JP3166377B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3166377B2
JP3166377B2 JP01753093A JP1753093A JP3166377B2 JP 3166377 B2 JP3166377 B2 JP 3166377B2 JP 01753093 A JP01753093 A JP 01753093A JP 1753093 A JP1753093 A JP 1753093A JP 3166377 B2 JP3166377 B2 JP 3166377B2
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信也 経塚
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553Reflecting elements

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  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、反射型液晶表示装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の反射型液晶表示装置の構造
を断面にして示す図面である。全体を符号1で示す反射
型液晶表示装置は、ガラス等の透明絶縁性基板10の上
に薄膜トランジスタ(TFT)による画素選択スイッチ
20が設けられ、アクリルレジン層30で覆われる。ア
クリルレジン層30の上面には粗面化された表面42を
有するAl反射電極40が配設され、その上部に黒色染
料分子52を含むゲストホスト型液晶層50が設けられ
る。液晶層50の上面は対向透明電極60で覆われ、対
向透明電極60上にカラーフィルタ70が設けられる。
カラーフィルタ70の上面はガラス等の透明絶縁性基板
80で覆われる。画素選択スイッチ20が選択されない
状態では、液晶層50には電圧が印加されず、液晶50
Aはフォーカルコニック配列状態となる。この状態では
液晶中の黒色染料分子52により光が吸収され、その画
素は黒色表示となる。画素選択スイッチ20が選択され
た状態では、液晶層50に電圧が印加され、液晶50B
は液晶分子の長軸方向が電界方向に揃う。この状態では
液晶層50での光吸収は生じない。したがって、入射し
た光はAl反射電極40により反射され、その上のカラ
ーフィルタ70の色が表示される。
【0003】従来、色表示の場合の輝度を向上させる目
的で、TFT20上にAl反射電極40を形成して開口
率を大きくすること、カラーフィルタ70に高い透過率
を有する材料を用いること、Al反射電極40を表面に
微小な凹凸を有するアクリルレジン30の上に形成して
Alの表面を粗面化することにより、Al反射電極40
の反射率を大きくすること、等の手段が採用されてきた
が、十分な輝度は得られていなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5は図4に示す液晶
表示装置の作用を示す。入力光R1は、A1反射電極4
0で反射され、液晶層50、ガラス基板80を通過して
反射光R2として外部(空気中)90に取り出される。
しかし、空気の屈折率が1.0に対して通常、液晶層5
0及び、ガラス基板80の屈折率が約1.5であるため
に、ガラス/空気の界面82にθi≧41.8°(臨界
角:θc)より大きな角度で入射した光は全反射してし
まうため、反射光の約45%しか外部に取り出されない
ことになる。全反射した光は液晶層50を通過し、再度
A1反射電極40に入射し乱反射され、その一部は臨界
角より小さい角度でがラス/空気の界面82に入射し、
外部に取り出されることになるが、液晶層50を通過す
る際、黒色染料分子52の長軸方行と平行に進行する光
は、ほとんど吸収されないが、黒色染料分子52の長軸
方向に対して斜めに進行する光は黒色染料分子52によ
って吸収されるため、ガラス/空気の界面82とA1反
射電極40との間で、反射を繰り返すうちに液晶層50
で吸収されてしまう。以上の理由により、従来の構造で
は、A1反射電極40で反射された光の外部取り出し効
率が低く、十分な輝度が得られなかった。従って、本発
明の目的は上述した外部取り出し効率の低下という問題
を改善し、反射電極に入射した光を効率良く取り出し、
十分な輝度を有する反射型液晶表示装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】 すなわち、本発明は、
反射型液晶表示装置において、表面が粗面化された反射
画素電極と前記液晶層の間に、前記液晶層より屈折率の
大きな透明絶縁層を設けるとともに、前記透明絶縁層を
前記反射画素電極毎に分離したことを特徴とする。本発
明において、前記透明絶縁層としては屈折率が2.0以
上からなる材料が好ましく、例えば、Ta2 5 、Zn
s、ZnSe等が挙げられる。
【0006】
【作用】空気の屈折率1.0、ガラス、液晶層の屈折率
を1.5、透明絶縁層の屈折率を2.25とすると、空
気/ガラス界面の臨界角と液晶/透明絶縁層界面の臨界
角は等しくなる(θc=41.8°)。透明絶縁層から
液晶層に入射した光はスネルの法則により従い屈折す
る。空気/ガラス界面に臨界角以下の角度で入射するた
めには、液晶/透明絶縁層界面にθi<26.4°で入
射する必要がある。一方、液晶/透明絶縁層界面にθi
≧41.8°で入射した光は全反射し、再度反射電極に
入射し、乱反射され、その一部はθi<26.4°の条
件を満たす角度で液晶/透明絶縁層界面に入射する。透
明絶縁層による光の吸収は、液晶等に比べると非常に小
さく、液晶/透明絶縁層と反射電極との間で反射を繰り
返してもほとんど吸収はない。従って、反射された光
が、液晶層により吸収される割合は、従来の約55%に
対して、約18%と著しく減少する。本発明によれば、
上記のように液晶層により吸収される光を少なくし、外
部取り出し効率を高めることができる。
【0007】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す反射型液
晶表示装置の断面図である。全体を符号1Aで示す反射
型液晶表示装置は、ガラス等の透明絶縁性基板10の上
に薄膜トランジスタ(TFT)による画素選択スイッチ
20が設けられる。TFTによる画素選択スイッチ20
は、ゲート電極21、ゲート絶縁膜22、半導体層2
3、保護層24、オーミック接合層25、ソース及びド
レーン電極26からなる。TFT20の上部はアクリル
レジン層30で覆われ、Al反射電極40が配設され
る。この反射電極40の表面42は、凹凸面をもつアク
リルレジン層30の上面に形成されることにより粗面化
される。
【0008】本発明の反射型液晶表示装置は、反射電極
40の上面に透明絶縁層100が積層される。透明絶縁
層100の上部には黒色染料分子52を含むゲストホス
ト液晶層50が充填され、対向透明電極60、カラーフ
ィルタ70、ガラス基板80が配設される。黒色染料分
子を含むゲストホスト液晶50は屈折率1.5程度であ
るのに対して、透明絶縁層100を液晶層より屈折率の
高い材料で形成する。透明絶縁層100の材料として
は、例えば屈折率(n=2.1)を有するTa25が採
用される。
【0009】図3は本発明の作用を示す説明図である。
反射電極40の上部に配設する透明絶縁層100の屈折
率n=2.25、液晶層50の屈折率n=1.5、ガラ
ス基板の屈折率n=1.5、空気90の屈折率n=1.
0に設定する。以上のように各層の屈折率を設定する
と、空気/ガラス界面の臨界角θcと、液晶/透明絶縁
層界面の臨界角θcは、共にθc=41.8°となり、
等しい臨界角となる。入射光R1は反射電極40で反射
され、透明絶縁層100から液晶層50に入射し、スネ
ルの法則により屈折する。空気/ガラス界面に臨界角以
下の角度で入射するためには、液晶/透明絶縁層界面に
θi<26.4°で入射する必要がある。
【0010】一方、液晶/透明絶縁層界面にθi≧4
1.8°で入射した光は全反射し、再度反射電極に入射
し、乱反射され、その一部はθi<26.4°の条件を
満たす角度で液晶/透明絶縁層界面に入射する。透明絶
縁層による光の吸収は、液晶等に比べると非常に小さ
く、液晶/透明絶縁層と反射電極との間で反射を繰り返
してもほとんど吸収はない。従って、反射された光が、
液晶層により吸収される割合は、従来の約55%に対し
て、約18%と著しく減少する。本発明によれば、上記
のように液晶層により吸収される光を少なくし、外部取
り出し光R2の外部取り出し効率を高めることができ
る。
【0011】図2は本発明の第2の実施例を示す。全体
を符号1Bで示す反射型液晶表示装置は、第1の実施例
と同様に、ガラス等の透明絶縁性基板10の上に薄膜ト
ランジスタ(TFT)による画素選択スイッチ20が設
けられる。TFTによる画素選択スイッチ20は、ゲー
ト電極21、ゲート絶縁膜22、半導体層23、保護層
24、オーミック接合層25、ソース及びドレーン電極
26からなる。TFT20の上部はアクリルレジン層3
0で覆われ、Al反射電極40が配設される。本実施例
の反射型液晶表示装置は、反射電極40の上面に透明絶
縁層100Aが積層される。透明絶縁層100Aは分離
部102を介して各画素毎に分離されており、その上部
には黒色染料分子52を含むゲストホスト液晶層50が
充填され、対向透明電極60、カラーフィルタ70、ガ
ラス基板80が配設される。
【0012】本実施例にあっては、反射電極40の上面
に積層する透明絶縁層100Aが各画素毎に分離されて
いるので、隣接画素への光の漏れを抑えることができ
る。より明瞭な表示を達成することができる。本発明の
実施例として、液晶層には、黒色染料分子を含むゲスト
ホスト液晶を用いているが、この材料に限ったものでな
く黒色以外の、赤、青等の色素を含んだ液晶を使用する
ことができる。また、ゲストホスト液晶だけでなく、色
素を含んだ高分子分散液晶も用いることも可能である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、上記説明のように液晶
層による光吸収を減少させ、外部取り出し効果を高める
ことができ、十分な輝度を有する反射型液晶表示装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す反射型液晶表示装置
の断面図。
【図2】 本発明の別の実施例を示す反射型液晶表示装
置の断面図。
【図3】 本発明による反射型液晶表示装置の部分的断
面図であり、該装置において光が繰り返し反射する様子
を模式的に示したものである。
【図4】 従来の反射型液晶表示装置の断面図。
【図5】 従来の反射型液晶表示装置の部分的断面図で
あり、該装置において光が繰り返し反射する様子を模式
的に示したものである。
【符号の説明】
10 透明絶縁性基板、 20 画素選択スイッチ、
21 ゲート電極、22 ゲート絶縁膜、 23 半導
体層、 24 保護層、 25 オーミック接合層、
26 ソース、ドレーン電極、 30 アクリルレジン
層、40 反射電極、 50 液晶層、 60 対向透
明電極、 70 カラーフィルタ、 80 ガラス基
板、 100 透明絶縁層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−267220(JP,A) 特開 昭58−130380(JP,A) 特開 昭58−116575(JP,A) 特開 昭58−118691(JP,A) 特開 昭59−13277(JP,A) 特開 昭59−69785(JP,A) 特開 昭58−127970(JP,A) 特開 平4−368912(JP,A) 特開 平6−27481(JP,A) 特開 平6−75238(JP,A) 特開 昭55−9517(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1343

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面が粗面化された反射画素電極と透明
    電極の間に色素を含んだ液晶層を挟持してなる反射型液
    晶表示装置において、前記反射画素電極と前記液晶層の
    間に、前記液晶層より屈折率の大きな透明絶縁層を設け
    るとともに、前記透明絶縁層を前記反射画素電極毎に分
    離したことを特徴とする反射型液晶表示装置。
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