JP2000241808A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2000241808A
JP2000241808A JP11040214A JP4021499A JP2000241808A JP 2000241808 A JP2000241808 A JP 2000241808A JP 11040214 A JP11040214 A JP 11040214A JP 4021499 A JP4021499 A JP 4021499A JP 2000241808 A JP2000241808 A JP 2000241808A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
layer
display device
polarizing plate
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JP11040214A
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English (en)
Inventor
Mitsuyoshi Hara
光義 原
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量増加と輝度ムラを防止したバックライト
付液晶表示装置の提供。 【解決手段】 本発明の液晶表示素子は、反射層に穴が
あいており、前記反射層の下側に光源が設置されている
ことにより、光源からの光は前記反射層中の穴を透過
し、暗い場所でも表示を照らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピューター端
末、画像表示装置、シャッターのようなシステムに使用
される、低コストの反射型液晶表示パネルに関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、低消費電力、低コス
ト、薄型、軽量のため、携帯型の情報端末のディスプレ
イとして用いられている。しかし反射型の液晶表示素子
は通常2枚の偏光板で液晶セルを挟み、その下に反射板
を設置して用いられている。
【0003】このような2枚の偏光板を使用する反射型
液晶表示素子では、入射光は偏光板を4回透過するた
め、暗くなってしまう。そこで反射型液晶表示素子を明
るくするために、使用する偏光板を2枚から、液晶表示
素子の全面側の1枚のみにして、液晶セルを1枚の偏光
板と反射板で挟む1枚偏光板構成が提案されている(例
えば、特開平7−146469号公報)。
【0004】この場合入射光は偏光板を2回しか透過し
ないため、透過率の向上が期待できる。さらに通常の反
射型液晶表示素子では、反射板を透明基板の外側に設置
するため、反射板側の透明基板の厚さにより、斜視した
場合、表示が二重に見えたり、コントラストが低下する
現象が発生する。また液晶セルの内面に各画素にカラー
フィルターを設置しカラー化する場合には、入射光と反
射光との光路が異なり、光は異なる色のカラーフィルタ
ーを透過してしまい、色純度の低下が生じる。
【0005】この問題に対しては、散乱反射膜を基板の
内面に設置する方法が提案されている(特開平7−84
252号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の液晶セル内面に
反射層を持つ1枚偏光板構成の反射型液晶表示素子で
は、反射層が光を透過させないため、液晶表示素子背面
にバックライトが使用できないという問題点があった。
液晶表示素子前面に光源と導光板を設置したフロントバ
ックライト方式が提案されているが、導光板の厚さによ
る層厚みと重量の上昇、導光板による視差の発生、導光
板による輝度ムラの問題、輝度不足の問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め本発明の液晶表示素子は、240°から260°ねじ
れたネマチック液晶層と、前記ネマチック液晶層を挟ん
だ偏光板と反射層と、前記ネマチック液晶層と前記偏光
板の間に位相差板が少なくとも1枚設置された液晶表示
素子において、前記反射層には穴があいており、前記反
射層の下側に光源が設置されていることにより、光源か
らの光は前記反射層中の穴を透過し、暗い場所でも表示
を照らすことができる。好ましくは前記反射層の穴の最
大開口長は30ミクロン以下であり、さらに前記反射層
の穴の単位面積中の面横合計をMとしたとき、単位面積
中に占めるMの割合が2%以上かつ10%以下であるこ
とにより、光源を消燈した反射型の状態でも前面から入
射した光の反射効率を大きく低下させることがなくな
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る液晶表示素子について図面を参照しながら貝体的に説
明する。本発明の液晶表示素子の断面模式図1を示す。
図1において透明基板1、2は平滑なガラス板を用いた
が、透明高分子フィルムやプラスチック基板を使用して
もよい。透明基板1上の透明電極3は酸化インジウム錫
(ITO)膜からなる透明電極を、ホトリソグラフイー
でパターン形成した。電極層は文字や絵を表示するため
に、グラフィックパターンか、あるいはストライプ状の
パターンになっている。透明基板2上にはアルミからな
る反射層4を設けており、反射層4はバターニングされ
て電極の機能を兼ねており、透明電極3と交差して画素
を形成している。さらに透明電極3と反射層4上には、
配向膜層5、6がポリイミド樹脂を印刷後、焼成し、成
膜した後、240°から260°ねじれるようにラビン
グ処理を行う。配向膜層はポリイミドの他にテフロン
(登録商標)系物質からなる層でもよい。また配向膜は
液晶材料に摸するほぼ全面に形成されている。これらの
透明基板を周囲にシール剤7を塗布して貼り合わせ、誘
電異方性が正でカイラル材料を添加したネマチック液晶
材料8を透明基板の間隙に注入する。そして偏光板9、
位相差板10、前方散乱板11を透明基板前面に貼りつ
けた。
【0009】液晶表示素子背面にはバックライト12を
設置した。13は反射層中の本発明にかかわる穴であ
る。穴13はホトリソグラフイーで形成した。このよう
に液晶表示素子を構成することにより、反射型液晶表示
素子において、バックライトを使用することが可能とな
った。実施例では透明基板の間隙dが6ミクロンになる
ようにスヘーサを散布し狭持し、液晶材料の屈折率異方
性Δnと間隙dとの積Δn×dが0.60から0.7ミ
クロン、正確には0.65ミクロンになるようにした。
位相差板は1/4ラムダ板を2枚債層した。さらに白黒
表示でコントラスト比が良くなるように偏光板9と位相
差板10の光学軸を調整した。
【0010】図2は図1で説明した液晶表示素子の配向
方向を、法線方向すなわち図1では偏光板9方向から下
透明基板2の方向を見た場合の図である。図中14は液
晶表示素子の水平(左右)方向を示す線で、15は上下
方向を示す線である。16は配向膜5の配向方向で、水
平線14となす角度17は30°である。また18は配
向膜6の配向方向で、水平線14となす角度19は30
°である。この場合液晶材料のツイスト角度20は24
00 となる。
【0011】図3は図1で説明した液晶表示素子の偏光
板9の吸収棚方向21と水平線17とのなす角度22は
10°、2枚の1/4ラムダ板の延伸紬方向23、24
が水平線17となす角度25、26はそれぞれ60°、
10°である。延伸軸方向23の1/4ラムダ板は偏光
板9側、延伸軸方向24の1/4ラムダ板は前方散乱板
11側に積層している。
【0012】図1は前方散乱板を使用する場合の例であ
るが、反射層4の表面を凸凹のある散乱反射膜とするこ
とにより前方散乱板11をなくすこともできる。反射層
4中の穴13の最大開口長は30ミクロン以下であるこ
とがのぞましい。30ミクロンより大きくなると目視に
より穴が確認できるため、表示品質を低下させてしま
う。また液晶配向乱れの原因にもなる。さらに反射効率
を下げないためには穴の面積をおさえる必要がある。具
体的には、穴の単位面積中の面積合計をMとしたとき、
単位面積申に占めるMの割合が2%以上かつ10%以下
におさえる必要がある。
【0013】以上は白黒液晶表示素子の場合について説
明したが、図4のように透明電極3と透明基板1の間に
2色以上からなるカラーフィルター層27を形成し、カ
ラー液晶表示素子としてもよい。この場合反射層の穴の
数をカラーフィルターの色により異なるように形成する
ことにより輝度バランス、カラーバランスを調整するこ
とができる。異体的には透過率の低いカラーフィルター
の色の場合、反射層の穴の数を多くしたり、直径を大き
くし光の透過率を上げる。また透過率が高い場合には反
射層の穴の数を少なくしたり、直径を小さくし光の透過
率を下げることにより表示色の調整を行う。
【0014】また反射層の穴は完全にスルーホールにな
っている必要はない。反射層の穴の部分の反射層の厚さ
は、バックライトの光が透過する厚さであればよい。図
1で説明した液晶表示素子の反射層4はバターニングさ
れて電極の機能を兼ねており、透明電極3と交差して画
素を形成している場合であるが、図5に示すように、反
射層28を保護膜29でおおい、さらに透明電極30を
形成し、この透明電極30をバターニングし透明電極3
と交差して画素を形成している場合である。これにより
反射層28を酸化、キズから保護することができる。こ
のように構成された液晶表示素子においても、反射層2
8中に穴31を形成することにより同様の効果が得られ
る。
【0015】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、240°から
260°ねじれたネマチック液晶層と、ネマチック液晶
層を挟んだ偏光板と反射層と、ネマチック液晶層と偏光
板の間に位相差板が少なくとも1枚設置された液晶表示
素子において、反射層には穴があいており、反射層の下
側に光源が設置されていることにより、反射型液晶表示
素子において、バックライトを使用することが可能とな
り、暗い場所でも視認性に優れた液晶表示素子が実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる液晶表示素子の構成の一例を示
す断面模式図である。
【図2】本発明にかかる液晶表示素子の配向方向を示し
た図である。
【図3】本発明にかかる液晶表示素子の光学棚方向を示
した図である。
【図4】本発明にかかる液晶表示素子の構成の一例を示
す断面模式図である。
【図5】本発明にかかる液晶表示素子の構成の一例を示
す断面模式図である。
【符号の説明】
1、2 透明基板 3、30 透明電極 4、28 反射層 5、6 配向膜層 8 液晶材料 9 偏光板 10 位相差板 11 前方散乱板 12 バックライト 13、31 穴 27 カラーフィルター層 29 保護膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年2月25日(1999.2.2
5)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】液晶表示素子背面にはバックライト12を
設置した。13は反射層中の本発明にかかわる穴であ
る。穴13はホトリソグラフイーで形成した。このよう
に液晶表示素子を構成することにより、反射型液晶表示
素子において、バックライトを使用することが可能とな
った。実施例では透明基板の間隙dが6ミクロンになる
ようにスぺーサを散布し狭持し、液晶材料の屈折率異方
性Δnと間隙dとの積Δn×dが0.60から0.7ミ
クロン、正確には0.65ミクロンになるようにした。
位相差板は1/4ラムダ板を2枚債層した。さらに白黒
表示でコントラスト比が良くなるように偏光板9と位相
差板10の光学軸を調整した。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】図2は図1で説明した液晶表示素子の配向
方向を、法線方向すなわち図1では偏光板9方向から下
透明基板2の方向を見た場合の図である。図中14は液
晶表示素子の水平(左右)方向を示す線で、15は上下
方向を示す線である。16は配向膜5の配向方向で、水
平線14となす角度17は30°である。また18は配
向膜6の配向方向で、水平線14となす角度19は30
°である。この場合液晶材料のツイスト角度20は24
0°となる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】図3は図1で説明した液晶表示素子の偏光
板9の吸収軸方向21と水平線17とのなす角度22は
10°、2枚の1/4ラムダ板の延伸軸方向23、24
が水平線17となす角度25、26はそれぞれ60°、
10°である。延伸軸方向23の1/4ラムダ板は偏光
板9側、延伸軸方向24の1/4ラムダ板は前方散乱板
11側に積層している。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】以上は白黒液晶表示素子の場合について説
明したが、図4のように透明電極3と透明基板1の間に
2色以上からなるカラーフィルター層27を形成し、カ
ラー液晶表示素子としてもよい。この場合反射層の穴の
数をカラーフィルターの色により異なるように形成する
ことにより輝度バランス、カラーバランスを調整するこ
とができる。具体的には透過率の低いカラーフィルター
の色の場合、反射層の穴の数を多くしたり、直径を大き
くし光の透過率を上げる。また透過率が高い場合には反
射層の穴の数を少なくしたり、直径を小さくし光の透過
率を下げることにより表示色の調整を行う。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】本願発明にかかる液晶表示装置の光学軸方向を
示した図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 240°から260°ねじれたネマチッ
    ク液晶層と、前記ネマチック液晶層を挟んだ偏光板と反
    射層と、前記ネマチック液晶層と前記偏光板の間に位相
    差板が少なくとも1枚設置された液晶表示素子におい
    て、前記反射層に穴を有し、前記反射層の下側に光源を
    有することを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記反射層の穴の最大開口長は30ミク
    ロン以下であることを特徴とする請求項1記載の液晶表
    示素子。
  3. 【請求項3】 前記反射層の穴の単位面積中の面墳合計
    をMとしたとき、単位面積中に占めるMの割合が2%以
    上かつ10%以下であることを特徴とする請求項1記載
    の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 前記偏光板と前記反射層の間には少なく
    とも2色以上のカラーフィルター層が設置されており、
    前記反射層の穴の数は、前記カラーフィルターの色によ
    り異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素
    子。
  5. 【請求項5】 前記反射層の穴の深さは、前記反射層の
    厚さ以下であることを特徴とする請求項1記載の液晶表
    示素子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003057638A (ja) * 2001-08-22 2003-02-26 Nec Corp 液晶表示装置
US7407316B2 (en) 2004-12-23 2008-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd. LCD backlight system using light emitting diode chip
US7750996B2 (en) 2001-05-18 2010-07-06 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display device
CN108474522A (zh) * 2015-12-25 2018-08-31 富士胶片株式会社 直下型背光单元

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Effective date: 20040302