JP2005242031A - Transflective liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は1つの画素領域に反射領域と透過領域とを有する液晶表示装置に関して、特に透過領域における透過光の光利用効率を向上させた半透過型液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device having a reflective region and a transmissive region in one pixel region, and more particularly to a transflective liquid crystal display device with improved light use efficiency of transmitted light in the transmissive region.
近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。さらにバックライトを使用しない反射型液晶表示装置の技術も開発されており、薄型、軽量および低消費電力化に優れている。 In recent years, liquid crystal display devices have been used for large-sized and high-definition monitors in addition to small or medium-sized portable information terminals and notebook computers. Furthermore, a technology of a reflective liquid crystal display device that does not use a backlight has been developed, and is excellent in thinness, light weight, and low power consumption.
反射型液晶表示装置には、後方に配設した基板の内面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反射型があるが、バックライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用している。 A reflective liquid crystal display device has a scattering reflection type in which an uneven light reflection layer is formed on the inner surface of a substrate disposed at the back, but the surrounding light is effectively used by not using a backlight. ing.
また、光反射層に代えて、半透過膜を形成し、バックライトを設け、反射モードや透過モードに使い分ける半透過型液晶表示装置も開発されている。 In addition, a transflective liquid crystal display device has been developed in which a transflective film is formed in place of the light reflecting layer, a backlight is provided, and the reflective mode and the transmissive mode are selectively used.
この半透過型液晶表示装置によれば、太陽光、蛍光灯などの外部照明によって反射型の装置として用いたり、あるいはバックライトを装着して透過型の装置として使用するが、双方の機能を併せ持たせるために、ハーフミラーの半透過膜を使用している(特許文献1参照)。また、アクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置に同様な目的で半透過膜を使用することが提案されている(特許文献2参照)。 According to this transflective liquid crystal display device, it can be used as a reflective device by external illumination such as sunlight or fluorescent lamp, or it can be used as a transmissive device with a backlight attached. In order to provide this, a semi-transmissive film of a half mirror is used (see Patent Document 1). In addition, it has been proposed to use a semi-transmissive film for the same purpose in an active matrix semi-transmissive liquid crystal display device (see Patent Document 2).
また、かかるハーフミラーの半透過膜を使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上させることが難しいという課題があり、この課題を解消するために、光透過用ホールを設けた光反射膜を上記の半透過膜に代えて使用した半透過型液晶表示装置が提案されている(特許文献3参照)。 In addition, when such a semi-transmissive film of a half mirror is used, there is a problem that it is difficult to improve both the reflectance and transmittance functions. To solve this problem, light with a light transmitting hole is provided. A transflective liquid crystal display device that uses a reflective film instead of the transflective film has been proposed (see Patent Document 3).
具体例として、図4は、従来技術における半透過型液晶表示装置の1例を示す概略断面図であり、図5はその一方部材Aの要部拡大図であり、光の偏光状態の模式を示している。 As a specific example, FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a transflective liquid crystal display device in the prior art, and FIG. 5 is an enlarged view of a main part of one member A, showing a schematic diagram of the polarization state of light. Show.
図4と図5に示す半透過型液晶表示装置22のように、バックライト(図示せず)からの透過光Xは、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、偏光板1を透過したこの直線偏光がλ/4板13において左円偏光に変換される。そして、光反射膜11に設けた光透過孔14と透明電極8,配向膜9を左円偏光のまま通過し、液晶層10に入射する。なお、光反射膜11および光透過孔14と透明電極の間に絶縁膜6が形成されていてもよい。
Like the transflective liquid
また、バックライトからの透過光Yは、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。次に光反射膜11によって反射される際に右円偏光に変換される。次にλ/4板13において偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と偏光板1の透過軸方向が垂直であるため、偏光板1にて吸収される。この半透過型液晶表示装置22の透過モードにおける明るさはバックライトから光透過孔14を透過した光量によって決められる。
しかしながら、前述した半透過型液晶表示装置において、光反射膜に光透過孔を形成した構造では、透過モードに寄与する部分は光透過孔部のみであり、光反射膜部に入射したバックライト光は、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されるため、透過モードにおいて、光透過孔部を透過した光のみでは、十分な明るさが得られなかった。 However, in the above-described transflective liquid crystal display device, in the structure in which the light transmission hole is formed in the light reflection film, only the light transmission hole part contributes to the transmission mode, and the backlight light incident on the light reflection film part. After being reflected by the light reflecting film, it is absorbed by the polarizing plate of one member, so that in the transmission mode, sufficient brightness cannot be obtained only with the light transmitted through the light transmitting hole.
本発明は、上記事情に鑑みて案出されたものであり、その目的は透過モードにおいて光反射膜部に入射した光を再利用することによって、透過モードの明るさを向上させた半透過型液晶表示装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and the object thereof is a transflective type in which the brightness of the transmissive mode is improved by reusing light incident on the light reflecting film part in the transmissive mode. The object is to provide a liquid crystal display device.
本発明の半透過型液晶表示装置は、透明電極、配向膜を有する一方の透明基板と、透明電極、配向膜を有する他方の透明基板とが、液晶を介在させて貼り合わせて成る液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの他方の透明基板の外側に配置され、かつ外側主面に反射手段を具備した導光板と、該導光板に光を供給する光源とからなるバックライトと、を有するとともに、前記画素領域に相当する他方の透明基板の内側主面に、反射膜を形成してなる反射領域と、該反射膜を形成せず前記バックライトの光を透過させる透過領域とを形成して成る液晶表示装置において、前記反射膜の上部に、λ/4複屈折層を配置するとともに、前記他方の透明基板とバックライトとの間に偏光板を配置したものである。 The transflective liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display panel in which one transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film and another transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film are bonded together with liquid crystal interposed therebetween. And a backlight comprising a light guide plate disposed on the outer side of the other transparent substrate of the liquid crystal display panel and provided with a reflecting means on the outer main surface, and a light source for supplying light to the light guide plate. A reflective region formed by forming a reflective film on the inner main surface of the other transparent substrate corresponding to the pixel region, and a transmissive region that transmits the light of the backlight without forming the reflective film. In this liquid crystal display device, a λ / 4 birefringent layer is disposed on the reflective film, and a polarizing plate is disposed between the other transparent substrate and the backlight.
さらに本発明の液晶表示装置は、前記λ/4複屈折層は、配向された液晶分子を含む樹脂膜から成り、かつ該λ/4複屈折層と前記反射膜との間には、前記液晶分子を配向させるための配向層が介在されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the liquid crystal display device of the present invention, the λ / 4 birefringent layer is made of a resin film containing oriented liquid crystal molecules, and the liquid crystal is interposed between the λ / 4 birefringent layer and the reflective film. An alignment layer for aligning molecules is interposed.
本発明の液晶表示装置は、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型の液晶表示装置であって、他方透明基板の外側主面に反射手段を具備した導光版と光源とからなるバックライトを有し、かつ他方透明基板の内側主面に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上にλ/4複屈折層を形成し、前記バックライトと他方透明基板との間に偏光板を配置することで、上記偏光板を通り他方透明基板に入射するバックライト光は、他方透明基板内側主面に形成された光反射膜で反射され、偏光板の透過軸と同じ方向の偏光状態のまま偏光板で吸収されることなくバックライトに戻り、バックライトの反射手段で再び他方透明基板に入射し、光を再利用することができるため、透過モードにおける液晶表示装置の明るさを向上させることができる。 The liquid crystal display device of the present invention is provided between one member formed by sequentially laminating a transparent electrode and an alignment film on a transparent substrate and the other member formed by sequentially laminating the transparent electrode and an alignment film on the transparent substrate. A transflective liquid crystal display device in which pixels are arranged in a matrix with a nematic liquid crystal interposed therebetween, and a backlight comprising a light guide plate having a reflecting means on the outer principal surface of the other transparent substrate and a light source And a light reflecting film having a light transmitting hole is formed on the inner main surface of the other transparent substrate, a λ / 4 birefringent layer is formed on the light reflecting film, and the backlight and the other transparent substrate By arranging a polarizing plate in between, the backlight light that passes through the polarizing plate and enters the other transparent substrate is reflected by the light reflecting film formed on the inner surface of the other transparent substrate, and is the same as the transmission axis of the polarizing plate. Be absorbed by the polarizing plate in the direction of polarization. Returning to the backlight, and again enters into the other transparent substrate by the reflecting means of the backlight, it is possible to reuse the light, thereby improving the brightness of the liquid crystal display device in the transmissive mode.
以下、本発明に係る半透過型の液晶表示装置を図面により詳述する。 Hereinafter, a transflective liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図3は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。尚、図2は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a transflective liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of one member of the transflective liquid crystal display device according to the present invention, showing the polarization state of light. ing. FIG. 2 shows a process of a method for manufacturing one member of the transflective liquid crystal display device according to the present invention.
最初に図1に示す半透過型液晶表示装置20の構造を説明する。
First, the structure of the transflective liquid
半透過型液晶表示装置20の液晶パネルはガラス基板4を含む一方部材部Aとガラス基板4を含む他方部材Bと、この両部材に挟持された液晶層10とから主に構成されている。
The liquid crystal panel of the transflective liquid
一方部材Aについては、ガラス基板4の内面側主面に光透過孔14を有する光反射膜11を形成し、前記光反射膜11が形成された反射領域のみにλ/4複屈折層5を形成されている。また、光反射膜11とλ/4複屈折層5との間には、λ/4複屈折層5を配向させるための配向膜15が配置されている。また、それの上に多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極8、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。なお、透明電極8と配向膜9との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、λ/4複屈折層5を形成したガラス基板4の上にアクリル系樹脂から成るオーバーコート層7を形成してもよい。
On the other hand, for the member A, a light reflecting film 11 having a
半透過型液晶表示装置20の他方部材Bについては、ガラス基板4の内面には多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極12、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。また、配向膜9は透明電極12上に直接成膜形成しているが、配向膜9と透明電極12との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
As for the other member B of the transflective liquid
そして、このような構成の一方部材Aおよび他方部材Bを、たとえば0°〜180°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶10を介してシール部材(図示せず)により貼り合わせる。また、両部材間には液晶10の厚みを一定にするためにスペーサ(図示せず)を多数個配している。
Then, the one member A and the other member B having such a configuration are bonded to each other by a seal member (not shown) through the
さらに一方部材Aのガラス基板4の外側主面にヨウ素系の偏光板1を順次形成する。また、他方部材Bのガラス基板4の外側主面に偏光板1を順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
Further, an iodine-based polarizing
そして、偏光板1に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
Then, a backlight unit including a light source unit and a light guide plate is disposed in close contact with the polarizing
バックライトは、透光性材料からなる導光板31と、この導体板31の裏面側(図では下部側)に配置した反射層32と、導光板31の端面に光源33が配置されている。そして、光源部33から出斜された光は、導光板31を介して、また、導光板31の裏面の反射層32に反射されて、半透過型液晶表示装置20の一方部材Aの偏光板1およびガラス基板4に導かれることになる。尚、導光板31は光を均一に半透過型液晶表示装置20の一方部材A側に導くために光散乱機能をもたせている。また、反射層32は、反射性の高い金属層を導光板31に被着形成したり、導光板31の裏面を物理的に反射させる反射溝を形成したりして構成されている。
In the backlight, a light guide plate 31 made of a translucent material, a
ここで、図1の構造は、パッシブ駆動もしくはTFT、TFDなどのアクティブ素子を内設したパネル構造でもよい。 Here, the structure of FIG. 1 may be a panel structure in which an active element such as a passive drive or TFT or TFD is provided.
次に、本発明に係る半透過型液晶表示装置20の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the transflective liquid
本発明に係る半透過型液晶表示装置20の一方部材Aは従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
Since the one member A of the transflective liquid
本発明に係る液晶表示装置20の他方部材の製造方法については、図2に示すように、他方部材を(a)〜(d)工程を用いて製造する。以下(a)〜(d)工程の詳細を説明する。
About the manufacturing method of the other member of the liquid
(a)ガラス基板4に、金属膜(例えばAl,Agもしくはこれらの合金)等を成膜後パターンニング(一般的なフォトリソ技術などを用いて)し、光反射膜11を形成する。さらに配向膜15を印刷法により形成し、ラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製YA20R、回転数1200rpm、押し込み量0.5mmである。
(A) A metal film (for example, Al, Ag, or an alloy thereof) or the like is formed on the
(b)次に、複屈折率を有する液晶材料(Δn=0.138、λ=589nm)を混合した透明感光性レジスト5を1μmの厚さで塗布する。プリベーク80℃・2分を行い、溶媒を蒸発させる。フォトマスクを用いて反射領域に対応する部分のみを露光50mjを行う。この工程により、(a)工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。 (B) Next, a transparent photosensitive resist 5 mixed with a liquid crystal material having a birefringence (Δn = 0.138, λ = 589 nm) is applied to a thickness of 1 μm. Pre-bake at 80 ° C for 2 minutes to evaporate the solvent. Only a portion corresponding to the reflective region is exposed to 50 mj using a photomask. By this step, the liquid crystal molecules are uniaxially aligned in the direction subjected to the alignment treatment in the step (a).
(c)現像を行い、未露光部を除去することにより、反射領域のみにλ/4複屈折層5をパターニングする。その後ポストベーク200℃、30分行い硬化する。
(C) Development is performed to remove the unexposed portion, thereby patterning the λ / 4
(d)更に表面を平滑にするため、透明樹脂でオーバーコート7を行っても良い。
(D) In order to further smooth the surface, the
さらに、本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の動作原理を図3を用いて説明する。 Furthermore, the operation principle of the transflective liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
まず、バックライト(図示せず)からの透過光Xは、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過され、次に、光透過孔14を透過し直線偏光成分のまま液晶層10側に入射される。
First, the transmitted light X from the backlight (not shown) is transmitted through the
バックライトからの透過光Yは、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に光反射膜11の裏面で反射される。即ち、偏光板1の透過軸と同じ方向の直線偏光のまま、光反射膜11で反射して、バックライト側に反射されることになる。そして、この直線偏光の方向と、偏光板1の透過軸方向が同じ方向であるため、反射された光は、偏光板1に吸収されることがなく、バックライトの導光板31に入射され、さらにバックライトの反射層32で再度反射されることになる。結果として、光反射膜11で反射されたバックライトの光は、バックライト側に吸収されることなく、再び導光板31から出射(反射層32で反射される)されるため、この光を再利用することができる。
The transmitted light Y from the backlight can transmit only the linearly polarized light component in the direction of the transmission axis of the
次に、光学特性の評価方法について説明する。 Next, an optical property evaluation method will be described.
反射モードの場合、図6に示すように、半透過型液晶表示装置の斜め上部15°から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際の垂直方向の反射光の反射率、を測定した。なお、反射光の視認性を向上するため半透過液晶表示装置の一方基板表示面側に散乱板を配置している(例えば、IDS:住友化学社製:図示せず)。
In the reflection mode, as shown in FIG. 6, the reflectance of the reflected light in the vertical direction when light (C light source) is incident from an oblique
また、透過モードの場合は、図7に示すように、液晶表示装置の下部から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際の垂直方向の透過光の透過率を測定した。 In the case of the transmission mode, as shown in FIG. 7, light (C light source) is incident from the lower part of the liquid crystal display device, and the transmittance of the transmitted light in the vertical direction when the liquid crystal display device is driven was measured. .
表1は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過率、反射率での光学特性をまとめたものである。なお、従来技術のデータをそれぞれ1.00にした時に、本発明のデータを相対値で示したものである。
従来技術に比べ、本発明に係る半透過液晶表示装置20は反射率はほとんど変化がなく、透過率が1.6倍に向上していることが分かる。
Compared with the prior art, it can be seen that the transflective liquid
1・・・偏光板
2・・・第二位相差板
3・・・第一位相差板
4・・・ガラス基板
5・・・1/4複屈折層
6・・・絶縁膜
7・・・オーバーコート
8・・・透明電極
9・・・配向膜
10・・・液晶
11・・・光反射膜
12・・・透明電極
13・・・λ/4板
14・・・光透過孔
15・・・配向膜
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記液晶表示パネルの他方の透明基板の外側に配置され、かつ外側主面に反射手段を具備した導光板と、該導光板に光を供給する光源とからなるバックライトと、を有するとともに、
前記画素領域に相当する他方の透明基板の内側主面に、反射膜を形成してなる反射領域と、該反射膜を形成せず前記バックライトの光を透過させる透過領域とを形成して成る液晶表示装置において、
前記反射膜の上部に、λ/4複屈折層を配置するとともに、前記他方の透明基板とバックライトとの間に偏光板を配置したことを特徴とする半透過型液晶表示装置。 A liquid crystal display panel in which one transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film and another transparent substrate having a transparent electrode and an alignment film are bonded together with liquid crystal interposed therebetween;
A light guide plate disposed on the outside of the other transparent substrate of the liquid crystal display panel and having a reflecting means on the outer main surface, and a backlight comprising a light source for supplying light to the light guide plate,
A reflection area formed by forming a reflection film and a transmission area that transmits the light of the backlight without forming the reflection film are formed on the inner main surface of the other transparent substrate corresponding to the pixel area. In liquid crystal display devices,
A transflective liquid crystal display device, wherein a λ / 4 birefringent layer is disposed on the reflective film, and a polarizing plate is disposed between the other transparent substrate and a backlight.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8259259B2 (en) | 2007-04-11 | 2012-09-04 | Fujifilm Corporation | Liquid crystal display device comprising an optically anisotropic film having at least one species of liquid crystal compound which exhibits a nematic phase or a smectic phase |
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2004
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US8259259B2 (en) | 2007-04-11 | 2012-09-04 | Fujifilm Corporation | Liquid crystal display device comprising an optically anisotropic film having at least one species of liquid crystal compound which exhibits a nematic phase or a smectic phase |
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