JP2004287324A - Semitransmissive liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置、特に反射時と透過時の明るさと色再現性に優れた半透過型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置は、UV(以後紫外線と標記)の照射により発光する蛍光体を用いて、紫外線と可視光の両方の放射エネルギーを利用している(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特表2001−512248号公報(第12〜13頁、第3、4、6図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1に記載された技術だけでは、液晶装置として使用すると次のような欠点があった。紫外線と可視光が入射し透過する表示装置の構成要素である、基板、透明電極、偏光板、液晶などに、紫外線に対する透明性、耐光性が求められる。しかしながら、透明電極として一般に使用されるITOは可視光では透明であるが、紫外域では吸収が大きくなり、効率良く紫外線を蛍光体に透過できなくなる。同様に、透明電極が蛍光体の手前にある構成では、効率良く紫外線を蛍光体に透過できなくなる。従って、紫外線による蛍光発光を充分に利用できず、また、反射で観測する場合の明るさは可視光のみを利用した場合と比較して改善効果は少ない。また、一般に使用される液晶は長時間紫外線の照射を受けると、液晶分子の一部が分解され、この分解生成物により焼付きなどの不具合を発生させる。従って、現状では偏光板に紫外線を吸収する機能を持たせて、液晶を紫外線から保護しているのが現状である。然るに、特許文献1にはこの様な課題に対する解決方法の記載は無い。さらに、特許文献1では透過型の構成と反射型の構成が開示されているが、透過時と反射時の表示機能を同時に実現する構成とはなっていない。
【0005】
さらに、透過時と反射時の表示機能を同時に実現する構成でR(赤)G(緑)B(青)のカラーフィルターを用いた加法混色を用いてカラー表示する場合、カラーフィルターは反射時と透過時で兼用することになる。反射で観察する場合、透過で観察する場合と比較して、外光はカラーフィルターを2回透過する光路をとる。そのため、カラーフィルターの発色は透過時と反射時で大きな差が生ずることとなる。この差を問題視する記述は従来技術には無く、解決方法の記載も無い。カラーフィルターの彩度と明度の差に関して、国際照明委員会の勧告によるCIE1931・XYZ表色系によれば、彩度は、XYZ表色系における色度座標xyにおいて、R(赤)G(緑)B(青)の各々の色度座標を結んで得られる三角形の面積に、全米テレビジョン方式委員会の定めるNTSC1953方式のR(赤)G(緑)B(青)各々の色度座標を結んで得られる三角形の面積の比率で表現する。一般にNTSC比として使用されている。明度はY値で表現し、カラーフィルターの場合はR(赤)G(緑)B(青)の各々のY値を合計した白色のY値を透過率として使用する。また、反射時の透過率は、光源としてD65を用いたときのダブルパスの透過率を示す。
【0006】
図4は、透過型液晶ディスプレイで使用される色の濃い透過用カラーフィルターと反射型液晶ディスプレイで使用される色の薄い反射用カラーフィルターの透過率とNTSC比の関係を示すグラフである。ここでは、カラーフィルターの色材をコントロールして、透過率とNTSC比を調整している。図中菱形でプロットするように、透過用カラーフィルターで反射表示を観察する場合、透過用カラーフィルターを行きと帰りのダブルパスで使用することになるため透過率が下がり、NTSC比は大きくなる。反対に図中丸印でプロットするように、反射用カラーフィルターで透過表示を観察する場合、反射用カラーフィルターをシングルパスで使用することになるため透過率は大きくなり、NTSC比は小さくなる。図4で示すように、カラーフィルターの色材をコントロールしても、透過時と反射時の光路差による透過率とNTSC比の差を調整する事は不可能である。
【0007】
本発明の目的は、特許文献1に開示された構成において、液晶表示素子の外から入射した光を反射し表示するとともに、外光の反対側から入射する光を透過させて表示する機能を有する構成を実現し、さらに、反射時の紫外線による液晶劣化と明るさの低下を改善する。また、カラーフィルターを用いた加法混色時のカラーフィルターの透過時と反射時の光路差による透過率とNTSC比の差を改善することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、第1の基板と第2の基板との間に、2色以上の波長帯域にパターン化されたカラーフィルターと、半透過反射膜と、紫外線の照射により発光する蛍光体と、を備える半透過型表示装置であって、半透過反射膜と蛍光体をカラーフィルターの下方に設け、第1の基板側から入射した可視光線を半透過反射膜によって反射して表示するとともに、第2の基板側から入射した紫外線を吸収して蛍光体が発光した光の波長がパターン化されたカラーフィルターの透過波長帯域にあり、蛍光体が発光した光を透過させて表示することにした。このような構成により、外から入射した光を反射し表示するとともに、外光の反対側から入射する光を透過させて表示する機能を実現できる。更に、反射時は可視光のみを利用し、透過時は紫外線を蛍光体で可視光に変換することで、透明電極や液晶を紫外線が透過しない構造として、液晶の劣化と紫外線の吸収を改善している。
【0009】
さらに、第2の基板の背面側に紫外線を発するバックライトを配置した。このバックライトは第2の基板の側から蛍光体に紫外線を照射するとともに、蛍光体で吸収されず反射した紫外線を反射層で反射させて、再度蛍光体に照射するので、紫外線を無駄なく蛍光体に照射出来て、透過時の輝度向上を可能とする。
【0010】
また、半透過反射膜を光透過領域が形成された反射膜で構成し、光透過領域に蛍光体を配置することとした。さらに、光透過領域を反射膜に設けられた孔又はスリットで構成し、この孔又はスリットに蛍光体を設けることとした。この様な構成の半透過反射膜は、紫外線を透過しないアルミニュウム等の金属反射膜で、光透過領域としての孔又はスリットで紫外線を可視光に変換し透過光として利用し、液晶に紫外線が入射しない構造にして、液晶の劣化を防止している。また、反射時は可視光を孔又はスリット以外の反射領域で反射して表示する。
【0011】
また、半透過反射膜は、誘電体多層膜による選択反射膜やコレステリックの選択反射を利用した選択反射膜により構成され、紫外線を透過し可視光を反射する構成にした。この様な構成においても、紫外線を可視光に変換し透過光として利用し、液晶に紫外線が入射しない構造にし、液晶の劣化を防止している。また、反射時は可視光を反射して表示する事も可能としている。
【0012】
さらに、カラーフィルターを、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)3色の各画素パターンより構成し、蛍光体もカラーフィルターの各画素パターンに対応するようにR、G、B3色にパターン化され、カラーフィルターの彩度がD65光源に対して21以下になるようにしている。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶表示装置は、第1の基板と第2の基板との間に、2色以上の波長帯域にパターン化されたカラーフィルターと、半透過反射膜と、紫外線の照射により発光する蛍光体と、を備え、半透過反射膜と蛍光体をカラーフィルターの下方に配置した。さらに、蛍光体が発光する光の波長がパターン化されたカラーフィルターの透過波長帯域にあるようにすることで、第1の基板側から入射した可視光線を半透過反射膜によって反射して表示するとともに、第2の基板側から入射した紫外線を吸収して蛍光体が発光した光を透過させて表示することとした。すなわち、このような構成の液晶表示装置は、カラーフィルターの下方に半透過反射膜と蛍光体を配置し、反射時は第1の基板側から外光を照射して、可視光のみ利用して半透過反射膜で反射させて表示を行う。透過時は第2の基板側から紫外線を照射し、半透過反射膜を透過した紫外線を蛍光体で可視光に変換して可視光のみで透過表示を実現している。液晶は可視光のみ利用して、可視光の偏光状態を変調することで表示する。外光から可視光のみ選択するには、第1の基板側に紫外線を吸収する上偏光板もしくは紫外線吸収フィルターを配置すれば良い。この構成で、液晶を紫外線より保護出来るようにしている。
【0014】
さらに、第2の基板の背面側に紫外線を照射するバックライトを配置することで、明るい屋外では反射型で使用し、暗い場所ではバックライトを点灯させて透過型で表示出来る液晶表示装置を実現している。反射時の明るさは、半透過反射膜の透過と反射の比率を変える事で調整出来る。また、バックライトの紫外線強度をコントロールする事で透過時の明るさを調整できる。
【0015】
また、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)3色の各画素パターンにより加法混色を用いたカラー表示を行うに当たり、本液晶表示装置は以下の改善がなされている。まず、蛍光体もカラーフィルターの3色の各画素パターンに対応したR、G、B3色に蛍光発光するようにパターン化され、第1の基板と第2の基板の間に内設している。この構成によれば、カラーフィルターの画素と蛍光体の距離が画素サイズに比較して充分短く設定可能なために、透過時では、蛍光体の特定色のパターンで発光する光がカラーフィルターの同色パターンに効率良く入射し、その他の色のパターンには少なく入射させることが可能となる。R(赤色)を例に挙げて説明すると、赤色の蛍光体で発光した光はR(赤色)のカラーフィルターの画素のみに効率良く入射し、隣接するG(緑色)、B(青色)の画素には少なく入射する。他の色(緑色、青色)でも同様に作用する。従って、透過時に色の濃いカラーフィルターを使用しなくても濃い色を表示できる。そのため、カラーフィルターの色の濃さは反射時の明るさのみ考慮して決めることができるようになった。カラーフィルターの彩度がD65光源に対して反射でNTSC比21%以下になるようにすれば、反射は明るくでき、かつ、透過時の色は濃いレベルを維持できる。
【0016】
結果、透過時でのカラーフィルターのNTSC比は向上する。従って、色の薄い反射用カラーフィルターで、彩度としてのNTSC比がD65光源に対して21以下のカラーフィルターを用いても、透過時のNTSC比を反射時のNTSC比に以上に濃くできる。しかし、カラーフィルターのNTSC比を21以上に大きくすると、反射時の透過率が悪くなり反射時の表示が暗くなる。反射時の明るさを確保するためには、カラーフィルターのNTSC比を21以下に設定する事が望ましい。
【0017】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、本実施例の液晶表示装置の主要構成を示す模式図である。図示するように、第一の基板5と第2の基板13の間に液晶が挟持されている。ガラス、プラスチック等の透明基板を上基板2として、その裏側表面にカラーフィルター3が設けられている。カラーフィルター3は、染料や顔料の色材層によって赤色のR3、緑色のG3および青色のB3がパターニングされている。パターニングされた各着色層が画素を構成している。更に、カラーフィルター上には上透明電極4が設けられている。一般的な液晶表示素子と同様に図示しない配向膜や絶縁膜などの製膜処理及びラビングなどの配向処理がされていても良い。
【0018】
一方、下基板12にもガラス、プラスチック等の透明基板が使用され、紫外線の吸収を低減するために薄板を使用する。下基板12の表面には半透過反射膜11が形成される。半透過反射膜11にはアルミニウム、銀等の金属膜を用いることができる。半透過反射膜11には、第一の基板5にあるカラーフィルター3の画素に対向して透過領域としての孔が設けられている。この透過領域はパターニングにより形成できる。透過領域には蛍光体10が設けられ、その上面をアクリル樹脂やエポキシ樹脂等からなる透明樹脂層9が覆い、更にその上には下透明電極8が、その上には内面偏光板7が設けられている。第2の基板13はこのように構成されている。
【0019】
蛍光体10はカラーフィルターの赤色のR3、緑色のG3および青色のB3に対向するように、同じ色の希土類3波長蛍光体が塗布されている。ここでは無機の希土類3波長蛍光体を使用したが、より塗布性に優れた透明な有機蛍光体を使用してもよい。また、カラーフィルター3、蛍光体10は、カラー表示の色数に応じて使用する色を決めれば良く、モノカラーの場合は1色でも良い。
【0020】
また、下基板12側に薄膜トランジスタや薄膜ダイオードなどの素子が有る場合には、素子の開口部に蛍光体10をホトリソグラフィーによるパターニングで形成し、さらにその上に透明樹脂層9と下透明電極8を形成する。この場合、半導体ナノ粒子を分散したガラスでできた蛍光体を微粒子化して、溶媒で希釈して使用するとより塗布性が向上し、パターニング精度と生産性が改善できる。
【0021】
内面偏光板7は分子結晶化薄膜偏光板であり、また、液晶の配向膜の機能も併せ持つものである。従って、液晶6にはTN型を使用して上透明電極4の上には通常の配向膜を使用している。内面偏光板7を使用しない場合は、2色性色素を液晶に混入させたゲスト−ホスト型液晶を使用しても良い。また、TN型の代わりにSTN型の液晶を用いても良い。
【0022】
第1の基板5と第2の基板13はスペーサの混入されたシール材によって一定の間隙を保った状態で貼付されるとともに、これらの基板の間隙に液晶6が封入され、液晶表示素子を構成している。また、第1の基板5の前面側には上偏光板1が貼着され、その偏光軸は、貼着された基板に形成される配向膜のラビング方向に応じて設定され、必要に応じて位相差板を積層しても良い。
【0023】
このような構成において、第1の基板側から外光14(すなわち、太陽光や室内照明の光等)が入射した場合、この入射光は液晶表示素子の半透過反射膜11によって反射し、再度液晶表示素子を逆向きに透過し、これにより反射表示を行うことができる。一方、第2の基板側から照射される紫外線15は、蛍光体10で可視光に変換され、これにより透過型表示を行うことができる。
【0024】
図1の構成で、カラーフィルター3を第2の基板13側に配置した構成を図2に模式的に示す。このような構成は、図1の構成と比較してカラーフィルター3と蛍光体10の距離を更に短縮できて、透過の色を濃くすることができる。
【0025】
また、更に別の構成を図3に模式的に示す。図示するように、第1の基板5の前面側には紫外線吸収フィルター16が貼着され、図1で示した上偏光板1は、内面偏光板7として上透明電極4の背面に形成される。半透過反射膜11は高屈折率層と低屈折率層とを積層した誘電体多層膜より構成され、紫外線を透過し、可視光を反射する。高屈折率層の屈折率は2.0〜2.5の範囲がよく、例えばTiO2 、ZrO2 、SnO2 などで構成するとよい。これに対する低屈折率層の屈折率は1.3〜1.6の範囲がよく、例えばSiO2 、AlF3 、CaF2 などで構成するとよい。そして、複合蛍光体17は、図1で示した蛍光体10とカラーフィルター3を積層したものである。蛍光体としては、半導体ナノ粒子を分散したガラスでできた蛍光体を微粒子化した蛍光体の上に顔料を分散したカラーフィルターが積層されている。このような構成によるメリットは、図1の構成と比較して半透過反射膜11が透過領域と反射領域に分割されていないので、反射時も透過時も画素の全開口で表示出来、反射率と透過輝度の改善を可能とする。
【0026】
次に、図1で示した構成の液晶表示素子にバックライトを用いた構成を図6に模式的に示す。ここで、バックライト21には光源18として紫外線光源を使用している。紫外線光源には、紫外線発光LEDやブラックライトを用いることができる。導光板19は紫外線の吸収が少ない樹脂を使用して、背面に反射層20を配置している。このバックライト21は第2の基板13の側から蛍光体で吸収される紫外線22を照射するとともに、蛍光体で吸収されない紫外線23を照射する。蛍光体で吸収されない紫外線23は半透過反射膜で反射される紫外線24となり、再度反射層で反射される紫外線25となり再度蛍光体を照射することになる。そのため、紫外線を無駄なく蛍光体に照射でき、透過時の輝度向上を可能とする。
【0027】
次に、カラーフィルターを用いた加法混色時のカラーフィルターの透過時と反射時の光路差によるによる透過率とNTSC比の差を改善できるしくみを詳細に説明する。本発明では、カラーフィルターとして反射用の透過では色の薄いカラーフィルターを使用でき、反射を明るくすることができるにも係わらず透過時の色を濃くすることが可能になる。反射用カラーフィルターを透過時で使用するとNTSC比が小さくなるという従来の課題に対して、本発明では、バックライト21の光源18に紫外線光源を用いて、反射用のカラーフィルター3の赤、緑、青の3色の各画素パターンに対応した赤、緑、青の3色の蛍光体10からなるパターンが、カラーフィルター3の下部に形成されている。蛍光体10のRGBパターンはカラーフィルター3のRGBとアライメント調整されている。したがって、紫外線が導光板19を経て蛍光体10のパターンR(赤色)、G(緑色)、B(青色)で蛍光発光し、蛍光体の特定色のパターンで蛍光発光する光がカラーフィルターの同色パターンに効率良く入射し、その他の色のパターンには少なく入射させる。赤色蛍光体を例にすれば、紫外線を受けた赤色蛍光体は赤色の蛍光発光し、カラーフィルター3のRに効率良く入射し、GやBには少なく入射する。G(緑色)、B(青色)についても同様に同じ色のカラーフィルターに効率良く入射する。このような構成では、蛍光体10とカラーフィルター3の距離を20μm以内にできるので、蛍光体から発せられる蛍光発光は、ほとんど同じ色のカラーフィルターに入射することになる。そのため、色の薄いカラーフィルターを使用しても透過時のカラーフィルターのNTSC比は蛍光発光の光源の色が支配的となる。
【0028】
本実施例では反射型のカラーフィルターとして図5の表に示す膜厚0.8μmのカラーフィルターを使用している。その分光スペクトルを図5にR、G、Bで示す。また、蛍光体の発する蛍光光源のスペクトルも図7のR光源、G光源、B光源として示す。反射時と透過時のNTSC比と透過率の改善効果を同じく図7の表に示す。図中、方式項目にRGB蛍光体混色と記載の条件は、カラーフィルターのRGB3色の各画素パターンに対応したRGB3色の蛍光体がパターンされていなく、混色した白色発光する場合である。この場合は、透過時のNTSC比が小さくなり色が薄い。方式項目にRGB蛍光体カラーフィルターなしと記載の条件は、カラーフィルターは無いが、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)3色の蛍光体がパターン化されている場合である。この場合、NTSC比は大きくなり、透過の色は濃くなる。しかし、反射はカラーフィルターが無いので白黒表示になってしまう。従って、表中には数値が記載されていない。方式項目にRGB蛍光体カラーフィルターと記載の条件は、透過時のNTSC比は最も大きく、透過率も大きい。反射時もカラー表示可能で明るさも明るくできる。従って、色の薄い反射用カラーフィルターを用いても、透過時のNTSC比を大きく出来濃い表示を可能とし、反射時の明るさを維持できる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による液晶表示装置によれば、従来技術の構成と比較して、外から入射した光を反射し表示するとともに、外光の反対側から入射する光を透過させて表示する機能を実現できる。更に、反射時は可視光のみを利用し、透過時は紫外線を蛍光体で可視光に変換することで、透明電極や液晶を紫外線が透過しない構造として、液晶の劣化と紫外線の吸収を改善している。
【0030】
また、濃いカラーフィルターを使用しなくても、カラーフィルターの色の濃さは反射時の明るさのみ考慮して決めることができる。つまり、カラーフィルターの彩度がD65光源に対して反射でNTSC比21%以下になるようにすれば、反射は明るく、また、透過時の色は濃いレベルを維持できる液晶表示装置が実現できる。これによって、民生品市場で液晶表示装置が多用されているパソコン、カメラ、携帯電話、時計をはじめとする電子機器分野で商品価値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の構成を示す模式図の例である。
【図2】本発明の液晶表示装置の構成を示す模式図の別の例である。
【図3】本発明の液晶表示装置の構成を示す模式図の別の例である。
【図4】従来の技術におけるカラーフィルターの透過率とNTSC比の関係を示すグラフである。
【図5】本発明の液晶表示装置に係わるカラーフィルターでのNTSC比と透過率の改善効果を示す図である。
【図6】本発明の液晶表示装置にバックライトを用いた構成を示す模式図である。
【符号の説明】
1 上偏光板
2 上基板
3 カラーフィルター
4 上透明電極
5 第1の基板
6 液晶
7 内面偏光板
8 下透明電極
9 透明樹脂層
10 蛍光体
11 半透過反射膜
12 下基板
13 第2の基板
14 外光
15 紫外線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a transflective liquid crystal display device having excellent brightness and color reproducibility during reflection and transmission.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal display device uses radiant energy of both ultraviolet light and visible light by using a phosphor that emits light when irradiated with UV (hereinafter referred to as ultraviolet light) (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-T-2001-512248 (
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique described in Patent Document 1 alone has the following disadvantages when used as a liquid crystal device. Substrates, transparent electrodes, polarizing plates, liquid crystals, and the like, which are components of a display device through which ultraviolet light and visible light are incident and transmitted, are required to have transparency and light resistance to ultraviolet light. However, ITO, which is generally used as a transparent electrode, is transparent to visible light, but has a large absorption in the ultraviolet region, making it impossible to efficiently transmit ultraviolet light to the phosphor. Similarly, in a configuration in which the transparent electrode is located in front of the phosphor, the ultraviolet rays cannot be efficiently transmitted to the phosphor. Therefore, the fluorescent light emission by the ultraviolet ray cannot be sufficiently used, and the brightness in the case of observation by reflection has little improvement effect as compared with the case where only the visible light is used. In addition, when a generally used liquid crystal is irradiated with ultraviolet rays for a long time, a part of the liquid crystal molecules is decomposed, and this decomposition product causes problems such as image sticking. Therefore, at present, the polarizing plate has a function of absorbing ultraviolet rays to protect the liquid crystal from ultraviolet rays. However, Patent Document 1 does not describe a solution to such a problem. Further, Patent Document 1 discloses a transmission-type configuration and a reflection-type configuration, but does not provide a configuration for simultaneously realizing display functions during transmission and reflection.
[0005]
Further, when a color display is performed using an additive color mixture using R (red), G (green), and B (blue) color filters in a configuration that simultaneously realizes the display function at the time of transmission and at the time of reflection, They will also be used during transmission. In the case of observation by reflection, the external light takes an optical path that passes through the color filter twice as compared with the case of observation by transmission. For this reason, the color development of the color filter has a large difference between transmission and reflection. There is no description in the prior art regarding this difference as a problem, and there is no description of a solution. According to the CIE1931 XYZ color system recommended by the International Commission on Illumination regarding the difference between the saturation and lightness of the color filter, the saturation is represented by R (red) G (green) at the chromaticity coordinates xy in the XYZ color system. ) The chromaticity coordinates of each of R (red), G (green), and B (blue) in the NTSC1953 system defined by the National Television System Committee are calculated on the area of a triangle obtained by connecting the chromaticity coordinates of B (blue). Expressed by the ratio of the area of the triangle obtained by connecting. Generally used as NTSC ratio. Brightness is represented by a Y value. In the case of a color filter, a white Y value obtained by summing R (red), G (green), and B (blue) Y values is used as the transmittance. The transmittance at the time of reflection indicates the transmittance of a double pass when D65 is used as a light source.
[0006]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the transmittance and the NTSC ratio of a dark color transmission color filter used in a transmission type liquid crystal display and a light color reflection color filter used in a reflection type liquid crystal display. Here, the color material of the color filter is controlled to adjust the transmittance and the NTSC ratio. As shown by the diamonds in the figure, when observing the reflection display with the transmission color filter, the transmission color filter is used in the double pass of going and returning, so that the transmittance decreases and the NTSC ratio increases. On the contrary, as shown by the circles in the figure, when observing the transmissive display with the reflective color filter, the reflective color filter is used in a single pass, so that the transmittance increases and the NTSC ratio decreases. As shown in FIG. 4, even if the color material of the color filter is controlled, it is impossible to adjust the difference between the transmittance and the NTSC ratio due to the optical path difference between the transmission and the reflection.
[0007]
An object of the present invention has a function of displaying light by reflecting light incident from the outside of the liquid crystal display element and transmitting light incident from the side opposite to the external light in the configuration disclosed in Patent Document 1. A structure is realized, and further, deterioration of liquid crystal and a decrease in brightness due to ultraviolet rays at the time of reflection are improved. Another object of the present invention is to improve the difference between the transmittance and the NTSC ratio due to the optical path difference between the transmission and reflection of the color filter at the time of additive color mixture using a color filter.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes a color filter patterned into a wavelength band of two or more colors between a first substrate and a second substrate; A transflective display device comprising: a phosphor that emits light upon irradiation with ultraviolet light, wherein the transflective film and the phosphor are provided below the color filter, and the visible light that has entered from the first substrate side is translucent. The display was reflected by the reflective film, and the wavelength of light emitted by the phosphor by absorbing ultraviolet light incident from the second substrate side was in the transmission wavelength band of the patterned color filter, and the phosphor emitted light. The display is made to transmit light. With such a configuration, it is possible to realize a function of reflecting and displaying light that has entered from the outside, and transmitting and displaying light that has entered from the side opposite to the outside light. In addition, only visible light is used during reflection, and ultraviolet light is converted into visible light with a phosphor during transmission, so that the transparent electrodes and liquid crystal have a structure that does not transmit ultraviolet light, thereby improving the deterioration of liquid crystal and the absorption of ultraviolet light. ing.
[0009]
Further, a backlight that emits ultraviolet light was disposed on the back side of the second substrate. This backlight irradiates the phosphor with ultraviolet rays from the side of the second substrate, reflects the ultraviolet rays that have not been absorbed by the phosphor and is reflected by the reflective layer, and irradiates the phosphors again. It can irradiate the body and improve the brightness during transmission.
[0010]
Further, the semi-transmissive reflective film is formed of a reflective film having a light-transmitting region, and a phosphor is disposed in the light-transmitting region. Further, the light transmission region is constituted by a hole or a slit provided in the reflection film, and a phosphor is provided in the hole or the slit. The semi-transmissive reflection film having such a configuration is a metal reflection film made of aluminum or the like which does not transmit ultraviolet light, converts ultraviolet light into visible light through a hole or a slit as a light transmission area and uses the light as transmitted light, and the ultraviolet light enters the liquid crystal. The structure is not used to prevent the deterioration of the liquid crystal. At the time of reflection, visible light is reflected by a reflection area other than the hole or the slit for display.
[0011]
Further, the semi-transmissive reflection film is constituted by a selective reflection film made of a dielectric multilayer film or a selective reflection film using cholesteric selective reflection, and is configured to transmit ultraviolet rays and reflect visible light. Even in such a configuration, ultraviolet light is converted into visible light and used as transmitted light, and the structure is such that ultraviolet light does not enter the liquid crystal, thereby preventing deterioration of the liquid crystal. In reflection, visible light can be reflected and displayed.
[0012]
Further, the color filter is composed of three pixel patterns of R (red), G (green), and B (blue), and the phosphors are three colors of R, G, and B so as to correspond to each pixel pattern of the color filter. And the saturation of the color filter is set to 21 or less for the D65 light source.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The liquid crystal display device according to the present invention includes a color filter patterned into two or more wavelength bands, a semi-transmissive reflective film, and a fluorescent light emitted by ultraviolet irradiation between the first substrate and the second substrate. And a transflective film and a phosphor were arranged below the color filter. Furthermore, by making the wavelength of the light emitted by the phosphor be in the transmission wavelength band of the patterned color filter, visible light incident from the first substrate side is reflected by the semi-transmissive reflective film for display. At the same time, display is performed by absorbing ultraviolet light incident from the second substrate side and transmitting light emitted by the phosphor. That is, in the liquid crystal display device having such a configuration, the transflective film and the phosphor are arranged below the color filter, and at the time of reflection, external light is irradiated from the first substrate side, and only visible light is used. The display is performed by reflecting the light on the transflective film. At the time of transmission, ultraviolet light is irradiated from the second substrate side, and the ultraviolet light transmitted through the semi-transmissive reflection film is converted into visible light by a phosphor to realize a transmissive display using only visible light. The liquid crystal displays by modulating the polarization state of visible light using only visible light. In order to select only visible light from outside light, an upper polarizing plate or an ultraviolet absorbing filter that absorbs ultraviolet light may be disposed on the first substrate side. With this configuration, the liquid crystal can be protected from ultraviolet rays.
[0014]
Further, by arranging a backlight for irradiating ultraviolet rays on the back side of the second substrate, a liquid crystal display device that can be used in a reflective mode in bright outdoors and turned on in a dark place to display in a transmissive mode is realized. are doing. The brightness at the time of reflection can be adjusted by changing the ratio of transmission and reflection of the transflective film. Further, the brightness at the time of transmission can be adjusted by controlling the ultraviolet intensity of the backlight.
[0015]
Further, in performing a color display using additive color mixture by three pixel patterns of R (red), G (green) and B (blue), the present liquid crystal display device has the following improvements. First, the phosphor is also patterned so as to emit fluorescent light in three colors of R, G, and B corresponding to the respective pixel patterns of the three colors of the color filter, and is provided between the first substrate and the second substrate. . According to this configuration, the distance between the pixel of the color filter and the phosphor can be set to be sufficiently short compared to the pixel size, so that when transmitted, light emitted in a specific color pattern of the phosphor is the same color of the color filter. It is possible to efficiently enter the pattern and to enter the pattern of other colors in a small amount. Taking R (red) as an example, the light emitted by the red phosphor efficiently enters only the pixels of the R (red) color filter, and the adjacent pixels of G (green) and B (blue) Light is incident on. Other colors (green, blue) work similarly. Therefore, it is possible to display a dark color without using a dark color filter at the time of transmission. Therefore, the color depth of the color filter can be determined by considering only the brightness at the time of reflection. If the saturation of the color filter is set to 21% or less of the NTSC ratio in reflection with respect to the D65 light source, the reflection can be made bright and the color at the time of transmission can be maintained at a dark level.
[0016]
As a result, the NTSC ratio of the color filter during transmission is improved. Therefore, even when a light color reflection color filter having an NTSC ratio of 21 or less for a D65 light source is used as a reflection color filter, the NTSC ratio at the time of transmission can be made higher than the NTSC ratio at the time of reflection. However, when the NTSC ratio of the color filter is increased to 21 or more, the transmittance at the time of reflection deteriorates, and the display at the time of reflection becomes dark. In order to secure the brightness at the time of reflection, it is desirable to set the NTSC ratio of the color filter to 21 or less.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a main configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment. As shown, a liquid crystal is sandwiched between the
[0018]
On the other hand, a transparent substrate such as glass or plastic is also used for the
[0019]
[0020]
When an element such as a thin film transistor or a thin film diode is provided on the
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
In such a configuration, when external light 14 (that is, sunlight or light for indoor lighting) enters from the first substrate side, the incident light is reflected by the semi-transmissive
[0024]
FIG. 2 schematically shows a configuration in which the
[0025]
FIG. 3 schematically shows still another configuration. As shown in the figure, an
[0026]
Next, FIG. 6 schematically shows a configuration using a backlight for the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. Here, the
[0027]
Next, the mechanism for improving the difference between the transmittance and the NTSC ratio due to the optical path difference between the transmission and reflection of the color filter at the time of additive color mixture using the color filter will be described in detail. In the present invention, a color filter having a light color can be used as a color filter for transmission for reflection, and it is possible to make the color at the time of transmission dark, although the reflection can be made bright. In order to solve the conventional problem that the NTSC ratio is reduced when the reflection color filter is used during transmission, the present invention uses an ultraviolet light source as the
[0028]
In this embodiment, a 0.8 μm-thick color filter shown in the table of FIG. 5 is used as a reflection type color filter. The spectrum is shown by R, G, and B in FIG. The spectrum of the fluorescent light source emitted by the phosphor is also shown as the R light source, the G light source, and the B light source in FIG. The effect of improving the NTSC ratio and transmittance at the time of reflection and transmission is also shown in the table of FIG. In the drawing, the condition that the RGB color mixture is described in the method item is a case where the three color RGB phosphors corresponding to each of the three RGB color pixel patterns of the color filter are not patterned and mixed color white light is emitted. In this case, the NTSC ratio at the time of transmission is small and the color is light. The condition that there is no RGB phosphor color filter in the method item is a case where there is no color filter but phosphors of three colors of R (red), G (green) and B (blue) are patterned. In this case, the NTSC ratio increases and the color of the transmission becomes darker. However, the reflection is displayed in black and white because there is no color filter. Therefore, no numerical value is described in the table. The condition described as “RGB phosphor color filter” in the method item is the highest NTSC ratio at the time of transmission, and the transmittance is also large. Color can be displayed even during reflection and brightness can be increased. Therefore, even if a reflection color filter having a light color is used, the NTSC ratio at the time of transmission can be increased and a dark display can be achieved, and the brightness at the time of reflection can be maintained.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, as compared with the configuration of the related art, while reflecting and displaying light incident from the outside, light incident from the opposite side of the external light is transmitted. Display function can be realized. In addition, only visible light is used during reflection, and ultraviolet light is converted into visible light with a phosphor during transmission, so that the transparent electrodes and liquid crystal have a structure that does not transmit ultraviolet light, thereby improving the deterioration of liquid crystal and the absorption of ultraviolet light. ing.
[0030]
Further, even if a dark color filter is not used, the color depth of the color filter can be determined only by considering the brightness at the time of reflection. That is, if the saturation of the color filter is set to 21% or less of the NTSC ratio in reflection with respect to the D65 light source, it is possible to realize a liquid crystal display device in which reflection is bright and color at the time of transmission is maintained at a dark level. As a result, it is possible to increase the commercial value in the field of electronic devices such as personal computers, cameras, mobile phones, watches, etc., in which liquid crystal display devices are frequently used in the consumer goods market.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a schematic diagram showing a configuration of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is another example of a schematic view showing the configuration of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 3 is another example of a schematic view showing the configuration of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the transmittance of a color filter and the NTSC ratio in a conventional technique.
FIG. 5 is a diagram showing the effect of improving the NTSC ratio and the transmittance of the color filter according to the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration using a backlight in the liquid crystal display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 upper
Claims (7)
前記半透過反射膜と前記蛍光体は、カラーフィルターの下方に設けられ、
前記第1の基板側から入射した可視光線を前記半透過反射膜によって反射して表示するとともに、
前記第2の基板側から入射した紫外線を吸収して前記蛍光体が発光した光の波長がパターン化された前記カラーフィルターの透過波長帯域にあり、前記蛍光体が発光した光を透過させて表示することを特徴とする半透過型液晶表示装置。A transflective type including, between the first substrate and the second substrate, a color filter patterned in a wavelength band of two or more colors, a transflective film, and a phosphor that emits light when irradiated with ultraviolet light. A display device,
The transflective film and the phosphor are provided below a color filter,
Visible light incident from the first substrate side is reflected by the transflective film for display,
The wavelength of light emitted by the phosphor by absorbing ultraviolet light incident from the second substrate side is in the transmission wavelength band of the patterned color filter, and the light emitted by the phosphor is transmitted to display. A transflective liquid crystal display device.
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