JP4066746B2

JP4066746B2 - Liquid crystal display element

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Publication number: JP4066746B2
Application number: JP2002251524A
Authority: JP
Inventors: 則博荒井
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004093670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射表示と透過表示の両方の表示を行なう液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有するものであり、カラー画像を表示する液晶表示素子は、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて設けられた複数の色のカラーフィルタを備えている。
【０００３】
この液晶表示素子には、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なう反射型のものと、バックライトからの照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示の両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００４】
前記反射／透過型の液晶表示素子は、従来、表示の観察面側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層を設け、前記前側基板と後側基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、前記後側基板の外面に半透過反射膜を設けた構成となっており、さらにカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示素子は、前記前側基板と後側基板のいずれか、例えば前側基板の内面に、前記複数の画素部の全域にそれぞれそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを設けた構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示品質と、光源からの照明光を利用する透過表示のときの表示品質とが大きく異なるという問題をもっている。
【０００６】
すなわち、上記従来の反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときも透過表示のときもカラー画像を表示するものであり、反射表示のときは、表示の観察面側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して前記半透過反射膜により反射された光を、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過させて前記観察面側に出射させ、透過表示のときは、前記観察面側とは反対側から前記半透過反射膜を透過して入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させる。
【０００７】
そのため、反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタによる吸収波長帯域の波長光の吸収を２回受けた、色純度は高いが強度が大きく低下した着色光であるのに対し、透過表示のときの出射光は、前記カラーフィルタによる吸収波長帯域の波長光の吸収が１回だけの、強度の低下は小さいが色純度が低い着色光である。
【０００８】
したがって、従来の反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときに充分な色再現性と明るさが得られるように前記カラーフィルタのフィルタ特性を設定されたものは、透過表示のときの色再現性が悪く、また、透過表示のときに充分な色再現性と明るさが得られるように前記カラーフィルタのフィルタ特性を設定されたものは、反射表示のときの表示の明るさが暗い。
【０００９】
この発明は、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる反射／透過型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、表示の観察面側である透明な前側基板と、この前側基板に対向する後側基板と、前記前側基板と後側基板との間に配置された液晶層と、前記前側基板の前記後側基板に対向する内面に形成された透明な第１の電極と、前記後側基板の前記前側基板に対向する内面に形成された薄膜トランジスタと、前記前側基板と前記後側基板との間の前記後側基板の内面のみに単一の層を形成して設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上に形成され、前記第１の電極と対向する領域により前記液晶層へ電界を印加して光の透過を制御するための画素部を形成する第２の電極と、前記カラーフィルタと前記第２の電極との間の前記画素部の予め定めた一部の領域に、前記薄膜トランジスタと前記第２の電極とに接続して形成され、前記一部の領域が、前記表示の観察面側から入射して前記液晶層を透過した光を前記カラーフィルタに入射させることなく反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域を形成し、且つ前記画素部の前記一部の領域以外の領域が、前記観察面とは反対側から入射して前記カラーフィルタと前記液晶層を透過した透過光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域を形成するための反射膜と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、この液晶表示素子は、カラーフィルタを備えた複数の画素部をそれぞれ反射表示領域と透過表示領域とに分け、前記カラーフィルタと前記第２の電極との間の前記画素部の予め定めた一部の領域に、前記薄膜トランジスタと前記第２の電極とに接続させて反射膜を形成したことにより、反射表示のときは白黒画像を表示し、透過表示のときはカラー画像を表示するようにしたものである。
【００１２】
この液晶表示素子によれば、明るい白黒画像の反射表示をすることができる。
【００１３】
また、この液晶表示素子によれば、純度が高くしかも明るく、色再現性の良いカラー画像を透過表示することができる。
【００１４】
このように、この発明の液晶表示素子は、前記カラーフィルタと前記第２の電極との間の前記画素部の予め定めた一部の領域に、前記薄膜トランジスタと前記第２の電極とに接続して形成され、前記一部の領域が前記表示の観察面側から入射して前記液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域を形成し、且つ前記画素部の前記一部の領域以外の領域が、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域を形成するための反射膜を設けることにより、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１５】
この発明の液晶表示素子は、前記第２の電極を、複数の画素部をマトリックス状に配列するために、後側基板の内面に複数設けるのが好ましい。
【００１６】
この液晶表示素子において、前記カラーフィルタは、複数の色のカラーフィルタからなり、前記薄膜トランジスタを覆って、複数の画素部の全域にそれぞれ対応させて設けてもよく、また、前記反射膜は、前記カラーフィルタ上の、前記薄膜トランジスタを覆う部分に設けてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一部分の断面図、図２は前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図である。
【００１８】
この液晶表示素子１は、図１のように、表示の観察面側である前側（図において上側）の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３との間に液晶層４が設けられ、前記前側基板２の液晶層４に対向する内面と、後側基板３の前記液晶層４に対向する内面とに、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素部Ａを形成する透明電極５，６が設けられるとともに、前記後側基板３の内面の前記電極６よりも後側に、前記複数の画素部Ａの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜７が設けられた構成となっている。
【００１９】
なお、この実施例の液晶表示素子１は、単純マトリックス液晶表示素子であり、前側基板２の内面に設けられた電極５は、列方向（図１において紙面に垂直な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極、後側基板３の内面に設けられた電極６は、行方向（図１において左右方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極である。
【００２０】
前記複数の反射膜７は、アルミニウム系合金膜等からなる鏡面反射膜であり、これらの反射膜７は、前記後側基板３の内面に、前記複数の信号電極５と走査電極６とが互いに対向する複数の画素部Ａの所定の領域にそれぞれ対応させて設けられている。
【００２１】
そして、前記複数の画素部Ａのうち、前記反射膜７に対応する領域はそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して前記液晶層４を透過した光を前記反射膜７により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ａ１とされ、前記複数の画素部Ａの他の領域、つまり前記反射膜７に対応しない領域はそれぞれ、前記観察面側とは反対側である後側から入射して前記液晶層４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とされている。
【００２２】
この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａを左右２つの領域に分け、その一方の領域を反射表示領域Ａ１、他方の領域を透過表示領域Ａ２とするとともに、前記透過表示領域Ａ２の面積を前記反射表示領域Ａ１の面積よりも大きくしている。
【００２３】
さらに、この液晶表示素子１は、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えており、これらのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１の光の透過経路と前記透過表示領域Ａ２の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させて設けられている。
【００２４】
なお、この実施例では、前記赤、緑、青の各色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記後側基板３の内面に、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２にそれぞれ対応させて形成している。
【００２５】
さらに、この実施例では、前記複数の反射膜７及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが形成された後側基板３の内面上に、その形成面を平坦面にするための透明な平坦化膜（絶縁膜）９を形成し、この平坦化膜９の上に前記複数の信号電極６を形成している。
【００２６】
また、前記前側基板２と後側基板３の最も内面、つまり液晶層４と接する面にはそれぞれ、前記複数の画素部Ａがマトリックス状に配列する表示エリアの略全域に対応させて配向膜１０，１１が設けられている。
【００２７】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、前記表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶層４が設けられている。
【００２８】
また、この液晶表示素子１は、前記液晶層４の液晶分子を前後の基板２，３間において２２０〜２６０度（好ましくは２３０〜２５０度）のツイスト角でツイスト配向させたＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型のものであり、前記前側基板２と後側基板３の外面側にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて配置された一対の偏光板１２，１３と、前記液晶層４の複屈折性による表示の帯色を補償するために前記前側基板２と前側の偏光板１２との間及び前記後側基板３と後側の偏光板１３との間にそれぞれ配置された位相差板１４，１５とを備えている。
【００２９】
さらに、この実施例では、前記前側基板２とその外面側に配置された前側位相差板１４との間に、透過光を拡散させるための拡散層１６を設けている。この拡散層１６は、例えば光散乱粒子を分散させて光拡散性をもたせた透明な粘着剤層からなっており、前記前側位相差板１４は、この拡散層１６を介して前側基板２の外面に貼付けられている。
【００３０】
なお、前記前側の偏光板１２は図示しない非拡散性の透明粘着剤により前側位相差板１４の外面に貼付けられ、また、前記後側の位相差板１５及び偏光板１３は、図示しない非拡散性の透明粘着剤により前記後側基板３の外面及び前記偏光板１３の外面に貼付けられている。
【００３１】
この液晶表示素子１は、充分な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、図１に仮想線（二点鎖線）で示したように前記液晶表示素子１の後側に配置されたバックライト２０から照明光を出射させてその照明光を利用する透過表示を行なうものである。
【００３２】
なお、前記バックライト２０は、前記液晶表示素子１に対向する前面から、正面方向（液晶表示素子１の観察面の法線に沿った方向）に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するものであり、例えば、一端面を入射端面とし、前面全体を前記入射端面から入射した光の出射面とした導光板と、この導光板の前記入射端面に対向させて配置された発光素子とからなっている。
【００３３】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、この反射表示のときは、表示の観察面側である前側から図１に実線矢印で示したように液晶表示素子１に入射した光が、前側の偏光板１２によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されてこの前側偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光となり、さらに前側の位相差板１４を透過し、拡散層１６により拡散されて液晶層４に入射する。
【００３４】
前記液晶層４に入射した光は、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて配向状態を変え、前記液晶層４の後側に出射する。
【００３５】
そして、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１、つまり反射膜７が対応している領域に入射した光は、前記反射膜７により反射され、前記液晶層４と拡散層１６と前側位相差板１４とを再び透過して前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００３６】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が黒の暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が白の明表示になる。
【００３７】
なお、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２、つまり反射膜７が対応していない領域に入射した光は、反射されること無く後側の位相差板１５を透過して後側の偏光板１３に入射し、この後側偏光板１３により吸収されるか、あるいは前記後側偏光板１３を透過して表示の観察面とは反対側である後側に出射する。
【００３８】
この反射表示の場合、この実施例では、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜７を後側基板３の内面に設け、前側から前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１に入射した光を後側基板３の内面において前記反射膜７により反射させるようにしているため、前記反射表示を、後側の偏光板１３には光を透過させずに行なうことができ、したがって、反射表示のときの偏光板による吸収を前側の偏光板１２による２回の吸収だけにし、充分な明るさの表示を得ることができる。
【００３９】
次に、バックライト２０からの照明光を利用する透過表示について説明すると、この透過表示のときは、前記バックライト２０から図１に破線矢印で示したように出射した照明光が、後側偏光板１３によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されてこの後側偏光板１３の透過軸に沿った直線偏光光となり、さらに後側位相差板１５を透過して、その光のうち、各画素部Ａの透過表示領域Ａ２に向かう光が液晶層４にその後側から入射する。
【００４０】
なお、前記バックライト２０からの照明光のうち、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１、つまり反射膜７が対応している領域に向かう光は、前記反射膜７により反射され、前記後側の位相差板１５と偏光板１３とを再び透過して後側に戻る。
【００４１】
前記液晶層４に入射した光は、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて配向状態を変えて前記液晶層４の前側に出射する。
【００４２】
そして、前記各画素部Ａの反射表示領域Ａ１に入射して前記液晶層４を透過した光は、前記反射表示領域Ａ１の透過経路にのみ介在させて設けられた前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射し、その光のうち、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過波長帯域の波長光が、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過して、赤、緑、青のいずれかの色の着色光となり、その着色光が前記拡散層１６により拡散され、さらに前側位相差板１４を透過して前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４３】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が黒の暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青のいずれかの着色光の色の明表示になる。
【００４４】
このように、この液晶表示素子１は、複数の画素部Ａをそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して液晶層４を透過した光を反射膜７により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ａ１と、前記観察面とは反対側である後側から入射して前記液晶層４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とに分け、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青の各色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させることにより、反射表示のときは白黒画像を表示し、透過表示のときはカラー画像を表示するようにしたものである。
【００４５】
この液晶表示素子１によれば、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１の透過経路にはカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを介在させていないため、この反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない高強度の光を出射させ、反射表示のときは明るい白黒画像を表示することができる。
【００４６】
また、この液晶表示素子１によれば、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させているため、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのフィルタ特性は、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによる吸収波長帯域の波長光の１回の吸収で色純度が高くしかも強度の充分な着色光が得られるように設定すればよく、したがって、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００４７】
なお、前記反射表示のときの前記各画素部Ａの反射表示領域Ａ１からの出射光は、カラーフィルタによる吸収を受けない高強度の光であるのに対し、前記透過表示のときの前記各画素部Ａの透過表示領域Ａ２からの出射光は、液晶表示素子１の後側からに入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収されて着色した光であるため、その強度が弱い。
【００４８】
そのため、この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の面積を反射表示領域Ａ１の面積よりも大きくし、前記透過表示領域Ａ２からの出射光量を前記反射表示領域Ａ１からの出射光量よりも多くしており、このようにすることにより、前記反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差を小さくすることができる。
【００４９】
この液晶表示素子１において、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比は、前記画素部Ａの面積を１００としたとき、２５〜４５：５５〜７５の範囲に設定するのが好ましく、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比をこのようにすることにより、反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差をより小さくすることができる。
【００５０】
しかも、この実施例の液晶表示素子１は、前側基板２の外面側（前側基板２と前側位相差板１４との間）に透過光を拡散させるための拡散層１６を設けているため、前記反射表示のときも透過表示のときも、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示を得ることができる。
【００５１】
すなわち、この液晶表示素子１は、外光を利用する反射表示のときは、正面方向、つまり観察面の法線に沿った方向に対して斜めに傾いた方向（通常は観察面の上縁側に傾いた方向）を使用環境のうちの最も明るい方向に向けて使用されるため、最も明るい外光の入射方向は、前記正面方向に対して斜めに傾いた方向であり、したがって、前側から入射した光をそのまま反射膜（鏡面反射膜）７により反射させると、その反射光が正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射し、正面方向から観察される表示の輝度、つまり正面輝度が低くなる。
【００５２】
しかし、この実施例では、正面方向に対して斜めに傾いた方向から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分に入射した光が、前記拡散層１６により拡散され、さらに前記反射膜７により反射された光が、再び前記拡散層１６により拡散されるため、前記反射表示のときの表示の正面輝度を充分に高くするとともに、視野角を広くすることができる。
【００５３】
一方、前記バックライト２０は、上述したように、正面方向に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するため、このバックライト２０からの照明光を利用する透過表示のときは、入射光を拡散させなくても、高い正面輝度が得られるが、この実施例によれば、この透過表示のときも、入射光を前記拡散層１６により拡散させて出射することができるため、透過表示のときの表示の正面輝度を充分に高く保つとともに、視野角を広くすることができる。
【００５４】
また、この実施例の液晶表示素子１は、上述したように、表示の観察面側である前側の基板２とこの前側基板２に対向する後側基板３との間に液晶層４を設け、前記前側基板２と後側基板３の前記液晶層４に対向する内面にそれぞれ複数の画素部Ａを形成する電極（複数の走査電極と信号電極）５，６を設けるとともに、前記液晶層４よりも後側に、前記複数の画素部Ａの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜７を設けた構成のものであるため、前記複数の画素部Ａの所定の領域にそれぞれ対応させて前記反射膜７を設けた簡単な構造で、前記複数の画素部Ａをそれぞれ前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２とに分けることができる。
【００５５】
さらに、この実施例では、前記複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２にそれぞれ対応させて設けているため、前記複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２から前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色した光を出射させることができる。
【００５６】
しかも、この実施例では、複数の反射膜７及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが形成された後側基板３の内面上に平坦化膜９を形成し、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を前記平坦化膜９の上に形成しているため、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄ（液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００５７】
なお、上記実施例では、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを後側基板３の内面に設けているが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前側基板２の内面に設けてもよい。
【００５８】
その場合は、前記平坦化膜９をカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設けた前側基板２の内面上に、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを覆って形成し、その上に前側基板２の内面に設ける電極（走査電極）５を形成するのが望ましく、このようにすることにより、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくすることができる。
【００５９】
図３はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子１ａは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けたものである。
【００６０】
また、この実施例では、前記後側基板３の内面に設けられた複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に前記反射膜７を形成し、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を、その反射表示領域Ａ１及び透過表示領域Ａ２の区別なく一様に反射膜７も覆ってカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に被着形成してある。
【００６１】
なお、この実施例の液晶表示素子１ａの他の構成は、図１及び図２に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６２】
すなわち、この実施例の液晶表示素子１ａは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けることにより、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、反射表示を行う光の経路には介在させず、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させたものである。
【００６３】
この液晶表示素子１ａにおいても、第１の実施例と同様に、複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２から前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色した光を出射させることができるため、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００６４】
また、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けるとともに、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を、その反射表示領域Ａ１に対応する部分を前記反射膜７の上に重ねて形成しているが、前記反射膜７は、例えばアルミニウム系合金膜等からなっており、その膜厚は０．２〜０．５μｍ程度と極く薄いため、第１の実施例における平坦化膜９を省略しても、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を略等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も略等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００６５】
図４はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子１ｂは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜を設けるとともに、前記反射膜を、入射光を拡散させて反射する拡散反射膜７ａとし、上述した第１及び第２の実施例において前側基板２の外面側に配置した拡散層１６を省略したものである。
【００６６】
前記拡散反射膜７ａは、微小な凹凸を有する反射膜であり、この実施例では、前記後側基板３の内面に設けられた複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に、表面を微小な凹凸面に形成した透明な下地絶縁膜１７を設け、この下地絶縁膜１７の上にアルミニウム系合金膜等を成膜することにより、前記下地絶縁膜１７の表面の形状に応じた凹凸を有する拡散反射膜７ａを形成している。
【００６７】
そして、この実施例では、前記下地絶縁膜１７及びその上に形成された前記拡散反射膜７ａ上に透明な平坦化膜（絶縁膜）１８を形成し、この平坦化膜１８の上に前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を形成している。
【００６８】
なお、この実施例の液晶表示素子１ｂの他の構成は、図１及び図２に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６９】
すなわち、この実施例の液晶表示素子１ｂは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けることにより、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させたものであり、この液晶表示素子１ａにおいても、第１の実施例と同様に、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００７０】
また、この実施例では、前記反射膜を拡散反射膜７ａとしているため、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１から前記拡散反射膜７ａにより拡散された反射光を出射させ、前記反射表示のときに、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示を得ることができる。
【００７１】
なお、この実施例の液晶表示素子１ｂでは、上述した第１及び第２の実施例において前側基板２の外面側に配置した拡散層１６を省略しているが、この液晶表示素子１ａの後側に配置されるバックライト２０（図１参照）は、上述したように、正面方向に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するため、このバックライト２０からの照明光を利用する透過表示のときは、高い正面輝度が得られる。
【００７２】
また、この実施例では、前記下地絶縁膜１７及びその上に形成された前記拡散反射膜７ａ上に透明な平坦化膜（絶縁膜）１８を形成し、この平坦化膜１８の上に前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を形成しているため、上述した第１の実施例と同様に、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を同じにすることができる。
【００７３】
なお、上記第１〜第３の実施例の液晶表示素子１，１ａ，１ｂはいずれも単純マトリックス液晶表示素子であるが、この発明は、アクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【００７４】
図５はこの発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子である。
【００７５】
すなわち、この液晶表示素子２１は、表示の観察面側である前側（図５において上側）の透明基板２２と、この前側基板２２に対向する後側の透明基板２３との間に液晶層２４が設けられ、前記前側基板２２と後側基板２３の一方、例えば前側基板２２の液晶層２４に対向する内面に、表示エリアの略全域に対応する一枚膜状の透明な対向電極２５が設けられるとともに、他方の基板である後側基板２３の前記液晶層４に対向する内面に、前記表示エリア内に行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の透明な画素電極２６と、これらの画素電極２６にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ２７とが設けられた構成もものである。
【００７６】
なお、図５ではＴＦＴ２７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ２７は後側基板２３の基板面上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板面の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００７７】
また、図５では省略しているが、前記後側基板２３の内面には、各行のＴＦＴ２７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ２７にデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられており、前記ゲート配線は、後側基板２３の基板面上に前記ＴＦＴ２７のゲート電極と一体に形成され、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記ＴＦＴ２７のドレイン電極につながっている。
【００７８】
そして、この液晶表示素子２１は、前記液晶層２４及び後側基板２３の内面に設けられた複数の画素電極２６よりも後側に、前記対向電極２５と複数の画素電極２６とが互いに対向する複数の画素部Ｂの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ｂ１とするための複数の反射膜（アルミニウム系合金膜等からなる鏡面反射膜）２８を備えるとともに、前記複数の画素部Ｂにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを備えている。
【００７９】
なお、この実施例では、前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、前記後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記画素部Ｂの所定の領域を反射表示領域Ｂ１とするための反射膜２８を設けている。
【００８０】
前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは、前記後側基板２３の内面に、前記複数のＴＦＴ２７を覆って、フィルタ面が平坦面になるように形成されており、前記複数の反射膜２８は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて形成されている。
【００８１】
また、前記複数の画素電極２６は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に、この画素電極２６の反射表示領域Ｂ１に対応する部分を前記反射膜２８の上に重ねて形成されている。
【００８２】
なお、前記複数の反射膜２８はそれぞれ、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂに設けられたコンタクト孔において前記複数のＴＦＴ２７のソース電極に接続されており、前記複数の画素電極２６はそれぞれ、前記反射膜２８を介してその画素電極２６に対応するＴＦＴ２７のソース電極と接続されている。
【００８３】
さらに、前記前側基板２２と後側基板２３の最も内面にはそれぞれ、前記複数の画素部Ｂがマトリックス状に配列する表示エリアの略全域に対応させて配向膜３０，３１が設けられている。
【００８４】
そして、前記前側基板２２と後側基板２３は、前記表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２２，２３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶層２４が設けられている。
【００８５】
また、この液晶表示素子２１は、前記液晶層２４の液晶分子を前後の基板２２，２３間において実質的に９０度のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ型のものであり、前記前側基板２２と後側基板２３の外面側にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて配置された一対の偏光板３２，３３と、表示の視野角を広くするために前記前側基板２２と前側の偏光板３２との間及び前記後側基板２３と後側の偏光板３３との間にそれぞれ配置された位相差板３４，３５とを備えている。
【００８６】
さらに、この実施例では、前記前側基板２２とその外面側に配置された前側位相差板２４との間に、透過光を拡散させるための拡散層３６を設けている。
【００８７】
すなわち、この実施例の液晶表示素子２１は、前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜２８を設けることにより、前記複数の画素部Ｂの前記反射膜２８に対応する領域をそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して前記液晶層２４を透過した光を前記反射膜２８により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ｂ１とし、前記複数の画素部Ｂの他の領域、つまり前記反射膜２８に対応しない領域をそれぞれ、前記観察面側とは反対側である後側から入射して前記液晶層２４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ｂ２とするとともに、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを前記画素部Ｂの透過表示領域Ｂ２の透過経路にのみ介在させたものである。
【００８８】
したがって、この液晶表示素子２１によれば、上述した第１の実施例の液晶表示素子１と同様に、外光を利用する反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、液晶表示素子２１の後側に配置されたバックライトからの照明光を利用する透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００８９】
また、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを後側基板２３の内面に複数の画素部Ｂの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に前記画素部Ｂの所定の領域を反射表示領域Ｂ１とするための反射膜２８を設けるとともに、前記後側基板２３の内面に設ける複数の画素電極２６を、その反射表示領域Ｂ１に対応する部分を前記反射膜２８の上に重ねて形成しているため、上述した第２の実施例の液晶表示素子１ａと同様に、各画素部Ｂの反射表示領域Ｂ１と透過表示領域Ｂ２のΔｎｄの値を略等しくするとともに、前後の基板２２，２３の電極２５，２６間の間隔も略等しくし、反射表示領域Ｂ１と透過表示領域Ｂ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００９０】
さらに、この実施例では、前側基板２２の外面側（前側基板２２と前側位相差板３４との間）に拡散層３６を設けているため、反射表示のときも透過表示のときも、正面輝度が充分に高く、しかも、視野角を、位相差板３４，３５と前記拡散層３６とにより広くした表示を得ることができる。
【００９１】
なお、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜２８を設けているが、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは、図１に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同様に、複数の画素部Ｂの透過表示領域Ｂ２にそれぞれ対応させて設けてもよく、その場合は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを前側基板２２の内面に形成してもよい。
【００９２】
また、上記第４の実施例の液晶表示素子２１はＴＦＴ２７をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子であるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線型抵抗素子をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【００９３】
さらに、上記第１〜第３の実施例の液晶表示素子１，１ａ，１ｂはＳＴＮ型のものであり、第４の実施例の液晶表示素子２１はＴＮ型のものであるが、この発明は、液晶分子を一方向に分子長軸を揃えて配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子、複数の画素部を形成する電極を一方の基板の内面に設けた横電界型液晶表示素子等の各種液晶表示素子にも適用することができる。
【００９４】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、表示の観察面側である透明な前側基板と、この前側基板に対向する後側基板と、前記前側基板と後側基板との間に配置された液晶層と、前記前側基板の前記後側基板に対向する内面に形成された透明な第１の電極と、前記後側基板の前記前側基板に対向する内面に形成された薄膜トランジスタと、前記前側基板と前記後側基板との間の前記後側基板の内面のみに単一の層を形成して設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上に形成され、前記第１の電極と対向する領域により前記液晶層へ電界を印加して光の透過を制御するための画素部を形成する第２の電極と、前記カラーフィルタと前記第２の電極との間の前記画素部の予め定めた一部の領域に、前記薄膜トランジスタと前記第２の電極とに接続して形成され、前記一部の領域が、前記表示の観察面側から入射して前記液晶層を透過した光を前記カラーフィルタに入射させることなく反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域を形成し、且つ前記画素部の前記一部の領域以外の領域が、前記観察面とは反対側から入射して前記カラーフィルタと前記液晶層を透過した透過光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域を形成するための反射膜と、を備えるものであるため、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００９５】
この発明の液晶表示素子は、第２の電極は、複数の画素部をマトリックス状に配列するために、後側基板の内面に複数設けるのが好ましく、このような構成とすることにより、マトリックス液晶表示素子を得ることができる。
【００９６】
さらに、この液晶表示素子において、前記カラーフィルタは、複数の色のカラーフィルタからなり、前記薄膜トランジスタを覆って、複数の画素部の全域にそれぞれ対応させて設けてもよく、このようにすることにより、複数の画素部の反射表示領域からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部の透過表示領域から前記カラーフィルタの色に着色した光を出射させることができる。
【００９７】
また、この液晶表示素子においては、前記反射膜は、前記カラーフィルタ上の、前記薄膜トランジスタを覆う部分に設けてもよく、このようにすることにより、複数の画素部の反射表示領域からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部の透過表示領域から前記カラーフィルタの色に着色した光を出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図２】前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図４】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図５】この発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，２１…液晶表示素子
Ａ，Ｂ…画素部
Ａ１，Ｂ１…反射表示領域
Ａ２，Ｂ２…透過表示領域
２，３，２２．２３…基板
４，２４…液晶層
５，６，２５，２６…電極
７，７ａ，２８…反射膜
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ…カラーフィルタ
１２，１３，２２，２３…偏光板
１４，１５，２４，２５…位相差板
１６，２６…拡散層
２０…バックライト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display element that performs both reflective display and transmissive display.
[0002]
[Prior art]
The liquid crystal display element has a plurality of pixel portions that control the transmission of light by applying an electric field to the liquid crystal layer, and the liquid crystal display element that displays a color image is provided corresponding to each of the plurality of pixel portions. Provided with a plurality of color filters.
[0003]
The liquid crystal display element includes a reflective type that performs reflective display using external light, which is light in its usage environment, a transmissive type that performs transmissive display using illumination light from a backlight, and the reflective type. There is a reflection / transmission type that performs both display and transmission display.
[0004]
The reflection / transmission type liquid crystal display element has conventionally been provided with a liquid crystal layer between a front substrate on the display viewing surface side and a rear substrate facing the front substrate, and the front substrate and the rear substrate. An electrode for forming a plurality of pixel portions is provided on the inner surface facing the liquid crystal layer, and a transflective film is provided on the outer surface of the rear substrate, and a reflective / transmissive type for displaying a color image. The liquid crystal display element has a configuration in which color filters of a plurality of colors are provided on either the front substrate or the rear substrate, for example, on the inner surface of the front substrate, corresponding to the entire area of the plurality of pixel portions, respectively. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a conventional reflective / transmissive liquid crystal display device that displays a color image has a large display quality in a reflective display using external light and a display quality in a transmissive display using illumination light from a light source. Has the problem of being different.
[0006]
That is, the above-mentioned conventional reflective / transmissive liquid crystal display element displays a color image in both reflective display and transmissive display. In reflective display, the light is incident from the viewing surface side of the display, and the color The light transmitted through the filter and the liquid crystal layer and reflected by the transflective film is transmitted through the liquid crystal layer and the color filter again and emitted to the observation surface side. Is transmitted through the semi-transmissive reflective film from the opposite side, and emits light transmitted through the liquid crystal layer and the color filter to the observation surface side.
[0007]
Therefore, the output light in the reflective display is colored light that has been absorbed twice by the color filter in the absorption wavelength band and has high color purity but greatly reduced intensity. In this case, the emitted light is colored light having a small intensity decrease but low color purity, with only one absorption of wavelength light in the absorption wavelength band by the color filter.
[0008]
Therefore, the conventional reflective / transmissive liquid crystal display element has the color filter filter characteristics set so that sufficient color reproducibility and brightness can be obtained during reflective display. In the case where the color filter is set so that reproducibility is poor and sufficient color reproducibility and brightness can be obtained in transmissive display, the brightness of the display in reflective display is dark.
[0009]
The present invention provides a reflection / transmission type liquid crystal display element capable of displaying a bright monochrome image during reflection display and displaying a color image with sufficient color reproducibility and brightness during transmission display. It is aimed at.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display element of the present invention is on the observation surface side of the display Transparent A front substrate, a rear substrate facing the front substrate, a liquid crystal layer disposed between the front substrate and the rear substrate, and an inner surface of the front substrate facing the rear substrate. Transparent A first electrode; and a thin film transistor formed on an inner surface of the rear substrate facing the front substrate; Between the front substrate and the rear substrate Inner surface of the rear substrate Provided only to form a single layer A color filter and a second electrode formed on the color filter and forming a pixel portion for controlling light transmission by applying an electric field to the liquid crystal layer by a region facing the first electrode , Formed in a predetermined partial region of the pixel portion between the color filter and the second electrode, connected to the thin film transistor and the second electrode, wherein the partial region is , Light incident from the viewing surface side of the display and transmitted through the liquid crystal layer Without incident on the color filter, A reflection display region for displaying the reflected light by emitting the reflected light to the observation surface side is formed, and a region other than the partial region of the pixel portion is incident from a side opposite to the observation surface. The color filter and Transmitted through the liquid crystal layer Transparent And a reflective film for forming a transmissive display region for displaying light by emitting the light toward the observation surface.
[0011]
That is, this liquid crystal display element With color filter Dividing a plurality of pixel portions into a reflective display area and a transmissive display area, A reflective film is formed in a predetermined partial region of the pixel portion between the color filter and the second electrode, connected to the thin film transistor and the second electrode. In the reflective display, a monochrome image is displayed, and in the transparent display, a color image is displayed.
[0012]
According to this liquid crystal display element, Reflection display of bright monochrome images can do.
[0013]
Moreover, according to this liquid crystal display element, Transparent display of color images with high purity and brightness and good color reproducibility can do.
[0014]
Thus, the liquid crystal display element of the present invention is The thin film transistor and the second electrode are formed in a predetermined partial region of the pixel portion between the color filter and the second electrode, and the partial region is the display A reflective display region for reflecting the light incident from the observation surface side and transmitted through the liquid crystal layer and emitting the reflected light to the observation surface side for display, and the partial region of the pixel portion A reflective film for forming a transmissive display region for displaying light by emitting light incident on the side opposite to the observation surface and transmitted through the liquid crystal layer to the observation surface side is provided. Thus, a bright monochrome image can be displayed during reflection display, and a color image with sufficient color reproducibility and brightness can be displayed during transmission display.
[0015]
The liquid crystal display element of the present invention is A plurality of the second electrodes are provided on the inner surface of the rear substrate in order to arrange a plurality of pixel portions in a matrix. Is preferred.
[0016]
In this liquid crystal display element, The color filter includes a plurality of color filters, and covers the thin film transistor so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions. It may be The reflective film is provided on the color filter so as to cover the thin film transistor. May be.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sectional view of a part of a liquid crystal display element, and FIG. 2 is a plan view of one pixel portion of the liquid crystal display element.
[0018]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element 1 includes a liquid crystal between a transparent substrate 2 on the front side (upper side in the drawing) that is a display observation surface side and a transparent substrate 3 on the rear side facing the front substrate 2. A plurality of pixels provided with a layer 4 and arranged in a matrix in the row and column directions on the inner surface of the front substrate 2 facing the liquid crystal layer 4 and the inner surface of the rear substrate 3 facing the liquid crystal layer 4 Transparent electrodes 5 and 6 forming the portion A are provided, and predetermined regions of the plurality of pixel portions A are respectively set as reflective display regions A1 on the inner side of the rear substrate 3 behind the electrodes 6. Therefore, a plurality of reflective films 7 are provided.
[0019]
The liquid crystal display element 1 of this embodiment is a simple matrix liquid crystal display element, and the electrodes 5 provided on the inner surface of the front substrate 2 are aligned with each other along the column direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). A plurality of signal electrodes formed in parallel and an electrode 6 provided on the inner surface of the rear substrate 3 are a plurality of scanning electrodes formed in parallel with each other along the row direction (left-right direction in FIG. 1).
[0020]
The plurality of reflection films 7 are specular reflection films made of an aluminum alloy film or the like, and these reflection films 7 are arranged on the inner surface of the rear substrate 3 so that the plurality of signal electrodes 5 and the scan electrodes 6 are mutually connected. Each of the plurality of pixel portions A facing each other is provided corresponding to a predetermined region.
[0021]
In each of the plurality of pixel portions A, regions corresponding to the reflective film 7 are reflected by the reflective film 7 from the front side which is the observation surface side of the display and transmitted through the liquid crystal layer 4. The reflection display area A1 that emits the reflected light to the front side (observation surface side) for display, and other areas of the plurality of pixel portions A, that is, areas that do not correspond to the reflection film 7 are the observation plane. It is a transmissive display area A2 in which light that has entered from the rear side opposite to the side and transmitted through the liquid crystal layer 4 is emitted to the front side (observation surface side) and displayed.
[0022]
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the pixel portion A is divided into two left and right regions, one of which is a reflective display region A1, and the other region is a transmissive display region A2, The area of the transmissive display area A2 is larger than the area of the reflective display area A1.
[0023]
Further, the liquid crystal display element 1 includes a plurality of color filters 8R, 8G, and 8B corresponding to the plurality of pixel portions A, for example, red, green, and blue, and these color filters 8R. , 8G, and 8B are interposed only in the transmission path of the transmissive display area A2 out of the light transmission path of the reflective display area A1 and the light transmission path of the transmissive display area A2 of the plurality of pixel portions A. Is provided.
[0024]
In this embodiment, the red, green, and blue color filters 8R, 8G, and 8B are associated with the inner surface of the rear substrate 3 and the transmissive display areas A2 of the plurality of pixel portions A, respectively. Forming.
[0025]
Further, in this embodiment, a transparent flattening film (on the inner surface of the rear substrate 3 on which the plurality of reflective films 7 and the color filters 8R, 8G, and 8B are formed) Insulating film) 9 is formed, and the plurality of signal electrodes 6 are formed on the planarizing film 9.
[0026]
Further, the innermost surfaces of the front substrate 2 and the rear substrate 3, that is, the surface in contact with the liquid crystal layer 4, correspond to substantially the entire display area in which the plurality of pixel portions A are arranged in a matrix, respectively. , 11 are provided.
[0027]
The front substrate 2 and the rear substrate 3 are joined via a frame-shaped sealing material (not shown) provided surrounding the display area, and the frame-shaped sealing material between the substrates 2 and 3 is used. A liquid crystal layer 4 is provided in the enclosed region.
[0028]
Further, the liquid crystal display element 1 includes an STN (super twisted nematic) in which the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 4 are twist-aligned at a twist angle of 220 to 260 degrees (preferably 230 to 250 degrees) between the front and rear substrates 2 and 3. ) Type, a pair of polarizing plates 12 and 13 disposed on the outer surface side of the front substrate 2 and the rear substrate 3 with their transmission axes directed in predetermined directions, respectively, and the birefringence of the liquid crystal layer 4 In order to compensate for the color of the display, the retardation plates 14 and 15 are disposed between the front substrate 2 and the front polarizing plate 12 and between the rear substrate 3 and the rear polarizing plate 13, respectively. And.
[0029]
Furthermore, in this embodiment, a diffusion layer 16 for diffusing transmitted light is provided between the front substrate 2 and the front retardation plate 14 disposed on the outer surface side thereof. The diffusion layer 16 is made of a transparent pressure-sensitive adhesive layer in which, for example, light scattering particles are dispersed to impart light diffusibility, and the front retardation film 14 is formed on the outer surface of the front substrate 2 via the diffusion layer 16. It is affixed to.
[0030]
The front polarizing plate 12 is attached to the outer surface of the front retardation plate 14 with a non-diffusible transparent adhesive (not shown), and the rear retardation plate 15 and the polarizing plate 13 are non-diffusing (not shown). It is affixed on the outer surface of the said back side board | substrate 3 and the outer surface of the said polarizing plate 13 with a transparent transparent adhesive.
[0031]
The liquid crystal display element 1 performs reflective display using external light in an environment where sufficient brightness of external light is obtained. When external light of sufficient brightness cannot be obtained, a virtual line ( As shown by a two-dot chain line), illumination light is emitted from the backlight 20 disposed on the rear side of the liquid crystal display element 1, and transmissive display using the illumination light is performed.
[0032]
The backlight 20 has illumination intensity with a uniform intensity distribution having directivity in the front direction (the direction along the normal line of the observation surface of the liquid crystal display element 1) from the front surface facing the liquid crystal display element 1. For example, a light guide plate having one end face as an incident end face and the entire front face as an exit face of light incident from the incident end face, and light emission arranged to face the incident end face of the light guide plate It consists of elements.
[0033]
First, a reflective display using external light will be described. In this reflective display, light incident on the liquid crystal display element 1 from the front side, which is the observation surface side of the display, as shown by a solid line arrow in FIG. The polarizing plate 12 absorbs the light of the polarization component along the absorption axis to become linearly polarized light along the transmission axis of the front polarizing plate 12, further passes through the front retardation plate 14, and is diffused by the diffusion layer 16. It is diffused and enters the liquid crystal layer 4.
[0034]
The light incident on the liquid crystal layer 4 changes the alignment state according to the alignment state of the liquid crystal molecules changed by the electric field applied between the electrodes 5 and 6 of each pixel portion A, and is emitted to the rear side of the liquid crystal layer 4. To do.
[0035]
Of the light incident on each pixel portion A, the light incident on the reflective display region A1 of the pixel portion A, that is, the region corresponding to the reflective film 7, is reflected by the reflective film 7, and the liquid crystal The light passes through the layer 4, the diffusion layer 16, and the front phase difference plate 14 again and enters the front polarizing plate 12, and is absorbed by the front polarizing plate 12, or passes through the front polarizing plate 12 and passes through the front side ( The light is emitted to the observation side.
[0036]
That is, when the incident light to the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the absorption axis of the polarizing plate 12, the light is absorbed by the front polarizing plate 12, and the display of the pixel A is black dark. When the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the transmission axis of the polarizing plate 12, the light passes through the front polarizing plate 12 and is emitted to the front side. The display of A becomes bright white display.
[0037]
Of the light incident on each pixel portion A, the light incident on the transmissive display region A2 of the pixel portion A, that is, the region that does not correspond to the reflective film 7, is not reflected and is subjected to a phase difference on the rear side. After passing through the plate 15 and entering the rear polarizing plate 13 and being absorbed by the rear polarizing plate 13 or passing through the rear polarizing plate 13 and being opposite to the display viewing surface To the side.
[0038]
In the case of this reflective display, in this embodiment, a reflective film 7 for forming the reflective display region A1 of the pixel portion A is provided on the inner surface of the rear substrate 3, and the reflective display region A1 of the pixel portion A is applied from the front side. Since the incident light is reflected by the reflection film 7 on the inner surface of the rear substrate 3, the reflection display can be performed without transmitting light to the rear polarizing plate 13. The absorption by the polarizing plate in the reflective display is limited to the two absorptions by the front polarizing plate 12, and a display with sufficient brightness can be obtained.
[0039]
Next, transmissive display using illumination light from the backlight 20 will be described. In this transmissive display, the illumination light emitted from the backlight 20 as indicated by a broken line arrow in FIG. The light of the polarization component along the absorption axis is absorbed by the plate 13 to be linearly polarized light along the transmission axis of the rear polarizing plate 13 and further transmitted through the rear retardation plate 15. The light traveling toward the transmissive display area A2 of each pixel unit A enters the liquid crystal layer 4 from the rear side.
[0040]
Of the illumination light from the backlight 20, light directed to the reflective display area A 1 of each pixel portion A, that is, the area corresponding to the reflective film 7 is reflected by the reflective film 7, and The light passes through the retardation plate 15 and the polarizing plate 13 again and returns to the rear side.
[0041]
The light incident on the liquid crystal layer 4 is emitted to the front side of the liquid crystal layer 4 with the alignment state changed according to the alignment state of the liquid crystal molecules changed by the electric field applied between the electrodes 5 and 6 of each pixel portion A. .
[0042]
The light that has entered the reflective display area A1 of each pixel portion A and has been transmitted through the liquid crystal layer 4 is provided in the color filters 8R, 8G, and 8B that are provided only in the transmission path of the reflective display area A1. Of the light, the wavelength light in the transmission wavelength band of the color filters 8R, 8G, and 8B is transmitted through the color filters 8R, 8G, and 8B, and has a color of red, green, or blue. The colored light is diffused by the diffusion layer 16 and further transmitted through the front retardation plate 14 to enter the front polarizing plate 12 and absorbed by the front polarizing plate 12, or the front polarized light. The light passes through the plate 12 and exits to the front side (observation side).
[0043]
That is, when the incident light to the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the absorption axis of the polarizing plate 12, the light is absorbed by the front polarizing plate 12, and the display of the pixel A is black dark. When the light incident on the front polarizing plate 12 is linearly polarized light along the transmission axis of the polarizing plate 12, the light passes through the front polarizing plate 12 and is emitted to the front side. The display of A becomes a bright display of the color of one of red, green, and blue colored by the color filters 8R, 8G, and 8B.
[0044]
As described above, the liquid crystal display element 1 reflects the light incident on the plurality of pixel portions A from the front side, which is the display viewing surface side, and transmitted through the liquid crystal layer 4 by the reflection film 7 and reflects the reflected light. Reflective display area A1 to be emitted and displayed on the front side (observation surface side), and light incident on the rear side opposite to the observation surface and transmitted through the liquid crystal layer 4 are emitted to the front side (observation surface side). The color filters 8R, 8G, and 8B of red, green, and blue corresponding to the plurality of pixel portions A are transmitted through the transmissive display region A2 of the pixel portion A. By interposing only in the path, a monochrome image is displayed in the reflective display, and a color image is displayed in the transmissive display.
[0045]
According to the liquid crystal display element 1, since the color filters 8R, 8G, and 8B are not interposed in the transmission path of the reflective display area A1 of the pixel portion A, the liquid crystal display element 1 does not receive absorption by the color filter from the reflective display area A1. High-intensity light is emitted, and a bright monochrome image can be displayed in the reflective display.
[0046]
Further, according to the liquid crystal display element 1, since the color filters 8R, 8G, and 8B are interposed only in the transmission path of the transmission display area A2 of the pixel portion A, the filters of the color filters 8R, 8G, and 8B. The characteristics may be set so that colored light having high color purity and sufficient intensity can be obtained by one-time absorption of wavelength light in the absorption wavelength band by the color filters 8R, 8G, and 8B. Sometimes a color image with sufficient color reproducibility and brightness can be displayed.
[0047]
The light emitted from the reflective display area A1 of each pixel portion A during the reflective display is high-intensity light that is not absorbed by the color filter, whereas each pixel during the transmissive display. The outgoing light from the transmissive display area A2 of the part A is light incident on the rear side of the liquid crystal display element 1 and colored by absorbing the wavelength light in the absorption wavelength band by the color filters 8R, 8G, and 8B. Therefore, its strength is weak.
[0048]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the area of the transmissive display area A2 of the pixel portion A is made larger than the area of the reflective display area A1, and the amount of light emitted from the transmissive display area A2 is increased. Is larger than the amount of light emitted from the reflective display area A1, and in this way, the display luminance difference between the reflective display and the transmissive display can be reduced.
[0049]
In the liquid crystal display element 1, the area ratio between the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 is preferably set in a range of 25 to 45:55 to 75, where the area of the pixel portion A is 100. By making the area ratio between the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 in this way, the display luminance difference between the reflective display and the transmissive display can be further reduced.
[0050]
Moreover, the liquid crystal display element 1 of this embodiment is provided with the diffusion layer 16 for diffusing transmitted light on the outer surface side of the front substrate 2 (between the front substrate 2 and the front retardation plate 14). In both the reflective display and the transmissive display, a display with a sufficiently high front luminance and a wide viewing angle can be obtained.
[0051]
In other words, the liquid crystal display element 1 in the reflective display using external light is inclined obliquely with respect to the front direction, that is, the direction along the normal line of the observation surface (usually on the upper edge side of the observation surface). The direction of the brightest outside light is the direction inclined obliquely with respect to the front direction, and therefore is incident from the front side. When the light is reflected by the reflection film (specular reflection film) 7 as it is, the reflected light is emitted in a direction inclined obliquely to the front direction, and the luminance of the display observed from the front direction, that is, the front luminance is lowered. .
[0052]
However, in this embodiment, light incident from a direction inclined obliquely with respect to the front direction and incident on a portion corresponding to the reflective display area A1 of the color filters 8R, 8G, 8B is diffused by the diffusion layer 16. Furthermore, since the light reflected by the reflective film 7 is diffused again by the diffusion layer 16, the front brightness of the display in the reflective display can be sufficiently increased and the viewing angle can be widened. .
[0053]
On the other hand, as described above, the backlight 20 emits illumination light having a uniform intensity distribution with directivity in the front direction. Therefore, in the transmissive display using the illumination light from the backlight 20, Even if the incident light is not diffused, high front luminance can be obtained. However, according to this embodiment, the incident light can be diffused and emitted by the diffusion layer 16 even in this transmissive display. The front brightness of the display during display can be kept sufficiently high, and the viewing angle can be widened.
[0054]
Further, as described above, the liquid crystal display element 1 of this embodiment is provided with the liquid crystal layer 4 between the front substrate 2 which is the display observation surface side and the rear substrate 3 facing the front substrate 2. Electrodes (a plurality of scanning electrodes and signal electrodes) 5 and 6 for forming a plurality of pixel portions A are provided on the inner surfaces of the front substrate 2 and the rear substrate 3 facing the liquid crystal layer 4, respectively. Since the plurality of reflective films 7 for providing the predetermined areas of the plurality of pixel portions A as the reflective display areas A1 are provided on the rear side, the predetermined areas of the plurality of pixel portions A are also provided. The plurality of pixel portions A can be divided into the reflective display area A1 and the transmissive display area A2, respectively, with a simple structure in which the reflective film 7 is provided so as to correspond to each.
[0055]
Further, in this embodiment, the color filters 8R, 8G, and 8B of the plurality of colors are provided on the inner surface of the rear substrate 3 so as to correspond to the transmissive display areas A2 of the plurality of pixel portions A, respectively. Non-colored light that is not absorbed by the color filter is emitted from the reflective display areas A1 of the plurality of pixel portions A, and the colors of the color filters 8R, 8G, and 8B are changed from the transmissive display areas A2 of the plurality of pixel portions A. Colored light can be emitted.
[0056]
In addition, in this embodiment, the planarizing film 9 is formed on the inner surface of the rear substrate 3 on which the plurality of reflective films 7 and the color filters 8R, 8G, and 8B are formed, and the electrodes are provided on the inner surface of the rear substrate 3. Since the (signal electrode) 6 is formed on the flattening film 9, Δnd (refractive index anisotropy Δn and liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal) of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 of each pixel portion A. And the distance between the electrodes 5 and 6 of the front and rear substrates 2 and 3 are also made equal so that the electric field-transmittance characteristics of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 are substantially the same. can do.
[0057]
In the above embodiment, the color filters 8R, 8G, and 8B are provided on the inner surface of the rear substrate 3. However, the color filters 8R, 8G, and 8B may be provided on the inner surface of the front substrate 2.
[0058]
In that case, the planarizing film 9 is formed on the inner surface of the front substrate 2 provided with the color filters 8R, 8G, and 8B so as to cover the color filters 8R, 8G, and 8B, and the inner surface of the front substrate 2 is formed thereon. It is desirable to form the electrodes (scanning electrodes) 5 provided on the substrate, and by doing this, the Δnd values of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 of each pixel portion A are made equal, and the front and rear substrates 2, The distance between the three electrodes 5 and 6 can also be made equal.
[0059]
FIG. 3 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 1a of this embodiment includes a plurality of color filters 8R, 8G, and 8B on a rear substrate. 3 is provided so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, and a reflective film for making a predetermined region of the pixel portion A a reflective display region A1 in front of the color filters 8R, 8G, and 8B. 7 is provided.
[0060]
In this embodiment, the reflective film 7 is formed on the color filters 8R, 8G, and 8B of a plurality of colors provided on the inner surface of the rear substrate 3, and the electrodes are provided on the inner surface of the rear substrate 3. A (signal electrode) 6 is deposited on the color filters 8R, 8G, and 8B so as to uniformly cover the reflective film 7 without distinguishing between the reflective display area A1 and the transmissive display area A2.
[0061]
In addition, since the other structure of the liquid crystal display element 1a of this embodiment is the same as that of the liquid crystal display element 1 of the first embodiment shown in FIGS. And omit it.
[0062]
That is, in the liquid crystal display element 1a of this embodiment, a plurality of color filters 8R, 8G, and 8B are provided on the inner surface of the rear substrate 3 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, respectively. , 8G, 8B are provided in front of the color filter 8R, 8G, 8B so that the color filter 8R, 8G, 8B emits light for reflection display. It is not interposed in the path, but only in the transmission path of the transmissive display area A2 of the pixel portion A.
[0063]
Also in the liquid crystal display element 1a, as in the first embodiment, non-colored light that is not absorbed by the color filter is emitted from the reflective display regions A1 of the plurality of pixel portions A, and the plurality of pixel portions A Since light colored in the colors of the color filters 8R, 8G, and 8B can be emitted from the transmissive display area A2, a bright black-and-white image is displayed during reflective display, and color reproducibility and brightness during transmissive display. Can display a sufficient color image.
[0064]
Further, in this embodiment, a plurality of color filters 8R, 8G, and 8B are provided on the inner surface of the rear substrate 3 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, respectively, and above the color filters 8R, 8G, and 8B. In addition, a reflective film 7 for providing a predetermined area of the pixel portion A as a reflective display area A1 is provided, and an electrode (signal electrode) 6 provided on the inner surface of the rear substrate 3 corresponds to the reflective display area A1. The portion is formed so as to overlap the reflective film 7, and the reflective film 7 is made of, for example, an aluminum alloy film or the like, and has a very thin film thickness of about 0.2 to 0.5 μm. Therefore, even if the planarizing film 9 in the first embodiment is omitted, the Δnd values of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 of each pixel portion A are made substantially equal, and the electrodes of the front and rear substrates 2 and 3 are also made. The distance between 5 and 6 is also approximately equal, and the reflective display area The electric field-transmittance characteristics of the area A1 and the transmissive display area A2 can be made substantially the same.
[0065]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 1b of this embodiment includes a plurality of color filters 8R, 8G, 8B and a rear substrate. 3 is provided so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, and a reflective film for making the predetermined region of the pixel portion A a reflective display region A1 on the front side of the color filters 8R, 8G, and 8B. In addition, the reflection film is a diffusion reflection film 7a that diffuses and reflects incident light, and the diffusion layer 16 disposed on the outer surface side of the front substrate 2 in the first and second embodiments is omitted. is there.
[0066]
The diffuse reflection film 7a is a reflection film having minute irregularities, and in this embodiment, the surface is placed on the color filters 8R, 8G, and 8B of a plurality of colors provided on the inner surface of the rear substrate 3. A transparent base insulating film 17 formed on a minute uneven surface is provided, and an aluminum-based alloy film or the like is formed on the base insulating film 17, thereby forming unevenness according to the shape of the surface of the base insulating film 17. A diffuse reflection film 7a is formed.
[0067]
In this embodiment, a transparent flattening film (insulating film) 18 is formed on the base insulating film 17 and the diffuse reflection film 7a formed on the base insulating film 17, and the back surface is formed on the flattening film 18. An electrode (signal electrode) 6 provided on the inner surface of the side substrate 3 is formed.
[0068]
In addition, since the other structure of the liquid crystal display element 1b of this embodiment is the same as that of the liquid crystal display element 1 of the first embodiment shown in FIGS. And omit it.
[0069]
That is, the liquid crystal display element 1b of this embodiment is provided with a plurality of color filters 8R, 8G, 8B corresponding to the entire area of the plurality of pixel portions A on the inner surface of the rear substrate. A reflective film 7 is provided in front of 8G and 8B to make the predetermined area of the pixel portion A a reflective display area A1, so that the color filters 8R, 8G, and 8B are connected to the transmissive display area of the pixel section A. This liquid crystal display element 1a is interposed only in the transmission path A2, and in this liquid crystal display element 1a, as in the first embodiment, a bright black-and-white image is displayed during reflection display, and color reproducibility is displayed during transmission display. In addition, a color image with sufficient brightness can be displayed.
[0070]
In this embodiment, since the reflective film is the diffuse reflective film 7a, the reflected light diffused by the diffuse reflective film 7a is emitted from the reflective display area A1 of the pixel portion A, and the reflective display is performed. In addition, a display with a sufficiently high front luminance and a wide viewing angle can be obtained.
[0071]
In the liquid crystal display element 1b of this embodiment, the diffusion layer 16 disposed on the outer surface side of the front substrate 2 is omitted in the first and second embodiments described above, but the rear side of the liquid crystal display element 1a. As described above, the backlight 20 (see FIG. 1) disposed in the center emits illumination light having a uniform intensity distribution with directivity in the front direction, and thus uses the illumination light from the backlight 20. In the transmissive display, a high front luminance is obtained.
[0072]
In this embodiment, a transparent flattening film (insulating film) 18 is formed on the base insulating film 17 and the diffuse reflection film 7a formed thereon, and the rear film is formed on the flattening film 18. Since the electrode (signal electrode) 6 provided on the inner surface of the side substrate 3 is formed, the values of Δnd of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 of each pixel portion A are set as in the first embodiment. In addition, the distances between the electrodes 5 and 6 of the front and rear substrates 2 and 3 can be made equal, and the electric field-transmittance characteristics of the reflective display area A1 and the transmissive display area A2 can be made the same.
[0073]
The liquid crystal display elements 1, 1a and 1b of the first to third embodiments are all simple matrix liquid crystal display elements, but the present invention can also be applied to active matrix liquid crystal display elements.
[0074]
FIG. 5 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. The liquid crystal display device of this embodiment is an active matrix liquid crystal display device having TFTs (thin film transistors) as active elements.
[0075]
That is, the liquid crystal display element 21 includes a liquid crystal layer 24 between a front transparent substrate 22 (upper side in FIG. 5) which is a display observation surface side and a rear transparent substrate 23 facing the front substrate 22. Provided on one of the front substrate 22 and the rear substrate 23, for example, the inner surface facing the liquid crystal layer 24 of the front substrate 22, is a single-film transparent counter electrode 25 corresponding to substantially the entire display area. A plurality of transparent pixel electrodes 26 formed on the inner surface of the rear substrate 23, which is the other substrate, facing the liquid crystal layer 4 and arranged in a matrix in the row and column directions in the display area. A configuration in which a plurality of TFTs 27 respectively connected to the pixel electrodes 26 is provided is also possible.
[0076]
Although the TFT 27 is shown in a simplified manner in FIG. 5, the TFT 27 is formed on the substrate surface of the rear substrate 23 and on the entire surface of the substrate covering the gate electrode. A gate insulating film; an i-type semiconductor film formed on the gate insulating film so as to face the gate electrode; and a source formed on both sides of the i-type semiconductor film via an n-type semiconductor film It consists of an electrode and a drain electrode.
[0077]
Although omitted in FIG. 5, a plurality of gate wirings for supplying gate signals to the TFTs 27 in each row and a plurality of data wirings for supplying data signals to the TFTs 27 in each column are provided on the inner surface of the rear substrate 23. The gate wiring is formed integrally with the gate electrode of the TFT 27 on the substrate surface of the rear substrate 23, and the data wiring is formed on the gate insulating film to form the drain of the TFT 27. Connected to the electrode.
[0078]
In the liquid crystal display element 21, the counter electrode 25 and the plurality of pixel electrodes 26 oppose each other on the rear side of the plurality of pixel electrodes 26 provided on the inner surfaces of the liquid crystal layer 24 and the rear substrate 23. A plurality of reflection films (specular reflection films made of an aluminum-based alloy film) 28 are provided for making predetermined areas of the plurality of pixel portions B to be reflective display regions B1, respectively, and correspond to the plurality of pixel portions B, respectively. There are provided color filters 29R, 29G, and 29B of a plurality of colors, for example, red, green, and blue.
[0079]
In this embodiment, the color filters 29R, 29G, 29B of the plurality of colors are provided on the inner surface of the rear substrate 23 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, respectively, and the color filters 29R, 29G, A reflective film 28 is provided on the front side of 29B to make the predetermined area of the pixel portion B a reflective display area B1.
[0080]
The plurality of color filters 29R, 29G, and 29B are formed on the inner surface of the rear substrate 23 so as to cover the plurality of TFTs 27 so that the filter surfaces are flat surfaces. 28 are formed on the color filters 29R, 29G, and 29B so as to correspond to predetermined regions of the plurality of pixel portions B, respectively.
[0081]
The plurality of pixel electrodes 26 are formed on the color filters 29R, 29G, and 29B so that portions corresponding to the reflective display regions B1 of the pixel electrodes 26 are superimposed on the reflective film 28.
[0082]
The plurality of reflection films 28 are connected to the source electrodes of the plurality of TFTs 27 in contact holes provided in the color filters 29R, 29G, and 29B, respectively, and the plurality of pixel electrodes 26 are respectively connected to the reflection electrodes. A film 28 is connected to the source electrode of the TFT 27 corresponding to the pixel electrode 26.
[0083]
Further, alignment films 30 and 31 are provided on the innermost surfaces of the front substrate 22 and the rear substrate 23 respectively so as to correspond to substantially the entire display area in which the plurality of pixel portions B are arranged in a matrix.
[0084]
The front substrate 22 and the rear substrate 23 are joined via a frame-shaped sealing material (not shown) provided surrounding the display area, and the frame-shaped sealing material between the substrates 22 and 23 is used. A liquid crystal layer 24 is provided in the enclosed region.
[0085]
The liquid crystal display element 21 is of a TN type in which the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 24 are twist-aligned between the front and rear substrates 22 and 23 with a twist angle of substantially 90 degrees. A pair of polarizing plates 32 and 33 disposed on the outer surface side of the rear substrate 23 with their transmission axes directed in a predetermined direction, and the front substrate 22 and the front polarizing plate 32 in order to widen the viewing angle of display. And retardation plates 34 and 35 disposed between the rear substrate 23 and the rear polarizing plate 33, respectively.
[0086]
Further, in this embodiment, a diffusion layer 36 for diffusing transmitted light is provided between the front substrate 22 and the front phase difference plate 24 arranged on the outer surface side thereof.
[0087]
That is, in the liquid crystal display element 21 of this embodiment, the color filters 29R, 29G, and 29B of the plurality of colors are provided on the inner surface of the rear substrate 23 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, respectively. A region corresponding to the reflection film 28 of the plurality of pixel portions B by providing a plurality of reflection films 28 corresponding to the predetermined regions of the plurality of pixel portions B on the front side of 29R, 29G, and 29B. Is reflected by the reflection film 28 and is reflected from the front side (observation surface side) of the display and reflected through the liquid crystal layer 24. The other region of the plurality of pixel portions B, that is, the region that does not correspond to the reflective film 28 is incident from the rear side opposite to the observation surface side and is transmitted through the liquid crystal layer 24. The transmissive display area B2 is displayed by emitting the emitted light to the front side (observation surface side), and the color filters 29R, 29G, and 29B are interposed only in the transmissive path of the transmissive display area B2 of the pixel portion B. It is.
[0088]
Therefore, according to the liquid crystal display element 21, as in the liquid crystal display element 1 of the first embodiment described above, a bright monochrome image is displayed in the reflective display using external light, and In the case of transmissive display using illumination light from a backlight arranged on the side, a color image with sufficient color reproducibility and brightness can be displayed.
[0089]
In this embodiment, a plurality of color filters 29R, 29G, and 29B are provided on the inner surface of the rear substrate 23 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions B, respectively, and above the color filters 29R, 29G, and 29B. A reflective film 28 for providing a predetermined area of the pixel portion B as a reflective display area B1 is provided, and a plurality of pixel electrodes 26 provided on the inner surface of the rear substrate 23 are provided at portions corresponding to the reflective display area B1. Is superimposed on the reflective film 28, and the value of Δnd of the reflective display area B1 and the transmissive display area B2 of each pixel portion B is similar to the liquid crystal display element 1a of the second embodiment described above. And the distance between the electrodes 25 and 26 of the front and rear substrates 22 and 23 are substantially equal, and the electric field-transmittance characteristics of the reflective display area B1 and the transmissive display area B2 can be made substantially the same. .
[0090]
Further, in this embodiment, since the diffusion layer 36 is provided on the outer surface side of the front substrate 22 (between the front substrate 22 and the front retardation plate 34), the front luminance is obtained in both the reflective display and the transmissive display. Is sufficiently high, and a display in which the viewing angle is widened by the phase difference plates 34 and 35 and the diffusion layer 36 can be obtained.
[0091]
In this embodiment, a plurality of color filters 29R, 29G, and 29B are provided on the inner surface of the rear substrate 23 so as to correspond to the entire area of the plurality of pixel portions A, respectively, and from the color filters 29R, 29G, and 29B. Also on the front side, a plurality of reflective films 28 are provided corresponding to predetermined regions of the plurality of pixel portions B, respectively. The color filters 29R, 29G, and 29B are provided in the first embodiment shown in FIG. Similarly to the liquid crystal display element 1, the color filters 29R, 29G, and 29B may be formed on the inner surface of the front substrate 22 so as to correspond to the transmissive display areas B2 of the plurality of pixel portions B, respectively. May be.
[0092]
The liquid crystal display element 21 of the fourth embodiment is an active matrix liquid crystal display element having the TFT 27 as an active element. The present invention is an active matrix having a two-terminal non-linear resistance element such as MIM as an active element. It can also be applied to a liquid crystal display element.
[0093]
Further, the liquid crystal display elements 1, 1a and 1b of the first to third embodiments are of the STN type, and the liquid crystal display element 21 of the fourth embodiment is of the TN type. A homogeneous alignment type liquid crystal display element in which liquid crystal molecules are aligned in one direction with the molecular long axis aligned, a ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal display element, and an electrode for forming a plurality of pixel portions on the inner surface of one substrate The present invention can also be applied to various liquid crystal display elements such as a provided horizontal electric field type liquid crystal display element.
[0094]
【The invention's effect】
The liquid crystal display element of the present invention is on the observation surface side of the display Transparent A front substrate, a rear substrate facing the front substrate, a liquid crystal layer disposed between the front substrate and the rear substrate, and an inner surface of the front substrate facing the rear substrate. Transparent A first electrode; and a thin film transistor formed on an inner surface of the rear substrate facing the front substrate; Between the front substrate and the rear substrate Inner surface of the rear substrate Provided only to form a single layer A color filter and a second electrode formed on the color filter and forming a pixel portion for controlling light transmission by applying an electric field to the liquid crystal layer by a region facing the first electrode , Formed in a predetermined partial region of the pixel portion between the color filter and the second electrode, connected to the thin film transistor and the second electrode, wherein the partial region is , Light incident from the viewing surface side of the display and transmitted through the liquid crystal layer Without incident on the color filter, A reflection display region for displaying the reflected light by emitting the reflected light to the observation surface side is formed, and a region other than the partial region of the pixel portion is incident from a side opposite to the observation surface. The color filter and Transmitted through the liquid crystal layer Transparent A reflective film for forming a transmissive display area for emitting light to be displayed on the observation surface side, so that a bright black-and-white image is displayed for reflective display and color reproduction for transmissive display. A color image with sufficient brightness and brightness can be displayed.
[0095]
The liquid crystal display element of the present invention is A plurality of second electrodes are provided on the inner surface of the rear substrate in order to arrange a plurality of pixel portions in a matrix. Is preferable, and by adopting such a configuration, A matrix liquid crystal display device is obtained. be able to.
[0096]
Furthermore, in this liquid crystal display element, The color filter is composed of a plurality of color filters, covers the thin film transistor, and corresponds to the entire area of the plurality of pixel portions. In this way, non-colored light that is not absorbed by the color filter is emitted from the reflective display area of the plurality of pixel units, and the color filter of the color filter is emitted from the transmissive display area of the plurality of pixel units. Light colored can be emitted.
[0097]
In this liquid crystal display element, The reflective film is on a portion of the color filter that covers the thin film transistor. In this way, non-colored light that is not absorbed by the color filter is emitted from the reflective display area of the plurality of pixel portions, and the color filter of the color filter is emitted from the transmissive display area of the plurality of pixel portions. Light colored can be emitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device showing a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a plan view of one pixel portion of the liquid crystal display element.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display element showing a second embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device showing a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b, 21 ... Liquid crystal display element
A, B ... Pixel part
A1, B1 ... reflective display area
A2, B2 ... Transparent display area
2, 3, 22.23 ... substrate
4, 24 ... Liquid crystal layer
5, 6, 25, 26 ... electrodes
7, 7a, 28 ... reflective film
8R, 8G, 8B, 29R, 29G, 29B ... color filters
12, 13, 22, 23 ... Polarizing plate
14, 15, 24, 25 ... retardation plate
16, 26 ... diffusion layer
20 ... Backlight

Claims

A transparent front substrate that is a viewing surface side of the display, a rear substrate facing the front substrate, a liquid crystal layer disposed between the front substrate and the rear substrate, and the rear substrate of the front substrate A transparent first electrode formed on an inner surface facing the rear substrate, a thin film transistor formed on an inner surface of the rear substrate facing the front substrate, and the rear side between the front substrate and the rear substrate A color filter provided by forming a single layer only on the inner surface of the substrate, and an electric field applied to the liquid crystal layer by a region formed on the color filter and opposed to the first electrode. The thin film transistor and the second electrode are formed in a predetermined part of the pixel portion between the second electrode forming a pixel portion for controlling transmission and the color filter and the second electrode. Formed in connection with the electrode, But a reflective display region in which the incident from the display of the observation side is reflected without entering the light transmitted through the liquid crystal layer on the color filter to display by emitting the reflected light to the viewing side In addition, a region other than the partial region of the pixel portion is displayed by causing the transmitted light that has entered the opposite side of the observation surface and transmitted through the color filter and the liquid crystal layer to be emitted to the observation surface side. And a reflective film for forming a transmissive display region.

The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a plurality of the second electrodes are provided on the inner surface of the rear substrate in order to arrange a plurality of pixel portions in a matrix .

2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the color filter includes a plurality of color filters, and is provided so as to cover the thin film transistor and correspond to the entire area of the plurality of pixel portions .

The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the reflective film is provided on the color filter so as to cover the thin film transistor .