上配置的液晶层的液晶显示设备，以及通过由该对平行电极生成的电场，驱动液晶层的液晶分子，其中，该对平行电极的电极宽度小于液晶层的厚度，通过由该对平行电极生成的电场，改变电极之间的液晶分子的定向，通过遵循电极之间的定向中的变化，以相同方式改变电极上的液晶分子的定向，以及电极上的液晶分子的导向方向不同于电极上的电场的方向。通过此，当施加电压时，以与电极之间的液晶分子相同的方式，改变电极上的液晶分子的定向。因此，能提高尤其是电极上的透射率，以致能增加包括电极之间的透射率的液晶显示设备的透射率。另外，可以增加不仅电极上，而且电极之间的电极附近中的透射率。与电极宽度等于或大于液晶层的厚度的传统平行电极型IPS系统相同，该效果尤其重要。因此，可以实现具有高透射率的水平电场模式液晶设备。此外，在本发明中，通过遵循电极之间的液晶分子的定向变化，改变电极上的液晶分子的定向。因此，能抑制液晶分子上升。结果，能提高观看角度特性。

此外，优选构成该对平行电极的电极之间的距离等于或大于电极的宽度。通过此，能增加由该对平行电极生成的电场中的电极取向方向的比例，由此允许实现低压驱动。

此外，优选液晶分子的扭曲弹性常数小于弯曲弹性常数。这使得电极上的液晶分子通过遵循由电场改变的电极之间的液晶分子的定向，改变定向更容易。因此，能更有效地提高电极上和电极附近的液晶分子的透射率。

另外，液晶层的液晶分子可以具有负介电各向异性。具有负介电各向异性的负型液晶分子在垂直于电场的方向中改变定向。因此，可以比使用正型液晶分子的情形，防止垂直电场的一致性，以致能更容易实现XY平面内的旋转。通过此，与使用正型液晶的情形相比，能大大地改变电极上的透射率。因此，能增加包括电极之间的透射率的液晶显示设备的透射率。另外，能抑制液晶分子的上升，由此允许提高观看角度特性。

此外，构成平行电极对及其空间的电极的宽度的总值可以等于或小于液晶层的厚度。通过此操作，能尤其增加电极上的液晶定向与电极之间的液晶定向的一致性，从而实现更高透射率。此外，由于能使电极取向方向中的电场更强，可以实现低驱动电压，导致功耗减小。

另外，优选的是，平行电极对的电极宽度为1μm或更小。通过此，能使电极上的液晶分子的定向遵循之间的液晶分子的定向。因此，能进一步提高透射率。

根据该例子的液晶显示设备特征如下。即，通过由该对平行电极生成的电场，改变电极之间的基板附近的液晶分子的定向，通过遵循定向的该变化，用相同的方式，改变液晶层的厚度方向中，远离基板附近的区域中的电极之间的液晶分子的定向，通过遵循电极之间的定向中的变化，用相同的方式，改变电极上的液晶分子的定向；远离电极之间的基板的附近的区域中的液晶分子的导向方向不同于电场的方向，以及电极上的液晶分子的导向方向不同于电场的方向。在该例子中，比传统系统更多的液晶分子能经受扭曲变形，以便能更有效地扭曲变形尤其在远离基板的区域中的液晶分子。结果，能实现比传统情形更高的透射率。

另外，可以在厚度方向中离基板最远距离的液晶层的区域处，存在电极之间的电场的强度等于或小于电极上的电场的强度的电场区。通过使用一对平行电极的结构，形成电场结构，可以在厚度方向中在离基板最远的液晶层的区域中，即在相对基板的附近形成弱电场层。通过所生成的弱电场层，能容易扭曲变形相对基板附近的液晶层。

此外，优选的是，构成平行电极对及其空间的电极的宽度的总值等于或小于液晶层的厚度。通过此，能在液晶层的该平行电极对的附近中，限制具有比弱电场层更大的电场强度的强电场层。因此，可以在厚度方向中离基板最远的液晶层的区域中，生成弱电场层。

根据该例子的液晶显示设备特征如下。即，通过由平行电极对生成的电场，改变在电极之间的基板的附近中的液晶分子的定向；以相同的方式，改变在电极之间的厚度方向中的液晶分子的中心区中的液晶分子的定向；通过响应电极之间的定向的变化，以相同方式，改变电极上的液晶分子的定向；电极之间的厚度方向中的液晶层的中心区中的液晶分子的导向方向不同于电场的方向，以及电极上的液晶分子的导向方向不同于电场的方向。在该例子中，弱化在液晶层的厚度方向中的中心区的附近的电场，其中，液晶层的定向设备的锚定效应变得最弱。因此，液晶分子能更自由地移动。结果，能更有效地扭曲变形液晶层，从而允许实现更高透射率。另外，能抑制朝基板的垂直方向的液晶分子的上升，以致能提高观看角度特征。此外，由于可以均匀地扭曲变形液晶层，能实现在平面内，具有均匀延迟分布的延迟板。

另外，在厚度方向中，离基板最远的液晶层的区域，可以存在电极之间的电场方向是垂直于基板表面的方向的电场区。通过使用一对平行电极的结构，形成该例子的电场结构，可以在相对基板的液晶层中，不仅在电极上，而且在电极之间生成垂直电场层。结果，初始存在于电极上的垂直电场和等势线相连，由此在多个电极上生成等势线。能将弱电场层引入液晶层的厚度方向中的中心区的附近。因此，在相对基板侧的一半或更多液晶层中，能容易实现扭曲变形。

此外，构成该对平行电极的电极的宽度及其空间的总值可以等于或小于液晶层的厚度的一半。通过此，可以在除液晶层的中心区的附近外，在相对基板侧的液晶层中生成弱电场层。

此外，液晶层的液晶分子可以具有正介电各向异性。特别地，通过与该例子的液晶结构结合，可以使用通常成本低并且具有良好属性的正型液晶。由此，能提高透射率。

另外，优选该对平行电极的电极宽度为0.5μm或更小。通过此，在该例子中，可以将液晶层的厚度设置在约5μm的范围内。这允许为变形定向，更有效地使用定向设备的锚定效应。因此，可以提高响应时间，尤其是当断开时的响应时间。

此外，优选在该对平行电极中形成阻止反转域结构。这允许抑制生成在整对平行电极上传播的、由该对平行电极的端子部引起的液晶分子的不期望定向变形的现象。结果，能实现稳定扭曲变形。

在根据本实施例的半透射型液晶显示设备中，由金属制成的像素电极和公用电极用于根据上述第五实施例的液晶显示设备，由此将那些电极用作反射板。电极宽度，即像素电极31a和公用电极31b的宽度为1μm，以及电极之间距离，即像素电极31a和公用电极31b之间的距离也为1μm。液晶层5的厚度为3.5μm。即，可以将电极宽度和电极之间距离的各设置成变为小于液晶层的厚度。这对应于例子(3)的情形。

通过本实施例，能提高透射显示区的透射率，由此允许提高亮的透射显示。如所述，在常规的IPS系统中，即使将像素电极或公用电极形成反射板，也不能实现足够的反射，因为其上的液晶层不能移动。通过本实施例，然而，可以改变电极上的液晶分子的定向，以致能实现亮反射显示。另外，液晶分子的定向状态在透射显示区和反射显示区之间的边界中继续。因此，理论上，没有不用于透射显示或反射显示的死空间。由此可以提高像素中的光的使用效率，不仅允许亮透射显示而且允许亮的反射显示。另外，在透射显示区和反射显示区的边界处不会生成液晶分子的误定向。因此，可以提高显示质量。此外，能更精细地形成透射显示区和反射显示区。因此，即使在仅目视透射显示或反射显示的状态下，也可以提高显示中的高清晰度的感觉。除上述外的实施例的操作和效果与上述第五实施例相同。

接着，将说明根据本发明的第十六实施例的液晶显示设备。图31是表示根据本实施例的液晶显示设备的结构的截面图。

如图31所示，根据第十六实施例的液晶显示设备是具有双凸透射203的立体图像显示设备。按矩阵方式布置作为显示单元的、由左眼像素204L和右眼像素204R的每一个构成的像素对。双凸透射203是一维布置的多个圆柱透镜203a的透镜阵列，以及其取向方向是朝重复配置左眼像素204L和右眼像素204R的方向，即在图31的Y轴方向中。圆柱透镜203a的扩展方向、即纵向方向，是垂直于显示表面内的取向方向的方向，其对应于图31的X轴方向。另外，Y轴方向的像素对的每一个对应于单圆柱透镜203a。左眼像素204L和右眼像素204R具有与用在本发明的第十五实施例中所述的液晶显示设备中的像素相同的结构。在图31的Y轴方向中，重复地布置像素电极和公用电极。除上述外，本实施例的结构与前述第十五实施例相同。

下述是根据如上所述构造的第十六实施例的液晶显示设备。首先，将描述双凸透镜203的像素放大操作。如图31所述，双凸透镜203的主点(即顶点)与像素之间的距离定义为H，双凸透镜203的折射率为n，以及透镜间距为L。另外，单一左眼像素204L和单一右眼像素204R的每一个的间距定义为P。其中，由左眼像素204L和右眼像素204R的每一个构成的显示像素的对准间距为2P。

在此假定双凸透镜203和观察者之间的距离为最佳观察距离OD，并且在该距离的放大投影图像的每一周期(即，在平行于透镜和离透镜距离OD的虚拟平面上的左眼像素204L和右眼像素204R的投影图像的宽度的每一周期)为e。另外，假定从位于双凸透镜203的中心的圆柱透镜203a的中心到在X轴方向中，位于双凸透镜的末端的圆柱透镜203的中心的距离为WL，以及从由位于液晶显示设备的显示屏的中心中的左眼像素204L和右眼像素204R构成的显示像素的中心到位于X轴方向中的显示屏的末端的显示像素的距离为WP。此外，假定位于凹凸透镜203的中心的圆柱透镜203a的光的入射角和显示角分别为α和β，以及位于双凸透镜203的末端的圆柱透镜203a的光的入射角和显示角分别为γ和δ。此外，距离WL和距离WP之间的差值定义为C，以及包含在距离WP的区域中的像素数为2m。

由于圆柱透镜203a的取向间距L和像素的取向间距P彼此相关，根据该间距的一个来确定另一个。通常，根据显示表面板，共同设计双凸透镜，以便将像素的取向间距P处理为常数。此外，通过选择用于双凸透镜203的材料，来确定折射率n。相反，对透镜和观察者之间的观察距离以及对在观察距离OD的像素放大投影图像的周期e，设置所需值。通过使用那些值，确定透镜的顶点和像素之间的距离H，以及透镜间距L。根据Snell的定律和几何关系，应用下述等式1至9。

[式1]

n×sinα＝sinβ

[式2]

OD×tanβ＝e

[式3]

H×tanα＝P

[式4]

n×sinγ＝sinδ

[式5]

H×tanγ＝C

[式6]

OD×tanδ＝WL

[式7]

WP-WL＝C

[式8]

WP＝2×m×p

[式9]

WL＝M×L

接着，计算圆柱透镜的焦距f和曲率半径。图32是根据本实施例，用于计算构成双凸透镜的圆柱透镜的焦距的截面图。在该图中，为易于理解，通过改变部分的比例示意性地表示。

通常，将圆柱透镜203a的焦距设置成等于圆柱透镜的顶点和像素之间的距离H。然而，如果在本实施例中设置它，通过圆柱透镜，使放置像素电极31或公用电极31b的反射显示区与透射显示区分开。在这种情况下，在透射显示变得突出的环境下，观察者将反射区识别为黑条图形，以及在反射显示变得突出的环境下，将透射区识别为黑条图形。因此，大大地恶化显示质量。在开始描述了距离H是双凸透镜的顶点和像素之间的距离。然而，通过使用为双凸透镜的结构元件的圆柱透镜，将圆柱透镜的顶点和像素之间的距离定义为H也是一样的。

为克服有关显示质量的问题，圆柱透镜的焦距f在本实施例中设置成小于圆柱透镜的顶点和像素之间的距离H。这使得可以防止透镜的焦点与像素电极或公用电极重合。因此，观察面上的电极的图像变得模糊，由此提高图像质量。特别地，如图32所述，存在在具有作为基础的透镜间距L和作为高度的焦距f的三角形和作为基础的电极间距W+S和作为高度的H-f的三角形之间建立的相似度关系，以及下述等式10适用。

[式10]

L：f＝w+s：H-f

通过组织等式10，能获得下述等式11。

[式11]

f＝H×L/(L+w+s)

通过此，如图32所述，可以降低用于电极之间距量w+s的透镜的分离效应，由此抑制在观察面上分离透射显示区和反射显示区的现象。即，通过如在下述等式12中，将焦距f设置成小于由等式11获得的值，可以恶化透镜分离效应，由此抑制分离透射显示区和反射显示区的现象。

[式12]

f≤H×L/(L+w+s)

在此注意等式12仅确定焦距f的上限。由于焦距f变得更小，恶化透镜分离属性。为在本实施例中，分离不受干扰的左和右像素，可以在具有作为基础的透镜间距L和作为高度的焦距L的三角形和具有作为基础的像素间距P和作为高度的H-f的三角形之间建立相似度关系。因此，下述等式13适用。

[式13]

L：f＝P：H-f

由此获得下述等式14。另外，通过结合等式12和等式14，等式15成立。即，优选将焦距f设置在等式17适用的范围内。

[式14]

H×L/(L+P)≤f

[式15]

H×L/(L+P)≤f≤H×L/(L+w+s)

此外，通过下述等式16，能获得透镜的半径曲率r。

[式16]

r＝f×(n-1)/n

如所述，根据本实施例，可以在具有图像分离设备，诸如双凸透镜的显示设备中，实现高图像质量的透射显示和反射显示，同时保持高图像分离属性。即，作为具有图像分离设备的显示设备，本实施例的半透射型细微IPS结构显示出极其高的性能。仅当结合采用细微电极结构和透射设置，除将补偿器和圆偏光板应用于水平电场型液晶显示设备的本发明的特征外，能实现本实施例的效果。

在本实施例中，描述了具有两个可视点的立体图像显示设备，其具有左眼像素和右眼像素。然而，本发明不限于此。以相同的方式，也能应用于N个视点型(N为自然数)的显示设备。在这种情况下，可以将在上述距离WP中定义的、包含在距离WP的区域中的像素的数量，即，2m处理为N×m。注意N不排除1，即不排除像素和透镜一一对应的情形。在那种情况下，可以降低对显示不起作用的区域，诸如栅极线和数据线的影响，以便能提高光使用效率。

另外，本发明不限于立体图像显示设备，而且可以相同方式，应用于其他显示设备，只要该显示设备具有双凸透镜。例如，以相同方式，可以将本发明应用于在不同方向中，显示多个平面图像的多图像显示设备。

此外，本发明的图像分离设备不限于双凸透镜。也能以相同方式，应用二维配置透镜元件的复眼透镜、一维配置狭缝的视差格栅，以及二维配置针孔的视差格栅。即，最好对提供用于放大用于显示的图像的光学设备的情形，采用实施例，从而提供高图像质量。

此外，通过参考电极宽度和电极之间距离相同的情形，描述本实施例。然而，本发明不限于这种情形，而是也可以应用于电极宽度和电极之间距离不同的情形。由于本实施例适用于为电极宽度和电极之间距离的和的电极间距，即使在电极宽度和电极之间距离方面存在变化，也可以以相同的方式应用。

此外，通过参考像素电极和公用电极在X轴方向中延伸的情形，描述本实施例。然而，本发明不限于此。可以在X轴方向中，在XY平面上配置电极，即，相对于垂直于透镜的取向方向的方向倾斜，或由X轴上的坐标而定，斜率可以取不同值，以便提供多域。通过此，尤其当使用诸如双凸透镜的一维取向的光学元件时，通过利用分离效应在垂直于透镜取向方向的方向中不起作用的事实，可以使透镜的焦距更接近于电极表面，而不恶化图像质量。结果，能更增加图像分离效应。

在本实施例中，通过将双凸透镜的焦距f设置成小于透镜的顶点和像素之间的距离H，实现高图像质量的透射显示和反射显示。然而，本发明不限于此。也可以通过将焦距f设置成大于距离H，以相同方式，实现高图像质量的显示。如图34所示，当在具有作为基础的透镜间距L和作为高度的焦距f的三角形和作为基础的电极间距w+S和作为高度的f-H的三角形之间建立类似度关系，下述等式17适用。由此，能获得下述等式18。

[式17]

L：f＝w+S：f-H

[式18]

H×L/(L-w-S)≤f

另外，如图35所示，在具有作为基础的透镜间距L和作为高度的焦距f的三角形和具有作为基础的像素间距P和作为高度的f-H的三角形之间建立类似度关系时，下述等式19适用。由此，能获得下述等式20。

[式19]

L：f＝P：f-H

[式20]

f≤H×L/(L-P)

根据等式19和20，能从下述等式21获得当焦距f设置成大于距离H时的最佳焦距的范围。

[式21]

H×L/(L-w-S)≤f≤H×L/(L-P)

即，期望焦距f满足等式15或等式21。除上述外的第十六实施例的操作和效果与前述第十五实施例相同。

可以单独地实施上述实施例的每一个，然而，根据必要，可以结合执行那些实施例。

工业适用性

本发明能适当地用于便携式终端设备，诸如便携式电话、PDA(个人数字助理)、游戏机、数码相机、录像机和放像机的显示设备，以及终端设备，诸如膝上型计算机、自动提款机和自动售货机的显示设备。

Claims (20)

1.一种液晶面板，包括背面基板、观察者侧基板和在这两个基板之间的液晶层，其中，像素区被配置为具有反射来自观察者侧的光的反射显示区和透射来自背面的光的透射显示区，并且其中，至少在透射显示区中的液晶层是通过平行于基板面施加的电压来由水平电场驱动的，其中，

液晶层在其显示表面中具有折射率各向异性，该液晶面板进一步包括：

圆偏光板，其分别被单独地放置在背面基板和观察者侧基板的外侧；以及

补偿板，位于圆偏光板和各基板之间的间隙的至少一个中，用于抵消当不施加电压时的液晶层的延迟，以使得液晶层具有光学各向同性。

2.如权利要求1所述的液晶面板，其中，所述补偿板被单独地放置在各基板和圆偏光板之间，这两个补偿板降低透射显示区中液晶层的折射率各向异性，且这两个补偿板的一个降低了反射显示区中的液晶层的折射率各向异性。

3.如权利要求2所述的液晶面板，其中，液晶层的厚度在反射显示区和透射显示区之间不同。

4.如权利要求2所述的液晶面板，其中，两个补偿板具有等效的特性。

5.如权利要求1所述的液晶面板，其中，所述补偿板被放置在各基板和圆偏光板的任一间隔中，该一个补偿板降低反射显示区中的液晶层的折射率各向异性以及透射显示区中的液晶层的折射率各向异性。

6.如权利要求5所述的液晶面板，其中，补偿板被设置为如下值，通过使用该值，透射显示区中的液晶层的折射率各向异性得到抵消，使得液晶层具有各向同性。

7.如权利要求5所述的液晶面板，其中，液晶层的厚度在反射显示区和透射显示区之间是均匀的。

8.如权利要求1所述的液晶面板，其中，用于驱动液晶层的电场的强度在反射显示区中比在透射显示区中更弱。

9.如权利要求1所述的液晶面板，其中，在透射显示区中生成水平电场的电极之间的间隔宽于在透射显示区中生成水平电场的电极的间隔。

10.如权利要求1所述的液晶面板，其中，液晶层是平行取向，为此，补偿板使用负A板的延迟膜，其中，负A板的超常光轴A轴沿着在当不施加电压时的、液晶层中的液晶分子的纵向来配置。

11.如权利要求1所述的液晶面板，其中，液晶层是平行取向，为此，补偿板使用双轴延迟膜，其中，双轴延迟膜的三维主折射率的值被设置以抵消在不施加电压时的液晶层的超常折射率。

12.如权利要求1所述的液晶面板，其中，液晶层被扭曲取向，为此，补偿板使用扭曲向列延迟板。

13.如权利要求12所述的液晶面板，其中，液晶层中接近观察者侧基板的液晶分子的初期定向方向、以及接近背面基板的液晶分子的初期定向方向被配置为以显示表面中的电场方向的垂直线为中心的线对称。

14.如权利要求1所述的液晶面板，其中，使用补偿层代替补偿板，该补偿层被设置在至少在液晶层和每一基板之间的区域中的任何一个中。

15.如权利要求1所述的液晶面板，其中，补偿板是聚合物网络补偿层，该聚合物网络补偿层被设置在基板之间。

16.如权利要求1所述的液晶面板，其中，用于生成水平电场的电极是平行电极对；电极的宽度小于液晶层的厚度；通过由平行电极对生成的电场，改变电极之间的液晶分子的定向；通过遵循定向中的变化，与电极之间的液晶分子相类似地来改变电极上的液晶分子的定向；以及电极上的液晶分子的导向方向是与电极上的电场方向不同的方向。

17.如权利要求1所述的液晶面板，包括用于光学放大像素的像素放大设备。

18.一种包括如权利要求1所述的液晶面板来作为显示单元的液晶显示设备。

19.包括如权利要求18所述的液晶显示设备的终端设备。

20.如权利要求19所述的终端设备，为便携式电话、个人数字助理、游戏机、数码相机、录像机、放映机、膝上型计算机、自动提款机或自动售货机。

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