JP4019565B2

JP4019565B2 - Liquid crystal device and electronic device

Info

Publication number: JP4019565B2
Application number: JP23174699A
Authority: JP
Inventors: 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP2001056466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置に係り、特に、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる液晶装置の構造及びこの液晶装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の表示部などに多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。このため、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するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されている。これは、実開昭５７−０４９２７１号公報などに記載されているように、液晶セルの観察側と反対側の外面に偏光板、半透過反射板、バックライトを順次配置した構成をしている。この液晶装置では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。
【０００３】
別の液晶装置としては、反射型表示の明るさを向上させた特開平８−２９２４１３号公報に記載されたものがある。この液晶装置は、液晶セルの観察側と反対側の外面に半透過反射板、偏光板、バックライトを順次配置した構成をしている。周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して偏光板と半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。このような構成にすると、液晶セルと半透過反射板の間に偏光板がないため、前述した液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。
【０００４】
しかし、上記公報に記載されている液晶装置は、液晶層と半透過反射板との間に透明基板が介在するため、二重映りや表示のにじみなどが発生してしまう。
【０００５】
また、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ようになっており、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラー化が必要な場合が多い。ところが、上記公報に記載されている液晶装置とカラーフィルタを組み合わせた方法では、半透過反射板を液晶セルの後方に配置しているため、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に液晶セルの厚い透明基板が介在し、視差によって二重映りや表示のにじみなどが発生してしまい、十分な発色を得ることができないという問題点がある。この問題を解決するために、特開平９−２５８２１９号公報などに記載されているような液晶層と接するように反射板を配置する反射型カラー液晶装置が提案されている。しかし、この液晶装置は周囲が暗くなると表示を認識することができない。
【０００６】
そこで、特開平１０−２８２４８８号公報、特開平１１−１０９４１７号公報、特開平１１−５２３６６号公報に記載されているように、反射板に開口部を設けることや反射板を薄膜化することで半透過反射状態にし、さらに液晶セルの後方に偏光板、光源を順次用いた半透過反射型カラー液晶装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載されている液晶装置は、ＡｌやＡｇなどを主成分とする合金を反射板として用いて、この反射板を半透過状態にするために、微細な開口部を設けたり、薄膜化したりしているため、透過光が青味を呈していた。つまり、金属薄膜は可視光の短波長側の光は透過しやすく、長波長側の光は透過しにくいので、従来の白色照明や黄色味を呈した照明では明るい透過表示を得ることは困難であった。
【０００８】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、透過表示の明るさを向上させ、明るく視認性の高い半透過反射型カラー液晶装置を提供することにある。また、この液晶装置を用いた電子機器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。
【００１０】
本発明の液晶装置は、第１基板と第２基板との間に挟持した液晶層と、前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層と、前記第２基板の前記液晶層と異なる側に配置された照明装置とを備えた液晶装置において、前記半透過反射層は金属薄膜からなり、前記照明装置のＸＹＺ表示系における色度座標（ｘ，ｙ）が、０．１≦ｘ≦０．３、かつ０．１≦ｙ≦０．４を満たすとともに、前記金属薄膜はＸＹＺ表示系における色度座標（ｘ，ｙ）が、０．１≦ｘ≦０．３、かつ０．１≦ｙ≦０．４を満たす光を透過させることを特徴とする。
【００１１】
この手段によれば、照明装置からの光が効率よく半透過反射層を透過するので、液晶装置における透過時の明るさを向上させることができる。半透過反射層を透過する光は青味を帯びていて、概ねＸＹＺ表示系における色度座標（ｘ，ｙ）が０．１≦ｘ≦０．３、かつ０．１≦ｙ≦０．４を満たす。ゆえに、照明装置の色度座標を半透過反射層を透過する光の色度座標と概ね同じように選ぶことによって、照明装置の消費電力を高くすることなく、明るく視認性の高い透過型表示を実現することができる。
【００１２】
フルカラーの反射型表示と透過型表示を実現するためには、照明光が青くなりすぎるのは好ましくない。人間工学的な実験結果から、概ね半数の人が白色系と判断できる０．２≦ｘ≦０．３、かつ０．２≦ｙ≦０．３５を満たすように、照明装置の色度座標を選べば、より好ましい。
【００１３】
なお、薄膜とは、膜厚が５０ｎｍ以下の金属膜のことである。通常、半透過反射層にはＡｌが主成分の金属が用いられるが、Ｐｔ、ＣｒやＡｇなどの可視光領域の外光を反射させることのできる金属であれば、その材料は特に限定されるものではない。
【００１４】
照明装置の色については、光源色の測定法として、ＪＩＳ−Ｚ−８７２４（ＪＩＳハンドブック３３「色彩−１９９６」日本規格協会編集）にて規定されている。
【００１５】
本発明の液晶装置は、第１基板と第２基板の液晶層と異なる側に第１偏光板、第２偏光板を配置しても構わない。このようにすることで、高いコントラストで視認性の高い半透過反射装置が実現できる。また、第１偏光板と第１基板の間及び第２偏光板と第２基板の間に少なくとも１枚の位相差板を配置しても構わない。このようにすることで、反射型表示と透過型表示のいずれにおいても良好な表示制御ができるとともに、光の波長分散に起因する液晶の色付きなどの色調への影響を低減することができる。
【００１６】
本発明の液晶装置は、第１基板と半透過反射層の間のいずれかにカラーフィルタを形成しても構わない。このようにすることで、反射型カラー表示と透過型カラー表示を実現することができる。なお、カラーフィルタ層は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発色を示す複数のミクロフィルタからなる。カラーフィルタ層は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲のすべての光に対して２５％以上の透過率を有しているのが好ましい。このようにすることで、明るい反射型カラー表示と透過型カラー表示を実現することができる。
【００１７】
第１偏光板と半透過反射層の間のいずれかに散乱層を配置しても構わない。このようにすることで、半透過反射層の鏡面感を散乱層によって散乱面（白色面）に見せることができる。また、散乱層による散乱によって、広視野角の表示が可能となる。なお、散乱層の位置は、第１偏光板と半透過反射板の間であれば、どの位置にあっても特に構わない。散乱層は後方散乱（外光が入射した場合、入射光側への散乱）が小さいかほとんどないものが好ましい。
【００１８】
半透過反射層が凹凸を有していても構わない。このようにすることで、半透過反射層の鏡面感を凸凹によってなくし、散乱面（白色面）に見せることができる。また、凹凸による散乱によって、広視野角の表示が可能となる。凸凹は感光性樹脂などで形成する方法やガラス基板をフッ酸などの溶液によって荒らす方法等で実現できる。
【００１９】
また、本発明の液晶装置に用いる照明装置の色度座標は、フィルムなどを照明装置と第２基板の間に配置することで実現しても良い。
【００２０】
また、本発明の液晶装置は、第１基板と第２基板との間に挟持した液晶層と、前記第２基板の前記液晶層側の面に形成された半透過反射層と、前記第２基板の前記液晶層と異なる側に配置された照明装置とを備えた液晶装置において、前記半透過反射層は金属薄膜からなり、前記照明装置のＸＹＺ表示系における色度座標（ｘ，ｙ）が、０．２≦ｘ≦０．３、かつ０．２≦ｙ≦０．３５を満たすとともに、前記金属薄膜はＸＹＺ表示系における色度座標（ｘ，ｙ）が、０．１≦ｘ≦０．３、かつ０．１≦ｙ≦０．４を満たす光を透過させることを特徴とする。
【００２１】
この手段によれば、明るく、より白色表示に近い透過型表示を実現することができる。フルカラーの反射型表示と透過型表示を実現するためには、照明光が青くなりすぎるのは好ましくない。人間工学的な実験結果から、概ね半数の人が白色系と判断できる０．２≦ｘ≦０．３、かつ０．２≦ｙ≦０．３５を満たすように、照明装置の色度座標を選べば、より好ましい。
【００２２】
また、本発明の液晶装置は、前記金属薄膜がＡｌを主成分とする金属であることを特徴とする。
【００２３】
この手段によれば、反射型表示で不要な着色のない高い反射率を得ることができる。
【００２４】
また、本発明の液晶装置は、前記金属薄膜がＡｇを主成分とする金属であることを特徴とする。
【００２５】
この手段によれば、反射型表示で不要な着色のない高い反射率を得ることができる。
【００２６】
また、本発明の電子機器は、前記のいずれかに記載の液晶装置を搭載した電子機器であることを特徴とする。
【００２７】
この手段によれば、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる半透過反射型液晶装置を用いた携帯型電子機器を実現することができる。このような電子機器は、明るい場所でも暗い場所でも、周囲の外光に関係なく高画質な表示を実現でき、視認性に優れている。明るい場所では照明装置を点灯させる必要がないので、長時間のバッテリー駆動が可能となる。特に、暗い場所では明るい透過型表示を実現できるので、非常に視認性が高いという利点がある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００３０】
この実施形態では、２枚の透明基板１０３，１０６の間に液晶層１０５が枠状のシール材１０４によって封止されて、液晶セルが形成されている。液晶層１０５は、２４０度のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１０３の内面上にはカラーフィルタ１１１が形成され、このカラーフィルタ１１１には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透明な保護膜１１２が被覆されており、この保護膜１１２の表面上に複数のストライプ状の透明電極１１３がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極１１３の表面上には配向膜１１４が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００３１】
一方、下側の透明基板１０６の内面上には、膜厚３０ｎｍの１重量％のＮｄを含んだ薄膜Ａｌ１１８、ＳｉＯ_２やアクリル樹脂などからなる絶縁膜１１７、ＩＴＯからなる透明電極１１６、配向膜１１５が順次形成されている。本実施形態では、透明電極１１６を形成したが、薄膜Ａｌを画素電極として用いても良い。この場合は、絶縁膜１１７と透明電極１１６が不要となる。
【００３２】
上側の透明基板１０３の外面上に偏光板１０１が配置され、偏光板１０１と透明基板１０３との間に位相差板１０２が配置されている。また、液晶セルの下側には、透明基板１０６の背後に位相差板１０７が配置され、この位相差板１０７の背後に偏光板１０８が配置されている。そして、偏光板１０８の下側には、白色光を発する蛍光管１１０と、この蛍光管１１０に沿った入射端面を備えた導光板１０９とを有するバックライトが配置されている。導光板１０９は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１１０の光を端面にて受けて、液晶セル側にほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、白色のＬＥＤ（発光ダイオード）や白色のＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることもできる。
【００３３】
まず、反射型表示について説明する。外光は図１における偏光板１０１、位相差板１０２、上側透明基板１０３をそれぞれ透過し、カラーフィルタ１１１、液晶層１０５を通過後、薄膜Ａｌ１１８によって一部が反射され、再びカラーフィルタ１１１を通過して、偏光板１０１から出射される。このとき、透明電極１１３と透明電極１１６によって液晶層１０５へ電圧を印加する。この印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００３４】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１０８及び位相差板１０７によって所定の楕円偏光となり、薄膜Ａｌ１１８からその一部が液晶層１０５に導入される。ここで、液晶層１０５に導入された光は、カラーフィルタ１１１を通過後、位相差板１０２を透過する。このとき、液晶層１０５への印加電圧に応じて、偏光板１０１を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態を制御することができる。
【００３５】
このように、透過表示時は薄膜Ａｌ１１８を透過する光を用いて表示を行うので、薄膜Ａｌ１１８を透過する光の波長による強度の違いが問題となる。図３は、本実施形態に用いた薄膜Ａｌを透過した光の分光特性を表す図である。ＡｌやＡｇなどの金属薄膜をスパッタ法や蒸着法で形成すると、通常、短波長側の透過率が長波長側の透過率よりも高くなる傾向がある。このため、従来の白色の照明装置や黄色味を帯びた照明装置では、青側つまり可視光の短波長側の強度が弱いため、十分な明るさを得ることができない。そこで、この薄膜Ａｌ１１８の色度座標に照明装置（バックライト）の色度座標を概ね合わせることで、明るく視認性の高い透過カラー表示を実現することができた。本実施形態では、薄膜Ａｌ１１８を透過する光の色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２６５，０．２８９）であり、照明装置（バックライト）の色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２７５，０．２８０）である。
【００３６】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る液晶装置の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００３７】
この実施形態では、２枚の透明基板２０３、２０６の間に液晶層２０５が枠状のシール材２０４によって封止されて、液晶セルが形成されている。液晶層２０５は、８０度のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板２０３の内面上には、複数のストライプ状の透明電極２１３がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極２１３の表面上には配向膜２１４が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００３８】
一方、下側の透明基板２０６の内面上には、膜厚３０ｎｍの薄膜Ａｌ２１８、さらにその表面にカラーフィルタ２１１が形成され、このカラーフィルタ２１１には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタの表面上にはＳｉＯ_２やアクリル樹脂などからなる透明な保護膜２１２が被覆されており、この保護膜２１２の表面上に複数のストライプ状の透明電極２１６がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極２１６の表面上には配向膜２１５が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００３９】
上側の透明基板２０３の外面上に偏光板２０１が配置され、偏光板２０１と透明基板２０３との間に位相差板２０２が配置されている。また、液晶セルの下側には、透明基板２０６の背後に位相差板２０７が配置され、この位相差板２０７の背後に偏光板２０８が配置されている。そして、偏光板２０８の下側には、白色光を発する蛍光管２１０と、この蛍光管２１０に沿った入射端面を備えた導光板２０９とを有するバックライトが配置されている。導光板２０９は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管２１０の光を端面にて受けて、液晶セル側にほぼ均一な光を放出するようになっている。その他の照明装置としては、白色のＬＥＤ（発光ダイオード）や白色のＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることもできる。
【００４０】
まず、反射型表示について説明する。外光は図２における偏光板２０１、位相差板２０２、上側透明基板２０３をそれぞれ透過し、液晶層２０５を通過後、カラーフィルタ２１１、薄膜Ａｌ２１８によって一部が反射され、再びカラーフィルタ２１１、液晶層２０５を通過して、偏光板２０１から出射される。このとき、透明電極２１３と透明電極２１６によって液晶層２０５へ電圧を印加する。この印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００４１】
次に、透過型表示について説明する。バックライト（照明装置）からの光は偏光板２０８及び位相差板２０７によって所定の楕円偏光となり、薄膜Ａｌ２１８からその一部が液晶層２０５に導入される。ここで、液晶層２０５に導入された光は、透明基板２０３を通過後、位相差板２０２を透過する。このとき、液晶層２０５への印加電圧に応じて、偏光板２０１を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態を制御することができる。
【００４２】
このように、透過表示時は薄膜Ａｌ２１８を透過する光を用いて表示を行うので、薄膜Ａｌ２１８を透過する光の波長による強度の違いが問題となる。図３は、本実施形態に用いた薄膜Ａｌを透過した光の分光特性を表す図である。ＡｌやＡｇなどの金属薄膜をスパッタ法や蒸着法で形成すると、通常、短波長側の透過率が長波長側の透過率よりも高くなる傾向がある。このため、従来の白色の照明装置や黄色味を帯びた照明装置では、青側つまり可視光の短波長側の強度が弱いため、十分な明るさを得ることができない。そこで、この薄膜Ａｌ２１８の色度座標に照明装置（バックライト）の色度座標を概ね合わせることで、明るく視認性の高い透過カラー表示を実現することができた。本実施形態では、薄膜Ａｌ１１８を透過する光の色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２６５，０．２８９）であり、照明装置（バックライト）の色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２７５，０．２８０）である。
【００４３】
（第３実施形態）
第１実施形態や第２実施形態では、Ａｌを主成分とする金属薄膜を用いて、半透過反射層を形成した。Ａｌ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｐｔなどを主成分とする種々の膜厚の金属薄膜（半透過反射層）を形成し、これらを透過する光の色度座標（ｘ，ｙ）を分光器によって測定、算出した。この結果をプロットしたものが、図４である。図中のプロット４０１が各金属薄膜の色度座標で、斜線の領域４０２が照明装置（バックライト）の望ましい色度の範囲である。金属薄膜を透過する光の色度座標は、０．１≦ｘ≦０．３、かつ０．１≦ｙ≦０．４の範囲にある。よって、斜線の領域４０２に照明装置（バックライト）の色度座標を選ぶことによって、常に明るく視認性の高い透過表示を実現することができることを確認した。特に、０．２≦ｘ≦０．３、かつ０．２≦ｙ≦０．３５を満たすように、照明装置の色度座標を選べば、明るく、より白色表示に近い透過型表示を実現することができる。フルカラーの反射型表示と透過型表示を実現するためには、照明光が青くなりすぎるのは好ましくない。０．２≦ｘ≦０．３、かつ０．２≦ｙ≦０．３５の範囲は、人間工学的な実験結果から、概ね半数の人が白色系と判断できる範囲である。
【００４４】
（第４実施形態）
本発明の請求項５記載の電子機器の例を３つ示す。
【００４５】
本発明の液晶装置は、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器に適している。
【００４６】
図５（ａ）は携帯電話であり、本体の前面上方部に表示部が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。特に移動中や外出先で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置が望ましい。本発明の液晶装置は、暗所で利用する透過型表示が従来の液晶装置より明るく、視認性が高い。
【００４７】
図５（ｂ）はウォッチであり、本体の中央に表示部が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。本発明の液晶装置は、反射型表示で発色が良く、視認性が高いことはもちろん、透過型表示も非常に明るく視認性が高い。従って、従来の液晶装置と比較して、大変に高級感あるカラー表示が得られる。
【００４８】
図５（ｃ）は携帯情報機器であり、本体の上側に表示部、下側に入力部が設けられる。また表示部の前面にはタッチ・キーを設けることが多い。通常のタッチ・キーは表面反射が多いため、表示が見づらい。従って、従来は携帯型と言えども透過型液晶装置を利用することが多かった。ところが透過型液晶装置は、常時照明装置（バックライト）を利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かかった。このような場合にも本発明の液晶装置は、反射型でも半透過反射型でも、透過型でも表示が鮮やかであるため、携帯情報機器に利用することが出来る。また、暗所の表示は明るい透過型表示が実現できるので、多くの情報を容易に認識することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、透過表示の明るさを向上させ、明るく視認性の高い半透過反射型カラー液晶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る液晶装置の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図３】薄膜Ａｌの分光特性を示す図である。
【図４】種々の金属薄膜の色度座標と本発明に係る照明装置の色度座標を示す図である。
【図５】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概略図である。
【符号の説明】
１０１、１０８、２０１、２０８…偏光板
１０２、１０７、２０２、２０７…位相差板
１０３、２０３…上側透明基板
１０４、２０４…シール剤
１０５、２０５…液晶層
１０６、２０６…下側透明基板
１０９、２０９…導光板
１１０、２１０…蛍光管
１１１、２１１…カラーフィルタ
１１２、２１２…保護膜
１１３、１１６、２１３、２１６…透明電極
１１４、１１５、２１４、２１５…配向膜
１１７…絶縁膜
１１８、２１８…薄膜Ａｌ（半透過反射層）
４０１…種々の金属薄膜の色度座標
４０２…照明装置の色度座標範囲[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device, and more particularly, to a structure of a liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display, and an electronic apparatus using the liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, reflective liquid crystal devices have been used extensively in portable devices and display units of devices because of their low power consumption. However, since the display is visible using external light, the display is read in dark places. There was a problem that could not. For this reason, a liquid crystal device has been proposed in which outside light is used in a bright place in the same manner as a normal reflective liquid crystal device, but in a dark place, the display can be visually recognized by an internal light source. As described in Japanese Utility Model Publication No. 57-042771, etc., a polarizing plate, a transflective plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface opposite to the observation side of the liquid crystal cell. . In this liquid crystal device, when the surroundings are bright, external light is taken in and reflection type display is performed using the light reflected by the semi-transmissive reflecting plate. When the surrounding becomes dark, the backlight is turned on and the semi-transmissive reflecting plate is turned on. A transmissive display in which the display can be visually recognized by the light transmitted through is performed.
[0003]
Another liquid crystal device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-292413 in which the brightness of the reflective display is improved. This liquid crystal device has a configuration in which a transflective plate, a polarizing plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface opposite to the observation side of the liquid crystal cell. When the surroundings are bright, outside light is taken in and reflected light is reflected on the transflective plate. When the surroundings become dark, the backlight is turned on and transmitted through the polarizing plate and the transflective plate. A transmissive display in which the display can be visually recognized by the emitted light is performed. With such a configuration, since there is no polarizing plate between the liquid crystal cell and the transflective plate, a reflective display brighter than the liquid crystal device described above can be obtained.
[0004]
However, in the liquid crystal device described in the above publication, since a transparent substrate is interposed between the liquid crystal layer and the transflective plate, double reflection or display blurring occurs.
[0005]
Further, with the recent development of portable devices and OA devices, colorization of liquid crystal displays has been required, and colorization is often required even in devices using a reflective liquid crystal device. However, in the method in which the liquid crystal device and the color filter described in the above publication are combined, the transflective plate is disposed behind the liquid crystal cell, so that the liquid crystal layer or the color filter and the transflective plate are interposed between them. There is a problem in that a thick transparent substrate of the liquid crystal cell is interposed, and double projection or blurring of display occurs due to parallax, and sufficient color development cannot be obtained. In order to solve this problem, there has been proposed a reflective color liquid crystal device in which a reflector is disposed so as to be in contact with a liquid crystal layer as described in JP-A-9-258219. However, this liquid crystal device cannot recognize the display when the surroundings become dark.
[0006]
Therefore, as described in JP-A-10-282488, JP-A-11-109417, and JP-A-11-52366, an opening is provided in the reflector or the reflector is made thin. A transflective color liquid crystal device has been proposed which is in a transflective state and further uses a polarizing plate and a light source in order behind the liquid crystal cell.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the liquid crystal device described in the above publication uses an alloy mainly composed of Al, Ag, or the like as a reflector, and in order to make this reflector semi-transmissive, a fine opening is provided, Since the film was thinned, the transmitted light was bluish. In other words, the metal thin film easily transmits light on the short wavelength side of visible light and does not easily transmit light on the long wavelength side, so it is difficult to obtain a bright transmissive display with conventional white illumination or yellowish illumination. there were.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and provides a transflective color liquid crystal device that improves the brightness of transmissive display and is bright and highly visible. Another object is to provide an electronic device using the liquid crystal device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Means taken by the present invention to solve the above problems are as follows.
[0010]
The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, a transflective layer formed on a surface of the second substrate on the liquid crystal layer side, In the liquid crystal device comprising a lighting device disposed on a different side from the liquid crystal layer, the transflective layer is made of a metal thin film, The chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ display system of the illumination device satisfy 0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4, and the metal thin film is in the XYZ display system. The chromaticity coordinate (x, y) transmits light satisfying 0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4 .
[0011]
According to this means, the light from the illuminating device is efficiently transmitted through the transflective layer, so that the brightness during transmission in the liquid crystal device can be improved. The light transmitted through the transflective layer is bluish, and the chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ display system are generally 0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4. Meet. Therefore, by selecting the chromaticity coordinates of the illuminating device in substantially the same manner as the chromaticity coordinates of the light transmitted through the semi-transmissive reflective layer, a bright and highly transmissive display can be achieved without increasing the power consumption of the illuminating device. Can be realized.
[0012]
In order to realize full-color reflective display and transmissive display, it is not preferable that the illumination light becomes too blue. From ergonomic experimental results, the chromaticity coordinates of the lighting device are set so that approximately half of the people can be judged as white, 0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35. If it chooses, it is more preferable.
[0013]
The thin film is a metal film having a thickness of 50 nm or less. Usually, a metal whose main component is Al is used for the transflective layer, but the material is particularly limited as long as it is a metal that can reflect outside light in the visible light region such as Pt, Cr, and Ag. It is not a thing.
[0014]
About the color of an illuminating device, it is prescribed | regulated by JIS-Z-8724 (JIS handbook 33 "color-1996" Japanese Standards Association edit) as a measuring method of a light source color.
[0015]
In the liquid crystal device of the present invention, the first polarizing plate and the second polarizing plate may be disposed on different sides of the first substrate and the second substrate from the liquid crystal layer. By doing so, a transflective device with high contrast and high visibility can be realized. Further, at least one retardation plate may be disposed between the first polarizing plate and the first substrate and between the second polarizing plate and the second substrate. By doing so, it is possible to perform good display control in both the reflective display and the transmissive display, and it is possible to reduce the influence on the color tone such as coloring of the liquid crystal due to the wavelength dispersion of light.
[0016]
In the liquid crystal device of the present invention, a color filter may be formed anywhere between the first substrate and the transflective layer. In this way, reflective color display and transmissive color display can be realized. The color filter layer is composed of a plurality of microfilters that exhibit red (R), green (G), and blue (B) color development. The color filter layer preferably has a transmittance of 25% or more for all light in the wavelength range of 380 nm to 780 nm. In this way, bright reflective color display and transmissive color display can be realized.
[0017]
A scattering layer may be arranged between the first polarizing plate and the semi-transmissive reflective layer. By doing in this way, the specular feeling of a semi-transmissive reflective layer can be shown on a scattering surface (white surface) by a scattering layer. Further, wide viewing angle can be displayed by scattering by the scattering layer. The position of the scattering layer is not particularly limited as long as it is between the first polarizing plate and the transflective plate. The scattering layer is preferably one that has little or almost no backscattering (scattering toward the incident light when external light is incident).
[0018]
The transflective layer may have irregularities. By doing in this way, the specular feeling of a semi-transmissive reflective layer can be eliminated by unevenness, and it can be made to show on a scattering surface (white surface). Further, wide viewing angle can be displayed by scattering due to unevenness. The unevenness can be realized by a method of forming with a photosensitive resin or the like, or a method of roughening the glass substrate with a solution of hydrofluoric acid.
[0019]
Further, the chromaticity coordinates of the lighting device used in the liquid crystal device of the present invention may be realized by arranging a film or the like between the lighting device and the second substrate.
[0020]
The liquid crystal device of the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate, a transflective layer formed on a surface of the second substrate on the liquid crystal layer side, and the second substrate. In a liquid crystal device including an illumination device arranged on a different side of the substrate from the liquid crystal layer, the transflective layer is made of a metal thin film, and chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ display system of the illumination device are 0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35, and the metal thin film has chromaticity coordinates (x, y) in an XYZ display system of 0.1 ≦ x ≦ 0. .3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4 is transmitted .
[0021]
According to this means, it is possible to realize a transmissive display that is brighter and closer to a white display. In order to realize full-color reflective display and transmissive display, it is not preferable that the illumination light becomes too blue. From ergonomic experimental results, the chromaticity coordinates of the lighting device are set so that approximately half of the people can be judged as white, 0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35. If it chooses, it is more preferable.
[0022]
In the liquid crystal device of the present invention, the metal thin film is a metal containing Al as a main component.
[0023]
According to this means, it is possible to obtain a high reflectance without unnecessary coloring in the reflective display.
[0024]
In the liquid crystal device of the invention, the metal thin film is a metal containing Ag as a main component.
[0025]
According to this means, it is possible to obtain a high reflectance without unnecessary coloring in the reflective display.
[0026]
An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus in which any of the liquid crystal devices described above is mounted.
[0027]
According to this means, it is possible to realize a portable electronic device using a transflective liquid crystal device that can switch between a reflective display and a transmissive display. Such an electronic device can realize a high-quality display regardless of ambient ambient light in a bright place or a dark place, and has excellent visibility. Since it is not necessary to turn on the lighting device in a bright place, the battery can be driven for a long time. In particular, since a bright transmissive display can be realized in a dark place, there is an advantage that the visibility is very high.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. .
[0030]
In this embodiment, a liquid crystal layer 105 is sealed between two transparent substrates 103 and 106 by a frame-shaped sealing material 104 to form a liquid crystal cell. The liquid crystal layer 105 is composed of nematic liquid crystal having a twist angle of 240 degrees. A color filter 111 is formed on the inner surface of the upper transparent substrate 103, and three colored layers of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a predetermined pattern on the color filter 111. ing. A transparent protective film 112 is coated on the surface of the color filter, and a plurality of striped transparent electrodes 113 are formed of ITO or the like on the surface of the protective film 112. An alignment film 114 is formed on the surface of the transparent electrode 113 and is rubbed in a predetermined direction.
[0031]
On the other hand, on the inner surface of the lower transparent substrate 106, a thin film Al118 containing 1% by weight of Nd with a film thickness of 30 nm, an insulating film 117 made of SiO ₂ or acrylic resin, a transparent electrode 116 made of ITO, an alignment film 115 are sequentially formed. In the present embodiment, the transparent electrode 116 is formed, but a thin film Al may be used as the pixel electrode. In this case, the insulating film 117 and the transparent electrode 116 are not necessary.
[0032]
A polarizing plate 101 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 103, and a retardation plate 102 is disposed between the polarizing plate 101 and the transparent substrate 103. A retardation plate 107 is disposed behind the transparent substrate 106 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 108 is disposed behind the retardation plate 107. A backlight having a fluorescent tube 110 that emits white light and a light guide plate 109 having an incident end surface along the fluorescent tube 110 is disposed below the polarizing plate 108. The light guide plate 109 is a transparent body such as an acrylic resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering, and receives light from the fluorescent tube 110 as a light source at the end surface. The liquid crystal cell side emits substantially uniform light. As other backlights, white LEDs (light emitting diodes), white ELs (electroluminescence), and the like can also be used.
[0033]
First, the reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 101, the phase difference plate 102, and the upper transparent substrate 103 in FIG. 1, passes through the color filter 111 and the liquid crystal layer 105, is partially reflected by the thin film Al 118, and passes through the color filter 111 again. Then, the light is emitted from the polarizing plate 101. At this time, a voltage is applied to the liquid crystal layer 105 by the transparent electrode 113 and the transparent electrode 116. Brightness and darkness, and the brightness between them can be controlled by this applied voltage.
[0034]
Next, transmissive display will be described. The light from the backlight becomes predetermined elliptically polarized light by the polarizing plate 108 and the retardation plate 107, and a part thereof is introduced into the liquid crystal layer 105 from the thin film Al 118. Here, the light introduced into the liquid crystal layer 105 passes through the phase filter 102 after passing through the color filter 111. At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 105, the state of transmitting (bright) the polarizing plate 101, the state of absorbing (dark), and the intermediate state can be controlled.
[0035]
As described above, since the display is performed using the light transmitted through the thin film Al 118 at the time of transmissive display, the difference in intensity depending on the wavelength of the light transmitted through the thin film Al 118 becomes a problem. FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral characteristics of light transmitted through the thin film Al used in the present embodiment. When a metal thin film such as Al or Ag is formed by sputtering or vapor deposition, the transmittance on the short wavelength side usually tends to be higher than the transmittance on the long wavelength side. For this reason, in a conventional white lighting device or a yellowish lighting device, the intensity on the blue side, that is, the short wavelength side of visible light, is weak, so that sufficient brightness cannot be obtained. Therefore, by almost matching the chromaticity coordinates of the illumination device (backlight) with the chromaticity coordinates of the thin film Al 118, a bright and highly visible transmission color display can be realized. In this embodiment, the chromaticity coordinates of the light transmitted through the thin film Al118 are (x, y) = (0.265, 0.289), and the chromaticity coordinates of the illumination device (backlight) are (x, y). = (0.275, 0.280).
[0036]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of the second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. .
[0037]
In this embodiment, a liquid crystal layer 205 is sealed between two transparent substrates 203 and 206 by a frame-shaped sealing material 204 to form a liquid crystal cell. The liquid crystal layer 205 is composed of nematic liquid crystal having a twist angle of 80 degrees. On the inner surface of the upper transparent substrate 203, a plurality of striped transparent electrodes 213 are formed of ITO or the like. An alignment film 214 is formed on the surface of the transparent electrode 213, and is rubbed in a predetermined direction.
[0038]
On the other hand, a thin film Al 218 having a film thickness of 30 nm is formed on the inner surface of the lower transparent substrate 206, and a color filter 211 is formed on the surface, and the color filter 211 includes R (red), G (green), B Three colored layers of (blue) are arranged in a predetermined pattern. A transparent protective film 212 made of SiO ₂ or acrylic resin is coated on the surface of the color filter, and a plurality of striped transparent electrodes 216 are formed of ITO or the like on the surface of the protective film 212. . An alignment film 215 is formed on the surface of the transparent electrode 216, and is rubbed in a predetermined direction.
[0039]
A polarizing plate 201 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 203, and a retardation plate 202 is disposed between the polarizing plate 201 and the transparent substrate 203. Further, on the lower side of the liquid crystal cell, a retardation film 207 is disposed behind the transparent substrate 206, and a polarizing plate 208 is disposed behind the retardation film 207. A backlight having a fluorescent tube 210 that emits white light and a light guide plate 209 having an incident end surface along the fluorescent tube 210 is disposed below the polarizing plate 208. The light guide plate 209 is a transparent body such as an acrylic resin plate with a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering. The light guide plate 209 receives light from the fluorescent tube 210 as a light source at the end surface. The liquid crystal cell side emits substantially uniform light. As other lighting devices, a white LED (light emitting diode), a white EL (electroluminescence), or the like can be used.
[0040]
First, the reflective display will be described. The external light passes through the polarizing plate 201, the phase difference plate 202, and the upper transparent substrate 203 in FIG. 2, respectively, passes through the liquid crystal layer 205, and is partially reflected by the color filter 211 and the thin film Al 218. The light passes through the layer 205 and is emitted from the polarizing plate 201. At this time, a voltage is applied to the liquid crystal layer 205 by the transparent electrode 213 and the transparent electrode 216. Brightness and darkness, and the brightness between them can be controlled by this applied voltage.
[0041]
Next, transmissive display will be described. Light from the backlight (illuminating device) becomes predetermined elliptically polarized light by the polarizing plate 208 and the phase difference plate 207, and a part thereof is introduced into the liquid crystal layer 205 from the thin film Al 218. Here, the light introduced into the liquid crystal layer 205 passes through the phase difference plate 202 after passing through the transparent substrate 203. At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 205, a state of transmitting (bright) the polarizing plate 201, a state of absorbing (dark), and an intermediate state thereof can be controlled.
[0042]
As described above, since the display is performed using the light transmitted through the thin film Al 218 during transmissive display, the difference in intensity depending on the wavelength of the light transmitted through the thin film Al 218 becomes a problem. FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral characteristics of light transmitted through the thin film Al used in the present embodiment. When a metal thin film such as Al or Ag is formed by sputtering or vapor deposition, the transmittance on the short wavelength side usually tends to be higher than the transmittance on the long wavelength side. For this reason, in a conventional white lighting device or a yellowish lighting device, the intensity on the blue side, that is, the short wavelength side of visible light, is weak, so that sufficient brightness cannot be obtained. Therefore, by almost matching the chromaticity coordinates of the illumination device (backlight) with the chromaticity coordinates of the thin film Al 218, a bright and highly visible transmission color display can be realized. In this embodiment, the chromaticity coordinates of the light transmitted through the thin film Al118 are (x, y) = (0.265, 0.289), and the chromaticity coordinates of the illumination device (backlight) are (x, y). = (0.275, 0.280).
[0043]
(Third embodiment)
In the first embodiment and the second embodiment, the transflective layer is formed using a metal thin film mainly composed of Al. Metal thin films (semi-transmissive reflective layers) with various thicknesses mainly composed of Al, Ag, Cr, Pt, etc. are formed, and the chromaticity coordinates (x, y) of light transmitted through these are measured with a spectrometer. Calculated. FIG. 4 is a plot of the results. The plot 401 in the figure is the chromaticity coordinate of each metal thin film, and the hatched area 402 is the desired chromaticity range of the lighting device (backlight). The chromaticity coordinates of light transmitted through the metal thin film are in the range of 0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4. Therefore, it was confirmed that a transmissive display that is always bright and highly visible can be realized by selecting the chromaticity coordinates of the lighting device (backlight) in the hatched region 402. In particular, if the chromaticity coordinates of the lighting device are selected so as to satisfy 0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35, a transmissive display that is brighter and closer to a white display is realized. be able to. In order to realize full-color reflective display and transmissive display, it is not preferable that the illumination light becomes too blue. The range of 0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35 is a range in which almost half of the people can be judged as white based on ergonomic experimental results.
[0044]
(Fourth embodiment)
Three examples of the electronic apparatus according to claim 5 of the present invention are shown.
[0045]
The liquid crystal device of the present invention is suitable for portable devices that are used in various environments and require low power consumption.
[0046]
FIG. 5A shows a mobile phone, in which a display unit is provided at the upper front part of the main body. Mobile phones are used in all environments, indoors and outdoors. It is often used especially on the move or on the go, but it is very dark at night. Therefore, it is desirable that the display device used for the mobile phone is a transflective liquid crystal device capable of performing transmissive display using auxiliary light as necessary, mainly reflective display with low power consumption. In the liquid crystal device of the present invention, a transmissive display used in a dark place is brighter and more visible than a conventional liquid crystal device.
[0047]
FIG. 5B shows a watch, and a display unit is provided in the center of the main body. An important aspect in watch applications is luxury. The liquid crystal device of the present invention has good color development in a reflective display, high visibility, and a transmissive display is very bright and highly visible. Therefore, a very high-quality color display can be obtained as compared with the conventional liquid crystal device.
[0048]
FIG. 5C illustrates a portable information device, which includes a display unit on the upper side of the main body and an input unit on the lower side. In many cases, a touch key is provided on the front surface of the display unit. Ordinary touch keys have a lot of surface reflection, making it difficult to see the display. Therefore, in the past, a transmissive liquid crystal device was often used even though it was a portable type. However, since the transmissive liquid crystal device always uses a lighting device (backlight), the power consumption is large and the battery life is short. Even in such a case, the liquid crystal device of the present invention can be used for portable information devices because the display is vivid regardless of whether it is a reflective type, a transflective type, or a transmissive type. Further, since a dark display can realize a bright transmissive display, a large amount of information can be easily recognized.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the brightness of transmissive display and to realize a bright translucent reflective color liquid crystal device with high visibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 3 is a diagram showing spectral characteristics of a thin film Al.
FIG. 4 is a diagram showing chromaticity coordinates of various metal thin films and chromaticity coordinates of a lighting device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic view of an electronic apparatus equipped with a liquid crystal device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 108, 201, 208 ... Polarizing plates 102, 107, 202, 207 ... Retardation plates 103, 203 ... Upper transparent substrate 104, 204 ... Sealing agent 105, 205 ... Liquid crystal layer 106, 206 ... Lower transparent substrate 109, 209: Light guide plates 110, 210 ... Fluorescent tubes 111, 211 ... Color filters 112, 212 ... Protective films 113, 116, 213, 216 ... Transparent electrodes 114, 115, 214, 215 ... Alignment films 117 ... Insulating films 118, 218 ... Thin film Al (semi-transmissive reflective layer)
401 ... Chromaticity coordinates of various metal thin films 402 ... Chromaticity coordinate range of illumination device

Claims

A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, a transflective layer formed on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side, and a side of the second substrate different from the liquid crystal layer In the liquid crystal device including the illuminating device arranged, the transflective layer is made of a metal thin film,
The chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ display system of the lighting device are
0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4
Along with the meet,
The metal thin film has chromaticity coordinates (x, y) in an XYZ display system.
0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4
A liquid crystal device characterized by transmitting light that satisfies the requirements .

A liquid crystal layer sandwiched between the first substrate and the second substrate, a transflective layer formed on the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side, and a side of the second substrate different from the liquid crystal layer In the liquid crystal device including the illuminating device arranged, the transflective layer is made of a metal thin film,
The chromaticity coordinates (x, y) in the XYZ display system of the lighting device are
0.2 ≦ x ≦ 0.3 and 0.2 ≦ y ≦ 0.35
Along with the meet,
The metal thin film has chromaticity coordinates (x, y) in an XYZ display system.
0.1 ≦ x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 0.4
A liquid crystal device characterized by transmitting light that satisfies the requirements .

3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the metal thin film is a metal containing Al as a main component.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the metal thin film is a metal containing Ag as a main component.

An electronic apparatus equipped with the liquid crystal device according to claim 1 .