液晶显示器件.pdf

一种液晶显示器件，包括：一个液晶层；互相相对的一个第一基板和一个第二基板，液晶层被设置在两者之间一个设置在液晶层靠近第一基板一侧的反射层；一个设置在液晶层靠近第二基板一侧的偏振器；一个设置在液晶层和偏振器之间并在和液晶层平行的平面中具有一个慢轴的相位补偿器；和至少一对用于向液晶层两端施加电压的电极。本发明的液晶显示器件包括一个通过应用从器件靠近第二基板一侧进入器件，以这样的次序通过偏振器，相位补偿器和液晶层，并由反射层反射的光产生显示的反射区域。相位补偿器的慢轴SL从和偏振器的透射轴TR成45°角的方向D1倾斜。

1.  一种液晶显示器件，包括：
一个液晶层；
互相相对的一个第一基板和一个第二基板，液晶层被设置在两者之间；
一个设置在液晶层靠近第一基板一侧的反射层；
一个设置在液晶层靠近第二基板一侧的偏振器；
一个设置在液晶层和偏振器之间并在和液晶层平行的平面中具有一个慢轴的相位补偿器；和
至少一对用于向液晶层两端施加电压的电极，其中
液晶显示器件包括一个通过应用从器件靠近第二基板一侧进入器件，以这样的次序通过偏振器，相位补偿器和液晶层，并由反射层反射的光产生显示的反射区域；和
相位补偿器的慢轴从和偏振器的透射轴成45°角的方向倾斜。

2.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，该液晶显示器件不包括上述相位补偿器以外的其他相位补偿器。

3.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中相位补偿器是一种单相位板。

4.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中相位补偿器的慢轴从由存在于液晶层厚度方向的中心周围的液晶分子的取向方向的方位角限定的方向发生倾斜。

5.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中相位补偿器的慢轴和偏振器的吸收轴之间的角度θ满足20°＜θ＜40°。

6.  如权利要求5所述的液晶显示器件，其特征在于，其中用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)满足98nm≤Re(450)≤158nm，140nm≤Re(550)≤175nm和141nm≤Re(650)≤210nm。

7.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)满足0.7＜Re(450)/Re(550)＜0.9和1.01＜Re(650)/Re(550)＜1.2。

8.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)随着λ在400nm≤λ≤700nm的范围上的增加而单调地增加。

9.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中定义为液晶层的双折射Δn和液晶层的厚度d的乘积的光程差Δn·d在Δn₁·d≤Δn·d≤Δn₂·d的范围上根据施加在电极对之间的电压的值而发生变化，其中当Δn·d＝Δn₁·d时产生黑显示。

10.  如权利要求1所述的液晶显示器件，其特征在于，其中在L*a*b*彩色系统中来自标准发光体D65的光和从偏振器向观看者输出的光之间的色差ΔE*ab在被反射层反射以后为5或更小。

11.  一种液晶显示器件，包括：
一个液晶层；
互相相对的一个第一基板和一个第二基板，液晶层被设置在两者之间；
一个设置在液晶层靠近第一基板一侧的反射层；
一个设置在液晶层靠近第二基板一侧的偏振器；
一个设置在液晶层和偏振器之间的相位补偿器；和
至少一对用于向液晶层两端施加电压的电极，其中
液晶显示器件包括一个通过应用从器件靠近第二基板一侧进入器件，以这样的次序通过偏振器，相位补偿器和液晶层，并由反射层反射的光产生显示的反射区域；和
在鲍恩凯亚(Poincare)球上相位补偿器绕一个旋转轴旋转从器件靠近第二基板的一侧进入器件并通过偏振器的线偏振光，该旋转轴从包括鲍恩凯亚(Poincare)球上代表线偏振光的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线发生倾斜。

12.  如权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，其中在旋转轴和直线之间的角度θ’满足40°＜θ’＜80°。

13.  如权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，其中定义为液晶层的双折射Δn和液晶层的厚度d的乘积的光程差Δn·d在Δn₁·d≤Δn·d≤Δn₂·d的范围上根据施加在电极对之间的电压的值而发生变化，其中当Δn·d＝Δn₁·d时产生黑显示。

14.  如权利要求11所述的液晶显示器件，其特征在于，其中在L*a*b*彩色系统中来自标准发光体D65的光和从偏振器向观看者输出的光之间的色差ΔE*ab在被反射层反射以后为5或更小。

液晶显示器件
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，更具体地说，涉及能以反射模式显示图象的液晶显示器件。
背景技术
液晶显示器件因其优良的特性，诸如重量轻，结构薄以及耗电省而被广泛地用作PDA(个人数字助理)的显示器。在各种其他类型的液晶显示器中，反射型的或透射反射型的液晶显示器件能用由液晶层背面的反射层发射的环境光显示图象(反射模式显示器)。因此，可以消除或减少使用在透射型液晶显示器件中必不可少的背光，从而进一步减小功耗。
图21中显示的反射型液晶显示器300在技术上已众所周知。反射型液晶显示器300在液晶元件310的观看者一侧包括一块相位板320和一块偏振板330。液晶元件310包括一个在一对基板301和302之间的具有单一取向的液晶层308以及用于向液晶层308的两端施加电压的一个反射电极303和一个透明电极305。
已经通过偏振板330的线偏振光再通过相位板(例如λ/4波片)320和液晶层308，在这里光得到一个光程差(一个长度上的数量，通过将相位差转换为波长而获得)。光程差的数值取决于相位板320的光程差和液晶层308的光程差。该光程差被表达为液晶层308的双折射Δn及其厚度d(也被称为“元件间隙”)的乘积(Δn·d)，并且随着双折射(Δn)因液晶分子的取向改变而发生变化的同时也发生变化。因此，通过控制施加的电压以及因此而控制液晶层308的光程差，就可以控制将给予通过偏振板330，相位板320和液晶层308，然后由反射电极303反射以再次通过液晶层308和相位板320的光的光程差。这样，通过控制施加的电压，可以控制通过偏振板330，然后由反射电极303反射以再次通过偏振板330的光的数量，从而实现灰度显示。
但是，即使相位板320和液晶层308的光程差为黑白显示的特定波长(例如在400nm到700nm的可见光波长范围中的550nm的波长，在该波长上光有最高的可见度)进行了优化设计，光程差也将在其他的波长上从优化的设计转移，因为相位板320和液晶层308的光程差具有波长发散，因此光的泄漏和变色将非常明显，尤其在黑显示中更是如此，导致显示质量的实质上的下降。
有鉴于此，日本公开专利公报2001-356336号披露了一种液晶显示器件，该液晶显示器件在液晶层的光程差小的状态下产生黑显示，并应用一个其光程差随光的波长λ的增加而单调增加的相位补偿器，从而提高了黑显示的质量。日本公开专利公报2001-356336号披露一种二乙酰基纤维素的单相位板的相位补偿器以及一种通过将两块聚乙烯基醇的相位板层压在一起获得的层压相位补偿器。
在使用单相位板的地方，相位板被设置成使偏振板的透射轴和相位板的慢轴之间的角度为45°，以及相位板的慢轴垂直于或平行于液晶层中的液晶分子的平均取向(靠近上表面的液晶分子和靠近下表面的液晶分子的取向之间的中间的方位方向)，如图22A和图22B所示。技术上已经确信，只要通过这样的设置就能适当地产生白显示和黑显示。因此，相位板的光程差及其波长发散由于这样的设置而得到优化。
日本公开专利公报10-68816号披露了一种通过将一个λ/4波片和一个λ/2波片层压在一起获得的层压相位补偿器，两波片的引导轴线处于一个适当的角度，从而便于控制光程差的波长发散。
发明内容
但是由本发明人进行的深入研究揭示了有关应用日本公开专利公报2001-356336号发明的单相位板地设置的一个问题。也即，及时如上所述地设置相位板，变色仍不能充分地得到抑制，因为这里不存在一种能实现理想的波长发散的材料，从而在中间灰等级显示和黑显示中发生强烈的紫色变。
应用在日本公开专利公报2001-356336和10-68816中披露的层压相位补偿器相对容易实现波长发散，因此色散能充分得到抑制。但是，使用多个相位板增加了生产的成本。
因此本发明的目的是提供一种以低成本生产的，能充分抑制黑显示和中间灰等级显示中的色变的液晶显示器件。
本发明的液晶显示器件包括：一个液晶层；液晶层设置在两者之间的互相面对的一个第一基板和一个第二基板；一个设置在液晶层靠近第一基板的一侧的反射板；一个设置在液晶层靠近第二基板的一侧的偏振板；一个设置在液晶层和偏振器之间，在平行于液晶层的平面中有一个慢轴的相位补偿器；和向液晶层的两端施加电压的至少一对电极，其中液晶显示器件包括一个反射区域，在该区域中，通过应用从器件靠近第二基板的一侧进入器件，以这样的次序通过偏振器，相位补偿器和液晶层并由反射层反射的光产生显示；相位补偿器的慢轴从相对于偏振器的透射轴成45°角的方向发生倾斜。
在一个优选实施例中，液晶显示器件不包括所述相位补偿器以外的相位补偿器。
在一个优选实施例中，相位补偿器是一块单相位板。
在一个优选实施例中，相位补偿器的慢轴从由存在于液晶层厚度方向的中心周围的液晶分子的取向方向的方位角限定的方向发生倾斜。
在一个优选的实施例中，相位补偿器的慢轴和偏振器的吸收轴之间的角度θ满足20°＜θ＜40°。
在一个优选实施例中，用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)满足98nm≤Re(450)≤158nm，140nm≤Re(550)≤175nm和141nm≤Re(650)≤210nm。
在一个优选实施例中，用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)满足0.7＜Re(450)/Re(550)＜0.9和1.01＜Re(650)/Re(550)＜1.2。
在一个优选实施例中，用于具有λ(nm)波长的光的相位补偿器的平面内光程差Re(λ)随着λ在400nm≤λ≤700nm的范围上的增加而单调地增加。
另一种本发明的液晶显示器件包括：一个液晶层；液晶层设置在两者之间的互相面对的一个第一基板和一个第二基板；一个设置在液晶层靠近第一基板的一侧的反射板；一个设置在液晶层靠近第二基板的一侧的偏振板；一个设置在液晶层和偏振器之间的相位补偿器；和向液晶层的两端施加电压的至少一对电极，其中液晶显示器件包括一个反射区域，在该区域中，通过应用从器件靠近第二基板的一侧进入器件，以这样的次序通过偏振器，相位补偿器和液晶层并由反射层反射的光产生显示；在鲍恩凯亚(Poincare)球上相位补偿器绕一个旋转轴旋转从器件靠近第二基板的一侧进入器件并通过偏振器的线偏振光，该旋转轴从包括鲍恩凯亚(Poincare)球上代表线偏振光的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线发生倾斜。
在一个优选实施例中，在旋转轴和直线之间的角度θ’满足40°＜θ’＜80°。
在一个优选实施例中，定义为液晶层的双折射Δn和液晶层在反射区域的厚度d的乘积的光程差Δn·d在Δn₁·d≤Δn·d≤Δn₂·d的范围上根据施加在电极对之间的电压的值而发生变化，其中当Δn·d＝Δn₁·d时产生黑显示。
在一个优选实施例中，在L*a*b*彩色系统中来自标准发光体D65的光和从偏振器向观看者输出的光之间的色差ΔE*ab在被反射层反射以后为5或更小。
在本发明的液晶显示器件中，相位板在平行于液晶层的平面中的慢轴从相对于偏振板的透射轴成45°角的方向发生倾斜(和该方向既不平行也不垂直)，从而可以减小不同波长的光学透射中的变化。因此，可以抑制在黑显示和中间的灰等级显示中的色变以及实现高质量的显示。另外，液晶显示器件不需要多个不同类型的相位板(在光程差设定和慢轴设置方面互相不同)，因此实现了生产成本的减少。
这样，本发明提供了一种能以低成本生产的，能充分抑制黑显示和中间灰等级显示中的色变的液晶显示器件。
图1是示意性地说明本发明的反射型液晶显示器件的剖面图。
图2示意性地显示了在本发明的反射型液晶显示器件中使用的相位板和偏振板的设置。
图3是显示在白显示中液晶层的光程差的波长发散特性(波长依赖性)曲线的曲线图。
图4是显示相位板的光程差的波长发散特性(波长依赖性)曲线的曲线图。
图5显示一个鲍恩凯亚(Poincare)球。
图6显示在常规设置中相位板的功能。
图7显示透射比和在偏振板的透射轴的方位方向上从鲍恩凯亚(Poincare)球上的点的距离(偏移)之间的关系。
图8显示在常规设置中入射光的偏振怎样变化。
图9显示在本发明的反射型液晶显示器件中入射光的偏振怎样变化。
图10显示在本发明的反射型液晶显示器件中相位板的慢轴，偏振板的吸收轴和液晶层的平均取向方向的示例设置。
图11显示在图10显示的设置下的黑显示中入射光的偏振怎样变化。
图12显示在图10显示的设置下的中间灰等级显示中入射光的偏振怎样变化。
图13显示在图10显示的设置下的白显示中入射光的偏振怎样变化。
图14显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相平行的比较实例的黑显示中入射光的偏振怎样变化。
图15显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相平行的比较实例的中间灰等级显示中入射光的偏振怎样变化。
图16显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相平行的比较实例的白显示中入射光的偏振怎样变化。
图17显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相垂直的比较实例的黑显示中入射光的偏振怎样变化。
图18显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相垂直的比较实例的中间灰等级显示中入射光的偏振怎样变化。
图19显示在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向互相垂直的比较实例的白显示中入射光的偏振怎样变化。
图20是显示在L*a*b*彩色系统中从本发明的反射型液晶显示器件输出的光和来自标准发光体D65的光和之间的色差ΔE*ab的曲线图。
图21是示意性地说明常规的反射型液晶显示器件的剖面图。
图22A和图22B都示意性地显示了常规的反射型液晶显示器件中相位板的慢轴的设置。
下面将参考附图叙述本发明的一个实施例。虽然本发明的下述实施例为反射型的液晶显示器件，但本发明本发明并不限于此，而是可在各种液晶显示装置中广泛应用，在各种液晶显示装置中，每个相应于显示的最小单位的像素区域都包括一个以反射模式产生显示的反射区域。例如，本发明可以在透射反射型的液晶显示器件或用半透射薄膜(半透镜)的半透射型的液晶显示器件中得到应用。在本文说明的反射型液晶显示器件中，相位板的光程差的设计，相位板的慢轴的设置等和常规的器件不同。另外，也应用了技术上已知的结构。还有，只要偏振板，相位板，液晶层和反射层从观看者的一侧以这样的次序设置，对于这些部件相对于基板的位置都不存在限制。
图1示意性地说明了本实施例的反射型液晶显示器件100。反射型液晶显示器件100包括一个液晶单元110，设置在液晶单元110的观看者一侧的一个相位板120和一个偏振板130。液晶单元110包括互相相对的一对基板(例如玻璃基板)101和102，设置在两基板之间的液晶层108，以及用于向液晶层108两端施加电压的一个反射电极(例如Al层)和一个透明电极(例如ITO层)。反射型液晶显示器件100通过利用从器件的靠近基板102一侧(观看者一侧)进入器件，以这样的次序通过偏振板130，相位板120和液晶层108并由反射电极103反射的光产生显示。
在反射型液晶显示器件100中，定义为液晶层108的双折射Δn和液晶层108的厚度d的乘积的光程差Δn·d在Δn₁·d≤Δn·d≤Δn₂·d的范围上根据施加在反射电极103和透明电极105之间的电压的值而发生变化，其中当Δn·d＝Δn₁·d时产生黑显示。这样，当液晶层108的光程差小的时候反射型液晶显示器件100产生黑显示。
当液晶层108的光程差小的时候产生黑显示的构型比当液晶层108的光程差大的时候(即Δn·d＝Δn₂·d时)产生黑显示的构型在生产率方面更有利。在当液晶层108的光程差大的时候产生黑显示的构型中，如果液晶层108的厚度(单元间隙)从设计值发生偏离，液晶层108在黑显示中的光程差将从设计值发生显著偏离(因为Δn₂＞Δn₁)，从而在黑显示中光将不被充分阻挡，因此得不到充分的对比度。因此，为了产生理想的黑显示，必须高精度地控制单元间隙，在生产工艺上几乎不留下余地，但这样会导致生产率很低。相反，在当液晶层108的光程差小的时候产生黑显示的构型中，相对于单元间隙(液晶层108的厚度)的偏离，显示质量的下降小，因此在生产率方面这样的构型更有利。
当液晶层108的光程差小的时候产生黑显示的构型可以是例如使用具有正电介质各向异性的液晶材料的正常白(NW)模式或使用具有负电介质各向异性的液晶材料的正常黑(NB)模式。本实施例的反射型液晶显示器件100在使用具有正电介质各向异性的液晶材料的正常白(NW)模式中产生显示。
下面将参考图2叙述反射型液晶显示器件100的相位板120。如图2所示，相位板120在平行于液晶层108的平面中有其慢轴SL。相位板120的慢轴SL相对于和偏振板130的透射轴TR成45°角的方向D1倾斜。这样，相位板120的慢轴和方向D1既不平行也不垂直，也不和偏振板130的透射轴TR成45°角。
在本发明的反射型液晶显示器件100中，相位板120的慢轴SL如上所述地设置，从而可以抑制黑显示和中间灰等级显示中的色变，实现高质量的显示。有关于此的原因叙述如下。
已经从观看者一侧进入器件并通过偏振板130的线偏振光通过相位板120和液晶层108，在通过时被给予光程差，该光程差的值取决于相位板120的光程差和液晶层108的光程差。图3和图4分别显示了白显示中液晶层108的光程差Δn₂·d以及相位板120的光程差Re的示范的波长发散特性(波长依赖性)曲线。请注意图3中的垂直轴代表具有λ(nm)波长的光的光程差Δn₂·d(λ)，并以具有550nm波长的光的光程差Δn₂·d(550)进行标准化。同样，图4中的垂直轴代表具有λ(nm)波长的光的光程差Re(λ)，并以具有550nm波长的光的光程差Re(550)进行标准化。
液晶层108的光程差Δn₂·d显示了波长依赖性，例如，如图3所示，光程差随波长λ的增加单调下降。相位板120的光程差Re显示了波长依赖性，例如，如图4所示，光程差随波长λ的增加一度增加，然后再下降。
液晶层108在黑显示中的光程差Δn₂·d最好接近于零。但实际上，在黑显示中，因为来自已经经受了摩擦处理的表面(通常为对准薄膜的表面)的锚固效应而将有一个小的光程差。该光程差被称为“残余光程差”。
通常，如果包括液晶层108的残余光程差Δn₁·d和相位板的光程差Re的全部光程差对于所有可见光波长都为λ/4，则可以获得理想的没有色变的黑显示。但请注意，因为液晶层108的残余光程差Δn₁·d明显小于相位板120的光程差ΔRe，黑显示中的显示质量决定性地受到相位板120的光程差ΔRe的波长依赖性的影响。因此，如果相位板120的光程差ΔRe对于所有可见光波长基本上都为λ/4，则就可以产生色变得到充分抑制的黑显示。但实际上不存在实现如此理想的波长依赖性的相位板材料，仅通过优化相位板120的光程差ΔRe的波长依赖性不能产生理想的黑显示。请注意，在图22A和图22B中显示的常规的设置中，包括液晶层108的残余光程差Δn₁·d和相位板120的光程差Re的全部光程差可以表达为液晶层108的残余光程差Δn₁·d和相位板120的光程差Re之间的简单的算术和(或算术差)，其中适当地设计相位板120的光程差Re相对地更容易些，这也被确信为是图22A和图22B中所示的设置在技术上被应用的一个原因。
在本发明的反射型液晶显示器件100中，相位板120的慢轴和偏振板130的透射轴的设置和常规的器件不同，从而实现了高质量的黑显示和高质量的中间灰等级显示。
现在，参考图5到图9，通过应用“鲍恩凯亚(Poincare)球”叙述常规的设置和反射型液晶显示器件100中的相位板的功能之间的差别。
如图5所示，“鲍恩凯亚(Poincare)球”是由Stokes参数S₀，S₁，S₂和S₃定义的球，代表光的偏振。参数S₁，S₂和S₃分别相应于直角坐标系中的不同的坐标轴(分别为图5中的x轴，y轴和z轴)，参数S₀(强度)是球的半径。光的偏振被描述为鲍恩凯亚(Poincare)球的球面上的一个点。
将鲍恩凯亚(Poincare)球与地球比较，因为纬度表示两倍于椭圆率角的值，具有零度椭圆率角的光，即线偏振光，的位置沿赤道分布，圆偏振光在南极或北极，椭圆偏振光在赤道和两极之间。右旋偏振光分布在北半球，左旋偏振光分布在南半球。在北极的点代表右旋圆偏振光，在南极的点代表左旋圆偏振光。另外，因为经度表示两倍于椭圆长轴的方位角，其中在鲍恩凯亚(Poincare)球和正侧(靠近箭头的头的一侧)上的x轴之间的一个交点上经度假设为零，正侧交点代表在水平方向振荡的线偏振光，在鲍恩凯亚(Poincare)球和x轴(靠近箭头的尾的一侧)之间的负侧交点代表在垂直方向振荡的线偏振光。另外，在鲍恩凯亚(Poincare)球和y轴之间的正侧交点代表在45°方向(从水平方向逆时针偏转45°的方向)振荡的线偏振光，在鲍恩凯亚(Poincare)球和y轴之间的负侧交点代表在-45°方向(从水平方向顺时针偏转45°的方向)振荡的线偏振光。
在鲍恩凯亚(Poincare)球上相位板的功能是绕通过Poincare球的球心的一定的旋转轴将由鲍恩凯亚(Poincare)球上的点代表的偏振光旋转一个预先确定的角度。旋转的角度取决于相位板的光程差的值，旋转轴被限定为连接鲍恩凯亚(Poincare)球的球心和沿赤道上相应于相位板的慢轴的方位角两倍的值的经度上的点的直线。
图6显示在常规的液晶显示器件，即偏振板的透射轴和相位板的慢轴成45°角的设置中的相位板的功能。在该设置中使用的相位板的光程差Re具有如图4显示的波长依赖性，并且相位板被设计成满足对于有550nm波长的光的λ/4的条件。在从观看者一侧进入器件并通过偏振板的线偏振光相应于鲍恩凯亚(Poincare)球和y轴之间的负侧交点A的地方，其慢轴和偏振板的透射轴成45°角的相位板绕x轴旋转该线偏振光。因为相位板满足对于有550nm波长的光的λ/4的条件，由点A代表的有550nm波长的线偏振光正好绕x轴旋转90°，以便转换成由北极上的点B代表的右旋圆偏振光。但是，相位板不总是满足对于短与或长于550nm波长的λ/4的条件，其中有450nm波长的光或有600nm波长的光旋转大于或小于90°的角度，以至被转换成从在北极的点B偏转的由点C或点D代表的椭圆偏振光。
为了产生理想的黑显示和理想的白显示，通过偏振板以后在相位板上入射的线偏振光必须在由反射层反射以后在偏振板上入射的时刻之前转换到其偏振方向垂直于(黑显示中)或平行于(白显示中)对于设计波长的初始偏振方向的线偏振光，而且对于其他的波长，最好呈现出和设计波长基本相同的透射比。还有，在灰等级显示中，对于包括设计波长的所有(可见光)波长最好呈现相同的透射比。
如图7所示，在鲍恩凯亚(Poincare)球上，当一定偏振的光通过偏振板时呈现的透射比取决于代表光的点和相应于偏振板的透射轴的方位方向的点(该点和代表从观看者一侧进入器件并通过偏振板的线偏振光的点重合)之间的“距离”。请注意该“距离”不是两点之间的简单的距离，而是两者之间在沿相应于偏振板的透射轴的方位方向的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心之间的直线的方向(在所示实例中为沿y轴的方向)上的“偏离”。
图8显示了常规设置中从观看者一侧进入器件并通过偏振板的线偏振光以这样的次序通过相位板，液晶层和相位板时偏振怎样变化。图9显示了在本发明的反射型液晶显示器件100中从观看者一侧进入器件并通过偏振板130的线偏振光以这样的次序通过相位板120，液晶层108和相位板120时偏振怎样变化。请注意在图8和图9中，旋转轴A表示沿相位板的旋转轴，旋转轴B表示沿液晶层的旋转轴。另外，“α”指首次通过相位板后的光，“β”指通过液晶层后的光，“γ”指再次通过相位板后的光。另外，每个实心符号指在鲍恩凯亚(Poincare)球的北半球上的光，而每个空心符号指在鲍恩凯亚(Poincare)球的南半球上的光。
在相位板的慢轴和偏振板的透射轴成45°角的常规设置中，沿相位板的旋转轴A(该轴和x轴重合)垂直于包括代表偏振板的透射轴的方位方向的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线(该直线和y轴重合)，如图8所示。因此，由于相位板的光程差的波长依赖性引起的旋转角度的偏离最可能在沿y轴的方向上在“偏离”中被反射。这样，对于不同的波长光学透射比更明显地发生变化，因此在显示中更可能发生色变。尤其在中间灰等级显示中发生强烈的色变。
相反，在反射型液晶显示器件100中，相位板120的慢轴从和偏振板的透射轴成45°角的方向倾斜(既不平行又不垂直)，因此，沿相位板120的旋转轴A从包括代表偏振板的透射轴的方位方向的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线(该直线和y轴重合)倾斜(既不平行又不垂直)，如图9所示。这样，在鲍恩凯亚(Poincare)球上，反射型液晶显示器件100的相位板120绕从包括代表偏振板的透射轴的方位方向的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线(在所说明的实例中为y轴)倾斜的旋转轴(在所说明的实例中为A轴)旋转从观看者一侧进入器件并通过偏振板130的线偏振光。因此，由于相位板120的光程差的波长依赖性引起的旋转角度的偏离最少可能在沿y轴(包括代表入射偏振光的点和鲍恩凯亚(Poincare)球的球心的直线)的方向上在“偏离”中被反射，只导致对于不同的波长在光学透射比上极不明显的变化。因此可以抑制在黑显示和中间灰等级显示中的色变，从而实现高质量的显示。
另外，反射型液晶显示器件100不需要多个不同类型(在光程差设定方面和慢轴的设置方面互相不同)的相位板，这样，实现了生产成本的减少。请注意，虽然在本实施例中单片的相位板120被用作相位补偿器，相位补偿器不是必须为整体的单片相位板。只要设置在液晶层108和偏振板130之间的相位补偿器在平行于液晶层108的平面中限定了单慢轴，色变就可以通过如上所述地设置慢轴而得到抑制。然而，考虑到生产成本的问题，最好还是使用单相位板。
如果相位板120的慢轴从和偏振板130的透射轴成45°的方向倾斜，就可以如上所述地得到有利的效果。作为进一步深入研究的结果，本发明人已经发现，如果相位板120的慢轴和偏振板130的吸收轴(通常垂直与透射轴)之间的角度θ满足20°＜θ＜40°，即如果旋转轴和上述定义的直线之间的角度θ’满足40°＜θ’＜80°，就可以更可靠地得到该有利的效果。
请注意，因为在本发明的反射型液晶显示器件100中相位板的慢轴和偏振板的透射轴的设置和常规的器件中的设置不同，相位板的光程差也可以和常规的器件不同。这是因为将由相位板给予线偏振光的光程差的值取决于线偏振光的偏振方向和相位板的慢轴之间的关系。
在相位板120的慢轴和偏振板130的吸收轴之间的角度θ满足20°＜θ＜40°的地方，最好相位板120对于具有λ(nm)波长的光的平面内光程差Re(λ)满足例如98nm≤Re(450)≤158nm，140nm≤Re(550)≤175nm，以及141nm≤Re(650)≤210nm。
请注意相位板120不限于有单轴光学各向异性的相位板。它只要求相位板具有至少在平面内方向上的光程差，以及它可以具有在正交方向上的光程差。虽然在正交方向上的光程差影响观看角度特性等，在本文中不必将其考虑在内。因此，相位板120可以另外选择为具有双轴光学各向异性的相位板。
如上所述，在反射型液晶显示器件100中，相位板120的慢轴从和偏振板的透射轴成45°角的方向发生倾斜，因此对于不同波长的旋转角度的偏离极少可能在透射率的变化中被反射。如果相位板120的平面内光程差Re具有波长依赖性，使对于不同的波长只有小的旋转角度上的偏离，则色变可更有效地抑制。更具体地说，最好对于具有λ(nm)波长的光相位板120的平面内光程差Re(λ)具有波长依赖性，使Re(λ)/λ在400nm≤λ≤700nm的范围内基本恒定，以及最好相位板120的平面内光程差Re(λ)随着λ在400nm≤λ≤700nm的范围内的增加而单调地增加。另外，最好相位板120的平面内光程差Re(λ)满足0.7＜Re(450)/Re(550)＜0.9和1.01＜Re(650)/Re(550)＜1.2。
相位板120可以通过应用作为相位板生产方法的在技术上已知的方法而生产。在反射型液晶显示器件100中，因为相位板120的慢轴从和偏振板130的透射轴成45°角的方向发生倾斜，相位板120的慢轴通常从液晶层108的平均取向方向倾斜。液晶层108的平均取向方向是由在液晶层108厚度方向的中心周围存在的液晶分子的取向方向的方位角限定的方向，并且是靠近液晶层108的上表面(靠近透明电极105)的液晶分子和靠近液晶层108的下表面(靠近反射电极103)的液晶分子的取向方向之间的中间的方位方向。因此，包括液晶层108的残余光程差Δn₁·d和相位板120的平面内光程差Re的全部光程差不能被表达为两者之间的简单的算术和(或算术差)。但是，一旦相位板120的慢轴的设置被确定，所需要的平面内光程差的值可以根据慢轴的设置进行计算。
下面将叙述反射型液晶显示器件100的更具体的实例及其显示特性。
在所说明的实例中，相位板120的平面内光程差(550)对于具有550nm波长的光为155nm。如图10所示，相位板120的慢轴和偏振板130的吸收轴之间的角度为33°，相位板120的慢轴和液晶层108的平均取向方向之间的角度为57°。液晶层108为具有5μm厚度的均一取向类型的液晶层。液晶层108在黑显示中的光程差Δn₁·d约为28nm，液晶层108在白显示中的光程差Δn₂·d约为164nm。
图11，图12和图13显示了入射光的偏振怎样随其示范设置而变化。图11对于黑显示，图12对于中间灰等级显示，图13对于白显示。作为对比实例，图14，图15和图16显示了在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向如图22B所示互相平行的情况下入射光的偏振怎样变化，图17，图18和图19显示了在相位板的慢轴和液晶层的平均取向方向如图22A所示互相垂直的情况下入射光的偏振怎样变化。图14和图17对于黑显示，图15和图18对于中间灰等级显示，图16和图19对于白显示。
通过互相对比这些图可看出，本发明的反射型液晶显示器件100在黑显示和中间灰等级显示中在透射率上有极不明显的变化(在y轴方向由“γ”指出的光的变化)，表明和常规的设置相比色变受到抑制。可以看出，在中间灰等级显示中，本发明在减小透射率的变化以及因此在抑制色变方面尤其有效。
色变程度的一个指标是在L*a*b*彩色系统中来自标准发光体D65(和太阳光有基本相同色温的标准发光体)的光的色差ΔE*ab。图20显示来自标准发光体D65和从具有如图10所示的设置的反射型液晶显示器件100输出的光之间的色差ΔE*ab，以及来自标准发光体D65和从图17到图19显示入射光的偏振怎样变化的具有常规设置的液晶显示器件输出的光之间的色差ΔE*ab的模拟结果。从图20可看出，在本发明的反射型液晶显示器件100中，对于所有灰等级色差ΔE*ab为5或更小，表明尤其在中间灰等级显示中抑制色变的强烈效果。
请注意，虽然根据本发明在黑显示和中间灰等级显示中色变得到抑制，但取决于液晶显示器件的规格，白显示呈现出稍许的淡黄色。在这样的情况下，在蓝波长范围比其他波长传递稍许更多光的偏振板可以被用以将整体色调转向蓝，这样可防止白显示变黄。另外，通过这样的偏振板，中间灰等级显示的色调(其可稍许变紫)也可被转向蓝，从而减少红色，实现对人眼更自然的色调。
本发明提供了能以低成本生产的并在黑显示和中间灰等级显示中色变被充分抑制的液晶显示器件。
本发明可广泛地应用于各种液晶显示装置，在这些液晶显示装置中，每个相应于显示的最小单位的像素区域都包括一个以反射模式产生显示的反射区域。例如，本发明可以在透射反射型的液晶显示器件或用半透射薄膜(半透镜)的半透射型的液晶显示器件中得到应用。
虽然本发明在优选的实施例中得到解释，但对于本技术领域熟练的人员显而易见的是，所披露的发明可以以多种方式进行修改，并且可以呈现许多上文的具体叙述以外的实施例。因此，附后的权利要求将涵盖落入本发明的真实精神和范围中的对于本发明的所有的修改。