JP2002107726A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents
半透過型液晶表示装置Info
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Abstract
認性と透過時の視認性のバランスを良好とする。 【解決手段】 観察面側から、第1偏光板31、ねじれ
位相差板32、内面に半透過反射層を有する液晶パネル
20および円偏光光源40をこの順序で配置し、液晶層
23の中心における液晶分子軸を基準として右回りで、
第1偏光板31の吸収軸の軸角θ1を46〜64゜もし
くは136〜154゜、ねじれ位相差板32の観察面側
の配向軸の軸角θ2を30〜45゜、ねじれ位相差板3
2の観察面側の配向方向から反観察面側の配向方向に至
るねじれ角φ2を170〜190゜、液晶層23の観察
面側の配向方向から反観察面側の配向方向に至る液晶分
子のねじれ角φ1を−270〜−200゜、液晶層のリ
ターデーション値Δn1・d1を650〜850nm、
ねじれ位相差板32のリターデーション値Δn2・d2
を540〜745nmとする。
Description
置に関し、さらに詳しく言えば、反射時・透過時の双方
において、明るく良好なコントラストを得るための技術
に関するものである。
を有し発光素子でないため、表示にあたっては外光を必
要とする。その外光を観察面側から入射するのが反射型
で、反観察面側(裏面側)から人工的な光源(バックラ
イト)により入射するのが透過型である。
と透過型の中間に位置し、周辺が明るい場合には反射型
として用いられ、暗い所ではバックライトを点灯させて
表示を照らす。そのため、半透過型液晶表示素子は、ハ
ーフミラーとして作用する半透過反射層を備えており、
多くの場合、半透過反射層は液晶パネルの内面に設けら
れている。
において、反射特性は半透過反射層よりも裏面側のリア
側部材とは独立な関係にあり、半透過反射層よりも表示
観察面側のフロント側部材のみによって決定される。こ
れに対して、透過特性はフロント側部材とリア側部材の
双方に依存する。
を良好に保つには、反射および透過での黒の補償状態を
高いレベル(低輝度/高無彩色性)で揃える必要があ
る。すなわち、フロント側(表示観察面側)から入った
光が反射層で示す偏光状態と、リア側光源(バックライ
ト)から出た光が半透過層で示す偏光状態をほぼ同じに
する必要がある。
で全可視領域において円偏光とすればよいのであるが、
このようにすると透過状態において良好な白表示が得ら
れない。これは、液晶の屈折率異方性Δnおよび液晶層
の厚みdの積であるリターデーション値が小さいために
起こる問題である。しかしながら、リターデーション値
を単純に大きくしてしまうと、黒の補償の低下、白の着
色、視野角度依存性の増大などの種々の弊害が生ずるお
それがある。
になされたもので、その目的は、半透過型液晶表示装置
において、反射時・透過時の両方の表示モードでほぼ同
じ偏光状態が得られ、反射時の視認性と透過時の視認性
のバランスを良好とすることができる半透過型液晶表示
装置を提供することにある。
め、本発明は、内面に半透過反射層を有する液晶パネル
と、上記液晶パネルの観察面側に配置された第1偏光板
およびねじれ位相差板と、上記液晶パネルの裏面側(反
観察面側)に配置された円偏光光源とを含む半透過型液
晶表示装置において、液晶パネル内の液晶層の中心にお
ける液晶分子軸を基準として右回りで、上記第1偏光板
の吸収軸の軸角をθ1、上記ねじれ位相差板の観察面側
の配向軸の軸角をθ2およびその観察面側の配向方向か
ら同ねじれ位相差板の反観察面側の配向方向に至るねじ
れ角をφ2、上記液晶層の観察面側の配向方向から同液
晶層の反観察面側の配向方向に至る液晶分子のねじれ角
をφ1とし、上記液晶層のリターデーション値をΔn1
・d1、上記ねじれ位相差板のリターデーション値をΔ
n2・d2(Δn1,Δn2は590nmの光波長で測
定した屈折率異方性、d1,d2は厚み)として、上記
θ1が46〜64゜もしくは136〜154゜、上記θ
2が30〜45゜、上記φ2が170〜190゜、上記
φ1が−270〜−200゜、上記Δn1・d1が65
0〜850nm、上記Δn2・d2が540〜745n
m、であることを特徴としている。
ねじれ位相差板に、液晶性高分子ねじれフィルムが用い
られるが、その場合、|上記φ2|<|上記φ1|であ
り、かつ、|上記φ1−上記φ2|が55〜70゜の範
囲とされ、これにより良好な黒補償を実現することがで
きる。
は、所定の例えばLEDなどの光源と位相差板および第
2偏光板とが含まれるが、上記液晶パネル内の液晶層の
中心における液晶分子軸を基準として右回りで、上記位
相差板の位相差軸の軸角をθ3、上記第2偏光板の吸収
軸の軸角をθ4とし、上記位相差板のリターデーション
値をΔn3・d3(Δn3は590nmの光波長で測定
した屈折率異方性、d3は厚み)として、上記θ3が1
0〜35゜、上記θ4が145〜165゜もしくは55
〜80゜、上記Δn3・d3が100〜170nm、で
あることが、上記目的を達成する上で好ましく採用され
る。
円偏光からずれた状態の黒表示とし、これに併せてリア
側構成部材でも適当に円偏光からずらされた偏光状態と
することにより、良好な黒表示と白表示とを実現するよ
うにしている。
説明する。図1に模式的に示されているように、この半
透過型液晶表示装置10は、基本的な構成として、液晶
パネル20と、この液晶パネル20の観察面側(図1に
おいて上側)に配置されたフロント側構成部材30と、
液晶パネル20の裏面側(図1において下側)にリア側
構成部材として配置された円偏光光源40とを備えてい
る。
液晶パネル20は、一対の透明電極基板21,22と、
これら両基板21,22間に挟持された液晶層23とを
含み、この実施形態においては、裏面側の透明電極基板
22の内面に微細な凹凸からなる拡散層221が形成さ
れ、その上に半透過反射層222が設けられている。
拡散層221は、偏光解消機能がきわめて少なく、か
つ、半値幅が18〜30゜となるような拡散性を有して
いることが好ましい。このような拡散層221は、例え
ばガラス基板をケミカルエッチングしたり、感光性樹脂
をフォトリソ法で表面を粗面化することにより得ること
ができる。
合金、Ag合金、屈折率の大きなTiOおよび屈折率の
小さなSiO2などの薄膜から形成され、各膜の厚みを
調整して色を調整する。一例として、透過率T;15〜
30%、色味;0.270≦x≦0.285,0.28
0≦y≦0.300(x,yは色度座標の値)のような
範囲に調整する。なお場合によっては、半透過反射層2
22は裏面側の透明電極基板22の外面に設けられても
よい。
層222を形成する場合には、第1偏光板31と半透過
反射層222との間に拡散層を設けることが好ましい。
この拡散層としては、後方散乱/偏光解消がきわめて少
なく、かつ、ヘイズ値が70〜85である拡散層、もし
くは偏光解消がきわめて少なく、かつ、半値幅が18〜
30゜なる拡散性を有する拡散層が好ましい。
1およびねじれ位相差板32を備えている。ねじれ位相
差板32は、第1偏光板31と液晶パネル20との間に
配置されるが、この実施形態では、ねじれ位相差板32
には液晶性高分子ねじれフィルムが用いられている。液
晶性高分子ねじれフィルムには主鎖型と側鎖型とがある
が、いずれを用いてもよい。
を設けると、強い外光下に置いても視認性が向上するの
で好ましい。この反射防止層は反射率が1.5%以下で
あることが好ましく、特には1%以下がよい。また、反
射防止層の表面に微細な凹凸を設けて外光を多方向に散
乱させ、外光の反射光が直接観察されないような防眩機
能を持たせてもよい。
は、光源41と、この光源41上に配置された第2偏光
板42およびその上に配置された位相差板(λ/4板)
43とから構成されている。光源41には、無機もしく
は有機LEDや蛍光管などが用いられるが、発光スペク
トルを調整して例えば、輝度;600cd/m2以上、
色味;0.295≦x≦0.382,0.315≦y≦
0.406のような範囲の光源に調整することが好まし
い。
の3色を有するマイクロカラーフィルタを用いてもよ
い。その際、透過率は従来の透過型に使用されているも
のより大きくするとともに、R,G,Bの色度を調整す
ることにより、曇天日の昼光のようなブロードなスペク
トル分布をもつ光源下でホワイトバランスを、0.29
0≦x≦0.310,0.290≦y≦0.310とな
るように調整するすることが好ましい。
について説明する。なお、軸角は液晶パネル20内の液
晶層23の中心における液晶分子軸を基準線(図示鎖
線)とし、これに対して右回りを正数としている。
板31の軸角をθ1とすると、θ1は46〜64゜もし
くは136〜154゜で、好ましくは50〜60゜もし
くは140〜150゜に設定される。
(液晶性高分子ねじれフィルム)32の観察面側の配向
軸の軸角をθ2とすると、θ2は30〜45゜、好まし
くは32〜40゜に設定される。また、観察面側の配向
方向から反観察面側の配向方向に至るねじれ角をφ2と
すると、φ2は170〜190゜、好ましくは175〜
185゜に設定される。また、液晶性高分子の屈折率異
方性(測定光波長590nm、以下同じ)Δn2と液晶
層の厚みd2の積であるリターデーション値Δn2・d
2は、540〜754nm、好ましくは630〜660
nmに設定される。
察面側の配向方向から反観察面側の配向方向に至る液晶
分子のねじれ角をφ1とすると、φ1は−270〜−2
00゜、好ましくは−250〜−230゜に設定され
る。また、液晶の屈折率異方性Δn1と液晶層の厚みd
1の積であるリターデーション値Δn1・d1は、65
0〜850nm、好ましくは750〜800nmに設定
される。
板43の位相差軸の軸角をθ3とすると、θ3は10〜
35゜、好ましくは15〜25゜に設定される。また、
位相差板43のリターデーション値Δn3・d3は、1
00〜170nm、好ましくは120〜145nmに設
定される。
の吸収軸の軸角をθ4とすると、θ4は145〜165
゜もしくは55〜80゜で、好ましくは150〜160
゜もしくは60〜70゜に設定される。
ねじれフィルムである場合には、液晶セルと逆ねじれ
(反対回り)を用いる。その際、|φ2|<|φ1|
で、かつ、55゜≦|φ1−φ2|≦70゜とすること
により、良好な黒補償を実現することができる。
θ3=20゜,θ4=155゜,φ1=−240゜,φ
2=180゜,Δn1・d1=760nm,Δn2・d
2=642nm,Δn3・d3=135nmとし、 半透過反射特性として透過率T;24.2%(0.28
4,0.297)、光源特性として1399cd/m2
(0.367,0.378)、CF(カラーフィルタ)
ホワイトバランスとして(0.300,0.306)、 拡散層特性としてヘイズ=78、 を組み合わせたところ、 反射特性として、 白;23.6%(0.307,0.341)、 黒;2.02%(0.248,0.191)、 赤;7.22%(0.387,0.268)、 緑;12.8%(0.291,0.373)、 青;6.64%(0.196,0.245)、 透過特性として、 白;27.6cd/m2(0.332,0.347)、 黒;1.87cd/m2(0.263,0.213)、 赤;9.03cd/m2(0.380,0.299)、 緑;13.6cd/m2(0.324,0.366)、 青;8.31cd/m2(0.244,0.285)、 となり、反射時・透過時のいずれにおいても明るく、良
好な視認性が得られた。
゜,θ3=20゜,θ4=155゜,φ1=−240
゜,φ2=180゜,Δn1・d1=760nm,Δn
2・d2=632nm,Δn3・d3=135nmと
し、 半透過反射特性として透過率T;24.2%(0.28
4,0.297)、光源特性として1399cd/m2
(0.367,0.378)、CF(カラーフィルタ)
ホワイトバランスとして(0.300,0.306)、 拡散層特性としてヘイズ=78、 を組み合わせたところ、 反射特性として、 白;24.1%(0.307,0.341)、 黒;1.98%(0.250,0.157)、 赤;7.17%(0.395,0.245)、 緑;12.7%(0.299,0.350)、 青;6.60%(0.204,0.222)、 透過特性として、 白;28.2cd/m2(0.332,0.347)、 黒;1.83cd/m2(0.265,0.179)、 赤;8.97cd/m2(0.388,0.276)、 緑;13.5cd/m2(0.332,0.343)、 青;8.25cd/m2(0.252,0.262)、 となり、反射時・透過時のいずれにおいても明るく、良
好な視認性が得られた。
55゜,φ1=−240゜,φ2=162゜,Δn1・
d1=700nm,Δn2・d2=630nm,Δn3
・d3=135nmとし、 半透過反射特性として透過率T;24.2%(0.28
4,0.297)、光源特性として1399cd/m2
(0.367,0.378)、CF(カラーフィルタ)
ホワイトバランスとして(0.300,0.306)、 拡散層特性としてヘイズ=78、 を組み合わせたところ、 反射特性として、 白;22.2%(0.290,0.324)、 黒;2.19%(0.243,0.108)、 赤;7.49%(0.378,0.208)、 緑;13.3%(0.282,0.313)、 青;6.88%(0.187,0.185)、 透過特性として、 白;25.9cd/m2(0.315,0.330)、 黒;2.03cd/m2(0.258,0.130)、 赤;9.36cd/m2(0.371,0.239)、 緑;14.1cd/m2(0.315,0.306)、 青;8.62cd/m2(0.235,0.225)、 となり、無彩色の黒および白が得られなかった。特に、
反射時の白の緑への着色はきわめて大きく実用上問題視
された。
55゜,φ1=−240゜,φ2=203゜,Δn1・
d1=700nm,Δn2・d2=589nm,Δn3
・d3=135nmとし、 半透過反射特性として透過率T;24.2%(0.28
4,0.297)、光源特性として1399cd/m2
(0.367,0.378)、CF(カラーフィルタ)
ホワイトバランスとして(0.300,0.306)、 拡散層特性としてヘイズ=78、 を組み合わせたところ、 反射特性として、 白;20.0%(0.272,0.306)、 黒;3.02%(0.124,0.025)、 赤;9.24%(0.293,0.155)、 緑;16.4%(0.197,0.260)、 青;8.50%(0.102,0.132)、 透過特性として、 白;23.4cd/m2(0.297,0.312)、 黒;2.80cd/m2(0.139,0.047)、 赤;11.6cd/m2(0.286,0.186)、 緑;17.4cd/m2(0.230,0.253)、 青;10.6cd/m2(0.150,0.172)、 となり、上記比較例1と同じく無彩色の黒および白が得
られなかった。特に、反射時の白の緑への着色はきわめ
て大きい。また、黒の補償状態が悪くコントラストが低
下しており実用上問題視された。
半透過型液晶表示装置において、反射特性および透過特
性を満足できるような液晶リターデーションを用い、こ
れに適する光学系を採用するとともに、光源(輝度/色
味)、半透過反射層(透過率/透過色、反射率/反射
色)を調整することにより、明るく視感度の高い白表示
および暗く無彩色性の高い黒を同時に満たす特性が得ら
れる。
した模式図。
液晶パネルを摘示した模式的拡大断面図。
各光学系の軸配置を示した説明図。
Claims (3)
- 【請求項1】 内面に半透過反射層を有する液晶パネル
と、上記液晶パネルの観察面側に配置された第1偏光板
およびねじれ位相差板と、上記液晶パネルの裏面側(反
観察面側)に配置された円偏光光源とを含む半透過型液
晶表示装置において、 液晶パネル内の液晶層の中心における液晶分子軸を基準
として右回りで、上記第1偏光板の吸収軸の軸角をθ
1、上記ねじれ位相差板の観察面側の配向軸の軸角をθ
2およびその観察面側の配向方向から同ねじれ位相差板
の反観察面側の配向方向に至るねじれ角をφ2、上記液
晶層の観察面側の配向方向から同液晶層の反観察面側の
配向方向に至る液晶分子のねじれ角をφ1とし、上記液
晶層のリターデーション値をΔn1・d1、上記ねじれ
位相差板のリターデーション値をΔn2・d2(Δn
1,Δn2は590nmの光波長で測定した屈折率異方
性、d1,d2は厚み)として、 上記θ1が46〜64゜もしくは136〜154゜、 上記θ2が30〜45゜、 上記φ2が170〜190゜、 上記φ1が−270〜−200゜、 上記Δn1・d1が650〜850nm、 上記Δn2・d2が540〜745nm、であることを
特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 【請求項2】 上記ねじれ位相差板が、液晶性高分子ね
じれフィルムからなり、|上記φ2|<|上記φ1|で
あり、かつ、|上記φ1−上記φ2|が55〜70゜の
範囲である請求項1に記載の半透過型液晶表示装置。 - 【請求項3】 上記円偏光光源には、所定の光源と位相
差板および第2偏光板とが含まれ、上記液晶パネル内の
液晶層の中心における液晶分子軸を基準として右回り
で、上記位相差板の位相差軸の軸角をθ3、上記第2偏
光板の吸収軸の軸角をθ4とし、上記位相差板のリター
デーション値をΔn3・d3(Δn3は590nmの光
波長で測定した屈折率異方性、d3は厚み)として、 上記θ3が10〜35゜、 上記θ4が145〜165゜もしくは55〜80゜、 上記Δn3・d3が100〜170nm、である請求項
1または2に記載の半透過型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000300977A JP2002107726A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 半透過型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000300977A JP2002107726A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 半透過型液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002107726A true JP2002107726A (ja) | 2002-04-10 |
Family
ID=18782575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000300977A Pending JP2002107726A (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | 半透過型液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002107726A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100394277C (zh) * | 2003-04-15 | 2008-06-11 | 东芝松下显示技术有限公司 | 液晶显示器件 |
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-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000300977A patent/JP2002107726A/ja active Pending
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