JP2006208942A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device capable of obtaining high display quality in both transmissive display and reflective display even by a single gap method.
近年における液晶表示装置は、テレビジョン受像機、コンピュータの表示装置、携帯電話端末などの様々な機器に使用される。 In recent years, liquid crystal display devices are used in various devices such as television receivers, computer display devices, and mobile phone terminals.
例えば、特許文献１に開示された液晶表示装置は、明るい場所では、その画素内の画素内反射表示領域で反射表示を行い、暗い場所では画素内透過表示領域により透過表示を行い、さらに、画素内透過表示領域と画素内反射表示領域とで液晶層の厚さが異なるマルチギャップ方式を採用することにより、透過表示と反射表示の両方で高い表示品質を得るようにしている。
図５は、マルチギャップ方式を採用したマルチギャップ液晶表示装置が備える画素の断面図であり、図６は、画素内透過表示領域と画素内反射表示領域とで液晶層の厚さが同一なシングルギャップ方式を採用したシングルギャップ液晶表示装置の画素の断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a pixel included in a multi-gap liquid crystal display device adopting a multi-gap method, and FIG. 6 shows a single liquid crystal layer having the same thickness in the intra-pixel transmissive display region and the intra-pixel reflective display region. It is sectional drawing of the pixel of the single gap liquid crystal display device which employ | adopted the gap system.
図５に示すマルチギャップ液晶表示装置は、その画素内反射表示領域１２における反射率を図６に示すシングルギャップ液晶表示装置の反射率に等しくしようとして、液晶層１０４に透過率の低い液晶材料を用いると、画素内透過表示領域１１における透過率がシングルギャップ液晶表示装置の透過率よりも低くなってしまう。 The multi-gap liquid crystal display device shown in FIG. 5 uses a liquid crystal material having a low transmittance for the liquid crystal layer 104 in order to make the reflectance in the reflection display region 12 in the pixel equal to the reflectance of the single gap liquid crystal display device shown in FIG. If used, the transmittance in the in-pixel transmissive display region 11 is lower than the transmittance of the single gap liquid crystal display device.
また、マルチギャップ液晶表示装置の画素内透過表示領域１１における液晶層１０４の厚さつまりセルギャップをシングルギャップ液晶表示装置の画素内透過表示領域１１におけるセルギャップに等しくしかつマルチギャップ液晶表示装置の画素内反射表示領域１２におけるセルギャップギャップの２倍としたときは、マルチギャップ液晶表示装置の透過率がシングルギャップ液晶表示装置の透過率の１／２になってしまう。 Further, the thickness of the liquid crystal layer 104 in the transmissive display region 11 in the pixel of the multi-gap liquid crystal display device, that is, the cell gap is made equal to the cell gap in the transmissive display region 11 in the pixel of the single gap liquid crystal display device. When the cell gap gap in the in-pixel reflective display region 12 is doubled, the transmittance of the multi-gap liquid crystal display device becomes half of the transmittance of the single gap liquid crystal display device.
また、マルチギャップ液晶表示装置では、画素内反射表示領域に透明段差膜を形成するプロセスが余分に必要であり、その分のコストが必要となる。 In addition, in the multi-gap liquid crystal display device, an extra process for forming a transparent step film in the intra-pixel reflection display region is necessary, and the cost for that is required.
また、液晶表示装置では、セルギャップを小さくすると液晶の応答速度が速くなるが、逆に電極間が異物により短絡する可能性が高まる。そのため、マルチギャップ液晶表示装置では、画素内反射表示領域で電極間の短絡がないようにセルギャップを小さくすることで画素内反射表示領域での液晶の応答速度を速くしているが、画素内透過表示領域のセルギャップは画素内反射表示領域のセルギャップより大きいので、画素内透過表示領域の応答速度を速くすることができない。 In the liquid crystal display device, when the cell gap is reduced, the response speed of the liquid crystal is increased, but conversely, the possibility that the electrodes are short-circuited by a foreign substance is increased. Therefore, in the multi-gap liquid crystal display device, the response speed of the liquid crystal in the intra-pixel reflective display region is increased by reducing the cell gap so that there is no short circuit between the electrodes in the intra-pixel reflective display region. Since the cell gap of the transmissive display area is larger than the cell gap of the intra-pixel reflective display area, the response speed of the intra-pixel transmissive display area cannot be increased.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる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 the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining high display quality in both transmissive display and reflective display even by a single gap method. is there.
上記の課題を解決するために、請求項１記載の液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、前記走査線と信号線とが交差する各交差部に各画素が配置され、前記画素内に、光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域とを備え、前記アレイ基板と前記対向基板とに配置されて前記液晶層に電界を印加する電極を備え、前記電極は、前記画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度が前記画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくなるようにしたものであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to claim 1 is an array substrate in which a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines intersect with each other, and a counter substrate facing the array substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween Each pixel is disposed at each intersection where the scanning line and the signal line intersect, and an intra-pixel transmissive display region that transmits light and performs transmissive display in the pixel, and reflects external light. A reflective display region in the pixel that performs reflective display, and an electrode that is disposed on the array substrate and the counter substrate and applies an electric field to the liquid crystal layer, the electrode being a liquid crystal in the reflective display region in the pixel The electric field strength in the thickness direction of the layer is made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmissive display region.
請求項１記載の液晶表示装置によれば、画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度を画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくしたことで、画素内透過表示領域の液晶層における位相差と画素内反射表示領域の液晶層における位相差とが相違するので、マルチギャップ液晶表示装置のように、その透過率がシングルギャップ液晶表示装置の透過率より低くなってしまうことがなく、また、画素内反射表示領域に透明段差膜を形成するプロセスとその分のコストが不要であり、また、画素内透過表示領域のセルギャップを画素内反射表示領域でのセルギャップと同様に小さくすることができるので、両方の表示領域で液晶の応答速度を速くできる。よって、シングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる。 According to the liquid crystal display device of claim 1, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region is made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmissive display region, Since the phase difference in the liquid crystal layer in the transmissive display region in the pixel is different from the phase difference in the liquid crystal layer in the reflective display region in the pixel, the transmittance is the transmittance of the single gap liquid crystal display device as in the multi-gap liquid crystal display device. The process of forming a transparent step film in the reflection display area in the pixel and the cost for that are unnecessary, and the cell gap of the transmission display area in the pixel is set to the reflection display area in the pixel. Therefore, the response speed of the liquid crystal can be increased in both display areas. Therefore, high display quality can be obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method.
また、請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記電極は、前記画素内透過表示領域において液晶層の厚さ方向に電界を印加するとともに前記画素内反射表示領域において液晶層の厚さ方向から傾いた方向に電界を印加するように配置されたものであることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 2 is the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the electrode applies an electric field in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmission display region, and the intra-pixel reflection display. The region is arranged so as to apply an electric field in a direction inclined from the thickness direction of the liquid crystal layer.
請求項２記載の液晶表示装置によれば、電極を、画素内透過表示領域において液晶層の厚さ方向に電界を印加するとともに画素内反射表示領域において液晶層の厚さ方向から傾いた方向に電界を印加するように配置したことで、画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度を画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくでき、よって、同様の作用効果が得られる。 According to the liquid crystal display device of claim 2, the electrode is applied in the direction inclined from the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflection display region while applying an electric field in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmission display region. By arranging to apply an electric field, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region can be made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region. The following effects can be obtained.
請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記電極は、前記画素内透過表示領域のアレイ基板および対向基板ならびに前記画素内反射表示領域のアレイ基板または対向基板に配置されたものであることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 3 is the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the electrodes are arranged on the array substrate and the counter substrate of the intra-pixel transmissive display region and the array substrate or the counter substrate of the intra-pixel reflective display region. It is characterized by being arranged.
請求項３記載の液晶表示装置によれば、電極を、画素内透過表示領域のアレイ基板および対向基板ならびに画素内反射表示領域のアレイ基板または対向基板に配置したことで、画素内透過表示領域において液晶層の厚さ方向に電界が印加されるとともに画素内反射表示領域において液晶層の厚さ方向から傾いた方向に電界が印加され、これにより、画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度を画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくでき、よって、同様の作用効果が得られる。 According to the liquid crystal display device of claim 3, the electrodes are arranged on the array substrate and the counter substrate in the transmissive display region in the pixel, and on the array substrate or the counter substrate in the reflective display region in the pixel, so that in the transmissive display region in the pixel An electric field is applied in the thickness direction of the liquid crystal layer and an electric field is applied in a direction inclined from the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region, whereby the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region Can be made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the transmissive display region in the pixel, and the same effect can be obtained.
請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、前記電極は、前記画素内反射表示領域のアレイ基板および対向基板に配置され、少なくともいずれか一方の電極の一部が欠落していることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 4 is the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the electrodes are arranged on the array substrate and the counter substrate in the intra-pixel reflection display region, and at least a part of one of the electrodes is formed. It is characterized by being missing.
請求項４記載の液晶表示装置によれば、電極を、画素内反射表示領域のアレイ基板および対向基板に配置し、少なくともいずれか一方の電極の一部を欠落させたことで、欠落している部分の近傍においては、液晶層の厚さ方向の電界強度が小さくなるので、同様の作用効果が得られる。 According to the liquid crystal display device according to claim 4, the electrodes are disposed by disposing at least a part of at least one of the electrodes on the array substrate and the counter substrate in the in-pixel reflective display region. In the vicinity of the portion, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer becomes small, and the same effect can be obtained.
請求項５記載の液晶表示装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記画素内透過表示領域と画素内反射表示領域はノーマリーホワイト表示を行うものであることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 5 is the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the intra-pixel transmission display region and the intra-pixel reflection display region perform normally white display. Features.
請求項５記載の液晶表示装置によれば、ノーマリーホワイト表示を行い、かつシングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置を提供することができる。 According to the liquid crystal display device of the fifth aspect, it is possible to provide a liquid crystal display device which performs normally white display and can obtain high display quality in both transmissive display and reflective display even by the single gap method.
請求項６の液晶表示装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置において、外光が直線偏光となって液晶層に入射するように構成されたことを特徴とする。 A liquid crystal display device according to a sixth aspect is characterized in that in the liquid crystal display device according to any one of the first to fifth aspects, the external light becomes linearly polarized light and enters the liquid crystal layer.
請求項６の液晶表示装置によれば、外光が直線偏光となって液晶層に入射し、かつシングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置を提供することができる。 According to the liquid crystal display device of claim 6, a liquid crystal display device in which external light becomes linearly polarized light and enters the liquid crystal layer, and high display quality can be obtained in both transmissive display and reflective display even by a single gap method. can do.
請求項７の液晶表示装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載の液晶表示装置において、外光が楕円率０．３以下の楕円偏光となって液晶層に入射するように構成されたことを特徴とする。 A liquid crystal display device according to a seventh aspect of the present invention is the liquid crystal display device according to any one of the first to fifth aspects, wherein external light becomes elliptically polarized light having an ellipticity of 0.3 or less and enters the liquid crystal layer. It is characterized by that.
請求項７の液晶表示装置によれば、外光が楕円率０．３以下の楕円偏光となって液晶層に入射し、かつシングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置を提供することができる。 According to the liquid crystal display device of the seventh aspect, the external light becomes elliptically polarized light having an ellipticity of 0.3 or less and enters the liquid crystal layer, and high display quality is obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method. An obtained liquid crystal display device can be provided.
請求項８の液晶表示装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記液晶層に電界を印加しないで波長５５０ｎｍの光を液晶層に入射したときの位相差が波長に換算して２００ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下であることを特徴とする。 The liquid crystal display device according to claim 8 is the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 7, wherein a phase difference when light having a wavelength of 550 nm is incident on the liquid crystal layer without applying an electric field to the liquid crystal layer is a wavelength. It is characterized by being 200 nm or more and 400 nm or less in terms of.
請求項８の液晶表示装置によれば、液晶層の位相差を実質的にλ／２であり、かつシングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置を提供することができる。 According to the liquid crystal display device of claim 8, a liquid crystal display device in which the phase difference of the liquid crystal layer is substantially λ / 2 and high display quality can be obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method. Can be provided.
請求項９の液晶表示装置は、請求項１ないし８のいずれかに記載の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さが３μｍ以下であることを特徴とする。 A liquid crystal display device according to a ninth aspect is the liquid crystal display device according to any one of the first to eighth aspects, wherein the thickness of the liquid crystal layer is 3 μm or less.
請求項９の液晶表示装置によれば、液晶層の厚さが３μｍ以下とすることで、液晶の応答速度が速く、かつシングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる液晶表示装置を提供することができる。 According to the liquid crystal display device of claim 9, by setting the thickness of the liquid crystal layer to 3 μm or less, the response speed of the liquid crystal is fast, and high display quality is obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method. A liquid crystal display device can be provided.
本発明によれば、画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度を画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくしたことで、画素内透過表示領域の液晶層における位相差と画素内反射表示領域の液晶層における位相差とが相違するので、マルチギャップ液晶表示装置のように、その透過率がシングルギャップ液晶表示装置の透過率より低くなってしまうことがなく、また、画素内反射表示領域に透明段差膜を形成するプロセスとその分のコストが不要であり、また、画素内透過表示領域のセルギャップを画素内反射表示領域でのセルギャップと同様に小さくすることができるので、両方の表示領域で液晶の応答速度を速くできる。よって、シングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる。 According to the present invention, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region is made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmissive display region. Since the phase difference in the liquid crystal layer is different from the phase difference in the liquid crystal layer in the reflection display area in the pixel, the transmittance is lower than the transmittance of the single gap liquid crystal display device as in the multi-gap liquid crystal display device. In addition, the process of forming a transparent step film in the reflection display area in the pixel and the cost for that are unnecessary, and the cell gap in the transmission display area in the pixel is the same as the cell gap in the reflection display area in the pixel. Therefore, the response speed of the liquid crystal can be increased in both display areas. Therefore, high display quality can be obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１が備える画素の断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pixel provided in the liquid crystal display device 1 according to the first embodiment of the present invention.
液晶表示装置１は、その画素内に、図示しないバックライト装置からの光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域１１と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域１２とを備えるシングルギャップ方式の液晶表示装置である。 The liquid crystal display device 1 includes an intra-pixel transmissive display region 11 that transmits light from a backlight device (not shown) and performs transmissive display in the pixel, and an intra-pixel reflective display region that reflects external light and performs reflective display. 12 is a single gap type liquid crystal display device.
バックライト装置は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode）、蛍光管、ＥＬ(electro-luminescence）素子などから構成される。ここでは、液晶表示装置１をアクティブマトリクス型のカラー液晶表示装置として説明する。 The backlight device includes, for example, an LED (Light Emitting Diode), a fluorescent tube, an EL (electro-luminescence) element, and the like. Here, the liquid crystal display device 1 will be described as an active matrix color liquid crystal display device.
液晶表示装置１が、電話機能をもつ携帯情報端末に用いられる場合の表示領域の対角サイズは、例えば２インチである。また、液晶表示装置１は、水平走査方向１６０行×垂直走査方向１６０列の表示領域を有するものとすることができる。また、この場合の１行は、詳しくは３行、つまり赤の画素からなる行、緑の画素からなる行および青の画素からなる行で構成される。 When the liquid crystal display device 1 is used for a portable information terminal having a telephone function, the diagonal size of the display area is, for example, 2 inches. The liquid crystal display device 1 may have a display area of 160 rows in the horizontal scanning direction × 160 columns in the vertical scanning direction. One row in this case is specifically composed of three rows, that is, a row composed of red pixels, a row composed of green pixels, and a row composed of blue pixels.
液晶表示装置１は、透明なガラスなどを材質とするアレイ基板１００を備え、その上に、図示しない複数の信号線と複数の走査線とが交差するように形成される。 The liquid crystal display device 1 includes an array substrate 100 made of transparent glass or the like, on which a plurality of signal lines (not shown) and a plurality of scanning lines intersect.
また、液晶表示装置１では、信号線と走査線とが交差する各交差部に画素が構成され、アレイ基板１００上では、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）などのスイッチ素子が画素ごとに形成される。 Further, in the liquid crystal display device 1, a pixel is formed at each intersection where the signal line and the scanning line intersect, and a switch element such as a TFT (Thin Film Transistor) is formed on the array substrate 100 for each pixel. The
また、アレイ基板１００上には透明樹脂層１０１が形成される。この透明樹脂層１０１上の画素内透過表示領域１１には、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ)などを材質とする透明な透明電極１０２Ａが形成されるとともに、アレイ基板１００上の画素内反射表示領域１２には、アルミニウムなどを材質とする不透明な、つまり外光を反射する反射電極１０２Ｂが形成される。これらの透明電極１０２Ａと反射電極１０２Ｂとで画素電極１０２が構成され、画素電極１０２上には、配向膜１０３が形成される。 A transparent resin layer 101 is formed on the array substrate 100. In the in-pixel transmissive display region 11 on the transparent resin layer 101, a transparent transparent electrode 102A made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like is formed, and in-pixel reflection on the array substrate 100 is performed. In the display region 12, an opaque electrode 102B made of aluminum or the like, that is, reflecting external light is formed. The transparent electrode 102A and the reflective electrode 102B constitute a pixel electrode 102, and an alignment film 103 is formed on the pixel electrode 102.
また、液晶表示装置１では、アレイ基板１００に対し、ホモジニアス配向されたネマチック液晶からなりかつ位相差がλ／２である液晶層１０４を挟んで、透明なガラスなどを材質とする対向基板１０５が対向している。なお、ある用途においては、液晶層１０４の厚さを、例えば３μｍ以下とすることで、液晶の応答速度を十分に速くすることができる。 In the liquid crystal display device 1, the counter substrate 105 made of transparent glass or the like is sandwiched between the array substrate 100 and a liquid crystal layer 104 made of homogeneously aligned nematic liquid crystal and having a phase difference of λ / 2. Opposite. In some applications, the liquid crystal response speed can be sufficiently increased by setting the thickness of the liquid crystal layer 104 to, for example, 3 μm or less.
また、対向基板１０５上には、画素に応じた色を発色させる部分からなるカラーフィルタ層１０６が形成される。 On the counter substrate 105, a color filter layer 106 made of a portion that develops a color corresponding to the pixel is formed.
カラーフィルタ層１０６上では、ＩＴＯなどを材質とする透明な対向電極１０７が画素内反射表示領域１２だけに形成される。 On the color filter layer 106, a transparent counter electrode 107 made of ITO or the like is formed only in the intra-pixel reflective display region 12.
画素内反射表示領域１２のカラーフィルタ層１０６と対向電極１０７との上には、配向膜１０８が形成される。 An alignment film 108 is formed on the color filter layer 106 and the counter electrode 107 in the intra-pixel reflective display region 12.
アレイ基板１００の背後面上には、位相差板１０９、λ／２板１１０および偏光板１１１が順次に形成され、対向基板１０５の手前面上には、λ／２板１１２および偏光板１１３が順次に形成される。
A phase difference plate 109, a λ / 2
上記構成の液晶表示装置１では、例えば、信号線への映像信号の供給がなく、これにより、画素電極１０２と対向電極１０７との間に電位差が生じていないときに、画素内透過表示領域１１の偏光板１１１の透過軸を透過した直線偏光は、λ／２板１１０により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。このλ／２板１１０に波長５５０ｎｍの光を入射したときの位相差が波長に換算して２００ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下であれば、ここを出射する光が楕円偏光となってもこれを実質的に直線偏光として扱うことができ、このことはλ／２板１１２においても同様である。
In the liquid crystal display device 1 having the above configuration, for example, when the video signal is not supplied to the signal line, and no potential difference is generated between the pixel electrode 102 and the counter electrode 107, the in-pixel transmissive display region 11 is displayed. The linearly polarized light transmitted through the transmission axis of the polarizing plate 111 is rotated by 90 degrees while being linearly polarized by the λ / 2
さて、この直線偏光は、位相差板１０９により直線偏光に近い楕円偏光となりかつその偏光軸が約９０度回転する。例えば、この位相差板１０９に波長５５０ｎｍの光を入射したときの位相差は波長に換算して１００ｎｍ以上かつ３００ｎｍ以下であり、この位相差に応じた楕円率の楕円偏光が位相差板１０９から出射する。この楕円偏光は、位相差がλ／２の液晶層１０４により、その楕円率を維持しながらその偏光軸が９０度回転する。なお、液晶層１０４に電界を印加しないで波長５５０ｎｍの光を液晶層１０４に入射したときの位相差が波長に換算して２００ｎｍ以上かつ４００ｎｍ以下であれば実質的に位相差がλ／２となるので上記の作用効果が得られる。 The linearly polarized light becomes elliptically polarized light close to linearly polarized light by the phase difference plate 109, and its polarization axis rotates about 90 degrees. For example, the phase difference when light having a wavelength of 550 nm is incident on the phase difference plate 109 is 100 nm or more and 300 nm or less in terms of wavelength, and elliptically polarized light having an ellipticity corresponding to the phase difference is from the phase difference plate 109. Exit. The polarization axis of the elliptically polarized light is rotated by 90 degrees while maintaining the ellipticity by the liquid crystal layer 104 having a phase difference of λ / 2. Note that when the phase difference when light having a wavelength of 550 nm is incident on the liquid crystal layer 104 without applying an electric field to the liquid crystal layer 104 is converted to the wavelength and is 200 nm or more and 400 nm or less, the phase difference is substantially λ / 2. Therefore, the above-described effects can be obtained.
この楕円偏光は、λ／２板１１２により、その楕円率を維持しながらその偏光軸が９０度回転する。この楕円偏光は、その偏光軸の方向が偏光板１１３の透過軸の方向と一致するので、その強度を偏光板１１１を透過したときの強度と略同一にして偏光板１１３を透過する。すなわち、画素内透過表示領域１１ではノーマリーホワイト表示がなされる。 The elliptical polarization of the elliptically polarized light is rotated by 90 degrees while maintaining the ellipticity by the λ / 2 plate 112. Since the direction of the polarization axis of this elliptically polarized light coincides with the direction of the transmission axis of the polarizing plate 113, the intensity of the elliptically polarized light is transmitted through the polarizing plate 113 with substantially the same intensity as that when the light passes through the polarizing plate 111. That is, normally white display is performed in the in-pixel transmissive display area 11.
同様な理由から画素電極１０２と対向電極１０７との間に電位差が生じていないときには、画素内反射表示領域１２の偏光板１１３の透過軸を透過した直線偏光は、λ／２板１１２により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。なお、λ／２板１１２の位相差が正確にλ／２でない場合には、この直線偏光は楕円偏光となるが、その楕円率が０．３以下ならば実質的に直線偏光として扱うことができる。 For the same reason, when there is no potential difference between the pixel electrode 102 and the counter electrode 107, the linearly polarized light transmitted through the transmission axis of the polarizing plate 113 in the intra-pixel reflective display region 12 is linearly polarized by the λ / 2 plate 112. The polarization axis rotates by 90 degrees. If the phase difference of the λ / 2 plate 112 is not exactly λ / 2, this linearly polarized light becomes elliptically polarized light. However, if the ellipticity is 0.3 or less, it can be treated as substantially linearly polarized light. it can.
さて、この直線偏光は、液晶層１０４により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。この直線偏光は、反射電極１０２Ｂで反射し、再び液晶層１０４により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。この直線偏光は、再びλ／２板１１２により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。この直線偏光は、その偏光軸の方向が偏光板１１３の透過軸の方向と一致するので、その強度を最初に偏光板１１３を透過したときの強度と同一にして偏光板１１３を透過する。すなわち、画素内反射表示領域１２ではノーマリーホワイト表示がなされる。 Now, the polarization axis of the linearly polarized light is rotated by 90 degrees while being linearly polarized by the liquid crystal layer 104. The linearly polarized light is reflected by the reflective electrode 102B, and the polarization axis of the liquid crystal layer 104 is rotated by 90 degrees while being linearly polarized again. The linearly polarized light is again linearly polarized by the λ / 2 plate 112 and its polarization axis is rotated by 90 degrees. Since the direction of the polarization axis of the linearly polarized light coincides with the direction of the transmission axis of the polarizing plate 113, the linearly polarized light is transmitted through the polarizing plate 113 with the same intensity as that when first transmitted through the polarizing plate 113. That is, normally white display is performed in the intra-pixel reflective display region 12.
一方、液晶表示装置１では、映像信号が信号線に供給され、例えば、その振幅が最大となり、これにより、画素電極１０２と対向電極１０７との間に最大の電位差が生じているときには、画素内透過表示領域１１の偏光板１１１の透過軸を透過した直線偏光は、λ／２板１１０により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。この直線偏光は、位相差板１０９により直線偏光に近い楕円偏光となりかつその偏光軸が約９０度回転する。この楕円偏光は、上記した電極間の電位差により位相差がほぼなくなった液晶層１０４を透過する。この液晶層１０４では、そのアレイ基板１００側および対向基板１０５側の界面における液晶分子の起き上がりが不完全なことによる残留位相差を除いて位相差がほぼなくなるのである。この液晶層１０４を透過する楕円偏光はその楕円率と偏光軸の方向をほぼ維持する。この楕円偏光は、λ／２板１１２により、その楕円率を維持しながらその偏光軸が９０度回転する。この楕円偏光は、その偏光軸の方向が偏光板１１３の透過軸の方向に対して９０度ずれているので、偏光板１１３に吸収される。すなわち、画素電極１０２と対向電極１０７との間に最大の電位差が生じているときの画素内透過表示領域１１ではブラック表示がなされる。
On the other hand, in the liquid crystal display device 1, when the video signal is supplied to the signal line and, for example, the amplitude is maximized, and the maximum potential difference is generated between the pixel electrode 102 and the counter electrode 107, The linearly polarized light that has been transmitted through the transmission axis of the polarizing plate 111 in the transmissive display area 11 is rotated by 90 degrees while being linearly polarized by the λ / 2
同様にして、画素電極１０２と対向電極１０７との間に最大の電位差が生じているときには、画素内反射表示領域１２の偏光板１１３の透過軸を透過した直線偏光は、λ／２板１１２により直線偏光のままその偏光軸が９０度回転する。この直線偏光が透過する液晶層１０４では、画素内反射表示領域１２に対向電極１０７がないことより、電極間の電位差による電界が、液晶層１０４の厚さ方向から傾いた方向に印加される。よって、画素内反射表示領域１２における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度が画素内透過表示領域１１における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度よりも小さくなる。なぜならば、画素内透過表示領域１１では、電界が液晶層１０４の厚さ方向に印加されるからである。 Similarly, when the maximum potential difference is generated between the pixel electrode 102 and the counter electrode 107, the linearly polarized light transmitted through the transmission axis of the polarizing plate 113 in the intra-pixel reflective display region 12 is transmitted by the λ / 2 plate 112. The polarization axis of the linearly polarized light rotates 90 degrees. In the liquid crystal layer 104 through which the linearly polarized light passes, the electric field due to the potential difference between the electrodes is applied in a direction inclined from the thickness direction of the liquid crystal layer 104 because the counter electrode 107 is not provided in the intra-pixel reflection display region 12. Therefore, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12 is smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel transmissive display region 11. This is because an electric field is applied in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the in-pixel transmissive display region 11.
これにより、画素内反射表示領域１２の液晶層１０４にだけ位相差を持たせることができる。以下、この位相差をλ／４とする。この位相差をもつ液晶層１０４により、λ／２板１１２を透過した直線偏光は円偏光に変換される。この円偏光は、反射電極１０２Ｂで反射し、位相差がλ／４になった液晶層１０４を再び透過する際に、直線偏光に変換される。この直線偏光は、その偏光軸の方向が偏光板１１３の透過軸の方向に対して９０度ずれているので、偏光板１１３に吸収される。すなわち、画素電極１０２と対向電極１０７との間に最大の電位差が生じているときの画素内透過表示領域１１ではブラック表示がなされる。 Thereby, only the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12 can have a phase difference. Hereinafter, this phase difference is assumed to be λ / 4. By the liquid crystal layer 104 having this phase difference, the linearly polarized light transmitted through the λ / 2 plate 112 is converted into circularly polarized light. This circularly polarized light is reflected by the reflective electrode 102B and converted to linearly polarized light when it is transmitted again through the liquid crystal layer 104 having a phase difference of λ / 4. The linearly polarized light is absorbed by the polarizing plate 113 because the direction of the polarization axis is shifted by 90 degrees with respect to the direction of the transmission axis of the polarizing plate 113. That is, black display is performed in the in-pixel transmissive display region 11 when the maximum potential difference is generated between the pixel electrode 102 and the counter electrode 107.
なお、上記の動作説明では言及しなかったが、画素内透過表示領域１１および画素内反射表示領域１２から出射する光は、カラーフィルタ層１０６により応じた色に着色される また、映像信号の振幅が最大でない場合に、画素内透過表示領域１１および画素内反射表示領域１２から出射する光の強度はその振幅に応じたものとなり、これにより、振幅を連続的に変化させることで透過率および反射率を連続的に変化させることができる。すなわち、階調表示を行うことができる。 Although not mentioned in the above description of the operation, the light emitted from the intra-pixel transmissive display region 11 and the intra-pixel reflective display region 12 is colored by the color filter layer 106 according to the amplitude of the video signal. Is not the maximum, the intensity of the light emitted from the in-pixel transmissive display region 11 and the in-pixel reflective display region 12 is in accordance with the amplitude, and thus the transmittance and the reflection are changed by continuously changing the amplitude. The rate can be changed continuously. That is, gradation display can be performed.
以上のように、画素内反射表示領域１２における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度が画素内透過表示領域１１における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度よりも小さくなるようにしたことで、具体的には、画素内透過表示領域１１において液晶層１０４の厚さ方向に電界を印加するとともに画素内反射表示領域１２において液晶層１０４の厚さ方向から傾いた方向に電界を印加するようにしたことで、さらに具体的には、画素内透過表示領域１１のアレイ基板１００および対向基板１０５ならびに画素内反射表示領域１２のアレイ基板１００に電極を配置したことで、以下の効果が得られる。 As described above, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12 is made smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel transmissive display region 11. Specifically, an electric field is applied in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel transmissive display region 11, and an electric field is applied in a direction inclined from the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12. Therefore, more specifically, the following effects can be obtained by arranging the electrodes on the array substrate 100 and the counter substrate 105 of the in-pixel transmissive display region 11 and the array substrate 100 of the in-pixel reflective display region 12.
つまり、画素内透過表示領域１１の液晶層１０４における位相差と画素内反射表示領域１２の液晶層１０４における位相差とが相違するので、マルチギャップ液晶表示装置のように、その透過率がシングルギャップ液晶表示装置の透過率より低くなってしまうことがなく、また、画素内反射表示領域に透明段差膜を形成するプロセスとその分のコストが不要であり、また、画素内透過表示領域のセルギャップを画素内反射表示領域でのセルギャップと同様に小さくすることができるので、両方の表示領域で液晶の応答速度を速くできる。よって、シングルギャップ方式によっても透過表示と反射表示の両方で高い表示品質が得られる。 That is, since the phase difference in the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel transmissive display region 11 and the phase difference in the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12 are different, the transmittance is a single gap as in a multi-gap liquid crystal display device. It does not become lower than the transmittance of the liquid crystal display device, and the process and cost for forming a transparent step film in the reflection display area in the pixel are unnecessary, and the cell gap of the transmission display area in the pixel is not required. Can be reduced in the same manner as the cell gap in the intra-pixel reflective display region, so that the response speed of the liquid crystal can be increased in both display regions. Therefore, high display quality can be obtained in both transmissive display and reflective display even by the single gap method.
［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置２が備える画素の断面図である。ここでは、図１の液晶表示装置１が備える構成要素には同一の符号を付して重複説明を省き、図１と図２の差異を中心に説明する。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a pixel provided in the liquid crystal display device 2 according to the second embodiment of the present invention. Here, the components provided in the liquid crystal display device 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and the difference between FIG. 1 and FIG. 2 will be mainly described.
図２に示すように、液晶表示装置２では、反射電極１０２Ｂを設ける代わりに、アレイ基板１００上の画素内反射表示領域１２に反射板１０２Ｃが設けられ、対向電極１０７が画素内反射表示領域１２にも設けられる。かかる構成によっても、画素内反射表示領域１２の液晶層１０４に厚さ方向から傾いた方向の電界が印加され、これにより、画素内反射表示領域１２における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度が画素内透過表示領域１１における液晶層１０４の厚さ方向の電界強度よりも小さくなるので、図１の液晶表示装置１のときと同様の作用効果が得られる。 As shown in FIG. 2, in the liquid crystal display device 2, instead of providing the reflective electrode 102 </ b> B, a reflective plate 102 </ b> C is provided in the intra-pixel reflective display region 12 on the array substrate 100, and the counter electrode 107 is provided in the intra-pixel reflective display region 12. Also provided. Even in such a configuration, an electric field in a direction inclined from the thickness direction is applied to the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12, and thereby the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the intra-pixel reflective display region 12 is increased. Since the electric field intensity in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 in the transmissive display region 11 within the pixel is smaller, the same effect as that of the liquid crystal display device 1 of FIG. 1 can be obtained.
［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る液晶表示装置３が備える画素の断面図である。ここでは、図１の液晶表示装置１が備える構成要素には同一の符号を付して重複説明を省き、図１と図２の差異を中心に説明する。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a pixel provided in the liquid crystal display device 3 according to the third embodiment of the present invention. Here, the components provided in the liquid crystal display device 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and the difference between FIG. 1 and FIG. 2 will be mainly described.
液晶表示装置３では、対向電極１０７が画素内反射表示領域１２にも設けられ、その一部が欠落している。これにより、欠落している部分の近傍においては、液晶層１０４の厚さ方向の電界強度が小さくなるので、同様の作用効果が得られる。なお、反射電極１０２Ｂの一部を欠落させた場合や対向電極１０７と反射電極１０２Ｂのそれぞれにおいて一部を欠落させた場合にも同様の作用効果が得られる。 In the liquid crystal display device 3, the counter electrode 107 is also provided in the intra-pixel reflection display region 12, and a part thereof is missing. As a result, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 is reduced in the vicinity of the missing portion, so that the same effect can be obtained. The same effect can be obtained when a part of the reflective electrode 102B is omitted or when a part of each of the counter electrode 107 and the reflective electrode 102B is omitted.
［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置４が備える画素の断面図である。ここでは、図２の液晶表示装置２が備える構成要素には同一の符号を付して重複説明を省き、図２と図４の差異を中心に説明する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a pixel provided in the liquid crystal display device 4 according to the fourth embodiment of the present invention. Here, the components provided in the liquid crystal display device 2 of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted, and the difference between FIG. 2 and FIG. 4 will be mainly described.
液晶表示装置４では、透明電極１０２Ａが画素内反射表示領域１２にも設けられ、その一部が欠落している。これにより、欠落している部分の近傍においては、液晶層１０４の厚さ方向の電界強度が小さくなるので、同様の作用効果が得られる。なお、対向電極１０７の一部を欠落させた場合や対向電極１０７と透明電極１０２Ａのそれぞれにおいて一部を欠落させた場合にも同様の作用効果が得られる。 In the liquid crystal display device 4, the transparent electrode 102 </ b> A is also provided in the intra-pixel reflection display region 12, and a part thereof is missing. As a result, the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer 104 is reduced in the vicinity of the missing portion, so that the same effect can be obtained. Similar effects can be obtained when a part of the counter electrode 107 is missing or when a part of each of the counter electrode 107 and the transparent electrode 102A is missing.
なお、上記の各実施の形態では、カラーフィルタ層１０６を設けないで、モノクロ表示を行う液晶表示装置を構成してもよい。 In each of the above embodiments, a liquid crystal display device that performs monochrome display may be configured without providing the color filter layer 106.
また、上記の各実施の形態では、ノーマリーホワイト表示を行ったが、例えば、偏光板１１３の透過軸の方向を９０度回転させることで、ノーマリーブラック表示を行うようにしてもよい。 In each of the above embodiments, normally white display is performed. However, normally black display may be performed by rotating the direction of the transmission axis of the polarizing plate 113 by 90 degrees.
１，２，３，４…液晶表示装置
１１…画素内透過表示領域
１２…画素内反射表示領域
１００…アレイ基板
１０１…透明樹脂層
１０２…画素電極
１０２Ａ…透明電極
１０２Ｂ…反射電極
１０２Ｃ…反射板
１０３、１０８…配向膜
１０４…液晶層
１０５…対向基板
１０６…カラーフィルタ層
１０７…対向電極
１０９…位相差板
１１０、１１２…λ／２板
１１１、１１３…偏光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3, 4 ... Liquid crystal display device 11 ... In-pixel transmissive display area 12 ... In-pixel reflective display area 100 ... Array substrate 101 ... Transparent resin layer 102 ... Pixel electrode 102A ... Transparent electrode 102B ... Reflective electrode 102C ... Reflector plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 103,108 ... Orientation film 104 ... Liquid crystal layer 105 ... Opposite substrate 106 ... Color filter layer 107 ... Counter electrode 109 ...
Claims (9)
前記走査線と信号線とが交差する各交差部に各画素が配置され、
前記画素内に、光を透過して透過表示を行う画素内透過表示領域と、外光を反射して反射表示を行う画素内反射表示領域とを備え、
前記アレイ基板と前記対向基板とに配置されて前記液晶層に電界を印加する電極を備え、
前記電極は、前記画素内反射表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度が前記画素内透過表示領域における液晶層の厚さ方向の電界強度よりも小さくなるようにしたものであることを特徴とする液晶表示装置。 An array substrate in which a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines intersect, and a counter substrate facing the array substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween,
Each pixel is arranged at each intersection where the scanning line and the signal line intersect,
In the pixel, a pixel transmissive display region that transmits light and performs transmissive display, and an intra-pixel reflective display region that reflects light by reflecting external light,
An electrode that is disposed on the array substrate and the counter substrate and applies an electric field to the liquid crystal layer;
The electrode is configured such that the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel reflective display region is smaller than the electric field strength in the thickness direction of the liquid crystal layer in the intra-pixel transmissive display region. A liquid crystal display device.
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