JP2005107140A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Toshihiko Suzuki
俊彦 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transflective liquid crystal display device which has high display characteristics. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has a liquid crystal layer 4 between a front-side transparent substrate 3 and a back-side transparent substrate 8 which faces the front-side transparent substrate 3. A polarizing layer 1 is provided on an observer side of the front-side transparent substrate 3 and a polarizing layer 5 is provided between the liquid crystal layer 4 and back-side transparent substrate 8. Then a transflective layer 7 is provided between the polarizing layer 5 and back-side transparent substrate 8. In this constitution, linearly polarized light is incident on the liquid crystal layer 4 for both reflection type display and transmission type display. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半透過半反射型の液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a transflective liquid crystal display device.

従来より液晶表示装置として、自然光や室内光等の外光を利用する反射型表示と、バックライトからの照明光を利用する透過型表示との両方の表示を行なう、半透過半反射型の液晶表示装置がある(例えば、特許文献1参照)。この半透過半反射型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる明るい環境下では外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られない暗い環境下ではバックライトからの照明光を利用する透過型表示を行なうものである。そのため、バックライトは、通常透過型表示を行なうときに点灯される。   Conventionally, as a liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display that displays both a reflective display using outside light such as natural light and room light and a transmissive display using illumination light from a backlight. There is a display device (see, for example, Patent Document 1). This transflective liquid crystal display device performs reflective display using outside light in a bright environment where sufficient brightness of outside light can be obtained, and in a dark environment where sufficient brightness of outside light cannot be obtained. Then, transmissive display using illumination light from a backlight is performed. For this reason, the backlight is normally turned on when transmissive display is performed.

ここで、図6に半透過半反射型液晶表示装置の構成例を示す。この例は、STN(スーパー ツイステッド ネマティック)方式を採用している。図において、1は偏光層、2は位相差層、3は前面側透明基板、4は液晶層、6はカラーフィルタ(CF)層、7は反射層71及び透過層72よりなる半透過半反射層、8は背面側透明基板、9は位相差層、12は偏光層である。   Here, FIG. 6 shows a configuration example of a transflective liquid crystal display device. This example employs an STN (Super Twisted Nematic) system. In the figure, 1 is a polarizing layer, 2 is a retardation layer, 3 is a transparent substrate on the front side, 4 is a liquid crystal layer, 6 is a color filter (CF) layer, 7 is a semi-transmissive semi-reflective layer composed of a reflective layer 71 and a transmissive layer 72. Reference numeral 8 denotes a back side transparent substrate, 9 denotes a retardation layer, and 12 denotes a polarizing layer.

反射型表示の場合に前面から入射する光Aは、偏光層1、位相差層2、前面側透明基板3、液晶層4、CF層6を経て反射層71において反射され、同じ経路を逆に進んで表示装置の前面から出射する。このため、反射特性は、偏光層1から反射層71までの間にある部材構成により規定される。   In the case of a reflective display, the light A incident from the front is reflected by the reflective layer 71 via the polarizing layer 1, the retardation layer 2, the front transparent substrate 3, the liquid crystal layer 4, and the CF layer 6, and reverses the same path. Go ahead and emit from the front of the display. For this reason, the reflection characteristic is defined by the member configuration between the polarizing layer 1 and the reflective layer 71.

さらに具体的に光の状態の変遷について説明する。反射型表示において黒表示を行う場合には、偏光層1において出射した状態の直線偏光は、位相差層2によって楕円偏光に変換され、液晶層4に入射する。液晶層4において円偏光に変換され、反射層71において反射され、その位相はπだけずれる。反射層71において反射された円偏光は液晶層4において楕円偏光になり、位相差層2において楕円偏光から直線偏光に変換される。この直線偏光は偏光層1に入射するが、その振動方向は偏光層1の透過軸と平行でないため当該偏光層1において吸収される。   More specifically, the transition of the light state will be described. When performing black display in the reflective display, the linearly polarized light emitted from the polarizing layer 1 is converted into elliptically polarized light by the retardation layer 2 and is incident on the liquid crystal layer 4. It is converted into circularly polarized light in the liquid crystal layer 4 and reflected by the reflective layer 71, and its phase is shifted by π. The circularly polarized light reflected by the reflective layer 71 becomes elliptically polarized light in the liquid crystal layer 4, and is converted from elliptically polarized light to linearly polarized light in the retardation layer 2. Although this linearly polarized light is incident on the polarizing layer 1, its vibration direction is not parallel to the transmission axis of the polarizing layer 1 and is absorbed by the polarizing layer 1.

次に反射型表示において白表示を行う場合には、偏光層1において出射した状態の直線偏光は、位相差層2によって楕円偏光に変換され、液晶層4に入射する。液晶層4において直線偏光に変換され、反射層71において反射され、その位相はπだけずれる。反射層71において反射された直線偏光は液晶層4において楕円偏光になり、位相差層2において楕円偏光から直線偏光に変換される。この直線偏光の振動方向は偏光層1の透過軸と平行であるため、偏光層1を透過し、前面から出射する。   Next, when performing white display in the reflective display, the linearly polarized light emitted from the polarizing layer 1 is converted into elliptically polarized light by the retardation layer 2 and enters the liquid crystal layer 4. It is converted into linearly polarized light in the liquid crystal layer 4 and reflected by the reflective layer 71, and its phase is shifted by π. The linearly polarized light reflected by the reflective layer 71 becomes elliptically polarized light in the liquid crystal layer 4, and is converted from elliptically polarized light to linearly polarized light in the retardation layer 2. Since the vibration direction of the linearly polarized light is parallel to the transmission axis of the polarizing layer 1, it passes through the polarizing layer 1 and exits from the front surface.

他方、透過型表示の場合において図示しないバックライトから入射する光Bは、偏光層12、位相差層9、背面側透明基板8、透過層72、CF層6、液晶層4、前面側透明基板3、位相差層2、偏光層1を進んで表示装置の前面から出射する。このため、透過特性は、最も背面側にある偏光層12から最も前面側にある偏光層1までの部材構成により規定される。従って、このような構成を有する液晶表示装置では、一つのディスプレイ内に二つの異なる光学構成が混在していることになる。   On the other hand, in the case of the transmissive display, the light B incident from a backlight (not shown) is the polarizing layer 12, the retardation layer 9, the back side transparent substrate 8, the transmissive layer 72, the CF layer 6, the liquid crystal layer 4, and the front side transparent substrate. 3. The light travels through the retardation layer 2 and the polarizing layer 1 and is emitted from the front surface of the display device. Therefore, the transmission characteristics are defined by the member configuration from the polarizing layer 12 on the most back side to the polarizing layer 1 on the most front side. Therefore, in the liquid crystal display device having such a configuration, two different optical configurations are mixed in one display.

さらに具体的に光の状態の変遷について説明する。透過型表示において黒表示を行う場合も白表示を行う場合も同様の変遷となるため同時に説明する。偏光層12において入射光Bは直線偏光に変換され、位相差層9によりさらに円偏光に変換される。この円偏光は、液晶層4に入射し、当該液晶層4において楕円偏光に変換される。この楕円偏光は位相差層2において直線偏光に変換され偏光層1に入射する。黒表示の場合には、直線偏光は偏光層1において吸収され、白表示の場合には直線偏光は偏光層1において透過する。   More specifically, the transition of the light state will be described. In the transmissive display, when black display is performed and when white display is performed, the transition is the same. In the polarizing layer 12, the incident light B is converted into linearly polarized light, and further converted into circularly polarized light by the retardation layer 9. This circularly polarized light enters the liquid crystal layer 4 and is converted into elliptically polarized light in the liquid crystal layer 4. This elliptically polarized light is converted into linearly polarized light in the retardation layer 2 and enters the polarizing layer 1. In the case of black display, the linearly polarized light is absorbed by the polarizing layer 1, and in the case of white display, the linearly polarized light is transmitted through the polarizing layer 1.

反射型表示の場合に前面から入射する光Aは、偏光層1を経て反射層71において反射され、再び偏光層1に至るまでの間に液晶層4を2回通過する。これに対して、透過型表示の場合に背面から入射する光Bは、偏光層12から偏光層1に至るまでの間に液晶層4を1回通過する。従って、反射型表示の場合と、透過型表示の場合とで液晶層4から受けるリタデーション効果が異なる。このため、従来の半透過半反射型液晶表示装置では、反射特性若しくは透過特性のどちらかを優先した構造を採用せざるを得なかった。また、偏光の状態を、ポアンカレ球を用いて、図6の黒表示時でさらに説明すると、反射層71で反射された光Aは、円偏光であるので、ポアンカレ球上の極部分に表わされ、液晶層4等を経てポアンカレ球上の特定の赤道点に位置する直線偏光に変換させなければならない。この直線偏光への変換過程は、直線偏光から直線偏光への変換過程(たとえば赤道線を通過する過程、円偏光の極を通過する過程、極を通過しない楕円偏光)に比べて選択余地がないものである。さらに、この変換過程の道のりが短いということは、光の状態変化が少ないということ、換言すれば光の利用効率が少ないということになり、白状態、黒状態の比であるコントラストが悪いということになる。したがって、観察者に対し直線偏光で出射しなければならない光の出発点(液晶層4に入射する前の光)を円偏光とすると、表示においてはコントラストの低い見栄えが悪いものとなり、液晶の光学設計においては自由度の低いものとなる。また、透過表示部においては、反射表示部に合わせるため、故意に表示には好ましくない位相差層を配設しなければならかった。   In the case of the reflective display, the light A incident from the front is reflected by the reflective layer 71 via the polarizing layer 1 and passes through the liquid crystal layer 4 twice before reaching the polarizing layer 1 again. On the other hand, in the case of the transmissive display, the light B incident from the back passes through the liquid crystal layer 4 once from the polarizing layer 12 to the polarizing layer 1. Accordingly, the retardation effect received from the liquid crystal layer 4 differs between the reflective display and the transmissive display. For this reason, in a conventional transflective liquid crystal display device, a structure giving priority to either reflection characteristics or transmission characteristics has to be adopted. Further, the polarization state will be further described using the Poincare sphere in the black display of FIG. 6. Since the light A reflected by the reflective layer 71 is circularly polarized, it is represented in the pole portion on the Poincare sphere. Then, it must be converted into linearly polarized light located at a specific equator point on the Poincare sphere via the liquid crystal layer 4 or the like. This process of converting to linearly polarized light has no choice compared to the process of converting linearly polarized light to linearly polarized light (for example, the process of passing through the equator, the process of passing through the circularly polarized pole, and the elliptically polarized light that does not pass through the pole). Is. Furthermore, the short path of this conversion process means that the change in the state of light is small, in other words, the light utilization efficiency is low, and the contrast, which is the ratio between the white state and the black state, is poor. become. Therefore, if the starting point of light that has to be emitted with linearly polarized light to the observer (light before entering the liquid crystal layer 4) is circularly polarized, the appearance of low contrast is poor in display, and the optical characteristics of the liquid crystal In designing, the degree of freedom is low. Further, in the transmissive display portion, in order to match the reflective display portion, it is necessary to intentionally dispose a retardation layer that is not preferable for display.

一般的に、透過特性を優先すると反射特性が劣化するため、透過特性を犠牲にする構造を採用することが多い。この場合には、透過特性は約50%程度利用効率を低下させることとなる。このとき、反射層71と透過層72のそれぞれの上方にある液晶層4の厚さを変化させることにより、反射領域、透過領域のリタデーション値を最適に設定することも可能である。しかしならがら、この方法によれば、液晶層4中に大きな段差を作成する必要があるため、ドメインなどの欠陥が生じるという問題が発生する。   In general, when priority is given to the transmission characteristics, the reflection characteristics deteriorate, and therefore, a structure that sacrifices the transmission characteristics is often employed. In this case, the transmission characteristics reduce the utilization efficiency by about 50%. At this time, by changing the thickness of the liquid crystal layer 4 above the reflective layer 71 and the transmissive layer 72, the retardation values of the reflective region and the transmissive region can be set optimally. However, according to this method, since it is necessary to create a large step in the liquid crystal layer 4, there arises a problem that defects such as domains occur.

図7は、他の半透過半反射型液晶表示装置の構成例を示す。この構成においては、CF層6と背面側透明基板8の間に液晶層4及び部分反射層71を設けている。   FIG. 7 shows a configuration example of another transflective liquid crystal display device. In this configuration, the liquid crystal layer 4 and the partial reflection layer 71 are provided between the CF layer 6 and the back side transparent substrate 8.

通常、TN(ツイステッド ネマチック)方式を採用した場合には、着色を回避するため、積極的に複屈折効果を用いることは行なわない。しかしながら、背面側透明基板8と液晶層4の間に部分反射層71を配置した場合には、液晶層4に入射する前の反射光を円偏光にする必要があり、それに合わせて透過型表示の場合にも円偏光にする必要があるため積極的に複屈折を用いる必要がある。積極的に複屈折を用いる場合には、高コントラスト比(CR)を得ようとすると着色が問題となり、着色を回避しようとすると低CRとなるといった不具合を生じる。   Usually, when a TN (twisted nematic) system is employed, the birefringence effect is not actively used in order to avoid coloring. However, when the partial reflection layer 71 is disposed between the back-side transparent substrate 8 and the liquid crystal layer 4, the reflected light before entering the liquid crystal layer 4 needs to be circularly polarized, and accordingly, a transmissive display In this case, it is necessary to use birefringence positively because it is necessary to use circularly polarized light. When birefringence is positively used, coloring becomes a problem when trying to obtain a high contrast ratio (CR), and low CR is caused when trying to avoid coloring.

図7に示す構成においては、液晶層4に段差を設けて反射領域及び透過領域のリタデーション値を最適に設定している。また、液晶層4の段差によるドメイン発生に対し多くのマージンを有している水平配向、即ち0度ツイストのモードを採用することにより、高い光利用効率を達成できる。しかしながら、液晶層4に中に大きな段差を作成する必要があるため、付加工程が必要となる等の問題が発生する。
特開2000−187220号公報
In the configuration shown in FIG. 7, a step is provided in the liquid crystal layer 4 to optimally set the retardation values of the reflection region and the transmission region. Further, by adopting a horizontal alignment having a large margin with respect to the generation of domains due to the steps of the liquid crystal layer 4, that is, a 0 degree twist mode, high light utilization efficiency can be achieved. However, since it is necessary to create a large step in the liquid crystal layer 4, there arises a problem that an additional process is required.
JP 2000-187220 A

上述のように、従来の半透過半反射型液晶表示装置においては、透過型表示と反射型表示の双方において表示特性を同時に高めることは困難であった。   As described above, in the conventional transflective liquid crystal display device, it is difficult to simultaneously improve display characteristics in both transmissive display and reflective display.

本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、透過型表示と反射型表示の双方において表示特性を同時に高めることが可能な液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of simultaneously improving display characteristics in both transmissive display and reflective display.

本発明にかかる液晶表示装置は、第1の透明基板(例えば、本発明の実施の形態にかかる前面側透明基板3)と当該第1の透明基板と対向する第2の透明基板(例えば、本発明の実施の形態にかかる背面側透明基板8)の間に液晶層を備えた液晶表示装置であって、前記第1の透明基板の観察者側に設けられた第1の偏光層(例えば、本発明の実施の形態にかかる偏光層1)と、前記液晶層と第2の透明基板の間に設けられた第2の偏光層(例えば、本発明の実施の形態にかかる偏光層5)と、前記第2の偏光層と前記第2の透明基板の間に設けられた半透過半反射層(例えば、本発明の実施の形態にかかる半透過半反射層7)とを備えたものである。このような構成によれば、反射型表示の場合に反射層上で反射された光が液晶層に入射する際に、黒表示/白表示のいかんに関わらず常に直線偏光が入射されることに伴って、透過型表示の場合にも直線偏光を入射する構成を採用できるため、着色の問題を発生させることなく高コントラストを実現できる。   The liquid crystal display device according to the present invention includes a first transparent substrate (for example, the front-side transparent substrate 3 according to the embodiment of the present invention) and a second transparent substrate (for example, a book) facing the first transparent substrate. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer between a back side transparent substrate 8) according to an embodiment of the invention, the first polarizing layer (for example, provided on the viewer side of the first transparent substrate) A polarizing layer 1) according to an embodiment of the present invention, a second polarizing layer (for example, a polarizing layer 5 according to an embodiment of the present invention) provided between the liquid crystal layer and a second transparent substrate; And a transflective layer (for example, the transflective layer 7 according to an embodiment of the present invention) provided between the second polarizing layer and the second transparent substrate. . According to such a configuration, when the light reflected on the reflective layer is incident on the liquid crystal layer in the case of the reflective display, linearly polarized light is always incident regardless of black display / white display. In addition, since a configuration in which linearly polarized light is incident can be adopted in the case of transmissive display, high contrast can be realized without causing a coloring problem.

また、前記第1の偏光層と前記第1の透明基板の間に第1の偏光層より出射された直線偏光を楕円偏光に変換する位相差層を備えることが好ましい。   It is preferable that a retardation layer for converting linearly polarized light emitted from the first polarizing layer into elliptically polarized light is provided between the first polarizing layer and the first transparent substrate.

さらに、前記第1の透明基板と前記第2の透明基板との間にカラーフィルタ層を設けるとよい。   Furthermore, a color filter layer may be provided between the first transparent substrate and the second transparent substrate.

特に、前記カラーフィルタ層は、前記第2の偏光層と前記半透過半反射層の間に設けることが好ましい。これにより、混色の問題の発生を抑制できる。   In particular, the color filter layer is preferably provided between the second polarizing layer and the transflective layer. Thereby, generation | occurrence | production of the problem of color mixing can be suppressed.

前記第2の偏光層は塗布工程により形成するとよい。偏光フィルムで形成した場合には他の工程において高温処理が行われた際に当該偏光フィルムが変形し特性の悪化をもたらすからである。   The second polarizing layer may be formed by a coating process. This is because when the polarizing film is formed, the polarizing film is deformed and deteriorates when high temperature treatment is performed in another process.

好適な実施の形態における液晶表示装置は、第1の透明基板と当該第1の透明基板と対向する第2の透明基板の間に液晶層を備えた液晶表示装置であって、前記第1の透明基板の観察者側に設けられた第1の偏光層と、前記第1の偏光層と前記第1の透明基板の間に設けられた位相差層と、前記液晶層と第2の透明基板の間に設けられた第2の偏光層と、前記第2の偏光層と前記第2の透明基板の間に設けられたカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層と前記第2の透明基板の間に設けられた半透過半反射層とを備えたものである。   A liquid crystal display device according to a preferred embodiment is a liquid crystal display device including a liquid crystal layer between a first transparent substrate and a second transparent substrate facing the first transparent substrate, wherein the first transparent substrate is the first liquid crystal display device. A first polarizing layer provided on an observer side of the transparent substrate; a retardation layer provided between the first polarizing layer and the first transparent substrate; the liquid crystal layer; and a second transparent substrate. A second polarizing layer provided between, a color filter layer provided between the second polarizing layer and the second transparent substrate, and between the color filter layer and the second transparent substrate. And a semi-transmissive / semi-reflective layer.

また、好適な実施の形態における他の液晶表示装置は、第1の透明基板と当該第1の透明基板と対向する第2の透明基板の間に液晶層を備えた液晶表示装置であって、前記第1の透明基板の観察者側に設けられた第1の偏光層と、前記第1の偏光層と前記第1の透明基板の間に設けられた位相差層と、前記液晶層と第2の透明基板の間に設けられたカラーフィルタ層と、前記カラーフィルタ層と前記第2の透明基板の間に設けられた第2の偏光層と、前記第2の偏光層と前記第2の透明基板の間に設けられた半透過半反射層とを備えたものである。   Another liquid crystal display device according to a preferred embodiment is a liquid crystal display device including a liquid crystal layer between a first transparent substrate and a second transparent substrate facing the first transparent substrate, A first polarizing layer provided on an observer side of the first transparent substrate; a retardation layer provided between the first polarizing layer and the first transparent substrate; a liquid crystal layer; A color filter layer provided between two transparent substrates, a second polarizing layer provided between the color filter layer and the second transparent substrate, the second polarizing layer, and the second And a transflective layer provided between the transparent substrates.

さらに、好適な実施の形態における他の液晶表示装置は、第1の透明基板と当該第1の透明基板と対向する第2の透明基板の間に液晶層を備えた液晶表示装置であって、前記第1の透明基板の観察者側に設けられた第1の偏光層と、前記第1の偏光層と前記第1の透明基板の間に設けられた位相差層と、前記第1の透明基板と前記液晶層の間に設けられたカラーフィルタ層と、前記液晶層と前記第2の透明基板の間に設けられた第2の偏光層と、前記第2の偏光層と前記第2の透明基板の間に設けられた半透過半反射層とを備えたものである。   Furthermore, another liquid crystal display device according to a preferred embodiment is a liquid crystal display device including a liquid crystal layer between a first transparent substrate and a second transparent substrate facing the first transparent substrate, A first polarizing layer provided on an observer side of the first transparent substrate; a retardation layer provided between the first polarizing layer and the first transparent substrate; and the first transparent layer. A color filter layer provided between a substrate and the liquid crystal layer, a second polarizing layer provided between the liquid crystal layer and the second transparent substrate, the second polarizing layer, and the second And a transflective layer provided between the transparent substrates.

本発明によれば、透過型表示と反射型表示の双方において表示特性を同時に高めることが可能な液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device capable of simultaneously improving display characteristics in both transmissive display and reflective display.

発明の実施の形態1.
図1に本発明の実施の形態1にかかる半透過半反射型液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、STN方式又はTN方式を採用している。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面側から偏光層1、位相差層2、前面側透明基板3、液晶層4、偏光層5、CF層6、反射層71及び透過層72からなる半透過半反射層7、背面側透明基板8が配置されている。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 shows a configuration of a transflective liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. This liquid crystal display device adopts the STN method or the TN method. As shown in the figure, in this liquid crystal display device, the polarizing layer 1, the retardation layer 2, the front-side transparent substrate 3, the liquid crystal layer 4, the polarizing layer 5, the CF layer 6, the reflective layer 71 and the transmissive layer 72 from the front side. A semi-transparent semi-reflective layer 7 and a back-side transparent substrate 8 made of

偏光層1は、例えば偏光フィルムにより構成され、透過軸と吸収軸が互いに直交し、透過軸と平行な直線偏光を透過し、吸収軸と平行な直線偏光を吸収する。位相差層2は、位相差板や位相差フィルム及びこれらの積層体により構成され、直線偏光を楕円偏光に変換する。   The polarizing layer 1 is composed of, for example, a polarizing film, transmits a linearly polarized light whose transmission axis and absorption axis are orthogonal to each other, parallel to the transmission axis, and absorbs linearly polarized light parallel to the absorption axis. The retardation layer 2 is composed of a retardation plate, a retardation film, and a laminate thereof, and converts linearly polarized light into elliptically polarized light.

前面側透明基板3は、観察者側に配置された透明基板であり、例えばガラスや透明樹脂により構成され、ITO等の透明電極等が形成されている。液晶層4は、前面側透明基板3と背面側透明基板8の間に設けられた、例えばネマチック液晶からなる層である。   The front-side transparent substrate 3 is a transparent substrate disposed on the viewer side, and is made of, for example, glass or transparent resin, and is formed with a transparent electrode such as ITO. The liquid crystal layer 4 is a layer made of, for example, nematic liquid crystal provided between the front side transparent substrate 3 and the back side transparent substrate 8.

偏光層5は、塗布工程によってCF層6上に形成され、特定の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ通過させる。この偏光層5は、例えば500nmの厚さを有する。本発明の実施の形態においては、このように偏光層5を前面側透明基板3と背面側透明基板8の間に設けたことを特徴としている。   The polarizing layer 5 is formed on the CF layer 6 by a coating process, and allows only linearly polarized light having a vibration direction parallel to a specific transmission axis to pass therethrough. The polarizing layer 5 has a thickness of, for example, 500 nm. The embodiment of the present invention is characterized in that the polarizing layer 5 is provided between the front side transparent substrate 3 and the back side transparent substrate 8 as described above.

当該偏光層5は、配向処理を施した背面側透明基板8上に染料を配列させたり、染料塗布後に光を照射することにより染料を配向させたり、さらには、染料塗布時の塗布方向に沿って染料を配向させることにより、吸収軸を規定する。偏光層5の塗布方法については、例えば、米国特許第6174394号に開示された方法を用いることができる。偏光層5の上面には、ITO等の透明電極が形成される。   The polarizing layer 5 is arranged on the back side transparent substrate 8 subjected to orientation treatment, or oriented by irradiating light after applying the dye, and further along the coating direction at the time of dye coating. The absorption axis is defined by orienting the dye. For example, a method disclosed in US Pat. No. 6,174,394 can be used as a method for applying the polarizing layer 5. A transparent electrode such as ITO is formed on the upper surface of the polarizing layer 5.

CF層6は、R(赤)、G(緑)、B(青)の領域を有し、これらの各領域を通過する光量を制御することにより、カラー表示を実現する。CF層6は、例えば2μmの厚さを有する。   The CF layer 6 has R (red), G (green), and B (blue) regions, and realizes color display by controlling the amount of light that passes through these regions. The CF layer 6 has a thickness of 2 μm, for example.

反射層71は、透過層72と同層に設けられ、前面側から入射した光を、前面側に反射する。透過層72は、前面側から入射した光を透過し、背面側に出射するとともに、背面側から入射した光も透過し、前面側に出射する。当該反射層71や透過層72は、金属スパッタ等によって形成されるが、このとき膜厚を制御することにより、反射率や透過率を制御することができる。若しくは、完全反射層をパターニング処理することにより透明部を間欠的に形成し、反射率や透過率を制御することも可能である。   The reflective layer 71 is provided in the same layer as the transmissive layer 72 and reflects light incident from the front side to the front side. The transmissive layer 72 transmits light incident from the front side and emits it to the back side, and also transmits light incident from the back side and emits it to the front side. The reflective layer 71 and the transmissive layer 72 are formed by metal sputtering or the like. At this time, the reflectance and the transmittance can be controlled by controlling the film thickness. Alternatively, the transparent portion can be intermittently formed by patterning the complete reflection layer, and the reflectance and transmittance can be controlled.

背面側透明基板8は、例えばガラス基板や透明樹脂基板である。背面側透明基板8の背面側には位相差層は設けられていない。   The back side transparent substrate 8 is, for example, a glass substrate or a transparent resin substrate. No retardation layer is provided on the back side of the back side transparent substrate 8.

液晶表示装置は、駆動回路、バックライト、フレーム、反射防止膜、導光板等種々の部材により構成することができるが、図示を省略している。   The liquid crystal display device can be constituted by various members such as a drive circuit, a backlight, a frame, an antireflection film, and a light guide plate, but is not illustrated.

図1に示す構成を備えた液晶表示装置において、反射型表示の場合及び透過型表示の場合について説明する。   In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1, a case of a reflective display and a case of a transmissive display will be described.

反射型表示の場合に前面から入射する光Aは、まず、偏光層1において、当該偏光層1の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光が透過し、位相差層2に入射する。位相差層2において直線偏光が楕円偏光に変換され、前面側透明基板3に入射する。   In the case of the reflective display, the light A incident from the front surface is first transmitted through the polarizing layer 1 as linearly polarized light having a vibration direction parallel to the transmission axis of the polarizing layer 1 and enters the retardation layer 2. In the retardation layer 2, the linearly polarized light is converted into elliptically polarized light and is incident on the front transparent substrate 3.

前面側透明基板3に入射した楕円偏光はそのまま通過して液晶層4に入射する。液晶層4に電圧が印加された状態及び電圧が印加されていない状態では共に、液晶層4に入射した楕円偏光は直線偏光に変換され出射する。   The elliptically polarized light incident on the front transparent substrate 3 passes through as it is and enters the liquid crystal layer 4. In both the state where the voltage is applied to the liquid crystal layer 4 and the state where no voltage is applied, the elliptically polarized light incident on the liquid crystal layer 4 is converted into linearly polarized light and emitted.

液晶層4を出射した直線偏光は、偏光層5によって、当該偏光層5の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ透過し、CF層6に入射する。CF層6に入射した直線偏光は、反射層71において反射され、再びCF層6を通過して偏光層5に入射する。反射層71において反射する際に直線偏光は位相がπだけずれる。当該偏光層5に入射した直線偏光は、偏光層5を透過して、液晶層4に入射する。液晶層4に入射した直線偏光は、楕円偏光に変換され、前面側透明基板3に入射する。   The linearly polarized light emitted from the liquid crystal layer 4 is transmitted by the polarizing layer 5 only to the linearly polarized light having a vibration direction parallel to the transmission axis of the polarizing layer 5 and enters the CF layer 6. The linearly polarized light that has entered the CF layer 6 is reflected by the reflective layer 71, passes through the CF layer 6 again, and enters the polarizing layer 5. When the light is reflected by the reflective layer 71, the phase of the linearly polarized light is shifted by π. The linearly polarized light incident on the polarizing layer 5 passes through the polarizing layer 5 and enters the liquid crystal layer 4. The linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 4 is converted into elliptically polarized light and is incident on the front-side transparent substrate 3.

前面側透明基板3は、入射した楕円偏光をそのまま位相差層2に出射する。位相差層2では、入射した楕円偏光を直線偏光に変換し、出射する。位相差層2より出射した直線偏光は、偏光層1の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ透過し、表示装置の前面側から出力する。このとき、液晶層4への電圧の印加に応じて、位相差層2から出射される直線偏光の振動方向と、当該偏光層1の透過軸の方向の相対的な角度が異なる。例えば、ノーマリーホワイトモードでは、液晶層4へ電圧が印加されていない状態で位相差層2から出射される直線偏光の振動方向と、当該偏光層1の透過軸の方向が平行となる。   The front transparent substrate 3 emits the incident elliptically polarized light as it is to the retardation layer 2. In the phase difference layer 2, the incident elliptically polarized light is converted into linearly polarized light and emitted. The linearly polarized light emitted from the retardation layer 2 transmits only the linearly polarized light having a vibration direction parallel to the transmission axis of the polarizing layer 1 and is output from the front side of the display device. At this time, the relative angle between the vibration direction of the linearly polarized light emitted from the phase difference layer 2 and the direction of the transmission axis of the polarizing layer 1 is different according to the application of the voltage to the liquid crystal layer 4. For example, in the normally white mode, the vibration direction of the linearly polarized light emitted from the retardation layer 2 in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 4 and the direction of the transmission axis of the polarizing layer 1 are parallel.

他方、透過型表示の場合において図示しないバックライトから入射する光Bは、背面側透明基板8、透過層72、CF層6を通過して、偏光層5に入射する。偏光層5に入射した光は、当該偏光層5の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光が透過し、液晶層4に入射する。   On the other hand, in the case of the transmissive display, light B incident from a backlight (not shown) passes through the back side transparent substrate 8, the transmissive layer 72, and the CF layer 6 and enters the polarizing layer 5. The light incident on the polarizing layer 5 transmits linearly polarized light having a vibration direction parallel to the transmission axis of the polarizing layer 5 and enters the liquid crystal layer 4.

液晶層4に電圧が印加された状態及び電圧が印加されていない状態では共に液晶層4に入射した楕円偏光は楕円偏光の状態で出射することになる。   When the voltage is applied to the liquid crystal layer 4 and when no voltage is applied, the elliptically polarized light incident on the liquid crystal layer 4 is emitted in the state of elliptically polarized light.

前面側透明基板3は、入射した楕円偏光をそのままの状態で位相差層2に出射する。位相差層2では、入射した楕円偏光を直線偏光に変換し、出射する。位相差層2より出射した直線偏光は、偏光層1の透過軸と平行な振動方向を有する直線偏光のみ透過し、表示装置の前面側から出力する。このとき、液晶層4への電圧の印加に応じて、位相差層2から出射される直線偏光の振動方向と、当該偏光層1の透過軸の方向の相対的な角度が異なる。   The front transparent substrate 3 emits the incident elliptically polarized light to the retardation layer 2 as it is. In the phase difference layer 2, the incident elliptically polarized light is converted into linearly polarized light and emitted. The linearly polarized light emitted from the retardation layer 2 transmits only the linearly polarized light having a vibration direction parallel to the transmission axis of the polarizing layer 1 and is output from the front side of the display device. At this time, the relative angle between the vibration direction of the linearly polarized light emitted from the phase difference layer 2 and the direction of the transmission axis of the polarizing layer 1 is different according to the application of the voltage to the liquid crystal layer 4.

図1に示す構造の液晶表示装置において、反射型表示の場合の前面から入射する光Aは、液晶層4を通過した後に、偏光層5により直線偏光に変換された後に反射層71において反射され、直線偏光の状態で液晶層4に入射する。従って、透過型表示の場合にも、液晶層4に対しては、直線偏光の状態で入射すればよいため、積極的に複屈折を用いる必要がない。そのため、複屈折を用いる場合に高コントラスト比(CR)を得ようとするときに生じやすい着色の問題を回避することができる。   In the liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 1, the light A incident from the front surface in the case of a reflective display passes through the liquid crystal layer 4, is converted into linearly polarized light by the polarizing layer 5, and then is reflected by the reflective layer 71. Then, it enters the liquid crystal layer 4 in the state of linearly polarized light. Accordingly, even in the case of transmissive display, it is only necessary to enter the liquid crystal layer 4 in the state of linearly polarized light, and therefore it is not necessary to positively use birefringence. Therefore, it is possible to avoid the coloring problem that tends to occur when trying to obtain a high contrast ratio (CR) when birefringence is used.

ここで、本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置では、新たに液晶層4の背面側に偏光層5を設けているため、かかる偏光層5において光のロスが発生することは免れない。しかしながら、偏光層5を出射した状態の偏光と、反射層71において反射した後に偏光層5に入射した状態の偏光とは位相がπだけずれているため偏光状態は等しく、かかる光のロスは5%程度と少ない。   Here, in the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, since the polarizing layer 5 is newly provided on the back side of the liquid crystal layer 4, it is inevitable that light loss occurs in the polarizing layer 5. However, since the polarized light in the state of being emitted from the polarizing layer 5 and the polarized light in the state of being incident on the polarizing layer 5 after being reflected by the reflective layer 71 are shifted by π, the polarization state is equal, and the loss of such light is 5 % And so on.

尚、CF層6と反射層71が離れた位置にあると、例えば、CF層6のR領域を通過した光が反射層71により反射され、G領域を通過するという混色の問題を生じさせやすいが、図1に示す構造の液晶表示装置におけるCF層6と反射層71は互いに接しているため、このような問題が生じない。   If the CF layer 6 and the reflective layer 71 are located at a distance, for example, light that has passed through the R region of the CF layer 6 is reflected by the reflective layer 71 and easily causes a color mixing problem that passes through the G region. However, since the CF layer 6 and the reflective layer 71 are in contact with each other in the liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 1, such a problem does not occur.

また、図1に示す構造の液晶表示装置では、背面側透明基板8上に連続的に製造工程の類似した反射層71・透過層72、CF層6を製造することができるため、製造が容易であるという効果がある。   Further, in the liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 1, the reflective layer 71, the transmissive layer 72, and the CF layer 6 having similar manufacturing processes can be continuously manufactured on the back side transparent substrate 8, so that the manufacturing is easy. There is an effect that.

発明の実施の形態2.
図2に本発明の実施の形態2にかかる半透過半反射型液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、STN方式を採用している。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面(表示面)側から偏光層1、位相差層2、前面側透明基板3、液晶層4、CF層6、偏光層5、半透過半反射層7、背面側透明基板8が配置されている。即ち、図1に示す発明の実施の形態1とは、CF層6と偏光層5の位置が入れ替わっている点でのみ異なる。
Embodiment 2 of the Invention
FIG. 2 shows a configuration of a transflective liquid crystal display device according to the second exemplary embodiment of the present invention. This liquid crystal display device employs the STN method. As shown in the figure, in this liquid crystal display device, the polarizing layer 1, the retardation layer 2, the front transparent substrate 3, the liquid crystal layer 4, the CF layer 6, the polarizing layer 5, and the semi-transmissive semi-transparent from the front (display surface) side. A reflective layer 7 and a back side transparent substrate 8 are disposed. That is, this embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 only in that the positions of the CF layer 6 and the polarizing layer 5 are interchanged.

このような構成の液晶表示装置においても、発明の実施の形態1と同様に、反射型表示の場合の前面から入射する光Aは、液晶層4を通過した後に、偏光層5により直線偏光に変換された後に反射層71において反射され、直線偏光の状態で液晶層4に入射する。従って、透過型表示の場合にも、液晶層4に対しては、直線偏光の状態で入射すればよいため、余分であった複屈折を用いる必要が無い。そのため、大きな偏光状態変化を用いる場合、特に高コントラスト比(CR)を得ようとするときに生じる着色の問題を回避することができる。   Also in the liquid crystal display device having such a configuration, as in the first embodiment of the invention, the light A incident from the front surface in the case of the reflective display passes through the liquid crystal layer 4 and is then linearly polarized by the polarizing layer 5. After the conversion, the light is reflected by the reflective layer 71 and enters the liquid crystal layer 4 in a linearly polarized state. Therefore, even in the case of transmissive display, it is only necessary to enter the liquid crystal layer 4 in the state of linearly polarized light, so there is no need to use extra birefringence. Therefore, when using a large polarization state change, it is possible to avoid coloring problems that occur particularly when trying to obtain a high contrast ratio (CR).

発明の実施の形態3.
図3に本発明の実施の形態3にかかる半透過半反射型液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、TN方式を採用している。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面(表示面)側から偏光層1、位相差層2、前面側透明基板3、CF層6、液晶層4、偏光層5、反射層71及び透過層72、背面側透明基板8が配置されている。即ち、図2に示す発明の実施の形態2とは、CF層6と液晶層4の位置が入れ替わっている点でのみ異なる。
Embodiment 3 of the Invention
FIG. 3 shows the configuration of a transflective liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention. This liquid crystal display device employs a TN system. As shown in the figure, in this liquid crystal display device, the polarizing layer 1, the retardation layer 2, the front transparent substrate 3, the CF layer 6, the liquid crystal layer 4, the polarizing layer 5, and the reflecting layer 71 from the front (display surface) side. The transparent layer 72 and the rear transparent substrate 8 are disposed. That is, the second embodiment of the invention shown in FIG. 2 is different only in that the positions of the CF layer 6 and the liquid crystal layer 4 are interchanged.

このような構成の液晶表示装置においても、発明の実施の形態1と同様に、反射型表示の場合の前面から入射する光Aは、液晶層4を通過した後に、偏光層5により直線偏光に変換された後に反射層71において反射され、直線偏光の状態で液晶層4に入射する。従って、透過型表示の場合にも、液晶層4に対しては、直線偏光の状態で入射すればよいため、円偏光を得るために必要であった位相差層を1層省略するとともに複屈折を用いる必要が無い。そのため、大きな偏光状態変化を用いる場合、特に高コントラスト比(CR)を得ようとするときに生じる着色の問題を回避することができる。   Also in the liquid crystal display device having such a configuration, as in the first embodiment of the invention, the light A incident from the front surface in the case of the reflective display passes through the liquid crystal layer 4 and is then linearly polarized by the polarizing layer 5. After the conversion, the light is reflected by the reflective layer 71 and enters the liquid crystal layer 4 in a linearly polarized state. Therefore, even in the case of transmissive display, since it is sufficient to enter the liquid crystal layer 4 in a state of linearly polarized light, one retardation layer necessary for obtaining circularly polarized light is omitted and birefringence is achieved. There is no need to use. Therefore, when using a large polarization state change, it is possible to avoid coloring problems that occur particularly when trying to obtain a high contrast ratio (CR).

実施例1.
図4に示される構造を有する半透過半反射型液晶表示装置について評価した。
Example 1.
The transflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 4 was evaluated.

まず、図4を用いて当該液晶表示装置の構造について説明する。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面側から偏光層1、位相差層2、拡散層10、前面側透明基板3、液晶層4、偏光層5、CF層6、反射層71及び透過層72(半透過半反射層7)、背面側透明基板8が配置されている。図4において、101は偏光層1の吸収軸の角度θpp11を、102は位相差層2の配向軸の角度θfp1及び位相差層2のツイスト角度θftw1を、104は液晶層4の前面側の配向軸の角度θlcp1及び配向方向のツイスト角度θlctw1を、105は偏光層5の吸収軸の角度θpp21をそれぞれ示している。以下の説明では、時計回りを「+」、反時計回りを「−」とし、12時方向を0°としている。   First, the structure of the liquid crystal display device will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this liquid crystal display device, the polarizing layer 1, the retardation layer 2, the diffusion layer 10, the front transparent substrate 3, the liquid crystal layer 4, the polarizing layer 5, the CF layer 6, and the reflecting layer 71 from the front side. In addition, a transmissive layer 72 (semi-transmissive / semi-reflective layer 7) and a back-side transparent substrate 8 are disposed. In FIG. 4, 101 is the angle θpp11 of the absorption axis of the polarizing layer 1, 102 is the angle θfp1 of the alignment axis of the phase difference layer 2, and the twist angle θftw1 of the phase difference layer 2, and 104 is the orientation on the front side of the liquid crystal layer 4. The axis angle θlcp1 and the twist angle θlctw1 in the alignment direction, and 105 the angle θpp21 of the absorption axis of the polarizing layer 5, respectively. In the following description, the clockwise direction is “+”, the counterclockwise direction is “−”, and the 12 o'clock direction is 0 °.

実施例1においては、まず、ガラス基板からなる背面側透明基板8上にAPC(AgPdCu合金材料)による半透過半反射層7を形成した。この半透過半反射層7の反射領域及び透過領域の面積比は8対2とした。半透過半反射層7の上方にCF層6を形成した。さらに、CF層6の上方にスリットコーターを用いて染料を塗布することにより偏光層5を形成した。さらにITOによる透明導電膜や配向膜等を偏光層5上に形成した。   In Example 1, first, a transflective layer 7 made of APC (AgPdCu alloy material) was formed on a back transparent substrate 8 made of a glass substrate. The area ratio between the reflective region and the transmissive region of the semi-transmissive / semi-reflective layer 7 was 8 to 2. A CF layer 6 was formed above the transflective layer 7. Further, the polarizing layer 5 was formed by applying a dye on the CF layer 6 using a slit coater. Further, a transparent conductive film or alignment film made of ITO was formed on the polarizing layer 5.

前面側透明基板3上には、ITOによる透明導電膜及び配向膜等を形成した。その後、前面側透明基板3と背面側透明基板8の間に液晶を挟持し液晶セルを作成した。   On the front-side transparent substrate 3, a transparent conductive film made of ITO, an alignment film, and the like were formed. Thereafter, a liquid crystal cell was formed by sandwiching liquid crystal between the front side transparent substrate 3 and the back side transparent substrate 8.

両基板間の距離d及び液晶複屈折Δnの積であるΔn・dを0.84(μm)とし、両基板間を通じて液晶の配向方向がθlctw1=−240°ツイストするように調整した。その後、液晶セルの上方に拡散層10を設けた。さらに、θftw1=240°ツイストし、Δn・dが0.80(μm)である、ねじれ位相差板を位相差層2として当該拡散層10上に配置した。拡散層10の上方には、偏光層1を配置した。   Δn · d, which is the product of the distance d between both substrates and the liquid crystal birefringence Δn, was set to 0.84 (μm), and the alignment direction of the liquid crystal was adjusted to twist θlctw1 = −240 ° through the two substrates. Thereafter, the diffusion layer 10 was provided above the liquid crystal cell. Furthermore, a twisted phase difference plate having θftw1 = 240 ° twisted and Δn · d of 0.80 (μm) was disposed on the diffusion layer 10 as the phase difference layer 2. The polarizing layer 1 is disposed above the diffusion layer 10.

また、偏光層1の吸収軸の角度θpp11を15°、位相差層2の配向軸の角度θfp1を15°、液晶層4の前面側の配向軸の角度θlcp1を120°、偏光層5の吸収軸の角度θpp21を105°にそれぞれ設定した。また、この液晶セルの下方には図示しない光源及び導光板よりなるバックライトを配置した。   Also, the angle θpp11 of the absorption axis of the polarizing layer 1 is 15 °, the angle θfp1 of the alignment axis of the retardation layer 2 is 15 °, the angle θlcp1 of the alignment axis on the front side of the liquid crystal layer 4 is 120 °, and the absorption of the polarizing layer 5 The shaft angle θpp21 was set to 105 °. Further, a backlight comprising a light source and a light guide plate (not shown) is disposed below the liquid crystal cell.

このような構造を有する液晶表示装置において、暗室下でバックライトを点灯させたところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、透過率が0.002%、CIE(x,y)が(0.230、0.150)の暗状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、透過率が2.1%、CIE(x,y)が(0.339、0.404)の明状態を表示した。   In the liquid crystal display device having such a structure, when the backlight is turned on in a dark room, the transmittance is 0.002% and the CIE (x, y) is (0) when no voltage is applied to the liquid crystal layer 4. .230, 0.150). Further, in a state where a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a bright state with a transmittance of 2.1% and CIE (x, y) of (0.339, 0.404) was displayed.

さらに、この液晶表示装置に光を照射し、反射状態で測定したところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、反射率が0.002%、CIE(x,y)が(0.230、0.150)の暗状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、反射率が27.5%、CIE(x,y)が(0.339、0.404)の明状態を表示した。尚、図4に示す構成のほかにもCF層6を反射層71と前面側透明基板3の間であれば同様の特性を得ることができた。   Further, when the liquid crystal display device was irradiated with light and measured in a reflection state, the reflectance was 0.002% and the CIE (x, y) was (0.230, when no voltage was applied to the liquid crystal layer 4. 0.150) was displayed. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a bright state was displayed in which the reflectance was 27.5% and CIE (x, y) was (0.339, 0.404). In addition to the configuration shown in FIG. 4, the same characteristics can be obtained if the CF layer 6 is between the reflective layer 71 and the front transparent substrate 3.

さらに、従来例と比較するために、CF層6及び反射層71を取り除いて同様の実験を行なった。すると、暗室下でバックライトを点灯させたところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、透過率が0.04%の暗状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、透過率が34.4%の明状態を表示した。図8にその際の電圧−透過率特性を示す。図に示されるように比較例が25.7%前後の透過率であるのに対して、大幅に透過率が向上した。   Further, in order to compare with the conventional example, the same experiment was performed by removing the CF layer 6 and the reflective layer 71. Then, when the backlight was turned on in a dark room, a dark state with a transmittance of 0.04% was displayed when no voltage was applied to the liquid crystal layer 4. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a bright state with a transmittance of 34.4% was displayed. FIG. 8 shows the voltage-transmittance characteristics at that time. As shown in the figure, the transmittance was significantly improved while the comparative example had a transmittance of around 25.7%.

さらに、CF層6を取り除くとともに、反射層71を全面に設けた液晶表示装置に光を照射し、反射状態で測定したところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、反射率が0.036%の暗状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、反射率が31.0%の明状態を表示した。   Further, when the CF layer 6 is removed and the liquid crystal display device provided with the reflective layer 71 is irradiated with light and measured in a reflective state, the reflectance is 0.036 in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 4. % Dark state was displayed. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a bright state with a reflectance of 31.0% was displayed.

実施例2.
図5に示される構造を有する半透過半反射型液晶表示装置について評価した。
Example 2
The transflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 5 was evaluated.

まず、図5を用いて当該液晶表示装置の構造について説明する。図に示されるように、この液晶表示装置では、前面(表示面)側から偏光層1、視角補償層11、拡散層10、前面側透明基板3、CF層6、液晶層4、偏光層5、反射層71及び透過層72(半透過半反射層7)、背面側透明基板8が配置されている。図5において、101は偏光層1の吸収軸の角度θpp12を、104は液晶層4の前面側の配向軸の角度θlcp2及び配向方向のツイスト角度θlctw2を、105は偏光層5の吸収軸の角度θpp22をそれぞれ示している。以下の説明では、時計回りを「+」、反時計回りを「−」とし、12時方向を0°としている。   First, the structure of the liquid crystal display device will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this liquid crystal display device, the polarizing layer 1, viewing angle compensation layer 11, diffusion layer 10, front side transparent substrate 3, CF layer 6, liquid crystal layer 4, polarizing layer 5 from the front (display surface) side. A reflective layer 71, a transmissive layer 72 (semi-transmissive / semi-reflective layer 7), and a back side transparent substrate 8 are disposed. In FIG. 5, 101 is the angle θpp12 of the absorption axis of the polarizing layer 1, 104 is the angle θlcp2 of the alignment axis on the front side of the liquid crystal layer 4 and the twist angle θlctw2 of the alignment direction, and 105 is the angle of the absorption axis of the polarizing layer 5. θpp22 is shown respectively. In the following description, the clockwise direction is “+”, the counterclockwise direction is “−”, and the 12 o'clock direction is 0 °.

実施例2においては、まず、ガラス基板からなる背面側透明基板8上にAPC(AgPdCu合金材料)による半透過半反射層7を形成した。この半透過半反射層7の反射領域及び透過領域の面積比は8対2とした。半透過半反射層7の上方にスリットコーターを用いて染料を塗布することにより偏光層5を形成した。さらにITOによる透明導電膜や配向膜等を偏光層5上に形成した。   In Example 2, first, the transflective layer 7 made of APC (AgPdCu alloy material) was formed on the back side transparent substrate 8 made of a glass substrate. The area ratio between the reflective region and the transmissive region of the semi-transmissive / semi-reflective layer 7 was 8 to 2. A polarizing layer 5 was formed by applying a dye above the transflective layer 7 using a slit coater. Further, a transparent conductive film or alignment film made of ITO was formed on the polarizing layer 5.

前面側透明基板3上には、CF層6、ITOによる透明導電膜及び配向膜等を形成した。その後、前面側透明基板3と背面側透明基板8の間に液晶を挟持し液晶セルを作成した。   On the front transparent substrate 3, a CF layer 6, a transparent conductive film made of ITO, an alignment film, and the like were formed. Thereafter, a liquid crystal cell was formed by sandwiching liquid crystal between the front side transparent substrate 3 and the back side transparent substrate 8.

両基板間の距離d及び液晶複屈折Δnの積であるΔn・dを0.490(μm)とし、両基板間を通じて液晶の配向方向がθlctw2=−90°ツイストするように調整した。その後、液晶セルの上方に拡散層10を設けた。   Δn · d, which is the product of the distance d between the two substrates and the liquid crystal birefringence Δn, was set to 0.490 (μm), and the alignment direction of the liquid crystal was adjusted to twist θlctw2 = −90 ° between the two substrates. Thereafter, the diffusion layer 10 was provided above the liquid crystal cell.

また、偏光層1の吸収軸の角度θpp12を45°、液晶層4の前面側の配向軸の角度θlcp2を45°、偏光層5の吸収軸の角度θpp22を135°にそれぞれ設定した。また、この液晶セルの下方には図示しない光源及び導光板よりなるバックライトを配置した。   Further, the angle θpp12 of the absorption axis of the polarizing layer 1 was set to 45 °, the angle θlcp2 of the alignment axis on the front side of the liquid crystal layer 4 was set to 45 °, and the angle θpp22 of the absorption axis of the polarizing layer 5 was set to 135 °. Further, a backlight comprising a light source and a light guide plate (not shown) is disposed below the liquid crystal cell.

このような構造を有する液晶表示装置において、暗室下でバックライトを点灯させたところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、透過率が3.6%、CIE(x,y)が(0.323、0.342)の明状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、透過率が0.024%、CIE(x,y)が(0.303、0.315)の暗状態を表示した。   In the liquid crystal display device having such a structure, when the backlight is turned on in a dark room, the transmittance is 3.6% and the CIE (x, y) is (0) when no voltage is applied to the liquid crystal layer 4. .323, 0.342). Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a dark state in which the transmittance was 0.024% and the CIE (x, y) was (0.303, 0.315) was displayed.

さらに、この液晶表示装置に光を照射し、反射状態で測定したところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、反射率が29.1%、CIE(x,y)が(0.323、0.342)の明状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、反射率が24.6%、CIE(x,y)が(0.303、0.342)の暗状態を表示した。尚、図5に示す構成のほかにもCF層6を反射層71と前面側透明基板3の間であれば同様の特性を得ることができた。   Further, when the liquid crystal display device was irradiated with light and measured in a reflection state, the reflectance was 29.1% and the CIE (x, y) was (0.323, when no voltage was applied to the liquid crystal layer 4. A bright state of 0.342) was displayed. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a dark state in which the reflectance was 24.6% and CIE (x, y) was (0.303, 0.342) was displayed. In addition to the configuration shown in FIG. 5, the same characteristics can be obtained if the CF layer 6 is between the reflective layer 71 and the front transparent substrate 3.

さらに、従来例と比較するために、CF層6及び反射層71を取り除いて同様の実験を行なった。すると、暗室下でバックライトを点灯させたところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、透過率が36.4%の明状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、透過率が0.04%の暗状態を表示した。   Further, in order to compare with the conventional example, the same experiment was performed by removing the CF layer 6 and the reflective layer 71. Then, when the backlight was turned on in a dark room, a light state with a transmittance of 36.4% was displayed when no voltage was applied to the liquid crystal layer 4. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a dark state with a transmittance of 0.04% was displayed.

さらに、CF層6を取り除くとともに、反射層71を全面に設けた液晶表示装置に光を照射し、反射状態で測定したところ、液晶層4に電圧を印加しない状態では、反射率が32.8%の明状態を表示した。また、液晶層4に所定電圧を印加した状態では、反射率が0.036%の暗状態を表示した。   Further, when the CF layer 6 is removed and the liquid crystal display device provided with the reflection layer 71 is irradiated with light and measured in the reflection state, the reflectance is 32.8 in the state where no voltage is applied to the liquid crystal layer 4. % Light state was displayed. Further, when a predetermined voltage was applied to the liquid crystal layer 4, a dark state with a reflectance of 0.036% was displayed.

実施例3.
実施例1及び実施例2の液晶表示装置よりバックライトを除去し、光源を背面側透明基板8の側面に配置し、背面側透明基板8の背面側に印刷処理をすることにより当該背面側透明基板8を導光板として用いた。この場合には、背面側透明基板8の側面より入射した光源からの光は、空気と透明基板(ここではガラス)の界面で全反射を起こしながら透明基板内部を進行し、印刷部で散乱する。印刷部で散乱した光は、前面(観察者)側に出射する。このような構成を有する液晶表示装置においても実施例1及び実施例2と同様の結果を得ることができた。
Example 3
The backlight is removed from the liquid crystal display devices of Example 1 and Example 2, the light source is disposed on the side surface of the back side transparent substrate 8, and the back side transparent substrate 8 is subjected to a printing process to perform the back side transparent. The substrate 8 was used as a light guide plate. In this case, the light from the light source incident from the side surface of the back side transparent substrate 8 travels inside the transparent substrate while being totally reflected at the interface between air and the transparent substrate (here, glass), and is scattered by the printing unit. . The light scattered by the printing unit is emitted to the front (observer) side. Even in the liquid crystal display device having such a configuration, the same results as those in the first and second embodiments could be obtained.

また、実施例3においては、導光板を設ける必要がないため、液晶表示装置の部品点数を減らすことができ、かつ小型化を図ることができるという利点がある。   Further, in the third embodiment, since it is not necessary to provide a light guide plate, there is an advantage that the number of parts of the liquid crystal display device can be reduced and the size can be reduced.

本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the liquid crystal display device concerning this invention. 本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the liquid crystal display device concerning this invention. 本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the liquid crystal display device concerning this invention. 本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the liquid crystal display device concerning this invention. 本発明にかかる液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the liquid crystal display device concerning this invention. 従来の液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the conventional liquid crystal display device. 従来の液晶表示装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the conventional liquid crystal display device. 実施例1における液晶表示装置の電圧−透過率特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display device in Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 偏光層
2 位相差層
3 前面側透明基板
4 液晶層
5 偏光層
6 CF層
7 半透過半反射層
8 背面側透明基板
10 拡散層
11 視角補償層
12 偏光層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarizing layer 2 Retardation layer 3 Front side transparent substrate 4 Liquid crystal layer 5 Polarizing layer 6 CF layer 7 Transflective layer 8 Back side transparent substrate 10 Diffusion layer 11 Viewing angle compensation layer 12 Polarizing layer

Claims (5)

第1の透明基板と当該第1の透明基板と対向する第2の透明基板の間に液晶層を備えた液晶表示装置であって、
前記第1の透明基板の観察者側に設けられた第1の偏光層と、
前記液晶層と第2の透明基板の間に設けられた第2の偏光層と、
前記第2の偏光層と前記第2の透明基板の間に設けられた半透過半反射層とを備えた液晶表示装置。
A liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer between a first transparent substrate and a second transparent substrate facing the first transparent substrate,
A first polarizing layer provided on the viewer side of the first transparent substrate;
A second polarizing layer provided between the liquid crystal layer and a second transparent substrate;
A liquid crystal display device comprising: the second polarizing layer; and a transflective layer provided between the second transparent substrate.
前記第1の偏光層と前記第1の透明基板の間に第1の偏光層より出射された直線偏光を楕円偏光に変換する位相差層を備えたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal according to claim 1, further comprising a retardation layer for converting linearly polarized light emitted from the first polarizing layer into elliptically polarized light between the first polarizing layer and the first transparent substrate. Display device. 前記第1の透明基板と前記第2の透明基板との間にカラーフィルタ層を設けたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a color filter layer is provided between the first transparent substrate and the second transparent substrate. 前記カラーフィルタ層は、前記第2の偏光層と前記半透過半反射層の間に設けたことを特徴とする請求項3記載の液晶表示装置。   4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the color filter layer is provided between the second polarizing layer and the transflective layer. 前記第2の偏光層は塗布工程により形成されたことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second polarizing layer is formed by a coating process.
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