JP4096467B2 - Liquid crystal device and electronic device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置及び電子機器に係り、特に、液晶装置の不要な色付きを低減させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型の液晶装置としては、２枚の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶セルの背面側に反射板を配置したものが多く利用されている。このような反射型の液晶装置においては、液晶層の種類や駆動方式などに応じて、液晶セルの前後に偏光板を配置したり、液晶装置の前面側のみに偏光板を配置したり、偏光板を全く必要としなかったりする場合がある。
【０００３】
このような形式の反射型液晶装置においては、外光が前面側の透明基板を通して液晶層に入射し、裏面側の透明基板を透過して反射板にて反射された後、再び裏面側の透明基板、液晶層、前面側の透明基板を通過して視認される。この場合に、液晶層と反射板の反射面の間には裏面側の透明基板の厚さ分だけ間隔が生じるため、外光の入射角度によっては入射時において通過する液晶層の画素領域もしくはドット領域と、反射後に通過する液晶層の画素領域もしくはドット領域とが異なるので、いわゆる視差による表示のにじみやダブルイメージなどが発生するという問題点がある。
【０００４】
上記のような問題点を解決する手法としては、特開平９−１１３８９３号公報に記載されているように、外光を反射させる反射板を液晶セルの内面に設けて、視差をなくすというものがある。この方式の液晶装置の内面に、さらにカラーフィルタ層を設けることによって、反射型カラー液晶装置を実現することができる。
【０００５】
上記に記載した反射型カラー表示を可能にした液晶装置は、液晶装置に用いる材料の色相が白色からずれていると、外光が入射時と反射時の２度、液晶装置を通過するので、白色からのずれが強調され不要な着色を生じてしまう。通常、これを解決するために、液晶層の複屈折やカラーフィルタ層の色相などで、材料が原因の色相のずれを補正する。例えば、液晶装置の材料を透過する光の色相が黄味を帯びている場合は、液晶の複屈折やカラーフィルタ層の色相を青系にしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような色相の補正を行うと、液晶装置の色相は白色に近づくが、反射表示が暗くなってしまった。このため、視認性の良く鮮やかな反射型カラー表示を得ることは困難であった
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、反射型表示の不要な色付きを低減させ、明るく、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー液晶装置（反射機能を持つ半透過反射型液晶装置を含む）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。
【０００７】
【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。
【０００８】
本発明の液晶装置は、液晶セルを透過する外光を反射する反射層を有する液晶装置において、前記液晶セルは、配向膜、基板、保護膜、電極、液晶、絶縁膜、偏光板、及び位相差板のうち少なくとも１つを具備し、前記液晶セルに入射した外光は前記反射層によって反射され再び前記液晶セルを透過した後に前記液晶セルから出射され、前記液晶セルから出射する前記外光は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率が高く、前記液晶セルを出射する光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊が、０＜ｂ＊＜１０を呈し、前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、反射光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊を−１０＜ｂ＊＜０とする光学構造体が配置されてなることを特徴とする。また、偏光板を更に有し、前記光学構造体は、前記偏光板の表面に形成した薄膜であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、不要な着色を有する液晶セルの出射光に光学構造体の反射光を加えることで、不要な着色を低減させることができる。液晶セルの反射光に光学構造体の反射光を加えることによって無彩色化を図っているので、液晶セルの明るさを低下させない。一般的に液晶装置の材料である配向膜、保護膜、絶縁膜、電極、基板、偏光板、位相差板、液晶などの透過光は、黄味を帯びている。特に、反射型液晶装置にあっては、これらの材料を２度通過する光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊は０＜ｂ＊＜＋１０の範囲にある。よって、反射型液晶セルの反射光は黄味を帯びている。この反射型液晶セルの反射光にＣＩＥ１９７６規格 Ｌ ＊ ａ ＊ ｂ ＊ 表示系における色相ｂ ＊ −１０＜ｂ＊＜０の範囲にある光学構造体の反射光を加えることで、明るく、無彩色で、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー液晶装置（反射機能を持つ半透過反射型液晶装置を含む）を実現することができる。
【００１０】
なお、反射層にはＡｌ（アルミニウム、以下同じ）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。
【００１１】
偏光板と第１基板の間に少なくとも１枚の位相差板を配置することで、反射型表示において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。また、偏光板と反射層の間のいずれかに散乱層を配置することで、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、偏光板と反射層の間であれば、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。
【００１２】
反射層が凹凸を有するように反射層の下地を樹脂層によって形成しても良い。このようにすることで、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。この樹脂層には感光性のアクリル樹脂等が用いられる。この他、反射層の下地のガラス基板に、直接フッ酸を主成分とする溶液で凸凹を形成しても良い。
【００１３】
液晶セルの裏面側に、順次、少なくとも１枚の位相差板、偏光板、照明装置を配置し、さらに反射層が照明装置からの光を液晶層に導入するように構成すれば、半透過反射型液晶装置を実現することができる。このとき反射層には開口部を設けたり、反射層自体を薄膜化することで、半透過反射状態を実現することが可能となる。
【００１４】
色相ｂ＊（ＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系）は、ＪＩＳ−Ｚ−８７２９（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指標である。
【００１５】
また、本発明の液晶装置は、液晶セルを透過する外光を反射する反射層を有する液晶装置において、前記液晶セルには、保護膜が設けられており、前記液晶セルに入射した外光は前記保護膜を通過後、前記反射層によって反射され再び前記保護膜を透過した後に前記液晶セルから出射され、前記保護膜から出射する前記外光は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率が高く、前記保護膜を出射する光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊が、２＜ｂ＊＜６を呈し、前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、反射光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊を−６＜ｂ＊＜−２とする光学構造体が配置されてなることを特徴とする。または、液晶セルを透過する外光を反射する反射層を有する液晶装置において、前記液晶セルには、保護膜が設けられており、前記液晶セルに入射した前記外光は前記保護膜を通過後、前記反射層によって反射され再び前記保護膜を透過した後に前記液晶セルから出射され、前記保護膜は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率のほうが高く、前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、可視光域の短波長側を長波長側より強く反射する光学構造体が配置されてなることを特徴とする。また、偏光板を更に有し、前記光学構造体は、前記偏光板の表面に形成した薄膜であることを特徴とする。更には、前記液晶セルは、カラーフィルタを備え、前記保護膜は前記カラーフィルタ上に設けられてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、不要な着色を有する液晶セルの出射光に光学構造体の反射光を加えることで、不要な着色を低減させることができる。液晶セルの反射光に光学構造体の反射光を加えることによって無彩色化を図っているので、液晶セルの明るさを低下させない。一般的に液晶装置の材料である配向膜、保護膜、絶縁膜、電極、基板、偏光板、位相差板、液晶などの透過光は、黄味を帯びている。特に、反射型カラー液晶装置用に最適化された材料を２度通過した光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ ＊ ａ ＊ ｂ ＊ 表示系における色相ｂ＊は概ね＋２＜ｂ＊＜＋６の範囲にある。よって、反射型液晶セルの反射光は黄味を帯びている。この反射型液晶セルの反射光にＣＩＥ１９７６規格 Ｌ ＊ ａ ＊ ｂ ＊ 表示系における色相ｂ ＊ −６＜ｂ＊＜−２の範囲にある光学構造体の反射光を加えることで、明るく、無彩色で、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー液晶装置（反射機能を持つ半透過反射型液晶装置を含む）を実現することができる。
【００１７】
なお、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。
【００１８】
偏光板と第１基板の間に少なくとも１枚の位相差板を配置することで、反射型表示において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。また、偏光板と反射層の間のいずれかに散乱層を配置することで、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、偏光板と反射層の間であれば、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。
【００１９】
反射層が凹凸を有するように反射層の下地を樹脂層によって形成しても良い。このようにすることで、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。この樹脂層には感光性のアクリル樹脂等が用いられる。この他、反射層の下地のガラス基板に、直接フッ酸を主成分とする溶液で凸凹を形成しても良い。
【００２０】
反射層を設けた場合には、液晶セルの裏面側に、順次、少なくとも１枚の位相差板、偏光板、照明装置を配置し、さらに反射層が照明装置からの光を液晶層に導入するように構成すれば、半透過反射型液晶装置を実現することができる。このとき反射層には開口部を設けたり、反射層自体を薄膜化することで、半透過反射状態を実現することが可能となる。
【００２１】
色相ｂ＊（ＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系）は、ＪＩＳ−Ｚ−８７２９（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指標である。
【００２２】
前記光学構造体としては少なくとも酸化チタンを含む膜を使用することができる。
【００２３】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００２４】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００２５】
前記光学構造体が少なくともフッ化マグネシウムを含む膜であることを特徴とする。
【００２６】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００２７】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００２８】
また、前記光学構造体が少なくとも酸化アルミニウムを含む膜であってもよい。
【００２９】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００３０】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００３１】
前記光学構造体が少なくとも酸化シランを含む膜であってもよい。
【００３２】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００３３】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００３４】
前記光学構造体が少なくとも酸化タンタルを含む膜であってもよい。
【００３５】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００３６】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００３７】
前記光学構造体が少なくとも酸化イットリウムを含む膜であってもよい。
【００３８】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００３９】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００４０】
前記光学構造体が少なくとも窒化ケイ素を含む膜であってもよい。
【００４１】
この手段によれば、蒸着やスパッタなどの製造方法で容易に反射色相を有する光学構造体を作製することができる。
【００４２】
なお、光学構造体の膜厚は、概ね１００ｎｍから２００ｎｍである。光構造体は所望の反射色相を実現するために多層膜であることが望ましい。
【００４３】
前記光学構造体の表面形状が凸凹を有していると好ましい。
【００４４】
この手段によれば、外光の正反射方向以外で反射型液晶装置を観察したときでも、光学薄膜の反射光（表面反射光）を観察することが可能になるので、明るく無彩色な表示を実現することができる。
【００４５】
なお、凸凹形状の高さは概ね１μｍから５μｍ程度が好ましい。
【００４６】
本発明の電子機器は、上記記載の液晶装置を搭載し、バッテリー駆動を主として使用される携帯機器であることを特徴とする。
【００４７】
この手段によれば、明るく、無彩色で、視認性が良い反射型表示が可能な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、明るい場所はもちろんのこと、薄暗い場所でも、反射率が高く、色付きがないので、視認性に優れている。また、反射型表示は外光を利用しているので、長時間のバッテリー駆動が可能となる。
【００４８】
【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。
【００４９】
（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。
【００５０】
この実施形態では、２枚の透明基板１０４，１０７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、７０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１０４の内面上にはカラーフィルタ１０８が形成され、このカラーフィルタ１０８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１０９が被覆されており、この保護膜１０９の表面上に複数のストライプ状の透明電極１１０がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極１１０の表面上には配向膜１１１が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００５１】
一方、下側の透明基板１０７の内面上には、Ａｌ（アルミニウム）を主成分とする凸凹反射層１１２、配向膜１１３が順次形成されている。本実施形態では、反射層１１２を画素電極として用いたが、絶縁層やカラーフィルタ層を反射層１１２上に形成して、さらにその上に透明画素電極、配向膜を順次形成しても構わない。
【００５２】
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１０４との間に２枚の位相差板１０２、１０３が配置されている。偏光板１０１の観察者側の表面には、真空蒸着によってフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）からなる膜厚約１５０ｎｍの光学薄膜１１４を形成した。この光学薄膜１１４は、フッ化マグネシウムのほか、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化シラン、酸化タンタル、酸化イットニウム、窒化ケイ素などのフッ化物、酸化物、窒化物で作製することができる。これらのうち、いくつかを積層して構成しても構わない。
【００５３】
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、１０３、上側透明基板１０４をそれぞれ透過し、カラーフィルタ１０８、液晶層１０５を通過後、凸凹反射層１１２によって反射され、再びカラーフィルタ１０８を通過して、偏光板１０１から出射される。このとき、透明電極１１０と反射層（反射画素電極）１１２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。
【００５４】
図６は本実施形態に用いた偏光板を透過した光の分光特性である。この分光特性から明らかなように、偏光板は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率のほうが高い。ゆえに、偏光板の透過光は黄味を帯びていて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系の色相ｂ＊は図１０に示すように概ね＋１＜ｂ＊＜＋８の範囲にある。また、図７は本実施形態に用いた保護膜を２度透過した光の分光特性である。この分光特性からも明らかなように、保護膜は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率のほうが高い。ゆえに、保護膜の透過光は黄味を帯びていて、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系の色相ｂ＊は概ね０＜ｂ＊＜＋６の範囲にある。保護膜のほか、反射型液晶装置を構成する配向膜、基板、電極、液晶、絶縁膜、位相差板などは、黄味を帯びていて、これらを２回通過した光のＬ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊は図１２に示すように概ね０＜ｂ＊である。
【００５５】
次に、偏光板１０１の観察者側表面に形成した光学薄膜１１４の反射分光特性を図４に示す。光学薄膜１１４の反射光は可視光の短波長側を強く反射するように設計した。なお、この反射分光特性は図５のような光学系を用いて測定したものである。図５における光学系は、法線方向から３０度傾けて光源５０１から光５０３を光学薄膜５０５に照射する。このとき光学薄膜５０５の下側には吸収体５０６が配置されている。光学薄膜５０５からの反射光５０４は分光器５０２によって検出される。
【００５６】
図９を用いて、本発明の効果について説明する。図９は本発明の効果を説明するための反射型液晶装置の概略断面図である。光源９０１の光９０３は反射型液晶装置に入射し、液晶セル内面の反射層９０７によって反射し、反射型液晶装置の出射光９０５が観察者９０２に認識される。また、光源９０１の光９０３の一部は光学薄膜９０６によって、反射される。反射型液晶装置の出射光９０５は前述したように黄味を帯びた材料を２度透過しているので、色相が黄味を呈している。光学薄膜９０６を反射した光９０４は、青味を帯びるように設計している。観察者９０２はこの光学薄膜９０６による反射光９０４と反射型液晶装置の出射光９０５を同時に観察するので、明るく無彩色な白表示が可能となり、視認性の高い反射型カラー表示を実現することができた。
【００５７】
本実施形態では、偏光板の観察者側に光学薄膜（光学構造体）を設け、光学薄膜の表面は概ね平坦であったが、偏光板の表面にアンチグレア（ＡＧ）処理を施してから光学薄膜を設けることで光学薄膜の表面を荒らしても構わない。このようにすることで、外光の正反射以外で反射型液晶装置を観察したときでも、光学薄膜の反射光を観察することが可能になるので、明るく無彩色な表示を実現することができる。
【００５８】
（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。
【００５９】
この実施形態では、２枚の基板２０４、２０７の間に液晶層２０５が枠状のシール材２０６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、２５５度のツイスト角を持つカイラルネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板２０４の内面上には、カラーフィルタ２０８、保護膜２０９、複数のストライプ状の透明電極２１０が順次形成されている。透明電極２１０の表面上には配向膜２１１が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。カラーフィルタ２０８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て、保護膜２０９はＳｉＯ２やアクリル樹脂などから構成されている。
【００６０】
一方、下側の基板２０７の内面上には、膜厚１００ｎｍのＡｇ（銀）反射電極２１２、さらに、その表面には配向膜２１３が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。なお、下側基板は透明である必要はなく、Ｓｉウエハー等の不透明基板を用いても構わない。
【００６１】
上側の透明基板２０４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と散乱層２０３が配置されている。偏光板２０１の観察者側の表面には、真空蒸着によって酸化チタンからなる膜厚約１８０ｎｍの光学構造体である光学薄膜２１４を形成した。この光学薄膜２１４は、酸化チタンのほか、フッ化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化シラン、酸化タンタル、酸化イットニウム、窒化ケイ素などのフッ化物、酸化物、窒化物で作製することができる。これらのうち、いくつかを積層して構成しても構わない。
【００６２】
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、散乱層２０３、上側透明基板２０４をそれぞれ透過し、カラーフィルタ２０８、液晶層２０５を通過後、反射電極２１２によって反射され、再びカラーフィルタ２０８を通過して、偏光板２０１から出射される。このとき、透明電極２１０と反射層（反射電極）２１２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。
【００６３】
第１実施形態と同様に、反射型液晶装置を構成する配向膜、基板、保護膜、電極、液晶、絶縁膜、偏光板、位相差板、散乱層などは、黄味を帯びている。これらの材料を最適化して、白色に近づけるように設定した。例えば、偏光板は図１０におけるｂ＊が０に近い製品を選択した。実験によるとこのときの反射型液晶装置の反射光の色相は、図１１に示すように２＜ｂ＊＜６の範囲となった。そこで、偏光板２０１の観察者側表面に形成した光学薄膜２１４の反射分光特性の色相を−６＜ｂ＊＜−２の範囲と設定した。
【００６４】
図９を用いて、本発明の効果について説明する。図９は本発明の効果を説明するための反射型液晶装置の概略断面図である。光源９０１の光９０３は反射型液晶装置に入射し、液晶セル内面の反射層９０７によって反射し、反射型液晶装置の出射光９０５が観察者９０２に認識される。また、光源９０１の光９０３の一部は光学薄膜９０６によって、反射される。反射型液晶装置の出射光９０５は前述したように黄味を帯びた材料を２度透過しているので、色相が黄味を呈している。光学薄膜９０６を反射した光９０４は、青味を帯びるように設計している。観察者９０２はこの光学薄膜９０６による反射光９０４と反射型液晶装置の出射光９０５を同時に観察するので、明るく無彩色な白表示が可能となり、視認性の高い反射型カラー表示を実現することができた。
【００６５】
（第３実施形態）
図３は本発明に係る液晶装置の第３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。
【００６６】
この実施形態では、２枚の透明基板３０４、３０７の間に液晶層３０５が枠状のシール材３０６によって封止されて、液晶セルが形成されている。液晶層３０５は、２４０度のツイスト角を持つカイラルネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板３０４の内面上には、複数のストライプ状の透明電極３１３がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極３１３の表面上には配向膜３１４が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００６７】
一方、下側の透明基板３０７の内面上には、膜厚３０ｎｍの薄膜Ａｌ３１９、さらにその表面にカラーフィルタ３１８が形成され、このカラーフィルタ３１８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ＳｉＯ２やアクリル樹脂などからなる透明な保護膜３１７が被覆されており、この保護膜３１７の表面上に複数のストライプ状の透明電極３１６がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極３１６の表面上には配向膜３１５が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００６８】
上側の透明基板３０４の外面上に偏光板３０１が配置され、偏光板３０１と透明基板３０４との間に位相差板３０２と散乱層３０３が配置されている。偏光板３０１の観察者側の表面には、真空蒸着によってフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）からなる膜厚約１５０ｎｍの光学薄膜３１２を形成した。この光学薄膜３１２は、フッ化マグネシウムのほか、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化シラン、酸化タンタル、酸化イットニウム、窒化ケイ素などのフッ化物、酸化物、窒化物で作製することができる。これらのうち、いくつかを積層して構成しても構わない。また、液晶セルの下側には、透明基板３０７の背後に位相差板３０８が配置され、この位相差板３０８の背後に偏光板３０９が配置されている。そして、偏光板３０９の下側には、白色光を発する蛍光管３１１と、この蛍光管３１１に沿った入射端面を備えた導光板３１０とを有するバックライトが配置されている。導光板３１０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３１１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、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることもできる。
【００６９】
まず、反射型表示について説明する。外光は図３における偏光板３０１、位相差板３０２、散乱層３０３、上側透明基板３０４をそれぞれ透過し、液晶層３０５を通過後、カラーフィルタ３１８、薄膜Ａｌ３１９によって一部が反射され、再びカラーフィルタ３１８、液晶層３０５を通過して、偏光板３０１から出射される。このとき、透明電極３１３と透明電極３１６によって液晶層３０５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。
【００７０】
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３０９及び位相差板３０８によって所定の楕円偏光となり、薄膜Ａｌ３１９からその一部が液晶層３０５に導入される。ここで、液晶層３０５に導入された光は、透明基板３０４を通過後、散乱層３０３、位相差板３０２を透過する。このとき、液晶層３０５への印加電圧に応じて、偏光板３０１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。
【００７１】
第１実施形態及び第２実施形態と同様に、半透過反射型液晶装置を構成する配向膜、基板、保護膜、電極、液晶、絶縁膜、偏光板、位相差板、散乱層などは、黄味を帯びている。これらの材料を最適化して、白色に近づけるように設定した（色相ｂ＊を０に近づけるように設定した）。実験によるとこのときの半透過反射型液晶装置の反射光の色相は、図１１に示すように２＜ｂ＊＜６の範囲となった。そこで、偏光板３０１の観察者側表面に形成した光学薄膜３１２の反射分光特性の色相を−６＜ｂ＊＜−２の範囲と設定した。
【００７２】
半透過反射型液晶装置の反射型表示における、本発明の効果を図９を用いて説明する。図９は本発明の効果を説明するための液晶装置の概略断面図である。なお、図９は透過型表示に用いる液晶セル下側の偏光板や位相差板、照明装置（バックライト）は省略してある。光源９０１の光９０３は半透過反射型液晶装置に入射し、液晶セル内面の反射層９０７によって反射し、半透過反射型液晶装置の出射光９０５が観察者９０２に認識される。また、光源９０１の光９０３の一部は光学薄膜９０６によって、反射される。半透過反射型液晶装置の出射光９０５は前述したように黄味を帯びた材料を２度透過しているので、色相が黄味を呈している。光学薄膜９０６を反射した光９０４は、青味を帯びるように設計している。観察者９０２はこの光学薄膜９０６による反射光９０４と半透過反射型液晶装置の出射光９０５を同時に観察するので、明るく無彩色な白表示が可能となり、視認性の高い反射型カラー表示を実現することができた。
【００７３】
本実施形態では、半透過反射層に薄膜Ａｌを用いたが、開口部を有する反射層を用いても構わない。
【００７４】
（第４実施形態）
本発明の請求項１０記載の電子機器の例を３つ示す。
【００７５】
本発明の液晶装置は、反射型表示の不要な色付きを低減させ、明るく、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー表示を実現することができ、しかも低消費電力なので携帯機器の表示部に適している。
【００７６】
図８（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。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低く、明るく、視認性が良い液晶装置が望ましい。本発明の液晶装置は、反射型表示の不要な色付きを低減させ、明るく、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー表示を実現することができる。
【００７７】
図８（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、発色が良く、視認性が高いことはもちろん、明るく色づきも小さい。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。
【００７８】
図８（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、不要な色付きがなく、明るく、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。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反射型表示の不要な色付きを低減させ、明るく、視認性が良く、さらに発色が良い反射型カラー液晶装置（反射機能を持つ半透過反射型液晶装置を含む）を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反射型液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る反射型液晶装置の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る半透過反射型液晶装置の第３実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図４】光学構造体の反射分光特性を示す図である。
【図５】反射分光特性を測定する系を示す図である。
【図６】偏光板を透過した光の分光特性を示す図である。
【図７】液晶装置に用いる材料（例えば、保護膜）を２度光が通過したときの分光特性を示す図である。
【図８】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。
【図９】本発明の効果を説明するための図である。
【図１０】偏光板を透過した光の色相を示す図である。
【図１１】材料の最適設定を行った反射型液晶装置（半透過反射型液晶装置を含む）における反射光の色相を示す図である。
【図１２】反射型液晶装置（半透過反射型液晶装置を含む）における反射光の色相を示す図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、３０９…偏光板
１０２、１０３、２０２、３０２、３０８…位相差板
１０４、２０４、３０４…上側透明基板
１０５、２０５、３０５…液晶層
１０６、２０６、３０６…シール剤
１０７、２０７、３０７…下側基板
１０８、２０８、３１８…カラーフィルタ
１０９、２０９、３１７…保護膜
１１０、２１０、３１３、３１６…透明電極
１１１、１１３、２１１、２１３、３１４、３１５…配向膜
１１２…凸凹反射電極
１１４、２１４、３１２、５０５、９０６…光学薄膜（光学構造体）
２０３、３０３…散乱層
２１２…鏡面反射電極
３１０…導光板
３１１…蛍光管
３１９…薄膜Ａｌ（半透過反射層）
５０１、９０１…光源
５０２…分光器（受光部）
５０３、９０３…入射光
５０４…反射光
５０６…光吸収体
９０２…観察者
９０４…光学薄膜（光学構造体）からの反射光
９０５…反射型液晶装置からの反射光
９０７…反射層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device and an electronic apparatus, and more particularly to a technique for reducing unnecessary coloring of the liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a reflection type liquid crystal device, a liquid crystal device in which a reflection plate is disposed on the back side of a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sealed between two transparent substrates is widely used. In such a reflective liquid crystal device, a polarizing plate is arranged before and after the liquid crystal cell, or a polarizing plate is arranged only on the front side of the liquid crystal device, depending on the type of liquid crystal layer and the driving method. You may not need any boards at all.
[0003]
In such a type of reflective liquid crystal device, external light enters the liquid crystal layer through the transparent substrate on the front side, passes through the transparent substrate on the back side and is reflected by the reflective plate, and then becomes transparent on the back side again. Visible through the substrate, the liquid crystal layer, and the transparent substrate on the front side. In this case, since a gap is formed between the liquid crystal layer and the reflecting surface of the reflecting plate by the thickness of the transparent substrate on the back side, depending on the incident angle of external light, the pixel region or dot of the liquid crystal layer that passes at the time of incidence Since the area is different from the pixel area or the dot area of the liquid crystal layer that passes after reflection, there is a problem that display blur due to so-called parallax or a double image occurs.
[0004]
As a technique for solving the above problems, as described in JP-A-9-113893, a reflector for reflecting external light is provided on the inner surface of the liquid crystal cell to eliminate parallax. is there. A reflective color liquid crystal device can be realized by further providing a color filter layer on the inner surface of this type of liquid crystal device.
[0005]
In the liquid crystal device capable of the reflective color display described above, if the hue of the material used for the liquid crystal device deviates from white, the external light passes through the liquid crystal device twice at the time of incidence and at the time of reflection. Deviation from white is emphasized and unnecessary coloring occurs. Usually, in order to solve this, the hue shift caused by the material is corrected by the birefringence of the liquid crystal layer or the hue of the color filter layer. For example, when the hue of light transmitted through the material of the liquid crystal device is yellowish, the birefringence of the liquid crystal and the hue of the color filter layer are blue.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the hue correction as described above is performed, the hue of the liquid crystal device approaches white, but the reflective display becomes dark. For this reason, it has been difficult to obtain a vivid reflective color display with good visibility.
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and reduces the unnecessary coloring of the reflective display, and is a reflective color liquid crystal device (semi-transmissive reflective type having a reflective function) that is bright, has good visibility, and has good color development. Including a liquid crystal device). Another object is to provide an electronic device using the liquid crystal device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Means taken by the present invention to solve the above problems are as follows.
[0008]
The liquid crystal device of the present invention transmits the liquid crystal cell.Has a reflective layer that reflects external lightIn the liquid crystal device,The liquid crystal cell includes at least one of an alignment film, a substrate, a protective film, an electrode, a liquid crystal, an insulating film, a polarizing plate, and a retardation plate, and external light incident on the liquid crystal cell is reflected by the reflective layer. And is transmitted through the liquid crystal cell again and then emitted from the liquid crystal cell, and the outside light emitted from the liquid crystal cell has a higher transmittance on the long wavelength side than the short wavelength side transmittance in the visible light region,The liquid crystal cellExitCIE 1976 standard for light L*a*b*Hue b in the display system*Is 0 <b*<10 and the surface on the side from which the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted has a CIE 1976 standard L of reflected light.*a*b*Hue b in the display system*-10 <b*An optical structure with <0 is arranged. The optical structure may be a thin film formed on the surface of the polarizing plate.
[0009]
According to the present invention, unnecessary coloring can be reduced by adding the reflected light of the optical structure to the light emitted from the liquid crystal cell having unnecessary coloring. Since the achromatic color is achieved by adding the reflected light of the optical structure to the reflected light of the liquid crystal cell, the brightness of the liquid crystal cell is not lowered. In general, transmitted light from an alignment film, a protective film, an insulating film, an electrode, a substrate, a polarizing plate, a retardation plate, liquid crystal, or the like, which is a material of a liquid crystal device, is yellowish. In particular, in a reflective liquid crystal device, the light that passes through these materials twice.CIE 1976 standardL*a*b*Hue b in the display system*Is 0 <b*<+10 range. Therefore, the reflected light of the reflective liquid crystal cell is yellowish. The reflected light of this reflective liquid crystal cellCIE1976 standard L * a * b * Hue b in the display system * −10 <b*<Reflective color liquid crystal devices (including transflective liquid crystal devices having a reflective function) that are bright, achromatic, have good visibility, and have good color by adding reflected light of an optical structure in the range of <0 ) Can be realized.
[0010]
In addition, although the metal which has Al (aluminum, the same hereafter) as a main component is used for a reflection layer, if the metal which can reflect the external light of visible region, such as Pt, Cr, and Ag, the material will be It is not particularly limited.
[0011]
By disposing at least one retardation plate between the polarizing plate and the first substrate, good display control can be achieved in the reflective display, and the influence on the color tone of the liquid crystal due to the wavelength dispersion of light, etc. Can be reduced. Moreover, by disposing the scattering layer between the polarizing plate and the reflecting layer, the mirror surface of the reflecting layer can be shown on the scattering surface (white surface) by the 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 polarizing plate and the reflective layer. The scattering layer is preferably one that has little or almost no backscattering (scattering toward the incident light when external light is incident).
[0012]
The base of the reflective layer may be formed of a resin layer so that the reflective layer has irregularities. By doing in this way, the specular feeling of a reflection layer can be eliminated by unevenness, and it can show on a scattering surface (white surface). Further, wide viewing angle can be displayed by scattering due to unevenness. A photosensitive acrylic resin or the like is used for this resin layer. In addition, irregularities may be formed directly on the glass substrate underlying the reflective layer with a solution containing hydrofluoric acid as a main component.
[0013]
If at least one retardation plate, polarizing plate, and illumination device are sequentially arranged on the back side of the liquid crystal cell, and the reflection layer is configured to introduce light from the illumination device into the liquid crystal layer, transflective Type liquid crystal device can be realized. At this time, it is possible to realize a transflective state by providing an opening in the reflective layer or by reducing the thickness of the reflective layer itself.
[0014]
Hue b*(CIE 1976 Standard L*a*b*Display system) is an index defined in JIS-Z-8729 (edited by JIS Handbook 33 “Color-1996”, Japanese Standards Association).
[0015]
In addition, the liquid crystal device of the present invention transmits the liquid crystal cell.Has a reflective layer that reflects external lightIn the liquid crystal device, the liquid crystal cell is provided with a protective film,The external light incident on the liquid crystal cell passes through the protective film, is reflected by the reflective layer, passes through the protective film again, is emitted from the liquid crystal cell, and the external light emitted from the protective film is in the visible light range. The transmittance on the long wavelength side is higher than the transmittance on the short wavelength side ofThe protective filmOutgoingLight CIE 1976 standard L*a*b*Hue b in the display system*But 2 <b*<6, the surface on the side from which the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted is reflected by CIE 1976 standard L*a*b*Hue b in the display system*-6 <b*An optical structure of <-2 is arranged. Or it passes through the liquid crystal cellHas a reflective layer that reflects external lightIn the liquid crystal device, the liquid crystal cell is provided with a protective film,The external light incident on the liquid crystal cell is emitted from the liquid crystal cell after passing through the protective film, reflected by the reflective layer and again transmitted through the protective film,The protective film has a higher transmittance on the long wavelength side than the transmittance on the short wavelength side in the visible light region, and the surface on the side where the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted has a short wavelength side in the visible light region. An optical structure that reflects more strongly than the long wavelength side is arranged. The optical structure may be a thin film formed on the surface of the polarizing plate. Furthermore, the liquid crystal cell includes a color filter, and the protective film is provided on the color filter.
[0016]
According to the present invention, unnecessary coloring can be reduced by adding the reflected light of the optical structure to the light emitted from the liquid crystal cell having unnecessary coloring. Since the achromatic color is achieved by adding the reflected light of the optical structure to the reflected light of the liquid crystal cell, the brightness of the liquid crystal cell is not lowered. In general, transmitted light from an alignment film, a protective film, an insulating film, an electrode, a substrate, a polarizing plate, a retardation plate, liquid crystal, or the like, which is a material of a liquid crystal device, is yellowish. In particular, light that has passed twice through a material optimized for a reflective color liquid crystal device.CIE1976 standard L * a * b * In the display systemHue b*Is approximately +2 <b*<+6. Therefore, the reflected light of the reflective liquid crystal cell is yellowish. The reflected light of this reflective liquid crystal cellCIE1976 standard L * a * b * Hue b in the display system * −6 <b*By adding the reflected light of the optical structure in the range of <−2, it is a bright, achromatic color, good visibility, and good color development. A reflective color liquid crystal device (a transflective liquid crystal device having a reflective function) Can be realized).
[0017]
In addition, although the metal which has Al as a main component is used for a reflection layer, if the metal which can reflect the external light of visible region, such as Pt, Cr, and Ag, the material will not be specifically limited. Absent.
[0018]
By disposing at least one retardation plate between the polarizing plate and the first substrate, it is possible to achieve good display control in the reflective display, and to influence the color tone of the liquid crystal due to the wavelength dispersion of light. Can be reduced. Moreover, by disposing the scattering layer between the polarizing plate and the reflection layer, the mirror surface of the reflection layer can be shown on the scattering surface (white surface) by the 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 polarizing plate and the reflective layer. The scattering layer is preferably one that has little or almost no backscattering (scattering to the incident light side when external light is incident).
[0019]
The base of the reflective layer may be formed of a resin layer so that the reflective layer has irregularities. By doing in this way, the specular feeling of a reflection layer can be eliminated by unevenness, and it can show on a scattering surface (white surface). Further, wide viewing angle can be displayed by scattering due to unevenness. A photosensitive acrylic resin or the like is used for this resin layer. In addition, irregularities may be formed directly on the glass substrate underlying the reflective layer with a solution containing hydrofluoric acid as a main component.
[0020]
When the reflective layer is provided, at least one retardation plate, a polarizing plate, and an illumination device are sequentially arranged on the back side of the liquid crystal cell, and the reflective layer introduces light from the illumination device into the liquid crystal layer. If constituted in this way, a transflective liquid crystal device can be realized. At this time, it is possible to realize a transflective state by providing an opening in the reflective layer or by reducing the thickness of the reflective layer itself.
[0021]
Hue b*(CIE 1976 Standard L*a*b*(Display system) is an index defined in JIS-Z-8729 (edited by JIS Handbook 33 “Color-1996”, Japanese Standards Association).
[0022]
As the optical structure, a film containing at least titanium oxide can be used.
[0023]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0024]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0025]
The optical structure is a film containing at least magnesium fluoride.
[0026]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0027]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0028]
The optical structure may be a film containing at least aluminum oxide.
[0029]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0030]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0031]
The optical structure may be a film containing at least silane oxide.
[0032]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0033]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0034]
The optical structure may be a film containing at least tantalum oxide.
[0035]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0036]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0037]
The optical structure may be a film containing at least yttrium oxide.
[0038]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0039]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0040]
The optical structure may be a film containing at least silicon nitride.
[0041]
According to this means, an optical structure having a reflective hue can be easily produced by a production method such as vapor deposition or sputtering.
[0042]
The film thickness of the optical structure is approximately 100 nm to 200 nm. The optical structure is preferably a multilayer film in order to realize a desired reflection hue.
[0043]
The surface shape of the optical structure is preferably uneven.
[0044]
According to this means, it is possible to observe the reflected light (surface reflected light) of the optical thin film even when the reflective liquid crystal device is observed in a direction other than the regular reflection direction of the external light. Can be realized.
[0045]
The height of the uneven shape is preferably about 1 μm to 5 μm.
[0046]
An electronic apparatus according to the present invention is a portable apparatus in which the liquid crystal device described above is mounted and battery driving is mainly used.
[0047]
According to this means, it is possible to realize a portable electronic device using a reflective liquid crystal device capable of performing a reflective display with a bright, achromatic color and good visibility. Such an electronic device is excellent in visibility because it has a high reflectance and is not colored even in a dark place as well as a bright place. In addition, since the reflective display uses external light, the battery can be driven for a long time.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0049]
(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. .
[0050]
In this embodiment, a liquid crystal layer 105 is sealed between two
[0051]
On the other hand, on the inner surface of the lower transparent substrate 107, an uneven reflection layer 112 mainly composed of Al (aluminum) and an
[0052]
A polarizing plate 101 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 103, and two retardation plates 102 and 103 are disposed between the polarizing plate 101 and the
[0053]
The reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 101, the retardation plates 102 and 103, and the upper
[0054]
FIG. 6 shows spectral characteristics of light transmitted through the polarizing plate used in this embodiment. As is clear from this spectral characteristic, the polarizing plate has a higher transmittance on the long wavelength side than on the short wavelength side in the visible light region. Therefore, the transmitted light of the polarizing plate is yellowish and L*a*b*Hue b of display system*Is approximately +1 <b as shown in FIG.*<+8 range. FIG. 7 shows the spectral characteristics of light transmitted twice through the protective film used in this embodiment. As is apparent from the spectral characteristics, the protective film has a higher transmittance on the long wavelength side than on the short wavelength side in the visible light region. Therefore, the transmitted light of the protective film is yellowish and L*a*b*Hue b of display system*Is generally 0 <b*<+6. In addition to the protective film, the alignment film, the substrate, the electrodes, the liquid crystal, the insulating film, the retardation film, and the like that constitute the reflective liquid crystal device are yellowish, and the L of the light that has passed through these two times.*a*b*Hue b in the display system*Is approximately 0 <b as shown in FIG.*It is.
[0055]
Next, the reflection spectral characteristics of the optical thin film 114 formed on the observer-side surface of the polarizing plate 101 are shown in FIG. The reflected light of the optical thin film 114 was designed to strongly reflect the short wavelength side of visible light. This reflection spectral characteristic is measured using an optical system as shown in FIG. The optical system in FIG. 5 irradiates the optical thin film 505 with light 503 from the light source 501 at an angle of 30 degrees from the normal direction. At this time, an absorber 506 is disposed below the optical thin film 505. The reflected light 504 from the optical thin film 505 is detected by the spectroscope 502.
[0056]
The effect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal device for explaining the effect of the present invention.
[0057]
In this embodiment, an optical thin film (optical structure) is provided on the viewer side of the polarizing plate, and the surface of the optical thin film is generally flat. However, after the anti-glare (AG) treatment is applied to the surface of the polarizing plate, the optical thin film is provided. The surface of the optical thin film may be roughened by providing. By doing so, it is possible to observe the reflected light of the optical thin film even when the reflective liquid crystal device is observed in addition to the regular reflection of external light, so that a bright and achromatic display can be realized. .
[0058]
(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. .
[0059]
In this embodiment, a liquid crystal layer 205 is sealed between two
[0060]
On the other hand, an Ag (silver) reflective electrode 212 having a film thickness of 100 nm is formed on the inner surface of the
[0061]
A
[0062]
The reflective display will be described. External light passes through the
[0063]
Similar to the first embodiment, the alignment film, the substrate, the protective film, the electrodes, the liquid crystal, the insulating film, the polarizing plate, the retardation plate, the scattering layer, and the like that constitute the reflective liquid crystal device are yellowish. These materials were optimized and set to approach white. For example, the polarizing plate is b in FIG.*A product with a value close to 0 was selected. According to the experiment, the hue of the reflected light of the reflective liquid crystal device at this time is 2 <b as shown in FIG.*<6 range. Therefore, the hue of the reflection spectral characteristic of the optical
[0064]
The effect of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal device for explaining the effect of the present invention.
[0065]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of the third 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. .
[0066]
In this embodiment, a
[0067]
On the other hand, a thin film Al 319 with a film thickness of 30 nm is formed on the inner surface of the lower transparent substrate 307, and a
[0068]
A
[0069]
First, the reflective display will be described. The external light passes through the
[0070]
Next, transmissive display will be described. Light from the backlight (illuminating device) becomes predetermined elliptically polarized light by the polarizing plate 309 and the phase difference plate 308, and a part thereof is introduced into the
[0071]
As in the first and second embodiments, the alignment film, the substrate, the protective film, the electrodes, the liquid crystal, the insulating film, the polarizing plate, the retardation plate, the scattering layer, and the like constituting the transflective liquid crystal device are yellow. It has a taste. These materials were optimized and set to approach white (hue b*Was set close to 0). According to experiments, the hue of the reflected light of the transflective liquid crystal device at this time is 2 <b as shown in FIG.*<6 range. Therefore, the hue of the reflection spectral characteristic of the optical thin film 312 formed on the observer-side surface of the
[0072]
The effect of the present invention in the reflective display of the transflective liquid crystal device will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal device for explaining the effect of the present invention. In FIG. 9, a polarizing plate, a retardation plate, and an illumination device (backlight) below the liquid crystal cell used for transmissive display are omitted. The light 903 of the
[0073]
In this embodiment, the thin film Al is used for the semi-transmissive reflective layer, but a reflective layer having an opening may be used.
[0074]
(Fourth embodiment)
Three examples of the electronic apparatus according to claim 10 of the present invention are shown.
[0075]
The liquid crystal device of the present invention can reduce the unnecessary coloring of the reflective display, can realize a reflective color display that is bright, has good visibility, and has good color development. Suitable for
[0076]
FIG. 8A 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. Therefore, a display device used for a mobile phone is preferably a liquid crystal device with low power consumption, brightness, and good visibility. The liquid crystal device of the present invention can reduce the unnecessary coloring of the reflective display, and can realize a reflective color display that is bright, has good visibility, and has good color development.
[0077]
FIG. 8B 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 and high visibility, as well as being bright and small in color. Therefore, a very high-quality color display can be obtained as compared with the conventional liquid crystal device.
[0078]
FIG. 8C 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 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 a portable information device because it has no unnecessary color, is bright, and has a bright display, regardless of whether it is a reflective type or a transflective type.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the reflection-type color liquid crystal device that reduces unnecessary coloring of the reflective display, is bright, has good visibility, and has good color development (a transflective liquid crystal device having a reflection function). Can be realized).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a reflective liquid crystal device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a second embodiment of the reflective liquid crystal device according to the invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a structure of a third embodiment of a transflective liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing reflection spectral characteristics of an optical structure.
FIG. 5 is a diagram showing a system for measuring reflection spectral characteristics.
FIG. 6 is a diagram illustrating spectral characteristics of light transmitted through a polarizing plate.
FIG. 7 is a diagram illustrating spectral characteristics when light passes twice through a material (for example, a protective film) used in a liquid crystal device.
FIG. 8 is a schematic view of an electronic apparatus equipped with a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a hue of light transmitted through a polarizing plate.
FIG. 11 is a diagram illustrating a hue of reflected light in a reflective liquid crystal device (including a transflective liquid crystal device) in which an optimum material is set.
FIG. 12 is a diagram illustrating the hue of reflected light in a reflective liquid crystal device (including a transflective liquid crystal device).
[Explanation of symbols]
101, 201, 301, 309 ... polarizing plate
102, 103, 202, 302, 308 ... retardation plate
104, 204, 304 ... upper transparent substrate
105, 205, 305 ... Liquid crystal layer
106, 206, 306 ... sealant
107, 207, 307 ... lower substrate
108, 208, 318 ... Color filters
109, 209, 317 ... protective film
110, 210, 313, 316 ... Transparent electrode
111, 113, 211, 213, 314, 315 ... Alignment film
112 ... uneven reflective electrode
114, 214, 312, 505, 906 ... optical thin film (optical structure)
203, 303 ... scattering layer
212 ... Specular reflection electrode
310 ... Light guide plate
311 ... Fluorescent tube
319 ... Thin film Al (semi-transmissive reflective layer)
501, 901 ... Light source
502 ... Spectroscope (light receiving unit)
503, 903 ... Incident light
504 ... Reflected light
506: Light absorber
902 ... Observer
904 ... Reflected light from optical thin film (optical structure)
905 ... Reflected light from the reflective liquid crystal device
907 ... Reflective layer
Claims (7)
前記液晶セルは、配向膜、基板、保護膜、電極、液晶、絶縁膜、偏光板、及び位相差板のうち少なくとも１つを具備し、
前記液晶セルに入射した外光は前記反射層によって反射され再び前記液晶セルを透過した後に前記液晶セルから出射され、
前記液晶セルから出射する前記外光は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率が高く、
前記液晶セルを出射する光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊が、０＜ｂ＊＜１０を呈し、
前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、反射光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊を−１０＜ｂ＊＜０とする光学構造体が配置されてなることを特徴とする液晶装置。In a liquid crystal device having a reflective layer that reflects external light transmitted through a liquid crystal cell,
The liquid crystal cell includes at least one of an alignment film, a substrate, a protective film, an electrode, a liquid crystal, an insulating film, a polarizing plate, and a retardation plate,
The external light incident on the liquid crystal cell is reflected by the reflective layer and is transmitted through the liquid crystal cell again and then emitted from the liquid crystal cell.
The external light emitted from the liquid crystal cell has a higher transmittance on the long wavelength side than the short wavelength side transmittance in the visible light region,
The hue b * in the CIE 1976 standard L * a * b * display system of the light emitted from the liquid crystal cell exhibits 0 <b * <10;
An optical structure having a hue b * in a CIE 1976 standard L * a * b * display system of reflected light of −10 <b * <0 is disposed on the surface on the side where the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted. A liquid crystal device characterized by comprising:
前記液晶セルには、保護膜が設けられており、
前記液晶セルに入射した外光は前記保護膜を通過後、前記反射層によって反射され再び前記保護膜を透過した後に前記液晶セルから出射され、
前記保護膜から出射する前記外光は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率が高く、
前記保護膜を出射する光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊が、２＜ｂ＊＜６を呈し、
前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、反射光のＣＩＥ１９７６規格 Ｌ＊ａ＊ｂ＊表示系における色相ｂ＊を−６＜ｂ＊＜−２とする光学構造体が配置されてなることを特徴とする液晶装置。In a liquid crystal device having a reflective layer that reflects external light transmitted through a liquid crystal cell,
The liquid crystal cell is provided with a protective film,
The external light incident on the liquid crystal cell passes through the protective film, is reflected by the reflective layer, and is transmitted through the protective film again and then emitted from the liquid crystal cell.
The external light emitted from the protective film has a higher transmittance on the long wavelength side than the transmittance on the short wavelength side in the visible light region,
CIE 1976 standard of light emitted from the protective film L * a * b * The hue b * in the display system exhibits 2 <b * <6,
An optical structure in which the hue b * in the CIE 1976 standard L * a * b * display system of reflected light is −6 <b * <− 2 is disposed on the surface on the side from which the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted. A liquid crystal device characterized by comprising:
前記液晶セルには、保護膜が設けられており、
前記液晶セルに入射した前記外光は前記保護膜を通過後、前記反射層によって反射され再び前記保護膜を透過した後に前記液晶セルから出射され、
前記保護膜は可視光域の短波長側の透過率よりも長波長側の透過率のほうが高く、
前記液晶セルを透過した光が出射する側の表面には、可視光域の短波長側を長波長側より強く反射する光学構造体が配置されてなることを特徴とする液晶装置。In a liquid crystal device having a reflective layer that reflects external light transmitted through a liquid crystal cell,
The liquid crystal cell is provided with a protective film,
The external light incident on the liquid crystal cell is emitted from the liquid crystal cell after passing through the protective film, reflected by the reflective layer and again transmitted through the protective film,
The protective film has higher transmittance on the long wavelength side than on the short wavelength side in the visible light region,
2. A liquid crystal device according to claim 1, wherein an optical structure that reflects the short wavelength side of the visible light region more strongly than the long wavelength side is disposed on the surface on the side from which the light transmitted through the liquid crystal cell is emitted.
前記保護膜は前記カラーフィルタ上に設けられてなることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の液晶装置。The liquid crystal cell includes a color filter,
The protective film liquid crystal device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that thus provided on the color filter.
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