JP2000122052A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

半透過型液晶表示装置

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JP2000122052A
JP2000122052A JP10294268A JP29426898A JP2000122052A JP 2000122052 A JP2000122052 A JP 2000122052A JP 10294268 A JP10294268 A JP 10294268A JP 29426898 A JP29426898 A JP 29426898A JP 2000122052 A JP2000122052 A JP 2000122052A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型として周囲光だけで使用した場合、バ
ックライトとして使用している有機ELの金属陰極表面
から反射して戻ってくる光により黒レベルが悪化しコン
トラスト低下をもたらす。 【解決手段】液晶表示セルと、入射する光のうち所定の
方向の直線偏光成分を透過させ前記所定の方向と直交す
る直線偏光成分を反射させる機能を有する反射偏光子
と、その背後に偏光板と、直線偏光を円偏光に変換する
位相差板と、を配置し、位相差板の背後に入射した光の
偏光状態を変化させない反射特性を有するバックライト
を設置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、時計、電卓、ラ
ジオ、小型携帯機器、パソコンに使用される液晶表示装
置に係わり、特に、明所では反射型として、暗所ではバ
ックライトを使用する透過型として、兼用して使用でき
る半透過型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半透過型液晶表示装置は、液晶表
示パネルの背面に半透過性の光散乱反射板を、その背後
にエレクトロルミネセンス(以下EL)等のバックライ
トを配置している。周囲の光が十分強い場合は、ELバ
ックライトを使用せず、光散乱反射板からの反射光によ
り液晶表示パネルの表示画像等を観察者に視認させるこ
とが出来る。周囲の光が暗い場合は、ELバックライト
を点灯し、半透過性の光散乱反射板を透過した光で液晶
表示パネルの表示画像等を観察者に視認させることが出
来る。
【0003】光散乱反射板からの反射効率を良くする事
と、バックライトからの透過効率を良くする事はトレー
ドオフの関係である。このトレードオフの関係をブレー
クスルーする技術は、特表平9−506984号公報に
開示されている。その中心技術としては、液晶表示パネ
ルの背面偏光板を従来の偏光板から反射偏光子に変えた
事によって実現されている。
【0004】また、ELバックライトとして、特開平0
2−15595号公報に開示されているように発光層に
有機材料を使用し発光効率の優れた有機ELが開発され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の特表平9−50
6984号公報に開示されている技術において、バック
ライトとして特開平02−15595に開示されている
有機ELを組み合わせて使用すると以下の様な欠点が存
在する。
【0006】反射型として周囲光だけで使用した場合、
バックライトとして使用している有機ELの金属陰極表
面から反射して戻ってくる光により黒レベルが悪化しコ
ントラスト低下をもたらす。
【0007】上記の課題について、図2を使用して説明
する。図2は、特表平9−506984号公報に記載さ
れた半透過型液晶表示装置の概略断面図である。液晶表
示セル2の周囲光入射側に偏光板1が、その対向側には
反射偏光子3を配置した構成の液晶表示パネル6とバッ
クライト7として、特開平02−15595号公報に開
示されている有機ELバックライト配置した構成であ
る。
【0008】有機ELバックライトは、図3に示すよう
に、透明電極9と鏡面反射可能な金属電極11の間に有
機エレクトロルミネッセンス材料10が透明基板8上に
形成され、さらに、シール材12で透明基板8を対向し
た構造を有する。有機エレクトロルミネッセンス材料1
0の膜厚は、非常に薄いために、従来の無機ELとは異
なり透明に近く、散乱もほとんど無い。
【0009】以上の構成は、反射型として周囲光だけで
使用した場合、反射偏光子3を透過した光が、金属電極
11で偏光状態に変化なく反射され再度反射偏光子3を
透過してしまい、上記課題の原因となっている。
【0010】よって、特表平9−506984号公報に
記載された半透過型液晶表示装置のバックライトに特開
平02−15595号公報に開示されている有機ELバ
ックライトのような入射した光の偏光状態を変化させな
い反射特性を有するバックライトを設置した構成では、
反射型として周囲光だけで使用した場合、黒レベルが悪
化しコントラスト低下をもたらし表示品質を著しく低下
させる課題がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、液晶表示セルと、液晶表示セルを通過し
た光のうち所定の方向の直線偏光成分を透過させる機能
を有する反射偏光子と、反射偏光子が透過した直線偏光
を透過するように透過軸が設けられた偏光板を反射偏光
子の背後に配置し、前記直線偏光の偏光状態を変化させ
る位相差板と、位相差板により変換された光の偏光状態
を変化させない反射特性を有するバックライトとを設け
た。また、前記反射偏光子の光が入射する面側に偏光解
消の少ない光拡散層を配置した。また、前記反射偏光子
の背後に配置された偏光板はカラー偏光板を配置した。
ここで、反射偏光子は前記所定の方向と直交する直線偏
光成分は反射させる機能を有している。また、前記位相
差板は偏光板が透過した直線偏光を円偏光に変換するよ
うに波長分散を考慮して設計されている。また、前記バ
ックライトは有機薄膜が印加電界によつて発光する構造
を有する有機エレクトロルミネセンスのバックライトを
配置した。また、前記バックライトは可視光領域で透明
な無機薄膜が印加電界によつて発光する構造を有するエ
レクトロルミネセンスのバックライトを配置した。
【0012】
【発明の実施の形態】上記のように構成された半透過型
液晶表示装置では、黒レベルが向上しコントラストアッ
プをもたらし表示品質が改善する。その動作原理を以下
に説明する。
【0013】図4は、本発明の半透過型液晶表示装置の
液晶表示セルと液晶表示セルの光入射面側の偏光板を省
略した原理説明図である。反射偏光子3を透過した直線
偏光13は偏光板4を透過する。ここで、反射偏光子3
の透過軸と偏光板4の透過軸は同じに設置されている。
偏光板4を透過した直線偏光14は、位相差板5に入射
し透過することで、偏光状態を変化する。ここで、位相
差板5の位相差量を1/4λに設定すれば円偏光とな
る。また、波長分散を考慮して位相差板を設計すれば可
視光域の光をほぼ円偏光に変換できる。
【0014】円偏光状態の光15は、入射した光の偏光
状態を変化させない反射特性を有するバックライト7で
反射される。反射による偏光状態の変化はない。反射光
16は再び位相差板5を透過する。このとき、偏光状態
は円偏光から直線偏光に変換され、位相差板5を透過す
る直線偏光17となる。この直線偏光17の方位角は偏
光板3の透過軸の方位角と直交している。よって、位相
差板5を透過した直線偏光17は偏光板4で吸収され
る。この時、偏光板4を透過する光18はほとんど存在
しない。
【0015】以上の原理により、本発明による半透過型
液晶表示装置は、入射した光の偏光状態を変化させない
反射特性を有するバックライト7からの反射光を再び戻
らせることがないので、黒レベルが向上しコントラスト
アップをもたらし表示品質を改善する。
【0016】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。 (実施例1)図1は、半透過型液晶表示装置の基本構成
を表す断面図である。液晶表示セル2は、TN(twi
sted−nematic)型あるいはSTN(sup
er−twisted−nematic)型等の偏光板
を必要とする液晶モードを使用する。液晶表示セル2の
光入射面側の偏光板1には、ヨウ素系偏光板等の吸収タ
イプの偏光板や反射偏光子を使用できる。液晶表示セル
2の出射側の反射偏光子3と偏光板4は偏光透過軸が同
じになるように配置されている。また、位相差板5と偏
光板4は円偏光フィルターを構成する。偏光板4を透過
する直線偏光の方位角に対して位相差板5の光学軸がほ
ぼ45°となるように配置している。偏光板1、液晶表
示セル2、反射偏光子3、偏光板4、位相差板5は透明
粘着剤を介して配置してもよい。
【0017】反射偏光子3としては、住友スリーエム株
式会社のDBEF(Dual−Brightness−
Enhancement−Film)を使用した。位相
差板5には、日東電工株式会社の広帯域波長フィルム1
/4λ板を使用した。また、反射偏光子の光が入射する
面側に偏光解消の少ない光拡散層を配置したDBEFを
使用することも出来る。光拡散層は、液晶表示セル2と
DBEFを貼り合わせる透明粘着剤にその機能を持たせ
ても良い。反射偏光子としては、DBEF以外にコレス
テリックポリマーの選択反射フィルムと位相差フィルム
を組み合わせた反射偏光子を使用してもよい。位相差板
には、波長分散を補償した1/4λ板を用いることが望
ましい。これにより入射した光の偏光状態を変化させな
い反射特性を有するバックライト7から戻ってくる反射
光を可視域全域で阻止できる。
【0018】入射した光の偏光状態を変化させない反射
特性を有するバックライト7としては、有機EL光源を
使用した。有機ELの製法は公知の技術で製作された。
その基本構成は、図3の例と同じである。また、白色発
光を得る方法としては、赤、緑、青の光の3原色の色素
からの発光を混合して白色化する方法を用い、具体的に
は城戸氏らによりScience、267、 1332 (1995)に発表さ
れた積層型素子構造とした。また、他の白色化方法とし
ては、単一の発光層に赤、緑、青の色素をドーピングす
る方法やポリマー発光層にドーピングする方法などがあ
り、これらの方法を用いることもできる。
【0019】入射した光の偏光状態を変化させない反射
特性を有するバックライト7としては、上記以外にも、
可視光領域で透明な無機薄膜が印加電界によつて発光す
る構造を有するエレクトロルミネセンスや、LEDバッ
クライト、導光板を使用したバックライト等を使用して
も良い。
【0020】図1の構成の半透過型液晶表示装置を反射
型として周囲光だけで評価した。液晶表示パネルの黒レ
ベルが良くなり、コントラストが大きくなり、表示品質
が著しく改善されるのが確認できた。また、透過型とし
て使用した場合、特表平9−506984号公報に記載
された従来の構成と本発明の構成を比較すると、本発明
の半透過型液晶表示装置がコントラストにおいて優れて
いる。これは、従来の構成の反射偏光子の偏光度が、本
発明の偏光板4の偏光度より悪いためである。
【0021】(実施例2)本例においても、図1に示し
た実施例1と同じ基本構成である。ただし、偏光板4に
カラー偏光板を使用した。カラー偏光板の吸収波長は、
実施例1と同様に円偏光板の機能を有する。よって、吸
収波長の光は、入射した光の偏光状態を変化させない反
射特性を有するバックライト7から反射してもカラー偏
光板でほとんど吸収される。一方、カラー偏光板の透過
波長はバックライト7から反射してカラー偏光板も透過
する。その結果、液晶表示パネルの表示は、実施例1の
白黒表示から白/色表示となる。本構成では、吸収波長
のコントラストが改善するのため、表示の色の純度が高
くなり視認性が向上する。
【0022】また、透過型として使用した場合、カラー
偏光板の透過波長内にバックライトの発光波長を設定す
ると、バックライトの透過効率が改善し、バックライト
の効率化に寄与する。
【0023】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、偏光
板と液晶表示セルと反射偏光子とで構成される液晶表示
パネルと入射した光の偏光状態を変化させない反射特性
を有するバックライトを組み合わせた半透過型液晶表示
装置の課題である、反射型として使用した場合の黒レベ
ルの悪化を改善した。また、透過型として使用した場合
のコントラストにおいて優れている。また、円偏光板を
構成する偏光板にカラー偏光板を使用することで、色純
度の良い白/色表示を可能とした。また、カラー偏光板
の透過波長と内にバックライトの発光波長を設定する
と、バックライトの効率化を可能とした。
【0024】以上のように、本発明の半透過型液晶表示
装置は従来の方法では実現できなかった、高いコントラ
ストと白色と色の表示能力と高効率のバックライトを持
ち、時計、その他の携帯電子機器用ディスプレー、装飾
品として利用した場合、従来にないデザインや電子機器
前面の操作性、表示能力を差別化するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を表す断面図である。
【図2】従来の半透過型液晶表示装置の概略断面図であ
る。
【図3】有機ELバックライトの基本構成を表す断面図
である。
【図4】本発明の原理説明図である。
【符号の説明】
1 偏光板 2 液晶表示セル 3 反射偏光子 4 偏光板 5 位相差板 6 液晶表示パネル 7 バックライト 13 直線偏光 14 直線偏光 15 円偏光状態の光 16 反射光 17 直線偏光

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶表示セルと、 前記液晶表示セルを通過した光のうち所定の方向の直線
    偏光成分を透過させる機能を有する反射偏光子と、 前記反射偏光子の背後に配置され、前記反射偏光子が透
    過した直線偏光を透過するように透過軸が設けられた偏
    光板と 前記直線偏光の偏光状態を変化させる位相差板と、 前記位相差板により変換された光の偏光状態を変化させ
    ない反射特性を有するバックライトと、を備えることを
    特徴とする半透過型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記反射偏光子の光入射面側に偏光解消
    の少ない光拡散層を配置したことを特徴とする請求項1
    記載の半透過型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 前記偏光板はカラー偏光板であることを
    特徴とする請求項1または2に記載の半透過型液晶表示
    装置。
  4. 【請求項4】 前記反射偏光子が前記所定の方向と直交
    する直線偏光成分を反射させる機能を有することを特徴
    とする請求項1に記載の半透過型液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 前記位相差板は前記偏光板が透過した直
    線偏光を円偏光に変換することを特徴とする請求項1に
    記載の半透過型液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 前記バックライトは、有機薄膜が印加電
    界によつて発光する構造を有する有機エレクトロルミネ
    センスであることを特徴とする請求項1〜3のうちいず
    れか1項に記載の半透過型液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 前記バックライトは、可視光領域で透明
    な無機薄膜が印加電界によつて発光する構造を有するエ
    レクトロルミネセンスであることを特徴とする請求項1
    〜3のうちいずれか1項に記載の半透過型液晶表示装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100451762C (zh) * 2004-03-23 2009-01-14 西铁城控股株式会社 液晶显示单元
JP2016038576A (ja) * 2014-08-07 2016-03-22 ザ・スウォッチ・グループ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・リミテッド 太陽電池を含むハイブリッドディスプレイアセンブリ
CN106918949A (zh) * 2017-05-03 2017-07-04 亚世光电股份有限公司 银色画面液晶显示器
WO2018006868A1 (zh) * 2016-07-08 2018-01-11 京东方科技集团股份有限公司 偏振光学组件、oled器件及制备方法、显示装置

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