JP2004333999A - Reflection type liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置、とくにコレステリック液晶のプレーナ状態の選択波長反射により明状態の表示を行ない、コレステリック液晶のフォーカルコニック状態の光の透過およびその背面側の光吸収層での光吸収により暗状態の表示を行なう反射型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
コレステリック液晶は自発的にねじれた配向状態を示し、そのねじれ配向の1周期(らせんピッチ:P)に応じた光を散乱反射することが知られている。この現象は選択波長反射と呼ばれ、λ=nP(λ:反射する光の波長、n:液晶の屈折率)で現わされる波長の光を反射する。ただし、反射されるのは入射した光の2種類(右廻り、左廻り)の偏光成分のうち、液晶のねじれ方向と一致した成分のみであり、他方の偏光の光は、なにも影響を受けることなく透過する。従って特定波長に限定したときの反射率は、理想的には50%である。
【0003】
コレステリック液晶を用いた表示装置には、これまで種々の提案がなされているが、本発明が対象とする、コレステリック液晶のプレーナ状態とフォーカルコニック状態における反射特性の差を利用した反射型の表示装置は、構成が非常に簡単という利点を有している。この構成および動作原理を図5を用いて説明する。
【0004】
コレステリック液晶を用いた表示装置は、2枚の透明電極2a、2bを設けたガラス基板1a、1b間にコレステリック液晶3を狭持した非常に簡単なパネル構成であり、透明電極上に配向膜を用いるか否か、配向膜を用いたときラビング処理等の配向処理を行なうか否か等は駆動条件、液晶特性に依存する部分が大きく、一義的に決めることはできない。ただし以下に示す2種の安定な配向状態を取るためには、一般に透明電極面に対し、液晶分子を平行に配向させる何らかの処理を用いる。
【0005】
十分に高い電圧を液晶層に印加すると、液晶はホメオトロピック配向となり、電圧印加を止めるとプレーナ配向状態(図5(a))となる。このプレーナ配向状態では上記に示した選択波長反射6を示し、コレステリック液晶のらせんピッチに応じた色の点灯状態(明状態の表示)として観察される。このとき反射光は、コレステリック液晶のらせんと同じ方向の円偏光された成分のみである。この後に適当な電圧のパルス状電界を印加すると、電圧印加停止後フォーカルコニック配向状態(図5(b))となる。このフォーカルコニック配向状態では選択波長反射は起こらず、入射した光はそのまま透過される。液晶パネルの背面に光吸収層4をもうけておけば、この透過した光は吸収され、黒表示(暗状態の表示)として観察される。
【0006】
この黒表示を得るための電圧を調整することで、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の共存比を変化させることができ、中間調表示も可能である。さらにカラー化に関しては、選択波長がR、G、Bの各々に対応したらせんピッチを有するコレステリック液晶材料を用いた3枚のパネルを作成し、それらを重ね合わせることで可能である(たとえば、非特許文献1参照)。
【0007】
このコレステリック液晶の選択波長反射を用いた表示装置は以上のような原理により表示を行なうことができ、原理的には50%の高反射率を得ることができる。通常の偏光板とカラーフィルタを用いたカラー反射表示では、液晶自体の反射率は40%と大きくは変わらないが、R、G、B部分を面内で振り分けているため反射率はさらに1/3以下となり、実質的な反射率は10%にも満たないのが一般的である。したがって、前記コレステリック液晶の選択波長反射を用いた表示装置では、偏光板およびカラーフィルタを用いる表示装置に比べて数倍の、非常に高い反射率を得ることができ非常に良好な反射表示を得ることができる。
【0008】
【非特許文献1】
内田龍男監修,「反射型カラーLCD総合技術」,シーエムシー,1999年,p.138−143
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのコレステリック液晶を用い、2つの状態の反射特性の差を利用した表示装置ではコントラスト比が低いという問題がある。これはフォーカルコニック配向状態では、液晶が微小領域毎に別個に配向した状態であるため、入射光は何の影響も受けず透過するのではなく、わずかに入射光を散乱することに起因する。つまり、この複数の微小領域の存在による後方散乱成分7が液晶パネルから観察者側へ戻ってくるため、光吸収層の黒状態よりもやや白っぽく観察される。
【0010】
実際に試作されたコレステリック液晶パネルでは、プレーナ状態の反射率とフォーカルコニック状態の反射率の比であるコントラスト比が、10程度またはそれ以下であり、メリハリのある表示を得ることができない。
【0011】
本発明では、このフォーカルコニック状態(黒表示の状態)での後方散乱成分を少なくし、プレーナ状態(白表示の状態または明状態の表示)での反射率を下げることなくコントラスト比の高い表示を達成することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するためのものであって、
コレステリック液晶を2枚の透明電極を備える基板間に挟持した液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの背面側に配置された光吸収層とを備え、前記コレステリック液晶のプレーナ状態の選択波長反射により明状態の表示を行ない、前記コレステリック液晶のフォーカルコニック状態の光の透過および前記光吸収層での光吸収により暗状態の表示を行なう反射型液晶表示装置において、前記液晶表示パネル内に入射する光を一方向の円偏光にする機能を有する部材が、前記液晶表示パネルの前面に備えられることを特徴としている。
【0013】
また、本発明の別の液晶表示装置は、
コレステリック液晶を2枚の透明電極を備える基板間に挟持した複数の液晶表示パネルと光吸収層を備えて、当該複数の液晶表示パネルがたがいに積層して配置され、当該光吸収層が当該複数のいずれの液晶表示パネルよりも背面に配置されて、前記コレステリック液晶のプレーナ状態の選択波長反射により明状態の表示を行ない、前記コレステリック液晶のフォーカルコニック状態の光の透過および前記光吸収層での光吸収により暗状態の表示を行なう反射型液晶表示装置であって、当該複数の液晶表示パネルに入射する入射光を一方向の円偏光にする機能を有する部材が、当該複数のいずれの液晶表示パネルよりも最前面に備えられることを特徴としている。
【0014】
また、本発明のさらに別の反射型液晶表示装置は、
コレステリック液晶を2枚の透明電極を備える基板間に挟持した複数の液晶表示パネルと光吸収層を備えて、当該複数の液晶表示パネルがたがいに積層して配置され、当該光吸収層が当該複数のいずれの液晶表示パネルよりも背面に配置されて、前記コレステリック液晶のプレーナ状態の選択波長反射により明状態の表示を行ない、前記コレステリック液晶のフォーカルコニック状態の光の透過および前記光吸収層での光吸収により暗状態の表示を行なう反射型液晶表示装置であって、当該複数の液晶表示パネルに入射する入射光を一方向の円偏光にする機能を有する部材が、当該複数の液晶表示パネルのあいだに備えられることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明のコレステリック液晶を用いた反射型液晶表示装置においては、図1に示すように、コレステリック液晶表示パネルの前面(観察者側)に、透過光を一方向の円偏光とする機能を有する部材12(以下、「円偏光板」という)を備える。円偏光板12の具体的な例としては、1/4λのリタデーション値を有する位相差フィルム(以下、「1/4λフィルム」という)11を貼り、その上にさらに偏光板10を貼り付ける。
【0016】
図2に偏光板10の透過軸と1/4λフィルム11の延伸軸の角度の関係を示す。基準となる方向を図2のx軸(パネルの長辺に平行な方向)とし、偏光板の透過軸が基準軸となす角度をαとし、1/4λフィルムの延伸軸が基準軸となす角度をβとする。図2においてはα>βであるが、αとβの大小関係は、実施例において説明するように、偏光板を透過した直線偏光が1/4λフィルムにより、液晶のらせん構造の方向と同じ方向の円偏光になるように設定される。
【0017】
図1において、コレステリック液晶パネル内の液晶をプレーナ状態としておけば基本的に入射光のすべてを反射する(図1(a))。
【0018】
一般に鏡面で反射した円偏光は、再び1/4λフィルムを透過すると入射時とは90°回転した直線偏光となるので、偏光板を透過することができないが、コレステリック液晶の選択波長反射により反射された円偏光は鏡面で反射した場合と異なり入射時と同じ方向の円偏光であり、さらに1/4λフィルム11によって入射時と同じ方向の直線偏光となるため、偏光板10を透過することができる。
【0019】
偏光板10を用いることにより光の50%はそこで吸収され光の利用効率は低下する。しかし従来技術において説明したように、白表示時に反射される光は一方向の偏光成分のみであり、他方の成分はそのまま透過し、背面の光吸収層4に吸収されている。したがって本プレーナ状態における白表示モードでは偏光板を用いても用いなくても、一方向の円偏光成分しか表示に用いられない点では同じであり、円偏光板を用いた今回の発明でも光の利用効率は低下しない。
【0020】
次にフォーカルコニック状態(入射光が透過し、光吸収層で吸収される黒表示状態)での反射率について説明する。
【0021】
フォーカルコニック状態での後方散乱成分が黒輝度の上昇を引き起こし、それによりコントラスト比が低下することはすでに述べた。この後方散乱成分の大きさは偏光方向に関係しない。つまりフォーカルコニック状態では液晶は小さな領域毎に別個に配向した状態であり、その微小領域の存在により後方散乱を起こしているため、2種(右廻り、左廻り)のいずれの偏光状態の光とも反射する。
【0022】
偏光板10と1/4λフィルム11を用いた本発明の反射型液晶表示装置の場合、入射段階ですでに一方向の偏光状態としているため、当然フォーカルコニック状態においても一方向の偏光しか後方散乱に起因する反射を起こさない。従って黒表示のときの輝度を従来の表示装置に比べて1/2に低減することができる(図1(b))。
【0023】
以上の要点をまとめると、従来の表示装置では、白表示=一方向の偏光をすべて反射、黒表示=両方向の偏光の後方散乱成分を反射するものであり、一方本発明の表示装置では、白表示=一方向の偏光のすべてを反射、黒表示=一方向の偏光の後方散乱成分を反射するものである。言い換えれば、入射光のうち、最終的に反射光として利用できない偏光成分を円偏光板12によりはじめから除去しておくことによって、白表示での反射率を低下させることなく後方散乱を1/2に低減することができる。
【0024】
したがって、本発明のように、プレーナ状態とフォーカルコニック状態の反射特性の差を利用するコレステリック液晶表示パネルの表面に円偏光板12(構成の一例としては、偏光板10と1/4λフィルム11を適当な角度で貼り合わせる)を備える事により、当該円偏光板12が、白表示の時は反射光を実質的にそのまま透過させ、黒表示のときは後方散乱光のうち一方向の偏光光だけを透過させるので、白表示時の反射率を低下させること無くコントラスト比をほぼ2倍にすることができる。
【0025】
なおコレステリック液晶はそのらせんピッチにより選択反射する波長が異なるので、本発明の機能を十分に発揮するためには、選択反射する波長の光を一方向の円偏光に変換する円偏光板を用いることが好ましい。具体的には、偏光板10の吸収軸、その下の位相差フィルム11の延伸軸のあいだの角度(α−β)の調整、および位相差フィルム11のリタデーション値の調整により、目的とする波長の光を円偏光に変換するように調整することが必要である。しかし可視光領域のほぼ中央であるおよそ550nm付近の波長の光を円偏光に変換するように調整することで、ほぼ可視光全体の範囲で十分コントラスト比を高める効果を発揮することができる。
【0026】
以下に実施例および比較例を用いて、本発明の実施の形態をさらにくわしく説明する。
【0027】
比較例1
つぎの特性を有する液晶材料を準備した。
誘電率異方性:約7、平均屈折率:約1.52、らせんピッチ:約0.36μm(左旋)
【0028】
このとき選択波長反射はλ=1.52×0.36μm=約550nm近傍でおこる。
【0029】
このコレステリック液晶材料を2枚の透明電極基板に狭持し、液晶パネルを作成した。セルギャップは約5μmとした。
【0030】
パネルの背面に黒色の紙を光吸収層として貼り付け、パネル前面の垂直方向から30度の方向よりキセノン光源のほぼ平行光を入射し、垂直方向への反射輝度を測定した。反射率は、硫酸バリウムの標準白色板の反射輝度を同一方法で測定し、その比より求めた。
【0031】
2枚の透明電極間に、振幅±50V、パルス幅50msの双極(交流)パルス(リセットパルス)を印加すると、印加している間だけホメオトロピック配向となりその後安定なプレーナ状態となった。この状態での波長550nmの光の反射率は約40%であった。リセットパルスを印加した後、振幅±28V、パルス幅10msの双極(交流)パルス(黒書き込みパルス)を印加すると安定なフォーカルコニック状態となった。この状態での波長550nmの光の反射率は5.5%で、コントラスト比は約7であった。
【0032】
実施例1
比較例1と同一のコレステリック液晶パネルを作成した。
【0033】
このパネルの表面にポリカーボネートの延伸フィルムよりなる位相差フィルムを貼り付けた。位相差フィルムのリタデーションは、波長550nmの光に対して140nmで、その延伸軸をパネルの端辺に平行に貼り付けた。(この貼り付け角度は、この上に貼り付ける偏光板との相対的角度(α−β)が重要であり、パネルに対する延伸軸の方向はまったく任意である。)。
【0034】
つぎに、この位相差フィルム上に偏光板を貼り付けた。偏光板の貼り付け角度は、その透過軸が位相差フィルムの延伸軸に対して、時計回りに45度回転した方向(β−α=45゜)とした。
【0035】
このとき偏光板を透過し、さらに位相差フィルムを透過した光は、左回りの円偏光となる。
【0036】
比較例1と同様のリセットパルスを印加するとパネル内の液晶配向はプレーナ状態となり、そのときの波長550nmの光の反射率は約34%であった。
次に比較例1と同様の黒書き込みパルスを印加すると安定なフォーカルコニック状態となり、その反射率は約2.5%で、コントラスト比は約13であった。
【0037】
本手法によるとプレーナ状態での反射率はやや低下するが(本実施例の場合、約20%の低下率)、コレステリック液晶を用いた反射型液晶表示装置で問題となるコントラスト比を約2倍に高めることができ、コントラストの高い良好な表示を得ることができた。
【0038】
実施例2
実施例1と同じ液晶材料を用い、らせんピッチを右旋0.3μmに調整し、実施例1と同様の液晶パネルに注入し、コレステリック液晶パネルを得た。
このパネルの背面に光吸収層を貼り付け、実施例1と同様の手法で反射輝度評価を行なった。
【0039】
このパネルの前面に、波長550nmの光に対するリタデーションが140nmである位相差フィルムおよび偏光板を貼り付けた。偏光板の透過軸は、位相差フィルムの延伸軸に対して、反時計回りに45度回転した方向とした(α−β=45゜)。この偏光板と位相差フィルムを透過した光は右回りの円偏光となる。
【0040】
2枚の透明電極間に、振幅±50V、パルス幅50msのリセットパルスを印加すると液晶層は安定なプレーナ状態となり、約450nmの波長の光を反射した。反射率は波長450nmの光に対し約35%であり、振幅±30V、パルス幅10msの黒書き込みパルスを印加すると安定なフォーカルコニック状態となり、反射率は約3%でコントラスト比約12を得ることができた。
【0041】
比較例2
実施例2と同様のコレステリック液晶パネルを用い、その前面に位相差フィルム、偏光板を用いないで駆動を行なった場合、波長450nmの光に対する反射率は、プレーナ状態で約40%、フォーカルコニック状態で約6%であり、コントラスト比は約7と十分なコントラスト比が得られなかった。
【0042】
実施例3
実施例1と同じ液晶材料を用い、らせんピッチを0.30μm、0.36μm、0.43μm(すべて左旋)となるように調整した。これらの3種のコレステリック液晶組成物は、各々約450nm、約550nm、約650nmを中心とする波長の光に対し選択波長反射を示す。
【0043】
この3種のコレステリック液晶組成物を、実施例1と同様の3個の透明電極セルにそれぞれ注入した。以下、0.3μmピッチの液晶を用いたパネルを「パネル1」、0.36μmピッチの液晶を用いたパネルを「パネル2」、0.43μmピッチの液晶を用いたパネルを「パネル3」という。この3種のパネル1〜3を図3に示すように積層し、各々独立に駆動することで、カラー表示を行なうことができる。なお積層する順番は、上(観察者側)からパネル1、パネル2、パネル3、光吸収層の順とした。この順序が異なった場合でもカラー表示は可能であるが、上に積層したパネルによる散乱の影響を小さくするために、上に短波長の光を選択反射するパネルとし、下(光吸収層側)ほど長波長の光を選択反射するパネルを置いた方が、コントラスト比の面で良好である。
【0044】
この重ね合わせたパネルの最前面に、図3に示すように、実施例1と同じ偏光板と1/4λフィルムからなる円偏光板12を貼り付けた。偏光板の透過軸は、1/4λフィルムの延伸軸に対して、実施例1と同じく、時計回りに45度回転した方向(β−α=45゜)とした。
【0045】
各々のパネルの駆動条件も実施例1と同様にした。
【0046】
このように作成したパネルに対し、キセノンランプ光源の白色光を用いて反射率およびコントラスト比を測定した。白表示時(パネル1〜3ともプレーナ状態)の反射率は約28%、コントラスト比(パネル1〜3ともプレーナ状態の時と、パネル1〜3ともフォーカルコニック状態の時の反射率比)は13と良好であった。
【0047】
実施例4
実施例3と同様に3種類のコレステリック液晶パネルを作成し、図4に示すように各々のパネルを積層した。
【0048】
本実施例においては円偏光板12は光吸収層に近い、赤(パネル3)の前(すなわち、パネル2とパネル3の間)に置いた(図4)。なお、使用した円偏光板は、実施例3と同じく、偏光板と1/4λフィルムからなり、偏光板の透過軸は、1/4λフィルムの延伸軸に対して時計回りに45度回転した方向(β−α=45゜)とした。
【0049】
本発明の手法によると、反射率をほとんど下げることなく、コントラスト比を約2倍にすることができる。しかし3枚のパネルを重ね合わせた最前面に円偏光板を設置すると、1枚のパネルだけを用い、その表面に円偏光板を用いた場合に比べ、コントラスト比を高める効果はそのままであるが、反射率はやや低下する。そこで、円偏光板を最前面ではなく、表面から2枚目と3枚目の間に用いることにより、コントラスト比を高める効果は最背面の1枚のパネルにしか影響しないが、反射率がほとんど低下しない。
【0050】
本構造の反射型カラー液晶表示装置において、実施例3と同様反射率およびコントラスト比の測定を行ない、反射率32%、コントラスト比約10の良好な特性を得ることができた。
【0051】
本実施例では、2枚目と3枚目の間に円偏光板を置いた例を示したが、1枚目と2枚目の間に円偏光板を置いた場合でも、同様に、高反射率、高コントラスト比の表示を得ることができる。
【0052】
【発明の効果】
本発明の反射型コレステリック液晶表示装置によれば、液晶表示パネルの前面に円偏光板を設けることによって、当該円偏光板が、白表示のときは反射光を実質的にそのまま透過させ、黒表示のときは一方向の偏光光だけを透過させるので、白表示のときの反射率をほとんど低下させることなく、黒表示のときの反射率が低下する結果、コントラスト比をほぼ2倍にすることができ、非常に良好な表示品位の反射型コレステリック液晶表示装置を得ることができる。
【0053】
また、複数枚の液晶表示パネルの積層構造によりカラー化した反射型液晶表示装置において、円偏光板を最前面またはいずれかのパネルのあいだに設けることによって、当該円偏光板が、白表示のときは反射光を実質的にそのまま透過させ、黒表示のときは一方向の偏光光だけを透過させるので、白表示のときの反射率をほとんど低下させることなく、黒表示のときの反射率が低下する結果、コントラスト比をほぼ2倍にすることができ、非常に良好な表示品位のカラー反射型コレステリック液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコレステリック液晶を用いた反射型液晶表示装置の概略を示す断面図である。
【図2】偏光板の透過軸および位相差板の延伸軸の方向を説明する斜視図である。
【図3】本発明の複数のパネルを備える液晶表示装置の一例を示す概略図である。
【図4】本発明の複数のパネルを備える液晶表示装置の他の例を示す概略図である。
【図5】従来のコレステリック液晶を用いた反射型液晶表示装置の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
1a,1b ガラス基板、2a,2b 透明電極、3 コレステリック液晶、4 光吸収層、5 外部からの入射光、6 白表示時の反射光、7 黒表示時の反射光、8 白表示時の透過光、9 黒表示時の透過光、10 偏光板、11 位相差板、12 円偏光板、13 パネル1、14 パネル2、15 パネル3。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a reflective liquid crystal display device, in particular, a display in a bright state by selective wavelength reflection in a planar state of a cholesteric liquid crystal, transmission of light in a focal conic state of the cholesteric liquid crystal, and light absorption in a light absorbing layer on the back side thereof. The present invention relates to a reflection type liquid crystal display device which performs display in a dark state by using the same.
[0002]
[Prior art]
It is known that a cholesteric liquid crystal exhibits a spontaneously twisted alignment state, and scatters and reflects light according to one cycle of the twist alignment (helical pitch: P). This phenomenon is called selective wavelength reflection, and reflects light having a wavelength represented by λ = nP (λ: wavelength of reflected light, n: refractive index of liquid crystal). However, of the two types of incident light (clockwise and counterclockwise), only the component that matches the twist direction of the liquid crystal is reflected, and the other polarized light has no effect. Transmit without receiving. Therefore, the reflectance when limited to a specific wavelength is ideally 50%.
[0003]
Although various proposals have been made so far for a display device using cholesteric liquid crystal, the present invention is directed to a reflection type display device utilizing a difference in reflection characteristics between a planar state and a focal conic state of cholesteric liquid crystal. Has the advantage that the configuration is very simple. This configuration and operation principle will be described with reference to FIG.
[0004]
A display device using cholesteric liquid crystal has a very simple panel configuration in which a
[0005]
When a sufficiently high voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal is in homeotropic alignment, and when the voltage is stopped, the liquid crystal is in a planar alignment state (FIG. 5A). In this planar alignment state, the above-mentioned
[0006]
By adjusting the voltage for obtaining this black display, the coexistence ratio between the planar state and the focal conic state can be changed, and halftone display is also possible. Further, regarding colorization, it is possible to create three panels using a cholesteric liquid crystal material having a helical pitch whose selected wavelength corresponds to each of R, G, and B, and to superimpose them (for example, Patent Document 1).
[0007]
The display device using the selected wavelength reflection of the cholesteric liquid crystal can perform display according to the above principle, and can obtain a high reflectance of 50% in principle. In a color reflective display using a normal polarizing plate and a color filter, the reflectivity of the liquid crystal itself does not greatly change to 40%, but the reflectivity is further reduced by 1 / R because the R, G, and B portions are distributed in a plane. It is generally 3 or less, and the substantial reflectance is generally less than 10%. Therefore, in the display device using the selective wavelength reflection of the cholesteric liquid crystal, a very high reflectance several times higher than that of the display device using the polarizing plate and the color filter can be obtained, and a very good reflective display can be obtained. be able to.
[0008]
[Non-patent document 1]
Supervised by Tatsuo Uchida, "Reflective Color LCD Comprehensive Technology", CMC, 1999, p. 138-143
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, a display device using this cholesteric liquid crystal and utilizing a difference in reflection characteristics between two states has a problem that the contrast ratio is low. This is due to the fact that in the focal conic alignment state, the liquid crystal is separately aligned for each minute region, so that the incident light is not transmitted without any influence and is slightly scattered. That is, since the
[0010]
In an actually manufactured cholesteric liquid crystal panel, the contrast ratio, which is the ratio of the reflectance in the planar state to the reflectance in the focal conic state, is about 10 or less, and a sharp display cannot be obtained.
[0011]
In the present invention, a backscattering component in the focal conic state (black display state) is reduced, and a display with a high contrast ratio is achieved without lowering the reflectance in the planar state (white display state or bright state display). The purpose is to achieve.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is to achieve the above object,
A liquid crystal display panel in which a cholesteric liquid crystal is sandwiched between substrates having two transparent electrodes; and a light absorbing layer disposed on the back side of the liquid crystal display panel. In a reflection type liquid crystal display device which performs state display and displays a dark state by transmitting light in the focal conic state of the cholesteric liquid crystal and absorbing light in the light absorbing layer, light incident on the liquid crystal display panel is A member having a function of making circular polarization in one direction is provided on the front surface of the liquid crystal display panel.
[0013]
Further, another liquid crystal display device of the present invention,
A plurality of liquid crystal display panels and a light absorbing layer in which a cholesteric liquid crystal is sandwiched between substrates having two transparent electrodes; and the plurality of liquid crystal display panels are stacked and arranged on each other. The cholesteric liquid crystal is disposed on the back side of the cholesteric liquid crystal to display a bright state by reflection of a selected wavelength in a planar state, and the cholesteric liquid crystal transmits light in a focal conic state and transmits light in the light absorbing layer. A reflection type liquid crystal display device that performs display in a dark state by light absorption, wherein a member having a function of converting incident light incident on the plurality of liquid crystal display panels into circularly polarized light in one direction is used for any of the plurality of liquid crystal displays It is characterized by being provided on the forefront than the panel.
[0014]
Further, still another reflection type liquid crystal display device of the present invention,
A plurality of liquid crystal display panels and a light absorbing layer in which a cholesteric liquid crystal is sandwiched between substrates having two transparent electrodes; and the plurality of liquid crystal display panels are stacked and arranged on each other. The cholesteric liquid crystal is disposed on the back side of the cholesteric liquid crystal to display a bright state by reflection of a selected wavelength in a planar state, and the cholesteric liquid crystal transmits light in a focal conic state and transmits light in the light absorbing layer. A reflection type liquid crystal display device that performs display in a dark state by light absorption, wherein a member having a function of converting incident light incident on the plurality of liquid crystal display panels into circular polarization in one direction is included in the plurality of liquid crystal display panels. It is characterized by being prepared in between.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the reflection type liquid crystal display device using the cholesteric liquid crystal of the present invention, as shown in FIG. 1, a member having a function of converting transmitted light into one-directional circularly polarized light is provided on the front surface (observer side) of the cholesteric liquid crystal display panel. 12 (hereinafter, referred to as “circular polarizing plate”). As a specific example of the
[0016]
FIG. 2 shows the relationship between the transmission axis of the
[0017]
In FIG. 1, if the liquid crystal in the cholesteric liquid crystal panel is in a planar state, basically all incident light is reflected (FIG. 1 (a)).
[0018]
In general, circularly polarized light reflected by a mirror surface cannot be transmitted through a polarizing plate because it becomes linearly polarized light rotated by 90 ° from that at the time of incidence when transmitted again through a λλ film, but is reflected by the selected wavelength reflection of cholesteric liquid crystal. The circularly polarized light is a circularly polarized light in the same direction as that at the time of incidence unlike the case where the light is reflected by a mirror surface, and further becomes a linearly polarized light in the same direction as that at the time of incidence by the
[0019]
By using the
[0020]
Next, the reflectance in the focal conic state (a black display state in which incident light is transmitted and absorbed by the light absorbing layer) will be described.
[0021]
It has already been mentioned that the backscattering component in the focal conic state causes an increase in the black luminance, thereby reducing the contrast ratio. The magnitude of this backscattering component has no relation to the polarization direction. In other words, in the focal conic state, the liquid crystal is in a state of being separately aligned for each small area, and backscattering is caused by the presence of the minute area. Therefore, both types of light (clockwise and counterclockwise) are polarized. reflect.
[0022]
In the case of the reflection type liquid crystal display device of the present invention using the
[0023]
To summarize the above points, in the conventional display device, white display = reflects all polarized light in one direction, and black display = reflects the back-scattered component of polarized light in both directions. Display = reflects all polarized light in one direction, black display = reflects backscattered component of polarized light in one direction. In other words, by removing, from the beginning, the polarization component of the incident light that cannot be finally used as the reflected light by the
[0024]
Therefore, as in the present invention, the circularly polarizing plate 12 (for example, the
[0025]
Cholesteric liquid crystals have different selective reflection wavelengths depending on their helical pitch, so to fully utilize the functions of the present invention, use a circularly polarizing plate that converts light of a selectively reflected wavelength into unidirectional circularly polarized light. Is preferred. Specifically, by adjusting the angle (α-β) between the absorption axis of the
[0026]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
[0027]
Comparative Example 1
A liquid crystal material having the following characteristics was prepared.
Dielectric anisotropy: about 7, average refractive index: about 1.52, helical pitch: about 0.36 μm (left-handed)
[0028]
At this time, the selected wavelength reflection occurs in the vicinity of λ = 1.52 × 0.36 μm = about 550 nm.
[0029]
This cholesteric liquid crystal material was sandwiched between two transparent electrode substrates to form a liquid crystal panel. The cell gap was about 5 μm.
[0030]
Black paper was stuck to the back of the panel as a light absorbing layer, and nearly parallel light from a xenon light source was incident from a direction 30 degrees from the vertical direction of the front of the panel, and the reflection luminance in the vertical direction was measured. The reflectance was determined by measuring the reflection luminance of a barium sulfate standard white plate by the same method, and determining the reflectance.
[0031]
When a bipolar (alternating current) pulse (reset pulse) having an amplitude of ± 50 V and a pulse width of 50 ms was applied between the two transparent electrodes, homeotropic alignment was achieved only while the pulse was being applied, and then a stable planar state was achieved. In this state, the reflectance of light having a wavelength of 550 nm was about 40%. When a bipolar (AC) pulse (black writing pulse) having an amplitude of ± 28 V and a pulse width of 10 ms was applied after the application of the reset pulse, a stable focal conic state was obtained. In this state, the reflectance of light having a wavelength of 550 nm was 5.5%, and the contrast ratio was about 7.
[0032]
Example 1
The same cholesteric liquid crystal panel as in Comparative Example 1 was produced.
[0033]
A retardation film made of a stretched polycarbonate film was attached to the surface of this panel. The retardation of the retardation film was 140 nm with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the stretching axis was attached in parallel to the edge of the panel. (The sticking angle is important for the relative angle (α-β) to the polarizing plate to be stuck thereon, and the direction of the stretching axis with respect to the panel is completely arbitrary.)
[0034]
Next, a polarizing plate was stuck on this retardation film. The sticking angle of the polarizing plate was such that the transmission axis was rotated clockwise by 45 degrees with respect to the stretching axis of the retardation film (β-α = 45 °).
[0035]
At this time, light transmitted through the polarizing plate and further transmitted through the retardation film becomes counterclockwise circularly polarized light.
[0036]
When the same reset pulse as in Comparative Example 1 was applied, the liquid crystal alignment in the panel was in a planar state, and the reflectance of light having a wavelength of 550 nm at that time was about 34%.
Next, when a black writing pulse similar to that of Comparative Example 1 was applied, a stable focal conic state was obtained, and the reflectance was about 2.5% and the contrast ratio was about 13.
[0037]
According to this method, the reflectance in the planar state slightly decreases (in the case of the present embodiment, a reduction rate of about 20%), but the contrast ratio which is a problem in the reflection type liquid crystal display device using the cholesteric liquid crystal is about twice. And a good display with high contrast was obtained.
[0038]
Example 2
Using the same liquid crystal material as in Example 1, the helical pitch was adjusted to 0.3 μm in a clockwise direction, and the liquid crystal was injected into the same liquid crystal panel as in Example 1 to obtain a cholesteric liquid crystal panel.
A light absorbing layer was attached to the back of this panel, and the reflection luminance was evaluated in the same manner as in Example 1.
[0039]
A retardation film having a retardation of 140 nm for light having a wavelength of 550 nm and a polarizing plate were attached to the front surface of the panel. The transmission axis of the polarizing plate was rotated counterclockwise by 45 degrees with respect to the stretching axis of the retardation film (α-β = 45 °). The light transmitted through the polarizing plate and the retardation film becomes clockwise circularly polarized light.
[0040]
When a reset pulse having an amplitude of ± 50 V and a pulse width of 50 ms was applied between the two transparent electrodes, the liquid crystal layer was brought into a stable planar state and reflected light having a wavelength of about 450 nm. The reflectance is about 35% with respect to light having a wavelength of 450 nm. When a black writing pulse with an amplitude of ± 30 V and a pulse width of 10 ms is applied, a stable focal conic state is obtained. The reflectance is about 3% and a contrast ratio of about 12 is obtained. Was completed.
[0041]
Comparative Example 2
When the same cholesteric liquid crystal panel as in Example 2 was used and the front surface was driven without using a retardation film and a polarizing plate, the reflectance for light having a wavelength of 450 nm was about 40% in the planar state, and in the focal conic state. Was about 6%, and the contrast ratio was about 7, indicating that a sufficient contrast ratio could not be obtained.
[0042]
Example 3
The helical pitch was adjusted to 0.30 μm, 0.36 μm, and 0.43 μm (all counterclockwise) using the same liquid crystal material as in Example 1. These three cholesteric liquid crystal compositions exhibit selective wavelength reflection for light having a wavelength of about 450 nm, about 550 nm, and about 650 nm, respectively.
[0043]
These three cholesteric liquid crystal compositions were injected into three transparent electrode cells similar to those in Example 1. Hereinafter, a panel using 0.3 μm pitch liquid crystal is referred to as “panel 1”, a panel using 0.36 μm pitch liquid crystal is referred to as “panel 2”, and a panel using 0.43 μm pitch liquid crystal is referred to as “
[0044]
As shown in FIG. 3, the same polarizer as in Example 1 and a
[0045]
The driving conditions for each panel were the same as in Example 1.
[0046]
The reflectance and contrast ratio of the panel thus prepared were measured using white light from a xenon lamp light source. The reflectivity during white display (panel 1 to 3 in the planar state) is about 28%, and the contrast ratio (reflectance ratio in the planar state in all of the panels 1 to 3 in the focal conic state) is: 13 was good.
[0047]
Example 4
Three types of cholesteric liquid crystal panels were prepared in the same manner as in Example 3, and the respective panels were laminated as shown in FIG.
[0048]
In this example, the circularly
[0049]
According to the method of the present invention, the contrast ratio can be approximately doubled without substantially lowering the reflectance. However, when a circularly polarizing plate is installed on the frontmost surface where three panels are superimposed, the effect of increasing the contrast ratio remains unchanged as compared with the case where only one panel is used and the circularly polarizing plate is used on the surface. , The reflectivity slightly decreases. Therefore, by using a circularly polarizing plate between the second and third sheets from the front surface instead of the frontmost one, the effect of increasing the contrast ratio affects only the rearmost one panel, but the reflectivity is almost the same. Does not drop.
[0050]
In the reflective type color liquid crystal display device having this structure, the reflectance and the contrast ratio were measured in the same manner as in Example 3. As a result, good characteristics of a reflectance of 32% and a contrast ratio of about 10 were obtained.
[0051]
In this embodiment, an example is shown in which a circularly polarizing plate is placed between the second and third sheets. However, even when a circularly polarizing plate is placed between the first and second sheets, a high A display with high reflectance and high contrast ratio can be obtained.
[0052]
【The invention's effect】
According to the reflective cholesteric liquid crystal display device of the present invention, by providing the circularly polarizing plate on the front surface of the liquid crystal display panel, the circularly polarizing plate transmits reflected light substantially as it is when displaying white, and displays black. In the case of, only the polarized light in one direction is transmitted, so that the reflectance in black display is reduced without substantially lowering the reflectance in white display. As a result, the contrast ratio can be almost doubled. As a result, a reflective cholesteric liquid crystal display device having very good display quality can be obtained.
[0053]
Further, in a reflective liquid crystal display device colored by a laminated structure of a plurality of liquid crystal display panels, by providing a circularly polarizing plate on the forefront or between any of the panels, the circularly polarizing plate can be used for white display. Transmits the reflected light substantially as it is, and transmits only polarized light in one direction in the case of black display, so that the reflectance in the black display is reduced with almost no decrease in the reflectance in the white display As a result, the contrast ratio can be almost doubled, and a color reflection type cholesteric liquid crystal display device having very good display quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a reflection type liquid crystal display device using a cholesteric liquid crystal of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating directions of a transmission axis of a polarizing plate and a stretching axis of a retardation plate.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a liquid crystal display device including a plurality of panels according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of a liquid crystal display device including a plurality of panels according to the present invention.
FIG. 5 is a sectional view schematically showing a conventional reflection type liquid crystal display device using cholesteric liquid crystal.
[Explanation of symbols]
1a, 1b glass substrate, 2a, 2b transparent electrode, 3 cholesteric liquid crystal, 4 light absorbing layer, 5 incident light from outside, 6 reflected light in white display, 7 reflected light in black display, 8 transmission in white display Light, 9 Transmitted light for black display, 10 Polarizer, 11 Phase difference plate, 12 Circular polarizer, 13 Panel 1, 14 Panel 2, 15
Claims (8)
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- 2003-05-09 JP JP2003131588A patent/JP2004333999A/en active Pending
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