JP2005241804A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半透過半反射型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a transflective liquid crystal display device.
近年、携帯電話等の普及に伴い、色再現性がよく、消費電力の少ない半透過半反射型液晶表示装置の需要が増大している。 In recent years, with the spread of mobile phones and the like, the demand for transflective liquid crystal display devices with good color reproducibility and low power consumption is increasing.
図7は、従来の半透過半反射型液晶表示装置2の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional transflective liquid
半透過半反射型液晶表示装置2は、観察者側偏光板200と、光源側偏光板280とを有する。
The transflective liquid
光源側偏光板280の後方には、光源290が設けられている。光源290は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置2を透過表示モードにより画像表示させるときに、STN液晶層240全体に均一に光を供給する機能を有する。
A
観察者側偏光板200と光源側偏光板280との間には、画像を表示するためのSTN液晶層240が設けられている。
An STN
観察者側偏光板200とSTN液晶層240との間には、観察者側位相差板220と、基板230が設けられている。
Between the observer
観察者側位相差板220は、半透過反射層250で反射され、STN液晶層240を通過した光が観察者側偏光板200から出射されるように位相変調する機能を有する。
The observer-
STN液晶層240と光源側偏光板280との間には、半透過反射層250が設けられている。半透過反射層250は、例えば、例えば、アルミニウムや銀等からなる金属全反射層に金属全反射層を厚さ方向に貫通する光透過用開口を設けたものや、アルミニウムや銀等の金属薄膜ハーフミラー等により形成されている。従って、半透過反射層250は、観察者側偏光板200から入射し、STN液晶層240を通過した光を反射する一方、光源280から出射して光源側偏光板270を透過した光を透過する機能を有する。
A
半透過反射膜250と光源側偏光板280との間には、基板260と、光源側位相差板270が設けられている。光源側位相差板270は、光源290から出射され、半透過反射層250を透過し、STN液晶層240と観察者側位相差板220とを透過した光を観察者側偏光板200から出射されるように位相変調する機能を有する。
Between the semi-transmissive
半透過半反射型液晶表示装置2を反射表示モードにより画像表示する場合は、観察者側偏光板200から入射した光は、観察者側位相差板220と、STN液晶層240とを透過した後、半透過反射層250により反射され、再度STN液晶層240と観察者側位相差板220とを透過して、観察者側偏光板200から出射される。
When the transflective liquid
半透過半反射型液晶表示装置2を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源290から出射された光は、光源側位相差板270と、半透過反射層250と、STN液晶層240とを透過した後、さらに観察者側位相差層220を透過し、観察者側偏光板200から出射される。すなわち、半透過半反射型液晶表示装置2を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源290からの出射光は、光源側位相差板270と、観察者側位相差層220との2枚の位相差板を透過して観察者偏光板200から出射される。
When the transflective liquid
このように、透過表示モードと反射表示モードとでは、光の光路が異なるため(例えば、透過表示モードで光はSTN液晶層240を1回しか通らないことに対し、反射表示モードでは光はSTN液晶層240を2回通る。)、透過表示モードに適した光学システムの設計では、最適な反射表示品位は得られず、反射表示モードに適した光学システムの設計では、最適な透過表示品位を得ることはできない。そのため、それぞれの表示モードで適切な表示品位(明度、コントラストなど)を確保するために、位相差板220や270が配置されている。位相差板220や270の部分で、2枚の位相差板が積層していることもある。
Thus, since the optical path of light is different between the transmissive display mode and the reflective display mode (for example, light passes through the STN
従って、半透過半反射型液晶表示装置2を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源290からの出射光は、多くの位相差板を透過して観察者側偏光板から出射されるため、半透過半反射型液晶表示装置2の透過表示モードによる画像表示は、輝度が低く、コントラストが小さいという問題があった。
Therefore, when the transflective liquid
このような問題に鑑み、マルチギャップ構造を有する半透過半反射型液晶表示装置3が提案されている(例えば、特許文献1)。
In view of such a problem, a transflective liquid
図8は、従来のマルチギャップ構造を有する半透過半反射型液晶表示装置3の部分断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a transflective liquid
半透過反射型液晶表示装置3は、光源390から出射された光を透過する透過領域3aと、観察者側偏光板300から入射した光を反射する反射領域3bとを備えている。
The transflective liquid
半透過反射型液晶表示装置3は、観察者側偏光板300と、光源側偏光板380とを有する。
The transflective liquid
光源側偏光板380の後方には、光源390が設けられている。光源390は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置3を透過表示モードにより画像表示させるときに、STN液晶セル340全体に均一に光を供給する機能を有する。
A light source 390 is provided behind the light source
観察者側偏光板300と光源側偏光板380との間には、位相差板320と、STN液晶セル340とが設けられている。
A
位相差板320は、反射板350よりも観察者側に設けられており、反射板350で反射され、反射領域3bに設けられた層厚h2のSTN液晶層343を通過した光が観察者側偏光板300から出射されるように位相変調する機能を有する。
The
STN液晶セル340は、基板330と、透明電極341と、透明電極341と透明電極345との間に介設されたSTN液晶層343と、STN液晶層343を狭持するように設けられた配向膜342と配向膜344と、透明電極345より光源390側に設けられたオーバーコート層346とカラーフィルタ347と、反射領域3bに設けられた絶縁層361と、基板362とを有する。
The STN
反射板350は、STN液晶層343の下の反射領域3b部分に設けられている。また、反射板350は、観察者側の表面に微細な凹凸形状が形成されており、光を拡散反射する機能を有する。従って、観察者側偏光板300から入射した光は、STN液晶層343を透過して、反射領域3bに設けられた反射板350によって観察者側に拡散反射される。よって、反射板350によって反射され、観察者側偏光板300から出射する光は指向性を示さず、半透過半反射型液晶表示装置3では、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードを実現することができる、と記載されている。
The
STN液晶層343は、透明領域3aと反射領域3bとで異なる層厚を有する。透過領域3aにおけるSTN液晶層343の層厚h1は、光源390から出射され、光源側偏光板380と、透過領域3aに設けられたSTN液晶セル340と、位相差板320とを通過した光が、観察者側偏光板300から出射されるように設定されている。
The STN
従って、半透過半反射液晶表示装置3を、透過表示モードにより画像表示する場合は、光源390から出射された光は、光源側偏光板380と、透明領域3aに設けられた層厚h1のSTN液晶層343を有するSTN液晶セル340と、位相差板320とを透過し、観察者側偏光板300から観察者側に出射される。
Therefore, when the transflective liquid
上述のように、半透過半反射型液晶表示装置3では、位相差層320と、透過領域3aにおけるSTN液晶層343の層厚h1とにより、光源390から出射されSTN液晶層343の透過領域3aを透過した光と、反射板350により反射されSTN液晶層343の反射領域3bを透過した光との位相差を補償している。そのため、半透過半反射型液晶表示装置3は、より少ない枚数の位相差板により構成することができるため、高輝度かつ高コントラストな透過表示モードを実現することができる、と記載されている。
しかしながら、半透過半反射型液晶表示装置3は、マルチギャップ構造を有するSTN液晶層343により、透過表示モードと反射表示モードとにける位相差を補償するため、層厚h1とh2とには高い寸法精度が要求される。
However, since the transflective liquid
また、広い視野角を実現するために、反射板350の観察者側の表面に微細な凹凸形状を形成し、反射板350に光を拡散反射する機能を付与する必要がある。
Further, in order to realize a wide viewing angle, it is necessary to form a fine concavo-convex shape on the surface of the
このように半透過半反射型液晶表示装置3は、複雑かつ精密な構造を要する。従って、半透過半反射型液晶表示装置3は、製造に多くの工程を要し、製造が困難であるという問題がある。
Thus, the transflective liquid
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に製造することができ、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高く、コントラストが大きい透過表示モードとにより画像表示することができる半透過型半反射型液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such points, and the object of the present invention is to provide a reflective display mode that can be easily manufactured, has a wide viewing angle, and has good visibility, and has high brightness and contrast. An object is to provide a transflective semi-reflective liquid crystal display device capable of displaying an image in a large transmissive display mode.
本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて画像表示する液晶表示装置であって、
光源側偏光板及び観察者側偏光板と、
上記光源側偏光板と上記観察者側偏光板との間に設けられた液晶層と、
上記光源側偏光板の後方に設けられた光源と、
上記光源側偏光板と上記液晶層との間に設けられ、上記観察者側偏光板から入射して上記液晶層を通過した光を反射する一方、上記光源から出射して上記光源側偏光板を通過した光を透過する半透過反射層と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、上記半透過反射層で反射して上記液晶層を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する位相差板と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散する可変位相差層と、
を備えていることを特徴とする。
A transflective liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device that displays an image by switching between a reflective display mode and a transmissive display mode,
A light source side polarizing plate and an observer side polarizing plate;
A liquid crystal layer provided between the light source side polarizing plate and the observer side polarizing plate;
A light source provided behind the light source side polarizing plate;
Provided between the light source side polarizing plate and the liquid crystal layer, and reflects light that has entered from the observer side polarizing plate and passed through the liquid crystal layer, while exiting from the light source and illuminating the light source side polarizing plate. A transflective layer that transmits the transmitted light; and
Phase modulation is provided between the observer-side polarizing plate and the transflective layer so that light reflected by the transflective layer and passed through the liquid crystal layer is emitted from the observer-side polarizing plate. A phase difference plate,
Provided between the observer-side polarizing plate and the transflective layer, and in the transmissive display mode, the light transmitted through the transflective layer and transmitted through the liquid crystal layer and the retardation plate is observed. A variable phase difference layer that diffuses light reflected by the transflective layer in the reflective display mode while phase-modulating the light so as to be emitted from the user-side polarizing plate;
It is characterized by having.
本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、観察者側偏光板と半透過反射層との間に、透過表示モードのときに、半透過反射層を透過して液晶層及び位相差板を通過した光を観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、半透過反射層で反射した光を拡散させる可変位相差層が設けられている。 The transflective liquid crystal display device according to the present invention transmits the transflective layer between the observer-side polarizing plate and the transflective layer in the transmissive display mode, and transmits the liquid crystal layer and the retardation plate. A variable phase difference layer is provided that diffuses the light reflected by the transflective layer in the reflective display mode, while phase-modulating the light that has passed through the observer-side polarizing plate.
従って、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置で透過表示モードにより画像表示する場合は、光源から出射された光は、光源側偏光板と、半透過反射層と、液晶層と、位相差板とを透過した後、可変位相差層に入射する。可変位相差層に入射した光は、可変位相差層によって観察者側偏光板から出射されるように位相変調され、観察者側偏光板から出射される。よって、この可変位相差層の位相変調機能により、位相差板の枚数を最小限にとどめることができる。従って、高輝度で、高コントラストな透過表示が可能な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。 Therefore, when an image is displayed in the transmissive display mode in the transflective liquid crystal display device according to the present invention, the light emitted from the light source is emitted from the light source side polarizing plate, the transflective layer, the liquid crystal layer, and the position. After passing through the phase difference plate, the light enters the variable phase difference layer. The light incident on the variable phase difference layer is phase-modulated by the variable phase difference layer so as to be emitted from the observer side polarizing plate, and is emitted from the observer side polarizing plate. Therefore, the number of retardation plates can be minimized by the phase modulation function of the variable retardation layer. Accordingly, it is possible to realize a transflective liquid crystal display device capable of transmissive display with high brightness and high contrast.
また、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置で反射表示モードにより画像表示する場合は、観察者側偏光板から入射した光は、可変位相差層により拡散された後、位相差板と、液晶層とを透過し、半透過反射層で反射される。半透過反射層で反射された光は、液晶層と、位相差板とを透過した後、可変位相差層によってさらに拡散され、観察者側偏光板から出射する。よって、観察者側偏光板から出射する光は指向性を示さず、視野角が広く視認性が良好な反射表示が可能な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。 In the case of displaying an image in the reflective display mode in the transflective liquid crystal display device according to the present invention, the light incident from the observer side polarizing plate is diffused by the variable retardation layer, And transmitted through the liquid crystal layer and reflected by the transflective layer. The light reflected by the transflective layer is transmitted through the liquid crystal layer and the phase difference plate, is further diffused by the variable phase difference layer, and is emitted from the observer-side polarizing plate. Therefore, it is possible to realize a transflective liquid crystal display device capable of performing reflective display with a wide viewing angle and good visibility without directivity of light emitted from the observer-side polarizing plate.
上述のように、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、高輝度で、高コントラストな透過表示と、視野角が広く視認性が良好な反射表示とを、半透過反射層と観察者側偏光板との間に設けられた可変位相差層により実現している。 As described above, a transflective liquid crystal display device according to the present invention provides a high-brightness, high-contrast transmissive display and a reflective display with a wide viewing angle and good visibility, as well as an observation with a transflective layer. This is realized by a variable retardation layer provided between the user-side polarizing plate.
従って、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置では、半透過反射膜の観察者側の表面に凹凸形状を形成する必要はなく、また、マルチギャップ構造を有する液晶セルを形成する必要もない。 Therefore, in the transflective liquid crystal display device according to the present invention, it is not necessary to form an uneven shape on the surface on the viewer side of the transflective film, and it is also necessary to form a liquid crystal cell having a multi-gap structure. Absent.
そのため、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、製造工程が少なく、製造が容易である。 Therefore, the transflective liquid crystal display device according to the present invention has few manufacturing steps and is easy to manufacture.
また、本発明においては、可変位相差層が、ポリマー分散型液晶層で構成されているものであっても構わない。 In the present invention, the variable retardation layer may be composed of a polymer dispersed liquid crystal layer.
この構成によれば、透過表示モードと反射表示モードとの切り替えをポリマー分散型液晶層への印加電圧の制御により容易に行うことができる。従って、可変位相差層の制御に複雑な機構を必要とせず、製造が容易であり、操作性の良好な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。 According to this configuration, switching between the transmissive display mode and the reflective display mode can be easily performed by controlling the voltage applied to the polymer-dispersed liquid crystal layer. Therefore, it is possible to realize a transflective liquid crystal display device that does not require a complicated mechanism for controlling the variable retardation layer, is easy to manufacture, and has good operability.
また、本発明においては、可変位相差層であるポリマー分散型液晶層が、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散するように、可変位相差層に所定の電圧を印加して、可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路を有するものであることが好ましい。 In the present invention, when the polymer dispersion type liquid crystal layer which is a variable retardation layer is in a transmissive display mode, the light transmitted through the semi-transmissive reflection layer and passed through the liquid crystal layer and the retardation plate is While modulating the phase so as to be emitted from the observer-side polarizing plate, a predetermined voltage is applied to the variable retardation layer so as to diffuse the light reflected by the transflective layer in the reflective display mode. It is preferable to have a drive circuit for controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the variable retardation layer.
この構成によれば、表示用液晶の駆動に用いる回路とは独立して、可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路が設けられている。 According to this configuration, the drive circuit for controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules included in the variable retardation layer is provided independently of the circuit used for driving the display liquid crystal.
そのため、表示用液晶の表示状態に関わらず、ポリマー分散型液晶層を表示用液晶の駆動とは独立して任意に制御することができる。 Therefore, regardless of the display state of the display liquid crystal, the polymer-dispersed liquid crystal layer can be arbitrarily controlled independently of driving the display liquid crystal.
また、本発明においては、可変位相差層であるポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能に構成されていても構わない。 Moreover, in this invention, you may be comprised so that the orientation direction of the liquid crystal molecule contained in the polymer dispersion-type liquid crystal layer which is a variable phase difference layer can be controlled continuously.
この構成によれば、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御することにより、ポリマー分散型液晶層の光の拡散度合いを連続的に調整することができる。 According to this configuration, the degree of light diffusion in the polymer dispersed liquid crystal layer can be continuously adjusted by continuously controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the polymer dispersed liquid crystal layer.
ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向が無秩序になるに従って、半透過反射層により反射され観察者側偏光板から出射する光の拡散度合いが強くなる。よって、半透過半反射型液晶表示装置の視野角は広く、正面輝度は小さくなる。一方、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子が配向するに従って、半透過反射層により反射され観察者側偏光板から出射する光の拡散度合いが弱くなる。よって、半透過半反射型液晶表示装置の視野角は狭く、正面輝度は大きくなる。 As the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the polymer-dispersed liquid crystal layer becomes disordered, the degree of diffusion of light reflected from the transflective layer and emitted from the observer-side polarizing plate increases. Therefore, the transflective liquid crystal display device has a wide viewing angle and a low front luminance. On the other hand, as the liquid crystal molecules contained in the polymer-dispersed liquid crystal layer are aligned, the degree of diffusion of light reflected by the transflective layer and emitted from the observer-side polarizing plate becomes weaker. Therefore, the viewing angle of the transflective liquid crystal display device is narrow and the front luminance is increased.
従って、この構成によれば、視野角や正面輝度を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to realize a transflective liquid crystal display device capable of arbitrarily adjusting the viewing angle and the front luminance.
また、 この構成によれば、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能することにより、ポリマー分散型液晶層の有する位相差を連続的に調整することができる。 Further, according to this configuration, the phase difference of the polymer dispersed liquid crystal layer can be continuously adjusted by continuously controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the polymer dispersed liquid crystal layer.
ポリマー分散型液晶層のポリマーは異方性を持っている。すなわち、複屈折率を有する。
ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子が完全に電極方向に配向している場合は、ポリマー分散型液晶層は位相差を有する。
The polymer of the polymer dispersion type liquid crystal layer has anisotropy. That is, it has a birefringence.
When the liquid crystal molecules contained in the polymer dispersed liquid crystal layer are perfectly aligned in the electrode direction, the polymer dispersed liquid crystal layer has a phase difference.
その状態から、印加する電圧を小さくしていくと、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向と電極方向との間にズレ角が生じる。 When the applied voltage is reduced from that state, a deviation angle is generated between the alignment direction of the liquid crystal molecules contained in the polymer-dispersed liquid crystal layer and the electrode direction.
液晶分子の配向方向と電極方向との間のズレ角が大きくなるにつれ、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子とポリマーとの間に発生する屈折率差が増大するため、ポリマー分散型液晶層の複屈折が増大する。よって、ポリマー分散型液晶層の有する位相差は小さくなる。 As the misalignment angle between the alignment direction of the liquid crystal molecules and the electrode direction increases, the difference in the refractive index generated between the liquid crystal molecules contained in the polymer dispersion type liquid crystal layer and the polymer increases. Increases the birefringence. Therefore, the retardation of the polymer dispersion type liquid crystal layer becomes small.
このようにポリマー分散型液晶層に印加する電圧を調整し、ポリマー分散型液晶層の位相差を調整することにより、半透過半反射型液晶表示装置の表示画像の色調を調整することができる。 Thus, the color tone of the display image of the transflective liquid crystal display device can be adjusted by adjusting the voltage applied to the polymer dispersed liquid crystal layer and adjusting the phase difference of the polymer dispersed liquid crystal layer.
従って、この構成によれば、色調を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。 Therefore, according to this configuration, it is possible to realize a transflective liquid crystal display device capable of arbitrarily adjusting the color tone.
以上のとおり、本発明によれば、反射表示モードにより画像表示するときは、半透過反射膜により反射された光を拡散し、一方、透過表示モードにより画像表示するときには、光源から出射された光を観察者側偏光板から出射されるように位相調整する機能を有する可変位相差層を有するので、製造が容易であり、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高く、コントラストが大きい透過表示モードとにより画像表示することができる。 As described above, according to the present invention, when the image is displayed in the reflective display mode, the light reflected by the transflective film is diffused. On the other hand, when the image is displayed in the transmissive display mode, the light emitted from the light source is diffused. Since it has a variable phase difference layer having a function of adjusting the phase so that the light is emitted from the observer side polarizing plate, it is easy to manufacture, has a wide viewing angle and good visibility, and has a high luminance, Images can be displayed in a transmissive display mode with a high contrast.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る半透過半反射型液晶表示装置1の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a transflective liquid
図2は、半透過半反射型液晶表示装置1を反射表示モードで画像表示する場合の観察者側偏光板100から入射する光の光路を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an optical path of light incident from the observer-side
図3は、半透過半反射型液晶表示装置1を透過表示モードで画像表示する場合の光源180から出射される光の光路を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical path of light emitted from the
半透過半反射型液晶表示装置1は、観察者側偏光板100と、光源側偏光板170とを有する。観察者側偏光板100と、光源側偏光板170とは、入射光に対して特定の偏光成分のみを透過させる機能を有する。
The transflective liquid
観察者側偏光板100と、光源側偏光板170との間には、画像を表示するためのSTN液晶層140が設けられている。STN液晶セル140は、基板130、透明電極141と、配向膜142と、STN液晶層143と、配向膜144と、透明電極145と、オーバーコート層146と、カラーフィルタ147、半透過反射層150、基板160と、を備えている。
An STN
透明電極141と透明電極145とは、配向膜142と配向膜144とにより狭持されたSTN液晶層143を狭持するように設けられている。透明電極141と透明電極145とは、例えば、酸化インジウムに1〜5重量パーセントの酸化スズを添加したインジウムスズ酸化物(以下、「ITO」と略することがある。)等からなり、STN液晶層143に電圧を印加する機能を有する。
The
配向膜142と配向膜144とは、STN液晶層143を狭持するように設けられている。配向膜142と配向膜144とは、例えば、布などで一定方向に擦ること等によりラビング処理したポリイミド等の薄膜により構成されており、棒状の液晶分子をラビング方向に配向させる機能を有する。
The
STN液晶セル140では、配向膜142と配向膜144とは、約180〜270°ねじれたラビング方向を持つように構成されている。従って、STN液晶層143中に分散された液晶分子は、約180〜270°ねじれ構造を有する。
In the STN
オーバーコート層146は、例えば、アクリル系樹脂等からなり、カラーフィルタ147の表面に存在する凹凸を平坦化し、液晶表示の立ち上がりを均一にする効果を奏する。
半透過反射層150は、例えば、例えば、アルミニウムや銀等からなる金属全反射層に金属全反射層を厚さ方向に貫通する光透過用開口を設けたものや、アルミニウムや銀等の金属薄膜ハーフミラー等により形成されている。
The
The
従って、半透過反射層150は、観察者側偏光板100から入射し、STN液晶層143を通過した光を反射する一方、光源180から出射して光源側偏光板170を透過した光を透過する。
Therefore, the semi-transmissive
よって、半透過反射層150を用いることにより、透過表示モードと反射表示モードとを切り替えて画像表示することができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
Therefore, by using the
光源側偏光板170の後方には、光源180が設けられている。光源180は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置1を透過表示モードにより画像表示させるときに、STN液晶セル140全体に均一に光を供給する機能を有する。
A
観察者側偏光板100とSTN液晶セル140との間には、可変位相差層であるポリマー分散型液晶セル110と、位相差板120が設けられている。
Between the observer-side
位相差板120は、半透過反射層150で反射されSTN液晶層143を透過した光を観察者側偏光板100から出射されるように位相変調する機能を有する。
The
ポリマー分散型液晶セル110は、可変位相差層としての機能を有し、基板111と、基板115と、基板111と基板115との間に設けられたポリマー分散型液晶層113と、ポリマー分散型液晶層113を狭持するように設けられた透明電極112と透明電極114と、を備えている。
The polymer dispersion type
基板111と、基板115と、上述の、基板130と、基板160とは、例えば、ガラス基板や樹脂製の基板等の透光性基板からなる。樹脂製の基板を用いた場合は、薄く、フレキシブルな半透過半反射液晶表示装置1を実現することができる。
The
ポリマー分散型液晶層113は、一軸性を持つポリマー117中に、液晶分子116を分散した層である。
The polymer-dispersed
液晶分子116は、電極方向に配向した場合、ポリマー117と同一の屈折率を有し、電極方向に配向していない場合は、ポリマー117と異なる屈折率を有するように形成されている。
The
電圧無印加状態では、ポリマー117中に液晶分子116がランダムな配向で存在しているため、ポリマー117と液晶分子116との間に屈折率差が生じる。そのため、ポリマー分散型液晶層113に入射した光は、拡散される。
When no voltage is applied, since the
一方、所定の電圧を印加した状態では、液晶分子116の配向方向と電極方向とのズレ角が小さくなるため、ポリマー117の屈折率と液晶分子116の屈折率との差が小さくなる。そのため、ポリマー分散型液晶層113は拡散機能を有さなくなり、ポリマー分散型液晶層113を透過する光の位相変調する機能を有するようになる。
On the other hand, in a state where a predetermined voltage is applied, the deviation angle between the alignment direction of the
従って、ポリマー分散型液晶セル110は、反射表示モードのときは、図2に示すように、ポリマー分散型液晶セル110に電圧を印加しないことにより、半透過反射層150で反射された光を拡散する機能を有し、一方、透過表示モードのときは、図3に示すように、ポリマー分散型液晶セル110に所定の電圧を印加することにより、STN液晶セル140と位相差板120とを透過した光を拡散することなく、観察者側偏光板100から出射されるように位相変調する機能を有する。
Accordingly, when the polymer dispersion type
よって、ポリマー分散型液晶セル110を用いることにより、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高くコントラストが大きい透過表示モードにより画像表示することができる半透過型半反射型液晶表示装置1を提供することができる。
Therefore, by using the polymer-dispersed
上述のように、ポリマー分散型液晶セル110は、印加電圧の制御により、半透過半反射型液晶表示装置1の反射表示モードと透過表示モードとの切り替えを容易に行うことができるため、反射表示モードと透過表示モードとを切り替えるための複雑な機構を必要としない。
As described above, the polymer-dispersed
また、半透過反射層150による反射光は、ポリマー分散型液晶セル110によって拡散されるため、半透過反射層150の観察者側の表面に凹凸形状を形成することを要しない。
Further, since the light reflected by the semi-transmissive
さらに、反射表示モードと透過表示モードとの位相差をポリマー分散型液晶セル110によって補償することができるため、製造が困難であるマルチギャップ構造を有する液晶セルを形成することを要しない。
Further, since the phase difference between the reflective display mode and the transmissive display mode can be compensated by the polymer dispersion type
従って、可変位相差層としてポリマー分散型液晶セル110を用いることにより、製造が容易で、反射表示モードと透過表示モードとの切り替えを容易に行うことができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
Accordingly, by using the polymer dispersion type
また、ポリマー分散型液晶セル110には、表示用液晶であるSTN液晶セル140の駆動回路102とは独立した駆動回路101が設けられている。
The polymer dispersion type
よって、ポリマー分散型液晶セル110は、STN液晶セル140とは別個に制御することができる。従って、STN液晶セル140の表示状態に関わらず、任意に反射表示モードと透過表示モードとを切り替えることができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
Therefore, the polymer dispersion type
また、駆動回路101は、ポリマー分散型液晶セル110に印加する電圧を連続的に制御可能に構成されており、半透過半反射型液晶表示装置1は、可変位相差層であるポリマー分散型液晶セル110に含まれる液晶分子116の配向方向を連続的に制御可能に構成されている。
The
液晶分子116の配向方向を連続的に制御することにより、ポリマー分散型液晶セル110による光の拡散度合いまたは位相差を調整することができ、視野角、正面輝度、及び、色調を連続的に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
By continuously controlling the alignment direction of the
以下に、ポリマー分散型液晶セル110に印加する電圧を連続的に制御し、液晶分子116の配向方向を連続的に制御することにより、半透過半反射型液晶表示装置1の視野角、正面輝度、及び、色調を任意に調整することができる原理について説明する。
Hereinafter, the viewing angle and front luminance of the transflective liquid
図4は、駆動回路101に電圧を印加していない状態のポリマー分散型液晶セル110の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the polymer dispersed
図5は、駆動回路101に電圧V1を印加した状態のポリマー分散型液晶セル110の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the polymer-dispersed
図6は、駆動回路101に電圧V0を印加した状態のポリマー分散型液晶セル110の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the polymer dispersed
ポリマー分散型液晶セル110に電圧を印加しない状態では、図4に示すように、ポリマー分散型液晶層113内の液晶分子116は、無秩序に分散している。このため、液晶分子116とポリマー117との間に屈折率差が生じる。よって、ポリマー分散型液晶セル110に入射した光は、ポリマー分散型液晶層113によって拡散される。従って、電圧無印加時における半透過半反射型液晶表示装置1は広い視野角を有する。
In a state where no voltage is applied to the polymer dispersion type
ポリマー分散型液晶セル110に、印加する電圧を徐々に大きくしていくと、液晶分子116の配向方向と電極方向との差が徐々減少していく。このため、液晶分子116とポリマー117との間の屈折率差が電圧無印加時よりも小さくなる。
When the voltage applied to the polymer dispersion type
よって、ポリマー分散型液晶セル110に、印加する電圧を徐々に大きくしていくにつれ、ポリマー分散型液晶セル110に入射した光の拡散度合いは減少する。それに伴い半透過半反射型液晶表示装置1の視野角は、電圧無印加時よりも小さくなり、正面輝度は電圧無印加時よりも大きくなる。
Therefore, as the voltage applied to the polymer dispersion type
例えば、図5に示すように、ポリマー分散型液晶セル110に電圧V1(電圧V1は、液晶分子116が配向するのに十分な電圧V0よりも小さい。)を印加した場合の視野角θbは、図4に示す、電圧無印加時の視野角θaよりも小さい。
For example, as shown in FIG. 5, the viewing angle θb when a voltage V1 (the voltage V1 is smaller than the voltage V0 sufficient for aligning the liquid crystal molecules 116) is applied to the polymer dispersion type
このように、ポリマー分散型液晶セル110に印加する電圧を連続的に制御し、液晶分子116の配向状態を連続的に制御することにより、視野角や正面輝度を任意に制御することができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
Thus, by continuously controlling the voltage applied to the polymer dispersion type
ポリマー分散型液晶セル110への印加電圧を、液晶分子116が配向するのに十分な電圧V0付近の電圧V2(電圧V2は、電圧V0よりも小さい。)まで高くすると、液晶分子116の配向方向と電極方向とがほぼ近似する。よって、液晶分子116の屈折率とポリマー117の屈折率とがほぼ近似する値となる。よって、ポリマー分散型液晶層113は、ポリマー分散型液晶セル110に入射する光を散乱することはなくなる一方、ポリマー分散型液晶層113は、複屈折率を有するようになる。そのため、ポリマー分散型液晶セル110は位相差を有するようになる。
When the voltage applied to the polymer-dispersed
ポリマー分散型液晶層110への印加電圧を、V2からV0に近づけていくと、液晶分子116の配向方向と電極方向とのズレ角がさらに小さくなるため、ポリマー分散型液晶層113の複屈折率は大きくなる。従って、ポリマー分散型液晶セル110の有する位相差は大きくなる 一方、ポリマー分散型液晶セル110への印加電圧を、V2から小さくしていくと、液晶分子の配向方向と電極方向とのズレ角が大きくなるため、ポリマー分散型液晶層113の複屈折率は小さくなる。よって、ポリマー分散型液晶セル110の有する位相差は小さくなる。
When the applied voltage to the polymer dispersion type
従って、ポリマー分散型液晶セル110への印加電圧を液晶分子116が配向するのに十分な電圧V0付近で微調整することによって、ポリマー分散型液晶セル110の有する位相差を調整することができ、従って、色調を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置1を実現することができる。
Therefore, the phase difference of the polymer dispersion type
以下に、半透過半反射型液晶表示装置1の製造方法について説明する。
Below, the manufacturing method of the transflective liquid
まず、例えばガラス又は樹脂等からなる透光性の基板160の上に、例えば、アルミニウム又は銀等からなる金属薄膜をスパッタ法等の成膜方法により形成することにより半透過反射層150を作成する。
First, the
次に、半透過反射層150を形成した基板160の上に、例えば、電着法等によりカラーフィルタ層147を形成し、続いて、例えば、アクリル樹脂等からなるオーバーコート層146を形成する。
Next, a
次にオーバーコート層146の上に、例えばITO(インジウム錫酸化物)等からなる透明導電膜を、スパッタ法等の成膜方法により成膜し、フォトリゾグラフィー技術等によりパターン加工することにより透明電極145を形成する。
Next, a transparent conductive film made of, for example, ITO (indium tin oxide) or the like is formed on the
次に、透明電極145の上に、例えば、ロールコーター法等により配向膜144を形成し、ラビング処理を行う。
Next, an
次に、例えば、ガラス又は樹脂等からなる透光性の基板130の上に、基板160と同様に、透明電極141と配向膜142とを順に形成し、その後、ラビング処理を行う。
Next, for example, the
次に、透明電極等を構成した基板130と基板160とを、互いに対向させて張り合わせ、配向膜142と配向膜144との間にSTN液晶を真空注入することにより、STN液晶セル140を形成する。
Next, the
次に、ポリマー分散型液晶セル110の製造方法について説明する。
Next, a manufacturing method of the polymer dispersion type
まず、例えば、ガラス又は樹脂等からなる基板111の上にITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電膜を、スパッタ法等の成膜方法により成膜し、フォトリゾグラフィー技術等によりパターン加工することにより、透明電極112を形成する。
First, for example, a transparent conductive film such as ITO (indium tin oxide) is formed on a
次に、同様の方法により、例えば、ガラス又は樹脂等からなる基板115の上にITO(インジウム錫酸化物)等からなる透明電極114を形成する。
Next, the
次に、透明電極を形成した基板111と基板115とを、互いに対向させて張り合わせ、透明電極112と透明電極114との間に紫外線硬化ポリマー117と液晶分子116とからなるポリマー分散型液晶の溶液を真空注入し、その後、紫外線(例えば、偏光紫外線)を照射し、ポリマー分散型液晶層113を形成することにより、一軸性を持ったポリマーを有するポリマー分散型液晶セル110を作成する。
Next, the
上述のように作成したポリマー分散型液晶セル110と、STN液晶セル140とからなる積層体と、観察者側偏光板100と、光源側偏光板170と、位相差板120と、光源180と、を図1に示す順に張り合わせることにより半透過半反射型液晶表示装置1を作成する。
A laminate comprising the polymer dispersion type
尚、本実施形態では、可変位相差層をポリマー分散型液晶セル110により構成したが、可変位相差層は、反射表示モードのときに、半透過反射層150で反射した光を拡散させる一方、透過表示モードのときに、半透過反射層150を透過して光の位相変調することにより観察者側偏光板100から出射させることができるものであれば、なんら限定されるものではない。
In the present embodiment, the variable retardation layer is configured by the polymer dispersion type
また、本実施形態では、ポリマー分散型液晶セル110とSTN液晶セル140との間に位相差板120を設けたが、なんらこの構成に限定されるものではなく、位相差板120を観察者側偏光板100とポリマー分散型液晶セル110との間に設けても構わない。
In the present embodiment, the
また、その場合に、基板115と基板130とを共通化し、1枚の基板としても構わない。これにより、基板厚による視差の影響を抑制することができ、より鮮明な画像表示することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
In that case, the
また、本実施形態では、ポリマー分散型液晶セル110を観察者側偏光板100と位相差板120との間に設けたが、なんらこの構成に限定されるものではなく、ポリマー分散型液晶セル110は、半透過反射層150と観察者側偏光板100との間であればどこに介設してもよく、例えば、基板130と透明電極141との間に介設しても勿論構わない。
In this embodiment, the polymer dispersion type
また、本実施形態は、表示用液晶層としてSTN液晶セル140を有するカラー半透過半反射型液晶表示装置1に関するものであるが、なんらこれに限定されるものではなく、本発明は、白黒STN液晶層を有する半透過反射方液晶表示装置や、TFTやMIM等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の表示用液晶層を有する半透過半反射型液晶表示装置等にも適用することができる。
The present embodiment relates to the color transflective liquid
1、2、3 半透過半反射型液晶表示装置
3a 透過領域
3b 反射領域
100、200、300 観察者側偏光板
101,102 駆動回路
110 ポリマー分散型液晶セル
111、115、130、160、230、260、330、362 基板
112、114、141、145、341、345 透明電極
113 ポリマー分散型液晶層
116 液晶分子
117 ポリマー
120、320 位相差板
140、340 STN液晶セル
142、144、342、344 配向膜
143、240、343 STN液晶層
146、346 オーバーコート層
147、347 カラーフィルタ層
150、250 半透過反射層
170、280、380 光源側偏光板
180、290、390 光源
220 観察者側位相差板
270 光源側位相差板
350 反射板
361 絶縁層
1, 2, 3 transflective liquid
Claims (4)
光源側偏光板及び観察者側偏光板と、
上記光源側偏光板と上記観察者側偏光板との間に設けられた液晶層と、
上記光源側偏光板の後方に設けられた光源と、
上記光源側偏光板と上記液晶層との間に設けられ、上記観察者側偏光板から入射して上記液晶層を通過した光を反射する一方、上記光源から出射して上記光源側偏光板を通過した光を透過する半透過反射層と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、上記半透過反射層で反射して上記液晶層を通過した光を、上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する位相差板と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散する可変位相差層と、
を備えた液晶表示装置。 A liquid crystal display device that displays an image by switching between a reflective display mode and a transmissive display mode,
A light source side polarizing plate and an observer side polarizing plate;
A liquid crystal layer provided between the light source side polarizing plate and the observer side polarizing plate;
A light source provided behind the light source side polarizing plate;
Provided between the light source side polarizing plate and the liquid crystal layer, and reflects light that has entered from the observer side polarizing plate and passed through the liquid crystal layer, while exiting from the light source and illuminating the light source side polarizing plate. A transflective layer that transmits the transmitted light; and
Provided between the observer-side polarizing plate and the semi-transmissive reflective layer, the light reflected by the semi-transmissive reflective layer and passed through the liquid crystal layer is phased so as to be emitted from the observer-side polarizing plate. A phase difference plate to modulate;
Provided between the observer-side polarizing plate and the transflective layer, and in the transmissive display mode, the light transmitted through the transflective layer and transmitted through the liquid crystal layer and the retardation plate is observed. A variable phase difference layer that diffuses light reflected by the transflective layer in the reflective display mode while phase-modulating the light so as to be emitted from the user-side polarizing plate;
A liquid crystal display device.
上記可変位相差層が、ポリマー分散型液晶層で構成されている液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1,
A liquid crystal display device, wherein the variable retardation layer is composed of a polymer-dispersed liquid crystal layer.
上記可変位相差層であるポリマー分散型液晶層が、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を透過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散するように、上記可変位相差層に所定の電圧を印加して、上記可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路を有する液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 2,
When the polymer-dispersed liquid crystal layer, which is the variable retardation layer, is in the transmissive display mode, the light transmitted through the transflective layer and the liquid crystal layer and the retardation plate is transmitted from the observer-side polarizing plate. In the reflective display mode, a predetermined voltage is applied to the variable retardation layer so as to diffuse the light reflected by the transflective layer in the reflective display mode, and the variable phase difference is applied. A liquid crystal display device having a drive circuit for controlling the alignment direction of liquid crystal molecules contained in a layer.
上記可変位相差層であるポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能に構成されている液晶表示装置。
The liquid crystal display device according to claim 2,
A liquid crystal display device configured to be capable of continuously controlling the alignment direction of liquid crystal molecules contained in the polymer-dispersed liquid crystal layer which is the variable retardation layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004049429A JP2005241804A (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004049429A JP2005241804A (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Liquid crystal display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005241804A true JP2005241804A (en) | 2005-09-08 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004049429A Pending JP2005241804A (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
Country | Link |
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-
2004
- 2004-02-25 JP JP2004049429A patent/JP2005241804A/en active Pending
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