JP2001133770A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2001133770A
JP2001133770A JP31353399A JP31353399A JP2001133770A JP 2001133770 A JP2001133770 A JP 2001133770A JP 31353399 A JP31353399 A JP 31353399A JP 31353399 A JP31353399 A JP 31353399A JP 2001133770 A JP2001133770 A JP 2001133770A
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JP
Japan
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liquid crystal
substrate
light source
auxiliary light
layer
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JP31353399A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Ito
理 伊東
Shinichi Komura
真一 小村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection type liquid crystal display device which increases the range of colors to be displayed when an auxiliary light source is turned on in a dark environment. SOLUTION: The liquid crystal display device consists of a first substrate 11, second substrate 12, liquid crystal layer 10, auxiliary light source 50 and driving device. The liquid crystal layer is held between the first substrate and the second substrate to form a liquid crystal cell, and the driving device is connected to the first substrate and the second substrate. The device is equipped with a voltage applying means on the faces near the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate. The first substrate has a first reflection plate 21 on the face near the liquid crystal layer, and the second substrate has a second reflection plate 22 and color conversion layers 44, 45, 46 on the face near the liquid crystal layer. The second reflection plate has an opening 23 for the auxiliary light source in a nonpixel part. The auxiliary light source is disposed on the back of the liquid crystal cell and near the second substrate. The light from the auxiliary light source passes through the color conversion layers and the opening for the auxiliary light source and then enters the first reflection plate and then the second reflection plate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に、補助光源を必須とする反射型の液晶表示装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a reflection type liquid crystal display device which requires an auxiliary light source.

【0002】[0002]

【従来の技術】バックライトを光源とする透過型液晶表
示装置では、外部から入射する光の表面反射によりコン
トラスト比が低下し、表色範囲が縮小する。特に、晴天
時の屋外等の明るい環境下では、バックライトの光量よ
りも表面反射の光量が多いため、使用者が表示を殆ど認
識できないほど視認性が低下する。これに対して、反射
型カラー液晶表示装置は、外部から入射する光を反射し
て表示するため、周囲の環境によらず、一定のコントラ
スト比と表色範囲が得られる。特に、晴天時の屋外等の
明るい環境下では透過型液晶表示装置よりも良好な視認
性が得られる。しかし、照明の弱い屋内等の暗い環境下
では、入射光量が減少するため、反射型液晶表示装置は
表示が暗くなり、視認性が低下する。もし仮に印刷物と
同等、あるいはそれ以上の反射率とコントラスト比を有
する反射型カラー液晶表示装置が実現したとしても、よ
り暗い環境下において表示が暗くなることは避けられな
い。従って、反射型カラー液晶表示装置には補助光源が
必須である。補助光源には、例えば特開平10−268
308号公報や特開平10−268306号公報に記載
されているフロントライトがある。フロントライトは蛍
光ランプ等の光源と導光板から構成されている。光源は
導光板の側面に位置しており、ここで発生した光は導光
板に入る。導光板は表示部の全面を覆うように分布して
おり、光は導光板の上面で反射されて表示部分を照明す
る。あるいはまた、特開平10−213799号公報に
は、平面状の補助光源を表示部全面を覆うように配置
し、表示部分を直接照明する方法が記載されている。補
助光源は、例えばエレクトロルミネッセンス素子であ
り、電極は透明電極であるため、補助光源を通して表示
部を見ることができる。反射型カラー液晶表示装置で
は、透過型カラー液晶表示装置と同様にカラーフィルタ
を用いるが、補助光源を使用しない場合の反射率を向上
するために色素量の少ない淡色カラーフィルタを用い
る。淡色カラーフィルタは通常のカラーフィルタよりも
透過率は高いが、色純度が低いという特徴を有する。
2. Description of the Related Art In a transmission type liquid crystal display device using a backlight as a light source, the contrast ratio is reduced due to surface reflection of light incident from the outside, and the color specification range is reduced. In particular, in a bright environment such as outdoors on a sunny day, the amount of surface reflection is larger than the amount of light of the backlight, so that the visibility is reduced so that the user can hardly recognize the display. On the other hand, the reflection type color liquid crystal display device reflects the light incident from the outside and displays the same, so that a constant contrast ratio and a color specification range can be obtained regardless of the surrounding environment. In particular, in a bright environment such as outdoors in fine weather, better visibility than a transmissive liquid crystal display device can be obtained. However, in a dark environment such as indoors where lighting is weak, the amount of incident light is reduced, so that the display of the reflective liquid crystal display device is dark, and the visibility is reduced. Even if a reflective color liquid crystal display device having a reflectance and a contrast ratio equal to or higher than that of a printed matter is realized, it is inevitable that the display becomes dark in a darker environment. Therefore, an auxiliary light source is indispensable for the reflection type color liquid crystal display device. As the auxiliary light source, for example,
There is a front light described in Japanese Patent Publication No. 308 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-268306. The front light includes a light source such as a fluorescent lamp and a light guide plate. The light source is located on the side of the light guide plate, and the light generated here enters the light guide plate. The light guide plate is distributed so as to cover the entire surface of the display unit, and light is reflected on the upper surface of the light guide plate to illuminate the display portion. Alternatively, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-21799 describes a method of arranging a planar auxiliary light source so as to cover the entire display portion and directly illuminating the display portion. The auxiliary light source is, for example, an electroluminescent element, and the electrodes are transparent electrodes, so that the display unit can be viewed through the auxiliary light source. In a reflection type color liquid crystal display device, a color filter is used in the same manner as in a transmission type color liquid crystal display device, but a light color filter having a small amount of dye is used in order to improve the reflectance when an auxiliary light source is not used. The light color filter has a higher transmittance than a normal color filter, but has a lower color purity.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】淡色カラーフィルタの
色は、通常のカラーフィルタよりも色純度が低い。表色
範囲がカラーフィルタの色純度だけで決定される場合に
は、淡色カラーフィルタを用いた反射型カラー液晶表示
装置の表色範囲は、透過型カラー液晶表示装置よりも狭
くなる。日中の屋外等の明るい環境下では、周囲から液
晶表示装置に入射する光の強度が強く、その表面反射光
は透過型カラー液晶表示装置のバックライト光に比較で
きるほど強まることもある。このような場合には、透過
型カラー液晶表示装置のコントラスト比は著しく低下
し、表色範囲も縮小する。これに対して、反射型カラー
液晶表示装置では、表面反射よりも反射板での反射が強
いため、その影響を受けない。表面反射が支配的な環境
では、反射型カラー液晶表示装置の方がコントラスト比
が高く、表色範囲が広くなることもある。一方、暗い環
境下では、反射型カラー液晶表示装置に前述のような補
助光源を組み合わせ、その光量を充分に増大すれば、明
るさについては透過型液晶表示装置と同等にできる。し
かし、このとき両者の表色範囲はカラーフィルタの色純
度で決定されるため、反射型カラー液晶表示装置の表色
範囲は透過型カラー液晶表示装置よりも狭くなる。その
ため、暗い環境下では、反射型カラー液晶表示装置の視
認性は透過型液晶表示装置に比べて劣っていた。従来の
補助光源は、暗い環境下において反射型カラー液晶表示
装置の明るさを向上する機能だけしか有していなかっ
た。補助光源点灯時に明るさに加えて表色範囲を拡大で
きれば、暗い環境下における反射型カラー液晶表示装置
の視認性を透過型液晶表示装置に更に近付けることがで
きる。
The color of a light color filter has lower color purity than a normal color filter. When the color specification range is determined only by the color purity of the color filter, the color specification range of the reflective color liquid crystal display device using the light color filter is narrower than that of the transmission color liquid crystal display device. In a bright environment such as outdoors during the daytime, the intensity of light incident on the liquid crystal display device from the surroundings is high, and the surface reflected light may be strong enough to be compared with the backlight light of the transmission type color liquid crystal display device. In such a case, the contrast ratio of the transmission type color liquid crystal display device is significantly reduced, and the color specification range is also reduced. On the other hand, in the reflection type color liquid crystal display device, the reflection on the reflection plate is stronger than the surface reflection, so that the reflection type liquid crystal display device is not affected. In an environment where surface reflection is dominant, a reflective color liquid crystal display device may have a higher contrast ratio and a wider color specification range. On the other hand, in a dark environment, the brightness can be made equal to that of the transmissive liquid crystal display device by combining the above-mentioned auxiliary light source with the reflective color liquid crystal display device and sufficiently increasing the amount of light. However, at this time, since the color ranges of both are determined by the color purity of the color filters, the color range of the reflective color liquid crystal display device is narrower than that of the transmissive color liquid crystal display device. Therefore, in a dark environment, the visibility of the reflection type liquid crystal display device was inferior to that of the transmission type liquid crystal display device. The conventional auxiliary light source has only a function of improving the brightness of the reflective color liquid crystal display device in a dark environment. If the color specification range can be expanded in addition to the brightness when the auxiliary light source is turned on, the visibility of the reflective color liquid crystal display device in a dark environment can be made closer to that of the transmissive liquid crystal display device.

【0004】本発明の課題は、暗い環境下において補助
光源点灯時に表色範囲をより拡大する反射型の液晶表示
装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a reflection type liquid crystal display device which can further expand a color specification range when an auxiliary light source is turned on in a dark environment.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第一の基板
は液晶層に近接する側に第一の反射板を有し、第二の基
板は液晶層に近接する側に第二の反射板と色変換層を有
し、第二の反射板は非画素部分に補助光源開口部を有
し、補助光源は液晶セルの背後に位置して第二の基板に
近接し、補助光源光は色変換層と補助光源開口部を通過
した後に第一の反射板に入射し、その後に第二の反射板
に入射することによって、解決される。ここで、色変換
層は赤、緑、青の発光色を有する色変換層からなり、各
色変換層を発した光はそれぞれ別の画素に対応する第二
の反射板に選択的に入射するすると共に、各画素はカラ
ーフィルタを備え、カラーフィルタは赤、緑、青の透過
光色を有するカラーフィルタからなり、赤のカラーフィ
ルタは赤の色変換層に近接して分布し、緑のカラーフィ
ルタは緑の色変換層に近接して分布し、青のカラーフィ
ルタは青の色変換層に近接して分布する。また、第一の
反射板と第一の基板の間に傾斜層を有し、第一の反射板
の反射面法線は傾斜層の斜面に沿って第一の基板の法線
に対して傾ける。また、第一の基板もしくは第二の基板
は液晶層に近接する側に柱状突起を有し、柱状突起は傾
斜面を有し、傾斜面のうちの一部は補助光源開口部に重
なり合いかつ金属層を有し、第一の反射板として機能す
る。また、第二の基板と補助光源の間にマイクロレンズ
アレイを有し、マイクロレンズアレイは補助光源光を補
助光源開口部に集光する。
The above object is achieved by a first substrate having a first reflection plate on a side close to a liquid crystal layer, and a second substrate having a second reflection plate on a side close to the liquid crystal layer. A second reflector having an auxiliary light source opening in a non-pixel portion, the auxiliary light source being located behind the liquid crystal cell and close to the second substrate, and the auxiliary light source light The problem is solved by entering the first reflection plate after passing through the color conversion layer and the auxiliary light source opening, and thereafter entering the second reflection plate. Here, the color conversion layers are composed of color conversion layers having red, green, and blue emission colors, and light emitted from each color conversion layer selectively enters the second reflector corresponding to a different pixel. In addition, each pixel includes a color filter, and the color filter includes a color filter having red, green, and blue transmitted light colors, and the red color filter is distributed close to the red color conversion layer, and a green color filter is provided. Are distributed close to the green color conversion layer, and the blue color filter is distributed close to the blue color conversion layer. In addition, a slope layer is provided between the first reflector and the first substrate, and a reflection surface normal of the first reflector is inclined with respect to a normal of the first substrate along the slope of the slope layer. . Further, the first substrate or the second substrate has columnar projections on a side close to the liquid crystal layer, the columnar projections have an inclined surface, and a part of the inclined surface overlaps with the auxiliary light source opening and is made of metal. It has a layer and functions as a first reflector. In addition, a microlens array is provided between the second substrate and the auxiliary light source, and the microlens array focuses the auxiliary light source on the auxiliary light source opening.

【0006】なお、本発明において、第一の基板は液晶
層に近接する側にアクティブ素子を有し、アクティブ素
子はこれに画像信号と走査信号を送る信号配線と画素電
極に接続し、画素電極のうちの一部は補助光源開口部に
重なり合いかつ傾斜層の斜面上に分布し、第一の反射板
として機能させることができる。また、第二の基板は液
晶層に近接する側に位相板を有しても良い。また、第二
の反射板には押型加工によって形成した凹凸形成層を設
けることができる。また、第一の基板の外側に第一の偏
光板を配置し、第二の基板の液晶層に近接する側に第二
の偏光板を配置することができる。また、第二の基板と
補助光源の間にマイクロプリズムアレイを有し、マイク
ロレンズアレイの断面は半円状もしくは円弧状の曲線を
含み、半円もしくは円弧の中心は基板法線方向から見て
補助光源開口部に重なり合うようにすることができる。
また、マイクロレンズアレイの断面形状は概略直三角形
または直線状の短辺と曲線状の長辺からなる繰り返し構
造とし、マイクロプリズムアレイは補助光源光の伝播方
向の平均を基板法線から傾いた方向に変え、かつ、補助
光源光を補助光源開口部に集光するようにすることがで
きる。
In the present invention, the first substrate has an active element on the side close to the liquid crystal layer, and the active element is connected to a signal wiring for transmitting an image signal and a scanning signal to the pixel electrode, and to the pixel electrode. Some of them overlap the auxiliary light source opening and are distributed on the slope of the inclined layer, and can function as the first reflector. Further, the second substrate may have a phase plate on the side close to the liquid crystal layer. The second reflector may be provided with a concavo-convex forming layer formed by stamping. Further, the first polarizing plate can be arranged outside the first substrate, and the second polarizing plate can be arranged on the side of the second substrate close to the liquid crystal layer. In addition, a microprism array is provided between the second substrate and the auxiliary light source, and the cross section of the microlens array includes a semicircular or arc-shaped curve, and the center of the semicircle or arc is viewed from the normal direction of the substrate. It can overlap with the auxiliary light source opening.
Also, the cross-sectional shape of the microlens array is a repetitive structure consisting of a substantially right triangle or a straight short side and a curved long side, and the microprism array is configured such that the average of the auxiliary light source propagation directions is inclined from the substrate normal. And the auxiliary light source light is focused on the auxiliary light source opening.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による液晶
表示装置の断面図であり、図2(b)に示すように画素
電極17に平行な切断線3、4における断面図である。
図1において、一対の基板の内の第一の基板11は、ホ
ウケイサンガラス製であり、厚さは0.7mmであり、
液晶層10に近接する側に絶縁層31、傾斜層32、ア
クティブ素子25(図2(b))、画素電極17、第一
の配向膜13が順次積層されている。画素電極17は、
Indium Tin Oxide(ITO)製であ
り、その層厚は2000Åであり、アクティブ素子25
に接続されている。アクティブ素子25は、逆スタガ型
の薄膜トランジスタであり、ゲート配線27と信号配線
26に接続されている。ゲート配線27と信号配線26
は第一の基板11に近接する側に反射防止層29を備え
ている。反射防止層29は酸化アルミからなり、その層
厚は0.2μmである。この他にも、反射防止層29は
酸化クロムで第一の電極はクロムであっても良い。ある
いはまた、反射防止層29は金属酸化物または顔料など
の光吸収体であっても良い。ゲート配線27と信号配線
26は絶縁層31により絶縁されている。絶縁層31は
窒化シリコン製であり、膜厚は1μmである。傾斜層3
2は、信号配線26と絶縁層31の間に形成されてい
る。図2(a)は、基板法線方向から見た第一の基板1
1であり、絶縁層31の上に傾斜層32を形成した状態
を示す。傾斜層32の形状はなだらかな斜面を有する台
形状であり、台形の底部は約200μm×30μmの長
方形である。台形の頂部はこれよりも小さい長方形であ
り、その大きさは約180μm×10μmである。台形
の高さは約3μmである。図2(b)は、傾斜層32の
上に画素電極17を形成した状態を示す。傾斜層32の
斜面の一つは画素電極17と重なり、画素電極17の液
晶層10に近接する側は鏡面であるため、反射板として
機能する。画素電極17が傾斜層32と重なる部分を第
一の反射板21と呼ぶと、第一の反射板21は傾斜層3
2により傾いているため、第一の基板11の巨視的な平
面に対して垂直に入射した光をその反射面の法線が向く
方位に反射する。画素電極17は、1画素を形成し、そ
の形状は概略正方形であり、大きさは約275μm×8
0μmである。画素電極間の距離は縦方向に25μm、
横方向で20μmであり、開口率は約75%である。第
一の基板11はこの画素電極17をマトリクス状に備え
ており、その数は縦方向に480個、横方向に640×
3個である。第一の配向膜13には、日産化学工業株式
会社製のポリイミド系有機高分子を用いた。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along cutting lines 3 and 4 parallel to the pixel electrode 17 as shown in FIG.
In FIG. 1, a first substrate 11 of the pair of substrates is made of borosilicate glass, has a thickness of 0.7 mm,
An insulating layer 31, an inclined layer 32, an active element 25 (FIG. 2B), a pixel electrode 17, and a first alignment film 13 are sequentially stacked on the side close to the liquid crystal layer 10. The pixel electrode 17
It is made of Indium Tin Oxide (ITO).
It is connected to the. The active element 25 is an inverted staggered thin film transistor, and is connected to the gate wiring 27 and the signal wiring 26. Gate wiring 27 and signal wiring 26
Is provided with an antireflection layer 29 on the side close to the first substrate 11. The antireflection layer 29 is made of aluminum oxide and has a thickness of 0.2 μm. Alternatively, the antireflection layer 29 may be made of chromium oxide and the first electrode may be made of chromium. Alternatively, the antireflection layer 29 may be a light absorber such as a metal oxide or a pigment. The gate wiring 27 and the signal wiring 26 are insulated by the insulating layer 31. The insulating layer 31 is made of silicon nitride and has a thickness of 1 μm. Graded layer 3
2 is formed between the signal wiring 26 and the insulating layer 31. FIG. 2A shows the first substrate 1 viewed from the normal direction of the substrate.
1, which shows a state in which the inclined layer 32 is formed on the insulating layer 31. The shape of the inclined layer 32 is a trapezoid having a gentle slope, and the bottom of the trapezoid is a rectangle of about 200 μm × 30 μm. The top of the trapezoid is a smaller rectangle, approximately 180 μm × 10 μm. The height of the trapezoid is about 3 μm. FIG. 2B shows a state where the pixel electrode 17 is formed on the inclined layer 32. One of the slopes of the inclined layer 32 overlaps with the pixel electrode 17, and the side of the pixel electrode 17 close to the liquid crystal layer 10 is a mirror surface, and thus functions as a reflector. When the portion where the pixel electrode 17 overlaps the inclined layer 32 is called a first reflector 21, the first reflector 21 is
2, the light incident perpendicularly to the macroscopic plane of the first substrate 11 is reflected in the direction in which the normal of the reflection surface is directed. The pixel electrode 17 forms one pixel, has a substantially square shape, and a size of about 275 μm × 8
0 μm. The distance between the pixel electrodes is 25 μm in the vertical direction,
It is 20 μm in the lateral direction, and the aperture ratio is about 75%. The first substrate 11 includes the pixel electrodes 17 in a matrix, and the number thereof is 480 in the vertical direction and 640 × in the horizontal direction.
There are three. For the first alignment film 13, a polyimide organic polymer manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. was used.

【0008】一対の基板の内の第二の基板12は、第一
の基板と同じ材質と厚さであり、色変換層44、45、
46、第一の平坦化層47、凹凸形成層20、第二の反
射板22、第二の平坦化層48、カラーフィルタ41、
42、43、第三の平坦化層49、共通電極16、第二
の配向膜14を有する。色変換層44、45、46は、
層厚が約2μmであり、ストライプ状の形状である。赤
の色変換層44、緑の色変換層45、青の色変換層46
が順次並んでおり、ストライプの幅とストライプ間の幅
はそれぞれ50μmと250μmである。また、色変換
層は色素を含むバインダー樹脂からなり、赤の色変換層
44の色素にはシアニン系色素の4−ジシアノメチレン
−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)
−4H−ピランを用いた。緑の色変換層45の色素には
クマリン系色素の2、3、5、6−1H、4H−テトラ
ヒドロ−8−トリフロロメチルキノリジノ(9、9a、
1−gh)クマリンを用いた。青の色変換層46の色素
にはスチルベン系色素である1、4−ビス(2−メチル
スチル)ベンゼンを用いた。また、バインダー樹脂には
ポリメチルメタクリレートを用いた。バインダー樹脂に
対する各色素の混合比は5%から10%とした。第一の
平坦化層47は、アクリル系樹脂からなり、層厚は約2
μmである。凹凸形成層20は、ポジ型もしくはネガ型
のフォトレジストであり、第一の平坦化層47と第二の
反射板22の間に島状に多数分布する。フォトリソグラ
フにより円柱状に形成した後に加熱してその形状を変形
し、緩やかな傾斜の凸面とする。凸面の直径は15μ
m、高さは1μmである。反射電極はAl製であり、そ
の層厚は200nmである。反射電極の表面は凸面形成
層に沿って緩やかな凹凸面になり、反射電極の巨視的平
面の正反射方向とは異なる種々の方向に光を反射するこ
とができる。凹凸形成層20は、第一の基板11上の画
素電極17に対応する部分に分布する。また、反射電極
は第二の基板12上の全面には分布しておらず、反射電
極の分布しない部分を補助光源開口部23と呼ぶことに
すると、補助光源開口部23の形状は長方形状であり、
その短辺の長さは8μm、長辺の長さは200μmであ
る。補助光源開口部23の間隙は短辺方向において92
μm、長辺方向で100μmであり、色変換層44、4
5、46の分布に対応するように分布する。第二の平坦
化層48はアクリル系樹脂からなり、層厚は約2μmで
ある。カラーフィルタ41、42、43はストライプ状
であり、その幅は約85μm、間隙は約15μmであ
る。カラーフィルタは赤のカラーフィルタ41、緑のカ
ラーフィルタ42、青のカラーフィルタ43が順次並ん
でいる。赤のカラーフィルタ41は赤の色変換層44に
近接しており、緑のカラーフィルタ42は緑の色変換層
45に近接しており、青のカラーフィルタ43は青の色
変換層46に近接している。第三の平坦化層49は、ア
クリル系樹脂からなり、層厚は約2μmである。これ以
外にも、第一の平坦化層47、第二の平坦化層48、第
三の平坦化層49はエポキシ系の樹脂であっても良い。
共通電極16はITO製であり、層厚は0.2μmであ
る。第二の配向膜14には、第一の配向膜13と同様に
日産化学工業株式会社製のポリイミド系有機高分子を用
いた。第一の配向膜13と第二の配向膜14にはラビン
グ法で配向処理を施し、組み立て時に第一の配向膜13
と第二の配向膜14間で液晶層10の配向方向が240
度回転するようにした。第二の基板12上の色変換層4
4、45、46、補助光源開口部23、カラーフィルタ
41、42、43の分布の相互関係は、図1に示したよ
うに、色変換層44、45、46とカラーフィルタ4
1、42、43のストライプは互いに平行であり、か
つ、色変換層44、45、46と、補助光源開口部23
と、カラーフィルタ41、42、43の間隙が第二の基
板12の基板法線方向から見て重なり合うように分布す
る。これにより、第二の基板12の下方に位置する補助
光源50からの光を色変換層44、45、46を通し、
さらにその上方に導くことができる。
The second substrate 12 of the pair of substrates is made of the same material and has the same thickness as the first substrate.
46, a first flattening layer 47, an unevenness forming layer 20, a second reflector 22, a second flattening layer 48, a color filter 41,
42, 43, a third planarization layer 49, a common electrode 16, and a second alignment film 14. The color conversion layers 44, 45, 46
The layer thickness is about 2 μm, and it has a stripe shape. Red color conversion layer 44, green color conversion layer 45, blue color conversion layer 46
Are sequentially arranged, and the width of the stripe and the width between the stripes are 50 μm and 250 μm, respectively. The color conversion layer is made of a binder resin containing a dye, and the dye of the red color conversion layer 44 is a cyanine dye, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (p-dimethylaminostillyl).
-4H-pyran was used. The dyes of the green color conversion layer 45 include coumarin-based dyes 2, 3, 5, 6-1H and 4H-tetrahydro-8-trifluoromethylquinolizino (9, 9a,
1-gh) Coumarin was used. As the dye for the blue color conversion layer 46, 1,4-bis (2-methylstil) benzene, which is a stilbene dye, was used. In addition, polymethyl methacrylate was used as the binder resin. The mixing ratio of each dye to the binder resin was 5% to 10%. The first planarization layer 47 is made of an acrylic resin and has a thickness of about 2
μm. The unevenness forming layer 20 is a positive type or negative type photoresist, and is distributed in a large number between the first planarizing layer 47 and the second reflector 22 in an island shape. After being formed into a cylindrical shape by photolithography, the shape is deformed by heating and then a convex surface having a gentle inclination is formed. The diameter of the convex surface is 15μ
m and the height is 1 μm. The reflection electrode is made of Al, and its layer thickness is 200 nm. The surface of the reflective electrode has a gentle uneven surface along the convex surface forming layer, and can reflect light in various directions different from the regular reflection direction of the macroscopic plane of the reflective electrode. The unevenness forming layer 20 is distributed on a portion of the first substrate 11 corresponding to the pixel electrode 17. The reflective electrode is not distributed over the entire surface of the second substrate 12, and a portion where the reflective electrode is not distributed is referred to as an auxiliary light source opening 23. When the auxiliary light source opening 23 has a rectangular shape. Yes,
The length of the short side is 8 μm, and the length of the long side is 200 μm. The gap between the auxiliary light source openings 23 is 92 in the short side direction.
μm and 100 μm in the long side direction.
It is distributed so as to correspond to the distribution of 5, 46. The second flattening layer 48 is made of an acrylic resin and has a thickness of about 2 μm. The color filters 41, 42, and 43 have a stripe shape, and have a width of about 85 μm and a gap of about 15 μm. As the color filters, a red color filter 41, a green color filter 42, and a blue color filter 43 are sequentially arranged. The red color filter 41 is close to the red color conversion layer 44, the green color filter 42 is close to the green color conversion layer 45, and the blue color filter 43 is close to the blue color conversion layer 46. are doing. The third flattening layer 49 is made of an acrylic resin and has a thickness of about 2 μm. In addition, the first planarizing layer 47, the second planarizing layer 48, and the third planarizing layer 49 may be made of an epoxy resin.
The common electrode 16 is made of ITO and has a layer thickness of 0.2 μm. As the second alignment film 14, a polyimide organic polymer manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. was used in the same manner as the first alignment film 13. The first alignment film 13 and the second alignment film 14 are subjected to an alignment treatment by a rubbing method, so that the first alignment film 13
Between the liquid crystal layer 10 and the second alignment film 14 is 240
Rotated by degrees. Color conversion layer 4 on second substrate 12
4, 45, 46, the auxiliary light source opening 23, and the color filters 41, 42, 43, the color conversion layers 44, 45, 46 and the color filter 4, as shown in FIG.
The stripes 1, 42, 43 are parallel to each other, and the color conversion layers 44, 45, 46 and the auxiliary light source opening 23
And the gaps between the color filters 41, 42, and 43 are distributed so as to overlap when viewed from the substrate normal direction of the second substrate 12. Accordingly, light from the auxiliary light source 50 located below the second substrate 12 passes through the color conversion layers 44, 45, and 46,
It can be guided further above.

【0008】次に、これらの2枚の基板11、12を双
方の配向膜13、14が対向する様にして組み立てた。
2枚の基板間の距離を均一にして、表示部全面にわたっ
て液晶層厚を均一にするため、両者の間にスペーサとシ
ール部を形成した。スペーサは、球状のポリマービーズ
であり、その直径は7μmであり、表示部全体に分散さ
れている。分散密度は1cm2当たり約100個とし
た。シール部は、エポキシ系樹脂に球状のポリマービー
ズを混合したものを表示部の周辺に塗付して形成した。
第一の基板11と第二の基板12の目合わせマークを適
宜配置し、これを用いて第一の基板11と第二の基板1
2を組み合わせることにより、色変換層44、45、4
6とカラーフィルタ41、42、43のストライプを画
素電極17に対して平行に配置した。かつ、基板法線方
向から見て色変換層44、45、46は画素電極17と
重なり合い、カラーフィルタ41、42、43は画素電
極17と重なり合い、補助光源開口部23が傾斜層32
の一方の斜面と重なり合う分布とした。
Next, the two substrates 11 and 12 were assembled so that both alignment films 13 and 14 faced each other.
In order to make the distance between the two substrates uniform and to make the thickness of the liquid crystal layer uniform over the entire display portion, a spacer and a seal portion were formed therebetween. The spacer is a spherical polymer bead having a diameter of 7 μm and dispersed throughout the display unit. The dispersion density was about 100 per 1 cm 2 . The seal portion was formed by applying a mixture of spherical polymer beads to an epoxy resin around the display portion.
The alignment marks of the first substrate 11 and the second substrate 12 are appropriately arranged, and the alignment marks are used to use the alignment marks.
2, the color conversion layers 44, 45, 4
6 and the stripes of the color filters 41, 42, 43 were arranged in parallel to the pixel electrode 17. The color conversion layers 44, 45, and 46 overlap the pixel electrode 17, the color filters 41, 42, and 43 overlap the pixel electrode 17, and the auxiliary light source opening 23 is formed of the inclined layer 32 when viewed from the substrate normal direction.
The distribution overlaps with one of the slopes.

【0009】液晶層10には、アントラキノン系および
ジアミン系の二色性色素2とMerck社製のカイラル
剤S811とMerck社製の液晶組成物MLZ479
2の混合物を用いた。S811の重量比は約0.9%と
した。封入口から真空封入して液晶層10を形成した。
MLZ4792は、誘電率異方性が正であり、アクティ
ブ駆動が可能な高抵抗の液晶組成物であり、この液晶材
料を真空封入法で第一の基板11と第二の基板12の間
に封入して液晶層10を形成した。なお、液晶層10の
1は液晶分子を表わす。
The liquid crystal layer 10 includes an anthraquinone-based and diamine-based dichroic dye 2, a chiral agent S811 manufactured by Merck, and a liquid crystal composition MLZ479 manufactured by Merck.
A mixture of 2 was used. The weight ratio of S811 was about 0.9%. The liquid crystal layer 10 was formed by vacuum sealing from the sealing opening.
MLZ4792 is a high-resistance liquid crystal composition having a positive dielectric anisotropy and capable of active driving. This liquid crystal material is sealed between the first substrate 11 and the second substrate 12 by a vacuum sealing method. Thus, a liquid crystal layer 10 was formed. Note that one of the liquid crystal layers 10 represents a liquid crystal molecule.

【0010】補助光源50を点灯しない状態において、
この液晶表示装置に白色光を照射し、ゲートオープンの
状態で反射率の印加電圧依存性を測定した。図4に示す
ように、ネガ型の印加電圧依存性が得られ、反射率が増
大を始めるしきい値電圧は約2.7Vであった。印加電
圧の実効値が1Vの時の反射率は5.4%であり、10
Vの時の反射率は20.2%であり、両電圧間で駆動す
ることにより、3.7:1のコントラスト比が得られ
た。その後、平面光源を第二の基板12の背後に配置
し、平面光源用の駆動回路と液晶層用の駆動回路を接続
し、さらに補強用の金枠をつけて液晶表示装置とした。
補助光源50には、主に青の光を発するものを用いた。
青の光を発する光源には有機エレクトロルミネッセンス
(EL)素子、無機EL素子、青色の蛍光体のみを含む
冷陰極管等があり、これらが適用可能である。陽極、正
孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を順
次積層した構造であり、ジスチルアリレーン誘導体にジ
スチルアリレーンアミン誘導体を添加したものを発光層
に有する。電圧5V印加時に青色の光を発し、その明る
さは約80cd/m2である。陽極はITO製で透明で
あるため、陽極側に光を発する。陽極が第二の基板12
に近接するように補助光源50を配置した。ここで、光
の色(波長)をより高エネルギーに対応する短波長側の
色に変換するためには、非線形光学材料が必要である
が、変換効率が低く、明るい表示が得られないのに比
し、本実施形態では、可視光のなかでもエネルギーが高
い青い光を発する補助光源50を用いることにより、蛍
光体からなる色変換層44、45、46を用いて高い効
率で赤や緑等の他の色に変換でき、明るい表示を得るこ
とができる。
In a state where the auxiliary light source 50 is not turned on,
The liquid crystal display was irradiated with white light, and the dependence of the reflectance on the applied voltage was measured with the gate open. As shown in FIG. 4, the negative applied voltage dependency was obtained, and the threshold voltage at which the reflectance started to increase was about 2.7V. When the effective value of the applied voltage is 1 V, the reflectance is 5.4%,
The reflectance at V was 20.2%, and a 3.7: 1 contrast ratio was obtained by driving between the two voltages. Thereafter, the planar light source was disposed behind the second substrate 12, the driving circuit for the planar light source and the driving circuit for the liquid crystal layer were connected, and a reinforcing metal frame was provided to obtain a liquid crystal display device.
As the auxiliary light source 50, a light source mainly emitting blue light was used.
The light source that emits blue light includes an organic electroluminescence (EL) element, an inorganic EL element, a cold cathode tube including only a blue phosphor, and the like, and these are applicable. It has a structure in which an anode, a hole injecting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, an electron transporting layer, and a cathode are sequentially laminated, and has a light emitting layer obtained by adding a distilaryleneamine derivative to a distilarylene derivative. It emits blue light when a voltage of 5 V is applied, and its brightness is about 80 cd / m 2 . Since the anode is made of ITO and is transparent, it emits light toward the anode. The anode is the second substrate 12
The auxiliary light source 50 is arranged so as to be close to. Here, in order to convert the color (wavelength) of light to a color on the short wavelength side corresponding to higher energy, a nonlinear optical material is required, but the conversion efficiency is low and a bright display cannot be obtained. In contrast, in the present embodiment, by using the auxiliary light source 50 that emits blue light having high energy among visible light, the color conversion layers 44, 45, and 46 made of phosphors are used to efficiently use red, green, and the like. Can be converted to other colors, and a bright display can be obtained.

【0011】次に、補助光源50に周波数60Hz、実
効電圧10Vの交流電界を印加したところ、第二の基板
12に向けて青色の光を発した。図3に、補助光源点灯
時に使用者に到達する光の光路を示す。比較のため、補
助光源非点灯時に外部から入射して使用者に到達する反
射光の光路の一例を図3に並記する。外部入射光65は
第二の反射板22で反射されて使用者に向かい、光路上
に反射過程を一回有するが、補助光源光61は二回の反
射過程を有する。青色の補助光源光は色変換層43で波
長を変えられた後に補助光源開口部23を通過し、第一
の反射板21で反射された後に第二の反射板22に入射
し、第二の反射板22で反射された後に使用者に向か
う。赤の色変換層44は赤色のカラーフィルタ41を備
えた画素に近接し、赤の色変換層44を通過した光が入
射する第一の反射板21はその反射面の法線を赤色のカ
ラーフィルタ41側に向けている。そのため、赤の色変
換層44を通過して赤色となった光を赤色のカラーフィ
ルタ41を備えた画素に選択的に導くことができる。緑
の光と青の光についても同様である。補助光源点灯時に
は、暗室の様な暗い環境においても表示を読み取ること
ができた。補助光源50点灯時の反射率の印加電圧依存
性も非点灯時と同様にネガ型であり、しきい値電圧も約
2.7Vであった。その時のコントラスト比は2.9:
1であり、外部から白色光を照射して測定した場合とほ
ぼ同様の値が得られた。明表示の輝度は11cd/m2
であった。また、補助光源非点灯時と点灯時の赤、緑、
青表示の色相を測定した。測定結果を国際照明学会19
31XYZ表色系にプロットしたところ、図5に示した
ように、補助光源点灯時の方がより光源光のプロットか
ら離れて分布しており、より鮮やかな色表示が得られ
た。ここで、図5において、81は補助光源非点灯時の
表色範囲、82は補助光源点灯時の表色範囲、83は従
来の補助光源点灯時の表色範囲をそれぞれ表わす。
Next, when an AC electric field having a frequency of 60 Hz and an effective voltage of 10 V was applied to the auxiliary light source 50, blue light was emitted toward the second substrate 12. FIG. 3 shows an optical path of light reaching the user when the auxiliary light source is turned on. For comparison, FIG. 3 shows an example of the optical path of reflected light that enters from outside and reaches the user when the auxiliary light source is not turned on. The external incident light 65 is reflected by the second reflection plate 22 toward the user, and has one reflection process on the optical path, whereas the auxiliary light source light 61 has two reflection processes. The blue auxiliary light source light passes through the auxiliary light source opening 23 after being changed in wavelength by the color conversion layer 43, is reflected by the first reflective plate 21, then enters the second reflective plate 22, and After being reflected by the reflection plate 22, the light goes to the user. The red color conversion layer 44 is close to the pixel provided with the red color filter 41, and the first reflector 21 on which the light passing through the red color conversion layer 44 is incident changes the normal of its reflection surface to the red color. It faces the filter 41 side. Therefore, the light that has passed through the red color conversion layer 44 and turned red can be selectively guided to the pixel including the red color filter 41. The same applies to green light and blue light. When the auxiliary light source was turned on, the display could be read even in a dark environment such as a dark room. The dependency of the reflectance on the applied voltage when the auxiliary light source 50 was turned on was also negative as in the case of no lighting, and the threshold voltage was about 2.7 V. The contrast ratio at that time was 2.9:
1, which was almost the same as the value measured when white light was irradiated from the outside. Brightness of bright display is 11 cd / m2
Met. In addition, red, green,
The hue of blue display was measured. International Lighting Institute 19
When plotted in the 31XYZ color system, as shown in FIG. 5, when the auxiliary light source was turned on, the distribution was farther away from the plot of the light source light, and a more vivid color display was obtained. In FIG. 5, reference numeral 81 denotes a color specification range when the auxiliary light source is not lit, 82 denotes a color specification range when the auxiliary light source is lit, and 83 denotes a color specification range when the conventional auxiliary light source is lit.

【0012】以上のように、第1の実施形態では、第二
の基板12の背後に青色の光を発する平面光源を備え、
これを色変換層を用いて赤、緑、青の光に変換し、これ
をそれぞれ赤、緑、青のカラーフィルタを備えた画素に
選択的に導いることにより、暗い環境下における表示の
読み取りを可能にしただけではなく、補助光源点燈時に
表色範囲を拡大することができた。
As described above, in the first embodiment, the plane light source that emits blue light is provided behind the second substrate 12,
This is converted to red, green, and blue light using a color conversion layer, and selectively guided to pixels having red, green, and blue color filters, respectively, to read a display in a dark environment. In addition to this, it was possible to expand the color specification range when the auxiliary light source was turned on.

【0013】図7は、本発明の第2の実施形態を示す。
本実施形態の液晶表示装置は、第1の実施形態(図1)
の第二の配向膜14と液晶層10の間に位相板35と第
三の配向膜15を形成した。位相板35の形成過程を以
下に示す。初めに、第二の配向膜14をスピンコート法
によって形成し、これにラビングロールを用いてラビン
グ法により配向処理を施した。次に、第二の配向膜14
の上にキシレン等の溶媒に溶かした光重合性液晶分子を
スピンコート法を用いて塗布した。その後溶媒を除去
し、光重合性液晶分子を液晶層とし、第二の配向膜14
の配向方向に配向させた。光重合性液晶分子層は充分に
薄いため、光配向膜の配向規制力が層全体に及び、同層
は光配向膜で規定された方向に対して平行にホモジニア
ス配向を形成した。その後に光照射して重合し、配向方
向を保ったまま位相板35にした。光源には波長360
nmに輝線を有する高圧水銀燈を用い、照射光量は20
J/cm2、照射時間は5分とした。位相板35の膜厚
を約1μとすることにより、そのリタデーションを4分
の1波長とした。その後、第三の配向膜15をスピンコ
ート法によって形成した。光重合性液晶分子には分子末
端の一方もしくは両方にアクリル基を有する液晶分子を
用いた。後者については、例えばDirk J.Bro
er, Rifat A. M. Hikment,
Ger Challaらの文献(Makromol.
Chem, Vol 190, 3201−3215
(1989))に記載されている。これらの光重合性液
晶分子はアクリル基が光重合して分子主鎖となりポリマ
ーを形成する。また、中央部にメゾゲン部を有し、さら
に分子全体が棒状であることにより液晶状態をとること
ができる。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
The liquid crystal display device of the present embodiment is the first embodiment (FIG. 1)
A phase plate 35 and a third alignment film 15 were formed between the second alignment film 14 and the liquid crystal layer 10. The process of forming the phase plate 35 will be described below. First, the second alignment film 14 was formed by a spin coating method, and this was subjected to an alignment treatment by a rubbing method using a rubbing roll. Next, the second alignment film 14
Photopolymerizable liquid crystal molecules dissolved in a solvent such as xylene were applied on the substrate by using a spin coating method. Thereafter, the solvent is removed, and the photopolymerizable liquid crystal molecules are used as a liquid crystal layer.
. Since the photopolymerizable liquid crystal molecular layer was sufficiently thin, the alignment regulating force of the photoalignment film was applied to the entire layer, and the layer formed homogeneous alignment parallel to the direction defined by the photoalignment film. Thereafter, the polymer was irradiated with light and polymerized to form a phase plate 35 while maintaining the alignment direction. The light source has a wavelength of 360
A high-pressure mercury lamp having an emission line in nm is used.
J / cm 2 , and the irradiation time was 5 minutes. By setting the thickness of the phase plate 35 to about 1 μ, the retardation is set to a quarter wavelength. Thereafter, a third alignment film 15 was formed by spin coating. As the photopolymerizable liquid crystal molecule, a liquid crystal molecule having an acrylic group at one or both molecular terminals was used. For the latter, see, for example, Dirk J. et al. Bro
er, Rifat A. M. Hikment,
Ger Challa et al. (Makromol.
Chem, Vol 190, 3201-3215
(1989)). In these photopolymerizable liquid crystal molecules, an acrylic group is photopolymerized to form a molecular main chain to form a polymer. In addition, a liquid crystal state can be obtained by having a mesogen portion in the center and further having a whole molecule in a rod shape.

【0014】第三の配向膜15には、第一、第二の配向
膜13、14と同様に日産化学製のポリイミド系有機高
分子を用いた。第三の配向膜15にはラビング法で配向
処理を施し、第一の配向膜13と第三の配向膜15の配
向方向は反平行にした。また、第二の配向膜14と第三
の配向膜15の配向方向は45度をなすように配向処理
を施した。液晶材料はカイラル材を含まないものとし
た。以上により液晶層10はホモジニアス配向とし、か
つ、液晶層10の配向方向と位相板35の配向方向のな
す角を45度にした。
As the third alignment film 15, a polyimide organic polymer manufactured by Nissan Chemical Industries was used as in the first and second alignment films 13 and 14. The third alignment film 15 was subjected to an alignment treatment by a rubbing method, and the alignment directions of the first alignment film 13 and the third alignment film 15 were made antiparallel. In addition, an alignment process was performed such that the alignment direction of the second alignment film 14 and the third alignment film 15 was 45 degrees. The liquid crystal material did not contain a chiral material. As described above, the liquid crystal layer 10 was set to the homogeneous alignment, and the angle between the alignment direction of the liquid crystal layer 10 and the alignment direction of the phase plate 35 was set to 45 degrees.

【0015】e偏光の振動方向は二色性色素2の配向方
向を向いているため、二色性色素2により吸収される
が、o偏光の振動方向はその垂直方向であるため、吸収
されにくい。位相板35のリタデーションとその配向方
向が液晶層10の配向方向となす角を上記の様に設定し
たことにより、入射光が位相板35を通過し、第二の反
射板14で反射され、再び位相板35を通過する過程に
おいて、液晶層10中のe偏光とo偏光を入れ替えるこ
とを可能にした。これにより、液晶層10中の2成分の
光を共に充分に吸収でき、コントラスト比向上が可能に
なる。補助光源非点灯時に白色光を照射して、ゲートオ
ープンの状態で反射率の印加電圧依存性を測定した。そ
の結果、図6に示ように、ネガ型の印加電圧依存性が得
られた。実効値が1V、10Vの電圧印加時の反射率は
それぞれ3%、17%であり、両電圧間で駆動すること
により、5.7:1のコントラスト比が得られた。ま
た、補助光源点灯時の反射率の印加電圧依存性も非点灯
時と同様にネガ型であり、その時のコントラスト比は
8.1:1であり、外部から白色光を照射して測定した
場合よりもコントラスト比は向上した。明表示の輝度は
20cd/m2であった。また、補助光源非点灯時と点
灯時の赤、緑、青表示の色相を測定した。測定結果を国
際照明学会1931XYZ表色系にプロットしたとこ
ろ、補助光源点灯時の方がより光源光のプロットから離
れて分布しており、より鮮やかな色表示が得られた。
The vibration direction of the e-polarized light is directed by the dichroic dye 2 and thus is absorbed by the dichroic dye 2, but the vibration direction of the o-polarized light is perpendicular to the dichroic dye 2 and is therefore hardly absorbed. . By setting the angle between the retardation of the phase plate 35 and the alignment direction of the phase plate 35 with the alignment direction of the liquid crystal layer 10 as described above, incident light passes through the phase plate 35, is reflected by the second reflection plate 14, and is again reflected. In the process of passing through the phase plate 35, the e-polarized light and the o-polarized light in the liquid crystal layer 10 can be exchanged. Thereby, the two components of light in the liquid crystal layer 10 can both be sufficiently absorbed, and the contrast ratio can be improved. When the auxiliary light source was not lit, white light was irradiated, and the dependence of the reflectance on the applied voltage was measured with the gate open. As a result, as shown in FIG. 6, a negative applied voltage dependency was obtained. The reflectivity at the time of applying a voltage having an effective value of 1 V and 10 V was 3% and 17%, respectively. By driving between the two voltages, a contrast ratio of 5.7: 1 was obtained. The dependence of the reflectance on applied voltage when the auxiliary light source is turned on is negative as in the case of non-lighting, and the contrast ratio at that time is 8.1: 1, which is measured by irradiating white light from outside. The contrast ratio improved. The brightness of the bright display was 20 cd / m 2 . The hue of red, green, and blue display when the auxiliary light source was not lit and when it was lit was measured. When the measurement results were plotted in the International Illuminating Engineering Institute 1931 XYZ color system, the distribution when the auxiliary light source was turned on was more distant from the plot of the light source light, and a more vivid color display was obtained.

【0016】以上のように、第2の実施形態では、第二
の配向膜14と液晶層10の間に位相板35と第三の配
向膜15を形成したことにより、コントラスト比を増大
することができた。また、補助光源50を点燈すること
により、非点灯時よりも高いコントラスト比と広い表色
範囲を得ることができた。
As described above, in the second embodiment, the contrast ratio is increased by forming the phase plate 35 and the third alignment film 15 between the second alignment film 14 and the liquid crystal layer 10. Was completed. Further, by turning on the auxiliary light source 50, a higher contrast ratio and a wider color specification range than when the auxiliary light source 50 was not lit can be obtained.

【0017】本発明の第3の実施形態を説明する。本実
施形態は、第1の実施形態(図1)の液晶表示装置の色
変換層44、45、46と第二の反射板22とカラーフ
ィルタ41、42、43の積層の順番を変えた。色変換
層44、45、46を第二の反射板22とカラーフィル
タ41、42、43の間に配置した。この場合のも、第
1の実施形態とほぼ同様の表示特性が得られた。色変換
層44、45、46とカラーフィルタ41、42、43
は、色素または蛍光体を添加したバインダをフォトリソ
グラフ等の手段を用いてパターンニングすることにより
形成される。両者は同様のプロセスで形成されるため、
連続して形成すると、効率的である。
A third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the order of lamination of the color conversion layers 44, 45, 46, the second reflection plate 22, and the color filters 41, 42, 43 of the liquid crystal display device of the first embodiment (FIG. 1) is changed. The color conversion layers 44, 45, and 46 were disposed between the second reflection plate 22 and the color filters 41, 42, and 43. In this case, display characteristics almost similar to those of the first embodiment were obtained. Color conversion layers 44, 45, 46 and color filters 41, 42, 43
Is formed by patterning a binder to which a dye or a fluorescent substance is added by using a means such as photolithography. Because both are formed in a similar process,
It is efficient if formed continuously.

【0018】第3の実施形態の液晶表示装置では、色変
換層とカラーフィルタが直接積層されており、両者を連
続して形成できるため、第二の基板12をより高い効率
で製造できるという特徴を有する。また、色変換層4
4、45、46とカラーフィルタ41、42、43の積
層順序を逆にしても、同様の効果が得られる。
In the liquid crystal display device according to the third embodiment, since the color conversion layer and the color filter are directly laminated and both can be formed continuously, the second substrate 12 can be manufactured with higher efficiency. Having. The color conversion layer 4
The same effect can be obtained even if the order of lamination of the color filters 41, 42, 43 and the color filters 41, 42, 43 is reversed.

【0019】本発明の第4の実施形態を説明する。本実
施形態は、第3の実施形態の液晶表示装置において凹凸
形成層20を押型加工で形成した。凹凸形成層20とは
凹と凸が反転した押型を作成し、アクリル樹脂を第二の
基板12上に塗布した後に押型を押あて、凹凸形成層2
0とした。この場合のも、第1の実施形態とほぼ同様の
表示特性が得られた。第1の実施形態の液晶表示装置で
は、凹凸形成層20をフォトリソグラフを用いて作成し
たが、押型加工を用いれば、より短時間でかつ少ない工
程数で作成することができる。しかし、第1の実施形態
の液晶表示装置のように凹凸形成層20の下に色変換層
のような比較的柔らかい層が存在すれば、押型加工の際
に変形を受けるため、好ましくない。本実施形態のよう
に第二の反射板22を第二の基板12に最も近接するよ
うに配置することにより、押型加工でより簡便に凹凸形
成層20を作成することが可能になる。また、色変換層
とカラーフィルタの積層順序を逆にしても、同様の効果
が得られる。
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the unevenness forming layer 20 is formed by pressing in the liquid crystal display device of the third embodiment. The concave-convex forming layer 20 is formed by forming a pressing die in which the concave and convex are inverted, and after applying an acrylic resin on the second substrate 12, the pressing die is pressed to form the concave-convex forming layer 2.
0 was set. In this case, display characteristics almost similar to those of the first embodiment were obtained. In the liquid crystal display device according to the first embodiment, the concavo-convex forming layer 20 is formed using photolithography. However, if the pressing process is used, it can be formed in a shorter time and with fewer steps. However, if a relatively soft layer such as a color conversion layer exists under the unevenness forming layer 20 as in the liquid crystal display device of the first embodiment, it is not preferable because the layer is deformed during stamping. By arranging the second reflection plate 22 so as to be closest to the second substrate 12 as in the present embodiment, it is possible to more easily form the unevenness forming layer 20 by pressing. The same effect can be obtained even if the order of laminating the color conversion layer and the color filter is reversed.

【0020】図8は、本発明の第5の実施形態を示す。
第1の実施形態(図1)の液晶表示装置ではポリマービ
ーズを用いて液晶層厚を均一にしていたが、本実施形態
では、これを除き、代りに第二の基板12の液晶層10
に近接する側に柱状突起33を形成した。また、第一の
基板上11の傾斜層32を除いた。柱状突起33は断面
が台形であり、その斜面の一方が補助光源開口部23に
一致するように分布している。補助光源開口部23上の
斜面にはアルミニウムを蒸着しており、その層厚は20
0μmであり、アルミニウム層は第一の反射板21とし
て作用する。
FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
In the liquid crystal display device of the first embodiment (FIG. 1), the thickness of the liquid crystal layer is made uniform by using polymer beads. However, in the present embodiment, except for this, the liquid crystal layer 10 of the second substrate 12 is used instead.
The columnar protrusion 33 was formed on the side close to the. Further, the inclined layer 32 on the first substrate 11 was removed. The columnar projections 33 have a trapezoidal cross section, and are distributed such that one of the slopes thereof coincides with the auxiliary light source opening 23. Aluminum is vapor-deposited on the slope on the auxiliary light source opening 23, and its layer thickness is 20 mm.
0 μm, and the aluminum layer functions as the first reflector 21.

【0021】図9に、補助光源点灯時に使用者に到達す
る光の光路を示す。比較のため、補助光源非点灯時に外
部から入射65して使用者に到達する反射光66の光路
の一例を図9に並記する。補助光源光61は色変換層4
4、45、46で波長を変えられた後に補助光源開口部
23を通過し、柱状突起33上に形成された第一の反射
板21で反射された後に第二の反射板22に入射し、第
二の反射板22で反射された後に使用者に向かう。補助
光源非点灯時には、ネガ型の印加電圧依存性が得られ、
印加電圧の実効値が1Vの時の反射率は10%であり、
10Vの時の反射率は32%であった。第1の実施形態
の液晶表示装置とほぼ同様のコントラスト比が得られ
た。補助光源点灯時には2.5:1のコントラスト比が
得られた。
FIG. 9 shows an optical path of light reaching the user when the auxiliary light source is turned on. For comparison, FIG. 9 also shows an example of the optical path of the reflected light 66 that enters from outside and reaches the user when the auxiliary light source is not turned on. The auxiliary light source light 61 is used for the color conversion layer 4.
After the wavelength is changed at 4, 45, and 46, the light passes through the auxiliary light source opening 23, is reflected by the first reflector 21 formed on the columnar projection 33, and then enters the second reflector 22; After being reflected by the second reflector 22, it is directed to the user. When the auxiliary light source is not lit, a negative applied voltage dependency is obtained,
When the effective value of the applied voltage is 1 V, the reflectance is 10%,
The reflectance at 10 V was 32%. Almost the same contrast ratio as that of the liquid crystal display device of the first embodiment was obtained. When the auxiliary light source was turned on, a contrast ratio of 2.5: 1 was obtained.

【0022】本実施形態の第一の基板11は、従来の透
過型液晶表示装置のアクティブ素子付の基板と全く同様
の構造であるため、製造ラインの変更や設備投資をする
ことなしに製造可能であるという特色を有する。これに
図8に示した構成の第二の基板12と補助光源50を組
み合わせることにより、第1の実施形態の液晶表示装置
と同様に、補助光源点灯時に表色範囲を拡大可能な反射
型カラー液晶表示装置が得られた。
Since the first substrate 11 of the present embodiment has the same structure as the substrate with the active elements of the conventional transmission type liquid crystal display device, it can be manufactured without changing the manufacturing line or making capital investment. It has the feature of being. By combining this with the second substrate 12 having the configuration shown in FIG. 8 and the auxiliary light source 50, as in the liquid crystal display device of the first embodiment, a reflection type color whose color range can be expanded when the auxiliary light source is turned on. A liquid crystal display was obtained.

【0023】図10は、本発明の第6の実施形態を示
す。本実施形態は、第5の実施形態(図8)の液晶表示
装置の第一の基板11の外側に第一の偏光板36を配置
した。また、第二の基板12の液晶層10に近接する側
に第二の偏光板37と第三の配向膜15を形成した。ま
た、液晶層10には二色性色素2を添加しなかった。第
一の偏光板36には、日東電工株式会社製のG1220
DUを用いた。第二の偏光板37は、第2の実施形態
(図7)に用いた位相板35と同様の方法で形成した。
しかし、第2の実施形態の位相板35では光重合性液晶
分子の溶液を第二の配向膜14上に塗布したが、本実施
形態では光重合性液晶分子1と二色性色素2の溶液を塗
布した。溶媒を除去して光重合性液晶分子1と二色性色
素2の混合物を液晶層10にした時に二色性色素2を液
晶層10に沿って配向させ、光吸収に異方性を付与して
偏光板とした。この時、二色性色素2の配向方向が吸収
軸に、その垂直方向が透過軸になる。第一の配向膜13
と第三の配向膜15はラビング法により配向処理を施し
た。また、リバースチルトドメインの発生を防ぐため、
液晶層10中にMerck社の旋光性物質S811を
0.1重量%の割合で添加した。以上により、液晶層1
0は電圧印加時にはホメオトロピック配向に、電圧無印
加時には捻れ配向になるようにした。電圧無印加時の捻
れ配向は、第一の基板11から第二の基板12に向けて
左回りに90度回転するようにした。
FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a first polarizing plate 36 is arranged outside the first substrate 11 of the liquid crystal display device of the fifth embodiment (FIG. 8). Further, a second polarizing plate 37 and a third alignment film 15 were formed on the side of the second substrate 12 close to the liquid crystal layer 10. The dichroic dye 2 was not added to the liquid crystal layer 10. The first polarizing plate 36 includes G1220 manufactured by Nitto Denko Corporation.
DU was used. The second polarizing plate 37 was formed in the same manner as the phase plate 35 used in the second embodiment (FIG. 7).
However, in the phase plate 35 of the second embodiment, the solution of the photopolymerizable liquid crystal molecules is applied on the second alignment film 14, but in the present embodiment, the solution of the photopolymerizable liquid crystal molecules 1 and the dichroic dye 2 is used. Was applied. When the mixture of the photopolymerizable liquid crystal molecules 1 and the dichroic dye 2 is formed into the liquid crystal layer 10 by removing the solvent, the dichroic dye 2 is oriented along the liquid crystal layer 10 to impart anisotropy to light absorption. To form a polarizing plate. At this time, the orientation direction of the dichroic dye 2 is the absorption axis, and the vertical direction is the transmission axis. First alignment film 13
The third alignment film 15 was subjected to an alignment treatment by a rubbing method. Also, to prevent the occurrence of reverse tilt domain,
To the liquid crystal layer 10 was added an optically rotating substance S811 manufactured by Merck at a ratio of 0.1% by weight. As described above, the liquid crystal layer 1
0 is a homeotropic alignment when a voltage is applied, and is a twisted alignment when no voltage is applied. The torsional orientation when no voltage was applied was rotated 90 degrees counterclockwise from the first substrate 11 to the second substrate 12.

【0024】図11に、第一の偏光板36の透過軸方向
71と、第二の偏光板37の透過軸方向72と、第一の
配向膜13の配向処理方向73と、第三の配向膜15の
配向処理方向74の関係を示す。図11は、基板法線方
向から見た図であり、第一の配向膜13の配向処理方向
73と第一の偏光板36の透過軸方向71を互いに平行
とし、第三の配向膜15の配向処理方向74と第二の偏
光板37の透過軸方向72を互いに平行とした。また、
第一の配向膜13の配向処理方向73と第三の配向膜1
5の配向処理方向74は90度をなすようにした。第三
の配向膜15の配向処理方向74は柱状突起33の長手
方向に平行であるため、ラビング法による配向処理時に
繊維が第三の配向膜15表面に充分に接触し、画素電極
17の存在する部分の全体にわたって充分に配向処理を
施すことができた。
FIG. 11 shows a transmission axis direction 71 of the first polarizing plate 36, a transmission axis direction 72 of the second polarizing plate 37, an alignment processing direction 73 of the first alignment film 13, and a third alignment direction. The relationship of the orientation direction 74 of the film 15 is shown. FIG. 11 is a view as seen from the normal direction of the substrate. The alignment processing direction 73 of the first alignment film 13 and the transmission axis direction 71 of the first polarizing plate 36 are parallel to each other. The orientation processing direction 74 and the transmission axis direction 72 of the second polarizing plate 37 were set to be parallel to each other. Also,
The alignment processing direction 73 of the first alignment film 13 and the third alignment film 1
The orientation direction 74 of No. 5 was set to 90 degrees. Since the orientation direction 74 of the third alignment film 15 is parallel to the longitudinal direction of the columnar projections 33, the fibers sufficiently contact the surface of the third alignment film 15 during the alignment process by the rubbing method, and the presence of the pixel electrode 17 A sufficient orientation treatment could be applied to the entire portion to be formed.

【0025】各種の軸方向を図11に示した配置とした
ことにより、補助光源非点灯時にも、補助光源点灯時に
も、共にネガ型の表示が得られる。補助光源非点灯時に
は、光は主に基板法線方向から入射して、反射後に再び
基板法線方向を通過して使用者に向かうものとする。電
圧印加時において液晶配向が捻れ配向になった時には、
ツイステッドネマチック液晶表示素子と同様にウエーブ
ガイドとなり、明表示が得られる。また、電圧無印加時
には、第一の偏光板36と第二の偏光板37の透過軸方
向が直交しているために暗表示が得られる。補助光源点
灯時には、光は液晶層10入射前に第二の偏光板37を
一度通過して直線偏光になるが、その後第一の反射板2
1に入射するまでは柱状突起33の内部を通過し、柱状
突起33は光学的に等方性であるため、偏光状態は保た
れる。第一の反射板21から第二の反射板22に向かう
過程でも、光は柱状突起33の内部を通過するため、同
様にして光は偏光状態を保ったまま第二の反射板22に
入射する。以下、補助光源非点灯時と同様にしてネガ型
の表示が得られる。
By arranging the various axial directions as shown in FIG. 11, a negative display can be obtained both when the auxiliary light source is not lit and when the auxiliary light source is lit. When the auxiliary light source is not lit, the light mainly enters from the normal direction of the substrate, passes through the normal direction of the substrate again after reflection, and travels toward the user. When the liquid crystal alignment is twisted during voltage application,
Like a twisted nematic liquid crystal display device, it serves as a wave guide, and a bright display is obtained. Further, when no voltage is applied, a dark display is obtained because the transmission axis directions of the first polarizing plate 36 and the second polarizing plate 37 are orthogonal to each other. When the auxiliary light source is turned on, the light passes through the second polarizing plate 37 once before entering the liquid crystal layer 10 and becomes linearly polarized light.
The light passes through the inside of the columnar projection 33 until the light enters the column 1, and since the columnar projection 33 is optically isotropic, the polarization state is maintained. Even in the process of traveling from the first reflector 21 to the second reflector 22, light passes through the inside of the columnar projection 33, so that the light similarly enters the second reflector 22 while maintaining the polarization state. . Thereafter, a negative display is obtained in the same manner as when the auxiliary light source is not lit.

【0026】補助光源非点灯時に印加電圧の実効値が1
Vの時の反射率は1.3%であり、10Vの時の反射率
は18.2%であり、14:1のコントラスト比が得ら
れた。補助光源点灯時には11:1のコントラスト比が
得られた。偏光板を用いてツイステッドネマチック型液
晶表示装置と同じ原理で表示を行うことにより、コント
ラスト比を増大することができた。また、本実施形態の
第一の基板11は、従来の透過型液晶表示装置のアクテ
ィブ素子付の基板と全く同様の構造であるため、製造ラ
インの変更や設備投資をすることなしに製造可能であ
る。より高コントラスト比でかつ補助光源点灯時に表色
範囲を拡大可能な反射型カラー液晶表示装置が得られ
た。
When the auxiliary light source is not lit, the effective value of the applied voltage is 1
The reflectance at V was 1.3%, the reflectance at 10 V was 18.2%, and a contrast ratio of 14: 1 was obtained. When the auxiliary light source was turned on, a contrast ratio of 11: 1 was obtained. By using a polarizing plate to perform display according to the same principle as that of a twisted nematic liquid crystal display device, the contrast ratio could be increased. Further, since the first substrate 11 of the present embodiment has the completely same structure as the substrate with the active element of the conventional transmission type liquid crystal display device, it can be manufactured without changing the manufacturing line or making capital investment. is there. A reflective color liquid crystal display device having a higher contrast ratio and capable of expanding the color specification range when the auxiliary light source is turned on was obtained.

【0027】図12は、本発明の第7の実施形態を示
す。本実施形態は、第1の実施形態(図1)の液晶表示
装置において第二の基板12と補助光源50の間にマイ
クロレンズアレイ86を配置した。マイクロレンズアレ
イ86は、その形状を概略半円柱状とし、補助光源開口
部に23対して平行に伸びる分布とした。マイクロレン
ズアレイ86のピッチは画素のピッチに等しくし、か
つ、そのマイクロレンズアレイ86の円弧の中心は補助
光源開口部23に位置するようにした。これにより、補
助光源50を発した光を補助光源開口部23に集光し
た。補助光源点灯時の明るさを暗室で測定したところ、
45cd/m2であり、マイクロレンズアレイ86を用
いない場合に比べて4倍以上にまで向上した。
FIG. 12 shows a seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, a microlens array 86 is arranged between the second substrate 12 and the auxiliary light source 50 in the liquid crystal display device of the first embodiment (FIG. 1). The microlens array 86 has a substantially semi-cylindrical shape and a distribution extending parallel to the auxiliary light source opening 23. The pitch of the microlens array 86 was equal to the pitch of the pixels, and the center of the arc of the microlens array 86 was located at the auxiliary light source opening 23. Thus, the light emitted from the auxiliary light source 50 was focused on the auxiliary light source opening 23. When the brightness when the auxiliary light source was turned on was measured in a dark room,
45 cd / m 2, which is more than four times higher than the case where the microlens array 86 is not used.

【0028】図13は、本発明の第8の実施形態を示
す。本実施形態は、第1の実施形態(図1)の液晶表示
装置において第二の基板12と補助光源50の間にマイ
クロプリズムアレイ87を配置した。マイクロプリズム
アレイ87の断面形状は、概略直角三角形とし、補助光
源開口部23に対して平行に伸びる分布とした。直角三
角形の底辺の幅は約30μmにした。マイクロプリズム
アレイ表面での屈折により、補助光源光61は基板平面
法線に対して傾いた方向に向かうようにした。更に、第
一の基板上の傾斜層32を除き、第一の反射板21の反
射面を第一の基板11の平面に対して平行にした。ま
た、第二の基板12上の補助光源開口部23を第一の基
板11上の第一の反射板21に対して5μmずらして配
置した。補助光源光61は、基板平面法線に対して傾い
た方向に向かうため、補助光源開口部23を第一の反射
板21に対してずらして配置したことにより、補助光源
開口部23を通過した光は第一の反射板21に入射し、
さらには対応する色の画素に選択的に入射した。
FIG. 13 shows an eighth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a microprism array 87 is arranged between the second substrate 12 and the auxiliary light source 50 in the liquid crystal display device of the first embodiment (FIG. 1). The cross-sectional shape of the microprism array 87 was a substantially right-angled triangle and had a distribution extending parallel to the auxiliary light source opening 23. The width of the base of the right triangle was about 30 μm. Due to the refraction on the surface of the microprism array, the auxiliary light source light 61 is directed in a direction inclined with respect to the normal to the substrate plane. Further, except for the inclined layer 32 on the first substrate, the reflection surface of the first reflection plate 21 was made parallel to the plane of the first substrate 11. In addition, the auxiliary light source opening 23 on the second substrate 12 was arranged to be shifted by 5 μm with respect to the first reflection plate 21 on the first substrate 11. Since the auxiliary light source light 61 travels in a direction inclined with respect to the normal to the substrate plane, the auxiliary light source opening 23 is shifted from the first reflection plate 21 and passes through the auxiliary light source opening 23. Light enters the first reflector 21,
Further, the light was selectively incident on the pixel of the corresponding color.

【0029】補助電極点灯時と非点灯時の表示特性を測
定したところ、第1の実施形態の液晶表示装置とほぼ同
様の特性が得られた。マイクロプリズムアレイ87を用
いることにより、傾斜層が不要になり、第一の基板11
を従来の透過型液晶表示装置のアクティブ素子付の基板
と全く同様の構造にすることができた。この場合、第一
の基板11は、製造ラインの変更や設備投資をすること
なしに製造可能であり、これを用いて第1の実施形態の
液晶表示装置と同様に、補助光源点灯時に表色範囲を拡
大可能な反射型カラー液晶表示装置を得た。
When the display characteristics when the auxiliary electrode was turned on and when it was not turned on were measured, almost the same characteristics as those of the liquid crystal display device of the first embodiment were obtained. The use of the microprism array 87 eliminates the need for a gradient layer and allows the first substrate 11
Was able to have the same structure as that of the conventional substrate with the active element of the transmission type liquid crystal display device. In this case, the first substrate 11 can be manufactured without changing the manufacturing line or investing in equipment, and is used to display the color when the auxiliary light source is turned on, similarly to the liquid crystal display device of the first embodiment. A reflective color liquid crystal display device capable of expanding the range was obtained.

【0030】図14は、本発明の第9の実施形態を示
す。本実施形態は、第1の実施形態の液晶表示装置にお
いて第二の基板12と補助光源50の間に傾斜面が曲面
のマイクロプリズムアレイ87を配置した。マイクロプ
リズムアレイ87の断面形状は直線状の短辺と曲線状の
長辺からなる繰り返し構造を有し、補助光源開口部23
に対して平行に伸びる分布とした。繰り返し構造のピッ
チは画素のピッチに等しくした。繰り返し構造の曲線の
うち補助光源50に近い側は傾きが小さいため、補助光
源光50をほぼ基板法線方向に通す。補助光源50から
離れるに連れて曲線の傾きが増大するため、基板法線方
向に対してより傾いた方向に補助光源光を向ける。曲線
表面での屈折により、補助光源光61を主に基板平面法
線に対して傾いた方向に向け、かつ、補助光源開口部2
3に集光するようにした。更に、第一の基板上11の傾
斜層32を除き、第一の反射板21の反射面を第一の基
板11の平面に対して平行にした。第一の基板11を従
来の透過型液晶表示装置のアクティブ素子付の基板と全
く同様の構造であるため、透過型液晶表示装置用の製造
ラインの変更や設備投資をすることなしに製造可能であ
る。また、第二の基板12上の補助光源開口部23を第
一の基板11上の第一の反射板21に対して5μmずら
して配置した。補助光源光50は基板平面法線に対して
傾いた方向に向かうため、補助光源開口部50を第一の
反射板21に対してずらして配置したことにより、補助
光源開口部50を通過した光は第一の反射板21に入射
し、さらには対応する色の画素に選択的に入射した。補
助光源点灯時の明るさを暗室で測定したところ39cd
/m2であり、マイクロレンズアレイ87を用いない場
合に比べて3倍以上にまで向上した。
FIG. 14 shows a ninth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a microprism array 87 having a curved inclined surface is arranged between the second substrate 12 and the auxiliary light source 50 in the liquid crystal display device of the first embodiment. The cross-sectional shape of the microprism array 87 has a repeating structure composed of a linear short side and a curved long side.
And a distribution extending in parallel to. The pitch of the repeating structure was equal to the pitch of the pixels. Since the side closer to the auxiliary light source 50 in the curve of the repeating structure has a small inclination, the auxiliary light source light 50 passes substantially in the normal direction of the substrate. Since the inclination of the curve increases as the distance from the auxiliary light source 50 increases, the auxiliary light source light is directed in a direction more inclined with respect to the normal direction of the substrate. Due to the refraction on the curved surface, the auxiliary light source light 61 is directed mainly in a direction inclined with respect to the normal of the substrate plane, and the auxiliary light source opening 2 is formed.
3. Further, except for the inclined layer 32 on the first substrate 11, the reflection surface of the first reflection plate 21 was made parallel to the plane of the first substrate 11. Since the first substrate 11 has exactly the same structure as the substrate with the active elements of the conventional transmission type liquid crystal display device, it can be manufactured without changing the production line for the transmission type liquid crystal display device and without capital investment. is there. In addition, the auxiliary light source opening 23 on the second substrate 12 was arranged to be shifted by 5 μm with respect to the first reflection plate 21 on the first substrate 11. Since the auxiliary light source light 50 is directed in a direction inclined with respect to the normal to the substrate plane, the light passing through the auxiliary light source opening 50 is arranged by displacing the auxiliary light source opening 50 with respect to the first reflecting plate 21. Incident on the first reflecting plate 21 and selectively incident on pixels of the corresponding color. 39cd when the brightness when the auxiliary light source is turned on is measured in a dark room
/ M 2, which is more than three times that of the case where the microlens array 87 is not used.

【0031】本発明の第10の実施形態を説明する。本
実施形態は、第6の実施形態(図10)の液晶表示装置
において、柱状突起33上のアルミニウム層を除き、第
一の基板11上の画素電極17を第一の反射板21とし
て利用した。更に、第9の実施形態(図14)の液晶表
示装置と同様に第二の基板12と補助光源50の間に傾
斜面が曲面のマイクロプリズムアレイ87を配置し、か
つ、第二の基板12上の補助光源開口部23を第一の基
板11上の第一の反射板21に対して5μmずらして配
置した。補助光源点灯時の明るさを暗室で測定したとこ
ろ、39cd/m2であり、マイクロレンズアレイ87
を用いない場合に比べて3倍以上にまで向上した。ま
た、コントラスト比は補助光源非点灯時に14:1、補
助光源点灯時に10:1が得られた。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the pixel electrode 17 on the first substrate 11 is used as the first reflector 21 except for the aluminum layer on the columnar protrusion 33 in the liquid crystal display device of the sixth embodiment (FIG. 10). . Further, similarly to the liquid crystal display device of the ninth embodiment (FIG. 14), a microprism array 87 having a curved inclined surface is arranged between the second substrate 12 and the auxiliary light source 50, and the second substrate 12 The upper auxiliary light source opening 23 was arranged to be shifted by 5 μm with respect to the first reflection plate 21 on the first substrate 11. When the brightness when the auxiliary light source was turned on was measured in a dark room, it was 39 cd / m 2.
Is improved to three times or more as compared with the case where no is used. The contrast ratio was 14: 1 when the auxiliary light source was not turned on, and 10: 1 when the auxiliary light source was turned on.

【0032】ここで、因みに第1の実施形態による液晶
表示装置に対する比較例を挙げ、説明する。比較例1と
して、第1の実施形態の液晶表示装置において第一の反
射板21の傾き方向を第1の実施形態とは逆の方向にし
た。この場合、赤の色変換層44を通過した補助光源光
は緑のカラーフィルタ42を有する画素に反射された。
同様にして、緑の色変換層45を通過した補助光源光は
青のカラーフィルタ43を有する画素に反射され、青の
色変換層46を通過した補助光源光は赤のカラーフィル
タ41を有する画素に反射された。補助光源点灯時の明
るさを暗室で測定したところ、3cd/m2以下であっ
た。これは色変換層が変換する光の色とカラーフィルタ
が透過させる光の色が一致しないため、補助光源光はカ
ラーフィルタで吸収された。これにより、補助光源点灯
時の明るさは著しく低下した。比較例2として、第1の
実施形態の液晶表示装置において色変換層の配列順序を
変え、赤の色変換層44と緑の色変換層45を入れ替え
た。この場合、赤の色変換層44を通過した補助光源光
は緑のカラーフィルタ42を有する画素に反射された。
同様にして、緑の色変換層45を通過した補助光源光は
赤のカラーフィルタ41を有する画素に反射された。補
助光源点灯時の明るさを暗室で測定したところ、4cd
/m2以下であった。これは色変換層が変換する光の色
とカラーフィルタが透過させる光の色が一致しないた
め、補助光源光はカラーフィルタで吸収された。これに
より、補助光源点灯時の明るさは著しく低下した。比較
例3として、第1の実施形態の液晶表示装置において補
助光源50を赤色光を発するものに変えた。補助光源点
灯時の表示状態を暗室で観察したところ、赤色しか観察
されず、青色と緑色は観察されなかった。赤色は可視光
のなかでもエネルギーが低いため、蛍光材料からなる色
変換層では他の色に変換されず、青色や緑色は得られな
い。
Here, a description will be given of a comparative example with respect to the liquid crystal display device according to the first embodiment. As Comparative Example 1, the tilt direction of the first reflection plate 21 in the liquid crystal display device of the first embodiment was set to the opposite direction to that of the first embodiment. In this case, the auxiliary light source light passing through the red color conversion layer 44 was reflected by the pixel having the green color filter 42.
Similarly, the auxiliary light source light that has passed through the green color conversion layer 45 is reflected by the pixel having the blue color filter 43, and the auxiliary light source light that has passed through the blue color conversion layer 46 is a pixel having the red color filter 41. Was reflected in. The brightness when the auxiliary light source was turned on was measured in a dark room and found to be 3 cd / m 2 or less. This is because the color of the light converted by the color conversion layer does not match the color of the light transmitted by the color filter, so that the auxiliary light source light was absorbed by the color filter. As a result, the brightness when the auxiliary light source was turned on was significantly reduced. As Comparative Example 2, the arrangement order of the color conversion layers in the liquid crystal display device of the first embodiment was changed, and the red color conversion layer 44 and the green color conversion layer 45 were replaced. In this case, the auxiliary light source light passing through the red color conversion layer 44 was reflected by the pixel having the green color filter 42.
Similarly, the auxiliary light source light passing through the green color conversion layer 45 was reflected by the pixel having the red color filter 41. When the brightness when the auxiliary light source was turned on was measured in a dark room, 4 cd
/ M 2 or less. This is because the color of the light converted by the color conversion layer does not match the color of the light transmitted by the color filter, so that the auxiliary light source light was absorbed by the color filter. As a result, the brightness when the auxiliary light source was turned on was significantly reduced. As Comparative Example 3, the auxiliary light source 50 in the liquid crystal display device of the first embodiment was changed to emit red light. When the display state when the auxiliary light source was turned on was observed in a dark room, only red was observed, and neither blue nor green was observed. Since red has low energy among visible lights, it is not converted into another color in the color conversion layer made of a fluorescent material, and blue and green cannot be obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
補助光源を備えたことにより暗室のような暗い環境下で
も表示の読み取りが可能であり、かつ、薄型軽量な反射
型の液晶表示装置を実現することができる。また、補助
光源を点燈することにより、明るさだけではなく、表示
色の色純度を向上させることができる。また、本発明の
補助光源は、空気との界面を有しないため、界面反射が
極めて少なく、補助光源光は液晶セルの背後より電極の
存在しない部分から照射するため、開口率が高く、補助
光源を点燈しない場合でも良好な表示特性が得られる。
また、光の色(波長)をより高エネルギーに対応する短
波長側の色に変換するためには、非線形光学材料が必要
であるが、変換効率が低く、明るい表示が得られないの
に比し、本発明では、可視光のなかでもエネルギーが高
い青い光を発する補助光源を用いることにより、蛍光体
からなる色変換層を用いて高い効率で緑や赤等の他の色
に変換でき、明るい表示を得ることができる。また、補
助光源は第二の基板の背面の全面に分布するが、補助光
源開口部を第二の基板の非画素部の一部に分布させるた
め、マイクロレンズアレイを用いて補助光源光を補助光
源開口部に集めれば、補助光源光をより高い効率で補助
光源開口部に導くことができ、より明るい表示を得るこ
とができる。また、色変換層を通過した補助光源光の色
純度は色変換層に含まれる蛍光体の発光スペクトルの形
状で決定されるが、その色純度を透過型液晶表示装置用
のカラーフィルタと同程度もしくはそれ以上にすること
ができる。また、赤の色変換層を赤のカラーフィルタに
近接して配置し、かつ、第一の反射板の反射面の法線を
赤のカラーフィルタ側に傾けたことにより、赤の色変換
層を通過した補助光源光は赤のカラーフィルタを有する
画素だけに選択的に照射されるため、補助光源点灯時に
は透過型液晶表示装置とほぼ同等の色純度の表示を得る
ことができる。緑の光、青の光についても同様である。
また、補助光源を液晶セルの背後に配置したため、補助
光源による表面反射の増大及びそれに伴う表示特性の低
下は生じることがなく、また、補助光源開口部を第二の
基板の非画素部の一部に分布したため、補助光源開口部
と第一の反射板を新たな構成要素として加えたにもかか
わらず、画素が表示部に占める割合は殆ど減少せず、こ
れにより、補助光源非点灯時にも高い反射率が得られ、
屋外等の明るい環境では低消費電力でかつ良好な表示の
液晶表示を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
By providing the auxiliary light source, a display can be read even in a dark environment such as a dark room, and a thin and lightweight reflective liquid crystal display device can be realized. In addition, by turning on the auxiliary light source, not only the brightness but also the color purity of the display color can be improved. Further, since the auxiliary light source of the present invention has no interface with air, the interface reflection is extremely small, and the auxiliary light source irradiates from the portion where no electrode is present behind the liquid crystal cell, so that the aperture ratio is high and the auxiliary light source , Good display characteristics can be obtained.
Further, in order to convert the color (wavelength) of light to a shorter wavelength color corresponding to higher energy, a nonlinear optical material is required, but the conversion efficiency is low and a bright display cannot be obtained. However, in the present invention, by using an auxiliary light source that emits blue light having high energy among visible lights, it can be converted to other colors such as green and red with high efficiency by using a color conversion layer made of a phosphor, A bright display can be obtained. The auxiliary light source is distributed over the entire back surface of the second substrate, but the auxiliary light source light is distributed using a microlens array to distribute the auxiliary light source opening to a part of the non-pixel portion of the second substrate. If the light is collected in the light source opening, the auxiliary light source light can be guided to the auxiliary light source opening with higher efficiency, and a brighter display can be obtained. The color purity of the auxiliary light source light that has passed through the color conversion layer is determined by the shape of the emission spectrum of the phosphor contained in the color conversion layer, and the color purity is comparable to that of a color filter for a transmission type liquid crystal display device. Or more. Further, the red color conversion layer is arranged close to the red color filter, and the normal of the reflection surface of the first reflector is inclined toward the red color filter, so that the red color conversion layer is formed. The passed auxiliary light source light is selectively applied only to the pixel having the red color filter, so that when the auxiliary light source is turned on, a display having substantially the same color purity as the transmissive liquid crystal display device can be obtained. The same applies to green light and blue light.
Further, since the auxiliary light source is disposed behind the liquid crystal cell, the surface reflection by the auxiliary light source does not increase and the display characteristics do not deteriorate, and the opening of the auxiliary light source is located at the same position as the non-pixel portion of the second substrate. However, even though the auxiliary light source opening and the first reflector are added as new components, the ratio of pixels in the display unit hardly decreases, and thus, even when the auxiliary light source is not turned on. High reflectivity is obtained,
In a bright environment such as outdoors, a liquid crystal display with low power consumption and good display can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態による液晶表示装置の
断面図
FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の液晶表示装置における基板法線方向か
ら見た第一の基板の図(a)と、傾斜層の上に画素電極
を形成した状態を示す図(b)
FIGS. 2A and 2B are views of a first substrate viewed from a normal direction of the substrate in a liquid crystal display device of the present invention, and a view showing a state in which a pixel electrode is formed on an inclined layer;

【図3】本発明の第1の実施形態における補助光源点灯
時に使用者に到達する光の光路を示す図
FIG. 3 is a diagram showing an optical path of light reaching a user when the auxiliary light source is turned on in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態における表示色を示す
FIG. 4 is a diagram showing display colors according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態における補助光源非点
灯時と点灯時の色相を測定した図
FIG. 5 is a diagram illustrating a hue measured when the auxiliary light source is not lit and when the auxiliary light source is lit according to the first embodiment of the present invention

【図6】本発明の液晶表示装置の反射率の印加電圧依存
性を示す図
FIG. 6 is a diagram showing the applied voltage dependence of the reflectance of the liquid crystal display device of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態による液晶表示装置の
断面図
FIG. 7 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態による液晶表示装置の
断面図
FIG. 8 is a sectional view of a liquid crystal display according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施形態における補助光源点灯
時に使用者に到達する光の光路を示す図
FIG. 9 is a diagram showing an optical path of light reaching a user when an auxiliary light source is turned on according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施形態による液晶表示装置
の断面図
FIG. 10 is a sectional view of a liquid crystal display according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第6の実施形態の液晶表示装置の各
種軸方向を示す図
FIG. 11 is a view showing various axial directions of a liquid crystal display device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施形態による液晶表示装置
の断面と補助光源点灯時に使用者に到達する光の光路を
示す図
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a liquid crystal display device according to a seventh embodiment of the present invention and an optical path of light reaching a user when an auxiliary light source is turned on.

【図13】本発明の第8の実施形態による液晶表示装置
の断面と補助光源点灯時に使用者に到達する光の光路を
示す図
FIG. 13 is a view showing a cross section of a liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention and an optical path of light reaching a user when an auxiliary light source is turned on.

【図14】本発明の第9の実施形態による液晶表示装置
の断面と補助光源点灯時に使用者に到達する光の光路を
示す図
FIG. 14 is a diagram showing a cross section of a liquid crystal display device according to a ninth embodiment of the present invention and an optical path of light reaching a user when an auxiliary light source is turned on.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:液晶分子、2:二色性色素、10:液晶層、11:
第一の基板、12:第二の基板、13:第一の配向膜、
14:第二の配向膜、15:第三の配向膜、16:共通
電極、17:画素電極、20:凹凸形成層、21:第一
の反射板、22:第二の反射板、23:補助光源開口
部、25:アクティブ素子、26:信号配線、27:走
査配線、28:ドレイン線、29:反射防止層、31:
絶縁層、32:傾斜層、33:柱状突起、35:位相
板、36:第一の偏光板、37:第二の偏光板、41:
赤のカラーフィルタ、42:緑のカラーフィルタ、4
3:青のカラーフィルタ、44:赤の色変換層、45:
緑の色変換層、46:青の色変換層、47:第一の平坦
化層、48:第二の平坦化層、49:第三の平坦化層、
50:補助光源、86、87:マイクロプリズムアレイ
1: liquid crystal molecules, 2: dichroic dye, 10: liquid crystal layer, 11:
A first substrate, 12: a second substrate, 13: a first alignment film,
14: second alignment film, 15: third alignment film, 16: common electrode, 17: pixel electrode, 20: unevenness forming layer, 21: first reflector, 22: second reflector, 23: Auxiliary light source opening, 25: active element, 26: signal wiring, 27: scanning wiring, 28: drain line, 29: anti-reflection layer, 31:
Insulating layer, 32: inclined layer, 33: columnar projection, 35: phase plate, 36: first polarizing plate, 37: second polarizing plate, 41:
Red color filter, 42: green color filter, 4
3: blue color filter, 44: red color conversion layer, 45:
Green color conversion layer, 46: blue color conversion layer, 47: first planarization layer, 48: second planarization layer, 49: third planarization layer,
50: auxiliary light source, 86, 87: micro prism array

フロントページの続き Fターム(参考) 2H091 FA01Y FA14Y FA29Z FA44Z FB04 FC10 FC24 FC26 FC29 FC30 FD04 FD06 FD14 FD24 GA03 GA13 HA08 HA18 LA11 LA15 LA18 LA30 5C094 AA08 AA10 AA48 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 DB04 EA04 EA05 EA06 EB02 EB04 EC03 ED03 ED11 ED14 FA01 FA02 5G435 AA03 AA04 BB12 BB16 CC09 CC12 DD10 EE26 FF03 FF05 FF07 FF12 FF14 GG12 GG25Continued on the front page F-term (reference) 2H091 FA01Y FA14Y FA29Z FA44Z FB04 FC10 FC24 FC26 FC29 FC30 FD04 FD06 FD14 FD24 GA03 GA13 HA08 HA18 LA11 LA15 LA18 LA30 5C094 AA08 AA10 AA48 BA03 BA43 CA19 CA24 DA03 EB03 ED04 ED14 FA01 FA02 5G435 AA03 AA04 BB12 BB16 CC09 CC12 DD10 EE26 FF03 FF05 FF07 FF12 FF14 GG12 GG25

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一の基板と第二の基板と液晶層と補助
光源と駆動装置から構成され、第一の基板と第二の基板
によって液晶層を保持して液晶セルを形成し、駆動装置
を第一の基板と第二の基板に接続し、液晶層に近接する
側の第一の基板と第二の基板に電圧印加手段を備える液
晶表示装置であって、 第一の基板は液晶層に近接する側に第一の反射板を有
し、第二の基板は液晶層に近接する側に第二の反射板と
色変換層を有し、第二の反射板は非画素部分に補助光源
開口部を有し、補助光源は液晶セルの背後に位置して第
二の基板に近接し、補助光源光は色変換層と補助光源開
口部を通過した後に第一の反射板に入射し、その後に第
二の反射板に入射することを特徴とする液晶表示装置。
1. A liquid crystal cell comprising a first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer, an auxiliary light source, and a driving device. The first substrate and the second substrate hold the liquid crystal layer to form a liquid crystal cell. A liquid crystal display device comprising a device connected to a first substrate and a second substrate, wherein the first substrate and the second substrate on the side close to the liquid crystal layer are provided with voltage applying means, wherein the first substrate is a liquid crystal display. The first substrate has a first reflector on the side adjacent to the layer, the second substrate has a second reflector and a color conversion layer on the side closer to the liquid crystal layer, and the second reflector is on a non-pixel portion. An auxiliary light source opening is provided, the auxiliary light source is located behind the liquid crystal cell and close to the second substrate, and the auxiliary light source is incident on the first reflector after passing through the color conversion layer and the auxiliary light source opening. And thereafter, the light is incident on a second reflection plate.
【請求項2】 請求項1において、色変換層は赤、緑、
青の発光色を有する色変換層からなり、各色変換層を発
した光はそれぞれ別の画素に対応する第二の反射板に選
択的に入射するすると共に、各画素はカラーフィルタを
備え、カラーフィルタは赤、緑、青の透過光色を有する
カラーフィルタからなり、赤のカラーフィルタは赤の色
変換層に近接して分布し、緑のカラーフィルタは緑の色
変換層に近接して分布し、青のカラーフィルタは青の色
変換層に近接して分布することを特徴とする液晶表示装
置。
2. The color conversion layer according to claim 1, wherein the color conversion layer is red, green,
It consists of a color conversion layer having a blue emission color, and light emitted from each color conversion layer selectively enters a second reflector corresponding to a different pixel, and each pixel includes a color filter, and a color filter is provided. The filter is composed of color filters having red, green and blue transmitted light colors, the red color filter is distributed close to the red color conversion layer, and the green color filter is distributed close to the green color conversion layer. A liquid crystal display device wherein the blue color filter is distributed close to the blue color conversion layer.
【請求項3】 請求項1において、第一の反射板と第一
の基板の間に傾斜層を有し、第一の反射板の反射面法線
は傾斜層の斜面に沿って第一の基板の法線に対して傾け
ることを特徴とする液晶表示装置。
3. The device according to claim 1, further comprising an inclined layer between the first reflecting plate and the first substrate, wherein a normal of a reflecting surface of the first reflecting plate is a first normal along the inclined surface of the inclined layer. A liquid crystal display device characterized by being inclined with respect to a normal line of a substrate.
【請求項4】 請求項1において、第一の基板もしくは
第二の基板は液晶層に近接する側に柱状突起を有し、柱
状突起は傾斜面を有し、傾斜面のうちの一部は補助光源
開口部に重なり合いかつ金属層を有し、第一の反射板と
して機能することを特徴とする液晶表示装置。
4. The first substrate or the second substrate according to claim 1, wherein the first substrate or the second substrate has a columnar projection on a side close to the liquid crystal layer, the columnar projection has an inclined surface, and a part of the inclined surface is A liquid crystal display device having a metal layer that overlaps with an auxiliary light source opening and functions as a first reflector.
【請求項5】 請求項1において、第二の基板と補助光
源の間にマイクロレンズアレイを有し、マイクロレンズ
アレイは補助光源光を補助光源開口部に集光することを
特徴とする液晶表示装置。
5. The liquid crystal display according to claim 1, further comprising a microlens array between the second substrate and the auxiliary light source, wherein the microlens array focuses the auxiliary light source light on the auxiliary light source opening. apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096547A (en) * 2006-10-10 2008-04-24 Hitachi Displays Ltd Liquid crystal display device
CN100442118C (en) * 2006-09-30 2008-12-10 信利半导体有限公司 Semi-transmission type liquid crystal display device and method for making the same

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