【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射表示と透過表示の両方の表示を行なう液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なう反射型のものと、光源からの照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示の両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００３】
前記反射／透過型の液晶表示装置は、従来、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記後側基板の後側に半透過反射膜が配置され、前記前側基板の外面と前記半透過反射膜の後側とにそれぞれ偏光板が配置された液晶素子と、前記液晶素子の後側に配置された光源とからなっており、さらにカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、前記液晶素子の前側基板と後側基板のいずれか、例えば前側基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素に対応する複数の色のカラーフィルタを設けた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示画像の品質と、光源からの照明光を利用する透過表示のときの表示画像の品質とが異なるという問題をもっている。
【０００５】
すなわち、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときは、前記液晶素子にその前側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して半透過反射膜により反射された光を、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過させて前記液晶素子の前側に出射させ、透過表示のときは、前記液晶素子にその後側から入射し、前記半透過反射膜と液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記液晶素子の前側に出射させるため、反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを２回透過した着色光であり、透過射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを１回だけ透過した着色光である。
【０００６】
そのため、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときの出射光が、透過表示のときに比べて、色純度は高いが強度が極端に低い光であるのに対し、透過表示のときの出射光が、反射表示のときに比べて、強度は充分高いが色純度が悪い光であり、したがって、反射表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように前記カラーフィルタの特性を設定された液晶表示装置は、透過表示のときの表示画像の品質が悪く、また、透過表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように前記カラーフィルタの特性を設定された液晶表示装置は、反射表示のときの表示画像の品質が悪い。
【０００７】
この発明は、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる反射／透過型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域に対応させて設けられた反射膜と、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の色のカラーフィルタとを備え、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域が、前側から入射して前記反射膜により反射されて前側に出射する光を制御して反射表示する反射表示部を形成し、前記複数の画素の前記反射表示部以外の領域が、後側から入射して前側に出射する光を制御することにより透過表示する透過表示部を形成する液晶素子と、前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子を有し、これらの発光素子からそれぞれ、その発光素子が対応する前記画素の前記反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からそれぞれの画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置することにより、反射表示のときは、前記液晶素子の各画素の反射表示部から前記カラーフィルタにより着色された着色光を出射させ、透過射表示のときは前記液晶素子の各画素の透過表示部から前記光源の発光素子が出射する色の着色光を出射させるようにしたものである。
【００１０】
この液晶表示装置によれば、前記液晶素子のカラーフィルタの特性は反射表示だけに関与し、透過表示は前記光源の複数の発光素子が出射する着色光で表示されるため、前記カラーフィルタは特性を、反射表示のみを対象にして良好な品質のカラー画像が得られる特性に設定し、前記光源の複数の発光素子の出射光の色を、透過表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００１１】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からその発光素子が対応する前記画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１２】
この液晶表示装置において、前記光源の複数の発光素子はそれぞれ、前記液晶素子の画素の前記透過表示部の全域に対向する出射面を有しているのが望ましい。
【００１３】
さらに、前記光源は、前記複数の発光素子がそれぞれ、前記液晶素子の画素の透過表示部よりも大きい出射面を有しており、これらの発光素子の出射面に、前記発光素子からの出射光をその発光素子が対応する前記画素の透過表示部に集光させる集光レンズが設けられた構成のものがより望ましい。
【００１４】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の液晶層厚のうち、前記反射表示部の液晶層厚を、実質的に前記透過表示部の液晶層厚の１／２に設定するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の一部分の断面図、図２は前記液晶表示装置の１つの画素の平面図である。
【００１６】
この液晶表示装置は、その使用環境の光である外光を利用する反射表示と、光源からの照明光を利用する透過表示の両方の表示を行なう反射／透過型のものであり、図１のように、液晶素子１と、この液晶素子１の表示の観察側とは反対側である後側に配置された光源１６とからなっている。
【００１７】
前記液晶素子１は、表示の観察側である前側（図１において上側）の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３との間に液晶層４が設けられ、前記前側基板２と後側基板３の対向する内面（液晶層４に対向する面）の一方に、少なくとも１つの電極５が設けられ、他方の内面に、前記少なくとも１つの電極５と対向する領域により、前記液晶層４への電界の印加により前記液晶層４透過する光の偏光状態を制御する複数の画素Ａを形成するための複数の電極６が設けられるともに、前記液晶層４よりも後側に、前記複数の画素Ａ内の予め定められた領域にそれぞれ対応する複数の反射膜８が設けられ、さらに前記前側基板２と後側基板３のいずれか、例えば前側基板２の内面に、前記複数の画素Ａにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが設けられた構成となっている。
【００１８】
なお、この液晶素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、後側基板３の内面に設けられた電極６は、表示エリア内に行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極、前側基板２の内面に設けられた電極５は、前記複数の画素電極６に対向する一枚膜状の対向電極である。
【００１９】
そして、前記後側基板３の内面には、前記複数の画素電極６にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ７が設けられるとともに、各行のＴＦＴ７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ７にデータ信号を供給する複数のデータ配線（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２０】
なお、図１ではＴＦＴ７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ７は後側基板３の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って基板３の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００２１】
また、図示しない前記ゲート配線とゲート配線のうち、ゲート配線は、後側基板３の基板面に前記ＴＦＴ７のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われており、ゲート配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ７のドレイン電極につながっている。
【００２２】
そして、前記複数の画素電極６は、図示しない前記ゲート絶縁膜の上にＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成されており、これらの画素電極６に、その画素電極６に対応するＴＦＴ７のソース電極が接続されている。
【００２３】
また、複数の反射膜８は、アルミニウム系合金等からなる高反射率の鏡面反射膜であり、この反射膜８は、前記複数の画素Ａ内の予め定められた領域、例えば前記画素Ａの中央部を除く周縁部の全域に対応させて枠状に形成されている。
【００２４】
この実施例では、図１のように、前記複数の反射膜８を、前記後側基板３の内面に、前記複数の画素電極６の上にそれぞれ重ねて形成し、前記画素電極６の中央部を、前記透明導電膜からなる透明電極部とし、前記画素電極６の周縁部を、前記透明導電膜とその上に形成された前記反射膜８とからなる反射電極部としている。
【００２５】
そして、図１及び図２に示したように、前記複数の画素Ａの周縁部の前記反射膜８に対応する領域はそれぞれ、表示の観察側である前側から入射し、前記反射膜８により反射された光を前側に出射して表示する反射表示部Ａ１とされ、前記複数の画素Ａの他の領域はそれぞれ、前記観察側とは反対側である後側から入射した光を前側に出射させて表示する透過表示部Ａ２とされている。
【００２６】
一方、前記前側基板２の内面には、その基板面に、前記複数の画素Ａを除く領域に対応する遮光膜１０と、前記複数の画素Ａの前記反射表示部Ａ１にそれぞれ対応する複数の光拡散層１１とが形成されており、これらの光拡散層１１の上に、前記赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが前記複数の画素Ａの反射表示部Ａ１にそれぞれ対応させて形成され、その上に、ＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる対向電極５が形成されている。
【００２７】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、前記複数の画素電極６がマトリックス状に配列する表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶が充填されて液晶層４が形成されている。
【００２８】
この液晶素子１は、例えばホモジニアス配向型のものであり、前記液晶層４の液晶分子は、両基板２，３の最も内面にそれぞれ設けられた図示しない配向膜によりそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を規定され、一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向している。
【００２９】
さらに、この液晶素子１は、前記前側基板２と後側基板３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板１２，１３を備えるとともに、これらの偏光板１２，１３と前記前側基板２及び後側基板３との間にそれぞれ配置された表示のコントラストと視野角を向上させるための一対の位相差板１４，１５を備えている。
【００３０】
図３は、前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａの向きと、前記一対の位相差板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを示している。
【００３１】
図３のように、前記液晶層４の液晶分子は、例えば前記表示エリアの横軸ｘに対して実質的に２２．５°ずれた方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向しており、前記一対の偏光板１２，１３はそれぞれ、その透過軸１２ａ，１３ａを、前記液晶層４の液晶分子の配向方向４ａに対して実質的に２２．５°ずれた方向（表示エリアの横軸ｘと実質的に平行な方向）に向けて配置されている。
【００３２】
また、前記一対の位相差板１４，１５は、いずれも、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える位相差板（以下、λ／４板と言う）であり、このλ／４板１４，１５はそれぞれ、その遅相軸１４ａ，１５ａを、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａに対して実質的に４５°ずれた方向に向けて配置されている。
【００３３】
なお、このλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａは、前記偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａに対し、前記液晶分子の配向方向４ａのずれ方向と同じ方向にずれており、したがって、前記液晶分子の配向方向４ａは、前記偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａと前記λ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａとのなす角の略中間の方向にある。
【００３４】
次に、前記液晶素子１の後側に配置された光源１６について説明すると、この光源１６は、図１のように、前記液晶素子１の複数の画素Ａにそれぞれ対応させて配置された有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）からなる複数の固体発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂと、これらの発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの間に形成された絶縁性の隔壁層１８とからなるフィルム状光源であり、前記複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからそれぞれ、その発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが対応する前記画素Ａの反射表示部Ａ１に対応する赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色と実質的に同じ色、つまり赤、緑、青の着色光を前記画素Ａに向けて出射する。
【００３５】
前記赤、緑、青の各色の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂはそれぞれ、前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に対向する出射面を有している。なお、この実施例では、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面を、前記画素Ａの透過表示部Ａ２の面積よりも僅かに大きくしている。
【００３６】
この液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反射表示を行なうものであり、この反射表示のときは、表示の観察側である前側から図１に実線矢印で示したように入射した外光が、液晶素子１の前側偏光板１２によりその透過軸１２ａに沿った直線偏光光とされ、さらに前側のλ／４板１４による複屈折作用を受けて各画素Ａに入射する。
【００３７】
そして、前記液晶素子１の各画素Ａに入射した光のうち、前記反射表示部Ａ１に入射した光は、光拡散層１１により拡散され、さらにカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収されて赤、緑、青のいずれかの色の着色光となって液晶層４に入射し、前記各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射した光は、前記光拡散層１１及びカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを透過せずに非着色光のまま液晶層４に入射する。
【００３８】
前記液晶層４に入射した光は、この液晶層４を透過して液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、その光のうち、前記画素Ａの反射表示部Ａ１に入射して前記液晶層４を透過した光（着色光）が反射膜８により反射される。
【００３９】
なお、前記画素Ａの透過表示部Ａ２に入射して前記液晶層４を透過した光（非着色光）は、後側のλ／４板１５を透過して後側偏光板１３に入射し、この後側偏光板１３により吸収されるか、あるいは前記後側偏光板１３を透過して表示の観察面とは反対側である後側に出射する。
【００４０】
前記反射膜８により反射された光は、前記液晶層４とカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと光拡散層１１を再び透過し、さらに前側のλ／４板１４を透過して前側偏光板１２にその後側から入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは前記前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４１】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色の明表示になる。
【００４２】
次に、光源１６からの照明光を利用する透過表示について説明すると、この透過表示のときは、前記光源１６の各色の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから図１に破線矢印で示したように出射した赤、緑、青の着色光が、液晶素子１の後側偏光板１３によりその透過軸１３ａに沿った直線偏光光とされ、さらに後側のλ／４板１５による複屈折作用を受けて各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射する。
【００４３】
なお、この実施例では、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面を前記画素Ａの透過表示部Ａ２の面積よりも僅かに大きくしているため、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから出射した光束の外周部の光は前記画素Ａの反射表示部Ａ１に入射するが、その光は、前記反射膜８により反射されて後側に戻る。
【００４４】
前記各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射した光（赤、緑、青の着色光）は、液晶層４を透過して液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、さらに前側のλ／４板１４を透過して前側偏光板１２にその後側から入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは前記前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４５】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記光源１６の各発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光の色の明表示になる。
【００４６】
なお、前記液晶素子１は、液晶層４の液晶分子を一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させるとともに、前記液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａの向きと、前記一対のλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを図３のように設定しているため、前記反射表示のときの表示も、前記透過表示のときの表示も、各画素Ａの電極５，６間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの表示である。
【００４７】
この液晶表示装置において、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１の液晶層厚ｄ１が、実質的に透過表示部Ａ２の液晶層厚ｄ２の１／２になるような膜厚に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶の複屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄを、前記画素Ａの反射表示部Ａ１のΔｎｄ１と透過表示部Ａ１のΔｎｄ２とを実質的に等しくし、前記反射表示と透過表示の両方の表示特性をほとんど同じにすることができる。
【００４８】
なお、この実施例のように前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子を一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させ、前記液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａ及び一対のλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを図３のように設定する場合、前記画素Ａの反射表示部Ａ１のΔｎｄ１と透過表示部Ａ１のΔｎｄ２は、２Δｎｄ１＝Δｎｄ２＝λ／２の関係に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子１の電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に配向する電界を印加したとき、つまり液晶層４の複屈折性が実質的に０になったときのリタデーション（λ／４板１４，１５によるリタデーション）を、前記画素Ａの反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２のいずれにおいてもλ／２とし、前記反射表示と透過表示の両方の暗表示をいずれも黒にすることができる。
【００４９】
このように、この液晶表示装置は、液晶素子１の複数の画素Ａをそれぞれ、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを備えた反射表示部Ａ１と、カラーフィルタを備えない透過表示部Ａ２とに分け、前記液晶素子１の後側に、この液晶素子１の複数の画素Ａにそれぞれ対応する複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからその発光素子が対応する前記画素Ａの反射表示部Ａ１に対応するカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素Ａに向けて出射する光源１６を配置することにより、反射表示のときは、前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１から前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにより着色された着色光を出射させ、透過射表示のときは前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２から前記光源１６の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが出射する色の着色光を出射させるようにしたものである。
【００５０】
この液晶表示装置によれば、前記液晶素子１のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの特性は反射表示だけに関与し、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射光の色は透過表示だけに関与するため、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの特性を、反射表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定し、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射光の色を、透過表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００５１】
なお、前記反射表示のときの入射する外光の強度は、使用環境の明るさにもよるが、ほとんどの場合は、前記光源１６の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが出射する着色光の強度よりも低く、しかも、前記液晶素子１にその前側から入射した光が、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂによる２回の吸収（カラーフィルタの吸収波長帯域の波長光の吸収）を受けて前側に出射するため、反射表示のときに液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ２から出射する着色光の強度は、前側からの入射光の強度に比べてかなり低くなる。
【００５２】
しかし、この実施例の液晶表示装置では、図１及び図２に示したように、前記画素Ａの周縁部を反射表示部Ａ１とし、前記画素Ａの中央部を反射表示部Ａ２とすることにより、前記反射表示部Ａ１の面積を前記透過表示部Ａ２の面積よりも大きくしているため、前記反射表示の明るさを、透過表示の明るさに近くすることができる。
【００５３】
しかも、この実施例では、液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１を形成するための反射膜８を、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設け、前側から入射した光を、前記後側基板３の内面において前記反射膜８により反射させるようにしているため、前記反射表示を、後側の偏光板１３には光を透過させずに行なうことができ、したがって、反射表示のときの偏光板による吸収を前側の偏光板１２による２回の吸収だけにし、前記反射表示をより明るくすることができる。
【００５４】
さらに、この実施例では、前記液晶素子１の前側基板２の内面に、各画素Ａの反射表示部Ａ１にそれぞれ対応させて光拡散層１１を設けているため、前記反射表示を、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示とすることができる。
【００５５】
すなわち、この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときは、正面方向、つまり液晶素子１の画面の法線に沿った方向に対して斜めに傾いた方向（通常は画面の上縁側に傾いた方向）を使用環境のうちの最も明るい方向に向けて使用されるため、最も明るい外光の入射方向は、前記正面方向に対して斜めに傾いた方向であり、したがって、前側から入射した光をそのまま反射膜（鏡面反射膜）８により反射させると、その反射光が正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射し、正面方向から観察される表示の輝度が低くなる。
【００５６】
しかし、この実施例の液晶表示装置では、正面方向に対して斜めに傾いた方向から前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１に入射した光が前記光拡散層１１により拡散され、さらに前記反射膜８により反射された光が、再び前記光拡散層１１により拡散されて前側に出射するため、前記反射表示のときの表示の正面輝度を充分に高くするとともに、視野角を広くすることができる。
【００５７】
なお、前記光源１６のＥＬからなる発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、正面方向に均一な強度分布の照明光を出射するため、この光源１６からの照明光を利用する透過表示のときは、入射光を拡散させなくても、高い正面輝度が得られる。
【００５８】
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂがそれぞれ、前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に対向する出射面を有しているため、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光を前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に入射させ、前記透過表示を充分に明るくすることができる。
【００５９】
図４はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この液晶表示装置は、光源１５の複数の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂをそれぞれ、前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２よりも大きい出射面を有するものとし、これらの発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面に、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光をその発光素子が対応する前記画素Ａの透過表示部Ａ２に集光させる集光レンズ１９を設けた構成としたものである。
【００６０】
なお、この実施例の液晶表示装置は、光源１５を上記のような構成としたものであるが、前記光源１５の他の構成は上述した第１の実施例と同じであり、また液晶素子１も第１の実施例と同じものであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６１】
この実施例の液晶表示装置によれば、前記光源１５の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから出射した着色光をそれぞれ前記集光レンズ１９により集光し、より強度の高い着色光にして前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射させることができるため、透過表示のときの表示をより明るくすることができる。
【００６２】
この実施例において、前記光源１５の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、図４に示したように、前記液晶素子１の画素Ａの面積と同程度の出射面を有するものが好ましく、このようにすることにより、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの着色光をさらに高強度の着色光として前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射させ、透過表示のときの表示をさらに明るくすることができる。
【００６３】
なお、上述した第１及び第２の実施例では、液晶素子１の各画素Ａの周縁部を反射表示部Ａ１とし、前記画素Ａの中央部を透過表示部Ａ２としているが、前記反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２は、他の形状に形成してもよく、さらに前記反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２は、１つの画素Ａ内に複数形成してもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、液晶素子１の前側基板２の内面にカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを設けているが、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、前記液晶素子１の後側基板３の内面（好ましくは後側基板３の基板面と画素電極６との間）に設けてもよい。
【００６５】
さらに、上記実施例では、液晶素子１の前側基板２と後側基板３の内面の電極５，６をそれぞれＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる透明電極とし、前記後側基板３の内面の電極６の上に、画素Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜８を設けているが、前記後側基板３の内面の電極６は、少なくとも前記画素Ａの透過表示部Ａ２に対応する部分が透明であればよい。
【００６６】
すなわち、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶素子１の前側基板２の内面の電極５が透明電極からなっており、後側基板３の内面の電極６の少なくとも前記透過表示部Ａ２に対応する部分が透明電極からなっていればよい。
【００６７】
そして、前記後側基板３の内面の電極６の透過表示部Ａ２に対応する部分だけを透明電極とする場合は、この電極６の反射表示部Ａ１に対応する部分を、前記反射膜８により形成してもよく、その場合は、前記透明電極を、その縁部を前記反射膜８の縁部に重ねて形成し、前記透明電極と反射膜８とを電気的に同電位の電極とすればよい。
【００６８】
また、上記実施例では、前記画素Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜８を、液晶素子１の後側基板３の内面に設けているが、前記反射膜８は、液晶層４よりも後側であれば、前記後側基板３の外面に設けても、あるいは後側偏光板１３の後側に設けてもよく、その場合は、前記後側基板３の内面の電極６を、前記画素Ａの全域に対向する透明電極とすればよい。
【００６９】
さらに、上記実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１を、ＴＦＴをアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子としたものであるが、前記液晶素子は、ＭＩＭ等の２端子の非線型抵抗素子をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子や、単純アクティブマトリックス液晶素子でもよく、さらに、ホモジニアス配向型に限らず、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型の液晶素子や、強誘電性または反強誘電性液晶素子等でもよい。
【００７０】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からその発光素子が対応する前記画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置したものであるため、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００７１】
この液晶表示装置において、前記光源の複数の発光素子はそれぞれ、前記液晶素子の画素の前記透過表示部の全域に対向する出射面を有しているのが望ましく、このようにすることにより、前記発光素子からの出射光を前記液晶素子の画素の透過表示部の全域に入射させ、前記透過表示を充分に明るくすることができる。
【００７２】
さらに、前記光源は、前記複数の発光素子がそれぞれ、前記液晶素子の画素の透過表示部よりも大きい出射面を有しており、これらの発光素子の出射面に、前記発光素子からの出射光をその発光素子が対応する前記画素の透過表示部に集光させる集光レンズが設けられた構成のものがより望ましく、このようにすることにより、前記透過表示のときの表示をより明るくすることができる。
【００７３】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の液晶層厚のうち、前記反射表示部の液晶層厚を、実質的に前記透過表示部の液晶層厚の１／２に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記反射表示と透過表示の両方の表示特性をほとんど同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図２】前記液晶表示装置の１つの画素の平面図。
【図３】前記液晶素子の液晶層の液晶分子の配向方向と、一対の偏光板の透過軸の向きと、一対の位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図４】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【符号の説明】
１…液晶素子
Ａ…画素
Ａ１…反射表示部
Ａ２…透過表示部
２，３…基板
４…液晶層
４ａ…液晶分子の配向方向
５…対向電極
６…画素電極
７…ＴＦＴ
８…反射膜
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ…カラーフィルタ
１０…遮光膜
１１…光拡散層
１２，１３…偏光板
１２ａ，１３ａ…透過軸
１４，１５…位相差板（λ／４板）
１４ａ，１５ａ…遅相軸
１６…光源
１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…発光素子（ＥＬ）
１９…集光レンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that performs both reflective display and transmissive display.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display device is of a reflective type that performs a reflective display using external light that is the light of the use environment, a transmissive type that performs a transmissive display that uses illumination light from a light source, and the reflective display. There is a reflection / transmission type that performs both types of transmission display.
[0003]
Conventionally, in the reflection / transmission type liquid crystal display device, a liquid crystal layer is provided between a front substrate that is a display observation side and a rear substrate facing the front substrate, and the front substrate and the rear substrate are disposed. At least one electrode is provided on one of the opposing inner surfaces, and a plurality of electrodes for forming a plurality of pixels are provided on a region facing the at least one electrode on the other inner surface, and a plurality of electrodes are provided behind the rear substrate. A liquid crystal element in which a transflective film is disposed on the side, a polarizing plate is disposed on an outer surface of the front substrate and a rear side of the transflective film, respectively, and a light source disposed on the rear side of the liquid crystal element. The reflection / transmission type liquid crystal display device for displaying a color image is further provided on one of the front substrate and the rear substrate of the liquid crystal element, for example, on the inner surface of the front substrate, corresponding to each of the plurality of pixels, Corresponds to the pixel More has a structure in which a color filter of that.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional reflection / transmission type liquid crystal display device for displaying a color image has a problem in that the quality of a display image in a reflection display using external light and the quality of a display image in a transmission display using illumination light from a light source are different. There is a problem that the quality is different.
[0005]
That is, in the conventional reflection / transmission type liquid crystal display device for displaying a color image, in the case of the reflection display, the light enters the liquid crystal element from the front side, passes through the color filter and the liquid crystal layer, and is reflected by the transflective film. The transmitted light is again transmitted through the liquid crystal layer and the color filter and emitted to the front side of the liquid crystal element. In the case of transmissive display, the light enters the liquid crystal element from the rear side, and the transflective film and the liquid crystal layer In order to emit the light transmitted through the color filter to the front side of the liquid crystal element, the emitted light in the reflective display is colored light transmitted twice through the color filter, and the emitted light in the transmissive display is This is colored light that has passed through the color filter only once.
[0006]
For this reason, in the conventional reflection / transmission type liquid crystal display device for displaying a color image, the output light at the time of reflection display is light with high color purity but extremely low intensity as compared with that at the time of transmission display. On the other hand, the emitted light in the transmissive display is light having sufficiently high intensity but poor color purity compared to the reflective display, so that a good quality color image can be obtained in the reflective display. The liquid crystal display device in which the characteristics of the color filters are set has a poor quality of a display image in the transmissive display, and the characteristics of the color filters are obtained such that a good quality color image is obtained in the transmissive display. The set liquid crystal display device has poor display image quality in the reflective display.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a reflection / transmission type liquid crystal display device capable of displaying a color image of good quality both in reflection display and transmission display.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal layer is provided between a front substrate that is a display observation side and a rear substrate that faces the front substrate, and one of the opposed inner surfaces of the front substrate and the rear substrate is provided. At least one electrode is provided on the other inner surface, and a plurality of electrodes for forming a plurality of pixels are provided on a region facing the at least one electrode on the other inner surface, and the plurality of electrodes are provided behind the liquid crystal layer. A reflective film provided corresponding to a predetermined region in the pixel, and a reflective film provided for the plurality of pixels on an inner surface of any of the front substrate and the rear substrate, respectively. And a color filter of a plurality of colors provided, wherein the region of the plurality of pixels where the reflective film is provided controls and reflects light that enters from the front side, is reflected by the reflective film, and exits to the front side. Reflection to display A liquid crystal element that forms a transmissive display portion that forms a display portion and controls the light that enters from the rear side and exits to the front side, where the regions other than the reflective display portion of the plurality of pixels form the transmissive display portion; A plurality of light emitting elements are provided behind the liquid crystal element and correspond to the plurality of pixels of the liquid crystal element, respectively, and each of the light emitting elements corresponds to the reflective display portion of the corresponding pixel. And a light source for emitting colored light having substantially the same color as the color of the color filter to the pixel.
[0009]
That is, the liquid crystal display device divides each of the plurality of pixels of the liquid crystal element into a reflective display unit having a color filter and a transmissive display unit without a color filter. Arranging a light source from a plurality of light emitting elements respectively corresponding to a plurality of pixels of the element to the colored pixels of substantially the same color as a color of a color filter corresponding to a reflective display portion of each pixel toward the pixel Thereby, in the case of the reflective display, the colored light colored by the color filter is emitted from the reflective display section of each pixel of the liquid crystal element, and in the case of the transmissive display, the colored light is emitted from the transmissive display section of each pixel of the liquid crystal element. This is to emit colored light of the color emitted by the light emitting element of the light source.
[0010]
According to this liquid crystal display device, the characteristics of the color filter of the liquid crystal element are related only to the reflective display, and the transmissive display is displayed by the colored light emitted from the plurality of light emitting elements of the light source. Is set to a characteristic that a good quality color image can be obtained only for the reflective display, and the color of the light emitted from the plurality of light emitting elements of the light source is a good quality color image for the transmissive display. By setting so that it can be obtained, a good quality color image can be displayed both in the reflective display and the transmissive display.
[0011]
As described above, the liquid crystal display device of the present invention divides the plurality of pixels of the liquid crystal element into a reflective display section having a color filter and a transmissive display section without a color filter, respectively. Directing colored light of substantially the same color as the color of the color filter corresponding to the reflective display portion of the pixel corresponding to the light emitting element from the plurality of light emitting elements respectively corresponding to the plurality of pixels of the liquid crystal element. By arranging a light source that emits light at a high quality, it is possible to display a good quality color image in both reflective display and transmissive display.
[0012]
In this liquid crystal display device, it is preferable that each of the plurality of light emitting elements of the light source has an emission surface facing the entire area of the transmissive display section of the pixel of the liquid crystal element.
[0013]
Further, in the light source, each of the plurality of light emitting elements has an emission surface larger than a transmissive display portion of a pixel of the liquid crystal element, and an emission surface of the light emitting element has an emission surface. It is more preferable that a condensing lens for condensing light on the transmissive display portion of the pixel corresponding to the light emitting element is provided.
[0014]
Further, in this liquid crystal display device, of the liquid crystal layer thicknesses of the plurality of pixels of the liquid crystal element, the liquid crystal layer thickness of the reflective display portion is substantially set to の of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display portion. Is preferred.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device, and FIG. 2 is a plan view of one pixel of the liquid crystal display device.
[0016]
This liquid crystal display device is of a reflection / transmission type which performs both a reflection display using external light which is light of the use environment and a transmission display using illumination light from a light source. As described above, the liquid crystal device 1 includes the liquid crystal element 1 and the light source 16 disposed on the rear side opposite to the observation side of the display of the liquid crystal element 1.
[0017]
In the liquid crystal element 1, a liquid crystal layer 4 is provided between a transparent substrate 2 on the front side (upper side in FIG. 1) that is a display observation side and a transparent substrate 3 on the rear side facing the front substrate 2. At least one electrode 5 is provided on one of the opposing inner surfaces (the surface opposing the liquid crystal layer 4) of the front substrate 2 and the rear substrate 3, and the other inner surface is formed by a region opposing the at least one electrode 5. A plurality of electrodes 6 for forming a plurality of pixels A for controlling a polarization state of light transmitted through the liquid crystal layer 4 by applying an electric field to the liquid crystal layer 4, and a rear side of the liquid crystal layer 4. A plurality of reflective films 8 respectively corresponding to predetermined regions in the plurality of pixels A, and further provided on one of the front substrate 2 and the rear substrate 3, for example, on the inner surface of the front substrate 2, A plurality of pixels respectively corresponding to a plurality of pixels A , For example red, which is green, the color filter 9R of three colors of blue, 9G, a configuration in which 9B is provided.
[0018]
The liquid crystal element 1 is, for example, an active matrix liquid crystal element having a TFT (thin film transistor) as an active element. An electrode 6 provided on the inner surface of the rear substrate 3 has a matrix in a display area in a row direction and a column direction. The plurality of pixel electrodes formed in a matrix and the electrode 5 provided on the inner surface of the front substrate 2 are a single-film counter electrode facing the plurality of pixel electrodes 6.
[0019]
A plurality of TFTs 7 are provided on the inner surface of the rear substrate 3 so as to correspond to the plurality of pixel electrodes 6, respectively, a plurality of gate lines for supplying a gate signal to the TFTs 7 in each row, and a plurality of TFTs 7 in each column. Are provided with a plurality of data wirings (all are not shown) for supplying data signals.
[0020]
Although FIG. 1 shows the TFT 7 in a simplified manner, the TFT 7 has a gate electrode formed on the substrate surface of the rear substrate 3 and a gate insulation formed over substantially the entire substrate 3 covering the gate electrode. A film, an i-type semiconductor film formed on the gate insulating film so as to face the gate electrode, a source electrode formed on both sides of the i-type semiconductor film via an n-type semiconductor film, and It consists of a drain electrode.
[0021]
Of the gate lines not shown, the gate lines are formed integrally with the gate electrodes of the TFTs 7 on the substrate surface of the rear substrate 3 and are covered with the gate insulating film. It is formed on the gate insulating film and is connected to the drain electrode of the TFT 7.
[0022]
The plurality of pixel electrodes 6 are formed of a transparent conductive film such as an ITO film on the gate insulating film (not shown), and these pixel electrodes 6 are provided with a source electrode of a TFT 7 corresponding to the pixel electrode 6. Is connected.
[0023]
The plurality of reflection films 8 are mirror-reflective films having a high reflectance made of an aluminum-based alloy or the like. The reflection films 8 are formed in predetermined regions in the plurality of pixels A, for example, in the center of the pixels A. It is formed in a frame shape so as to correspond to the whole area of the peripheral part except the part.
[0024]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the plurality of reflection films 8 are formed on the inner surface of the rear substrate 3 so as to overlap with the plurality of pixel electrodes 6, respectively. Is a transparent electrode portion made of the transparent conductive film, and the periphery of the pixel electrode 6 is a reflective electrode portion made of the transparent conductive film and the reflective film 8 formed thereon.
[0025]
Then, as shown in FIGS. 1 and 2, regions corresponding to the reflective film 8 on the periphery of the plurality of pixels A respectively enter from the front side, which is the display observation side, and are reflected by the reflective film 8. The reflected light is emitted to the front side and displayed as a reflective display section A1, and the other areas of the plurality of pixels A emit light incident from the rear side opposite to the observation side to the front side, respectively. And a transmissive display section A2 for displaying the image.
[0026]
On the other hand, on the inner surface of the front substrate 2, on the substrate surface, a light-shielding film 10 corresponding to a region excluding the plurality of pixels A and a plurality of light beams respectively corresponding to the reflective display portions A1 of the plurality of pixels A are provided. A diffusion layer 11 is formed, and the red, green, and blue color filters 9R, 9G, and 9B are formed on the light diffusion layer 11 so as to correspond to the reflective display portions A1 of the plurality of pixels A, respectively. The counter electrode 5 made of a transparent conductive film such as an ITO film is formed thereon.
[0027]
The front substrate 2 and the rear substrate 3 are joined via a frame-shaped sealing material (not shown) provided around a display area in which the plurality of pixel electrodes 6 are arranged in a matrix. A liquid crystal is filled in a region surrounded by the frame-shaped sealing material between 2 and 3 to form a liquid crystal layer 4.
[0028]
The liquid crystal element 1 is, for example, of a homogeneous alignment type, and liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are formed in the vicinity of the substrates 2 and 3 by an alignment film (not shown) provided on the innermost surfaces of the substrates 2 and 3. Is defined, and the molecular long axis is aligned in one direction to perform homogeneous alignment.
[0029]
The liquid crystal element 1 further includes a pair of polarizing plates 12 and 13 disposed on the outer surfaces of the front substrate 2 and the rear substrate 3, respectively. A pair of phase difference plates 14 and 15 for improving the contrast and the viewing angle of a display disposed between the substrate and the substrate 3 are provided.
[0030]
FIG. 3 shows the orientation direction 4a of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 of the liquid crystal element 1, the directions of the transmission axes 12a and 13a of the pair of polarizing plates 12 and 13, and the retardation of the pair of retardation plates 14 and 15. The directions of the phase axes 14a and 15a are shown.
[0031]
As shown in FIG. 3, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are homogeneously aligned with their long axes aligned in a direction substantially shifted by 22.5 ° with respect to the horizontal axis x of the display area, for example. The pair of polarizing plates 12 and 13 have their transmission axes 12a and 13a deviated substantially by 22.5 ° with respect to the alignment direction 4a of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 (with respect to the horizontal axis x of the display area). (Substantially parallel directions).
[0032]
Each of the pair of phase difference plates 14 and 15 is a phase difference plate (hereinafter referred to as a λ / 4 plate) that gives a phase difference of １ ／ wavelength between the ordinary light and the extraordinary light of the transmitted light. The λ / 4 plates 14 and 15 have their slow axes 14a and 15a oriented in directions substantially shifted by 45 ° with respect to the transmission axes 12a and 13a of the pair of polarizing plates 12 and 13, respectively. Are located.
[0033]
The slow axes 14a and 15a of the λ / 4 plates 14 and 15 are shifted from the transmission axes 12a and 13a of the polarizing plates 12 and 13 in the same direction as the shift direction of the alignment direction 4a of the liquid crystal molecules. Therefore, the alignment direction 4a of the liquid crystal molecules is substantially in the middle of the angle between the transmission axes 12a, 13a of the polarizing plates 12, 13 and the slow axes 14a, 15a of the λ / 4 plates 14, 15. It is in.
[0034]
Next, the light source 16 disposed on the rear side of the liquid crystal element 1 will be described. The light source 16 is, as shown in FIG. 1, an organic EL disposed corresponding to a plurality of pixels A of the liquid crystal element 1, respectively. (Electroluminescence) is a film-like light source comprising a plurality of solid state light emitting devices 17R, 17G, 17B and an insulating partition layer 18 formed between these light emitting devices 17R, 17G, 17B. Of the red, green, and blue color filters 9R, 9G, and 9B corresponding to the reflective display section A1 of the pixel A to which the light emitting elements 17R, 17G, and 17B correspond. The same color, that is, red, green and blue colored light is emitted toward the pixel A.
[0035]
Each of the light emitting elements (EL) 17R, 17G, and 17B of each color of red, green, and blue has an emission surface facing the entire area of the transmissive display section A2 of each pixel A of the liquid crystal element 1. In this embodiment, the light emitting surfaces of the light emitting elements 17R, 17G, 17B are slightly larger than the area of the transmissive display section A2 of the pixel A.
[0036]
This liquid crystal display device performs reflection display using external light in an environment where external light of sufficient brightness can be obtained. In the case of the reflective display, the liquid crystal display device shown in FIG. External light incident as shown by the solid line arrow is converted into linearly polarized light along the transmission axis 12a by the front polarizing plate 12 of the liquid crystal element 1, and further subjected to a birefringence action by the front λ / 4 plate 14. The light enters each pixel A.
[0037]
Then, of the light incident on each pixel A of the liquid crystal element 1, the light incident on the reflective display section A1 is diffused by the light diffusion layer 11, and furthermore, the light is absorbed by the color filters 9R, 9G, 9B in the absorption wavelength band. The light having the wavelength is absorbed, becomes colored light of any of red, green, and blue and is incident on the liquid crystal layer 4. The light incident on the transmissive display portion A2 of each of the pixels A is reflected by the light diffusing layer 11 and The light does not pass through the color filters 9R, 9G, and 9B and enters the liquid crystal layer 4 as uncolored light.
[0038]
The light incident on the liquid crystal layer 4 passes through the liquid crystal layer 4 and undergoes a birefringence action according to the alignment state of the liquid crystal molecules. Light (colored light) transmitted through the liquid crystal layer 4 is reflected by the reflection film 8.
[0039]
The light (non-colored light) that has entered the transmissive display section A2 of the pixel A and has passed through the liquid crystal layer 4 has passed through the rear λ / 4 plate 15 and has entered the rear polarizing plate 13. The light is absorbed by the rear polarizing plate 13 or passes through the rear polarizing plate 13 and is emitted to the rear side opposite to the display observation surface.
[0040]
The light reflected by the reflection film 8 passes through the liquid crystal layer 4, the color filters 9R, 9G, 9B, and the light diffusion layer 11 again, and further passes through the front λ / 4 plate 14 to the front polarization plate 12. The light enters from the rear side and is absorbed by the front polarizing plate 12 or passes through the front polarizing plate 12 and exits to the front side (observation side).
[0041]
In other words, when the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the absorption axis of the polarizing plate 12, the light is absorbed by the front polarizing plate 12 and the display of the pixel A becomes a dark display. When the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the transmission axis of the polarizing plate 12, the light passes through the front polarizing plate 12 and is emitted to the front side, and the pixel A The display is a bright display of the colors of the color filters 9R, 9G, 9B.
[0042]
Next, a description will be given of a transmissive display using the illumination light from the light source 16. In the transmissive display, light is emitted from the light emitting elements 17R, 17G, and 17B of each color of the light source 16 as shown by broken arrows in FIG. The red, green, and blue colored lights are converted into linearly polarized light along the transmission axis 13a by the rear polarizing plate 13 of the liquid crystal element 1, and further subjected to a birefringence action by the rear λ / 4 plate 15. The light enters the transmissive display section A2 of each pixel A.
[0043]
In this embodiment, the light-emitting elements 17R, 17G, and 17B emit light from the light-emitting elements 17R, 17G, and 17B because the emission surfaces of the light-emitting elements 17R, 17G, and 17B are slightly larger than the area of the transmissive display section A2 of the pixel A. The light at the outer periphery of the light beam enters the reflective display portion A1 of the pixel A, but the light is reflected by the reflective film 8 and returns to the rear side.
[0044]
The light (red, green, and blue colored light) incident on the transmissive display portion A2 of each pixel A passes through the liquid crystal layer 4 and undergoes a birefringence action according to the alignment state of the liquid crystal molecules. The light passes through the 板 plate 14 and enters the front polarizing plate 12 from the rear side, and is absorbed by the front polarizing plate 12 or passes through the front polarizing plate 12 and exits to the front side (observation side).
[0045]
In other words, when the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the absorption axis of the polarizing plate 12, the light is absorbed by the front polarizing plate 12 and the display of the pixel A becomes a dark display. When the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the transmission axis of the polarizing plate 12, the light passes through the front polarizing plate 12 and is emitted to the front side, and the pixel A The display is a bright display of the color of the light emitted from each of the light emitting elements 17R, 17G, 17B of the light source 16.
[0046]
In the liquid crystal element 1, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are homogeneously aligned with the molecular long axes aligned in one direction, and the alignment direction 4a of the liquid crystal molecules and the transmission axis 12a of the pair of polarizing plates 12 and 13 are arranged. , 13a and the directions of the slow axes 14a, 15a of the pair of λ / 4 plates 14, 15 are set as shown in FIG. 3, so that the display in the reflection display is also performed in the transmission display. The display at this time is also a display in a normally white mode in which a display when no electric field is applied between the electrodes 5 and 6 of each pixel A when there is no electric field is a bright display.
[0047]
In this liquid crystal display device, the color filters 9R, 9G, 9B are provided with a liquid crystal layer thickness d of the reflective display section A1 of each pixel A of the liquid crystal element 1. 1 Is substantially equal to the liquid crystal layer thickness d of the transmissive display portion A2. 2 It is preferable that the thickness Δn be equal to 1/2 of the thickness of the liquid crystal element 1. Δnd of the reflective display part A1 of A 1 And Δnd of the transmissive display section A1 2 And the display characteristics of both the reflective display and the transmissive display can be made almost the same.
[0048]
As in this embodiment, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 of the liquid crystal element 1 are aligned homogeneously with the molecular long axes aligned in one direction, and the alignment direction 4a of the liquid crystal molecules and the pair of polarizing plates 12 and 13 are aligned. When the directions of the transmission axes 12a and 13a of the pixel A and the slow axes 14a and 15a of the pair of λ / 4 plates 14 and 15 are set as shown in FIG. 1 And Δnd of the transmissive display section A1 2 Is 2Δnd 1 = Δnd 2 = Λ / 2 is preferably set, so that an electric field between the electrodes 5 and 6 of the liquid crystal element 1 in which liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrates 2 and 3 can be obtained. Is applied, that is, when the birefringence of the liquid crystal layer 4 becomes substantially zero (the retardation by the λ / 4 plates 14 and 15), the reflection display part A1 and the transmission display part A2 of the pixel A In either case, λ / 2 can be set, and both the reflective display and the transmissive display can be black.
[0049]
As described above, this liquid crystal display device divides each of the plurality of pixels A of the liquid crystal element 1 into a reflective display section A1 having color filters 9R, 9G, and 9B, and a transmissive display section A2 without color filters. On the rear side of the liquid crystal element 1, a plurality of light emitting elements 17R, 17G, 17B respectively corresponding to a plurality of pixels A of the liquid crystal element 1 are arranged in a color corresponding to the reflection display part A1 of the pixel A corresponding to the light emitting element. By arranging the light source 16 that emits colored light having substantially the same color as the colors of the filters 9R, 9G, and 9B toward the pixel A, the reflection of each pixel A of the liquid crystal element 1 can be achieved during the reflective display. The display unit A1 emits colored light colored by the color filters 9R, 9G, and 9B. In the case of transmissive display, the light emitted from the light source 16 is transmitted from the transmissive display unit A2 of each pixel A of the liquid crystal element 1. Child 17R, 17G, 17B is that so as to emit a colored light color emitted.
[0050]
According to this liquid crystal display device, the characteristics of the color filters 9R, 9G, 9B of the liquid crystal element 1 are involved only in the reflection display, and the colors of the light emitted from the plurality of light emitting elements 17R, 17G, 17B of the light source 16 are transmitted. Since only the display is involved, the characteristics of the color filters 9R, 9G, and 9B are set so that a good quality color image is obtained for the reflection display, and the plurality of light emitting elements 17R and 17G of the light source 16 are set. , 17B are set so that a good quality color image can be obtained for the transmissive display, so that a good quality color image is displayed in both the reflective display and the transmissive display. be able to.
[0051]
The intensity of the external light incident upon the reflective display depends on the brightness of the use environment, but in most cases, the colored light emitted from the light emitting elements (EL) 17R, 17G, and 17B of the light source 16 is emitted. And the light that is incident on the liquid crystal element 1 from the front side thereof is absorbed twice by the color filters 9R, 9G, and 9B (absorption of wavelength light in the absorption wavelength band of the color filters). Since the light is emitted to the front side, the intensity of the colored light emitted from the reflective display portion A2 of each pixel A of the liquid crystal element 1 during the reflective display is considerably lower than the intensity of the incident light from the front side.
[0052]
However, in the liquid crystal display device of this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the peripheral portion of the pixel A is a reflective display portion A1, and the central portion of the pixel A is a reflective display portion A2. Since the area of the reflective display section A1 is larger than the area of the transmissive display section A2, the brightness of the reflective display can be made close to that of the transmissive display.
[0053]
Moreover, in this embodiment, the reflection film 8 for forming the reflection display portion A1 of each pixel A of the liquid crystal element 1 is provided on the inner surface of the rear substrate 3 of the liquid crystal element 1, and the light incident from the front side is Since reflection is performed by the reflection film 8 on the inner surface of the rear substrate 3, the reflection display can be performed without transmitting light to the rear polarizing plate 13, and therefore, the reflection display can be performed. In this case, the absorption by the polarizing plate is limited to two absorptions by the front polarizing plate 12, so that the reflective display can be made brighter.
[0054]
Further, in this embodiment, since the light diffusion layers 11 are provided on the inner surface of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1 so as to correspond to the reflection display portions A1 of the respective pixels A, the reflection display has a front luminance. A sufficiently high display with a wide viewing angle can be obtained.
[0055]
That is, in the liquid crystal display device, in the case of reflective display using external light, the liquid crystal display device is inclined obliquely to the front direction, that is, the direction along the normal of the screen of the liquid crystal element 1 (usually the upper edge side of the screen). The direction of incidence of the brightest external light is a direction inclined obliquely with respect to the front direction, and therefore, is incident from the front side. When the reflected light is reflected by the reflection film (specular reflection film) 8 as it is, the reflected light is emitted in a direction inclined obliquely to the front direction, and the brightness of the display observed from the front direction is reduced.
[0056]
However, in the liquid crystal display device of this embodiment, light incident on the reflective display part A1 of each pixel A of the liquid crystal element 1 from the direction obliquely inclined with respect to the front direction is diffused by the light diffusion layer 11, and Since the light reflected by the reflective film 8 is again diffused by the light diffusion layer 11 and emitted to the front side, the front luminance of the display in the reflective display is sufficiently increased and the viewing angle is widened. Can be.
[0057]
The light-emitting elements 17R, 17G, and 17B made of EL of the light source 16 emit illumination light having a uniform intensity distribution in the front direction. High front luminance can be obtained without diffusing light.
[0058]
In the liquid crystal display device of the above embodiment, the plurality of light emitting elements 17R, 17G, 17B of the light source 16 each have an emission surface facing the entire area of the transmissive display section A2 of the pixel A of the liquid crystal element 1. Therefore, the light emitted from the light emitting elements 17R, 17G, and 17B can be made incident on the entire area of the transmissive display section A2 of the pixel A of the liquid crystal element 1 to sufficiently brighten the transmissive display.
[0059]
FIG. 4 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. In this liquid crystal display device, a plurality of light emitting elements (EL) 17R, 17G, and 17B of a light source 15 are respectively connected to the liquid crystal. The light-emitting elements 17R, 17G, and 17B have the light-emitting elements 17R, 17G, and 17B on the light-emitting elements 17R, 17G, and 17B, respectively. Is provided with a condensing lens 19 for condensing light on the transmissive display section A2 of the corresponding pixel A.
[0060]
In the liquid crystal display device of this embodiment, the light source 15 is configured as described above, but the other configuration of the light source 15 is the same as that of the first embodiment described above. Are the same as those in the first embodiment, and the same explanation is given with the same reference numerals in the drawings, and is omitted.
[0061]
According to the liquid crystal display device of this embodiment, the colored lights emitted from the plurality of light emitting elements 17R, 17G, 17B of the light source 15 are respectively condensed by the condensing lens 19, and are turned into colored light of higher intensity. Since the light can enter the transmissive display section A2 of each pixel A of the liquid crystal element 1, the display in transmissive display can be made brighter.
[0062]
In this embodiment, the plurality of light emitting elements 17R, 17G, 17B of the light source 15 preferably have an emission surface approximately equal to the area of the pixel A of the liquid crystal element 1, as shown in FIG. By doing so, the colored light from the light emitting elements 17R, 17G, and 17B is made to enter the transmissive display section A2 of each pixel A of the liquid crystal element 1 as colored light of higher intensity, and the display at the time of transmissive display is performed. It can be brighter.
[0063]
In the first and second embodiments described above, the periphery of each pixel A of the liquid crystal element 1 is defined as the reflective display part A1, and the central part of the pixel A is defined as the transmissive display part A2. A1 and the transmissive display section A2 may be formed in other shapes, and a plurality of the reflective display section A1 and the transmissive display section A2 may be formed in one pixel A.
[0064]
In the above embodiment, the color filters 9R, 9G, 9B are provided on the inner surface of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1, but the color filters 9R, 9G, 9B are provided on the rear substrate 3 of the liquid crystal element 1. It may be provided on the inner surface (preferably between the substrate surface of the rear substrate 3 and the pixel electrode 6).
[0065]
Further, in the above embodiment, the electrodes 5 and 6 on the inner surfaces of the front substrate 2 and the rear substrate 3 of the liquid crystal element 1 are transparent electrodes made of a transparent conductive film such as an ITO film, respectively. 6, a reflective film 8 for forming a reflective display area A1 of the pixel A is provided. The electrode 6 on the inner surface of the rear substrate 3 corresponds to at least the transmissive display part A2 of the pixel A. It is sufficient if the part is transparent.
[0066]
That is, in the liquid crystal display device of the present invention, the electrode 5 on the inner surface of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1 is made of a transparent electrode, and corresponds to at least the transmissive display portion A2 of the electrode 6 on the inner surface of the rear substrate 3. The part to be formed may be made of a transparent electrode.
[0067]
When only the portion corresponding to the transmissive display portion A2 of the electrode 6 on the inner surface of the rear substrate 3 is a transparent electrode, the portion of the electrode 6 corresponding to the reflective display portion A1 is formed by the reflective film 8. In such a case, the transparent electrode may be formed so that the edge thereof is overlapped with the edge of the reflective film 8, and the transparent electrode and the reflective film 8 may be electrodes having the same electric potential. Good.
[0068]
In the above embodiment, the reflection film 8 for forming the reflection display area A1 of the pixel A is provided on the inner surface of the rear substrate 3 of the liquid crystal element 1. If it is on the rear side, it may be provided on the outer surface of the rear substrate 3 or on the rear side of the rear polarizer 13. In that case, the electrode 6 on the inner surface of the rear substrate 3 , A transparent electrode facing the entire area of the pixel A.
[0069]
Further, in the liquid crystal display device of the above embodiment, the liquid crystal display element 1 is an active matrix liquid crystal element using a TFT as an active element. The liquid crystal element is a two-terminal non-linear resistance element such as an MIM. An active matrix liquid crystal element as an active element or a simple active matrix liquid crystal element may be used. Further, the liquid crystal element is not limited to a homogeneous alignment type, but may be a TN (twisted nematic) type, an STN (super twisted nematic) type, a ferroelectric or An antiferroelectric liquid crystal element or the like may be used.
[0070]
【The invention's effect】
The liquid crystal display device according to the present invention divides a plurality of pixels of the liquid crystal element into a reflective display section having a color filter and a transmissive display section without a color filter, respectively. A light source that emits, toward the pixel, colored light having substantially the same color as the color of the color filter corresponding to the reflective display section of the pixel from the plurality of light emitting elements respectively corresponding to the plurality of pixels. Are arranged, so that a good quality color image can be displayed both in the reflective display and in the transmissive display.
[0071]
In this liquid crystal display device, it is preferable that each of the plurality of light emitting elements of the light source has an emission surface opposed to the entire area of the transmissive display section of the pixel of the liquid crystal element. The light emitted from the light emitting element is incident on the entire area of the transmissive display section of the pixel of the liquid crystal element, so that the transmissive display can be made sufficiently bright.
[0072]
Further, in the light source, each of the plurality of light emitting elements has an emission surface larger than a transmissive display portion of a pixel of the liquid crystal element, and an emission surface of the light emitting element has an emission surface. It is more desirable that the light-emitting element is provided with a condensing lens for condensing the light on the transmissive display section of the pixel corresponding to the light-emitting element. By doing so, the display in the transmissive display can be made brighter. Can be.
[0073]
Further, in this liquid crystal display device, of the liquid crystal layer thicknesses of the plurality of pixels of the liquid crystal element, the liquid crystal layer thickness of the reflective display portion is substantially set to の of the liquid crystal layer thickness of the transmissive display portion. It is preferable that the display characteristics of both the reflective display and the transmissive display be made almost the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of one pixel of the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a diagram showing an orientation direction of liquid crystal molecules in a liquid crystal layer of the liquid crystal element, a direction of a transmission axis of a pair of polarizing plates, and a direction of a slow axis of a pair of retardation plates.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Liquid crystal element
A: Pixel
A1: Reflection display section
A2: Transparent display section
2,3 ... substrate
4: Liquid crystal layer
4a: Alignment direction of liquid crystal molecules
5. Counter electrode
6 ... pixel electrode
7 TFT
8 Reflective film
9R, 9G, 9B ... Color filter
10 ... light shielding film
11 Light diffusion layer
12, 13 ... Polarizing plate
12a, 13a ... transmission axis
14, 15: phase difference plate (λ / 4 plate)
14a, 15a ... slow axis
16 Light source
17R, 17G, 17B ... light emitting element (EL)
19 ... Condensing lens
