JP4122926B2 - Liquid crystal display 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、液晶表示装置及び電子機器に関し、特に、液晶表示装置の反射偏光層の構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置はバックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されている。ところが、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示を視認することが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形態の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行うことができるようにしたものである。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。半透過反射型液晶表示装置に用いる半透過反射板としては、例えば光透過用の開口部を設けた金属膜、あるいは例えば膜厚の調整によって入射光の一部を反射し、一部を透過する膜、いわゆるハーフミラーなどが従来から用いられている。
【0003】
また、従来から、プリズムの表面に形成した誘電体多層膜を半透膜とし、入射光を互いに偏光方向が直交する2つの直線偏光に分離する偏光ビームスプリッタ(Polarized Beam Splitter,以下、PBSと略記する)が知られている。そして、これを複数個アレイ状に配置したPBSアレイを反射型偏光板として用いることが提案されている(例えば、特許文献1)。また、このPBSアレイを液晶パネルとバックライトとの間に配置した液晶表示装置が提案されている(例えば、特許文献2)。この液晶表示装置によれば、バックライトから射出された光のうち、PBSアレイによって分離された一方の直線偏光を液晶パネルに向けて射出させる一方、他方の直線偏光を反射させてバックライト側に戻し、再度光源光として利用することで光の利用効率の高い液晶表示装置を実現することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−19208号公報
【特許文献2】
特開平7−64085号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、液晶表示装置の半透過反射板として、上記のPBSアレイを用いることができる。
すなわち、液晶層とバックライトとの間にPBSアレイを備えておけば、上基板の上方から入射した外光が液晶層を透過しつつその偏光状態を変えてPBSアレイに到達し、このPBSアレイにて一方の直線偏光が反射されて上基板側へ戻る一方、他方の直線偏光が下側に透過することで反射モードの明暗表示を行うことができる。また、バックライトから射出された光のうち、一方の直線偏光がPBSアレイを透過して表示に寄与し、この直線偏光が液晶層を透過しつつその偏光状態を変えることで透過モードの明暗表示を行うことができる。
この液晶表示装置によれば、外光またはバックライトの光を表示に利用するにあたり、円偏光から直線偏光への変換あるいは直線偏光から円偏光への変換が生じないため、この変換に伴う光損失がなく、比較的明るい表示が可能である。
【0006】
しかしながら、誘電体多層膜を有するPBSアレイを用いた半透過反射板の原理は誘電体多層膜における多重反射干渉によるものであり、反射板の光学特性(分光特性、偏光特性)は、光の入射角度及び観察方向に大きく依存するという特徴を有しているため、この半透過反射板を具備した液晶表示装置は、反射モードの表示において視角により表示色が異なって見えるという問題点を有していた。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、視角特性が改善され、色付きが少なく、視認性に優れる液晶表示装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、上記目的を達成するために、互いに対向する第1基板と第2基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層の前記第1基板側に第1偏光層が備えられ、前記液晶層の前記第2基板側に反射偏光層が備えられた液晶表示装置であって、前記反射偏光層が、断面三角波状をなす複数の凸条の斜面上に複数の誘電体膜が積層されてなる誘電体積層膜を有し、前記誘電体積層膜が、前記凸条の稜線部と前記凸条の谷線部とで、異なる膜厚に形成されたことを特徴としている。
すなわち、本発明の液晶表示装置は、断面三角波状の凸条の斜面に形成された誘電体積層膜を有する下反射偏光層(いわゆるPBSアレイ型反射偏光層)を半透過反射層として備えた半透過反射型の液晶表示装置である。そして、上記誘電体積層膜が、前記凸条の斜面に沿って連続的に膜厚が変化するように形成されたものである。この構成によれば、前記斜面上における膜厚の変化によって誘電体積層膜の反射特性にある程度のばらつきを持たせることができるので、視角により反射光が色付いて見える現象が緩和される。これにより、表示の視角依存が小さく、色付きの少ない表示が得られる。
【0009】
本発明の液晶表示装置においては、前記凸条の稜線部における誘電体積層膜の膜厚が、前記凸条の谷線部における誘電体積層膜の膜厚の1.1倍以上又は0.9倍以下とされることが好ましい。
上記誘電体積層膜のそれぞれの部位における膜厚の比を上記範囲とすることで、視角による表示光の色付きを低減し、高品位の表示を得ることができる。前記膜厚の比が、1.1倍未満、又は0.9倍を越える場合には、凸条の稜線部と谷線部とにおける膜厚の差が小さすぎるために、視角による表示光の色付きが生じ易くなる。
【0010】
本発明の液晶表示装置においては、前記凸条の稜線部における誘電体積層膜の膜厚が、前記凸条の谷線部における誘電体積層膜の膜厚の1.2倍以上、又は0.8倍以下とされることがより好ましい。
上記構成によれば、より効果的に表示光の色付きを防止することができ、特に視認性に優れる液晶表示装置を提供することができる。
【0011】
本発明の液晶表示装置においては、前記誘電体積層膜の層数が9層以下であることが好ましい。
また前記誘電体積層膜の層数が7層以下であることがより好ましい。
上記誘電体積層膜は、PBSアレイとしての反射特性、偏光特性が得られる範囲において、透過率を高めるに可能な限り薄くすることが好ましく、本発明に係る液晶表示装置に適用される誘電体積層膜では、その層数を10層以上とする必要はない。
【0012】
本発明の液晶表示装置は、前記誘電体積層膜を構成する誘電体膜のうち、少なくとも1層の誘電体膜の膜厚が15nm以下とされた構成とすることが好ましい。
上記構成によれば、表示光の色付きをさらに効果的に抑制し、視角特性、視認性に特に優れる液晶表示装置を構成することができる。
【0013】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。係る構成によれば、視認性の視角依存が小さく、また色付きも少ない表示が得られ、視認性に優れる表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面構造図である。本実施の形態の液晶表示装置は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、以下の各図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【0015】
本実施の形態の液晶表示装置は、図1に示すように、下基板2と上基板3とが対向配置され、これら基板2,3間の空間にSTN(Super Twisted Nematic)液晶からなる液晶層4が挟持された液晶セルを有している。
ガラスや樹脂等の透明基板からなる下基板2の内面側には、後述する下反射偏光層6が形成され、この下反射偏光層6上にインジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極8が図示横方向に延在し、この走査電極8を覆うようにポリイミド等からなる配向膜9が積層されている。また、下基板2の外面側には下偏光板20が設けられている。さらに、下偏光板の外面側には、光源、リフレクタ、導光板、反射板等を有するバックライトが設けられている。
【0016】
一方、ガラスや樹脂等の透明基板からなる上基板3の内面側には、下基板2の走査電極8と直交するようにR(赤)、G(緑)、B(青)の色材層が紙面に垂直な方向に延在してこの順番に繰り返し配列しており、カラーフィルターを構成している。そして、カラーフィルターの色材層による凹凸を平坦化するための平坦化膜12が積層されている。そして、平坦化膜12上に、ITO等の透明導電膜からなるストライプ状の信号電極14が紙面に垂直な方向に延在しており、この走査電極14上にポリイミド等からなる配向膜15が積層形成されている。また、上基板3の外面側には、前方散乱板16と、位相差板17と、上偏光板13がこの順に設けられている。
【0017】
図2は、図1に示す下反射偏光層6を拡大して示す部分断面図であり、図3は、図2に示す凸条42のうち、1つの凸条42を拡大して示す部分断面図である。
下反射偏光層6は、図2に示すように、下基板上に形成されたアクリル等の透明樹脂からなる基材層44と、複数の誘電体膜が積層されてなる誘電体積層膜40と、この誘電体積層膜40を保護し、下反射偏光層6の図示上面側を平坦化するために形成されたアクリル等からなる透明の樹脂層45と、から構成されている。基材層44は、2つの斜面を有する三角柱状の複数の凸条42を有しており、これら複数の凸条42が連続して周期的に形成されることにより断面三角波状をなしている。
【0018】
誘電体積層膜40は、図3に示すように、屈折率の異なる2種の材料からなる誘電体膜41が凸条42の斜面に沿って形成されたものである。本実施の形態の場合、例えばTiO膜とSiO膜とが合わせて7層交互に積層されている。1層の誘電体膜41の膜厚は10nm〜100nm程度であり、誘電体積層膜の総膜厚は300nm〜1000nm程度とされている。凸条42の高さは0.5μm〜3μmである。また、凸条42,42間のピッチは1μm〜6μm程度とされている。誘電体膜41の材料としては、上記TiO、SiOの他、Ta、Si等を用いることができる。
そして、本実施形態に係る誘電体積層膜40は、図3に示すように、凸条42の斜面に沿ってその膜厚が徐々に変化して形成されており、凸条42の谷線部における誘電体積層膜40の膜厚aと、凸条42の稜線部における誘電体積層膜40の膜厚bとが異なるように形成されている。このときの膜厚の変化の割合が凸条42の斜面に沿って一定である必要はない。この構成により、誘電体積層膜40の反射特性にある程度のばらつきを与えることができ、従来視角により敏感に変化していた誘電体積層膜の分光特性、偏光特性が互いに補償されるようすることができる。その結果、本発明に係る液晶表示装置では、色味の少ない反射特性、及び透過特性を得られるようになっている。
【0019】
上記構成を備えた下反射偏光層6は、図2に示すように凸条42が紙面と垂直に延在するように配置されている場合には、図示上方から自然光Lを入射させると、その一部を反射し、一部を透過するとともにその偏光を分離する機能を有しており、具体的には、図2に示すように、反射光Lrは紙面と垂直な直線偏光となり、透過光Ltは紙面と平行な直線偏光となる。
【0020】
本実施形態の液晶表示装置では、前記凸条42の谷線部における膜厚aと稜線部おける膜厚bとの比a/bが、1.1以上、又は0.9以下となるように誘電体積層膜40の各部の膜厚を調整することが好ましく、より好ましくは、前記比a/bは、1.2以上、又は0.8以下とするのがよい。すなわち、誘電体積層膜40の面内における膜厚の変位幅が最大で10%以上とされることが好ましく、20%以上とされることがより好ましい。
上記誘電体積層膜40の膜厚の差が大きくなるほど、誘電体積層膜40の反射特性のばらつきを大きくすることができ、表示の色付きや視角依存をより効果的に低減することができるが、誘電体膜41を部位により極端に厚く(又は薄く)すると製造が困難になるため、前記膜厚の変位幅は50%以下とするのがよい。
【0021】
このように、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置によれば、下反射偏光層6を構成する誘電体積層膜40の膜厚を面内で部分的に異ならせて形成することで、誘電体積層膜40の反射特性にある程度のばらつきを持たせているので、表示に色味が付いたり、視角により表示が色付いて見えるのを防止することができ、視認性に優れる表示を得ることができる。
【0022】
尚、本実施の形態では、本発明を半透過反射型のパッシブマトリクス型液晶表示装置に適用した構成について説明したが、本発明は、反射型の液晶表示装置や、アクティブマトリクス型の液晶表示装置にも問題なく適用することができるのは勿論である。
【0023】
以下、図1に示す本実施形態の液晶表示装置の動作原理について図4を参照して説明する。
以下に本構成の液晶表示装置の動作原理について説明する。図4は、本発明を半透過型の液晶表示装置に適用した場合の動作原理を説明するための説明図であり、図4(a)は透過モード、図4(b)は反射モードの光の経路を示している。これらの図には、本発明の液晶表示装置の構成要素のうち、説明に必要な構成要素のみを示しており、液晶53を挟んで上下に上偏光板54と下反射偏光層51が設けられ、この下反射偏光層51の外側に下基板50が配置され、下基板50の外面側に下偏光層55が形成されている。下偏光層55の外側(図示下面側)には、照明装置58が設けられ、この照明装置58の外面側に反射板59が設けられている。
【0024】
前記上偏光板54は紙面に垂直な方向の透過軸を有しており、下偏光層55は、紙面に平行な透過軸を有している。また、上記下反射偏光層51は、半透過反射型の反射偏光層とされており、紙面に垂直な方向の透過軸とこの透過軸と直交する反射軸を有している。そして、透過軸に平行な偏光はその大部分を透過させ、残りの成分を反射させるが、反射軸に平行な偏光では全体のうち大部分の光を反射させ、一部の光を透過させるようになっている。すなわち、下反射偏光層51は、その反射軸に平行な偏光に対しても半透過反射型とされている。上記下反射偏光層51は、図4に示す反射偏光層44と同様の構成であり、透過軸が図4の紙面に垂直となるよう配置されている。つまり、図4に示す反射偏光層44の溝が、図4の紙面に平行となるように配置されている。
【0025】
以下、図4(a)に示す透過モードで表示を行う場合について説明する。
本発明の液晶表示装置では、透過モードの表示を照明装置58から出射された光を利用して行うようになっている。照明装置58から出射された光は、紙面に平行な透過軸を有する下偏光層55により紙面に平行な偏光へ変換され、その後下基板50を透過して下反射偏光層51に入射する。この下反射偏光層51は、上述のように紙面に垂直な透過軸を有しており、下偏光層55により紙面に平行な偏光とされた光の一部は反射されて照明装置58側へ戻される反射光61とされ、一部は透過されて液晶53に入射する透過光60とされる。
【0026】
次いで、液晶53に入射した前記透過光60は、液晶53に電圧が印加された状態(オン状態)であれば、液晶53による作用をほとんど受けずに上偏光板54に到達し、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板54に吸収され、画素が暗表示される。一方、液晶53に電圧が印加されない状態(オフ状態)であれば、前記液晶53に入射した透過光60は、液晶53の旋光作用により紙面に垂直な偏光へと変換され、上偏光板54に到達する。そして、上偏光板54の透過軸と平行な偏光であるこの光は、上偏光板54を透過し、画素が明表示されるようになっている。
【0027】
ここで、下反射偏光層51の裏面側(下基板50側)で反射された反射光60に着目すると、この反射光60は、下基板50、下偏光層55を透過して照明装置58へと戻り、照明装置58外面側に設けられた反射板59により反射され、再び下偏光層55へ向かう光として再利用される。そして、この光は再び下反射偏光層51へ到達し、一部は透過されて液晶53に入射し、一部は反射されて照明装置58側へ戻される。このように下反射偏光層51で反射された光は、下反射偏光層51と反射板59の間で反射を繰り返すうちに下反射偏光層51を透過し、表示に寄与する光として利用される。従って、本発明の液晶表示装置においては、照明装置58から出射された光のうち、下偏光層55を透過した光を最大限に利用することができ、明るい表示を得ることができる。
【0028】
次に、図4(b)に示す反射モードで表示を行う場合について説明する。
図4(b)に示すように、上偏光板54の上方から入射した光は、まず、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板54により紙面に垂直な偏光に変換されて液晶53に入射する。次いで、液晶がオン状態であれば、この入射光は液晶53による作用をほとんど受けずに下反射偏光層51に到達する。そして下反射偏光層51は、紙面に垂直な透過軸と、紙面に平行な反射軸を有しているので、この下反射偏光層51に到達した光は下反射偏光層51を透過する。その後、下基板50を透過して、紙面に平行な透過軸を有する下偏光層55により吸収され、画素が暗表示される。
【0029】
一方、液晶53がオフ状態であれば、液晶53に入射した光は、液晶53の旋光作用により紙面に平行な偏光へ変換され、下反射偏光層51へ到達する。そして、紙面に平行な反射軸を有する下反射偏光層51によりその一部が反射されて反射光63とされ、一部は透過されて透過光62とされる。再度液晶53へ入射した前記反射光63は、液晶53の旋光作用により再び紙面に垂直な偏光へ変換されて上偏光板54を透過し、画素が明表示される。また、下反射偏光層51を透過した透過光62は、下基板50及び下偏光層55を透過して照明装置58へ出射される。照明装置58には反射板59が設けられているので、この透過光62の一部は反射板59で反射されて下基板50側へ戻るが、この光が液層53に入射すると、明表示された画素はより明るくなるので、この下反射偏光層51を透過した光が表示に悪影響を与えることはない。
【0030】
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、下反射偏光層6が表示領域内で全面に設けられている構成について説明したが、本発明に係る液晶表示装置としては、前記下反射偏光層が、前記下基板の内面側に部分的に設けられ、前記下反射偏光層の下側に、下偏光層が設けられた構成も適用することもできる。この構成を本発明の第2の実施形態として図5を参照して以下に説明する。
図5に示す液晶表示装置が、図1に示す半透過反射型の液晶表示装置と異なる点は、バックライト5から出射された光を透過させるための開口部10が設けられた下反射偏光層36を備えた点のみであり、その他の構成は図1に示す液晶表示装置と共通である。従って、図5に示す構成要素のうち、図1と共通のものには同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0031】
図5に示す本実施形態の液晶表示装置に備えられた下反射偏光層36はそれぞれのドットに対応する複数の開口部10が形成されている以外は、図1に示す下反射偏光層6と同様の構成とされ、図2及び図3に示す構造の誘電体積層膜が凸条の斜面に沿って形成された構造を備えている。
従って、本実施形態に係る下反射偏光層36においても、誘電体積層膜40の膜厚が、凸条42の稜線部と谷線部とにおいて互いに異なるように形成されているので、下反射偏光層36の反射特性にある程度のばらつきが付与され、表示に色味が付いたり、視角により表示が色付いて見えるのを防止することができる。
【0032】
本実施形態の液晶表示装置によっても、図1に示す第1の実施形態の液晶表示装置と同様に、透過モードと反射モードを切り替えた表示を行うことができる。以下に、図5に示す本実施形態の液晶表示装置の動作原理について図6を参照して説明する。
図6は、本発明に係る半透過反射型の液晶表示装置の動作原理を説明するための説明図であり、この図に示す液晶表示装置は、液晶53の上下に上偏光板54及び下反射偏光層51を備え、下反射偏光層51の下側に下基板50と下偏光層55が配置され、下偏光層55の外面側に、照明装置58及び反射板59を備えて構成されている。そして、本構成の液表表示装置には、下反射偏光層51に、照明装置58から出射された光を透過させるための開口部57が設けられており、それ以外は図4に示すものと同様の構成である。尚、図6に示す構成要素のうち、図4と同一の符号が付された構成要素は、図4と同一のものとし、その詳細な説明は省略する。
【0033】
図6に示す液晶表示装置において、透過モードの表示を行う場合には、図6(a)に示すように、照明装置58から出射された光は、下偏光層55により紙面に平行な偏光へ変換されて下基板50を透過し、次いで、その一部が開口部57を通過して液晶53に入射して表示に利用されるようになっている。液晶53に入射した光は、液晶53がオン状態であれば、液晶53による作用をほとんど受けずに上偏光板54に到達し、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板54に吸収され、画素は暗表示される。一方、液晶53がオフ状態であれば、液晶の旋光作用により紙面に平行な偏光から紙面に垂直な偏光へ変換され、上偏光板54を透過して画素が明表示されるようになっている。
【0034】
また、上記下反射偏光層51の開口部57に入射せず、下反射偏光層51の下面側で反射された光は、照明装置58側へ戻され、照明装置58外面側の反射板59により反射されて再び下反射偏光層51へ入射する光となる。このようにして下反射偏光層51と反射板59との間で反射を繰り返すうち、開口部57へ入射し、表示に利用されるようになっている。従って、本構成によれば、透過モードにおいて明るい表示が得られ、視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
【0035】
図6に示す液晶表示装置において反射モードの表示を行う場合には、図6(b)に示すように、上偏光板54の上方から入射した外光が、上偏光板54により紙面に垂直な偏光へ変換され、液晶53へ入射する。ここで、液晶53がオン状態であれば、入射した光は液晶53による作用をほとんど受けずに下反射偏光層51へ到達し、紙面に垂直な透過軸を有する下反射偏光層51を透過されて下偏光層55へ到達する。そして、紙面に平行な透過軸を有する下偏光層55に吸収される。このようにして画素が暗表示される。
一方、液晶53がオフ状態の場合には、入射した光は液晶53の旋光作用により紙面に平行な偏光へ変換されて下反射偏光層51に到達し、この紙面に垂直な透過軸(紙面に平行な反射軸)を有する下反射偏光層51により反射されて液晶53側へ向かう光とされ、液晶53の旋光作用により再び紙面に垂直な偏光へ変換されて、紙面に垂直な透過軸を有する上偏光板54を透過し、上方へ出射される。このようにして画素が明表示される。
【0036】
(電子機器)
図7は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話1300は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高品位のカラー表示を提供することができる。
【0037】
【実施例】
(実施例1)
本例では、図1に示す構成を基本構成とするとともに、図3に示す誘電体積層膜40の膜厚a、bを種々に変更して5種類(表2に示すサンプル1〜5)の液晶表示装置を作製し、その視認性について評価した。
【0038】
本実施例の各サンプルを作製するに際して、下反射偏光層6は、以下の工程により作製した。
まず、ラミネート法により下基板2上に45°〜55°の傾斜角(下基板2の主面と、凸条42の斜面との成す角度)のプリズムアレイを形成した。次いで、RFイオンプレーティング法(スパッタ法もしくは真空蒸着法でもよい)により誘電体膜41を複数積層して誘電体積層膜40を形成した。この時、基板温度、雰囲気ガス流量等の作製条件を調節することでプリズムアレイの凸条42の稜線部と谷線部とで誘電体積層膜40の膜厚が異なるように成膜した。
本実施例では、誘電体積層膜40の基本構成を、表1に示す膜構成、及び膜厚比率とし、凸条42の谷線部における膜厚aと、稜線部における膜厚bとが表2に示す組み合わせとなるようにした。
次に、上記誘電体積層膜40上をアクリル樹脂によりオーバーコートして樹脂層45を形成して表面が平坦化された下反射偏光層6を得た。
そして、上記工程により下反射偏光層6が形成された下基板2を公知の液晶パネルの製造工程に供することで図1に示す構成の、サンプル1〜5の液晶表示装置を作製した。
【0039】
次に、上記工程により得られたサンプル1〜5の液晶表示装置を動作させ、反射モードの白表示について目視観察して色付き及び視角特性について評価した。その結果を表2に併記する。
表2に示すように、凸条42の谷線部における誘電体積層膜40の膜厚aと、稜線部における膜厚bとの比a/bが、1.1以上又は0.9以下の範囲とされたサンプル1,4,5の液晶表示装置では、色付きが少なく、また視角依存性も小さくなっており、良好な反射表示が得られることが確認された。特に、膜厚比a/bが、1.2以上、又は0.8以下とされたサンプル1,5の液晶表示装置は、白表示の色付き及び視角依存性がより良好であった。
これに対して、前記比a/bが、0.9を越えて1.1未満の範囲内にあるサンプル2,3の液晶表示装置では、白表示が色付いて見え、また視角により色付きが顕著になる傾向にあった。
【0040】
【表1】

Figure 0004122926
【0041】
【表2】
Figure 0004122926
【0042】
(実施例2)
次に、図1に示す液晶表示装置において、下反射偏光層6の誘電体積層膜40を構成する各誘電体膜41の膜厚を種々に変えたサンプルを作製して、その反射表示の視認性を検証した。本例において作製した液晶表示装置は、上記実施例1と同様に図1に示す基本構成を備え、誘電体積層膜40の層構成を表3に示す構成としたものである。また、各サンプルにおいて、凸条42の谷線部における誘電体積層膜40の膜厚a、及び稜線部における膜厚bは、表4に示す組み合わせとした。尚、各サンプルの作製方法は上記実施例1と同様である。
【0043】
次に、上記工程により得られた層構成1〜3のサンプルの液晶表示装置を動作させ、反射モードの白表示について目視観察して色付き及び視角特性について評価した。その結果を表4に併記する。
表4に示すように、本実施例のサンプルにおいては、凸条42の谷線部における誘電体積層膜40の膜厚aと、稜線部における膜厚bとの比a/bはいずれも0.8以下とされており、いずれも色付きが小さく、また視角依存性も小さくなっており良好な反射表示が得られていたが、表3に示す層厚構成3のサンプルでは、特に色付きが皆無で、視角依存性もほぼない極めて良好な表示を実現していた。
この層厚構成3のサンプルは誘電体積層膜40の第2層が10.1nmとされたものであるが、同じく第2層が21.6nmと薄くされた層構成2のサンプルに比しても極めて良好な表示が得られており、このことから誘電体積層膜を構成する誘電体膜41のうち少なくとも1層を15nm以下の膜厚とするならば、表示の色付き及び視角特性を著しく改善できることが示唆される。
【0044】
【表3】
Figure 0004122926
【0045】
【表4】
Figure 0004122926

【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の第1の実施形態である半透過反射型液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図2】 図2は、図1に示す下反射偏光層を拡大して示す部分断面図である。
【図3】 図3は、図2に示す凸条の1つを拡大して示す部分断面図である。
【図4】 図4は、図1に示す液晶表示装置の動作を説明するための説明図である。
【図5】 図5は、本発明の第2の実施形態である半透過反射型液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図6】 図6は、図5に示す液晶表示装置の動作を説明するための説明図である。
【図7】 図7は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視構成図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置、2 下基板、3 上基板、4 液晶層、5 バックライト、6,36 下反射偏光層、11 カラーフィルタ、13 上偏光板(上偏光層)、16 前方散乱板、20 下偏光板(下偏光層)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic apparatus, and more particularly to a configuration of a reflective polarizing layer of a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Reflective liquid crystal display devices have low power consumption because they do not have a light source such as a backlight, and are conventionally widely used in various portable electronic devices and display units attached to devices. However, since the display is performed using external light such as natural light or illumination light, there is a problem that it is difficult to visually recognize the display in a dark place. Therefore, a liquid crystal display device has been proposed in which outside light is used in a bright place in the same manner as a normal reflection type liquid crystal display device, but in a dark place, the display can be visually recognized by an internal light source. In other words, this liquid crystal display device employs a display method that combines a reflective type and a transmissive type, and reduces power consumption by switching to either the reflective mode or the transmissive mode depending on the ambient brightness. However, a clear display can be performed even when the surroundings are dark. Hereinafter, in this specification, this type of liquid crystal display device is referred to as a “semi-transmissive reflection type liquid crystal display device”. As a transflective plate used for a transflective liquid crystal display device, for example, a metal film provided with an opening for transmitting light, or a part of incident light is reflected by, for example, adjusting the film thickness, and a part is transmitted. Membranes, so-called half mirrors and the like have been used conventionally.
[0003]
Conventionally, a dielectric multilayer film formed on the surface of a prism is a semi-transmissive film, and a polarized beam splitter (hereinafter abbreviated as PBS) that separates incident light into two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other. Is known). Then, it has been proposed to use a PBS array in which a plurality of these are arranged in an array as a reflective polarizing plate (for example, Patent Document 1). A liquid crystal display device in which this PBS array is disposed between a liquid crystal panel and a backlight has been proposed (for example, Patent Document 2). According to this liquid crystal display device, among the light emitted from the backlight, one linearly polarized light separated by the PBS array is emitted toward the liquid crystal panel, while the other linearly polarized light is reflected to the backlight side. A liquid crystal display device with high light use efficiency can be realized by returning and using the light source light again.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-19208
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-64085
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned PBS array can be used as a transflective plate of a liquid crystal display device.
That is, if a PBS array is provided between the liquid crystal layer and the backlight, external light incident from above the upper substrate passes through the liquid crystal layer and changes its polarization state to reach the PBS array. While one linearly polarized light is reflected and returns to the upper substrate side, the other linearly polarized light is transmitted downward, whereby a bright / dark display in the reflection mode can be performed. In addition, one of the light emitted from the backlight is transmitted through the PBS array and contributes to the display, and this linearly polarized light is transmitted through the liquid crystal layer and changes its polarization state to display light and dark in the transmission mode. It can be performed.
According to this liquid crystal display device, there is no conversion from circularly polarized light to linearly polarized light or conversion from linearly polarized light to circularly polarized light when using external light or backlight light for display. And a relatively bright display is possible.
[0006]
However, the principle of a transflective plate using a PBS array having a dielectric multilayer film is based on multiple reflection interference in the dielectric multilayer film, and the optical characteristics (spectral characteristics and polarization characteristics) of the reflector are based on the incidence of light. The liquid crystal display device having the transflective plate has a problem that the display color looks different depending on the viewing angle in the reflection mode display because it has a characteristic that it largely depends on the angle and the observation direction. It was.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that has improved viewing angle characteristics, little coloring, and excellent visibility.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention includes a liquid crystal layer sandwiched between a first substrate and a second substrate facing each other, and a first polarizing layer on the first substrate side of the liquid crystal layer. And a reflective polarizing layer is provided on the second substrate side of the liquid crystal layer, wherein the reflective polarizing layer has a plurality of dielectrics on a plurality of slopes of ridges having a triangular wave cross section. It has a dielectric laminated film formed by laminating body films, and the dielectric laminated film is formed in different film thicknesses in the ridge line portion of the ridge and the valley line portion of the ridge. Yes.
In other words, the liquid crystal display device of the present invention includes a lower reflective polarizing layer (so-called PBS array type reflective polarizing layer) having a dielectric laminated film formed on the slope of a ridge having a triangular wave cross section as a semi-transmissive reflective layer. It is a transflective liquid crystal display device. And the said dielectric laminated film is formed so that a film thickness may change continuously along the slope of the said protruding item | line. According to this configuration, the reflection characteristics of the dielectric laminated film can be varied to some extent by the change in the film thickness on the inclined surface, so that the phenomenon that the reflected light appears to be colored depending on the viewing angle is alleviated. Thereby, the display angle dependence is small, and a display with little coloring is obtained.
[0009]
In the liquid crystal display device of the present invention, the film thickness of the dielectric laminated film in the ridge line portion of the ridge is 1.1 times or more of the film thickness of the dielectric laminated film in the valley line portion of the ridge or 0.9. It is preferable that the ratio is not more than twice.
By setting the ratio of the film thickness at each part of the dielectric laminated film within the above range, coloring of display light depending on the viewing angle can be reduced and high-quality display can be obtained. When the ratio of the film thickness is less than 1.1 times or more than 0.9 times, the difference in film thickness between the ridge line part and the valley line part of the ridge is too small. Coloring tends to occur.
[0010]
In the liquid crystal display device of the present invention, the film thickness of the dielectric laminated film in the ridge line portion of the ridge is 1.2 times or more the film thickness of the dielectric laminated film in the valley line portion of the ridge, or 0. More preferably, it is 8 times or less.
According to the above configuration, it is possible to more effectively prevent coloring of display light, and it is possible to provide a liquid crystal display device that is particularly excellent in visibility.
[0011]
In the liquid crystal display device of the present invention, the number of layers of the dielectric laminated film is preferably 9 or less.
The number of layers of the dielectric laminated film is more preferably 7 or less.
The dielectric laminated film is preferably made as thin as possible in order to increase the transmittance in a range where the reflection characteristic and polarization characteristic as a PBS array can be obtained, and the dielectric laminated film applied to the liquid crystal display device according to the present invention In the film, the number of layers does not need to be 10 or more.
[0012]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that at least one dielectric film of the dielectric films constituting the dielectric multilayer film has a thickness of 15 nm or less.
According to the above configuration, it is possible to configure a liquid crystal display device that more effectively suppresses coloring of display light and is particularly excellent in viewing angle characteristics and visibility.
[0013]
Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention described above. According to such a configuration, it is possible to provide an electronic device including a display unit that is less visible and has less coloration and that has less coloration and has excellent visibility.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram showing a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. The liquid crystal display device of this embodiment is an example of a passive matrix transflective color liquid crystal display device. In each of the following drawings, the film thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
[0015]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a lower substrate 2 and an upper substrate 3 are arranged to face each other, and a liquid crystal layer made of STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal is formed in a space between these substrates 2 and 3. 4 has a liquid crystal cell sandwiched therebetween.
A lower reflective polarizing layer 6 described later is formed on the inner surface side of the lower substrate 2 made of a transparent substrate such as glass or resin, and indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) is formed on the lower reflective polarizing layer 6. A stripe-shaped scanning electrode 8 made of a transparent conductive film such as abbreviated) extends in the horizontal direction in the figure, and an alignment film 9 made of polyimide or the like is laminated so as to cover the scanning electrode 8. A lower polarizing plate 20 is provided on the outer surface side of the lower substrate 2. Further, a backlight having a light source, a reflector, a light guide plate, a reflection plate, and the like is provided on the outer surface side of the lower polarizing plate.
[0016]
On the other hand, on the inner surface side of the upper substrate 3 made of a transparent substrate such as glass or resin, color material layers of R (red), G (green), and B (blue) are orthogonal to the scanning electrodes 8 of the lower substrate 2. Extend in a direction perpendicular to the paper surface and are repeatedly arranged in this order to constitute a color filter. Then, a flattening film 12 for flattening unevenness due to the color material layer of the color filter is laminated. A striped signal electrode 14 made of a transparent conductive film such as ITO extends on the planarizing film 12 in a direction perpendicular to the paper surface, and an alignment film 15 made of polyimide or the like is formed on the scanning electrode 14. They are stacked. A front scattering plate 16, a phase difference plate 17, and an upper polarizing plate 13 are provided in this order on the outer surface side of the upper substrate 3.
[0017]
2 is an enlarged partial cross-sectional view of the lower reflective polarizing layer 6 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged partial cross-section of one of the ridges 42 shown in FIG. FIG.
As shown in FIG. 2, the lower reflective polarizing layer 6 includes a base material layer 44 made of a transparent resin such as acrylic formed on the lower substrate, and a dielectric laminated film 40 in which a plurality of dielectric films are laminated. And a transparent resin layer 45 made of acrylic or the like formed to protect the dielectric laminated film 40 and flatten the upper surface side of the lower reflective polarizing layer 6 in the figure. The base material layer 44 has a plurality of triangular prism-shaped ridges 42 having two inclined surfaces, and the plurality of ridges 42 are formed continuously and periodically to form a triangular wave shape in cross section. .
[0018]
As shown in FIG. 3, the dielectric laminated film 40 is a film in which a dielectric film 41 made of two kinds of materials having different refractive indexes is formed along the slope of the ridge 42. In the case of this embodiment, for example, TiO 2 Film and SiO 2 Seven layers are laminated alternately with the film. The film thickness of one dielectric film 41 is about 10 nm to 100 nm, and the total film thickness of the dielectric laminated film is about 300 nm to 1000 nm. The height of the ridge 42 is 0.5 μm to 3 μm. Further, the pitch between the ridges 42 is set to about 1 μm to 6 μm. As the material of the dielectric film 41, the above TiO 2 , SiO 2 And Ta 2 O 5 Si, etc. can be used.
As shown in FIG. 3, the dielectric laminated film 40 according to the present embodiment is formed by gradually changing the film thickness along the slope of the ridge 42, and the valley line portion of the ridge 42. The film thickness a of the dielectric multilayer film 40 in FIG. 5 is different from the film thickness b of the dielectric multilayer film 40 in the ridge line portion of the ridge 42. It is not necessary for the rate of change in film thickness at this time to be constant along the slope of the ridge 42. With this configuration, the reflection characteristics of the dielectric multilayer film 40 can be varied to some extent, and the spectral characteristics and polarization characteristics of the dielectric multilayer film that have been sensitively changed according to the viewing angle can be compensated for each other. it can. As a result, the liquid crystal display device according to the present invention can obtain reflection characteristics and transmission characteristics with less tint.
[0019]
In the case where the lower reflective polarizing layer 6 having the above configuration is arranged so that the ridges 42 extend perpendicular to the paper surface as shown in FIG. It has a function of reflecting a part of the light, transmitting a part of the light, and separating the polarized light. Specifically, as shown in FIG. 2, the reflected light Lr becomes a linearly polarized light perpendicular to the paper surface. Lt is linearly polarized light parallel to the paper surface.
[0020]
In the liquid crystal display device of this embodiment, the ratio a / b between the film thickness a in the valley line portion of the ridge 42 and the film thickness b in the ridge line portion is 1.1 or more or 0.9 or less. It is preferable to adjust the film thickness of each part of the dielectric laminated film 40, and more preferably, the ratio a / b is 1.2 or more, or 0.8 or less. That is, the maximum displacement width of the film thickness in the plane of the dielectric laminated film 40 is preferably 10% or more, and more preferably 20% or more.
As the difference in the film thickness of the dielectric multilayer film 40 increases, the variation in the reflection characteristics of the dielectric multilayer film 40 can be increased, and the display coloring and viewing angle dependency can be reduced more effectively. Since manufacturing becomes difficult if the dielectric film 41 is extremely thick (or thin) depending on the part, the displacement width of the film thickness is preferably 50% or less.
[0021]
As described above, according to the liquid crystal display device of the present embodiment having the above-described configuration, the dielectric laminated film 40 constituting the lower reflective polarizing layer 6 is formed by partially varying the film thickness in the plane. Since the reflection characteristics of the dielectric laminated film 40 have a certain degree of variation, it is possible to prevent the display from being tinted or from being colored depending on the viewing angle, thereby obtaining a display with excellent visibility. be able to.
[0022]
In this embodiment mode, the configuration in which the present invention is applied to a transflective passive matrix liquid crystal display device has been described. However, the present invention is not limited to a reflective liquid crystal display device or an active matrix liquid crystal display device. Of course, the present invention can be applied without any problem.
[0023]
Hereinafter, the operation principle of the liquid crystal display device of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
The operation principle of the liquid crystal display device having this configuration will be described below. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the operation principle when the present invention is applied to a transflective liquid crystal display device. FIG. 4A shows light in a transmission mode and FIG. 4B shows light in a reflection mode. Shows the route. In these drawings, only the components necessary for the description are shown among the components of the liquid crystal display device of the present invention, and an upper polarizing plate 54 and a lower reflective polarizing layer 51 are provided above and below the liquid crystal 53. The lower substrate 50 is disposed outside the lower reflective polarizing layer 51, and the lower polarizing layer 55 is formed on the outer surface side of the lower substrate 50. An illumination device 58 is provided on the outer side (lower surface side in the drawing) of the lower polarizing layer 55, and a reflection plate 59 is provided on the outer surface side of the illumination device 58.
[0024]
The upper polarizing plate 54 has a transmission axis perpendicular to the paper surface, and the lower polarizing layer 55 has a transmission axis parallel to the paper surface. The lower reflective polarizing layer 51 is a transflective reflective polarizing layer, and has a transmission axis perpendicular to the paper surface and a reflection axis perpendicular to the transmission axis. The polarized light parallel to the transmission axis transmits most of it and reflects the remaining components, but the polarized light parallel to the reflection axis reflects most of the light and transmits some of the light. It has become. That is, the lower reflective polarizing layer 51 is a semi-transmissive reflective type for polarized light parallel to the reflection axis. The lower reflective polarizing layer 51 has the same configuration as the reflective polarizing layer 44 shown in FIG. 4, and is arranged so that the transmission axis is perpendicular to the paper surface of FIG. That is, the grooves of the reflective polarizing layer 44 shown in FIG. 4 are arranged so as to be parallel to the paper surface of FIG.
[0025]
Hereinafter, a case where display is performed in the transmission mode illustrated in FIG.
In the liquid crystal display device of the present invention, the transmission mode display is performed using the light emitted from the illumination device 58. The light emitted from the illumination device 58 is converted into polarized light parallel to the paper surface by the lower polarizing layer 55 having a transmission axis parallel to the paper surface, and then passes through the lower substrate 50 and enters the lower reflective polarizing layer 51. The lower reflective polarizing layer 51 has a transmission axis perpendicular to the paper surface as described above, and a part of the light polarized parallel to the paper surface by the lower polarizing layer 55 is reflected to the illumination device 58 side. The reflected light 61 is returned, and part of the reflected light 61 is transmitted and is transmitted light 60 that enters the liquid crystal 53.
[0026]
Next, the transmitted light 60 incident on the liquid crystal 53 reaches the upper polarizing plate 54 with almost no action of the liquid crystal 53 when a voltage is applied to the liquid crystal 53 (on state), and is perpendicular to the paper surface. Is absorbed by the upper polarizing plate 54 having a transparent axis, and the pixel is darkly displayed. On the other hand, if no voltage is applied to the liquid crystal 53 (off state), the transmitted light 60 incident on the liquid crystal 53 is converted into polarized light perpendicular to the paper surface by the optical rotation of the liquid crystal 53, and is transmitted to the upper polarizing plate 54. To reach. The light, which is polarized light parallel to the transmission axis of the upper polarizing plate 54, passes through the upper polarizing plate 54, so that the pixels are brightly displayed.
[0027]
Here, when attention is focused on the reflected light 60 reflected on the back surface side (lower substrate 50 side) of the lower reflective polarizing layer 51, the reflected light 60 passes through the lower substrate 50 and the lower polarizing layer 55 to the illumination device 58. Then, the light is reflected by the reflection plate 59 provided on the outer surface side of the illumination device 58 and is reused as the light toward the lower polarizing layer 55 again. Then, this light reaches the lower reflective polarizing layer 51 again, part of it is transmitted and enters the liquid crystal 53, and part of it is reflected and returned to the illumination device 58 side. Thus, the light reflected by the lower reflective polarizing layer 51 passes through the lower reflective polarizing layer 51 while being repeatedly reflected between the lower reflective polarizing layer 51 and the reflection plate 59, and is used as light contributing to display. . Therefore, in the liquid crystal display device of the present invention, light transmitted through the lower polarizing layer 55 among the light emitted from the illumination device 58 can be utilized to the maximum, and a bright display can be obtained.
[0028]
Next, a case where display is performed in the reflection mode illustrated in FIG.
As shown in FIG. 4B, light incident from above the upper polarizing plate 54 is first converted into polarized light perpendicular to the paper surface by the upper polarizing plate 54 having a transmission axis perpendicular to the paper surface, and enters the liquid crystal 53. To do. Next, if the liquid crystal is in an ON state, the incident light reaches the lower reflective polarizing layer 51 with almost no action by the liquid crystal 53. Since the lower reflective polarizing layer 51 has a transmission axis perpendicular to the paper surface and a reflective axis parallel to the paper surface, the light reaching the lower reflective polarizing layer 51 is transmitted through the lower reflective polarizing layer 51. Thereafter, the light passes through the lower substrate 50 and is absorbed by the lower polarizing layer 55 having a transmission axis parallel to the paper surface, and the pixels are darkly displayed.
[0029]
On the other hand, if the liquid crystal 53 is in the OFF state, the light incident on the liquid crystal 53 is converted into polarized light parallel to the paper surface by the optical rotation of the liquid crystal 53 and reaches the lower reflective polarizing layer 51. A part of the light is reflected by the lower reflective polarizing layer 51 having a reflection axis parallel to the paper surface to be reflected light 63, and part of the light is transmitted to be transmitted light 62. The reflected light 63 incident on the liquid crystal 53 again is converted into polarized light perpendicular to the paper surface again by the optical rotation of the liquid crystal 53, passes through the upper polarizing plate 54, and the pixels are brightly displayed. The transmitted light 62 transmitted through the lower reflective polarizing layer 51 is transmitted through the lower substrate 50 and the lower polarizing layer 55 and is emitted to the illumination device 58. Since the illuminating device 58 is provided with the reflecting plate 59, a part of the transmitted light 62 is reflected by the reflecting plate 59 and returns to the lower substrate 50 side. Since the selected pixel becomes brighter, the light transmitted through the lower reflective polarizing layer 51 does not adversely affect the display.
[0030]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the configuration in which the lower reflective polarizing layer 6 is provided on the entire surface in the display region has been described. However, in the liquid crystal display device according to the present invention, the lower reflective polarizing layer is the lower substrate. A configuration in which a lower polarizing layer is provided on a lower surface of the lower reflective polarizing layer can also be applied. This configuration will be described below as a second embodiment of the present invention with reference to FIG.
The liquid crystal display device shown in FIG. 5 is different from the transflective liquid crystal display device shown in FIG. 1 in that a lower reflective polarizing layer provided with an opening 10 for transmitting light emitted from the backlight 5. The other configuration is the same as that of the liquid crystal display device shown in FIG. Therefore, among the components shown in FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0031]
The lower reflective polarizing layer 36 provided in the liquid crystal display device of the present embodiment shown in FIG. 5 is the same as the lower reflective polarizing layer 6 shown in FIG. 1 except that a plurality of openings 10 corresponding to the respective dots are formed. It has the same structure, and has a structure in which the dielectric laminated film having the structure shown in FIGS. 2 and 3 is formed along the slope of the ridge.
Therefore, also in the lower reflective polarizing layer 36 according to this embodiment, the film thickness of the dielectric laminated film 40 is formed so as to be different from each other at the ridge line portion and the valley line portion of the ridge 42. A certain degree of variation is imparted to the reflection characteristics of the layer 36, so that it is possible to prevent the display from being colored or the display from being colored depending on the viewing angle.
[0032]
Also with the liquid crystal display device of the present embodiment, display in which the transmission mode and the reflection mode are switched can be performed as in the liquid crystal display device of the first embodiment shown in FIG. Hereinafter, the operation principle of the liquid crystal display device of this embodiment shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of the transflective liquid crystal display device according to the present invention. The liquid crystal display device shown in this figure has an upper polarizing plate 54 and a lower reflective material above and below the liquid crystal 53. A polarizing layer 51 is provided, and a lower substrate 50 and a lower polarizing layer 55 are disposed below the lower reflective polarizing layer 51, and an illumination device 58 and a reflective plate 59 are provided on the outer surface side of the lower polarizing layer 55. . In the liquid surface display device of this configuration, an opening 57 for transmitting the light emitted from the illumination device 58 is provided in the lower reflective polarizing layer 51, and the others are as shown in FIG. It is the same composition. 6 that are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 4 are the same as those in FIG. 4, and detailed descriptions thereof are omitted.
[0033]
When performing transmission mode display in the liquid crystal display device shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6A, the light emitted from the illumination device 58 is converted into polarized light parallel to the paper surface by the lower polarizing layer 55. The light is converted and transmitted through the lower substrate 50, and then a part of the light passes through the opening 57 and enters the liquid crystal 53 to be used for display. If the liquid crystal 53 is in an on state, the light incident on the liquid crystal 53 reaches the upper polarizing plate 54 with almost no action by the liquid crystal 53, and is absorbed by the upper polarizing plate 54 having a transmission axis perpendicular to the paper surface. Pixels are darkly displayed. On the other hand, if the liquid crystal 53 is in an off state, the light is converted from polarized light parallel to the paper surface to polarized light perpendicular to the paper surface by the optical rotation of the liquid crystal and transmitted through the upper polarizing plate 54 so that the pixels are brightly displayed. .
[0034]
Further, the light that does not enter the opening 57 of the lower reflective polarizing layer 51 and is reflected on the lower surface side of the lower reflective polarizing layer 51 is returned to the illumination device 58 side, and is reflected by the reflector 59 on the outer surface side of the illumination device 58. The light is reflected and becomes incident on the lower reflective polarizing layer 51 again. Thus, while reflection is repeated between the lower reflective polarizing layer 51 and the reflection plate 59, the light enters the opening 57 and is used for display. Therefore, according to this configuration, a bright display can be obtained in the transmission mode, and a liquid crystal display device excellent in visibility can be provided.
[0035]
When the reflective mode display is performed in the liquid crystal display device shown in FIG. 6, the external light incident from above the upper polarizing plate 54 is perpendicular to the paper surface by the upper polarizing plate 54, as shown in FIG. It is converted into polarized light and enters the liquid crystal 53. Here, if the liquid crystal 53 is in an on state, the incident light reaches the lower reflective polarizing layer 51 without being affected by the liquid crystal 53 and is transmitted through the lower reflective polarizing layer 51 having a transmission axis perpendicular to the paper surface. And reaches the lower polarizing layer 55. Then, the light is absorbed by the lower polarizing layer 55 having a transmission axis parallel to the paper surface. In this way, the pixels are darkly displayed.
On the other hand, when the liquid crystal 53 is in the off state, the incident light is converted into polarized light parallel to the paper surface by the optical rotation of the liquid crystal 53 and reaches the lower reflective polarizing layer 51, and the transmission axis perpendicular to the paper surface (on the paper surface). The light is reflected by the lower reflective polarizing layer 51 having a parallel reflection axis) and is directed to the liquid crystal 53 side, and is converted again into polarized light perpendicular to the paper surface by the optical rotation of the liquid crystal 53, and has a transmission axis perpendicular to the paper surface. The light passes through the upper polarizing plate 54 and is emitted upward. In this way, the pixels are brightly displayed.
[0036]
(Electronics)
FIG. 7 is a perspective configuration diagram of a mobile phone which is an example of an electronic apparatus provided with a liquid crystal display device according to the present invention in a display unit. The mobile phone 1300 includes a liquid crystal display device of the present invention in a small size display unit. 1301, and includes a plurality of operation buttons 1302, a mouthpiece 1303, and a mouthpiece 1304.
The liquid crystal display device of the above embodiment is not limited to the mobile phone, but is an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, and an electronic notebook. It can be suitably used as image display means for calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, devices equipped with touch panels, etc., and any electronic device can provide high-quality color display. .
[0037]
【Example】
(Example 1)
In this example, the configuration shown in FIG. 1 is used as a basic configuration, and the film thicknesses a and b of the dielectric laminated film 40 shown in FIG. 3 are variously changed to provide five types (samples 1 to 5 shown in Table 2). A liquid crystal display device was produced and its visibility was evaluated.
[0038]
In producing each sample of this example, the lower reflective polarizing layer 6 was produced by the following steps.
First, a prism array having an inclination angle of 45 ° to 55 ° (an angle formed between the main surface of the lower substrate 2 and the inclined surface of the ridge 42) was formed on the lower substrate 2 by a laminating method. Next, a dielectric laminated film 40 was formed by laminating a plurality of dielectric films 41 by RF ion plating (may be sputtering or vacuum deposition). At this time, the dielectric laminated film 40 was formed so that the film thickness was different between the ridge line portion and the valley line portion of the ridge 42 of the prism array by adjusting the production conditions such as the substrate temperature and the atmospheric gas flow rate.
In this example, the basic configuration of the dielectric laminated film 40 is the film configuration and the film thickness ratio shown in Table 1, and the film thickness a in the valley line portion of the ridge 42 and the film thickness b in the ridge line portion are represented. The combinations shown in 2 were used.
Next, the dielectric laminated film 40 was overcoated with an acrylic resin to form a resin layer 45 to obtain a lower reflective polarizing layer 6 having a flattened surface.
And the liquid crystal display device of the samples 1-5 of the structure shown in FIG. 1 was produced by using the lower board | substrate 2 in which the lower reflective polarizing layer 6 was formed by the said process for the manufacturing process of a well-known liquid crystal panel.
[0039]
Next, the liquid crystal display devices of Samples 1 to 5 obtained by the above process were operated, and the white display in the reflection mode was visually observed to evaluate the coloring and viewing angle characteristics. The results are also shown in Table 2.
As shown in Table 2, the ratio a / b between the film thickness a of the dielectric laminated film 40 in the valley line portion of the ridge 42 and the film thickness b in the ridge line portion is 1.1 or more or 0.9 or less. In the liquid crystal display devices of Samples 1, 4 and 5 in the range, it was confirmed that good reflection display can be obtained with little coloration and small viewing angle dependency. In particular, the liquid crystal display devices of Samples 1 and 5 in which the film thickness ratio a / b was 1.2 or more or 0.8 or less were more excellent in white display color and viewing angle dependency.
On the other hand, in the liquid crystal display devices of Samples 2 and 3 in which the ratio a / b is in the range of more than 0.9 and less than 1.1, the white display appears colored, and the coloration depends on the viewing angle. Tended to be.
[0040]
[Table 1]
Figure 0004122926
[0041]
[Table 2]
Figure 0004122926
[0042]
(Example 2)
Next, in the liquid crystal display device shown in FIG. 1, samples in which the film thicknesses of the dielectric films 41 constituting the dielectric laminated film 40 of the lower reflective polarizing layer 6 are variously manufactured are prepared, and the reflective display is visually recognized The sex was verified. The liquid crystal display device manufactured in this example has the basic configuration shown in FIG. 1 as in Example 1, and the layer configuration of the dielectric laminated film 40 is the configuration shown in Table 3. Further, in each sample, the film thickness a of the dielectric laminated film 40 in the valley line portion of the ridge 42 and the film thickness b in the ridge line portion were combinations shown in Table 4. Note that the manufacturing method of each sample is the same as in Example 1.
[0043]
Next, the sample liquid crystal display devices having the layer configurations 1 to 3 obtained by the above steps were operated, and the white display in the reflection mode was visually observed to evaluate the coloring and viewing angle characteristics. The results are also shown in Table 4.
As shown in Table 4, in the sample of this example, the ratio a / b between the film thickness a of the dielectric laminated film 40 in the valley line portion of the ridge 42 and the film thickness b in the ridge line portion is 0. .8 or less, both of which are small in color and have a small viewing angle dependency, and a good reflective display was obtained. Thus, a very good display with almost no viewing angle dependency was realized.
The sample of this layer thickness configuration 3 is one in which the second layer of the dielectric laminated film 40 is 10.1 nm, but is similarly compared to the sample of the layer configuration 2 in which the second layer is thinned to 21.6 nm. Therefore, if at least one of the dielectric films 41 constituting the dielectric laminated film has a film thickness of 15 nm or less, the coloration and viewing angle characteristics of the display are remarkably improved. It is suggested that it can be done.
[0044]
[Table 3]
Figure 0004122926
[0045]
[Table 4]
Figure 0004122926

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of a transflective liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view showing a lower reflective polarizing layer shown in FIG.
FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view showing one of the ridges shown in FIG. 2;
4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a partial cross-sectional structure of a transflective liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device shown in FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a perspective configuration diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device, 2 Lower substrate, 3 Upper substrate, 4 Liquid crystal layer, 5 Backlight, 6,36 Lower reflective polarizing layer, 11 Color filter, 13 Upper polarizing plate (upper polarizing layer), 16 Forward scattering plate, 20 Lower Polarizing plate (lower polarizing layer)

Claims (7)

第1基板と第2基板との間に液晶層を挟持し、前記第1基板側を視認側とした液晶表示装置であって、
前記第1基板における前記視認側に設けられた第1偏光層と、
前記液晶層と前記第2基板との間に設けられた反射偏光層と、を備え、
前記反射偏光層は、断面三角波状をなす複数の凸条と、
前記凸条の斜面上に複数の誘電体膜が積層されてなる誘電体積層膜と、を有し、
前記凸条の稜線部における誘電体積層膜の総膜厚が、前記凸条の谷線部における誘電体積層膜の総膜厚の1.1倍以上又は0.9倍以下とされたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a first substrate and a second substrate, and the first substrate side is a viewing side,
A first polarizing layer provided on the viewing side of the first substrate;
A reflective polarizing layer provided between the liquid crystal layer and the second substrate,
The reflective polarizing layer includes a plurality of ridges having a triangular wave cross section ,
Anda dielectric multilayer film in which a plurality of dielectric films are stacked on the inclined surface of the convex,
The total film thickness of the dielectric laminated film in the ridge line portion of the ridge is 1.1 times or more or 0.9 times or less than the total film thickness of the dielectric laminated film in the valley line portion of the ridge. A characteristic liquid crystal display device.
前記凸条の稜線部における誘電体積層膜の膜厚が、前記凸条の谷線部における誘電体積層膜の膜厚の1.2倍以上、又は0.8倍以下とされたことを特徴とする請求項記載の液晶表示装置。The film thickness of the dielectric laminated film in the ridge line portion of the ridge is 1.2 times or more, or 0.8 times or less of the film thickness of the dielectric laminated film in the valley line portion of the ridge. The liquid crystal display device according to claim 1 . 前記誘電体積層膜の層数が9層以下であることを特徴とする請求項1または2項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1 or 2 wherein wherein the number of layers of the dielectric multilayer film is less than 9 layers. 前記誘電体積層膜の層数が7層以下であることを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 3 , wherein the number of layers of the dielectric laminated film is 7 or less. 前記誘電体積層膜を構成する誘電体膜のうち、少なくとも1層の誘電体膜の膜厚が15nm以下とされたことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の液晶表示装置。Wherein of the dielectric film constituting the dielectric multilayer film, a liquid crystal display according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the dielectric film at least one layer is a 15nm or less apparatus. 前記反射偏光層は、画素と重なる位置に開口部を有していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective polarizing layer has an opening at a position overlapping with a pixel. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6.
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