JP3777971B2

JP3777971B2 - Liquid crystal device and electronic device

Info

Publication number: JP3777971B2
Application number: JP2000339396A
Authority: JP
Inventors: 強前田; 治奥村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-11-07
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-11-07
Also published as: JP2001222009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶装置および電子機器に関し、特に半透過反射型カラー液晶装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶装置は、従来から携帯用電子機器の表示部等に利用されているが、自然光や照明光などの外光を利用して表示を行っているため、暗い場所では表示を認識しにくいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用し、暗い場所では液晶セル裏面の照明装置（以下、バックライトと記すこともある）からの光を利用して表示を認識可能にした液晶装置、いわゆる半透過反射型液晶装置が実用化されている。
【０００３】
ところで、半透過反射型液晶装置を実現する場合、例えば外付けの反射板を備えた反射型液晶装置を半透過反射型にする場合には、反射機能のみを持つ従来の反射板を、光の透過機能と反射機能を合わせ持つ「半透過反射板」に置き換える構成が提供されている。半透過反射板には、例えば、微細なパール顔料を混ぜ合わせたものや光透過用の開口部を設けた金属膜、膜厚をごく薄くした金属膜などが用いられる。
【０００４】
さらに、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に伴って液晶表示のカラー化が要求される傾向にあり、反射型液晶装置を用いるような分野の機器までもカラー化が必要な場合が多くなっている。ところが、上記構成の半透過反射型液晶装置とカラーフィルタを単に組み合わせた場合、半透過反射板を液晶セルの外面に、カラーフィルタを液晶セルの内面に配置することになり、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に厚い透明基板が介在するため、視差による二重映りや表示のにじみ、混色などが発生し、充分な表示品位が得られないという問題があった。なお、本明細書においては、液晶装置の各種構成要素の液晶層側の面を「内面」、液晶層と反対側の面を「外面」と称する。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、液晶セルの内面側に半透過反射板を配置した半透過反射型液晶装置が提案された。図６はこの種の液晶装置の一例を示す断面図である。内面側に透明電極６０５，６０９がそれぞれ設けられた２枚のガラス基板６０４，６１２が対向配置され、これらガラス基板６０４，６１２間に配向膜６０６，６０８を介して液晶層６０７が挟持されることにより液晶セルが構成されている。下側ガラス基板６１２の内面側には半透過反射板６１１、カラーフィルタ６１０、透明電極６０９、配向膜６０８が順次設けられている。この構成とすれば、液晶層６０７、カラーフィルタ６１０、半透過反射板６１１が互いに近接しており、上述した二重映りやにじみ、混色などの問題が解消できる。また、上側ガラス基板６０４の外面側には２枚の位相差板６０２，６０３、偏光板６０１が順次設けられている。
【０００６】
下側ガラス基板６１２の外面側には透過表示を実現するための各種部品が配置されている。すなわち、下側ガラス基板６１２の外面に１／４波長板６１３、偏光板６１４が順次設けられ、その外方にバックライトが配置されている。バックライトは光源６１７と導光板６１５と反射板６１６とを有している。反射表示の場合は上側の１枚の偏光板６０１が偏光子と検光子の機能を兼ね、透過表示の場合は下側の偏光板６１４が偏光子、上側の偏光板６０１が検光子として機能する。
【０００７】
ここで１／４波長板６１３を用いる理由を以下に説明する。まず最初に反射表示を行う場合を考えると、液晶セルの上面側から入射して液晶層を透過した光が半透過反射板で反射する時点で暗表示状態で円偏光または楕円率の高い楕円偏光となり、明表示状態で直線偏光または楕円率の低い楕円偏光となっていることが望ましい。なぜならば、暗表示状態において半透過反射板で反射された円偏光または楕円率の高い楕円偏光の光が、再度液晶層を透過することによって液晶セル上面側の偏光板の透過軸と直交する直線偏光または楕円率の低い楕円偏光の光になり、この光が偏光板に吸収されるため、暗表示がより暗くなり、良好なコントラスト特性が実現できるからである。
【０００８】
一方、透過モードで反射モードと同様の表示を実現するためには、バックライトからの光が半透過反射板を透過する時点で反射表示時と同じ偏光状態、すなわち円偏光または楕円率の高い楕円偏光となっている必要がある。したがって、バックライトから出射された後、偏光板を透過した時点で直線偏光となっている光を半透過反射板を透過する時点で円偏光または楕円率の高い楕円偏光の光に変換するために、偏光板と半透過反射板との間に１／４波長板を配置している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような半透過反射型液晶装置においては、外光の反射光を利用する反射モードでの表示の明るさを確保するため、例えば光透過用開口部を設けた半透過反射板の場合、開口部面積はたかだか全体の１０〜２５％程度とし、残りの大部分で外光を反射するようにしている。したがって、透過モードにおいては、バックライトから出射され、半透過反射板に到達した光のうち、ごくわずかの光しか半透過反射板を透過せず、残りの多くの光は半透過反射板の外面側で反射されるため、透過表示を明るくするのに限界があった。
【００１０】
その一方、半透過反射型液晶装置には反射モード時の明るさを維持しながら透過モードでも表示を明るくしたいという要求がある。しかしながら、半透過反射板の構成のみで反射表示の明るさと透過表示の明るさの双方を求めるのは原理的に難しく、反射表示での明るさをある程度確保した上で透過表示を明るくしようとすると、バックライトの光源自体の輝度を上げる必要がある。ところが、光源の輝度を上げると装置全体の消費電力が増大し、特にこの液晶装置を携帯用電子機器等に適用した場合にはバッテリの持続時間が短くなる等の問題となる。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、反射表示の明るさを犠牲にすることなく、明るい透過表示を可能とし、低消費電力化が図れる半透過反射型のカラー液晶装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置であって、前記一対の基板のうちの、一方の基板の前記液晶層側との反対側には第１の偏光板が設けられ、前記一対の基板のうちの、他方の基板の前記液晶層側との反対側には第２の偏光板と、照明装置と、第１の反射板とがこの順で設けられ、
前記液晶装置は１画素内に反射表示部と透過表示部とを有し、前記反射表示部には第２の反射板が配設され、前記透過表示部には位相差層が配設され、前記位相差層は前記反射表示部には形成されておらず、前記他方の基板と前記第２の偏光板との間においては、前記位相差層とは別個の位相差板は設けられていないことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、半透過反射板によってバックライト側に反射された光は入射時と振動方向が同じ光であるので、液晶装置下側の偏光板で吸収させずに通過することができる。この光は、バックライトの反射板によって再び液晶セル側に反射され、再利用することができる。その結果、従来構造に比べて反射表示の明るさは維持したままで透過表示の明るさをより向上させることができる。もしくは、透過表示の明るさがある程度のレベルでよければ光源の輝度を落とすことができるため、消費電力を低減することができる。
【００１４】
前記位相差層は概ね１／４波長の位相差を有することが望ましい。なお、１／４波長板は一般的には１４０ｎｍの位相差を持つ位相差板のことであるが、これは緑の光の１／４であり、青い光（４００ｎｍ）では１００ｎｍ、赤の光（６００ｎｍ）では１５０ｎｍ、さらに波長が長い光（７２０ｎｍ）では１８０ｎｍである。よって、１／４波長板の範囲は１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以下である。前記位相差層は高分子液晶を用いれば、容易に均一な１／４波長の位相差を実現することができる。
【００１５】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶装置を備えたことを特徴とするものである。本発明によれば、反射表示、透過表示ともに明るい表示部を備え、低消費電力の電子機器を実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［液晶装置の構成］
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態の液晶装置の概略構成を示す断面図であり、特に半透過反射型カラー液晶装置の例を示している。なお、図１は液晶装置の断面構造を模式的に示したものであり、各部材の厚さ等の縮尺は各部材毎に異なっている。
【００１８】
本実施の形態の液晶装置は、図１に示すように、内面側にそれぞれ透明電極１０５，１０９が設けられた２枚のガラス基板１０４，１１１が対向配置され、これらガラス基板１０４，１１１間に液晶層１０７が挟持されることにより液晶セルが構成されている。下側ガラス基板１１１の内面側には反射板１１０と位相差層１１６を有する開口部からなる半透過反射板、透明電極１０９、配向膜１０８が順次設けられている。また、上側ガラス基板１０４の外面側には２枚の位相差板１０２，１０３、偏光板１０１が順次設けられている。なお、カラーフィルタ等の図示は省略する。半透過反射板としては、例えば窓状、スリット状の開口部を設けたアルミニウム、銀、またはこれらの合金等からなる金属膜が用いられる。窓状、スリット状の開口部には、位相差層１１６が設けられている。以上の構成（反射表示に関わる構成）は、従来の液晶装置と同様である。
【００１９】
下側ガラス基板１１１の外面に偏光板１１２が設けられ、その外方にバックライト（照明装置）が配置されている。バックライトは冷陰極管、発光ダイオード等からなる光源１１５と導光板１１３、反射板１１４とを有しており、導光板１１３と偏光板１１２の間に反射偏光板（図中では省略）を設けても構わない。通常の偏光板が、直交する２方向の直線偏光のうち、一方を透過し、他方を吸収する機能を有するのに対し、反射偏光板は、一方を透過し、他方を反射する機能を有しており、例えば特表平９−５０６９８５号公報に開示されたもの（商品名：ＤＢＥＦ、スリーエム社製）や特開平１０−３１９２３５号公報に開示されたコレステリック液晶フィルムと１／４波長板から構成されるもの（商品名：ＰＣＦ、日東電工株式会社製）などを用いることができる。
【００２０】
また、本発明の液晶装置における画素部の構成例をいくつか挙げる。図３は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子３０３を用いたアクティブマトリクス型の液晶装置に本発明を適用した画素部の拡大模式図である。ゲート線３０４と信号線３０５が縦横に複数構成された交点にＴＦＴ素子３０３がそれぞれ画素に対応して形成されている。１画素内にはそれぞれ反射板３０１と開口部３０６が形成されており、さらに開口部３０６には高分子液晶層からなる位相差層３０２が形成されている。位相差層３０２は概ね１４０ｎｍの位相差を有している。なお、図中には配向膜や透明電極などは省略してある。図４は、パッシブマトリクス型の液晶装置に本発明を適用した画素部の拡大模式図である。１画素内にはそれぞれ反射板４０１と開口部４０３が形成されており、さらに開口部４０３には高分子液晶層からなる位相差層４０４が形成されている。位相差層４０４は概ね１４０ｎｍの位相差を有している。液晶層を介して手前側には対向電極４０２が形成されている。なお、図中には配向膜や透明電極、カラーフィルタなどは省略してある。
【００２１】
［液晶装置の作用］
以下、本実施の形態の液晶装置の作用について説明するが、その前に、図６に示した従来の液晶装置において半透過反射板外面で反射した光を再利用できなかった理由を図７を用いて説明する。図７は、図６に示した従来の液晶装置の構成要素のうち、バックライトから半透過反射板６１１までの構成を示したものであり、光路上の各地点での光の偏光状態を図示するために各部材を離して描いてある。無偏光の光がバックライトの光源６１７から出射され、この光が導光板外面の白色の反射板６１６や導光板表面の白色印刷で反射または散乱し、導光板６１５、偏光板６１４を順次透過する。ここで、偏光板６１４の透過軸が図７の紙面に垂直な方向であったとすると、偏光板６１４を透過した後の光は紙面に垂直な方向の直線偏光の光となる。次に、この光が１／４波長板６１３を透過すると、１／４波長板６１３の作用により紙面に垂直な方向の直線偏光が円偏光または楕円率の高い楕円偏光に変換され、ガラス基板６１２を透過する。このようにして、半透過反射板６１１（反射部６１１ａと透過部６１１ｂを有する）を透過する一部の光Ｌ１は、「従来の技術」の項で述べたように円偏光または楕円率の高い楕円偏光の状態で液晶層側に入射される。
【００２２】
一方、半透過反射板６１１の外面で反射する多くの光Ｌ２は、ガラス基板６１２を透過した後、円偏光または楕円率の高い楕円偏光の状態で１／４波長板６１３に再入射し、１／４波長板６１３を透過することによって紙面に平行な方向の直線偏光の光に変換される。次に、この光が偏光板６１４に入射されるが、この偏光板６１４は図７の紙面に垂直な方向が透過軸であるから、紙面に平行な方向が吸収軸となっている。よって、紙面に平行な方向の直線偏光の光が偏光板６１４に入射されるとこの光は偏光板６１４で吸収され、偏光板６１４を透過できない。つまり、半透過反射板６１１で反射した光Ｌ２は途中の偏光板６１４で吸収され、バックライトまで到達できないので、この光を再度液晶層に向けて出射させて再利用することができない。
【００２３】
これに対して、本実施の形態の液晶装置の作用を図２を用いて説明する。図２は、図１に示した本実施の形態の液晶装置の構成要素のうち、バックライトから半透過反射板（反射板１１０と位相差層１１６を有する開口部からなる）までの構成を示したものであり、この図も図７と同様、光路上の各地点での光の偏光状態を図示するために各部材を離して描いてある。無偏光の光がバックライトの光源１１５から出射され、導光板１１３の端面に入射される。この光は導光板１１３の内面および外面で全反射を繰り返しながら導光板内部を伝播していくが、導光板外面の白色の反射板１１４や導光板表面の白色印刷で反射または散乱し、偏光板１１２、ガラス基板１１１を直線偏光状態で順次透過する。次に、この光が開口部に形成された位相差層１１６を透過すると、円偏光または楕円率の高い楕円偏光Ｌ１に変換され、円偏光または楕円率の高い楕円偏光の状態で液晶層側に入射される。
【００２４】
一方、半透過反射板の反射板１１０部の外面で反射する多くの光Ｌ２は、直線偏光状態で反射され、再び同じ直線偏光状態で偏光板１１２を通過し、バックライトへと戻る。この光はバックライトの反射板１１４で液晶セル側に反射されるので、半透過反射板によってバックライト側に反射された光を再利用することが可能となる。
【００２５】
このように、本実施の形態の液晶装置によれば、バックライトからの光のうち、半透過反射板の反射板１１０部の外面で反射する多くの光Ｌ２を効率良く再利用できるので、反射表示の明るさを維持しながらより明るい透過表示が可能な半透過反射型カラー液晶装置を実現することができる。また、従来と同じ明るさでよければ光源１１５の輝度を落とすことができるので、消費電力の低減を図ることができる。
【００２６】
本発明者が行った実験によれば、例えばバックライト単体の輝度を１００ｃｄ／ｍ²とした場合、図６に示した従来の液晶装置の透過表示時の輝度が３．０ｃｄ／ｍ²であるのに対し、図１に示した本実施の形態の液晶装置の透過表示時の輝度が４．５ｃｄ／ｍ²となることを確認した。なお、本実験の際、従来の液晶装置と本実施の形態の液晶装置とで対応する構成要素は同一のものを用いた。このように本実施の形態の液晶装置によれば、透過表示時の明るさを例えば従来の１．５倍程度にまで向上することができる。
【００２７】
また本実施の形態の場合、バックライトの導光板１１３と偏光板１１２との間に偏光板１１２と透過軸を合わせた反射偏光板を用いると、通常の偏光板のみを用いた場合に比べてバックライトからの光を直線偏光としてより効率良く液晶セルに導入することができるので、光源光の利用効率をさらに高めることができる。
【００２８】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶装置を備えた電子機器の例について説明する。図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図５（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。
【００２９】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、反射表示、透過表示ともに明るい表示画面を備え、低消費電力の電子機器を実現することができる。
【００３０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば図１における半透過反射板の上側の反射表示に関わる構成は、図１に限ることなく適宜変更が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、照明装置から出射され、半透過反射板の外面側で反射する多くの光を効率良く再利用することができるので、反射表示の明るさを維持しつつ、より明るい透過表示が可能な半透過反射型カラー液晶装置を実現することができる。また、ある程度の透過表示の明るさが確保できれば光源の輝度を落とすことができるので、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半透過反射型液晶装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同、液晶装置のバックライトから半透過反射板までの構成を示す図であって、本液晶装置の作用を説明するための図である。
【図３】同、アクティブマトリクス型の液晶装置に適用する場合の一例を示す画素部の拡大図である。
【図４】同、パッシブマトリクス型の液晶装置に適用する場合の一例を示す画素部の拡大図である。
【図５】同、液晶装置を備えた電子機器の一例を示す斜視図である。
【図６】従来の半透過反射型カラー液晶装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】同、液晶装置のバックライトから半透過反射板までの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１，１１２，６０１，６１４偏光板
１０２，１０３，６０２，６０３位相差板
１０４，１１１，６０４，６１２ガラス基板
１０５，１０９，６０５，６０９透明電極
１０６，１０８，６０６，６０８配向膜
１０７，６０７液晶層
１１０，３０１，４０１（半透過反射板の）反射板
１１３，６１５導光板
１１４，６１６（バックライトの）反射板
１１５，６１７光源
１１６，３０２，４０４位相差層
３０３ＴＦＴ素子
３０４ゲート線
３０５信号線
３０６，４０３開口部
４０２対向電極
６１０カラーフィルタ
６１１半透過反射板
６１１ａ透過部
６１１ｂ反射部
６１３位相差板（１／４波長板）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus, and more particularly to a configuration of a transflective color liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
Reflective liquid crystal devices have been conventionally used for display units of portable electronic devices, but display is performed using external light such as natural light or illumination light, so that it is difficult to recognize the display in a dark place. There was a problem. Therefore, in bright places, external light is used in the same way as normal reflective liquid crystal devices, and in dark places, light from the illumination device on the back of the liquid crystal cell (hereinafter sometimes referred to as backlight) is used to recognize the display. Liquid crystal devices that have been made available, so-called transflective liquid crystal devices, have been put into practical use.
[0003]
By the way, when a transflective liquid crystal device is realized, for example, when a reflective liquid crystal device having an external reflector is made to be a transflective type, a conventional reflector having only a reflective function is used. A configuration is provided in which a “semi-transmissive reflector” having both a transmission function and a reflection function is replaced. As the transflective plate, for example, a mixture of fine pearl pigments, a metal film provided with an opening for light transmission, a metal film having a very thin film thickness, or the like is used.
[0004]
Furthermore, with the recent development of portable devices and OA devices, colorization of liquid crystal displays tends to be required, and colorization is often required even for devices in fields that use reflective liquid crystal devices. Yes. However, when the transflective liquid crystal device having the above configuration and a color filter are simply combined, the transflective plate is disposed on the outer surface of the liquid crystal cell, and the color filter is disposed on the inner surface of the liquid crystal cell. And a translucent reflective plate, a thick transparent substrate is interposed between the two and the transflective plate. This causes a problem of double display due to parallax, blurring of display, color mixing, and the like, resulting in insufficient display quality. In the present specification, the surface on the liquid crystal layer side of various components of the liquid crystal device is referred to as an “inner surface”, and the surface opposite to the liquid crystal layer is referred to as an “outer surface”.
[0005]
In order to solve this problem, a transflective liquid crystal device in which a transflective plate is disposed on the inner surface side of the liquid crystal cell has been proposed. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of this type of liquid crystal device. Two glass substrates 604 and 612 provided with transparent electrodes 605 and 609 on the inner surface side are arranged to face each other, and a liquid crystal layer 607 is sandwiched between these glass substrates 604 and 612 via alignment films 606 and 608. Thus, a liquid crystal cell is configured. On the inner surface side of the lower glass substrate 612, a transflective plate 611, a color filter 610, a transparent electrode 609, and an alignment film 608 are sequentially provided. With this configuration, the liquid crystal layer 607, the color filter 610, and the transflective plate 611 are close to each other, and problems such as double reflection, blurring, and color mixing described above can be solved. In addition, two retardation plates 602 and 603 and a polarizing plate 601 are sequentially provided on the outer surface side of the upper glass substrate 604.
[0006]
Various components for realizing transmissive display are arranged on the outer surface side of the lower glass substrate 612. That is, a quarter-wave plate 613 and a polarizing plate 614 are sequentially provided on the outer surface of the lower glass substrate 612, and a backlight is disposed on the outer side. The backlight includes a light source 617, a light guide plate 615, and a reflection plate 616. In the case of reflective display, the upper polarizing plate 601 functions as a polarizer and an analyzer. In the case of transmissive display, the lower polarizing plate 614 functions as a polarizer and the upper polarizing plate 601 functions as an analyzer. .
[0007]
The reason why the quarter wavelength plate 613 is used will be described below. Considering the case of performing reflective display first, circularly polarized light or elliptically polarized light with a high ellipticity in the dark display state when light that has entered from the upper surface side of the liquid crystal cell and transmitted through the liquid crystal layer is reflected by the transflective reflector. Therefore, it is desirable that the light is linearly polarized light or elliptically polarized light with a low ellipticity in a bright display state. This is because the circularly polarized light or the elliptically polarized light having a high ellipticity reflected by the transflective plate in the dark display state is transmitted through the liquid crystal layer again, and thus a straight line perpendicular to the transmission axis of the polarizing plate on the upper surface side of the liquid crystal cell. This is because the polarized light or elliptically polarized light having a low ellipticity is absorbed and absorbed by the polarizing plate, so that the dark display becomes darker and good contrast characteristics can be realized.
[0008]
On the other hand, in order to realize a display similar to the reflection mode in the transmission mode, when the light from the backlight is transmitted through the transflective reflector, the same polarization state as that in the reflection display, that is, circularly polarized light or an ellipse with a high ellipticity is used. It needs to be polarized. Therefore, in order to convert light that is linearly polarized when it passes through the polarizing plate after being emitted from the backlight into light that is circularly polarized or elliptically polarized with a high ellipticity when it passes through the transflective reflector. A quarter-wave plate is disposed between the polarizing plate and the transflective plate.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the transflective liquid crystal device as described above, for example, a transflective plate provided with a light transmissive aperture is used to ensure display brightness in a reflective mode using reflected light of outside light. In this case, the area of the opening is at most about 10 to 25% of the whole, and the remaining part reflects outside light. Therefore, in the transmission mode, only a very small amount of light emitted from the backlight and reaching the transflective plate is transmitted through the transflective plate, and most of the remaining light is transmitted to the outer surface of the transflective plate. Since this is reflected on the side, there is a limit to brightening the transmissive display.
[0010]
On the other hand, the transflective liquid crystal device is required to brighten the display even in the transmissive mode while maintaining the brightness in the reflective mode. However, in principle, it is difficult to obtain both the brightness of the reflective display and the brightness of the transmissive display only by the configuration of the transflective reflector, and when the brightness of the reflective display is secured to some extent, the transmissive display is brightened. It is necessary to increase the luminance of the backlight source itself. However, when the luminance of the light source is increased, the power consumption of the entire device is increased. In particular, when this liquid crystal device is applied to a portable electronic device or the like, there is a problem that the battery duration is shortened.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and enables translucent reflection type color which enables bright transmissive display without sacrificing the brightness of the reflective display, and can achieve low power consumption. An object is to provide a liquid crystal device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates The first polarizing plate is provided on the opposite side of the pair of substrates, and the second polarizing plate, the illumination device, and the first polarizing plate are provided on the opposite side of the pair of substrates to the liquid crystal layer side. Reflector is provided in this order,
The liquid crystal device includes a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel, a second reflective plate is disposed in the reflective display portion, and a retardation layer is disposed in the transmissive display portion. The retardation layer is not formed on the reflective display portion, and a retardation plate separate from the retardation layer is not provided between the other substrate and the second polarizing plate. It is characterized by that.
[0013]
According to the present invention, since the light reflected to the backlight side by the transflective reflector is light having the same vibration direction as that of the incident light, it can pass without being absorbed by the polarizing plate below the liquid crystal device. This light is reflected again to the liquid crystal cell side by the reflector of the backlight and can be reused. As a result, the brightness of the transmissive display can be further improved while maintaining the brightness of the reflective display as compared with the conventional structure. Alternatively, if the brightness of the transmissive display is at a certain level, the luminance of the light source can be reduced, so that power consumption can be reduced.
[0014]
The retardation layer preferably has a phase difference of approximately ¼ wavelength. The quarter wave plate is generally a phase difference plate having a phase difference of 140 nm, but this is a quarter of green light, and 100 nm for blue light (400 nm) and red light. 150 nm for (600 nm) and 180 nm for light having a longer wavelength (720 nm). Therefore, the range of the quarter wave plate is 100 nm or more and 180 nm or less. If a polymer liquid crystal is used for the retardation layer, a uniform quarter-wave retardation can be easily realized.
[0015]
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device according to the present invention. According to the present invention, it is possible to realize a low power consumption electronic device having a bright display portion for both reflective display and transmissive display.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of liquid crystal device]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal device of this embodiment, and particularly shows an example of a transflective color liquid crystal device. FIG. 1 schematically shows the cross-sectional structure of the liquid crystal device, and the scale of each member, such as the thickness, is different for each member.
[0018]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal device according to the present embodiment has two glass substrates 104 and 111 each provided with transparent electrodes 105 and 109 on the inner surface side so as to face each other, and between these glass substrates 104 and 111. A liquid crystal cell is formed by sandwiching the liquid crystal layer 107. On the inner surface side of the lower glass substrate 111, a transflective plate including an opening having a reflector 110 and a retardation layer 116, a transparent electrode 109, and an alignment film 108 are sequentially provided. Further, two retardation plates 102 and 103 and a polarizing plate 101 are sequentially provided on the outer surface side of the upper glass substrate 104. Note that illustration of a color filter and the like is omitted. As the transflective plate, for example, a metal film made of aluminum, silver, or an alloy thereof having a window-like or slit-like opening is used. A retardation layer 116 is provided in the window-shaped and slit-shaped openings. The above configuration (configuration related to reflective display) is the same as that of a conventional liquid crystal device.
[0019]
A polarizing plate 112 is provided on the outer surface of the lower glass substrate 111, and a backlight (illuminating device) is disposed on the outer side thereof. The backlight includes a light source 115 made of a cold cathode tube, a light emitting diode, and the like, a light guide plate 113, and a reflection plate 114. A reflection polarizing plate (not shown in the drawing) is provided between the light guide plate 113 and the polarizing plate 112. It doesn't matter. A normal polarizing plate has a function of transmitting one of two orthogonal linearly polarized lights and absorbing the other, whereas a reflective polarizing plate has a function of transmitting one and reflecting the other. For example, it is composed of a cholesteric liquid crystal film disclosed in JP-A-9-506985 (trade name: DBEF, manufactured by 3M) and a cholesteric liquid crystal film disclosed in JP-A-10-319235 and a quarter-wave plate. (Trade name: PCF, manufactured by Nitto Denko Corporation) and the like can be used.
[0020]
Further, some configuration examples of the pixel portion in the liquid crystal device of the present invention are given. FIG. 3 is an enlarged schematic view of a pixel portion in which the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal device using a thin film transistor (TFT) element 303. A TFT element 303 is formed corresponding to each pixel at an intersection where a plurality of gate lines 304 and signal lines 305 are formed vertically and horizontally. A reflective plate 301 and an opening 306 are formed in each pixel, and a retardation layer 302 made of a polymer liquid crystal layer is formed in the opening 306. The retardation layer 302 has a retardation of approximately 140 nm. In the drawing, an alignment film, a transparent electrode, and the like are omitted. FIG. 4 is an enlarged schematic diagram of a pixel portion in which the present invention is applied to a passive matrix liquid crystal device. A reflection plate 401 and an opening 403 are formed in each pixel, and a retardation layer 404 made of a polymer liquid crystal layer is formed in the opening 403. The retardation layer 404 has a retardation of approximately 140 nm. A counter electrode 402 is formed on the front side through the liquid crystal layer. In the drawing, an alignment film, a transparent electrode, a color filter, and the like are omitted.
[0021]
[Operation of liquid crystal device]
Hereinafter, the operation of the liquid crystal device of this embodiment will be described. Before that, FIG. 7 shows the reason why the light reflected by the outer surface of the transflective plate in the conventional liquid crystal device shown in FIG. It explains using. FIG. 7 shows a configuration from the backlight to the transflective plate 611 among the components of the conventional liquid crystal device shown in FIG. 6, and illustrates the polarization state of light at each point on the optical path. In order to do this, each member is drawn apart. Non-polarized light is emitted from the light source 617 of the backlight, and this light is reflected or scattered by the white reflection plate 616 on the outer surface of the light guide plate or white printing on the surface of the light guide plate, and sequentially passes through the light guide plate 615 and the polarizing plate 614. . Here, if the transmission axis of the polarizing plate 614 is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 7, the light after passing through the polarizing plate 614 becomes linearly polarized light in a direction perpendicular to the paper surface. Next, when this light is transmitted through the quarter-wave plate 613, the action of the quarter-wave plate 613 converts linearly polarized light in a direction perpendicular to the paper surface into circularly polarized light or elliptically polarized light with a high ellipticity, and the glass substrate 612 Transparent. In this way, a part of the light L1 that is transmitted through the transflective reflector 611 (having the reflective portion 611a and the transmissive portion 611b) is circularly polarized or has a high ellipticity as described in the section “Prior Art”. The light is incident on the liquid crystal layer side in an elliptically polarized state.
[0022]
On the other hand, a lot of light L2 reflected by the outer surface of the transflective plate 611 passes through the glass substrate 612 and then re-enters the quarter-wave plate 613 in the state of circularly polarized light or elliptically polarized light having a high ellipticity. By being transmitted through the / 4 wavelength plate 613, it is converted into linearly polarized light in a direction parallel to the paper surface. Next, the light is incident on the polarizing plate 614. Since the polarizing plate 614 has a transmission axis in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 7, the direction parallel to the paper surface is an absorption axis. Therefore, when linearly polarized light in a direction parallel to the paper surface enters the polarizing plate 614, the light is absorbed by the polarizing plate 614 and cannot pass through the polarizing plate 614. That is, the light L2 reflected by the transflective reflection plate 611 is absorbed by the polarizing plate 614 in the middle and cannot reach the backlight, so that this light cannot be emitted again toward the liquid crystal layer and reused.
[0023]
In contrast, the operation of the liquid crystal device of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the configuration from the backlight to the transflective plate (consisting of the opening having the reflective plate 110 and the retardation layer 116) among the components of the liquid crystal device of the present embodiment shown in FIG. Similarly to FIG. 7, this figure is also illustrated with the members separated to illustrate the polarization state of light at each point on the optical path. Unpolarized light is emitted from the light source 115 of the backlight and is incident on the end face of the light guide plate 113. This light propagates inside the light guide plate while repeating total reflection on the inner and outer surfaces of the light guide plate 113, but is reflected or scattered by the white reflector 114 on the outer surface of the light guide plate and white printing on the surface of the light guide plate. 112 and the glass substrate 111 are sequentially transmitted in a linearly polarized state. Next, when this light is transmitted through the retardation layer 116 formed in the opening, it is converted into circularly polarized light or elliptically polarized light L1 having a high ellipticity, and in the state of circularly polarized light or elliptically polarized light having a high ellipticity, Incident.
[0024]
On the other hand, a lot of light L2 reflected on the outer surface of the reflective plate 110 of the semi-transmissive reflective plate is reflected in the linearly polarized state, passes again through the polarizing plate 112 in the same linearly polarized state, and returns to the backlight. Since this light is reflected to the liquid crystal cell side by the reflection plate 114 of the backlight, it is possible to reuse the light reflected to the backlight side by the transflective reflection plate.
[0025]
As described above, according to the liquid crystal device of the present embodiment, a large amount of light L2 reflected from the outer surface of the reflective plate 110 of the transflective plate among the light from the backlight can be efficiently reused. A transflective color liquid crystal device capable of brighter transmissive display while maintaining display brightness can be realized. In addition, if the same brightness as before can be used, the luminance of the light source 115 can be reduced, so that power consumption can be reduced.
[0026]
According to an experiment conducted by the present inventor, for example, when the luminance of the backlight alone is 100 cd / m ² , the luminance at the time of transmissive display of the conventional liquid crystal device shown in FIG. 6 is 3.0 cd / m ² . On the other hand, it was confirmed that the luminance at the time of transmissive display of the liquid crystal device of the present embodiment shown in FIG. 1 was 4.5 cd / m ² . In this experiment, the same constituent elements were used for the conventional liquid crystal device and the liquid crystal device of the present embodiment. As described above, according to the liquid crystal device of the present embodiment, the brightness at the time of transmissive display can be improved to, for example, about 1.5 times the conventional brightness.
[0027]
Further, in the case of the present embodiment, when a reflective polarizing plate with the transmission axis aligned with the polarizing plate 112 is used between the light guide plate 113 and the polarizing plate 112 of the backlight, compared to a case where only a normal polarizing plate is used. Since the light from the backlight can be more efficiently introduced into the liquid crystal cell as linearly polarized light, the utilization efficiency of the light source light can be further increased.
[0028]
[Electronics]
Examples of electronic devices including the liquid crystal device of the above embodiment will be described. FIG. 5A is a perspective view showing an example of a mobile phone. FIG. 5B is a perspective view showing an example of a wristwatch type electronic device. FIG. 5C is a perspective view illustrating an example of a portable information processing apparatus such as a word processor or a personal computer.
[0029]
Since the electronic devices shown in FIGS. 5A to 5C include a liquid crystal display unit using the liquid crystal display device of the above embodiment, both the reflective display and the transmissive display have a bright display screen, and are low in power. An electronic device with power consumption can be realized.
[0030]
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the configuration relating to the reflective display on the upper side of the transflective plate in FIG. 1 is not limited to that in FIG.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since a large amount of light emitted from the illumination device and reflected on the outer surface side of the transflective plate can be efficiently reused, the brightness of the reflective display is improved. Thus, a transflective color liquid crystal device capable of brighter transmissive display while maintaining the above can be realized. In addition, if the brightness of the transmissive display can be ensured to some extent, the luminance of the light source can be reduced, so that power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a transflective liquid crystal device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration from a backlight of a liquid crystal device to a transflective plate, and is a diagram for explaining an operation of the liquid crystal device.
FIG. 3 is an enlarged view of a pixel portion showing an example of application to an active matrix liquid crystal device.
FIG. 4 is an enlarged view of a pixel portion showing an example when applied to a passive matrix liquid crystal device.
FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of an electronic apparatus including the liquid crystal device.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional transflective color liquid crystal device.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration from a backlight to a transflective plate of the liquid crystal device.
[Explanation of symbols]
101, 112, 601, 614 Polarizing plate 102, 103, 602, 603 Phase difference plate 104, 111, 604, 612 Glass substrate 105, 109, 605, 609 Transparent electrode 106, 108, 606, 608 Alignment film 107, 607 Liquid crystal Layers 110, 301, 401 Reflector 113, 615 (for transflective reflector) Light guide plate 114, 616 Reflector 115, 617 (for backlight) Light source 116, 302, 404 Retardation layer 303 TFT element 304 Gate line 305 Signal Lines 306, 403 Opening 402 Counter electrode 610 Color filter 611 Transflective plate 611a Transmitting portion 611b Reflecting portion 613 Phase plate (1/4 wavelength plate)

Claims

A liquid crystal device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates,
A first polarizing plate is provided on the opposite side of the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates,
Of the pair of substrates, a second polarizing plate, a lighting device, and a first reflecting plate are provided in this order on the opposite side of the other substrate to the liquid crystal layer side,
The liquid crystal device has a reflective display portion and a transmissive display portion in one pixel,
The reflective display unit is provided with a second reflector, and the transmissive display unit is provided with a retardation layer.
The retardation layer is not formed on the reflective display unit,
A liquid crystal device, wherein a retardation film separate from the retardation layer is not provided between the other substrate and the second polarizing plate.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein a retardation plate is provided between the first polarizing plate and the one substrate.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the retardation layer has a retardation of approximately ¼ wavelength.

4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a retardation of the retardation layer is approximately in a range of 100 nm to 180 nm.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the retardation layer is made of a polymer liquid crystal.

6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a reflective polarizing plate is provided between the second polarizing plate and the illumination device.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1 in a display unit.