JP3666181B2 - Reflective and transmissive type display device - Google Patents

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    • 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
    • G02F1/133555Transflectors

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、昼間等外光が明るい時これを利用して画像を写し出す一方、夜間等外光が乏しい場合バックライト(背面光源)を利用して画像を写し出す反射型兼透過型表示装置に関する。 The present invention, while Projects an image using this time a bright daylight or the like outside light, if such as nighttime ambient light is poor by using a backlight (backlight source) relates to a reflective and transmissive type display apparatus Projects image.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
電気光学物質として液晶を利用した表示装置には種々のモードがあり、現在ツイスト配向又はスーパーツイスト配向されたネマティック液晶を用いたTNモードあるいはSTNモードが主流となっている。 The display device using a liquid crystal as an electro-optical material has various modes, is TN mode or STN mode using a nematic liquid crystal which is now twisted or super-twisted orientation has become mainstream. しかしながら、これらのモードは動作原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収がある為透過率が低く明るい表示画面が得られない。 However, these modes are required a pair of polarizing plates on the operation principle, the light absorption is due transmittance can not be obtained a bright display screen low. これらのモードの他、二色性色素を利用したゲストホストモードも開発されている。 In addition to these modes, guest-host mode using a dichroic dye has also been developed. ゲストホストモードの液晶表示装置は液晶に添加した二色性色素の吸収係数の異方性を利用して表示を行なうものである。 The liquid crystal display device of a guest-host mode is to perform display by utilizing the anisotropy of the absorption coefficient of the dichroic dye added to the liquid crystal. 棒状構造の二色性色素を用いると、色素分子は液晶分子に平行に配列する性質があるので、電界を印加して液晶の分子配向を変化させると、色素の配向方向も変化する。 With the dichroic dye of the rod-like structure, the dye molecules since the property of aligned parallel to the liquid crystal molecules and by applying an electric field to change the molecular orientation of the liquid crystal also changes the alignment direction of the dye. この色素は方向によって着色したりしなかったりするので、電圧を印加することによって液晶表示装置の着色、無色を切り換えることができる。 The dye so or may not be colored depending on the direction, coloration of the liquid crystal display device by applying a voltage can be switched colorless.
【0003】 [0003]
図26は透過方式のハイルマイアー(HEILMEIER)型ゲストホスト液晶表示装置の構造を示しており、(A)は電圧無印加状態を表わし、(B)は電圧印加状態を表わしている。 Figure 26 shows the structure of Hairumaia (HEILMEIER) guest-host liquid-crystal display device of transmission type, (A) represents a state where no voltage is applied, (B) represents a voltage applied state. この液晶表示装置はp型色素と誘電異方性が正のネマティック液晶(N p液晶)を用いている。 The liquid crystal display device is p-type dye and dielectric anisotropy are using positive nematic liquid crystal (N p LCD). p型の二色性色素は分子軸にほぼ平行な吸収軸を持っており、分子軸に平行な偏光成分Lxを強く吸収し、それに垂直な偏光成分Lyはほとんど吸収しない。 p-type dichroic dye has a substantially absorption axis parallel to the molecular axis absorbs strongly polarized component parallel Lx to the molecular axis, perpendicular thereto polarization component Ly is hardly absorbed. (A)に示す電圧無印加状態では、光源からの入射光に含まれる偏光成分Lxがp型色素により強く吸収され、液晶表示装置は着色する。 In no voltage is applied to (A), the polarization component Lx contained in incident light from the light source is strongly absorbed by p-type dye, a liquid crystal display device is colored. これに対し、(B)に示す電圧印加状態では、誘電異方性が正のN p液晶が電界に応答して立ち上がり、これに合わせてp型色素も垂直方向に整列する。 In contrast, in the voltage application state (B), the dielectric anisotropy rises in response positive N p liquid crystal in an electric field, p-type dye is also vertically aligned accordingly. この為、偏光成分Lxはわずかに吸収されるだけで液晶表示装置はほぼ無色を呈する。 Therefore, the liquid crystal display device only in the polarization component Lx is slightly absorbed exhibits a substantially colorless. 入射光に含まれる他方の偏光成分Lyは電圧印加状態及び電圧無印加状態のいずれであっても二色性色素によって吸収されることはほとんどない。 Other polarization component Ly contained in the incident light is are rarely absorbed by the dichroic dye be any voltage applied state and no voltage is applied. 従って、透過型のゲストホスト液晶表示装置では、予め一枚の偏光板を介在させ、他方の偏光成分Lyを取り除き、コントラストの改善を図っている。 Thus, a transmission type guest-host liquid crystal display device, is interposed in advance one polarizing plate, remove the other polarization component Ly, thereby achieving an improvement in contrast.
【0004】 [0004]
上述した透過型のゲストホスト液晶表示装置では、十分なコントラストを得る為に、液晶表示装置の入射側に一枚の偏光板を配置し、入射光の偏光方向を液晶の配向方向と一致させている。 A transmission type guest-host liquid crystal display device described above, in order to obtain a sufficient contrast, placing the one polarizing plate on the incident side of the liquid crystal display device, and the polarization direction of the incident light to match the orientation of the liquid crystal there. しかしながら、このようにすると偏光板により原理的には入射光の50%(実際には40%程度)が失われる為、表示がTNモードのように暗くなってしまう。 However, since the 50% of the incident light in principle (actually about 40%) is lost by the polarizing plates in this manner to the display becomes dark as TN mode. この問題を改善する手法として、単に偏光板を取り除いただけでは吸光度のオンオフ比が著しく低下するので適当ではなく、種々の改善策が提案されている。 As a technique for improving this problem, simply removing the polarizing plate because the on-off ratio of the absorbance is significantly lowered not appropriate, various improvements have been proposed. 例えば図27に示すように、入射側から偏光板を除去する一方、出射側に四分の一波長板及び反射板を取り付けた反射型のゲストホスト液晶表示装置が提案されている。 For example, as shown in FIG. 27, while removing the polarizing plate from the incident side, reflective guest-host liquid crystal display device fitted with a quarter-wave plate and the reflection plate on the exit side is proposed. この方式では、互いに直交する2つの偏光成分Lx,Lyが、四分の一波長板によって往路及び復路で偏光方向を90°回転させ、偏光平分の入れ替えが行なわれる。 In this manner, the two polarization components Lx perpendicular to each other, Ly is, the polarization direction in the forward and backward by the quarter-wave plate rotate 90 °, replacement polarization plane component is performed. 従って、(A)に示すオフ状態(吸収状態)では、偏光成分Lx,Lyが入射光路か反射光路のいずれかで吸収を受けることになる。 Accordingly, will be subject to absorption at either the off state (absorption state) (A), the polarization components Lx, Ly is incident path or reflection optical path. 又(B)に示すオン状態(透過状態)ではいずれの偏光成分Lx,Lyもほとんど吸収を受けることはない。 The (B) are shown on state (transmission state) of any the polarization components Lx, Ly not subjected to almost absorbed. これにより、入射光の利用効率が顕著に改善でき、表示装置が明るくなる。 Thus, the utilization efficiency of the incident light can be remarkably improved, the display device becomes brighter.
【0005】 [0005]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
以上のように、従来のゲストホスト液晶表示装置は、図26に示した透過型と図27に示した反射型がある。 As described above, the conventional guest-host liquid crystal display device, there is a reflection type shown in transmissive and 27 shown in FIG. 26. 透過型は観察者が位置する表示装置の前面とは反対側の後面に照明用の背面光源(バックライト)を配置して画面を明るく照らし出している。 Transmission is started lighting up the screen by placing a back light source for illuminating the rear surface of the opposite side (back light) from the front surface of the display device a viewer located. 一方、反射型は太陽光等の外光を利用して画面を写し出す。 On the other hand, reflective type Projects the screen by using external light such as sunlight. 前者はバックライトを利用するので明るい表示が可能であり特にカラー表示に適しているが、バックライトが大きな電力を消費する。 The former is particularly suitable for color display is capable of bright display because it utilizes a backlight, but the backlight consumes large power. 例えば屋外で使用する場合、消費電力が大きい為携帯機器のディスプレイとしては不適当である。 For example, when used outdoors, it is unsuitable as a display for a portable device power consumption is large. 又、外光が豊富な明るい環境下では、逆にコントラストが低下する。 Further, under bright ambient light rich environments, the contrast is lowered conversely. これに対し、後者は外光を利用する為バックライトが不要となりその分消費電力を抑制できる。 In contrast, the latter backlight for using external light can be prevented correspondingly power consumption becomes unnecessary. 又、透過型と異なり反射型は明るい環境下でコントラストが高くなる。 Further, transmissive type and different reflective contrast is high in the bright environment. しかしながら、反射型は絶対的な画像輝度が低く高品位のカラー表示は難しい。 However, the reflection type high-definition color display is difficult low absolute image brightness. 又、夜間等外光が乏しくなる環境では表示の視認性が著しく低下する。 Further, visibility of the display is remarkably lowered in an environment such as nighttime ambient light becomes poor.
【0006】 [0006]
【課題を解決する為の手段】 Means for Solving the Problems]
述した従来の技術の課題を解決する為、本発明は昼間、夜間を問わず良好な表示状態が得られる反射型兼透過型表示装置を提供することを目的とする。 In order to solve the problems of the prior art described above, the present invention is daytime, and to provide a reflection type and transmission type display device obtained good display state regardless of the night. 係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。 It has taken the following means in order to achieve the purpose of. 即ち、本発明に係る反射型兼透過型表示装置は基本的な構成として、前方に位置し電極を備えた第1の透明基板と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極を備えた第2の透明基板と、該間隙に保持され入射する光を該電極に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質と、第2の透明基板側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層と、第2の透明基板より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源とを備えている。 That is, the reflective and transmissive type display device according to the present invention as a basic configuration, a first transparent substrate having a positioned forward electrode was now provided with a located behind electrode via a predetermined gap a second transparent substrate, an electro-optical material with light to modulate displayed in accordance with the voltage applied to the electrodes incident held in the gap, a large light incident arranged on the second transparent substrate side a light reflecting layer capable of transmitting a portion with reflecting portion and a rear light source for incident light toward the front as needed arranged behind the second transparent substrate. 係る構成において、通常は前方から後方に向って外部から入射する光の大部分を該光反射層で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って該背面光源から入射する光の一部分を該光反射層で遮ることなく前方に透過して表示を行ない、前記光反射層が基板に対して平行ではなくある角度を以て傾斜している In the configuration according normally incident most of the light incident from the outside toward the front to the rear along with performing display by reflecting forward by the optical reflective layer, from the back surface light source toward the front from the rear if required a portion of the light have rows of show through the front without blocking by the optical reflective layer, the light reflecting layer is inclined at an angle with rather than parallel to the substrate. 好ましくは、第1及び第2の透明基板に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、前記光反射層は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなり、各反射要素は前方から入射した光の大部分を反射する金属膜及び後方から入射した光の一部分を透過する為に該金属膜の一部を除去した微小な開口を有しており、加えて該光反射層の後方に位置し該背面光源から発した光を各画素の開口に向けて集光するマイクロレンズを備えている。 Preferably, each of the electrodes provided on the first and second transparent substrates defining a matrix of pixels to face each other, the light-reflecting layer is a collection of subdivided reflective element corresponding to each pixel becomes, each reflective element has a minute opening by removing part of the metal film in order to transmit a portion of light incident from the metal film and the rear reflects a large portion of the light incident from the front, Additionally and a microlens for condensing light emitted from the position to the back surface light source behind the light reflective layer toward the opening of each pixel. また好ましくは、前記電気光学物質はホストとなるネマティック液晶にゲストとなる二色性色素を添加したゲストホスト液晶であり、前記第2の透明基板は該光反射層と該ゲストホスト液晶との間に外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層を備えており、前記背面光源は該第2の透明基板との間に該背面光源から入射する光の変調を可能にする偏光板及び四分の一波長板を備えている。 Also preferably, the electro-optical material is a guest-host liquid crystal prepared by adding a dichroic dye as a guest to the nematic liquid crystal as a host, between the second transparent substrate is light reflective layer and the guest-host liquid crystal the modulation of the light incident from the outside is provided with a quarter-wave layer to improve the efficiency of the backlight source enables modulation of the light incident from the back surface light source between the second transparent substrate and a polarizing plate and a quarter-wave plate.
【0007】 [0007]
本発明に係る反射型兼透過型表示装置は入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層を備えている。 Reflective and transmissive type display device according to the present invention includes a light reflecting layer capable of transmitting a portion while reflecting most of the light incident. 昼間等通常使用時には、前方から後方に向って外部から入射する太陽光等の外光の大部分を光反射層で前方に反射して表示を行なう。 During daytime like normally used, performs display by reflecting forward most of the external light such as sunlight that is incident from the outside toward the front to back in the light reflection layer. この時には背面光源を点灯する必要が無いので消費電力を節約できる。 At this time there is no need to turn the back light source to save power consumption. 一方、夜間等外光が乏しい場合には、後方から前方に向って背面光源から入射する光の一部分を光反射層で遮ることなく前方に透過して表示を行なう。 On the other hand, when the nighttime or the like outside light is scarce, performs display by transmitting forward without blocking a portion of light incident from the back light source toward the rear to the front in the light reflection layer. すなわち、本反射型兼透過型表示装置は外光が乏しい場合でも表示が視認できるようにしている。 That is, the present reflective type and transmissive type display device displays even when the external light is poor is to be visible.
【0008】 [0008]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 With reference to the drawings illustrating an embodiment of the present invention in detail.
図1は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第1実施形態を示す模式的な部分断面図である。 Figure 1 is a schematic partial sectional view showing a first embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. 図示する様に、本表示装置は所定の間隙を介して互いに接合した上下一対の基板1,2を用いて構成されている。 As shown, the display device is constructed by using a pair of upper and lower substrates 1 and 2 joined to each other via a predetermined gap. 上側基板1は入射側に位置しガラス等の透明基材からなる。 The upper substrate 1 is made of a transparent substrate such as glass located on the incident side. 一方下側の基板2は反射側に位置し、これもガラス等の透明基材を用いている。 Whereas the substrate 2 of the lower located on the reflection side, and a transparent substrate which is also such as glass. 一対の基板1,2の間隙には電気光学物質としてゲストホスト液晶3が保持されている。 The gap between the pair of substrates 1 and 2 guest-host liquid crystal 3 is held as an electro-optical material. このゲストホスト液晶3は負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子4を主体とし、かつ二色性色素5を所定の割合で含有している。 The guest-host liquid crystal 3 is a nematic liquid crystal molecules 4 having a negative dielectric anisotropy mainly, and contains a dichroic dye 5 at a predetermined ratio. 上側の基板1の内表面には対向電極6と配向層7が形成されている。 Alignment layer 7 is formed between the counter electrode 6 on the upper side of the inner surface of the substrate 1. 対向電極6はITO等の透明導電膜からなる。 Counter electrode 6 is made of a transparent conductive film such as ITO. 配向層7は例えばポリイミドフィルムからなり、ゲストホスト液晶3を垂直配向している。 Orientation layer 7 is made of a polyimide film for example, vertically aligned the guest host liquid crystal 3. なお、本発明はこれに限られるものではなく、図26や図27に示した様にゲストホスト液晶を水平配向してもよい。 The present invention is not limited to this, a guest-host liquid crystal may be horizontally oriented as shown in FIG. 26 and FIG. 27. 本実施形態では電圧無印加状態でゲストホスト液晶3は垂直配向し、電圧印加状態では水平配向に移行する。 Guest-host liquid crystal 3 in a state where no voltage is applied in this embodiment is vertically aligned, in a voltage applied state shifts to a horizontal orientation.
【0009】 [0009]
下側の基板2には少くとも、薄膜トランジスタ8からなるスイッチング素子と光反射層9と四分の一波長層10と画素電極11とが形成されている。 At a minimum the substrate 2 of the lower switching element and the light reflection layer 9 consisting of the thin film transistor 8 and the quarter-wave layer 10 and the pixel electrode 11 is formed. 四分の一波長層10は薄膜トランジスタ8や光反射層9の上方に成膜されており、且つ薄膜トランジスタ8に連通するコンタクトホール12が設けられている。 Quarter-wave layer 10 is deposited over the thin film transistor 8 and the light reflecting layer 9, a contact hole 12 communicating with is provided and the thin film transistor 8. 画素電極11はこの四分の一波長層10の上にパタニングされている。 Pixel electrode 11 is patterned on the quarter-wave layer 10. 従って、画素電極11と対向電極6との間でゲストホスト液晶3に十分な電界を印加することが可能である。 Therefore, it is possible to apply a sufficient electric field to the guest host liquid crystal 3 between the pixel electrode 11 and the counter electrode 6. この画素電極11は四分の一波長層10に開口したコンタクトホール12を介して薄膜トランジスタ8に電気接続している。 The pixel electrode 11 is electrically connected to the thin film transistor 8 through the contact hole 12 opened in the quarter-wave layer 10. 光反射層9は入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な構造を有している。 Light reflecting layer 9 has a structure permeable portions while reflecting most of the light incident. 具体的には、光反射層9は平面に沿って形成された微細な凸部9aとその上に成膜された金属膜9bからなる。 Specifically, the light reflecting layer 9 is formed of a metal film 9b which is formed thereon with minute projections 9a formed along a plane. この金属膜9bの一部をエッチングで除去した開口9cを設けており、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方、後方から入射した光の一部分を開口9cから透過する。 A portion of the metal film 9b is provided with openings 9c is removed by etching, while reflects diffusely the most of light incident from the front, it passes through a portion of the light incident from the rear through the opening 9c. この開口9cは凸部9aの一部に形成されている。 The opening 9c is formed in a part of the convex portion 9a.
【0010】 [0010]
後方に位置する基板2のさらに後側には背面光源30が配されており、必要に応じて前方に向って光を入射する。 The further rear side of the substrate 2 located behind are arranged, the rear light source 30, enters the light toward the front as needed. 本実施形態では、背面光源30と基板2との間に偏光板31及び四分の一波長板32が介在している。 In the present embodiment, the polarizer 31 and a quarter-wave plate 32 is interposed between the back light source 30 and the substrate 2. 係る構成において、通常前方から後方に向って外部から入射する光(外光)の大部分を光反射層9で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って背面光源30から入射する光(光源光)の一部分を光反射層9で遮ることなく開口9cを介して前方に透過して表示を行なう。 In the configuration according, most of the light (external light) incident from the outside toward the normal front to back and performs a display by reflected forward by the light reflecting layer 9, the back toward the front from the rear necessary source a portion of the light (source light) incident from 30 through an opening 9c without blocking by the light reflecting layer 9 performs display by transmitting forward.
【0011】 [0011]
以下、個々の要素について具体的な説明を加える。 Hereinafter, adding specific descriptions for each element. 本実施形態では、四分の一波長層10は一軸配向した高分子液晶膜で構成されている。 In this embodiment, a quarter-wave layer 10 is composed of a polymer liquid crystal film which is uniaxially oriented. この高分子液晶膜を一軸配向する為下地配向層13が用いられている。 Underlying alignment layer 13 is used to uniaxially orient the polymer liquid crystal film. 薄膜トランジスタ8及び光反射層9の凹凸を埋める為平坦化層14が介在しており、上述した下地配向層13はこの平坦化層14の上に形成される。 A thin film transistor 8 and has a planarizing layer 14 to fill the unevenness of the light reflecting layer 9 is interposed underlying alignment layer 13 described above is formed on the planarization layer 14. そして、四分の一波長層10もこの平坦化層14の表面に成膜されている。 Even quarter-wave layer 10 is formed on the surface of the planarization layer 14. この場合、画素電極11は四分の一波長層10及び平坦化層14を貫通して設けたコンタクトホール12を介して薄膜トランジスタ8に接続することになる。 In this case, the pixel electrode 11 will be connected to the thin film transistor 8 through the contact hole 12 provided through the quarter-wave layer 10 and the planarizing layer 14. 光反射層9は個々の画素電極11に対応して細分化されている。 Light reflecting layer 9 is subdivided in correspondence with the respective pixel electrodes 11. 個々に細分化された部分は対応する画素電極11と同電位に接続されている。 Individually subdivided portion is connected to the corresponding pixel electrode 11 the same potential. 係る構成により、光反射層9と画素電極11との間に介在する四分の一波長層10や平坦化層14に不要な電界が加わることがない。 According to such a constitution, not applied is unnecessary electric field to the quarter-wave layer 10 and planarizing layer 14 interposed between the light-reflecting layer 9 and the pixel electrode 11. 光反射層9は図示するように金属膜9bからなる散乱性の反射面を備えており、入射光の鏡面反射を防止して画質の改善を図っている。 Light reflecting layer 9 is provided with a scattering reflective surface made of a metal film 9b as shown, it is aimed to improve the image quality by preventing specular reflection of incident light. 前述した様に、この光反射層9には後方から入射した照明光を前方に透過する為の開口9cが設けられている。 As described above, the opening 9c for transmitting the illumination light incident from the rear to the front is provided on the light-reflecting layer 9. 画素電極11の表面を被覆するように配向層15が形成されており、ゲストホスト液晶3に接してその配向を制御している。 And the alignment layer 15 is formed so as to cover the surface of the pixel electrode 11, and controls the orientation in contact with the guest-host liquid crystal 3. 本実施形態では、この配向層15は対向する配向層7と一緒になって、ゲストホスト液晶3を垂直配向している。 In the present embodiment, the alignment layer 15, together with the orientation layer 7 opposed, vertically aligned the guest host liquid crystal 3. 薄膜トランジスタ8はボトムゲート構造を有しており、下から順にゲート電極16、ゲート絶縁膜17、半導体薄膜18を重ねた積層構造を有している。 TFT 8 has a bottom gate structure has in order from the lower gate electrode 16, the gate insulating film 17, a laminated structure in which stacked semiconductor thin film 18. 半導体薄膜18は例えば多結晶シリコンからなり、ゲート電極16と整合するチャネル領域は上側からストッパ19により保護されている。 The semiconductor thin film 18 is made of, for example, polycrystalline silicon, the channel region aligned with the gate electrode 16 is protected by the stopper 19 from the upper side.
【0012】 [0012]
係る構成を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタ8は層間絶縁膜20により被覆されている。 TFT 8 bottom gate type having a structure according is covered with an interlayer insulating film 20. 層間絶縁膜20には一対のコンタクトホールが開口しており、これらを介してソース電極21及びドレイン電極22が薄膜トランジスタ8に電気接続している。 The interlayer insulating film 20 has an opening pair of contact holes, a source electrode 21 and drain electrode 22 via these are electrically connected to the thin film transistor 8. これらの電極21及び22は例えばアルミニウムをパタニングしたものである。 These electrodes 21 and 22 is obtained by patterning the aluminum, for example. ドレイン電極22は光反射層9と同電位になっている。 A drain electrode 22 is in the same potential as the light-reflecting layer 9. また、画素電極11は前述したコンタクトホール12を介してこのドレイン電極22と電気接続している。 The pixel electrode 11 is electrically and this drain electrode 22 via a contact hole 12 described above connected. 一方、ソース電極21には信号電圧が供給される。 On the other hand, the source electrode 21 is the signal voltage is supplied.
【0013】 [0013]
ここで、光反射層9の形成方法を説明する。 Here will be described the method of forming the light-reflecting layer 9. この光反射層9は凸部9aが形成された樹脂膜と、その表面に成膜されたアルミニウム等の金属膜9bとからなる。 The light-reflecting layer 9 and the resin film protrusion 9a is formed, and a metal film 9b made of aluminum or the like which is formed on the surface thereof. 樹脂膜はフォトリソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性樹脂膜である。 Jushimaku are photosensitive resin film irregularities are patterned by photolithography. 感光性樹脂膜9aは例えばフォトレジストからなり、層間絶縁膜20の表面に全面的に塗布される。 Photosensitive resin film 9a is for example, a photoresist, is entirely coated on the surface of the interlayer insulating film 20. これを所定のマスクを介して露光処理して円柱状にパタニング加工する。 This was exposure through a predetermined mask patterning processed into a cylindrical shape. 次いで、加熱してリフローを施せば凸部9aが安定的に形成できる。 Then, the convex portion 9a can be formed stably if Hodokose reflow by heating. このようにして形成された凸部9aの表面に所望の膜厚で良好な光反射率を有するアルミニウム等の金属膜9bを形成する。 Thus a metal film 9b made of aluminum or the like having good light reflectivity in a desired thickness on the surface of the formed protrusions 9a by. 凸部9aの高さ寸法を例えば数μmに設定すれば、良好な光散乱特性が得られ、光反射層9は白色を呈する。 By setting the height of the convex portion 9a for example a few [mu] m, good light scattering characteristics are obtained, the light-reflecting layer 9 exhibits a white color. この後、金属膜9bをエッチングして凸部9aの一部から部分的に除去し、開口9cを設ける。 Thereafter, a metal film 9b is etched partially removed from a portion of the convex portion 9a, an opening 9c.
【0014】 [0014]
さらに、四分の一波長層10の形成方法を説明する。 Moreover, describing a method of forming a quarter-wave layer 10. まず、光反射層9の上に平坦化層14を形成して凹凸を埋めている。 First, it fills the irregularities by forming a planarizing layer 14 on the light-reflecting layer 9. 平坦化層14はアクリル樹脂等透明な有機物を用いることが好ましい。 Planarization layer 14 is preferable to use a transparent organic such as an acrylic resin. この後、四分の一波長層10を形成する処理に進む。 Thereafter, the process proceeds to a process of forming a quarter-wave layer 10. まず、平坦化層14の上に下地配向層13を形成した後その上に高分子液晶を塗工して一軸配向させることにより四分の一波長層10を形成する。 First, a wave layer 10 of the quarter by uniaxially oriented by applying a polymer liquid crystal thereon after forming the base alignment layer 13 on the planarizing layer 14. この際、平坦化層14を介在させることで下地配向層13の成膜及びラビング処理が安定に行なえる。 At this time, it can be performed stably deposited and rubbing of the underlying alignment layer 13 by interposing the planarization layer 14. この為、四分の一波長層10が精度よく形成できる。 Therefore, a quarter-wave layer 10 can be formed with high accuracy.
【0015】 [0015]
下地配向層13は例えばポリイミドフィルムからなり、所定の配向方向に沿ってラビング処理が施される。 Underlying alignment layer 13 is made of a polyimide film for example, a rubbing process is performed along a predetermined alignment direction. この下地配向層13の上に実際に四分の一波長層10を形成する。 Actually form a quarter-wave layer 10 on the underlying alignment layer 13. 具体的には、高分子液晶を所定の膜厚で下地配向層13の上に塗工する。 Specifically, the coating on the underlying alignment layer 13 liquid crystal polymer at a predetermined thickness. この高分子液晶は所定の転位点を境にして高温側のネマティック液晶相と低温側のガラス固体相との間を相転位可能な材料である。 The polymer liquid crystal is phase transition material capable between the hot side of the nematic liquid crystal phase and the low temperature side of the glass solid phase in the boundary given transition point. この高分子液晶を有機溶媒に溶解させた後、スピンコーティングによって下地配向層13の表面に塗布する。 After the liquid crystal polymer is dissolved in an organic solvent, it is applied to the surface of the underlying alignment layer 13 by spin coating. この際、溶液の濃度やスピン回転数等の条件を適宜設定して、形成される薄膜の膜厚が可視光領域でλ/4の位相差を生じさせる様にする。 At this time, by setting the conditions for density and spinning speed, etc. of the solution appropriately, the thickness of the thin film to be formed to such causes a phase difference of lambda / 4 in the visible light region. なお、λは入射光の波長である。 Incidentally, lambda is the wavelength of the incident light. この後温度処理を行ない、基板2を一旦転位点以上に加熱した後転位点以下の室温まで除冷し、成膜された高分子液晶を配向方向に整列させて四分の一波長層10を形成する。 Performs temperature processing steps, the substrate 2 once slowly cooled to room temperature below transition temperature after heating to above transition temperature, a quarter-wave layer 10 of the formed polymer liquid crystal aligned in the alignment direction Form. 成膜段階では高分子液晶に含まれる液晶分子はランダムな配列状態にあるのに対し、除冷後では液晶分子は配向方向に沿って整列し、所望の一軸光学異方性が得られる。 Liquid crystal molecules contained in the polymer liquid crystal in the deposition stage while in random alignment state, the liquid crystal molecules in the later slow cooling is aligned along the alignment direction, the desired uniaxial optical anisotropy is obtained.
【0016】 [0016]
図2を参照して、図1に示した第1実施形態の反射表示時における動作を説明する。 Referring to FIG. 2, for explaining the operation at the time of reflective display of the first embodiment shown in FIG. 反射表示を行なう場合背面光源は消灯する。 If backlight source to perform the reflective display is turned off. 外部からの入射光は対向基板及びゲストホスト液晶を通過し、光反射層9で拡散反射される。 Incident light from the outside passes through the counter substrate and a guest host liquid crystal is diffused and reflected by the light reflecting layer 9. 白黒表示の切り替えは画素電極11に印加する電圧のオン/オフで制御する。 Monochrome switching of the display is controlled by the voltage of the on / off to be applied to the pixel electrode 11. この白黒表示について図1を参照し説明を加える。 This black and white image Add references describe FIG. 電圧印加状態では、ネマティック液晶分子4は水平に配向しており、二色性色素5も同様に配向する。 The voltage applied state, the nematic liquid crystal molecules 4 are oriented horizontally, the dichroic dye 5 are also similarly oriented. 上側の基板1側から入射した光がゲストホスト液晶3に進むと、入射光のうち二色性色素5の分子の長軸方向に対して平行な振動面を持つ成分が二色性色素5によって吸収される。 When light enters from the substrate 1 side of the upper advances to the guest host liquid crystal 3, the component dichroic dye 5 having a vibration plane parallel to the long axis direction of the molecules of the dichroic dye 5 of the incident light It is absorbed. 又、二色性色素5の分子の長軸方向に対して垂直な振動面を持つ成分はゲストホスト液晶3を通過し、下側の基板2の表面に形成された四分の一波長層10で円偏光とされて、光反射層9で反射する。 Further, components having a perpendicular oscillation plane to the long axis direction of the molecules of the dichroic dye 5 passes through the guest-host liquid crystal 3, which is formed on the lower surface of the substrate 2 of the quarter-wave layer 10 in is circularly polarized light, it is reflected by the light reflecting layer 9. この時、反射光の偏光が逆回りとなり、再び四分の一波長層9を通過し、二色性色素5の分子の長軸方向に対して平行な振動面を持つ成分となる。 At this time, the polarization of the reflected light is reversed around, again passes through the quarter-wave layer 9, a component having a vibration plane parallel to the long axis direction of the molecules of the dichroic dye 5. この成分は二色性色素5によって吸収されるのでほぼ完全な黒色表示となる。 This component is absorbed by the dichroic dye 5 is almost perfect black display. 一方、電圧無印加時にはネマティック液晶分子4は図示の様に垂直に配向し、二色性色素5も同様に配向する。 On the other hand, when no voltage is applied the nematic liquid crystal molecules 4 are aligned vertically as shown, the dichroic dye 5 are also similarly oriented. 上側の基板1側から入射した光は二色性色素5によって吸収されずにゲストホスト液晶3を通過し、さらに四分の一波長層9で偏光されずに光反射層9で反射する。 The light incident from the substrate 1 side of the upper through the guest-host liquid crystal 3 without being absorbed by the dichroic dye 5, further reflected by the light reflecting layer 9 without being polarized by quarter-wave layer 9. 反射光は再び四分の一波長層10を通過し、ゲストホスト液晶3で吸収されずに出射する。 The reflected light passes through the quarter-wave layer 10 again, and is emitted without being absorbed by the guest-host liquid crystal 3. 従って白色表示となる。 Thus the white display.
【0017】 [0017]
図3を参照して、図1に示した第1実施形態の透過表示時における動作を説明する。 Referring to FIG. 3, the operation at the time of transmissive display according to the first embodiment shown in FIG. 透過表示時には背面光源を点灯する。 The transmission display mode to turn on the backlight source. 背面光源から発した光源光は基板2を通過し、光反射層9を構成する金属膜9bの裏面で反射され、開口4cから出射した後近傍の金属膜9bの表面で拡散反射され、ゲストホスト液晶に入射する。 Source light emitted from the backlight source passes through the substrate 2, is reflected by the back surface of the metal film 9b constituting the light reflecting layer 9, it is diffused and reflected by the surface of the metal film 9b in the vicinity after exiting from the opening 4c, guest-host incident on the liquid crystal. 白黒表示の切り替えは、反射表示と同様画素電極11に印加する電圧のオンオフにより制御する。 Monochrome switching of the display is controlled by on-off of the voltage applied to the reflective display and the same pixel electrode 11. この点に付き、再び図1を参照して説明を加える。 Per this regard, he added with reference again to FIG. 背面光源30からの光は偏光板31で直線偏光とされ、四分の一波長板32及び四分の一波長層10によって偏光軸が90°回転した状態でゲストホスト液晶3に進入する。 Light from the back light source 30 is linearly polarized by the polarizer 31 and enters a state in which polarization axis is rotated 90 ° by the quarter-wave plate 32 and quarter-wave layer 10 on the guest-host liquid crystal 3. 従って、図26に示した透過型ゲストホスト液晶表示装置と同様の原理により白黒表示が行なえる。 Therefore, it can be performed monochrome display by the same principle as the transmission type guest-host liquid crystal display device shown in FIG. 26. 即ち、電圧無印加状態ではゲストホスト液晶3に含まれる二色性色素5が液晶分子4に倣って垂直配向している。 That is, in the absence of an applied voltage dichroic dye 5 included in the guest host liquid crystal 3 is vertically aligned following the liquid crystal molecules 4. この配向状態では、背面光源30から発した光源光は何らゲストホスト液晶3によって吸収されずにそのまま透過し、白表示となる。 In this aligned state, the source light emitted from the back light source 30 is transmitted through without being absorbed any by guest-host liquid crystal 3, a white display. 一方、電圧印加状態では二色性色素5は液晶分子4とともに水平配向に移行する。 On the other hand, the dichroic dye 5 is the voltage applied state shifts to horizontal alignment with the liquid crystal molecules 4. 液晶分子4のプレチルト角を適当に制御することで、液晶分子4及び二色性色素5の配向方向を例えば紙面に対して平行に設定できる。 By appropriately controlling the pretilt angle of the liquid crystal molecules 4 can be set parallel to the alignment direction of liquid crystal molecules 4 and the dichroic dye 5 to the paper, for example. 背面光源30から発した光源光は偏光板31により直線偏光に変換される。 Source light emitted from the back light source 30 is converted into linearly polarized light by the polarizing plate 31. この直線偏光軸は紙面と垂直である。 This linear polarization axis is perpendicular to the paper. 直線偏光は四分の一波長板32及び四分の一波長層10を通過することで偏光軸が90°回転する。 Linearly polarized light polarization axis is rotated 90 ° by passing through the quarter-wave plate 32 and quarter-wave layer 10. 従って、ゲストホスト液晶3に入射する時点では偏光軸が紙面と平行になる。 Accordingly, the polarization axis is parallel to the paper surface at the time of entering the guest-host liquid crystal 3. この為、ゲストホスト液晶3により吸収を受け、黒表示が行なえる。 For this reason, we received the absorption by the guest-host liquid-crystal 3, can be performed black display. 四分の一波長板32と四分の一波長層10は互いに重なることで二分の一波長板として機能し、直線偏光の偏光軸を90°回転する。 Quarter-wave plate 32 and quarter-wave layer 10 functions as a half-wave plate by mutually overlapping, the polarization axis of the linearly polarized light rotates 90 °. 仮に、四分の一波長板32が無いと、偏光板31を通った直線偏光が四分の一波長層10により円偏光に変換される為、ゲストホスト液晶3により十分な吸収を受けることができない。 Assuming that there is no quarter-wave plate 32, since the linearly polarized light passing through the polarizing plate 31 is converted into circularly polarized light by the quarter-wave layer 10, to undergo an adequate absorption by the guest-host liquid crystal 3 Can not. これに対処する為、外付けの四分の一波長板32を導入し、内蔵された四分の一波長層10の影響を除去するようにしている。 To cope with this, so that by introducing a quarter wave plate 32 of the external, to eliminate the influence of the built-in quarter-wave layer 10. 即ち、外付けの四分の一波長板32は透過表示を行なう場合にゲストホスト液晶3による光変調を可能とする為に装着されたものである。 That is, the quarter-wave plate 32 for external those mounted to permit optical modulation by guest-host liquid crystal 3 when performing transmissive display.
【0018】 [0018]
以上のように、本反射型兼透過型表示装置は、前方に位置し電極6を備えた第1の透明基板1と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極11を備えた第2の透明基板2と、この間隙に保持され入射する光を電極6,11に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質としてのゲストホスト液晶3と、第2の透明基板2側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層9と、第2の透明基板2より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源30とを備えている。 As described above, the reflective and transmissive type display device, the second with the first transparent substrate 1 with electrodes 6 located in front, the electrodes 11 located rearward therefrom via a predetermined gap and the transparent substrate 2, a guest host liquid crystal 3 as an electro-optical material to modulate displayed in accordance with the voltage applied to light held incident on the gap electrodes 6,11, the second transparent substrate 2 rear light source 30 which enters the light-reflecting layer 9 which can transmit a part while reflecting most of the light, the light toward the front as needed arranged behind the second transparent substrate 2 disposed is incident on It is equipped with a door. 通常前方から後方に向って外部から入射する光(外光)の大部分を光反射層9で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って背面光源30から入射する光の一部分を光反射層9で遮ることなく前方に透過して表示を行なう。 Most of the light (external light) incident from the outside toward the normal front to back and performs a display by reflected forward by the light reflecting layer 9, incident from the back light source 30 toward the front from the rear if required performing show through the front without blocking a portion of the light in the light reflection layer 9. 電気光学物質は、ホストとなる液晶分子4からなるネマティック液晶にゲストとなる二色性色素5を添加したゲストホスト液晶3であり、第2の透明基板2は光反射層9とゲストホスト液晶3との間に外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層10を備えており、背面光源30は第2の透明基板2との間に背面光源30から入射する光の変調を可能にする偏光板31及び四分の一波長板32を備えている。 Electro-optical material is a guest-host liquid crystal 3 with the addition of dichroic dye 5 as a guest to the nematic liquid crystal comprising a liquid crystal molecule 4 as a host, a second transparent substrate 2 light-reflecting layer 9 and a guest host liquid crystal 3 external comprises a quarter-wave layer 10 to improve the efficiency of the modulation of the light incident from the back light source 30 is modulated light incident from the back light source 30 between the second transparent substrate 2 between the and a polarizing plate 31 and the quarter-wave plate 32 to allow. 光反射層9は平面に沿って形成された微細な凸部9aとその上に成膜された金属膜9bからなるとともに、金属膜9bの一部をエッチングで除去した開口9cを備えており、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方後方から入射した光の一部分を開口9cから透過する。 With light reflecting layer 9 is formed of a metal film 9b which is formed thereon with minute projections 9a formed along a plane provided with apertures 9c removing a part of the metal film 9b by etching, a portion of the light incident from the rear while reflects diffusely the most of light incident from the front passes through the opening 9c. この開口9cは凸部9aの一部に形成されている。 The opening 9c is formed in a part of the convex portion 9a. 係る構成により、本反射型兼透過型表示装置は暗い環境下でも明るい環境下でも高品位な表示が得られる。 According to such a constitution, the reflection type and transmission type display device displays a high quality can be obtained even in a bright environment even in a dark environment. 即ち、屋外/屋内双方で使用可能な画期的な表示装置が実現できる。 In other words, outdoor / innovative display device that can be used indoors both can be realized.
【0019】 [0019]
図4は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第2実施形態を示す部分断面図であり、基板2側の一画素分のみを示してある。 Figure 4 is a partial sectional view showing a second embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention, shows only one pixel of the substrate 2 side. 本実施形態はフォトレジストからなる凸部9a、金属膜9b、平坦化層14、四分の一波長層10、画素電極11等を備えている。 This embodiment includes protrusions 9a of photoresist, metal film 9b, the planarizing layer 14, a quarter-wave layer 10, the pixel electrode 11 or the like. ダブルゲート構造を有する薄膜トランジスタ8を介して供給された信号電圧は金属膜9bの一部及び中間電極12aを介して画素電極11に印加される。 Signal voltage supplied through the thin film transistor 8 having a double gate structure is applied to the pixel electrode 11 through the part and the intermediate electrode 12a of the metal film 9b. 第1実施形態と同様に、光反射層9には開口9cが形成されており、背面光源と組み合わせた透過表示が可能である。 Like the first embodiment, the light reflecting layer 9 is opened 9c is formed, it is possible transmissive display in combination with backlight source. これにより、周囲の環境が明るい所では背面光源を用いない反射型表示装置として機能し、暗い所では背面光源を用いた透過型表示装置として機能する。 Thus, in places surrounding environment is bright serves as a reflective display device using no backlight source, which functions as a transmission type display device using the back light source in a dark place. なお、本例では薄膜トランジスタ8を補助する補助容量Csを同時に形成している。 In this example forms an auxiliary capacitor Cs to assist the thin film transistor 8 simultaneously. 又、ゲート絶縁膜17a,17bを重ねた積層構造を採用し、層間絶縁膜20a,20bも二層にしてある。 Further, the gate insulating film 17a, adopts a layered structure of repeated 17b, an interlayer insulating film 20a, 20b also are the two layers.
【0020】 [0020]
図5は、図4に示した一画素分のパタン設計例を示す平面図である。 Figure 5 is a plan view showing a pattern design example for one pixel illustrated in FIG. 光反射層9の一部に開口9cを設けると反射型表示装置としての表示特性の低下が懸念されるが、本図に示す様に光反射層9の平坦な部分のみに開口9cを設ければ、凸部9aによる光散乱効果の低下は起こらない。 Although reduction in display characteristics as a reflection type display device and an opening 9c in a part of the light reflecting layer 9 is concerned, the aperture 9c is provided only on the flat portion of the light reflecting layer 9 as shown in the figure if a reduction in the light scattering effect by the convex portion 9a does not occur. よって、反射型としての表示特性の低下を抑えることが可能である。 Therefore, it is possible to suppress the deterioration of display characteristics as a reflection type. 図5に示す様に、光反射層9は画素毎に細分化されている。 As shown in FIG. 5, the light reflecting layer 9 is subdivided for each pixel. 具体的には、ゲート配線Xと信号配線Yとによって区画された領域に一画素分の光反射層9が形成されている。 Specifically, the light reflective layer 9 of one pixel in the region defined by the gate line X and signal line Y is formed. この光反射層9と整合する様に画素電極11も個々の画素毎に形成されている。 Pixel electrodes 11 so as to align with the light-reflecting layer 9 is also formed for each individual pixel. 画素電極11はコンタクトホールを介して薄膜トランジスタ8のドレイン電極22に接続し、信号配線Yは同じくコンタクトホールを介してソース電極21に接続し、ゲート配線Xはゲート電極16に接続している。 Pixel electrode 11 is connected to the drain electrode 22 of the TFT 8 through the contact hole, the signal lines Y is connected to the source electrode 21 also via the contact hole, the gate line X is connected to the gate electrode 16. 光反射層9は離散的に配列した凸部9aを無数に含んでおり、その上は金属膜9bにより被覆されている。 Light reflecting layer 9 contains an infinite number of discretely arrayed convex portion 9a, the upper is coated with a metal film 9b. 凸部9aの間に残された平坦部には部分的に開口9cが形成されている。 The flat portion is left between the convex portions 9a partially open 9c are formed.
【0021】 [0021]
図6を参照して、図4及び図5に示した第2実施形態の動作を詳細に説明する。 Referring to FIG. 6, the operation of the second embodiment will be described in detail shown in FIGS. 本実施形態は背面光源30側の透明基板2、これに対面する透明基板1、その内表面に形成されたカラーフィルタ40、対向電極6、両基板1,2に保持されたゲストホスト液晶3等を備えている。 This embodiment the back light source 30 side of the transparent substrate 2, a transparent substrate 1 facing thereto, the color filter 40 formed on its inner surface, the counter electrode 6, the guest host liquid crystal 3 or the like which is held on both substrates 1 and 2 It is equipped with a. ゲストホスト液晶3は電圧無印加状態で水平配向した液晶分子4及び二色性色素5を含有している。 Guest-host liquid crystal 3 contains liquid crystal molecules 4 and the dichroic dye 5 was horizontally oriented when no voltage is applied. まず、反射モードの動作原理について説明する。 First, the operation principle of the reflective mode. ゲート電極16の電位がローレベルの場合、ドレイン電極22及び画素電極11には電圧が印加されない為、水平配向されたゲストホスト液晶3に変化はない。 When the potential of the gate electrode 16 is at a low level, the drain electrode 22 and the pixel electrode 11 because the voltage is not applied, there is no change in the guest-host liquid crystal 3 that is horizontally oriented. 対向基板1側から入射した光はゲストホスト液晶3により直線偏光となり、さらに四分の一波長層10を通過することにより円偏光となる。 Light incident from the counter substrate 1 side becomes linearly polarized light by the guest-host liquid crystal 3, a circularly polarized light by further passing through the quarter-wave layer 10. さらに、光反射層9により反射し、帰路四分の一波長層10を通った光は直線偏光となる。 Further, reflected by the light reflecting layer 9, the light passing through the quarter-wave layer 10 return becomes linearly polarized light. この直線偏光は偏光軸が90°旋回している為、ゲストホスト液晶3に吸収されてしまう。 The linearly polarized light since the polarization axis is turning 90 °, it is absorbed by the guest-host liquid crystal 3. よって黒表示となる。 Therefore, a black display. ゲート電極16の電位がハイレベルの場合、ドレイン電極22を介して画素電極11に信号電圧が印加される為、対向電極6との間に電位差が生じ、液晶分子4の長軸方向は電界に平行に垂直配列する。 When the potential of the gate electrode 16 is at a high level, since the signal voltage to the pixel electrode 11 through the drain electrode 22 is applied, a potential difference is generated between the counter electrode 6, the longitudinal direction of the liquid crystal molecules 4 in field parallel to the vertical arrangement. この場合、前側の基板1から入射した光はゲストホスト液晶3により直線偏光にならない為、全て光反射層9により反射され基板1側に戻る。 In this case, the light incident from the front side of the substrate 1 because it does not by guest-host liquid crystal 3 into linearly polarized light, is reflected by all the light-reflecting layer 9 back to the substrate 1 side. よって白表示となる。 Therefore, the white display. 以上の説明は、誘電異方性が正の液晶分子4を使用した水平配向の場合であるが、誘電異方性が負の液晶を利用し初期配向を垂直配向にしてもよい。 The above describes the case of horizontal alignment of dielectric anisotropy was used a positive liquid crystal molecules 4 may be vertically oriented initial alignment dielectric anisotropy using a negative liquid crystal. 四分の一波長層10の光学的異方軸は、液晶分子4が水平配向されている場合には、その配向方向と45°の角度を成す様に設定する。 Optical anisotropic axis of the quarter-wave layer 10, when the liquid crystal molecules 4 are horizontally aligned sets so as to form an angle of the orientation direction and 45 °. 又、液晶分子4が垂直配向されている場合には、プレチルト角を持った余弦方向に対して45°の角度を持つ様に四分の一波長層10の光学的異方軸が設定される。 In the case where the liquid crystal molecules 4 are oriented vertically are set optically anisotropic axis of the quarter-wave layer 10 so as to have an angle of 45 ° with respect to the cosine direction having a pretilt angle .
【0022】 [0022]
次に透過モードでの動作原理について説明する。 Next will be described the operation principle of a transmission mode. 本実施形態は背面光源30、直線偏光板31、四分の一波長板32を備えている。 This embodiment the back light source 30, the linear polarizer 31 and a quarter-wave plate 32. 偏光板31の吸収軸はゲストホスト液晶3の配向方向と同じ向きに設置され、外付けの四分の一波長板32の光学的異方軸は内蔵の四分の一波長層10の光学的異方軸と同じ向きに設定されている。 The absorption axis of the polarizing plate 31 is disposed in the same direction as the orientation direction of the guest-host liquid crystal 3, an optical external quarter-wave plate 32 optically anisotropic axis is built of a quarter-wave layer 10 of the It is set in the same direction as the anisotropic axis. 背面光源30から発した光は偏光板31により直線偏光となり、さらに四分の一波長板32により円偏光となり、後側の基板2に入射する。 Light emitted from the back light source 30 becomes linearly polarized light by the polarizing plate 31, becomes more circular polarized light by the quarter-wave plate 32, is incident on the substrate 2 of the rear side. 入射した光は光反射層9に設けた開口9cを介して四分の一波長層10を通過する。 The incident light passes through the quarter-wave layer 10 through an opening 9c provided on the light reflecting layer 9. これにより、直線偏光に変換されるが、偏光板31を通った直後の偏光軸に対し90°偏光軸が回転している。 Thus, is converted to linearly polarized light, is rotated 90 ° polarization axis with respect to the polarization axis of immediately after passing through the polarizing plate 31. ゲストホスト液晶3が水平配向している場合、四分の一波長層10を通った直線偏光はこれに吸収されてしまい黒表示となる。 If the guest host liquid crystal 3 is horizontally oriented, linearly polarized light having passed through the quarter-wave layer 10 is a black display is absorbed thereto. 電圧印加に応答してゲストホスト液晶3が垂直配向に移行すると、四分の一波長層10を通った直線偏光は透過する為白表示となる。 When the guest-host liquid crystal 3 in response to the voltage applied moves to vertically oriented, linearly polarized light having passed through the quarter-wave layer 10 becomes Tameshiro display transmitted.
【0023】 [0023]
以上の様に本実施形態では、光反射層の一部に開口を設けることによりバックライトの併用が可能になり、反射型として使用できない暗い環境でもバックライトを用いることにより透過型として機能することが可能になる。 In the present embodiment as described above, enables the combination of the backlight by providing an opening in a portion of the light reflecting layer functions as a transmissive type by using a backlight in dark environment can not be used as a reflective that It becomes possible. 特に、光反射層9の凸部と凸部の間に残された平面の一部に開口9cを設けることにより、光反射層の光散乱効果を損なうことなくバックライトの併用が可能になる。 In particular, by the part of the remaining plane between the convex portion of the light-reflecting layer 9 and the convex portion providing an opening 9c, allowing the combination of the backlight without impairing the light scattering effect of the light reflecting layer. 従来の光反射型液晶表示装置はバックライトを用いないで外光のみで視認するディスプレイである為低消費電力であり、携帯端末用ディスプレイとして適している。 Conventional light reflection type liquid crystal display device is a low power consumption for a display to view only the external light without using a backlight, it is suitable as a display for a portable terminal. しかし、外光が全く無いかあるいは乏しい状況下では視認性が悪くなる為端末の使用が周囲の環境に制限されてしまう。 However, under or whether the outside light is absolutely no poor conditions using a terminal for visibility is poor is limited to the surrounding environment. 補助的な光源として、表示装置の上部付近から光を当てる様なユニットを付属させて使用してもよいが、それでは端末自体の形状が大きくなり過ぎる為携帯用としては不適当である。 As an auxiliary light source, but may be used by suppliers of units, such as illuminate from near the top of the display device, So is unsuitable for portable since the shape of the terminal itself becomes too large. これに対し、本実施形態では極めてコンパクトな構成で反射型兼透過型の表示装置を実現できる。 In contrast, in the present embodiment can realize a reflective type and transmissive type display device with an extremely compact configuration.
【0024】 [0024]
図7は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第3実施形態を示す模式図である。 Figure 7 is a schematic diagram showing a third embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. (A)は光反射層の形成方法を模式的に表わしたものであり、(B)は一画素分の光反射層の構造を模式的に表わしている。 (A) is a representation of the method for forming the light reflecting layer schematically, (B) represents the structure of the light reflecting layer for one pixel is schematically shown. (A)に示す様に、基板2には画素PXLが集積形成されている。 As (A), the pixel PXL are integrally formed on the substrate 2. (B)に示す様に、各画素は散乱性の光反射層9を備えている。 As (B), the each pixel comprises a scattering of the light reflecting layer 9. この光反射層9は有効画素領域の一部において後方からの光を透過することが可能な構造を有している。 The light-reflecting layer 9 has a structure capable of transmitting light from the rear in the part of the effective pixel region. 基板2の上には層間絶縁膜20を介して凸部9aが形成されている。 On the substrate 2 is projected portions 9a through the interlayer insulating film 20 is formed. この凸部9aに対して金属膜9bを形成する為にアルミニウムをスパッタリング(又は蒸着)する際、スパッタ方向Sに対して基板2を傾斜させ、凹凸の陰を作ることで、光を透過する開口9cを形成している。 When sputtering aluminum (or evaporated) with respect to the convex portions 9a to form a metal film 9b, is inclined substrate 2 with respect to the sputtering direction S, to make a shade of unevenness, openings for transmitting light to form a 9c. 有効画素領域内でフォトリソグラフィ及びリフロー等を利用して凸部9aをあらかじめ形成した基板2に対し、ターゲットTのアルミニウム等をスパッタする時スパッタリング方向Sに対して基板2を傾斜して成膜を行なう。 With respect to the substrate 2 in advance form the convex portion 9a by using photolithography and reflow the like in an effective pixel region, the film formation by tilting the substrate 2 with respect to the sputtering direction S when sputtering the aluminum target T carried out. その結果、凸部9aの形状によってスパッタ方向から陰になる部分が発生し、ここにはアルミニウムが被着しない為基板2の裏側から光が透過可能な開口9cができる。 As a result, the areas of shadow from the sputter direction caused by the shape of the convex portion 9a, where the aluminum light from the back side of the substrate 2 so as not deposited can permeable aperture 9c.
【0025】 [0025]
図8に示すように、凸部9aの陰になる部分の大きさの制御は、凸部9aの傾斜角αとスパッタ方向Sの関係によって決定される。 As shown in FIG. 8, control of the size of the areas of the shadow of the convex portion 9a it is determined by the relationship between the inclination angle α and the sputtering direction S of the convex portion 9a. 陰を形成するには、基板2の法線を基準にしたスパッタ角θsと半球状の凸部9aの傾斜角αとの関係が、90°−α<θs<90°の条件を満たす必要がある。 To form the shade, the relationship between the inclination angle α of the sputtering angle [theta] s and hemispherical protrusions 9a relative to the normal of the substrate 2, meets the requirements 90 °-.alpha. <[theta] s <of 90 ° is there. スパッタ角θsをこの範囲内で適切に制御することで、透過部分と反射部分の面積比を変えることができる。 The sputter angle θs by appropriately controlled within this range, it is possible to change the area ratio of the transmissive portion and the reflective portion.
【0026】 [0026]
以上の様に、本実施形態では、光反射層9は平面に沿って形成された微細な凸部9aとこの表面の法線に対して傾斜した方位から蒸着又はスパッタリングにより成膜された金属膜9bからなる。 As described above, in the present embodiment, the metal film where the light reflecting layer 9 is deposited by evaporation or sputtering from the direction inclined with minute projections 9a formed along a plane with respect to the normal of the surface consisting of 9b. 前方から入射した光の大部分は凸部9aに被着した金属膜9bにより散乱的に反射される一方、後方から入射した光の一部は凸部9aの陰で金属膜9bが被着してない箇所から透過する。 Most of the light incident from the front is one that is reflected diffusely by the metal film 9b that is applied to the convex portion 9a, a portion of the light incident from the back metal film 9b is deposited in the shade of the convex portion 9a transmitting from where you are not. 基板2の傾斜角を調整するだけで透過部分の面積を簡単に制御することが可能である。 It is possible to easily control the area of ​​the transparent portion only by adjusting the inclination angle of the substrate 2. 前述した第1実施形態及び第2実施形態では光反射層に開口を形成する方法として、アルミニウムをスパッタリングした後選択的にエッチングしてアルミニウムを除去し光が透過可能な開口を作成していた。 As a method of forming an opening in the light reflecting layer in the first embodiment and the second embodiment described above, aluminum is selectively etched after sputtering to remove the aluminum light has created a possible transmission opening. この方法ではエッチングの際に必要なマスクの位置合わせにある程度の精度が要求される。 Certain accuracy in mask alignment required when in this method the etching is required. 又、透過部分と反射部分の面積比の設計変更があると、その都度マスクのパタンを変更しなくてはならない。 Also, if there is a design change of the area ratio of the transmissive portion and the reflective portion, you must change the pattern of each time mask.
【0027】 [0027]
図9は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第4実施形態を示す模式的な部分断面図である。 Figure 9 is a schematic partial sectional view showing a fourth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. 図示する様に、光反射層9は平面に沿って形成された微細な凸部9aとその上に成膜された半透鏡膜9zからなり、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方後方から入射した光の一部分を透過する。 As shown in the figure, the light-reflecting layer 9 is made of HanTorukyomaku 9z which is formed thereon with minute projections 9a formed along a plane, scattering reflects most of the light incident from the front while transmitting a portion of light incident from the rear of. なお、本実施形態は第1実施形態乃至第3実施形態と異なり、アクティブマトリクス型ではなく単純マトリクス型である。 The present embodiment differs from the first embodiment to the third embodiment, a simple matrix type rather than an active matrix type. この関係で、基板1には列状の電極6yが形成されており、基板2には行状の電極11xが形成されている。 In this connection, the substrate 1 is formed with column-shaped electrode 6y, the substrate 2 is formed with electrodes 11x of the rows. 両電極6y,11xの交差部に画素が規定される。 Both electrodes 6y, pixels are defined at the intersection of 11x. 本表示装置が反射型及び透過型の両モードで使用可能となる様に、光反射層9として半透鏡膜9zの役割を果たす金属薄膜を用いている。 As the display apparatus can be used in both modes of reflection type and transmission type, it is used serving metal thin film HanTorukyomaku 9z as a light reflecting layer 9. 金属薄膜からなる半透鏡膜9zの光特性については、反射率の低下が顕著にならない様、比較的光透過率よりも反射率が高いことが必要である。 The optical properties of HanTorukyomaku 9z made of metal thin film, such that decrease in the reflectivity does not become conspicuous, it requires a relatively higher reflectance than the light transmittance. 又、透過率及び反射率に波長依存性が少いことが必要である。 Further, it is necessary that is less wavelength-dependent transmittance and reflectance. これらの条件に該当する金属薄膜としては、例えばロジウム(Rh)があり、その反射率は約80%である。 The metal thin film that corresponds to these conditions, for example, there is a rhodium (Rh), the reflectivity is about 80%. 又、チタン(Ti)も使用可能であり、その反射率は約60%である。 Further, titanium (Ti) may be used, the reflectance is about 60%.
【0028】 [0028]
図9を参照して本実施形態の反射モードにおける表示原理を説明する。 Referring to FIG. 9 illustrating the display principle of the reflection mode of the present embodiment. 入射光はゲストホスト液晶3を通過し、光散乱性の光反射層9に至る。 The incident light passes through the guest-host liquid crystal 3, leading to light scattering of the light reflecting layer 9. ここで、比較的透過率より反射率の割合が高い金属薄膜を半透鏡膜9zとして用いた場合、透過による光損失を少くすることができる為、全入射光の大部分を表示に寄与させることが可能である。 In the case of using a relatively high percentage of reflectance than transmittance thin metal film as HanTorukyomaku 9z, since it is possible to reduce the optical loss by transmission, thereby contributing to display the majority of the total incident light it is possible.
【0029】 [0029]
図10の(A)を参照して、本実施形態の透過モードにおける表示原理を説明する。 Referring to (A) in FIG. 10, illustrating the display principle in the transmission mode of the present embodiment. 蛍光管等からなる背面光源30から発した光源光は、まず偏光板31を通過して直線偏光になる。 Source light emitted from the back light source 30 consisting of a fluorescent tube or the like, a straight line polarized light by first pass through the polarizing plate 31. その偏光方向はゲストホスト液晶3の配向方向(ラビング方向)に対して直交する。 Its polarization direction is perpendicular to the orientation direction of the guest-host liquid crystal 3 (rubbing direction). さらにこの偏光は外付けの四分の一波長板32を通過する。 In addition, this polarized light passes through the quarter-wave plate 32 of the external. この四分の一波長板32は例えば光学的に一軸性もしくは二軸性を示す高分子液晶の様な材料を用いて、光学軸をゲストホスト液晶3のラビング方向に対して約45°方向に傾けたものである。 The quarter-wave plate 32 using a material such as a polymer liquid crystal exhibiting a uniaxial or biaxial example optically, to about 45 ° direction of the optical axis with respect to the rubbing direction of the guest-host liquid crystal 3 those inclined. 直線偏光がこの四分の一波長板32を通過すると円偏光になる。 It becomes circularly polarized light when linearly polarized light passes through the quarter-wave plate 32. さらに、この円偏光の一部が半透鏡膜9zを通過し、内蔵の四分の一波長層10に進入すると、ゲストホスト液晶3のラビング方向に平行な直線偏光に変換される。 Furthermore, part of the circularly polarized light passes through the HanTorukyomaku 9z, when entering the quarter-wave layer 10 of the internal, is converted into parallel linear polarization in the rubbing direction of the guest host liquid crystal 3. この時、画素に電圧が印加されていなければ直線偏光はゲストホスト液晶3に吸収され黒表示となる。 In this case, linearly polarized if voltage is applied to the pixel is black display is absorbed in the guest-host liquid crystal 3. 電圧が印加されている場合液晶分子4とともに二色性色素5が垂直配向に移行するので、直線偏光は吸収されずに白表示となる。 Because dichroic dye 5 together with the liquid crystal molecules 4 when the voltage is applied to shift the vertically oriented, linearly polarized light is white display without being absorbed. 本表示装置に用いる半透鏡膜9zは透過率が小さいが、強力な背面光源30を用いることにより、明るい表示を得ることが可能である。 HanTorukyomaku 9z used in the display device is the transmittance is small, by using a strong back light source 30, it is possible to obtain a bright display. 上記の原理により、本表示装置は反射及び透過の両モードでの表示が可能となる。 The above principles, the display device becomes possible to display in both modes of reflection and transmission. なお、本実施形態では基板2と光反射層9との間に下地の絶縁膜20cが介在している。 In the present embodiment the base of the insulating film 20c is interposed between the substrate 2 and the light reflective layer 9. 又、四分の一波長層10と電極11xとの間にも下地層10aが介在している。 Further, the underlayer 10a is interposed also between the quarter-wave layer 10 and the electrode 11x.
【0030】 [0030]
入射光を透過光と反射光に二分割できる光学素子をハーフミラーと呼ぶ。 An optical element capable of halving the incident light into transmitted light and reflected light is referred to as a half mirror. 本実施形態は、ハーフミラーとしての半透鏡膜9zを用いることで反射型兼透過型表示装置を実現している。 This embodiment realizes a reflection type and transmission type display device by using a HanTorukyomaku 9z as a half mirror. 上述した様に、ハーフミラーとしては金属を蒸着した半透鏡膜9zが簡単であり、例えばアルミニウムや銀などにより容易に作成できる。 As described above, as a half mirror is simple HanTorukyomaku 9z with a deposit of metal, it can be easily prepared by, for example, aluminum or silver. しかしながら、金属膜では反射成分と透過成分の他に吸収成分があるので、光の損失が生じる。 However, since a metal film is in addition to the absorption components of the transmitted component and the reflection component, loss of light occurs. これに代えて、(B)に示す様に、λ/4の光学厚みを有する誘電体膜9z1を下地の透明樹脂膜20の上にコーティングして所望の半透鏡(ハーフミラー)を得ることができる。 Alternatively, to obtain a As (B), the by coating a dielectric film 9z1 on the base of the transparent resin film 20 having an optical thickness of lambda / 4 desired semitransparent mirror (half mirror) it can. 金属膜の代わりに高屈折率の誘電体膜を用いることで、実質上吸収損失の無いハーフミラーを作ることが可能である。 By using the dielectric film having a high refractive index instead of the metal film, it is possible to make a half mirror without substantially absorption loss. (B)において、誘電体膜9z1の屈折率をn1とし、下地の透明樹脂膜20の屈折率をn0とすると、このハーフミラーの反射率Rは以下の数式で表わされる。 (B), the refractive index of the dielectric film 9z1 and n1, and the refractive index of the underlying transparent resin film 20 and n0, the reflectance R of the half mirror is expressed by the following equation. なお、n1はn0よりも大きい。 It should be noted, n1 is greater than n0.
【数1】 [Number 1]
上記数式から明らかな様に、n1及びn0の値を適切に設定することで、所望の反射率を有しほとんど吸収の無いハーフミラーを形成することができる。 As it is clear from the above equations, by appropriately setting the values ​​of n1 and n0, it is possible to form a half mirror without hardly absorbed have a desired reflectance. ただし、上記数式で示した反射率Rは垂直に入射した光に対する値である。 However, the reflectivity R shown in the equation is a value for light incident perpendicularly. なお、誘電体膜9z1としては、例えば比較的屈折率の高いZnS、TiO 2 、CeO 2などが用いられる。 As the dielectric film 9Z1, for example a relatively high refractive index ZnS, TiO 2, CeO 2 and the like are used.
【0031】 [0031]
(C)に、上述した誘電体膜9z1を用いた光反射層9の具体的な構成を示す。 (C), the a specific configuration of the light reflecting layer 9 using a dielectric film 9z1 described above. (A)に示した光反射層9の構成と対応する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。 The configuration corresponding to those of the light reflecting layer 9 shown in (A) to facilitate the understanding are denoted by corresponding reference numerals. 下地の絶縁膜20cの上には微細な凸部9aが形成されている。 On the underlying insulating film 20c is formed fine protrusions 9a. この凸部9aは感光性樹脂を用いてパタニングした後熱フローを掛けることにより形成できる。 The convex portion 9a can be formed by applying a heat flow after patterning using a photosensitive resin. 凸部9aの上に屈折率n0の透明樹脂9yを塗布することにより、凸部9aの形状を最適化し、所望の光拡散特性が得られる様にしている。 By applying a transparent resin 9y having a refractive index n0 on the protruding portion 9a, to optimize the shape of the convex portion 9a, which in the manner desired light diffusion properties. 透明樹脂9yの上に屈折率n1の誘電体膜9z1を成膜することで、ハーフミラー構造を得ている。 By forming the dielectric film 9z1 of refractive index n1 onto a transparent resin 9y, to obtain a half mirror structure. n1の値を1.4乃至1.5とし、n0の値をこれより低くすれば、上記数式から算出される所望の光反射率Rが得られる。 The value of n1 is 1.4 to 1.5, if lower than this value of n0, the desired light reflectance R calculated from the formula is obtained. 通常反射型表示装置として使用する場合、外光の強度は調節が難しいものの、透過型表示装置として用いる場合透過光はバックライトにより自在に調節可能である。 When used as a normal reflective display device, although the intensity of the ambient light regulation is difficult, if transmitted light is used as a transmission type display device can be adjusted freely by the backlight. この点に鑑み、本実施形態では反射率を透過率よりも大きくする様にハーフミラーを設計している。 In view of this, in this embodiment, it is designed the half mirror so as to be larger than the transmittance reflectance. 具体的には、反射率は50乃至90%の範囲に設定することが好ましい。 Specifically, the reflectance is preferably set to a range of 50 to 90%. 更に好ましくは、60乃至80%の範囲に反射率を設定すると、最もバランスの取れた表示画像が得られる。 More preferably, by setting the reflectance in the range of 60 to 80%, and most balanced display image obtained.
【0032】 [0032]
(D)はハーフミラーの別の構成を模式的に表わしている。 (D) represents an alternative configuration of the half mirror schematically. 本例では、下地の樹脂膜20の上に金属膜(Metal)9z2を成膜し、更にその上に誘電体膜9z1を成膜して、複合構造を有するハーフミラーを得ている。 In this example, a metal film (Metal) 9z2 on the base of the resin film 20, and further forming a dielectric film 9z1 thereon, to obtain a half mirror having a composite structure.
【0033】 [0033]
ゲストホスト液晶表示装置を透過型として用いる場合、偏光板を基板1の外側か又は基板2の外側に配することが必要である。 When using a guest-host liquid crystal display device as a transmission type, it is necessary to dispose a polarizing plate on the outside of the outer or substrate 2 of the substrate 1. (A)に示した実施形態では、基板2の外側に偏光板31を配している。 In the embodiment shown (A), the are arranged polarizing plates 31 outside the substrate 2. この構造では、基板2の内側に形成された四分の一波長層10の効果を打ち消す為に、基板2の外側に追加の四分の一波長板32を挿入する必要がある。 In this structure, in order to cancel the effect of the quarter-wave layer 10 formed inside the substrate 2, it is necessary to insert additional quarter-wave plate 32 on the outer side of the substrate 2. この構造では基板2より後方に偏光板31があるので、反射型として用いた場合には偏光板31は全く影響を与えることがない為、外光で明るい表示が得られる。 Since this structure has the polarizer 31 behind the substrate 2, since no influence at all polarizer 31 in the case of using as a reflective, bright display in the external light can be obtained. これに対し、基板1の外側に偏光板を配する構造も考えられる。 In contrast, the structure is also conceivable to arrange the polarizing plate on the outside of the substrate 1. この時には、反射型でも通常のゲストホスト液晶表示装置として機能する為、内蔵の四分の一波長層10は不要となる。 At this time, in order to function as a normal guest-host liquid crystal display device in the reflection type, a quarter-wave layer 10 of the internal it is not required. この構造では、基板1よりも前方に偏光板が位置する為、(A)に示した構造よりも表示画像が暗くなるが、コントラストは逆に上昇する。 In this structure, in order to position the polarizing plate in front than the substrate 1, although the display image darker than the structure shown (A), the contrast is increased conversely.
【0034】 [0034]
図11は種々の金属薄膜の反射率特性を示すグラフである。 Figure 11 is a graph showing reflectance characteristics of various metal thin film. 横軸に波長を取り、縦軸に反射率を取ってある。 Take a wavelength on the horizontal axis, it is taking the reflectance on the vertical axis. 例えば、Rhの場合可視光領域でその反射率は80%程度である。 For example, the reflectance in the case the visible light range of the Rh is about 80%. Tiの場合可視光領域で反射率は60%程度である。 Reflectance in the visible light region when the Ti is about 60%. 何れも、半透鏡膜として使用可能である。 Both can be used as a HanTorukyomaku. その場合、膜厚は50〜200nm程度に設定される。 In that case, the film thickness is set to about 50 to 200 nm. なお、Alでも膜厚を50nm以下にすれば半透鏡膜として使用可能である。 Incidentally, it can be used as HanTorukyomaku if the film thickness is 50nm or less even Al. 半透鏡膜としては金属薄膜に代え誘電体膜を用いることもできる。 The HanTorukyomaku can be used a dielectric film instead of the metal thin film. 以上の様に、本実施形態では光反射層は平面に沿って形成された微細な凸部とその上に成膜された半透鏡膜からなり、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方後方から入射した光の一部分を透過する。 As described above, the light reflection layer in this embodiment is made of semi-transparent mirror film formed fine protrusions formed along a plane and thereon a large portion of the light incident from the forward scattered manner transmitting a portion of light incident from the rear while reflecting. 半透鏡膜としてはロジウム、チタン、クロム、クロメル又はインコネルからなる金属薄膜を用いることができる。 The HanTorukyomaku can be used rhodium, titanium, chromium, a metal thin film made of chromel or Inconel. クロメルはニッケル80%とクロム20%の合金である。 Chromel is 80% and 20% chromium alloy of nickel. インコネルはニッケル80%、クロム15%、鉄5%の合金である。 Inconel 80% nickel, chromium 15%, iron 5% of the alloy. このように、後側の基板は背面光源から発した光源光の一部を通過可能な構造を有し、且つ前面側の基板から入射した光が当たる部分で、これを拡散反射させる構造を有している。 Thus, the substrate after the side has a structure that can pass through a portion of the source light emitted from the back light source, and a portion where light comes incident from the substrate on the front side, have a structure to diffuse reflecting this doing. 即ち、透過型と反射型の両方の表示能力を備えている。 That, and a transmissive and reflective both display capability of. 従来の反射型液晶表示装置は照明又は日光等の外光が存在する環境下でのみ使用が可能であり、外光が全く存在しない環境では観察者が表示を見ることができない。 Conventional reflective liquid crystal display device is capable of use only in an environment in which external light such as lighting or sunlight is present, in an environment where external light is not present at all can not be seen by the viewer display. しかし、反射型の液晶表示装置を外光の存在しない環境でも使用したいとの要求もある。 However, there are also demands for use even in the absence environment external light reflection type liquid crystal display device. 本実施形態は、外光が存在する環境では外光を用いた反射型モードでの表示を行ない、外光が存在しない環境では、背面光源(バックライト)を利用した透過型モードでの表示を行なう。 This embodiment performs display in the reflective mode using ambient light in an environment where external light is present, in an environment where external light is not present, the display in the transmissive mode using the back light source (back light) carried out.
【0035】 [0035]
図12は本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第5実施形態を示す模式的な部分断面図であり、4個の画素を表わしている。 Figure 12 is a schematic partial sectional view showing a fifth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention, represents four pixels. 液晶3zは第1実施形態乃至第4実施形態に示したゲストホスト液晶に限る必要はない。 LCD 3z is not necessarily limited to the guest host liquid crystal shown in the first to fourth embodiments. 例えば、偏光板を一枚使用するECBモードの液晶や相変化型の液晶を用いることも可能である。 For example, it is also possible to use a liquid crystal in the liquid crystal and phase-change ECB mode using one polarizing plate. 本実施形態の特徴は、光反射層9に形成された金属膜9bが、基板2に対して平行ではなくある角度θを以て傾斜配置していることである。 Features of this embodiment, the metal film 9b formed on the light reflecting layer 9 is that the inclined arranged at an angle θ not parallel to the substrate 2. まず、背面光源30がオフの時は、外部からの入射光が光拡散層42を通って進入してくる。 First, the back light source 30 is off, the incident light from the outside comes to enter through the light diffusing layer 42. ここで、前側の基板1に設けた光拡散層42は後方散乱を少くし、前方散乱のみを起こすものを用いる。 Here, the light diffusion layer 42 provided on the front side of the substrate 1 is small comb backscatter, used as causing only forward scattering. アルミニウム等からなる金属膜9bに入射した光は鏡面反射され、再び光拡散層42に戻る。 The light incident on the metal film 9b made of aluminum or the like is specularly reflected, returns to the light diffusing layer 42. ここで散乱され外部に出ていく。 Go out to the outside is scattered here. 従って、金属膜9bが傾いていても広い視角範囲で通常の反射型表示装置として機能する。 Thus, functions as a normal reflective display device with a wide viewing angle range be inclined metal film 9b. 次に、背面光源30がオンの時は、これから基板2に垂直に入る光源光が反射されるが、金属膜9bが傾斜している為画素間を抜けて斜めに進む光線は液晶3zに入射することができる。 Then, when the rear light source 30 is turned on, the light source light now enters perpendicular to the substrate 2 is reflected, light traveling obliquely exits between pixels for the metal film 9b is inclined incident on the liquid crystal 3z can do. この透過光(a)、(b)はさらに光拡散層42を通る為、広範囲に拡散される。 The transmitted light (a), (b) is to further through the light diffusion layer 42 is diffused widely. 結果として、広い視角方向で通常の透過型表示装置として機能する。 As a result, functions as a normal transmission type display device in a wide viewing angle. 傾斜した金属膜9bを形成する為、レーザ光によるエッチングもしくはスタンパ技術を利用できる。 To form a sloped metal film 9b, available etching or stamper technique using laser light. レーザ光を用いる場合、鋸波形に沿ってその強度変調を行ないながら樹脂膜をレーザエッチングすることで傾斜面に加工できる。 When using a laser beam, it can be processed into the inclined surface by laser etching the resin film while performing the intensity modulation along the sawtooth waveform. レーザ光は例えばYAGレーザから出力されるラインビームを用いることができる。 The laser beam may be used a line beam outputted from, for example YAG lasers. スタンパ法では予め断面が鋸刃の形状に加工されたスタンパを用いてこれを基板2に転写することで傾斜形状を有する樹脂膜を形成できる。 In the stamper method previously cross-section this by using a stamper which is processed into the shape of the saw blade can form a resin film having an inclined shape by transferring the substrate 2. その上に、蒸着又はスパッタリングで金属膜9bを成膜すればよい。 Thereon may be a metal film 9b by vapor deposition or sputtering.
【0036】 [0036]
図12に示した構成で、液晶3zとして相変換ゲストホスト型を用いる時は図示の構成のままでよい。 In the configuration shown in FIG. 12, it can remain in the configuration shown when using phase change guest-host type as a liquid crystal 3z. しかしながら、液晶パネル(LCD)が四分の一波長層を内蔵したゲストホスト型の場合、背面光源側の構成を図13に示したものにする必要がある。 However, if the guest-host type liquid crystal panel (LCD) has a built-in quarter-wave layer, it is necessary to illustrates the rear light source side arrangement in FIG. ここで外付けした四分の一波長板32は内蔵した四分の一波長層とともに二分の一波長板として機能し、偏光板31を通った背面光源30からの直線偏光を偏光方向が90°回転した直線偏光で出力する。 Here a quarter-wave plate 32 and external functions as a half-wave plate with a quarter-wave layer which incorporates the polarization direction 90 ° linearly polarized light from the back light source 30 passing through the polarizing plate 31 and outputs a rotating linearly polarized light.
【0037】 [0037]
以上の様に本実施形態では、内部に光反射層を有する表示装置において、光反射層が基板に対して平行ではなくある角度を以て傾斜していることにより、反射型として使った時の反射率を落とすことなく、透過型としても使える様にした。 In this embodiment as described above, in a display device having a light reflecting layer on the inside, by the light reflecting layer is inclined at an angle with rather than parallel to the substrate, the reflectance when used as a reflective without compromising, it was set to be used as a transmission type. 図12に示す様に具体的には、第1及び第2の透明基板1,2に設けた各電極6,11は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、光反射層9は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなる。 Specifically, as shown in FIG. 12, the electrodes 6 and 11 provided on the first and second transparent substrates 1 and 2 define a matrix of pixels to face each other, the light-reflecting layer 9 of the individual consisting of a collection of subdivided reflective elements corresponding to the pixels. 各反射要素は傾斜平面及び側端面を有する透明な傾斜凸部9sとこの傾斜平面に選択的に形成された金属膜9bからなる。 Each reflective element is a selectively formed metal film 9b on the inclined plane of the transparent ramps 9s Toko having the inclined plane and the side end face. 前方から入射した光の大部分は金属膜9bにより鏡面反射する一方、後方から入射した光の一部分は側端面から透過する。 While most of the light incident from the front is specularly reflected by the metal film 9b, a portion of the light incident from the rear is transmitted from the side end face. 傾斜平面は透明基板2に対して1°〜45°の範囲で傾斜しており、後方から入射した光源光の一部分は一つの反射要素に属する金属膜9bの裏面で反射した後側端面を通過し、さらに他の反射要素に属する金属膜9bの表面で反射して前方に指向する。 Inclined plane is inclined in the range of 1 ° to 45 ° relative to the transparent substrate 2, a portion of the source light incident from the rear passing through the side end surface after being reflected by the back surface of the metal film 9b belonging to one of the reflection elements and further directed to the front after being reflected by the surface of the metal film 9b belonging to other reflective elements. 第1の透明基板1にはブラックマスク41に加えて光拡散層42が配されており、光反射層9により鏡面反射した光又は光反射層9を透過した光を前方に向って拡散する。 The first transparent substrate 1 are arranged a light diffusing layer 42 in addition to the black mask 41, the light transmitted through the light or light-reflecting layer 9 specularly reflected diffuse toward the front by the light reflecting layer 9. 係る構成により、反射モードでの使用時の明るさを犠牲にすることなく表示装置を透過モードでも使える様にできる。 According to such a constitution, it as can also be used in a transmission mode the display device without sacrificing the brightness at the time of use in the reflective mode. なお、反射型と透過型を両立する方法として、例えば前述した第4実施形態の様に、光反射層を100%完全反射の膜とするのではなく、一部の光を反射し一部の光を透過する半透鏡膜(ハーフミラー)の様な形態にすることが考えられる。 As a method to achieve both reflective and transmissive type, for example as in the fourth embodiment described above, the light reflecting layer instead of the 100% complete reflection film, a partially reflects a part of light it is contemplated that such form of HanTorukyomaku (half mirror) that transmits light. しかし、この方法では場合により反射型として見る時光反射層が一部の光を透過してしまう為、反射率が下がり暗い表示となる可能性がある。 However, the light reflective layer when viewed as a reflective optionally in this way since become transmits a portion of light, which may become dark display reflectance decreases. 又、透過型として見る時には背面光源からの光が一部光反射層によって反射されてしまう為透過率が下がり、やはり暗い表示となってしまう場合がある。 Further, when viewed as a transmission edge is because transmittance of light from the back light source would be reflected by a portion the light reflecting layer, in some cases become too dark display. 本実施形態はこの様なトレードオフの関係を解消することが可能である。 This embodiment is capable of eliminating the relationship of such trade-offs.
【0038】 [0038]
図14は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第6実施形態を示す模式的な部分断面図である。 Figure 14 is a schematic partial sectional view showing a sixth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. 図示する様に、本表示装置はゲストホスト液晶3を利用しており、且つ四分の一波長層10を内蔵している。 As shown, the display device is set in a guest-host liquid crystal 3, and incorporates a quarter-wave layer 10. 但し、本実施形態はこれに限られるものではなく一枚の偏光板を用いたECB方式でも同様に応用可能である。 However, this embodiment is equally applicable in ECB system using a single polarizer is not limited thereto. 図示する様に、光反射層9には微小な開口9cが形成されている。 As shown, small aperture 9c is formed in the light-reflecting layer 9. 表示装置の後側に位置する背面光源30からの光源光を画素毎に設けた開口9cに効率よく集光する様、背面光源30と基板2との間にマイクロレンズ35のアレイを配置している。 As efficiently condensing the light from the light source to the aperture 9c provided for each pixel from the back light source 30 positioned on the rear side of the display device, by arranging an array of microlenses 35 between the back light source 30 and the substrate 2 there.
【0039】 [0039]
背面光源30の輝度が例えば3000nitである場合、入射側に偏光板を配置しカラーフィルタでの光吸収やゲストホスト液晶3での光吸収等を考慮に入れると、3000nit×0.4×0.7/3=280nitの輝度が、開口率100%の時に得られる。 If the luminance of the backlight source 30 is, for example, 3000Nit, when the polarizing plate is arranged on the incident side into account the light absorption or the like in the light absorption or guest-host liquid crystal 3 in the color filter, 3000nit × 0.4 × 0. brightness of 7/3 = 280nit is obtained when the aperture ratio of 100%. 一方反射型として用いる時の明るさをロスしない為には、反射率に寄与しない開口9cの開口率は10%以下とする必要がある。 On the other hand in order not to loss of brightness when used as a reflection type, the aperture ratio of the aperture 9c which does not contribute to the reflectivity should be 10% or less. 従って、これを例えば5%に設定すると結局透過型として使用した時の明るさは280nit×0.05=14nitとなって少々暗過ぎる。 Accordingly, the brightness when used as the end transmission Setting this example, 5% too little dark become 280nit × 0.05 = 14nit. これを解決する為本実施形態では図示する様にマイクロレンズ35のアレイシートを用いる。 In this embodiment to solve this using an array sheet of microlenses 35 as shown. このアレイシートは各マイクロレンズ35の焦点位置に開口9cが来る様に配置されている。 The array sheet is arranged so the opening 9c comes to a focal position of each microlens 35. 背面光源30からの光源光はこのマイクロレンズ35によって集光され、効率よく開口9cを通ることになる。 Source light from the back light source 30 is condensed by the microlens 35, thereby passing through the efficient opening 9c. マイクロレンズ35による集光効果が3倍になれば約40nitの明るさが得られることになり、暗い環境では十分な明度である。 Results in the brightness of about 40nit if light condensing effect by the micro lens 35 is three times to obtain a sufficient brightness in a dark environment. マイクロレンズ35の集光効率は背面光源30から発する光源光の平行度に依存している。 Converging efficiency of the microlens 35 is dependent on the parallelism of the light source light emitted from the back light source 30. 従って、この光源光の平行度を上げる手法として、背面光源30上にプリズムシートを配置することもできる。 Therefore, as a technique to increase the parallelism of the source light, it may be arranged a prism sheet on the back light source 30. 以上の様な構成により、明るい環境で使う時には外光を利用した反射型で、暗い環境で使う時には背面光源を利用した透過型とすることにより、いかなる場所でも使える携帯型機器のディスプレイが得られる。 By such a configuration described above, by a transmission type utilizing a backlight source, the display of the portable device that can be used at any location is obtained when a reflection type utilizing external light, used in a dark environment when used in a bright environment . この考え方を別な見地から見れば、基本的には反射型ディスプレイであるが、暗い所では背面光源(バックライト)で透過型にもなるということである。 Looking at this concept from another point of view, it is basically the reflection type display, is that it becomes transmissive in the back light source (back light) in a dark place. 従って、透過型の場合の明るさはせいぜい上述した様に数十nitでも十分である。 Accordingly, the brightness in the case of the transmission type is sufficient most even tens nit as mentioned above. これを実現する方法としてマイクロレンズを用いた。 Using a microlens as a way to achieve this.
【0040】 [0040]
図15は開口9cの配置例を表わす模式的な平面である。 Figure 15 is a schematic plan representing the arrangement of the aperture 9c. (A)のパタン例では、各画素に1個ずつ開口9cを配している。 The pattern example (A), and an aperture 9c one for each pixel. (B)のパタン例では、各画素に2個ずつ開口9cを配している。 The pattern example (B), are arranged two by opening 9c to each pixel. (A)及び(B)の何れのパタン例でも、開口9cは画素ピッチと同一かもしくは整数倍の周期を持つ様にして、マイクロレンズ35に対応させる。 In either pattern example (A) and (B), the aperture 9c is in the manner with the same or an integral multiple of the period and the pixel pitch, to correspond to the microlenses 35. (C)に示す様に、開口9cは円形でなくともスリット状でもよい。 As (C), the aperture 9c may be a slit-shaped without a circle. この場合、マイクロレンズ35はx方向にのみ曲率を持つシリンドリカルレンズでよいことになる。 In this case, the microlens 35 will be be a cylindrical lens having curvature only in the x-direction. 即ち、(A)及び(B)のパタン例では個々のマイクロレンズは二次元配列されるが、(C)の場合一次元配列したものを用いてよいことになる。 That is, although individual microlenses are arranged two-dimensionally, so that may be used those sequences if one-dimensional (C) in the pattern example (A) and (B).
【0041】 [0041]
図16は第6実施形態の変形例を示す模式的な部分断面図である。 Figure 16 is a schematic partial sectional view showing a modification of the sixth embodiment. 本変形例ではマイクロレンズ35は基板2に内蔵した構造となっている。 Micro lens 35 in this modification has a built-in structure to the substrate 2. 具体的には、基板2の上に屈折率がn2の透明な樹脂を塗工し、これをフォトリソグラフィ及びリフローの手法を用いてマイクロレンズ35の形状に加工する。 Specifically, the refractive index on the substrate 2 is coated with the transparent resin of n2, processed into the shape of the microlens 35 with the photolithography and reflow technique this. この上を、異なる屈折率n1を有する透明な平坦化膜35aで被覆する。 Over this, covered with a transparent flattening film 35a having a different refractive index n1. この平坦化膜35aの上には前述した光反射層9が形成されている。 The light-reflecting layer 9 described above is on the planarization layer 35a is formed. この光反射層9は凸部9aとその上に成膜された金属膜9bとからなる。 The light-reflecting layer 9 is composed of the convex portion 9a and the metal film 9b that is formed thereon. 金属膜9bの一部は欠損しており、ここに光源光が通過する開口9cが設けられる。 Part of the metal film 9b is deficient, the opening 9c of the light source light passes is provided here. なお、マイクロレンズ35が平行な光源光を集束透過光に変換する為には、屈折率がn2>n1の関係を満たす必要がある。 Incidentally, in order to convert the micro-lens 35 is parallel light beam to the focusing transmitted light, it is necessary refractive index satisfies a relationship of n2> n1.
【0042】 [0042]
図17に示す様に、四分の一波長層をパネル内に集積化したゲストホストLCDを透過型及び反射型兼用で用いる場合、背面光源30とLCDとの間にプリズムシート36、偏光板31、四分の一波長板32、マイクロレンズアレイシート35mを介在させた構造を採用する。 As shown in FIG. 17, quarter if the wavelength layer using guest-host LCD that integrated into the panel transmission type and reflection type combined, prism sheet 36 between the back light source 30 and the LCD, the polarizing plate 31 , a quarter-wave plate 32, to adopt a structure in which is interposed a microlens array sheet 35m. ここで、外付けの四分の一波長板32はLCDに内蔵した四分の一波長層とともに二分の一波長板として作用し、直線偏光を保持する役目を果たす。 Here, the quarter-wave plate 32 of the external acts as a half-wave plate with a quarter-wave layers with built-in LCD, serves to hold the linearly polarized light.
【0043】 [0043]
以上の様に、図14に示した本実施形態では第1及び第2の透明基板1,2に設けた各電極6,11は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、光反射層9は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなる。 As described above, by defining the electrodes 6 and 11 matrix of pixels facing each other provided on the first and second transparent substrates 1 and 2 in the present embodiment shown in FIG. 14, the light-reflecting layer 9 consists of a collection of subdivided reflective element corresponding to each pixel. 各反射要素は前方から入射した光の大部分を反射する金属膜9b及び後方から入射した光の一部を透過する為に金属膜9bの一部を除去した微小な開口9cを有している。 Each reflective element has a small aperture 9c removing a part of the metal film 9b to transmit a part of light incident from the metal film 9b and the rear reflects a large portion of the light incident from the front . マイクロレンズ35が光反射層9の後方に位置し、背面光源30から発した光源光を各画素の開口9cに向けて集光する。 Located microlenses 35 are behind the light-reflecting layer 9 is condensed toward the light source light emitted from the backlight source 30 into the opening 9c of each pixel. 好ましくは、この開口9cは画素に対して1〜10%の面積比で形成されている。 Preferably, the opening 9c is formed in 1-10% of the area ratio with respect to the pixel. 開口9cは点状に形成されており、マイクロレンズ35は画素毎に形成された点状の開口9cに対応してマトリクス状に配列している。 Opening 9c is formed in dots, the microlens 35 are arranged in a matrix corresponding to the opening 9c of the shape point which is formed for each pixel. 場合によっては、この開口9cは線状に形成されており、マイクロレンズ35は画素の列に沿った線状の開口9cに対応してストライプ状に配列したものであってもよい。 Optionally, the aperture 9c is formed in a linear shape, the microlens 35 may be those which are arranged in a stripe shape corresponding to the linear opening 9c along a column of pixels. このマイクロレンズ35は外付けに代えて第2の透明基板2に集積的に形成してもよい。 The microlens 35 may be integrated formed with the second transparent substrate 2 in place of the external. 係る構成により、反射型兼透過型表示装置において、反射型として使用した時の反射率を大幅に低下させることがない。 According to such a constitution, in a reflective and transmissive type display device, it is not possible to greatly reduce the reflectivity when used as a reflective. 又、透過型として使用した時の明るさを十分に確保することが可能である。 Further, it is possible to ensure a sufficient brightness when used as a transmission type. なお、反射型と透過型を両立できる様にする方法として、第4実施形態に示した様に光反射層を100%完全な反射膜とするのではなく、一部の光を反射し一部の光を透過するハーフミラーの様な形態にする手段がある。 As a method of the like can be both reflective and transmissive, rather than 100% perfect reflecting film light reflecting layer as shown in the fourth embodiment, partially reflects a part of light there is means for such form of a half mirror which transmits light. しかし、この方法では反射型として見る時に光反射層が一部の光を透過してしまう為、反射率が下がり暗い表示となってしまう場合がある。 However, the light reflective layer when viewed as a reflective type in this way since become transmits a portion of light, there is a case where the reflectance becomes dark display edge. 又、透過型として見る時にはバックライトからの光が一部光反射層によって反射されてしまう為、透過率が下がりやはり暗い表示となってしまう場合がある。 Further, when viewed as a transmission type for the light from the backlight will be reflected by the partially light reflective layer, there is a case where transmittance becomes lowered again dark display. 本実施形態はこの様な第4実施形態のトレードオフの関係を解消することができる。 This embodiment can solve the trade-off of such fourth embodiment.
【0044】 [0044]
図18は、本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第7実施形態を示す模式的な部分断面図である。 Figure 18 is a schematic partial sectional view showing a seventh embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. 従来の反射型液晶表示装置では、照明等の外光が存在する環境下においては、表示装置としての役割を果たすが、外光が全く存在しない環境下では、表示装置として全く機能しない。 In the conventional reflection type liquid crystal display device, in an environment in which external light such as lighting is present, it plays a role as a display device, in an environment where external light is not present at all, not at all functional as a display device. 本実施形態では、外光が存在する状態では、バックライトフリーの反射型モードでの駆動を実現させ、外光が全く存在しない状態ではバックライトを利用した透過型モードでの駆動を実現させる。 In the present embodiment, in the state where external light exists, to realize the driving of the backlight-free reflective mode, in a state where external light is not present at all to realize the driving of a transmission mode using a backlight. 具体的には、基板2側に形成された画素PXLの境界を、表示装置の裏側から光が透過する様な構造とする。 Specifically, the boundary of the pixel PXL formed on the substrate 2 side, the light from the rear side of the display device is structured such as to transmit. 且つ、対向側の基板1の内表面には、後方から透過してきた光が当たる部分に、光を拡散反射させる構造を持つ副散乱層51を形成している。 And, on the inner surface of the substrate 1 on the opposite side, the portion corresponding light having passed through from the rear to form a sub-scattering layer 51 having a structure to diffuse reflecting light. 係る構造により、透過型の表示にも対応可能な反射型表示装置が得られる。 By this structure, adaptable reflective display device can be obtained even in a transmissive display.
【0045】 [0045]
図示する様に、反射型と併用可能にする為、後側の基板2から背面光源30の光源光を透過させる。 As shown, for enabling used with reflective-type, the substrate 2 of the rear and transmits source light backlight source 30. この場合、反射モードで表示する時の有効画素の反射率をほとんど低下させることがない様に、反射モードでは全く不要な画素PXL間の境界部分をバックライトから発した光源光の透過用の開口(窓)とする。 In this case, as never hardly reducing the reflectance of the effective pixel when displaying in the reflection mode, an opening for transmitting light source light emitted from the backlight to the boundary portion between totally unnecessary pixels PXL in the reflective mode and (window). この開口に対応する対向基板1の部分に、ブラックマスク41及び光散乱性の副光反射層51を配置する。 The portion of the counter substrate 1 corresponding to the opening, placing the black mask 41 and the light scattering of the secondary light reflecting layer 51. さらに、背面光源30から発した光源光を有効に利用する為、画素PXL間に整合してマイクロレンズ35を配置する。 Furthermore, in order to effectively utilize the light source light emitted from the back light source 30, to arrange the micro lenses 35 in alignment between pixel PXL. 例えば、二色性色素5を添加したネガ型のネマティック液晶4を垂直に配向させ、さらに画素PXLの光散乱層9の上に四分の一波長層10を配置する。 For example, the dichroic dye 5 vertically to align the nematic liquid crystal 4 negative type with the addition of further disposing a quarter-wave layer 10 on the light-scattering layer 9 of the pixel PXL. この場合には、マイクロレンズ35のさらに外側に四分の一波長板32及び偏光板31を配置する。 In this case, placing the quarter-wave plate 32 and polarizing plate 31 further outside of the microlens 35.
【0046】 [0046]
反射モードにおいては、ブラックマスク41が画素PXLの境界に沿って配置されている分、余分な反射がなくコントラストの向上が期待できる。 In reflective mode, minute black mask 41 is arranged along the boundary of the pixel PXL, it is expected to improve the contrast without extra reflections. 透過モードについては、蛍光管やEL素子等からなる背面光源30からの光は偏光板31を通過して直線偏光になる。 For transmission mode, light from the backlight source 30 consisting of a fluorescent tube and an EL element or the like becomes linearly polarized light passes through the polarizer 31. その偏光方向はゲストホスト液晶3のラビング方向と平行な方向である。 Its polarization direction is the rubbing direction parallel to the direction of the guest-host liquid crystal 3. この直線偏光は四分の一波長板32で一但円偏光になる。 The linearly polarized light is one However circularly polarized light by the quarter-wave plate 32. さらに、光学的に一軸もしくは二軸性を有する高分子液晶の様な材料を用いて、光学軸をラビング方向に対して約45°方向に傾けることで、四分の一波長層10が形成されている。 Furthermore, using such material of a polymer liquid crystal having a uniaxial or biaxial optically, by tilting about 45 ° direction of the optical axis with respect to the rubbing direction, a quarter-wave layer 10 is formed ing. 前述した円偏光はこの四分の一波長層10を通過することでラビング方向と垂直な方向の直線偏光に変換される。 Circularly polarized light as described above is converted to the rubbing direction perpendicular to the direction of the linearly polarized light by passing through the quarter-wave layer 10. それ故、この直線偏光は二色性色素5に吸収されることがほとんどなく、対向基板1側に達する。 Therefore, the linearly polarized light hardly be absorbed in the dichroic dye 5, reaching the counter substrate 1 side. この光は副光反射層51により散乱的に逆反射され、画素PXL上の主光散乱層9に進み、ここで再反射が起こる。 The light is diffusely retroreflected by the sub optical reflective layer 51, the process proceeds to the main light-scattering layer 9 on the pixel PXL, re reflection occurs here. その際、光は四分の一波長層10を往復通過することで、直線偏光の偏光軸が90°回転し、ゲストホスト液晶3のラビング方向に平行な直線偏光となって対向基板1に向って進む。 At that time, the light that reciprocally passes through the quarter-wave layer 10, the polarization axis of the linearly polarized light is rotated 90 °, toward the counter substrate 1 becomes linearly polarized light parallel to the rubbing direction of the guest host liquid crystal 3 advance Te. この時、画素PXLに電圧が印加されていなければ液晶分子4及び二色性色素5は垂直に配向しているので直線偏光は吸収されず、カラーフィルタ40によって決定される色を表示することができる。 When this is not linearly polarized light is absorbed since the liquid crystal molecules 4 and the dichroic dye 5 unless a voltage is applied to the pixel PXL are oriented vertically, it is possible to display a color determined by the color filter 40 it can. 逆に、電圧が印加されている場合液晶分子4及び二色性色素5はラビング方向に沿って図示の様に水平配向するので、二色性色素による吸収が起こり黒もしくはグレーの表示が可能になる。 Conversely, since if the liquid crystal molecules 4 and the dichroic dye 5 horizontally oriented as shown in the rubbing direction in which the voltage is applied, the display can be absorbed occur black or gray due to the dichroic dye Become.
【0047】 [0047]
以上の様に、本実施形態では、第1及び第2の透明基板1,2に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素PXLを規定し、光反射層9は個々の画素PXLに対応して細分化された光反射性の主散乱面と隣り合う画素PXLの境界に配された開口とを有する。 As described above, in the present embodiment, the electrode provided on the first and second transparent substrates 1 and 2 define a matrix of pixels PXL facing each other, the light-reflecting layer 9 is in each pixel PXL and an opening arranged on the boundary of the pixel PXL adjacent to correspondingly subdivided light reflectivity of the main scattering surface. 第1の透明基板1には画素PXLの境界に沿って副散乱面を備えた光反射層51が形成されており、前方から入射した光の大部分は主散乱面を備えた光反射層9により反射する一方、後方から入射した光の一部分は開口を通過した後副散乱面を備えた光反射層51により逆反射され、さらに主散乱面を備えた光反射層9で前方に再反射される。 The first is a transparent substrate 1 is formed a light reflective layer 51 having a sub-scattering surface along the boundary of the pixel PXL is, the light reflecting layer most of the light incident from the front is provided with a main scattering surface 9 while reflected by a portion of the light incident from the rear is retroreflected by the light reflecting layer 51 having a sub-scattering surface after passing through the opening is re-reflected forward further by the light reflecting layer 9 having a main scattering surface that. 第1の透明基板1には画素PXLの境界に沿って副散乱面より前方に遮光性のブラックマスク41が形成されている。 The first transparent substrate 1 black mask 41 of the light-shielding the front of the sub-scattering surface along the boundary of the pixel PXL is formed. 本実施形態では電気光学物質としてホストとなるネマティック液晶4にゲストとなる二色性色素5を添加したゲストホスト液晶3を用いている。 In the present embodiment uses a guest-host liquid crystal 3 with the addition of dichroic dye 5 as a guest to the nematic liquid crystal 4 as the host as an electro-optical material. この場合、第2の透明基板2の少くとも画素PXLと整合する部分には光反射層9とゲストホスト液晶3との間に介在して外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層10が形成されている。 In this case, a quarter to streamline the modulation of light incident from the outside is interposed between the portion to be aligned with the second least pixel PXL of the transparent substrate 2 and the light reflective layer 9 and a guest host liquid crystal 3 wave layer 10 is formed. 本実施形態ではこの四分の一波長層10は画素PXLの境界に位置する開口まで延設されている。 The quarter-wave layer 10 in this embodiment is extended to an opening at the boundary of the pixel PXL. この関係で、背面光源30と透明基板2との間には後方から入射する光源光の変調を可能にする偏光板31及び四分の一波長板32が介在している。 In this connection, a polarizing plate 31 and quarter-wave plate 32 which allows the modulation of the source light incident from the rear is interposed between the back light source 30 and the transparent substrate 2. なお、ブラックマスク41上に形成された副光散乱層51は画素PXL上に形成された主光散乱層9と同様な構造を有しており、無数の微小凸部とその上に成膜された金属膜からなる。 Incidentally, the sub-light scattering layer formed on the black mask 41 51 has a structure similar to that of the main light-scattering layer 9 formed on the pixel PXL, is deposited thereon countless minute projections consisting of a metal film.
【0048】 [0048]
図19は、図18に示した第7実施形態の変形例を示す模式的な部分断面図である。 Figure 19 is a schematic partial sectional view showing a modification of the seventh embodiment shown in FIG. 18. 本変形例では外付けの四分の一波長板32を取り除き、その代わりに対向基板1の副光反射層51上に八分の一波長層52を形成することで、同様な効果を得ている。 In this modification removes quarter wave plate 32 of the external, by forming the wave layer 52 of Hachifun on the sub light reflecting layer 51 of the counter substrate 1 instead, a similar effect is obtained there. この八分の一波長層52は例えば光学的に一軸もしくは二軸性を有する高分子液晶の様な材料を用い、光学軸をゲストホスト液晶3のラビング方向に対して約45°方向に傾けることで作成可能である。 The one eighth wavelength layers 52 using such material of a polymer liquid crystal having a uniaxial or biaxial example optically, tilting the optical axis approximately 45 ° direction with respect to the rubbing direction of the guest host liquid crystal 3 in can be created. 本変形例では内蔵した四分の一波長層10は画素PXLの境界に位置する開口まで延設されており、背面光源30と第2の透明基板2との間に偏光板31が介在しており、副散乱面を有する光反射層51の上には開口を介して後方から入射した光源光の変調を可能にする八分の一波長層52が配されている。 Quarter-wave layer 10 with a built in this modified example is extended to an opening at the boundary of the pixel PXL, a polarizing plate 31 between the rear light source 30 and the second transparent substrate 2 is interposed cage, one eighth wavelength layers 52 to allow the modulation of the source light incident from the rear through the opening on top of the light reflecting layer 51 having a sub-scattering surface is arranged.
【0049】 [0049]
図20は、図18に示した第7実施形態の他の変形例を示す模式的な部分断面図である。 Figure 20 is a schematic partial sectional view showing another modification of the seventh embodiment shown in FIG. 18. 本変形例では外付けの四分の一波長板と偏光板を取り除き、その代わりに対向基板1の副光反射層51の上に偏光子53を設けている。 In this modification removes external quarter-wave plate and the polarizing plate is provided with a polarizer 53 on the secondary light reflecting layer 51 of the counter substrate 1 instead. この偏光子53は光学的に一軸もしくは二軸性を示す高分子液晶に黒の二色性色素を添加した材料で形成できる。 The polarizer 53 may be formed of a material obtained by adding a black dichroic dye polymer liquid crystal exhibiting a single or biaxial optically. 偏光子53の吸収軸をゲストホスト液晶3のラビング方向に垂直になる様に配置すると、第7実施形態と同様な効果が得られる。 Placing the absorption axis of the polarizer 53 so as to be perpendicular to the rubbing direction of the guest-host liquid crystal 3, the same effect as the seventh embodiment can be obtained. 本変形例では、内蔵の四分の一波長層10は画素PXLの境界に位置する開口まで延設されており、副散乱面を備える光反射層51の上には開口を介して後方から入射した光の変調を可能にする偏光子53が配されている。 In this modification, a quarter-wave layer 10 of the internal is extended to an opening at the boundary of the pixel PXL, incident from the rear through the opening on top of the light reflecting layer 51 comprises a sub-scattering surface polarizer 53 is arranged to allow the modulation of the light.
【0050】 [0050]
図21は、図18に示した第7実施形態の別の変形例を示す模式的な部分断面図である。 Figure 21 is a schematic partial sectional view showing another modification of the seventh embodiment shown in FIG. 18. 本変形例では、四分の一波長層10は画素PXLの境界に位置する開口から除去されており、背面光源30と第2の透明基板2との間には後方から入射する光源光の変調を可能にする偏光板31が配されている。 In this modification, a quarter-wave layer 10 is removed from the opening at the boundary of the pixel PXL, modulation of the source light incident from the rear between the rear light source 30 and the second transparent substrate 2 the polarizing plate 31 to enable are arranged.
【0051】 [0051]
図22は、対向基板に形成される光反射層51の構成例を示す模式図である。 Figure 22 is a schematic diagram showing a configuration example of the light reflecting layer 51 formed on the counter substrate. (A)に示す様に、対向基板1にあらかじめ形成されたブラックマスク41に沿って所定の厚みで金属膜51aを成膜する。 As (A), the deposited metal film 51a at a predetermined thickness along the black mask 41 which is previously formed on the counter substrate 1. その上をフォトレジストPRで被覆する。 Coating thereon a photoresist PR. 続いて(B)に示す様にオーバーエッチングを行ない、金属膜51aの端面を傾斜構造にする。 Subsequently subjected to over-etching as shown (B), the the end surface of the metal film 51a on the inclined structure. これにより、散乱性を備えた光反射層51を形成することができる。 Thus, it is possible to form a light reflective layer 51 having a scattering.
【0052】 [0052]
図23は本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第8実施形態を示す模式的な断面図である。 Figure 23 is a schematic cross-sectional view showing an eighth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention. 特徴事項として、対向基板1の前面側には所定の間隙を介して第3の透明基板68が接合している。 As a feature, on the front side of the counter substrate 1 third transparent substrate 68 with a predetermined gap are joined. 第1の透明基板1と第3の透明基板68との間に例えば高分子分散型液晶60が封入されており、液晶セルを構成する。 The first transparent substrate 1 is sealed, for example, polymer-dispersed liquid crystal 60 is between the third transparent substrate 68, a liquid crystal cell. 高分子分散型液晶60は上下から透明電極によって保持されている。 Polymer-dispersed liquid crystal 60 is held by the transparent electrode from the top and bottom. 透明電極間に電圧を印加することで、高分子分散型液晶60は拡散状態と透明状態との間で変化する。 By applying a voltage between the transparent electrode, a polymer dispersed liquid crystal 60 varies between the diffusion state and a transparent state. なお、軽量化の為第3の透明基板68は有機フィルムを用いることもできる。 The third transparent substrate 68 for weight reduction may also be an organic film. 第1の透明基板1の内表面には対向電極6が形成されている。 Counter electrode 6 is formed on the first inner surface of the transparent substrate 1. 一方、第2の透明基板10の内表面には画素電極11が形成されている。 On the other hand, the pixel electrode 11 is formed on the inner surface of the second transparent substrate 10. ゲストホスト液晶3の駆動は薄膜トランジスタ8を介して画素電極11に印加される電圧により行なう。 Drive of the guest host liquid crystal 3 is performed by a voltage applied to the pixel electrode 11 through the thin film transistor 8. 画素電極11の下方に位置する光反射層9は鏡面を備えているとともに、一部が除去されており開口を形成する。 With light reflecting layer 9 is located below the pixel electrode 11 is provided with a mirror surface, part of which forms an opening has been removed. 背面光源30から発した光源光はこの開口を介して前方に透過する。 Source light emitted from the back light source 30 is transmitted forward through the opening.
【0053】 [0053]
図24を参照して、図23に示した第8実施形態の反射表示モードを詳細に説明する。 Referring to FIG 24, it will be described in detail reflective display mode of the eighth embodiment shown in FIG. 23. (A)は電圧無印加状態を示し、(B)は電圧印加状態を示している。 (A) shows the state where no voltage is applied, (B) shows the voltage application state. 反射表示では背面光源30及び高分子分散型の液晶セル65は共にオフ状態である。 In reflective display backlight source 30 and the liquid crystal cell 65 of the polymer-dispersed are both turned off. 従って、液晶セル65は拡散状態になる。 Therefore, the liquid crystal cell 65 becomes diffused state. 入射光は拡散状態にある高分子分散型液晶60を通過した段階で拡散され、表示パネル内に入射する。 Incident light is diffused at the stage of passing through the polymer dispersed liquid crystal 60 in the diffusion state, incident on the display panel. (A)に示す白表示では二色性色素5が基板に垂直に配向しているので、入射光は光反射層9により鏡面反射され、パネル外部に出ていく。 Because dichroic dye 5 is white display shown in (A) is oriented perpendicular to the substrate, the incident light is specularly reflected by the light reflecting layer 9 and exits outside the panel. (B)に示す黒表示では、二色性色素5が基板に平行に配向している為、入射光を吸収する。 In the black display (B), the dichroic dye 5 are for oriented parallel to the substrate, absorbing incident light.
【0054】 [0054]
図25は、図23に示した第8実施形態の透過表示モードを示す模式図である。 Figure 25 is a schematic view showing a transmissive display mode of the eighth embodiment shown in FIG. 23. (A)は電圧無印加状態を示し、(B)は電圧印加状態を示している。 (A) shows the state where no voltage is applied, (B) shows the voltage application state. 透過表示では、背面光源30及び高分子分散型の液晶セル65は共にオンであり、液晶セル65は透明状態になっている。 In transmissive display, back light source 30 and the liquid crystal cell 65 of the polymer-dispersed are both turned on, the liquid crystal cell 65 is in the transparent state. 拡散板39を介して背面光源30から発した光源光は偏光板31により直線偏光となる。 Source light emitted from the back light source 30 through a diffusion plate 39 becomes linearly polarized light by the polarizing plate 31. さらに外付けの四分の一波長板32及び内蔵の四分の一波長層10を通過する為、直線偏光は90°回転したまま維持される。 For further passing through the quarter-wave plate 32 and the internal quarter-wave layer 10 of the external, linearly polarized is maintained rotated 90 °. 電圧無印加状態では二色性色素5が垂直配向している為、直線偏光はほとんど吸収されずにパネル外に出ていき、白表示が得られる。 Since a dichroic dye 5 in the absence of an applied voltage are oriented vertically, linearly polarized exits outside panel is hardly absorbed, a white display is obtained. (B)に示す電圧印加状態では二色性色素5が基板に対して平行に配向する為、背面光源30から発した光源光は吸収され、黒表示になる。 Because dichroic dye 5 are aligned parallel to the substrate in a voltage application state (B), the source light emitted from the back light source 30 is absorbed, it becomes black display.
【0055】 [0055]
以上の様に、本実施形態では光反射層9は前方から入射する外光の大部分を鏡面反射する鏡面及び後方から入射する光源光の一部分を透過する開口を有しており、背面光源30は拡散板39を介して前方に向って拡散的な光を発する。 As described above, the light-reflecting layer 9 in this embodiment has an opening that transmits a portion of the source light incident most of the external light incident from the front of the mirror and rear mirror reflection, back light source 30 emit diffuse light toward the front through the diffusion plate 39. 第1の透明基板1の前方には外部から印加される電圧に応じて拡散状態と透明状態との間で変化する液晶セル65が配されている。 In front of the first transparent substrate 1 liquid crystal cell 65 changes between the diffusion state and a transparent state in response to a voltage applied from the outside is disposed. この液晶セル65は通常拡散状態に置かれ、光反射層9の鏡面から前方に鏡面反射した光を拡散的に出射するとともに、必要に応じ透明状態に置かれ光反射層9の開口から前方に透過した拡散的な光をそのまま出射する。 The liquid crystal cell 65 is placed in the normal diffusion conditions, with the light specularly reflected forward from the mirror surface of the light-reflecting layer 9 is diffusely emitted forward from placed in a transparent state necessary opening of the light reflecting layer 9 the transmitted diffusely light as it is emitted. この液晶セル65は高分子に液晶を分散した高分子分散型である。 The liquid crystal cell 65 is a polymer dispersion type obtained by dispersing liquid crystal in a polymer. 係る構成により、透過/反射型双方の特徴を有する高品位表示が可能な液晶表示装置を実現できる。 Composed of the transmission / reflection type both liquid crystal display device capable of high quality display having the features of can be realized according. 従来の液晶表示装置はパネル外部に備えたバックライトからの透過光を利用した透過型と、外部からの光を利用した反射型に大別される。 Conventional liquid crystal display device and a transmission type utilizing a transmitted light from the backlight which is provided outside the panel is roughly classified into a reflection type which utilizes light from the outside. 前者は、高コントラストなカラー表示が可能であるが、強力なバックライトが不可欠になる為、例えば屋外で使用する場合、消費電力が大きく携帯に不向きである。 The former, high-contrast color display but can be, for strong backlight is essential, for example, when used outdoors, is not suitable for high power consumption mobile. 又、明るい環境下では逆にコントラストが低下する。 Moreover, the contrast is lowered in the reverse in a bright environment. これに対して、反射型ではバックライトが不要である為消費電力が小さく、明るい環境下ではコントラストが高くなる。 In contrast, reflective at low power consumption because a backlight is not required, the contrast is high in a bright environment. しかし絶対的なコントラストは低く高品位表示は不可能である。 However absolute contrast is a high-quality display is impossible low. 本実施形態は、以上の様な従来の反射型及び透過型表示装置の欠点を改善したものである。 This embodiment is an improvement over shortcomings of the above such conventional reflective and transmissive type display device.
【0056】 [0056]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明した様に、本発明によれば、表示装置は前方に位置し電極を備えた第1の透明基板と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極を備えた第2の透明基板と、間隙に保持され入射する光を電極に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質と、第2の透明基板側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層と、第2の透明基板より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源とを備えている。 As described above, according to the present invention, the second transparent substrate is a display device including a first transparent substrate having a positioned forward electrode, was positioned behind electrode therefrom via a predetermined gap When the electro-optical material that performs modulation and displays in accordance with the voltage applied to the light incident held in the gap in the electrode, a portion with which reflects most of the light incident arranged on the second transparent substrate side It comprises a permeable light reflecting layer, and a back light source for incident light toward the front as needed arranged behind the second transparent substrate. 係る構成により、反射型兼透過型表示装置が実現できる。 According to such a constitution, a reflection type and transmission type display device can be realized. 明るい環境下では、前方から後方に向って外部から入射する外光の大部分を光反射層で前方に反射して表示を行なうとともに、暗い環境下では後方から前方に向って背面光源から入射する光源光の一部分を光反射層で遮ることなく前方に透過して表示を行なうことが可能である。 In a bright environment, and performs display by reflecting most of the external light incident from the outside toward the front to the rear to the front in the light reflection layer, incident from the back light source toward the rear to the front in a dark environment it is possible to perform display is transmitted through the front without blocking a portion of the source light in the light reflection layer.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第1実施形態を示す断面図である。 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図2】第1実施形態の動作説明図である。 Figure 2 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
【図3】第1実施形態の動作説明図である。 3 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
【図4】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第2実施形態を示す断面図である。 It is a sectional view showing a second embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention; FIG.
【図5】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第2実施形態の平面図である。 5 is a plan view of a second embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図6】第2実施形態の全体構成を示す断面図である。 6 is a sectional view showing the overall configuration of the second embodiment.
【図7】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第3実施形態を示す模式図である。 7 is a schematic diagram showing a third embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図8】第3実施形態の説明図である。 8 is an explanatory view of a third embodiment.
【図9】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第4実施形態を示す部分断面図である。 9 is a partial sectional view showing a fourth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図10】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第4実施形態の部分断面図である。 10 is a partial cross-sectional view of a fourth embodiment of the reflection type and transmission type display device according to the present invention.
【図11】第4実施形態の説明に供するグラフである。 11 is a graph for explaining a fourth embodiment.
【図12】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第5実施形態を示す断面図である。 It is a sectional view showing a fifth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention; FIG.
【図13】第5実施形態の説明図である。 13 is an explanatory view of a fifth embodiment.
【図14】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第6実施形態を示す断面図である。 14 is a cross-sectional view showing a sixth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図15】第6実施形態の説明に供する平面図である。 15 is a plan view for explaining a sixth embodiment.
【図16】第6実施形態の変形例を示す断面図である。 16 is a sectional view showing a modification of the sixth embodiment.
【図17】第6実施形態の全体構成を示す模式図である。 17 is a schematic diagram showing the overall configuration of a sixth embodiment.
【図18】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第7実施形態を示す断面図である。 18 is a sectional view showing a seventh embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図19】第7実施形態の変形例を示す断面図である。 19 is a cross-sectional view showing a modification of the seventh embodiment.
【図20】第7実施形態の他の変形例を示す模式図である。 Figure 20 is a schematic view showing another modification of the seventh embodiment.
【図21】第7実施形態の別の変形例を示す断面図である。 21 is a cross-sectional view showing another modification of the seventh embodiment.
【図22】第7実施形態の説明に供する模式図である。 22 is a schematic diagram for explaining the seventh embodiment. .
【図23】本発明に係る反射型兼透過型表示装置の第8実施形態を示す断面図である。 23 is a cross-sectional view showing an eighth embodiment of a reflective type and transmissive type display device according to the present invention.
【図24】第8実施形態の動作説明に供する模式図である。 FIG. 24 is a schematic diagram illustrating the operation of the eighth embodiment.
【図25】第8実施形態の動作説明に供する模式図である。 FIG. 25 is a schematic diagram illustrating the operation of the eighth embodiment.
【図26】従来の透過型表示装置の一例を示す模式図である。 26 is a schematic diagram showing an example of a conventional transmission type display device.
【図27】従来の反射型表示装置の一例を示す模式図である。 27 is a schematic diagram showing an example of a conventional reflective display device.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1・・・基板、2・・・基板、3・・・ゲストホスト液晶、4・・・液晶分子、5・・・二色性色素、7・・・配向層、8・・・薄膜トランジスタ、9・・・光反射層、9a・・・凸部、9b・・・金属膜、9c・・・開口、10・・・四分の一波長層、11・・・画素電極、14・・・平坦化層、15・・・配向層、30・・・背面光源、31・・・偏光板、32・・・四分の一波長板 1 ... substrate, 2 ... substrate, 3 ... guest-host liquid crystal, 4 ... liquid crystal molecules, 5 ... dichroic dye, 7 ... alignment layer, 8 ... thin-9 ... light reflective layer, 9a ... protrusion, 9b ... metal film, 9c ... opening, 10 ... quarter-wave layer, 11 ... pixel electrode, 14 ... flat layer, 15 ... alignment layer, 30 ... backlight source, 31 ... polarizing plate, 32 ... quarter-wave plate

Claims (31)

  1. 前方に位置し電極を備えた第1の透明基板と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極を備えた第2の透明基板と、該間隙に保持され入射する光を該電極に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質と、第2の透明基板側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層と、第2の透明基板より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源とを備えた反射型兼透過型表示装置であって、 Applying a first transparent substrate having a positioned forward electrode, a second transparent substrate therefrom comprising a located behind electrode via a predetermined gap, the light incident held in the gap to the electrode an electro-optical substance modulates performing display in accordance with a voltage, and a light reflecting layer capable of transmitting a portion with which reflects most of the light incident arranged on the second transparent substrate, a second transparent substrate a reflective and transmissive type display device including a back light source for incident light toward the front as needed disposed more rearward,
    通常前方から後方に向って外部から入射する光の大部分を該光反射層で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って該背面光源から入射する光の一部分を該光反射層で遮え切ることなく前方に透過して表示を行ない、前記光反射層が基板に対して平行ではなくある角度を以て傾斜していることを特徴とする反射型兼透過型表示装置。 Most of the light incident from the outside toward the normal front to back with performing display by reflecting the forward light reflecting layer, a portion of the light incident from the back surface light source toward the front from the rear if required there rows to show through to the front without cutting e-shielding by the optical reflective layer, the reflective and transmissive type in which the optical reflective layer and being inclined at an angle with rather than parallel to the substrate display device.
  2. 前記電気光学物質はホストとなるネマティック液晶にゲストとなる二色性色素を添加したゲストホスト液晶であり、前記第2の透明基板は該光反射層と該ゲストホスト液晶との間に外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層を備えており、前記背面光源は該第2の透明基板との間に該背面光源から入射する光の変調を可能にする偏光板及び四分の一波長板を備えていることを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 The electro-optical material is a guest-host liquid crystal prepared by adding a dichroic dye as a guest to the nematic liquid crystal as a host, externally incident between the second transparent substrate is light reflective layer and the guest-host liquid crystal includes a quarter-wave layer to improve the efficiency of the modulation of light, the rear light source polarizer and quaternary enables modulation of the light incident from the back surface light source between the transparent substrate of the second reflective and transmissive type display device according to claim 1, characterized in that it comprises a partial-wave plate.
  3. 前記光反射層は平面に沿って形成された微細な凸部とその上に成膜された金属膜からなるとともに、該金属膜の一部をエッチングで除去した開口を備えており、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方後方から入射した光の一部分を該開口から透過することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 The light reflecting layer with formed of a metal film formed fine protrusions formed along a plane and on which provided with an opening by removing a part of the metal film by etching, incident from the front reflective and transmissive type display device according to claim 1, wherein the transmitting part of the light incident from the rear while reflects diffusely the most of the light from the opening of the.
  4. 前記開口は該凸部の一部に形成されていることを特徴とする請求項3記載の反射型兼透過型表示装置。 It said openings reflective and transmissive type display device according to claim 3, characterized in that it is formed in a part of the convex portion.
  5. 前記開口は凸部と凸部の間に残された平面の一部に形成されていることを特徴とする請求項3記載の反射型兼透過型表示装置。 It said openings reflective and transmissive type display device according to claim 3, characterized in that it is formed in a part of the remaining plane between the two protrusions.
  6. 前記光反射層は平面に沿って形成された微細な凸部と該平面の法線に対して傾斜した方位から蒸着又はスパッタリングにより成膜された金属膜からなり、前方から入射した光の大部分は凸部に被着した金属膜により散乱的に反射される一方後方から入射した光の一部は凸部の陰で金属膜が被着して無い箇所から透過することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 Most of the light reflecting layer is made of a metal film formed by vapor deposition or sputtering from the direction which is tilted with respect to the normal of the minute projections formed along a plane and the plane, the light incident from the front claims, characterized in that the the anionic metal films of a part of the light incident from one backward is reflected diffusely by the metal film deposited on the convex portions protruding portion is transmitted from where no by adhering 1 reflective and transmissive type display device according.
  7. 前記光反射層は平面に沿って形成された微細な凸部とその上に成膜された半透鏡膜からなり、前方から入射した光の大部分を散乱的に反射する一方後方から入射した光の一部分を透過することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 The light reflecting layer is made of semi-transparent mirror film formed minute projections formed along a plane and on it, the light incident from the rear while reflects diffusely the most of light incident from the front reflective and transmissive type display device according to claim 1, wherein the transmitting the portion.
  8. 前記半透鏡膜はロジウム、チタン、クロム、アルミニウム、銀、クロメル又はインコネルからなる金属薄膜であることを特徴とする請求項7記載の反射型兼透過型表示装置。 The semi Torukyomaku rhodium, titanium, chromium, aluminum, silver, reflective and transmissive type display device according to claim 7, characterized in that the metal thin film made of chromel or Inconel.
  9. 前記半透鏡膜は誘電体膜であることを特徴とする請求項7記載の反射型兼透過型表示装置。 The semi Torukyomaku reflective and transmissive type display device according to claim 7 which is a dielectric film.
  10. 前記誘電体膜はZnS,TiO 2又はCeO 2からなることを特徴とする請求項9記載の反射型兼透過型表示装置。 The dielectric film is ZnS, reflective and transmissive type display device according to claim 9, characterized in that consists of TiO 2 or CeO 2.
  11. 前記半透鏡膜は可視光領域における反射率が50〜90%の範囲にあることを特徴とする請求項7記載の反射型兼透過型表示装置。 The semi Torukyomaku reflective and transmissive type display device according to claim 7, wherein the reflectance in the visible light region is in the range of 50-90%.
  12. 前記半透鏡膜は可視光領域における反射率が60〜80%の範囲にあることを特徴とする請求項7記載の反射型兼透過型表示装置。 The semi Torukyomaku reflective and transmissive type display device according to claim 7, wherein the reflectance in the visible light region is in the range of 60-80%.
  13. 第1及び第2の透明基板に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、前記光反射層は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなり、各反射要素は傾斜平面及び側端面を有する透明な斜形凸部と該傾斜平面に選択的に形成された金属膜からなり、前方から入射した光の大部分は該金属膜により鏡面反射する一方後方から入射した光の一部分は側端面から透過することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 Each electrode provided on the first and second transparent substrates defining a matrix of pixels to face each other, the light reflecting layer is made of a collection of subdivided reflective element corresponding to each pixel, each while the rear reflection element is a selectively formed metal film on a transparent oblique-shaped protrusion and the inclined plane having a slope plane and the side end face, most of the light incident from the front is specularly reflected by the metal film reflective and transmissive type display device according to claim 1, wherein a portion of the incident light, characterized in that the transmission from the side end face from.
  14. 前記傾斜平面は透明基板に対して1°〜45°の範囲で傾斜しており、後方から入射した光の一部分はある反射要素に属する金属膜の裏面で反射した後側端面を通過しさらに隣りの反射要素に属する金属膜の表面で反射して前方に指向することを特徴とする請求項13記載の反射型兼透過型表示装置。 The inclined plane is inclined in the range of 1 ° to 45 ° relative to the transparent substrate, passing through the side end surface after being reflected by the back surface of the metal film belonging to the reflection element in the portion of the light incident from the back next to further reflective and transmissive type display device according to claim 13, wherein the directed forward reflected by the surface of the metal film belonging to the reflection elements.
  15. 前記第1の透明基板には光拡散層が配されており、該光反射層により鏡面反射した光又は該光反射層を透過した光を前方に向って拡散することを特徴とする請求項13記載の反射型兼透過型表示装置。 Wherein the first transparent substrate and the light diffusion layer is disposed, claim, characterized in that for diffusing the light transmitted through the light or light-reflecting layer specularly reflected by the light reflecting layer toward the front 13 reflective and transmissive type display device according.
  16. 第1及び第2の透明基板に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、前記光反射層は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなり、各反射要素は前方から入射した光の大部分を反射する金属膜及び後方から入射した光の一部分を透過する為に該金属膜の一部を除去した微小な開口を有しており、加えて該光反射層の後方に位置し該背面光源から発した光を各画素の開口に向けて集光するマイクロレンズを備えていることを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 Each electrode provided on the first and second transparent substrates defining a matrix of pixels to face each other, the light reflecting layer is made of a collection of subdivided reflective element corresponding to each pixel, each reflective element has a minute opening by removing part of the metal film in order to transmit a portion of light incident from the metal film and the rear reflects a large portion of the light incident from the front, in addition the reflective and transmissive type display device according to claim 1, characterized in that it comprises a micro lens for collecting light emitted from said back light source located behind the light reflective layer toward the opening of each pixel.
  17. 該開口は画素に対して1〜10%の面積比で形成されていることを特徴とする請求項16記載の反射型兼透過型表示装置。 Opening the reflective and transmissive type display device according to claim 16, wherein the formed in 1-10% of the area ratio with respect to the pixel.
  18. 前記開口は点状に形成されており、マイクロレンズは画素毎に形成された点状の開口に対応してマトリクス状に配列していることを特徴とする請求項16記載の反射型兼透過型表示装置。 Said opening is formed in dots, microlenses reflective and transmissive type according to claim 16, wherein the are arranged in a matrix corresponding to the opening of the shape point which is formed for each pixel display device.
  19. 前記開口は線状に形成されており、マイクロレンズは画素の列に沿った線状の開口に対応してストライプ状に配列していることを特徴とする請求項16記載の反射型兼透過型表示装置。 Said opening is formed in a linear shape, microlenses reflective and transmissive type according to claim 16, wherein the are arranged in a stripe shape corresponding to the line-shaped opening along the columns of pixels display device.
  20. 前記マイクロレンズは該第2の透明基板に集積的に形成されていることを特徴とする請求項16記載の反射型兼透過型表示装置。 The microlenses reflective and transmissive type display device according to claim 16, wherein the are integrated formed on the second transparent substrate.
  21. 第1及び第2の透明基板に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、前記光反射層は個々の画素に対応して細分化された光反射性の主散乱面と隣り合う画素の境界に配された開口とを有し、第1の透明基板には画素の境界に沿って副散乱面が形成されており、前方から入射した光の大部分は主散乱面により反射する一方後方から入射した光の一部分は該開口を透過した後副散乱面により逆反射されさらに主散乱面で前方に再反射することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 Each electrode provided on the first and second transparent substrates defining a matrix of pixels to face each other, the light reflective layer and the light reflection of the main scattering surface that is subdivided in correspondence with the individual pixels and a disposed at the boundary between adjacent pixel aperture, the first transparent substrate and the sub-scattering surface along the boundaries of pixels are formed, most of the light incident from the front is the main scattering surface reflective and transmissive display according to claim 1, wherein a portion of the light incident from the rear while reflecting, characterized in that the re-reflected forward by the further main light scattering surface is retroreflected by the sub scattering surface after passing through the opening apparatus.
  22. 前記第1の透明基板には画素の境界に沿って該副散乱面より前方に遮光性のブラックマスクが形成されていることを特徴とする請求項21記載の反射型兼透過型表示装置。 Reflective and transmissive type display device according to claim 21, wherein the light-shielding black mask is formed on the front of the sub-scattering surface along the boundaries of pixels in the first transparent substrate.
  23. 前記電気光学物質はホストとなるネマティック液晶にゲストとなる二色性色素を添加したゲストホスト液晶であり、前記第2の透明基板の少くとも画素と整合する部分には該光反射層と該ゲストホスト液晶との間に介在して外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層が形成されていることを特徴とする請求項21記載の反射型兼透過型表示装置。 The electro-optical material is a guest-host liquid crystal prepared by adding a dichroic dye as a guest in a nematic liquid crystal as a host, at least light reflective layer and the guest in a portion aligned with pixels of the second transparent substrate reflective and transmissive type display device according to claim 21, wherein the intervening quarter-wave layers for efficient modulation of light incident from the outside is formed between the host liquid crystal.
  24. 前記四分の一波長層は画素の境界に位置する開口まで延設されており、前記背面光源と前記第2の透明基板との間には後方から入射する光の変調を可能にする偏光板及び四分の一波長板が介在していることを特徴とする請求項23記載の反射型兼透過型表示装置。 Polarizer that permits the quarter-wave layer is extended to an opening at the boundary of the pixel, the modulation of the light incident from the rear between the second transparent substrate and the back light source and the reflective and transmissive type display device according to claim 23, wherein the quarter-wave plate is characterized in that interposed.
  25. 前記四分の一波長層は画素の境界に位置する開口まで延設されており、前記背面光源と前記第2の透明基板との間に偏光板が介在しており、前記副散乱面の上には開口を介して後方から入射した光の変調を可能にする八分の一波長層が配されていることを特徴とする請求項23記載の反射型兼透過型表示装置。 The quarter-wave layer is extended to an opening located on the boundary of the pixel, a polarizing plate is interposed between said second transparent substrate and the back light source, on the sub-scattering surface reflective and transmissive type display device according to claim 23, wherein the one eighth wavelength layers to allow for modulation of light incident are arranged from the rear through the opening on.
  26. 前記四分の一波長層は画素の境界に位置する開口まで延設されており、前記副散乱面の上には開口を介して後方から入射した光の変調を可能にする偏光子が配されていることを特徴とする請求項23記載の反射型兼透過型表示装置。 The quarter-wave layer is extended to an opening located on the boundary of the pixel, the polarizer on top of the sub-scattering surface allows the modulation of the light incident from the rear through the opening is arranged it is reflective and transmissive type display device according to claim 23, wherein.
  27. 前記四分の一波長層は画素の境界に位置する開口から除去されており、前記背面光源と前記第2の透明基板との間には後方から入射する光の変調を可能にする偏光板が配されていることを特徴とする請求項23記載の反射型兼透過型表示装置。 The quarter-wave layer is removed from the opening at the boundary of the pixels, between the said and the backlight source second transparent substrate is a polarizing plate that allows modulation of the light incident from the rear reflective and transmissive type display device according to claim 23, wherein the is arranged.
  28. 前記光反射層は前方から入射する光の大部分を鏡面反射する鏡面及び後方から入射する光の一部分を透過する開口を有しており、前記背面光源は前方に向って拡散的な光を発し、前記第1の透明基板の前方には外部から印加される電圧に応じて拡散状態と透明状態との間で変化する液晶セルが配されており、通常は拡散状態におかれ該鏡面から前方に鏡面反射した光を拡散的に出射するとともに、必要に応じ透明状態におかれ該開口から前方に透過した拡散的な光をそのまま出射することを特徴とする請求項1記載の反射型兼透過型表示装置。 The light reflective layer has an opening that transmits a portion of light incident most of the light incident from the front of the mirror and rear mirror reflection, the rear light source emits diffuse light toward the front the liquid crystal cell changes have been arranged between the first diffusion and transparent states depending on the voltage applied from the outside in front of the transparent substrate, forwardly from said mirror surface is usually placed in the diffusion state specular reflected light as well as diffusely emitted, reflective of claim 1 wherein the placed in a transparent state necessary opening, characterized in that it emits a diffuse light transmitted through the forward and transmission to type display device.
  29. 前記液晶セルは高分子に液晶を分散した高分子分散型であることを特徴とする請求項28記載の反射型兼透過型表示装置。 The liquid crystal cell the reflective and transmissive type display device according to claim 28, wherein it is a polymer dispersion type obtained by dispersing liquid crystal in a polymer.
  30. 前方に位置し電極を備えた第1の透明基板と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極を備えた第2の透明基板と、該間隙に保持され入射する光を該電極に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質と、第2の透明基板側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層と、第2の透明基板より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源とを備え、 Applying a first transparent substrate having a positioned forward electrode, a second transparent substrate therefrom comprising a located behind electrode via a predetermined gap, the light incident held in the gap to the electrode an electro-optical substance modulates performing display in accordance with a voltage, and a light reflecting layer capable of transmitting a portion with which reflects most of the light incident arranged on the second transparent substrate, a second transparent substrate and a back light source for incident light toward the front as needed disposed more rearward,
    通常前方から後方に向って外部から入射する光の大部分を該光反射層で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って該背面光源から入射する光の一部分を該光反射層で遮え切ることなく前方に透過して表示を行ない、 前記光反射層が基板に対して平行ではなくある角度を以て傾斜しており、 Most of the light incident from the outside toward the normal front to back with performing display by reflecting the forward light reflecting layer, a portion of the light incident from the back surface light source toward the front from the rear if required performs show through the front without cutting e-shielding by the optical reflective layer, the light reflecting layer is inclined at an angle with rather than parallel to the substrate,
    第1及び第2の透明基板に設けた各電極は互いに対面してマトリクス状の画素を規定し、前記光反射層は個々の画素に対応して細分化された反射要素の集合からなり、各反射要素は前方から入射した光の大部分を反射する金属膜及び後方から入射した光の一部分を透過する為に該金属膜の一部を除去した微小な開口を有しており、加えて該光反射層の後方に位置し該背面光源から発した光を各画素の開口に向けて集光するマイクロレンズを備えていることを特徴とする反射型兼透過型表示装置。 Each electrode provided on the first and second transparent substrates defining a matrix of pixels to face each other, the light reflecting layer is made of a collection of subdivided reflective element corresponding to each pixel, each reflective element has a minute opening by removing part of the metal film in order to transmit a portion of light incident from the metal film and the rear reflects a large portion of the light incident from the front, in addition the reflective and transmissive type display device, characterized in that it comprises a microlens was located behind the light emitted from said back light source for focusing light toward the opening of each pixel of the light reflecting layer.
  31. 前方に位置し電極を備えた第1の透明基板と、これから所定の間隙を介して後方に位置し電極を備えた第2の透明基板と、該間隙に保持され入射する光を該電極に印加される電圧に応じて変調し表示を行なう電気光学物質と、第2の透明基板側に配され入射する光の大部分を反射するとともに一部分を透過可能な光反射層と、第2の透明基板より後方に配され必要に応じて前方に向って光を入射する背面光源とを備え、 Applying a first transparent substrate having a positioned forward electrode, a second transparent substrate therefrom comprising a located behind electrode via a predetermined gap, the light incident held in the gap to the electrode an electro-optical substance modulates performing display in accordance with a voltage, and a light reflecting layer capable of transmitting a portion with which reflects most of the light incident arranged on the second transparent substrate, a second transparent substrate and a back light source for incident light toward the front as needed disposed more rearward,
    通常前方から後方に向って外部から入射する光の大部分を該光反射層で前方に反射して表示を行なうとともに、必要に応じ後方から前方に向って該背面光源から入射する光の一部分を該光反射層で遮え切ることなく前方に透過して表示を行ない、 前記光反射層が基板に対して平行ではなくある角度を以て傾斜しており、 Most of the light incident from the outside toward the normal front to back with performing display by reflecting the forward light reflecting layer, a portion of the light incident from the back surface light source toward the front from the rear if required performs show through the front without cutting e-shielding by the optical reflective layer, the light reflecting layer is inclined at an angle with rather than parallel to the substrate,
    前記電気光学物質はホストとなるネマティック液晶にゲストとなる二色性色素を添加したゲストホスト液晶であり、前記第2の透明基板は該光反射層と該ゲストホスト液晶との間に外部から入射する光の変調を効率化する四分の一波長層を備えており、前記背面光源は該第2の透明基板との間に該背面光源から入射する光の変調を可能にする偏光板及び四分の一波長板を備えていることを特徴とする反射型兼透過型表示装置。 The electro-optical material is a guest-host liquid crystal prepared by adding a dichroic dye as a guest to the nematic liquid crystal as a host, externally incident between the second transparent substrate is light reflective layer and the guest-host liquid crystal includes a quarter-wave layer to improve the efficiency of the modulation of light, the rear light source polarizer and quaternary enables modulation of the light incident from the back surface light source between the transparent substrate of the second reflective and transmissive type display device, characterized in that it comprises a partial-wave plate.
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