JP2006126462A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 遮光膜の領域の光が利用できて、バックライトからの光の利用効率が向上して表示輝度を向上させる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】表示側から見て順に、表示側偏光板１０６、内面に透明電極を設けた一方及び他方の透明基板１０２、１０３間に液晶層１０４を介装した液晶セル１０５、偏光板１０７、反射偏光板１２０及びバックライト１２１を備えており、一方の透明基板１０２は、その液晶層１０４側の面に、画素領域と、これら各画素領域を画するようにして形成される遮光膜１１１と、この遮光膜１１１の開口部１１３に形成されたカラーフィルタＣＦと、遮光膜１１１の領域に入射する光を反射偏光板１２０側に反射させる光反射手段としての反射膜１１４を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機、電子手帳、携帯電話などの種々の電子機器の表示部として用いられる液晶表示装置に関するものである。

図５は、従来のＳＴＮ方式透過型カラー液晶表示装置の概略を示していて、この液晶表示装置は、パネル２０１と、バックライト２１０とによって構成してある。

液晶パネル２０１は、互いに対向配置される一対の透明基板２０２、２０３で液晶層２０４を挟持してなる液晶セル２０５と、その表示側Ａに配置した表示側偏光板２０６及びねじれ位相差板２０７と、その反対側に配置した偏光板２０８とを有している。液晶層２０４における液晶分子は、ねじれ角が１８０度〜２７０度となるようにねじれネマチック配向させたＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）液晶を形成している。

一方の透明基板２０２の液晶層２０４側の面には、遮光膜（ブラックマトリクス）２０９とカラーフィルタＣＦが積層してあり、遮光膜２０９は、各画素領域を、隣接する他の画素領域と画する画素間遮光膜と、これらの画素間遮光膜の周辺部の周辺遮光膜（図示せず）とを有している。画素間遮光膜及び周辺遮光膜は、黒色の顔料が含有された樹脂材から構成してある。

このように構成された液晶表示装置は、図５において、光源２１１から出射されて導光板に入射した光は、この導光板２１０の端部から内部に導入される。導光板２１０内に導入された光は、光出射面２１０ａと背面２１０ｂで内部反射を繰り返しつつ末端側へ伝播していく。この内部伝播の過程で光出射面２１０ａから徐々に光束ｂ１が出射されて偏光板２０８に入射する。

偏光板２０８を透過した光束ｂ２は、さらに液晶セル２０５内に形成したカラーフィルタＣＦ及び液晶層２０４を透過する。液晶セル２０５は白表示に設定してあることから、光束ｂ２はそのまま液晶セル２０５を透過し、ねじれ位相差板２０７、偏光板２０６を透過して表示側Ａに出射する。このときに、液晶パネル２０１の液晶を電圧制御することにより光束ｂ２を制御して画像表示が可能になる。また、偏光板２０８を透過し透明基板２０２を経て遮光膜２０９の画素間遮光膜及び周辺遮光膜に至った光束ｂ３は、これらの画素間遮光膜及び周辺遮光膜で吸収される。

また、従来の液晶表示装置として特許文献１で述べられているのは、他の透明基板との間で液晶を挟持するための一方の透明基板と、この一方の透明基板上に設けられて光を反射させる反射層であって光を透過させる透光部が設けられた反射層と透明基板上に設けられ、それぞれ異なる色に対応する波長の光を透過させる複数のカラーフィルタとを備え、赤色、緑色または青色のいずれかに着色されたカラーフィルタの各々は、反射層の透光部に重なる濃色部と、当該濃色部よりも光学濃度が高い淡色部とを有していて、各画素の間隙を遮光するための遮光層が、青色のカラーフィルタの濃色部と、赤色のカラーフィルタの濃色部と、緑色のカラーフィルタの濃色部とを積層して構成したものが備えられている。
特開平１０−２６０４０３号公報

しかしながら、上記したように、図５に示す従来の液晶表示装置にあっては、バックライト２１０の光出射面２１０ａを出射した出射光うちの一部の光束ｂ１は、偏光板２０８を透過して光束ｂ３となり、この光束ｂ３は透明基板２０２を経て、遮光膜２０９の画素間遮光膜及び周辺遮光膜に至り、これらの画素間遮光膜及び周辺遮光膜で吸収されるために、この遮光膜２０９の領域（表示領域の数十％）の光が利用されておらず、バックライト２１０からの光の利用効率が悪く、表示画像が暗くなるという問題点があった。

また、特許文献１の開示技術にあっては、各画素の間隙を遮光するための遮光層が、青色のカラーフィルタの濃色部と、赤色のカラーフィルタの濃色部と、緑色のカラーフィルタの濃色部とを積層して構成したものであり、バックライト方の光が遮光層で吸収されるために、この遮光層の領域（表示領域の数十％）の光が利用されておらず、バックライトからの光の利用効率が悪く、表示画像が暗くなるという問題点があった。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、遮光膜の領域（表示領域の数十％）の光が利用できて、バックライトからの光の利用効率が向上して表示輝度を向上させる液晶表示装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、表示側から見て順に、表示側偏光板、内面に透明電極を設けた一方及び他方の透明基板間に液晶層を介装した液晶セル、偏光板、反射偏光板及びバックライトを備えた液晶表示装置であって、一方の透明基板は、その液晶層側の面に、画素領域と、これら各画素領域を画するようにして形成される遮光膜と、この遮光膜の開口部に形成されたカラーフィルタと、遮光膜の領域に入射する光を反射偏光板側に反射させる光反射手段とを有していることを特徴とする。

かかる構成により、反射偏光板を透過した直線偏光成分の光は、偏光板を透過し透明基板を経て遮光膜に至るが、この遮光膜の裏側には光反射手段が設けてあるために、光反射手段により反射され、これらの反射光は、透明基板、偏光板及び反射偏光板を、この順序に透過して、再びバックライトに戻る。そして、この反射光は、導光板の光出射面、及び導光板背面で反射し、その偏光状態がわずかに変化した光となってバックライトから再出射し、一部は反射偏光板を透過する。しかし、反射偏光板を透過できなかった光は、再度、反射してバックライトに戻り、また偏光状態が僅かに変化して、再度反射偏光板に入射し、これを何回も繰り返すり、いわゆるリサイクル効果により、ほとんどの光が反射偏光板を透過し、液晶パネルへ供給され、表示光に有効利用される。

このような過程の繰り返しにより、反射偏光板を透過する光の量は再利用で増加し、また、今まで、遮光膜で吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。特に、小型で高密度表示の携帯電話用液晶表示装置では、遮光膜の領域が、画面全体の３０％から４０％にもなるため、この効果は大きい。

ここで、遮光膜とは、例えば、各画素領域を画するようにして形成された格子状の画素間遮光膜と、複数の画素が配設された領域の周辺を形成する周辺遮光膜とが該当する。また、光反射手段とは、例えば、各画素領域を画するようにして形成された格子状の画素間反射膜と、複数の画素が配設された領域の周辺を形成する周辺反射膜とが該当する。また、液晶層が、ねじれネマチック配向させた液晶から構成してある場合には、表示側偏光板と液晶セルとの間に光学補償素子としての位相差板やねじれ位相差板やが介装されるし、
液晶層が、ツイスト角が９０度前後のＴＮ液晶素子から構成してある場合には、光学補償素子が不要になる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、光反射手段が反射膜であり、この反射膜は、一方の透明基板と遮光膜との間に配置してあって、遮光膜に重ね合わされていることを特徴とする。

かかる構成により、反射膜で遮光膜の領域に入射する光を反射させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、光反射手段が反射膜であり、この反射膜は、一方の透明基板を挟んだ遮光膜に対応する位置に配置してあって、互いに重ね合わされていることを特徴とする。

かかる構成により、反射膜で遮光膜の領域に入射する光を反射させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、遮光膜と反射膜とがほぼ同じ大きさであることを特徴とする。

かかる構成により、遮光膜と反射膜とがほぼ同じ大きさであるために、遮光膜の領域に入射する光を確実に反射偏光板側に反射させることができて、今まで、遮光膜の遮光膜で吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、遮光膜は、各画素領域を画するようにして形成された格子状の画素間遮光膜と、多数の画素間遮光膜の周辺を形成する周辺遮光膜との少なくとも一つであることを特徴とする。

かかる構成により、画素間遮光膜と周辺遮光膜との少なくとも一つに反射膜を重ね合わせて遮光膜の領域に入射する光を反射偏光板側に反射させることで、今まで、遮光膜の画素間遮光膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つで吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、反射膜は、画素間遮光膜に対応する格子状の画素間反射膜と、周辺遮光膜に対応する周辺反射膜との少なくとも一つであることを特徴とする。

かかる構成により、画素間遮光膜に対しては画素間反射膜を、周辺遮光膜に対しては周辺反射膜の少なくとも一つに対応させて、画素間反射膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つの領域に入射する光を反射偏光板側に反射させることで、今まで、遮光膜の画素間遮光膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つで吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記した本発明に係る液晶表示装置において、バックライトは、光源からの光を反射偏光板側に出射する導光板と、この導光板の光出射面とは反対側の背面に反射層を備えており、入射光の偏光状態をほぼ維持するように微反射する機能を有していることを特徴とする。

かかる構成により、外部から入射した光は、表示側偏光板や液晶セルと偏光板と反射偏
光板を透過し、 導光板を通り反射層で反射して導光板から出射し、バックライトを点灯しなくても、反射表示が可能となる。そして、バックライト点灯時には、光源の光を有効に利用でき、さらに明るい表示が可能になる。

本発明に係る液晶表示装置によれば、反射偏光板を透過し直線偏光成分の光は、偏光板を透過し透明基板を経て遮光膜に至るが、この遮光膜の裏側には反射膜が設けてあるために、光は反射膜により反射され、これらの反射光は、透明基板、偏光板及び反射偏光板を、この順序に透過して、再び導光板内に導入される。そして、反射光は、導光板の光出射面と背面で内部反射を繰り返すことで、その偏光性は導光板内で徐々に変化し、導光板の光出射面から再出射される時点では特定の偏光が解消された光となっている。この出射光は、再度反射偏光板に入射し、その透過偏光成分が液晶パネルへ供給され、表示光に有効利用される。また、非透過偏光成分は反射偏光板で反射され、再び戻り光となって導光板へ向かうことになる。

このような過程の繰り返しにより、反射偏光板を透過する光の量は再利用で増加し、また、今まで、遮光膜で吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトからの出射光の光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、遮光膜の領域に入射する光を反射偏光板側に反射させる光反射手段が反射膜であり、この反射膜を一方の透明基板と遮光膜との間に配置して、互いに重ね合わすことで反射膜により遮光膜の領域に入射する光を反射させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、遮光膜の領域に入射する光を反射偏光板側に反射させる光反射手段が反射膜であり、この反射膜を、一方の透明基板を挟んだ遮光膜に対応する位置に配置して、互いに重ね合わすことで反射膜により遮光膜の領域に入射する光を反射させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、遮光膜と反射膜とがほぼ同じ大きさであるために、遮光膜の領域に入射する光を確実に反射偏光板側に反射させることができて、今まで、遮光膜の遮光膜で吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、画素間遮光膜と周辺遮光膜との少なくとも一つに反射膜を重ね合わせて遮光膜の領域に入射する光を反射偏光板側に反射させることで、今まで、遮光膜の画素間遮光膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つで吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置によれば、画素間遮光膜に対しては画素間反射膜を、周辺遮光膜に対しては周辺反射膜の少なくとも一つに対応させて、画素間反射膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つの領域に入射する光を反射偏光板側に反射させることで、今まで、遮光膜の画素間遮光膜及び周辺遮光膜の少なくとも一つで吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

以下に、本発明に係る液晶表示装置の実施の形態を、図面を参照して詳述する。

本発明の実施例を図１乃至図４に示す。図１は、本発明に係る液晶表示装置の実施例を示す全体の構成説明図、図２は、同液晶表示装置における遮光膜と反射膜との重なりを示す構成説明図、図３は、図２のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。

本発明に係る液晶表示装置の実施例は、液晶パネル１０１と、反射偏光板１２０と、バックライト１２１とによって構成してある。

液晶パネル１０１は、互いに対向配置される一方の透明基板１０２及び他方の透明基板１０３で液晶層１０４を挟持してなる液晶セル１０５と、その表示側Ａに配置した表示側偏光板１０６と、その反対側に配置した偏光板１０７とを有している。この場合、液晶層１０４は、一方の透明基板１０２に対する他方の透明基板１０３の固定を兼ねるシール材１０８によって封止されている。液晶セル１０５として、一方の透明基板１０２及び他方の透明基板１０３の間に、ねじれ角が１８０度〜２７０度となるようにねじれネマチック配向させた液晶層１０４を挟持するＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）型が用いられている。

そして、この種の液晶セルを用いる液晶表示装置は、液晶の複屈折作用によって表示が不自然に着色するという問題をもっているために、その液晶ポリマ−分子のねじれ方向が液晶セル１０５の液晶分子のねじれ方向と逆向きであり、さらに液晶ポリマー分子のねじれが、液晶セル１０５の液晶分子のねじれ角より若干小さいねじれ位相差板１３０が、光学補償素子として透明基板１０３と偏光板１０６との間に挿入してある。

図１に示すように、シール材１０８によって囲まれた一方の透明基板１０２の液晶層１０４側の面には遮光膜１１１が配設している。この遮光膜１１１は、図２及び図３に示すように、格子状の画素間遮光膜１１１Ａと、これらの画素間遮光膜１１１の周辺部の周辺遮光膜１１１Ｂとを有している。

画素間遮光膜１１１Ａは、各画素領域を、隣接する他の画素領域と画するように形成してあり、その平面的なパターンは各画素領域の周辺を除く中央部に開口１１３が設けられた格子状になっている。また、さらに、周辺遮光膜１１１Ｂは複数画素が配設された領域の周辺部に形成してあって、少なくともシール材１０８の内側に位置づけられ、このシール材１０８の形成領域あるいはそれを越えて形成されても良い。各画素領域には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタＣＦが設けてある。

画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂは、黒色の顔料が含有された樹脂材から構成してあり、例えば、遮光剤としてカーボンブラックをアクリル樹脂に含有させたものである。

そして、画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂと一方の透明基板１０２との間には、光反射手段としての反射膜１１４が設けてある。すなわち、反射膜１１４は、図３に示すように、画素間反射膜１１４Ａと、この画素間反射膜１１４Ａの周辺部の周辺反射膜１１４Ｂとを有しており、アルミニウム、銀及び銀合金の薄膜で構成してある。

そして、画素間反射膜１１４Ａは、画素間遮光膜１１１Ａと同様に、各画素領域を、隣接する他の画素領域と画するように形成してあり、その平面的なパターンは各画素領域の周辺を除く中央部に反射膜１１４の開口部１１５（この開口部１１５には、図３に示すようにカラーフィルタＣＦが配設されている）が設けられた格子状となっていて画素間遮光
膜１１１Ａとほぼ同じ大きさであり、画素間遮光膜１１１Ａに重ね合わされている。また、周辺反射膜部１１４Ｂは、少なくともシール材１０８の内側に配設されていて、シール下あるいはシールの外にまで配設しても良く、周辺遮光膜１１１Ｂに重ね合わされている。

そして、一方の透明基板１０２の液晶層１０４側には、図１に示すように、その表面から、カラーフィルタＣＦ及び遮光膜（ブラックマトリクス）１１１条に重ねて平坦化層１１０が配設してあり、この平坦化層１１０上に電極１１６と配向膜１１２が配設してある。

また、液晶層１０４を介して一方の透明基板１０２と対向配置される他方の透明基板１０３の液晶層１０４側の面には、電極層１１７及び配向膜１１８が順次形成されている。

反射偏光板１２０は、例えば、複屈折性の誘電体多層膜、他にもコレステリック液晶相を呈する液晶ポリマーを用いることができる。この反射偏光板１２０は、所定の直線偏光成分を反射し、それとは異なる直線偏光成分を透過する機能を有している。すなわち、反射偏光板１２０は、互いに直交する方向に透過軸と反射軸とを備えており、入射光のうちの振動面が反射軸に沿った偏光成分を反射させると共に、振動面が透過軸に沿った偏光成分を透過させる。本実施例では、住友スリ−エム社製の商品名Ｄ−ＢＥＦを使用した。そして、反射偏光板１２０は、その透過軸を偏光板１０７の透過軸に沿わせて配置してある。

また、バックライト１２１は、光源１２２と導光板１２３を備えており、この導光板１２３は、背面に反射層１２４を有している。光源１２２は、導光板１２３の長手方向の一方の端面１２３ｃと近接するように配置してある。光源１２２として白色ＬＥＤアレイあるいはＲＧＢ（赤、緑、青色）なる３色のＬＥＤを３色あるいは２色あるいは１色用いても良く、冷陰極管等を用いてもよい。導光板１２３の一端面１２３ｃに比較的均一な輝度分布で光を出射できる線光源であれば何れでも用いることができる。

次に、上記のように構成された液晶表示装置の動作を、図４を参照して説明する。

液晶パネル１０１に電圧を印加して、液晶セル１０５を透光板として機能させて表示側Ａを明表示にした場合では、図４において、光源１２２から出射された光は導光板１２３の一端部１２３ｃから導光板１２３内に導入される。導光板１２３内に導入された光は、光出射面１２３ａと反射層１２４で導光板１２３内を内部反射を繰り返しつつ導光板１２３の光源側と対向する末端側へ伝播していく。この内部伝播の過程で光出射面１２３ａから徐々に光束ａ１が出射されて、反射偏光板１２０に入射する。

そして、非透過偏光成分は殆ど吸収されることなく、導光板１２３側へ反射されて戻り光となる。戻り光束ａ３の多くは導光板１２３に再入射する。

偏光板１０７の透過軸は反射偏光板１２０の透過軸に一致しているので、反射偏光板１２０を透過した光の透過偏光成分の光束ａ２は偏光板１０７を透過して、さらに液晶セル１０５内に形成したカラーフィルタＣＦ及び液晶層１０４を透過する。先に説明したように、液晶パネル１０１は明表示に設定してあることから、光束ａ２はそのまま液晶セル１０５を透過し、ねじれ位相差板１３０を経て偏光板１０６の透過偏光軸を透過して表示側Ａに出射する。このときに、表示側Ａでは透過偏光成分の光（光束ａ２）を表示することになり、液晶パネル１０１の電圧制御により透過偏光成分の光（光束ａ２）を光源にして画像表示が可能になる。
ねじれ位相差板１３０は、液晶１０４を透過する光が複屈折で不要な色が付くので、この不要な色を補償する、解消するために用いている。

一方、反射偏光板１２０で反射された戻り光束ａ３は、再び導光板１２３内に導入された後、光出射面１２３ａおよび反射層１２４で反射し、再度、反射偏光板１２０に戻り、この反射を繰り返すことで、ほとんどの反射光が反射偏光板を透過する、いわゆるリサイクル効果により、明るい透過表示が得られる。

また、反射偏光板１２０を透過した光束ａ４は、偏光板１０７を透過し透明基板１０２を経て、画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂに向うが、これらの画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂの裏側には画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂが設けてあるために、光束ａ４は画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂにより反射され、この反射光束ａ５は、透明基板１０２、偏光板１０７及び反射偏光板１２０を、この順序に透過して、上記した戻り光束ａ３と同様に、再び導光板１２３内に導入される。

そして、反射光束ａ５は、導光板１２３の出射面１２３ａ、および反射層１２４で反射を繰り返し、この出射光（光束ａ６）は、再度反射偏光板１２０に入射し、その透過偏光成分（光束ａ７）が液晶パネル１０１へ供給され、表示光に有効利用される。また、非透過偏光成分（光束ａ８）は再度反射され、再び戻り光となって導光板１２３へ向かうことになる。

このような過程の繰り返しにより、反射偏光板１２０を透過する偏光成分の光の量は従来に比べ多くなる。また、今まで、遮光部１１１の画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂで吸収されていた光が有効に利用されるために、損失となる光を有効に利用できるため、液晶表示装置の表示輝度を向上させる。

なお、本実施例では、導光板１２３と反射偏光板１２０との間に何も設けなかったが、
プリズムシートや拡散シートを設けることも可能である。特に、プルズムシートを２枚導光板１２３と反射偏光板１２０との間に設けることで、透過輝度はさらに高くなり、好ましい。
次に、第２の実施例の説明を、第１の実施例と同じ図を用いて説明を行う。
第２の実施例は、実施例１で用いたバックライトの代わりに、
外光を用いて反射表示も可能である微反射用バックライトを用いた事が
特徴である。このため、構成図は第１の実施例の説明図を用いることができるので、第１の実施例の説明図を参照しながら説明を行う。
本発明の第２の実施例は構成説明図、図１乃至図２に示されるように、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施例は、液晶パネル１０１と、反射偏光板１２０と、バックライト１２１とによって構成してある。
液晶パネル１０１は、互いに対向配置される一方の透明基板１０２及び他方の透明基板１０３で液晶層１０４を挟持してなる液晶セル１０５と、その表示側Ａに配置した表示側偏光板１０６と、その反対側に配置した偏光板１０７とを有している。この場合、液晶層１０４は、一方の透明基板１０２に対する他方の透明基板１０３の固定を兼ねるシール材１０８によって封止されている。液晶セル１０５として、一方の透明基板１０２及び他方の透明基板１０３の間に、ねじれ角が１８０度〜２７０度となるようにねじれネマチック配向させた液晶層１０４を挟持するＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）型が用いられている。
そして、この種の液晶セルを用いる液晶表示装置は、液晶の複屈折作用によって表示が不自然に着色するという問題をもっているために、その遅相軸のねじれ方向が液晶セル１０１の液晶分子のねじれ方向と逆向きであり、さらに遅相軸のねじれ角が、液晶セル１０１の液晶分子のねじれ角より若干小さいねじれ位相差板１３０が、光学補償素子として透明基板１０２と偏光板１０６との間に挿入してある。

図１に示すように、シール材１０８によって囲まれた一方の透明基板１０２の液晶層１０４側の面には遮光膜１１１が配設している。この遮光膜１１１は、図２及び図３に示すように、格子状の画素間遮光膜１１１Ａと、これらの画素間遮光膜１１１Ａの周辺部の周辺遮光膜１１１Ｂとを有している。

画素間遮光膜１１１Ａは、各画素領域を、隣接する他の画素領域と画するように形成してあり、その平面的なパターンは各画素領域の周辺を除く中央部に開口１１３が設けられた格子状になっている。また、さらに、周辺遮光膜１１１Ｂは複数画素が配設された領域の周辺部に形成してあって、シール材１０８の内側に位置づけられ、このシール材１０８の形成領域あるいはそれを越えて形成されても良い。各画素領域には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタＣＦが設けてある。

画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂは、黒色の顔料が含有された樹脂材から構成してあり、例えば、遮光剤としてカーボンブラックをアクリル樹脂に含有させたものである。

そして、画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂと一方の透明基板１０２との間には、光反射手段としての反射膜１１４が設けてある。すなわち、反射膜１１４は、図３に示すように、画素間反射膜１１４Ａと、この画素間反射膜１１４Ａの周辺部の周辺反射膜１１４Ｂとを有しており、アルミニウム、銀及び銀合金のフイルムで構成してある。

そして、画素間反射膜１１４Ａは、画素間遮光膜１１１Ａと同様に、各画素領域を、隣接する他の画素領域と画するように形成してあり、その平面的なパターンは各画素領域の周辺を除く中央部に反射膜１１４の開口部１１５（この開口部１１５には、図３に示すようにカラーフィルタＣＦが配設されている）が設けられた格子状となっていて画素間遮光膜１１１Ａとほぼ同じ大きさであり、画素間遮光膜１１１Ａに重ね合わされている。また、周辺反射膜部１１４Ｂは、シール材１０８の内側に位置づけられていて、周辺遮光膜１１１Ｂに重ね合わされている。

そして、一方の透明基板１０２の液晶層１０４側には、図１に示すように、その表面から、カラーフィルタＣＦ及び遮光膜（ブラックマトリクス）１１１上に重ねて平坦化層１１０が配設してあり、この平坦化層１１０上に電極１１６と配向膜１１２が配設してある。

また、液晶層１０４を介して一方の透明基板１０２と対向配置される他方の透明基板１０３の液晶層１０４側の面には、電極層１１７及び配向膜１１８が順次形成されている。

反射偏光板１２０は、第１の実施例と同一材料を用い、その透過軸を偏光板１０７の透過軸に沿わせて配置してある。

また、バックライト１２１は、光源１２２と導光板１２３を備えており、この導光板１２３は、第１の実施例とは異なり、微粒子が混合してあって光散乱性を備えており、その背面に反射層１２４を有している。
しかし、小さな突起等を形成しておらず、その為に、射出成形時に不均一な力がかからないので、位相差はほとんどなく、かつ、位相差のムラも少なく、偏光解消性は少なく、光の偏光状態をほぼ維持するので、入射光を偏光状態を保ったままで反射する機能を有している。このような特徴を有する微反射導光板を用いることで、反射表示も可能な点が、第１の実施例と主な相違点を有する第２の実施例である。
このような第２の実施例では、光源１２２は、導光板１２３の長手方向の一方の端面１
２３ｃと近接するように配置してある。光源１２２として白色ＬＥＤアレイ、冷陰極管等を用いてもよい。導光板１２３の一端面１２３ｃに比較的均一な輝度分布で光を出射できる線光源であれば何れでも用いることができる。

次に、上記のように構成された第２の実施例の液晶表示装置の動作を、図４を参照して説明するが、第１の実施例と異なる点を主に説明し、第１の実施例の説明で理解された動作の記載は省略する。

第２の実施例の動作の説明において、反射偏光板１２０で反射された戻り光束ａ３は、第１の実施例と同様に、導光板１２３の光出射面１２３ａや、反射層１２４で反射する。
この反射の際に、僅かに偏光状態が変化して、一部の光は反射偏光板１２０を透過するが、多くの光は、再度、反射偏光板で反射して、バックライトに戻る。この反射を何回も繰り返す、いわゆるリサイクル効果により、ほとんどの非透過偏光成分の光が透過偏光成分の光と同一方向となり、反射偏光板１２０を透過する。
また、反射偏光板１２０を透過した光束ａ４は、偏光板１０７を透過し透明基板１０２を経て、画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂに向うが、これらの画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂの裏側には画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂが設けてあるために、光束ａ４は画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂにより反射され、この反射光束ａ５は、透明基板１０２、偏光板１０７及び反射偏光板１２０を、この順序に透過して、上記した戻り光束ａ３と同様に、再び導光板１２３内に導入される。
そして、反射光束ａ５は、出射面１２３ａや反射層１２４で反射する。この反射の際に、僅かに偏光状態が変化して、一部の出射光（光束ａ６）は、は反射偏光板１２０を透過するが、非透過偏光成分（光束ａ８）は、再度、反射偏光板で反射して、バックライトに戻る。この反射を何回も繰り返す、いわゆるリサイクル効果により、ほとんどの非透過偏光成分の光が透過偏光成分の光と同一方向となり、反射偏光板１２０を透過する。
このような過程の繰り返しにより、反射偏光板１２０を透過する偏光成分の光の量は従来に比べ多くなる。また、今まで、遮光部１１１の画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂで吸収されていた光が有効に利用されるために、無駄になる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させる。
さらに、第２の実施例では、第１の実施例で用いたバックライトの代わりに、外光を用いて反射表示も可能である微反射用バックライトを用いた事を特徴としており、バックライトを消灯していても、看視者側から入射される外光を、上記の微反射により反射表示のための光として有効に利用できる。
これにより、遮光膜を用いた事で、明るい透過表示（主に、バックライトを用いることが多いが、バックライト以外の液晶装置下方からの透過用入射光であっても良い）と併せ、外光を用いた反射表示も可能な、液晶表示装置が得られる効果を有する。
なお、本実施例では、導光板に微粒子を混合した、微反射用導光板を用いたが、導光板表面をプリズム形状に加工し、光源からの光は、反射板側に反射し、外光からの光はそのまま透過する導光板を用いても、本発明の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の実施例によれば、反射偏光板１２０を透過した光の透過偏光成分の光束ａ４は、偏光板１０７を透過し透明基板１０２を経て、画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂに向うが、これらの画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂの裏側には画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂが設けてあるために、光束ａ４は画素間反射膜１１４Ａ及び周辺反射膜１１４Ｂにより反射され、これらの反射光束ａ５は、透明基板１０２、偏光板１０７及び反射偏光板１２０を、この順序に透過して、再び導光板１２３内に導入される。

反射光は、導光板１２３の光出射面１２３ａや背面の反射層１２４で反射し、再度、反
射偏光板に入射し、一部の反射光は、偏光状態が変化し、再利用されるリサイクル効果により、今まで、遮光膜１１１の画素間遮光膜１１１Ａ及び周辺遮光膜１１１Ｂで吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライト１２１の光の内、損失となる光が大幅に減り、あるいは損失となる光を有効に利用できるため、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができる。

なお、本発明の実施例によれば、遮光膜１１１の領域に入射する光を反射偏光板１２０側に反射させる光反射手段に、反射膜１１４を用いて、この反射膜１１４を一方の透明基板１０２と遮光膜１１１との間に配置して、互いに重ね合わすことで遮光膜１１１の領域に入射する光を反射偏光板１２０側に反射させるようにしたが、本発明に係る液晶表示装置によれば、反射膜１１４を、一方の透明基板１０２を挟んで遮光膜１１１に対応する位置に配置して、互いに重ね合わすようにしてもよい。

また、本発明の実施例では、ねじれ角が１８０度〜２７０度となるようにねじれネマチック配向させた液晶層１０４を挟持するＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）型を用いたが、ツイスト角が９０度前後のＴＮ液晶素子でも、同様な液晶表示装置が得られる。この場合には、光学補償素子としてねじれ位相差板１３０を用いなくても良い。

本発明に係る液晶表示装置は、今まで、遮光膜の画素間遮光膜及び周辺遮光膜で吸収されていた光が有効に利用されるために、バックライトの光の内、損失となる光が大幅に減り、液晶表示装置の表示輝度を向上させることができるという効果を有しており、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機、電子手帳、携帯電話などの種々の電子機器の表示部として用いられる液晶表示装置等に有用である。

本発明に係る液晶表示装置の実施例を示す全体の構成説明図である。 本発明に係る液晶表示装置における遮光膜と反射膜との重なりを示す構成説明図である。 図２のＨ−Ｈ線に沿う断面図である。 本発明に係る液晶表示装置における作用説明図である。 従来の液晶表示装置における作用説明図である

符号の説明

１０１ 液晶パネル
１０２ 一方の透明基板
１０３ 他方の透明基板
１０４ 液晶層
１０５ 液晶セル
１０６ 表示側偏光板
１０７ 偏光板
１０８ シール材
１１１ 遮光膜
１１１Ａ 画素間遮光膜
１１１Ｂ 周辺遮光膜
１１３ 開口
１１４ 反射膜（光反射手段）
１１４Ａ 画素間反射膜
１１４Ｂ 周辺反射膜
１２０ 反射偏光板
１２１ バックライト
１２２ 光源
１２３ 導光板
１２４ 反射層

Claims (7)

1. 表示側から見て順に、表示側偏光板、内面に透明電極を設けた一方及び他方の透明基板間に液晶層を介装した液晶セル、偏光板、反射偏光板及びバックライトを備えた液晶表示装置であって、
   前記一方の透明基板は、その液晶層側の面に、画素領域と、これら各画素領域を画するようにして形成される遮光膜と、この遮光膜の開口部に形成されたカラーフィルタと、前記遮光膜の領域に入射する光を前記反射偏光板側に反射させる光反射手段とを有していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記光反射手段が反射膜であり、この反射膜は、前記一方の透明基板と前記遮光膜との間に配置してあって、前記遮光膜に重ね合わされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光反射手段が反射膜であり、この反射膜は、前記一方の透明基板を挟んだ前記遮光膜に対応する位置に配置してあって、互いに重ね合わされていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記遮光膜と前記反射膜とがほぼ同じ大きさであることを特徴とする請求項１乃至請求項３にいずれかの一に記載の液晶表示装置。
5. 前記遮光膜は、各画素領域を画するようにして形成された格子状の画素間遮光膜と、多数の前記画素間遮光膜の周辺を形成する周辺遮光膜との少なくとも一つであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記反射膜は、前記画素間遮光膜に対応する格子状の画素間反射膜と、前記周辺遮光膜に対応する周辺反射膜との少なくとも一つであることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記バックライトは、光源からの光を前記反射偏光板側に出射する導光板と、その光出射面とは反対側の背面に反射層を備えており、入射光の偏光状態をほぼ維持するように微反射する機能を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６にいずれかの一に記載の液晶表示装置。
   

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