JP2005513535A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 半透過型液晶表示装置が開示されている。
【解決手段】 第1基板と、その内面が前記第1基板と対向するように位置した第2基板と、前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、入射光のうち、一部分は反射させて、一部分は透過させる透明半透過膜とを備える。半透過膜とバックライトとの間での再生過程により入射光の一定部分が半透過膜を持続的に透過するので、透過率を向上させて光効率を増大させることができる。
Description
n2x=n2y=n2z
n1x≠n2x
n1y≠n2y
|n1x−n2x|<|n1y−n2y|
(ただし、n1x、n1y、n1zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第1層の主屈折率を表し、n2x、n2y、n2zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第2層の主屈折率を表す)
このような第1層161と第2層162間のx方向の屈折率差がy方向の屈折率差より小さいと、偏光されない光が膜に垂直方向(即ち、z方向)に入射する時、フレネルの式(Fresnel’s equation)によって、y方向と並んでいる偏光成分は、高い屈折率差により大部分反射されるが、x方向と並んでいる偏光成分は、低い屈折率差により一部分は透過され、一部分は反射される。
n2x=n2y=n2z=1.57
このように第1層と第2層のx及びz方向の屈折率が同じであり、y方向の屈折率が異なる場合、偏光されない光が膜に垂直方向(即ち、z方向)に入射する時、フレネルの式によってx方向の偏光成分は全部透過し、y方向の偏光成分は全部反射することになる。このような特性を有する複屈折性の誘電体多層膜の代表的な例として、3M社のDBEF(Dual Brightness Enhancement Film)を挙げられる。前記DBEFは、互いに異なる2つの材質の薄膜が交互的に数百層が積層されている多層膜構造に形成されている。即ち、複屈折率(birefringence)が非常に高いポリエチレンナフタレート(polyethylene naphtalate)層と等方性構造を有するポリメチルメタクリレート(polymethyl methacrylate;PMMA)層を交互に積層してDBEFを形成する。ナフタレン基は平面構造を有しているので、隣接した時に積層が容易であり、積層方向の屈折率が他の方向の屈折率と大きく異なるようになる。一方、PMMAは、無定形高分子として等方性配向をするので、全ての方向への屈折率が等しい。
n2x=n2y=n2z≠n1z
このように、第1層161と第2層162のz方向の屈折率が異なる場合、偏光されない光が膜に垂直方向(即ち、z方向)に入射する時、フレネルの式によってx方向の偏光成分も一部透過及び一部反射され、y方向の偏光成分も一部反射及び一部透過される。この際、第1層161又は第2層162の厚さや屈折率を調節して反射される光の反射率を半透過型液晶表示装置の特性に合わせて調節することができる。即ち、反射特性を強化した半透過型液晶表示装置は反射率を高くする一方、透過特性を重要視する半透過型液晶表示装置は、反射率を低くして透過率を向上させる。
11,210,310 第1絶縁基板
12,212,316 ゲート電極
14,214,314 ゲート絶縁膜
16,216,312 アクティブパターン
18,218 オームコンタクトパターン
20,220,320 ソース電極
22,222,322 ドレーン電極
25,225,325 薄膜トランジスタ
30,230,330 保護膜
32,232,319 コンタクトホール
34,234,334 透明電極
36 反射電極
40,130,250,350,412b 第2基板
42,252,352 第2絶縁基板
44,254,354 カラーフィルター
46,256,356 ブラックマトリックス
50,150,260,360,LC 液晶層
52 第11/4波長位相差板
54,155,262,362,480 第1偏光板
56 第21/4波長位相差板
58,165,266,366 第2偏光板
60,170,270,370,490 バックライト
110,258,358,CE 透明共通電極
115 第1透明電極
135 第2透明電極
160,264,364,495 半透過膜
168 光散乱層
180,280,380 反射光経路
185,285,385 透過光経路
234,334 画素電極
318 層間絶縁膜
332 ビヤホール
364 透明半透過膜
416 延性印刷回路基板
418 データ駆動チップ
450 表示セルアレー回路
460 データ駆動回路
462,463 データ駆動回路外部連結端子
470 ゲート駆動回路
472 ゲート駆動回路外部連結端子
Claims (44)
- 第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置する第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光のうち、一部分は反射させて、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、前記第1偏光板と一体に形成されたことを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、前記第1偏光板と分離された別の膜形態に形成されたことを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜の第1層は、膜の面内に屈折率異方性を有し、前記第2層は、膜の面内に屈折率異方性を有しないことを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる異方性特性を有することを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 膜の厚さ方向をz軸とし、膜の面をx−y面とする時、前記半透過膜の第1層及び第2層の3つの主屈折率nx、ny、nzは、
n1x=n1z≠n1y
n2x=n2y=n2z
n1x≠n2x
n1y≠n2y
|n1x−n2x|<|n1y−n2y|
(ただし、n1x、n1y、n1zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第1層の主屈折率を表し、n2x、n2y、n2zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第2層の主屈折率を表す)
の関係を満足することを特徴とする請求項5記載の半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有することを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 膜の厚さ方向をz軸とし、膜の面をx−y面とする時、前記半透過膜の第1層及び第2層の3つの主屈折率nx、ny、nzは、
n1x=n1y=n1z
n2x=n2y=n2z≠n1z
(ただし、n1x、n1y、n1zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第1層の主屈折率を表し、n2x、n2y、n2zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第2層の主屈折率を表す)
の関係を満足することを特徴とする請求項7記載の半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる2つの異方性半透過膜を互いに垂直に付着して形成されたことを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる第1半透過膜と、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有する第2半透過膜を付着して形成されたことを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、膜の面に垂直に光が入射する時、いずれの方向の偏光成分に対しても4%以上の反射率を有することを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記第1基板又は前記第2基板に形成された光散乱層を更に備えることを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記光散乱層は、前記第1基板と第1偏光板との間、前記第2基板と第2偏光板との間、又は、前記第1偏光板と半透過膜との間に形成されたことを特徴とする請求項12記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記第1基板又は前記第2基板に形成された位相差板を更に備えることを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記位相差板は、前記第1基板と第1偏光板との間、又は、前記第2基板と第2偏光板との間に形成されたことを特徴とする請求項14記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記液晶層の屈折率異方性Δnと厚さdをかけた値Δndが0.2〜0.6μm程度であることを特徴とする請求項1記載の半透過型液晶表示装置。
- 第1基板と、その内面が前記第1基板と対向するように位置した第2基板と、前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層とを含む液晶セルと、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され構成された透明半透過膜とを具備し、
前記液晶セルの前面から入射し前記半透過膜から反射されて前記液晶セルの前面に出射する反射光経路と、前記バックライトから前記液晶セルの後面から入射し前記半透過膜を透過して前記液晶セルの前面に出射する透過光経路とを有することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜の第1層は、膜の面内に屈折率異方性を有し、前記第2層は、膜の面内に屈折率異方性を有しないことを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる異方性特性を有することを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 膜の厚さ方向をz軸とし、膜の面をx−y面とする時、前記半透過膜の第1層及び第2層の3つの主屈折率nx、ny、nzは、
n1x=n1z≠n1y
n2x=n2y=n2z
n1x≠n2x
n1y≠n2y
|n1x−n2x|<|n1y−n2y|
(ただし、n1x、n1y、n1zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第1層の主屈折率を表し、n2x、n2y、n2zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第2層の主屈折率を表す)
の関係を満足することを特徴とする請求項19記載の半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有することを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 膜の厚さ方向をz軸とし、膜の面をx−y面とする時、前記半透過膜の第1層及び第2層の3つの主屈折率nx、ny、nzは、
n1x=n1y=n1z
n2x=n2y=n2z≠n1z
(ただし、n1x、n1y、n1zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第1層の主屈折率を表し、n2x、n2y、n2zはそれぞれx軸、y軸、z軸方向における第2層の主屈折率を表す)
の関係を満足することを特徴とする請求項21記載の半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって、透過率及び反射率の大きさが異なる2つの異方性半透過膜を垂直に付着して形成されたことを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる第1半透過膜と、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有する第2半透過膜を付着して形成されたことを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、膜の面に垂直に光が入射する時、いずれの方向の偏光成分に対しても4%以上の反射率を有することを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記第1基板又は前記第2基板に形成された光散乱層を更に具備することを特徴とする請求項17記載の半透過型液晶表示装置。
- 第1透明電極が形成された第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に第2透明電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光うち一部分は反射させて一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記第1透明電極は信号電極であり、前記第2透明電極は走査電極であることを特徴とする請求項27記載の半透過型液晶表示装置。
- スイッチング素子及び前記スイッチング素子と接続する透明画素電極が形成された第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に透明共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光のうち一部分は反射させ、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記スイッチング素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項29記載の半透過型液晶表示装置。
- 絶縁基板上に形成されたゲートライン、前記ゲートラインと絶縁され前記ゲートラインと交差するように形成されたデータライン、及び前記データラインと電気的に連結される画素電極を具備する第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に透明共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光のうち一部分は反射させ、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる異方性特性を有することを特徴とする請求項31記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有することを特徴とする請求項31記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる2つの異方性半透過膜を垂直に付着して形成されたことを特徴とする請求項31記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、入射光の偏光状態及び方向によって透過率及び反射率の大きさが異なる第1半透過膜と、入射光の偏光状態及び方向と関係なく等方的に透過及び反射特性を有する第2半透過膜とを付着して形成されたことを特徴とする請求項31記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記半透過膜は、膜の面に垂直に光が入射する時、いずれの方向の偏光成分に対しても4%以上の反射率を有することを特徴とする請求項31記載の半透過型液晶表示装置。
- 絶縁基板上に、ゲート電極、前記ゲート電極及び絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜、前記ゲート電極上のゲート絶縁膜上に形成されたアクティブパターン、及び前記アクティブパターン上に離隔して形成されたソース/ドレーン電極を含んで形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレーン電極のうちいずれか一つと電気的に連結される画素電極とを具備する第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に透明共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層されて、入射光のうち一部分は反射させて、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記アクティブパターンは、多結晶シリコンで形成されたことを特徴とする請求項37記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記アクティブパターンは、非晶質シリコンで形成されたことを特徴とする請求項37記載の半透過型液晶表示装置。
- 絶縁基板上にアクティブパターン、前記アクティブパターン及び絶縁基板上に形成されたゲート絶縁膜、前記アクティブパターン上のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、前記ゲート電極及びゲート絶縁膜上に形成された層間絶縁膜、及び前記層間絶縁膜上に離隔して形成されたソース/ドレーン電極を含んで形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのソース電極又はドレーン電極のうちいずれか一つと電気的に連結された画素電極とを具備する第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に透明共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光のうち一部分は反射させ、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記アクティブパターンは、多結晶シリコンで形成されたことを特徴とする請求項40記載の半透過型液晶表示装置。
- 前記アクティブパターンは、非晶質シリコンで形成されたことを特徴とする請求項40記載の半透過型液晶表示装置。
- 絶縁基板上に形成され、複数のデータラインと複数のゲートラインとが交差してマトリックス形態に配列される表示セルアレー回路、及び前記絶縁基板上の前記表示セルアレー回路の第1領域に形成され、前記複数個のゲートラインを駆動するためのゲート駆動回路を具備する第1基板と、
その内面が前記第1基板と対向するように位置し、前記内面に透明共通電極が形成された第2基板と、
前記第1基板と第2基板との間に形成された液晶層と、
前記第1基板の外面に形成された第1偏光板と、
前記第2基板の前記内面と反対側の外面に形成された第2偏光板と、
前記第1偏光板の後側に位置したバックライトと、
前記第1偏光板と前記バックライトとの間に形成され、互いに異なる屈折率を有する第1層及び第2層が交互に多数積層され、入射光のうち一部分は反射させ、一部分は透過させる透明半透過膜と、
を具備することを特徴とする半透過型液晶表示装置。 - 前記絶縁基板上の前記表示セルアレー回路の第2領域に形成され、前記複数個のデータラインを駆動するためのデータ駆動回路を更に具備することを特徴とする請求項43記載の半透過型液晶表示装置。
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