JP2000137217A - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

液晶パネルおよび液晶表示装置

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JP2000137217A JP10312109A JP31210998A JP2000137217A JP 2000137217 A JP2000137217 A JP 2000137217A JP 10312109 A JP10312109 A JP 10312109A JP 31210998 A JP31210998 A JP 31210998A JP 2000137217 A JP2000137217 A JP 2000137217A
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light
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毅一郎 久保
Yoshikuni Nagashima
吉邦 長島
Masaru Suzuki
勝 鈴木
Teruji Saitou
輝児 齋藤
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Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
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Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高輝度かつ高コントラストの画像表示を可能と
した半透過型の液晶パネルとこの液晶パネルを用いた液
晶表示装置を提供する。 【解決手段】画素形成用の上側透明電極６を形成した上
部基板５と上側透明電極６に交差するごとく下側透明電
極４を形成した下部基板１の間に液晶層７を挟持してな
り、下部基板１の内面かつ下側透明電極４の下層に形成
した反射機能と透過機能とを有する半透過反射層２と、
上部基板５の表面に積層した上位相差板１０と上偏光板
１１および光拡散板１１と、下部基板１の表面に積層し
た下位相差板９と下偏光板１４とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外光を照明光源と
する反射モードと内蔵したバックライトを照明光源とす
る透過モードの両モードでの高品質の画像表示を可能と
した液晶パネルとこの液晶パネルを用いた液晶表示装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】パソコンの表示手段、その他のモニター
として使用される液晶表示装置は、液晶パネルに生成し
た画像に照明光を照射し、その透過光または反射光を表
示面側に出射させることで可視化するものである。
【０００３】すなわち、この種の液晶表示装置は、一般
に、画素選択電極等を有する一対の基板の貼り合わせ間
隙に液晶層を挟持した液晶パネルを用い、選択された画
素部分の液晶分子の配向状態を変化させることで画像を
生成する。生成された画像は、それ自体では可視状態に
ないため、外部から光を与えて液晶パネルを照射し、そ
の透過光あるいは反射光を観察するように構成される。
【０００４】この種の液晶パネルでは、液晶パネルの裏
面に設置した光源、所謂バックライトを用いる透過モー
ドと、液晶パネルの周囲に存在する外光を用いる反射モ
ードとがある。
【０００５】電源容量に制限がある、例えＰＤＡ（小型
の可搬型データ端末）では、搭載電源自体が小さいた
め、その液晶パネルの照明光源にバックライト等のアク
ティブ光源を備えることなく、周囲の光を取り込んで、
これを照明光とする反射表示モード機能を備えたものが
多い。しかし、周囲光が少なかったり、全く外光が無い
環境での使用を可能とするために、補助光源を配置して
暗環境でも使用可能としたものも製品化されている。こ
のような反射モードと透過モードの両モードで使用され
る透過反射モード方式の液晶パネル（半透過型液晶パネ
ル）は、表示面側の基板（上部基板）とは反対側の基板
（下部基板）の外面に半透過反射板を備え、観察側の基
板を通して入射した外来光を反射させて上部基板から出
射させることで画像の可視化を行うと共に、液晶パネル
の背面に設置したバックライトからの光を透過させて上
部基板から出射させることで画像の可視化を行ってい
る。
【０００６】図６は従来の半透過型の液晶パネルの概略
構造を説明する模式断面図であって、内面に下透明電極
４を形成したガラス板等の下部基板１と下透明電極６を
形成した同じくガラス板等の上部基板５の間に液晶層７
を注入し、周辺をシール材８で封止し、下部基板１の表
面に下偏光板９と半透過反射板２’を積層すると共に、
上部基板５の表面に位相差板１０、上偏光板１１および
光拡散板１５を積層して構成されている。
【０００７】なお、図６はモノクロ表示の液晶パネルで
あるが、カラー表示とするためには上部基板または下部
基板の内面に３色のカラーフィルタを形成すればよい。
【０００８】液晶パネルの上下に配置した上偏光板１１
と下偏光板９は、液晶層７を通過した変調光すなわち、
選択された画素で配向方向が制御された光を表示面側に
出射させる機能を有し、位相差板１０は液晶パネルの各
基板や液晶層の厚み、その他の構成材のΔｎｄを補正す
る。また、光拡散板１５は外光の反射を防止すると共に
液晶パネルから出射する光を散乱させて輝度低下を抑制
する機能を有する。
【０００９】図６の形式の液晶パネルでは、照明光とし
て外光を用いる反射モードの場合は表示面側である上部
基板５側から入射した光を下部基板１を通して半透過反
射板２’で反射させて再び下部基板１と上部基板５を通
して表示面側に出射させる。一方、照明光としてバック
ライトを用いる透過モードの場合は、液晶パネルの背面
すなわち半透過反射板２’の裏面に配置したバックライ
ト（図示せず）からの光を半透過反射板２’、下部基板
１、上部基板５を通して表示面側に出射させる。
【００１０】なお、外光はあるが、その明るさレベルが
低いときには、バックライトを点灯して反射モードと透
過モードの両モードを併用する透過反射モードとして表
示がなされる。
【００１１】また、ＰＤＡ等では、表示面からペンある
いは指等で直接データ等を入力するための所謂タッチパ
ネル（図示せず）を備えたものがある。このようなタッ
チパネルは液晶パネルの上部基板の上方に積層され、ペ
ン先等による押圧で所要の情報を画面から直接入力し、
これを液晶パネルに表示すると共に、内蔵する記憶手段
に格納し、再生する等のために使用される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置では、例えば反射モードでは外光が上部基板
と下部基板を通して半透過反射板に至り、この半透過反
射板で反射した光が再び下部基板と上部基板を通して表
示面側に出射するため、出射光として利用される外光の
利用率少なくなり、表示画面の輝度を向上させることが
困難であるという問題があった。
【００１３】また、透過モードでは、バックライトから
の光は半透過反射板で大幅な損失を受けるため、十分な
輝度を得ることが困難であると共にコントラストの向上
にも限界があった。
【００１４】さらに、透過モードでは、半透過反射板に
より反射されて出射する外光の反射光の位相と、半透過
反射板を透過して出射する透過光の位相とが異なると十
分な輝度を得ることができないという問題があった。そ
して、カラー表示の場合には、特に反射モードでが下部
基板を光が往復することによる彩度劣化と視差による混
色が発生するという問題があった。
【００１５】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消し、高輝度かつ高コントラストの画像表示を可能と
した半透過型の液晶パネルとこの液晶パネルを用いた液
晶表示装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、反射効率の
高い半透過反射膜を液晶パネルの内部に設け、反射モー
ドでは入射した外光が下部基板の光吸収の影響を受けな
いようにし、透過モードでは半透過反射膜の透過光の位
相と外光の反射光の位相を略々合わせることにより達成
され、両光の輝度を増幅させて高輝度、かつ高コントラ
ストの画像表示を得ることができる。
【００１７】すなわち、本発明は、下記（１）ないし
（５）に記載の構成とした点に特徴を有する。
【００１８】（１）画素形成用の上側透明電極を形成し
た上部基板と前記上側透明電極に交差するごとく下側透
明電極を形成した下部基板の間に液晶層を挟持してな
り、前記下部基板の内面かつ前記下側透明電極の下層に
形成した反射機能と透過機能とを有する半透過反射層
と、前記上部基板の表面に積層した上位相差板と上偏光
板および光拡散板と、前記下部基板の表面に積層した下
位相差板と下偏光板とを設けた。
【００１９】この構成としたことにより、反射表示モー
ドと透過表示モード共、輝度が向上し高コントラストの
画像表示が得られる。
【００２０】（２）（１）における前記上側基板の内面
かつ上側透明電極の下層に形成した複数色のカラーフィ
ルタ層と、このカラーフィルタ層と前記上側透明電極と
の間に保護膜を形成した。
【００２１】この構成では、反射表示モードと透過表示
モード共、カラー画像の輝度が向上し高コントラストの
画像表示が得られる。
【００２２】（３）（１）または（２）における前記半
透過反射層での反射光の位相と、前記下部基板側から前
記半透過反射層を通過した通過光の位相が略一致する如
く構成した。
【００２３】この構成としたことにより、視覚による輝
度低下や混色が抑制され、反射表示モードと透過表示モ
ード共、カラー画像の輝度が向上し高コントラストの画
像表示が得られる。
【００２４】（４）（１）または（２）における液晶パ
ネルの背面側に背面照明装置を配置して背面照明型の液
晶表示装置とした。
【００２５】背面照明装置すなわちバックライトは、外
光が少ない環境で点灯され、主として透過モードで画像
表示を行い、高輝度かつ高コントラストの画像表示が可
能となる。
【００２６】（５）（４）における前記液晶パネルの表
面側にタッチパネルを配置して画面から情報を入力でき
るようにした。
【００２７】タッチパネルにより、画面から直接情報を
入力でき、小型の携帯型情報端末の使用勝手を向上でき
る。
【００２８】なお、本発明は、他の型式の液晶パネル、
例えば薄膜トランジスタ方式等のアクティブマトリクス
型液晶パネルにも適用できる。また、本発明は上記の構
成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱
することなく、種々の変更が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。
【００３０】図１は本発明による液晶パネルの第１実施
例を説明するための模式断面図であって、１は下部基板
である下部ガラス基板、２は半透過反射層、３は保護
膜、４は下側電極である下部透明電極、５は上部基板で
ある上部ガラス基板、６は上側電極である上部透明電
極、７は液晶組成物からなる液晶層、８は上部基板と下
部基板の間に液晶層を封入し、貼り合わせて液晶パネル
として固定するエポキシ樹脂等のシール材である。
【００３１】この液晶パネルの上部ガラス基板５側の表
面（上側）には、上位相差板１０と上偏光板１１および
光拡散板１５が積層されている。なお、光拡散板１５は
上偏光板１１の表面にシリカ微粒子を塗布して形成する
のが好適である。
【００３２】本実施例では、半透過反射層２は反射率９
０％のアルミニウム薄膜を蒸着法により成膜した。この
半透過反射性のアルミニウム薄膜の表面にはアルミニウ
ムの腐食防止と平坦化を行うＳｉＯ2 等の酸化防止膜か
らなる透明な有機材料からなる保護膜３が形成されてい
る。
【００３３】なお、この反射層はアルミニウムに限ら
ず、半透過性の鏡面反射性を有するものであれば他の金
属膜、あるいは非金属膜を用いてもよい。この保護膜の
上に液晶パネルを駆動するための下部透明電極４が形成
されている。
【００３４】上部ガラス基板の上面に積層した上偏光板
の偏光度および偏光軸、上位相差板のΔｎｄは既知の方
法により液晶組成物のΔｎｄ、ツイスト角、チルト角か
ら決定される最適な値に設定する。
【００３５】さらに、下部ガラス基板１の表面には、下
位相差板９と下偏光板１４が積層されている。この下偏
光板９の偏光度および偏光軸、下位相差板のΔｎｄは既
知の方法により、これらを通過して半透過反射層２を透
過した光の位相が当該半透過反射層２で反射した外光の
位相と略一致するように設定する。
【００３６】本実施例により、反射表示モードと透過表
示モード共、輝度が向上し高コントラストの画像表示が
得られる。
【００３７】図２は本発明による液晶パネルの第２実施
例を説明するための模式断面図であって、図１と同一符
号は同一部分に対応し、１２は３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のカ
ラーフィルタである。
【００３８】なお、カラーフィルタ１２を構成する各色
Ｒ，Ｇ，Ｂの間には必要に応じて格子状の遮光膜（ブラ
ックマトリクス）を形成し、その上に透明な有機材料を
好適とする保護膜１３を形成する。この保護膜１３はカ
ラーフィルタ１２が液晶層７を汚染するのを防止すると
共に、電極形成面を平滑化する機能を有する。この他の
構成および機能は第１実施例と同様である。
【００３９】本実施例により、反射表示モードと透過表
示モード共、輝度が向上し高コントラスト、かつ混色の
ない高彩度のカラー画像表示が得られる。
【００４０】図３は本発明による液晶表示装置の第１実
施例の構成を説明する断面模式図であって、前記図２で
説明した液晶パネルを用いた例を示す。図中、２０は半
透過反射型の液晶パネルであり、この液晶パネル２０の
平面にバックライト１６が配置されて液晶表示装置が構
成されている。
【００４１】バックライト１６は、透明なアクリル板に
光指向性を持たせるための表面処理を施した導光板１７
と、この導光板１７の一辺に沿って配置した冷陰極蛍光
管等の線状ランプ１８および反射シート１９とで構成さ
れている。
【００４２】この液晶表示装置は、外光の十分な環境で
は、バックライト１６は消灯して、上部ガラス基板５側
から入射する外光を照明光として反射モードで画像の表
示を行う。一方、外光が少ないか、または外光の無い状
態ではバックライト１６を点灯して透過モードでの画像
表示を行う。
【００４３】このとき、外光が少ない場合、バックライ
ト１６を点灯するとき、このバックライト１６から半透
過反射層２を透過した光の位相と、半透過反射層２で反
射した外光の位相とを略一致させるように各位相差板、
各偏光板の偏光度と偏光角、および各構成材のΔｎｄを
設定することによって高輝度かつ高コントラスト化を図
っている。
【００４４】本実施例の液晶表示装置によれば、高輝度
かつ高コントラストの画像表示を可能とした半透過型の
液晶表示装置を得ることができる。
【００４５】図４は本発明による液晶表示装置の第２実
施例の構成を説明する断面模式図であって、前記図２で
説明した液晶パネルを用いた液晶表示装置を示す。本実
施例では、図３に示した液晶表示装置の表示面側にタッ
チパネル２１を設置したものである。
【００４６】このタッチパネル２１はペン先等で表面を
なぞることで情報を直接入力する機能を有し、入力され
た情報は液晶パネル２０に表示され、あるいは図示しな
い記憶手段に記憶されて利用される。
【００４７】本実施例の液晶表示装置によれば、直接画
面入力が可能な高輝度かつ高コントラストの画像表示を
可能とした半透過型の液晶表示装置を得ることができ
る。
【００４８】図５は本発明による液晶表示装置を実装し
た電子機器の一例としての携帯型情報端末の構成例を説
明する斜視図である。この携帯型情報端末（ＰＤＡ）は
本体部３０と、この本体部３０に蝶番で開閉自在に取り
付けたカバー３１からなり、本体部３０に前記した本発
明による液晶表示装置が実装されている。
【００４９】この液晶表示装置の液晶パネル２０は上記
した半透過反射型であり、反射モード、透過モード共に
良好な画面認識が可能で、環境の外光の有無に係わらず
に、高輝度、高コントラストかつ混色のない画像表示を
得るとができる。また、液晶パネル２０の上面にタッチ
パネル２１を積層した場合には、カバー３１の一部に設
けた収納部３３に収納してあるペン３２で表示画面上の
入力部分をなぞることにより文字記号等の入力を行う。
【００５０】なお、この種の携帯型情報端末の形状や構
造は図示したものに限るものではなく、この他に多様な
形状、構造および機能を具備したものが考えられる。
【００５１】また、本発明は、上記したようなタッチパ
ネルを備えた液晶表示装置に限るものではなく、バック
ライトを有しないもの、あるいはその他の一般の反射型
の液晶表示装置にも同様に適用できるものである。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高輝度かつ高コントラストの画像表示を可能とした半透
過型の液晶パネルとこの液晶パネルを用いた液晶表示装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶パネルの第１実施例を説明す
るための模式断面図である。
【図２】本発明による液晶パネルの第２実施例を説明す
るための模式断面図である。
【図３】本発明による液晶表示装置の第１実施例の構成
を説明する断面模式図である。
【図４】本発明による液晶表示装置の第２実施例の構成
を説明する断面模式図である。
【図５】本発明による液晶表示装置を実装した電子機器
の一例としての携帯型情報端末の構成例を説明する斜視
図である。
【図６】従来の半透過型の液晶パネルの概略構造を説明
する模式断面図である。
【符号の説明】
１ 下部基板である下部ガラス基板 ２ 半透過反射層 ３ 保護膜 ４ 下側電極である下部透明電極 ５ 上部基板である上部ガラス基板 ６ 上側電極である上部透明電極 ７ 液晶組成物からなる液晶層 ８ シール材 ９ 下位相差板 １０ 上位相差板 １１ 上偏光板 １２ カラーフィルタ １３ 保護膜 １４ 下偏光板 １５ 光拡散板 １６ バックライト １７ 導光板 １８ 線状ランプ １９ 反射シート ２０ 液晶パネル ２１ タッチパネル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 吉邦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 鈴木 勝 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 齋藤 輝児 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA07Y FA15Y FA23Z FA35Y FA42Z FB08 FC02 FD08 LA17 LA30 MA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】画素形成用の上側透明電極を形成した上部
    基板と前記上側透明電極に交差するごとく下側透明電極
    を形成した下部基板の間に液晶層を挟持してなり、前記
    下部基板の内面かつ前記下側透明電極の下層に形成した
    反射機能と透過機能とを有する半透過反射層と、前記上
    部基板の表面に積層した上位相差板と上偏光板および光
    拡散板と、前記下部基板の表面に積層した下位相差板と
    下偏光板とを具備した液晶パネル。
  2. 【請求項２】前記上側基板の内面かつ上側透明電極の下
    層に形成した複数色のカラーフィルタ層と、このカラー
    フィルタ層と前記上側透明電極との間に形成した保護膜
    とを備えた請求項１に記載の液晶パネル。
  3. 【請求項３】前記半透過反射層での反射光の位相と、前
    記下部基板側から前記半透過反射層を通過した通過光の
    位相が略一致する如く構成したことを特徴とする請求項
    １または２に記載の液晶パネル。
  4. 【請求項４】請求項１または２に記載の液晶パネルの背
    面側に背面照明装置を配置したことを特徴とする液晶表
    示装置。
  5. 【請求項５】前記液晶パネルの表面側にタッチパネルを
    配置したことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装
    置。
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