JP2004325687A - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半透過型液晶装置における透過モードの明るさを向上させる。
【解決手段】透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【選択図】図1
【解決手段】透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過モードにおける透過光の光利用効率を向上させた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。さらにバックライトを使用しない反射型液晶表示装置の技術も開発されており、薄型、軽量および低消費電力化に優れている。
【0003】
反射型液晶表示装置には、後方に配設した基板の内面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反射型があるが、バックライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用している。
【0004】
また、光反射層に代えて、半透過膜を形成し、バックライトを設け、反射モードや透過モードに使い分ける半透過型液晶表示装置も開発されている。
【0005】
この半透過型液晶表示装置によれば、太陽光、蛍光灯などの外部照明によって反射型の装置として用いたり、あるいはバックライトを装着して透過型の装置として使用するが、双方の機能を併せ持たせるために、半透過膜を使用している(特許文献1参照)。また、アクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置に同様な目的で半透過膜を使用することが提案されている(特許文献2参照)。
【0006】
また、かかるハーフミラーの半透過膜を使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上させることが難しいという課題があり、この課題を解消するために、光透過用ホールを設けた光反射膜を上記の半透過膜に代えて使用した半透過型液晶表示装置が提案されている(特許文献3参照)。
【0007】
具体例として、図10は、従来技術における半透過型液晶表示装置の1例を示す概略断面図であり、図11はその一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態の模式を示している。
【0008】
図10と図11に示しているように、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、偏光板1を透過したこの直線偏光がλ/4板13において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層10に入射する。
【0009】
また、バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。次に光反射膜11によって反射される際に右円偏光に変換される。次にλ/4板13において偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と偏光板1の透過軸方向が垂直であるため、偏光板1にて吸収される。この半透過型液晶表示装置22の透過モードにおける明るさはバックライトから光透過孔14を透過した光量によって決められる。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−292413号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平7−318929号公報
【0012】
【特許文献3】
特許第2878231号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した半透過型液晶表示装置において、光反射膜に光透過孔を形成した構造では、透過モードに寄与する部分は光透過孔部のみであり、光反射膜部に入射したバックライト光は、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されるため、透過モードにおいて、光透過孔部を透過した光のみでは、十分な明るさが得られなかった。
【0014】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は透過モードにおいて光反射膜部に入射した光を再利用することによって、透過モードの明るさを向上させた半透過型液晶表示装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことを特徴とする。
【0016】
本発明の他の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上に偏光板を配置するとともに、前記光透過孔にλ/4複屈折層を形成したことを特徴とする。
【0017】
【作用】
本発明の半透過型液晶表示装置によれば、上記構成のように、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことで、光反射膜部に入射するバックライト光の偏光方向は、光反射膜の下にあるλ/4複屈折層によって変えられ、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されることがなく、バックライトに再び入射され、光を再利用することができるため、透過モードにおける液晶表示装置の明るさを向上させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
以下、本発明に係る半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【0019】
図1は本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図2は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図3は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。図7は本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図8は本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図9は色域面積の定義図を示す図である。
【0020】
最初に図1に示す半透過型液晶表示装置20の構造を説明する。
【0021】
半透過型液晶表示装置20の一方部材については、ガラス基板4の内面に反射領域に液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成し、その上にアルミニウム金属材などからなる光反射膜11を形成し、この上にカラーフィルター6、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層7、多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極8、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。なお、透明電極8と配向膜9との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、ガラス基板4の内面に反射領域のみに液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成することが望ましい。
【0022】
カラーフィルター6は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料(赤、緑、青)により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成している。
【0023】
半透過型液晶表示装置20の他方部材については、ガラス基板4の内面には多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極12、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。また、配向膜9は透明電極12上に直接成膜形成しているが、配向膜9と透明電極12との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【0024】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば200°〜260°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶10を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶10の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【0025】
さらに一方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成るλ/4板13とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。また、他方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成る第1位相差板3と第2位相差板2とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【0026】
そして、偏光板1に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【0027】
ここで、図1では、STN構造を示したが、TFT、TFDを内設したパネル構造でもよい。また、図1では、カラーフィルターが一方部材の基板4に形成されているが、他方部材の基板4に形成されていてもよい。
【0028】
次に、本発明に係る半透過型液晶表示装置20の製造方法の1例について説明する。
【0029】
本発明に係る半透過型液晶表示装置20の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【0030】
本発明に係る液晶表示装置20の一方部材の製造方法については、図3に示すように、一方部材を(a)〜(e)工程を用いて製造する。以下(a)〜(e)工程の詳細を説明する。
【0031】
(a)工程
第3のλ/4板13の延伸軸と同じ方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製YA20R、回転数1200rpm、押し込み量0.5mmである。
【0032】
(b)工程
次に感光性液晶ポリマー(Δn=0.138、λ=589nm)を1μmの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、(a)工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【0033】
(c)工程
フォトマスクを用いて露光(I線200mj)し、続いて現像することにより、反射領域のみにλ/4複屈折層をパターニングする。120℃、60分の硬化を行うことにより、λ/4複屈折層を形成する。
【0034】
(d)工程
Al(1000Å)をスパッタリングにより成膜する。この時、λ/4複屈折層とAl膜の密着性を向上させるために、中間層としてCr(300Å)あるいはSiO2(300Å)あるいはTiO2(300Å)等を形成してもよい。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにAl膜残すようにパターニングする。
【0035】
(e)工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【0036】
さらに、本発明に係る半透過型液晶表示装置の1例について動作原理を説明する。
【0037】
まず、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層10に入射する。
【0038】
バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。次にλ/4複屈折層5を通過することによって、偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。次に光反射膜11にて、偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光のまま、反射される。次に、λ/4複屈折層5を通過することによって、右円偏光に変換される。次にλ/4板13において偏光板の透過軸と同じ方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板1にて偏光板1に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【0039】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【0040】
反射モードの場合、図7に示すように、半透過型液晶表示装置20の斜め上部15°から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0041】
また、透過モードの場合は、図8に示すように、液晶表示装置の下部から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0042】
図9に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各RGB色度点を囲んだ面積とNTSCとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【0043】
表1は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【0044】
【表1】
【0045】
従来技術に比べ、本発明に係る半透過液晶表示装置20の透過モードにおいて、透過率が1.6倍に向上していることが分かる。
【0046】
(実施例2)
以下、本発明に係る他の実施形態の半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【0047】
図4は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図5は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図6は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【0048】
最初に図4に示す半透過型液晶表示装置21の構造を説明する。
【0049】
半透過型液晶表示装置21の一方部材については、ガラス基板4の内面に光透過孔を形成したアルミニウム金属材などからなる光反射膜11を形成し、透過領域に液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成し、その上にカラーフィルター6、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層7、多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極8、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。なお、透明電極8と配向膜9との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、透過領域のみに液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成することが望ましい。
【0050】
カラーフィルター6は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料(赤、緑、青)により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィグラフィにより形成している。
【0051】
半透過型液晶表示装置21の他方部材については、ガラス基板4の内面には多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極12、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。また、配向膜9は透明電極12上に直接成膜形成しているが、配向膜9と透明電極12との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【0052】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば200°〜260°の角度でツイストされたカイラルネマチック型液晶からなる液晶10を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶10の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【0053】
さらに一方部材のガラス基板4の外側にヨウ素系の偏光板1を形成する。また、他方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成る第1位相差板3と第2位相差板2とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【0054】
そして、偏光板1に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【0055】
ここで、図4では、STN構造を示したが、TFT、TFDを内設したパネル構造でもよい。また、図4では、カラーフィルターが一方部材の基板4に形成されているが、他方部材の基板4に形成されていてもよい。
【0056】
次に、本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の製造方法の1例について説明する。
【0057】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【0058】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の一方部材の製造方法については、図6に示すように、一方部材を(a)〜(d)工程を用いて製造する。以下(a)〜(d)工程の詳細を説明する。
【0059】
(a)工程
Al(1000Å)をスパッタリングにより成膜する。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにAl膜残すようにパターニングする。
【0060】
(b)工程
一方部材の偏光板1と45°ずらした方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製YA20R、回転数1200rpm、押し込み量0.5mmである。
【0061】
次に感光性液晶ポリマー(△n=0.138、λ=589nm)を1μmの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、(a)工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【0062】
(c)工程
フォトマスクを用いて露光(I線200mj)し、続いて現像することにより、透過領域のみにλ/4複屈折層をパターニングする。120℃、60分の硬化を行うことにより、λ/4複屈折層を形成する。
【0063】
(d)工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【0064】
さらに、本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の1例について動作原理を説明する。
【0065】
まず、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に、光透過孔14に形成されたλ/4複屈折層5において左円偏光に変換される。そして左円偏光のまま液晶層10に入射する。
【0066】
バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に光反射膜11によって、偏光板1の透過軸と同じ方向の直線偏光のまま、反射される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板1の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板1にて偏光板1に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【0067】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【0068】
反射モードの場合、図7に示すように、液晶表示装置の斜め上部15°から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0069】
また、透過モードの場合は、図8に示すように、液晶表示装置の下部から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0070】
図9に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各RGB色度点を囲んだ面積とNTSCとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【0071】
表2は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【0072】
【表2】
【0073】
従来技術に比べ、本発明に係る他の実施形態半透過液晶表示装置21の透過モードにおいて、透過率が1.6倍に向上していることが分かる。
【0074】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けることによって、透過モードの光利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図2】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図3】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【図4】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図5】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図6】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の製造方法の工程を示したものである。
【図7】本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図8】本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図9】色域面積の定義を示す図である。
【図10】従来技術における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図11】従来技術における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【符号の説明】
1・・・偏光板
2・・・第二位相差板
3・・・第一位相差板
4・・・ガラス基板
5・・・1/4複屈折層
6・・・カラーフィルター
7・・・オーバーコート
8・・・透明電極
9・・・配向膜
10・・・液晶
11・・・光反射膜
12・・・透明電極
13・・・λ/4板
14・・・光透過孔
【発明の属する技術分野】
本発明は透過モードにおける透過光の光利用効率を向上させた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置は小型もしくは中型の携帯情報端末やノートパソコンの他に、大型かつ高精細のモニターにまで使用されている。さらにバックライトを使用しない反射型液晶表示装置の技術も開発されており、薄型、軽量および低消費電力化に優れている。
【0003】
反射型液晶表示装置には、後方に配設した基板の内面に対し凹凸形状の光反射層を形成した散乱反射型があるが、バックライトを用いないことで、周囲の光を有効に利用している。
【0004】
また、光反射層に代えて、半透過膜を形成し、バックライトを設け、反射モードや透過モードに使い分ける半透過型液晶表示装置も開発されている。
【0005】
この半透過型液晶表示装置によれば、太陽光、蛍光灯などの外部照明によって反射型の装置として用いたり、あるいはバックライトを装着して透過型の装置として使用するが、双方の機能を併せ持たせるために、半透過膜を使用している(特許文献1参照)。また、アクティブマトリクス型半透過型液晶表示装置に同様な目的で半透過膜を使用することが提案されている(特許文献2参照)。
【0006】
また、かかるハーフミラーの半透過膜を使用すると、反射率と透過率の双方の機能をともに向上させることが難しいという課題があり、この課題を解消するために、光透過用ホールを設けた光反射膜を上記の半透過膜に代えて使用した半透過型液晶表示装置が提案されている(特許文献3参照)。
【0007】
具体例として、図10は、従来技術における半透過型液晶表示装置の1例を示す概略断面図であり、図11はその一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態の模式を示している。
【0008】
図10と図11に示しているように、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、偏光板1を透過したこの直線偏光がλ/4板13において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層10に入射する。
【0009】
また、バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。次に光反射膜11によって反射される際に右円偏光に変換される。次にλ/4板13において偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と偏光板1の透過軸方向が垂直であるため、偏光板1にて吸収される。この半透過型液晶表示装置22の透過モードにおける明るさはバックライトから光透過孔14を透過した光量によって決められる。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−292413号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平7−318929号公報
【0012】
【特許文献3】
特許第2878231号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した半透過型液晶表示装置において、光反射膜に光透過孔を形成した構造では、透過モードに寄与する部分は光透過孔部のみであり、光反射膜部に入射したバックライト光は、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されるため、透過モードにおいて、光透過孔部を透過した光のみでは、十分な明るさが得られなかった。
【0014】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は透過モードにおいて光反射膜部に入射した光を再利用することによって、透過モードの明るさを向上させた半透過型液晶表示装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことを特徴とする。
【0016】
本発明の他の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上に偏光板を配置するとともに、前記光透過孔にλ/4複屈折層を形成したことを特徴とする。
【0017】
【作用】
本発明の半透過型液晶表示装置によれば、上記構成のように、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことで、光反射膜部に入射するバックライト光の偏光方向は、光反射膜の下にあるλ/4複屈折層によって変えられ、光反射膜に反射されたのち一方部材の偏光板で吸収されることがなく、バックライトに再び入射され、光を再利用することができるため、透過モードにおける液晶表示装置の明るさを向上させることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
以下、本発明に係る半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【0019】
図1は本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図2は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図3は本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。図7は本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図8は本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図であり、図9は色域面積の定義図を示す図である。
【0020】
最初に図1に示す半透過型液晶表示装置20の構造を説明する。
【0021】
半透過型液晶表示装置20の一方部材については、ガラス基板4の内面に反射領域に液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成し、その上にアルミニウム金属材などからなる光反射膜11を形成し、この上にカラーフィルター6、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層7、多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極8、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。なお、透明電極8と配向膜9との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、ガラス基板4の内面に反射領域のみに液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成することが望ましい。
【0022】
カラーフィルター6は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料(赤、緑、青)により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィにより形成している。
【0023】
半透過型液晶表示装置20の他方部材については、ガラス基板4の内面には多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極12、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。また、配向膜9は透明電極12上に直接成膜形成しているが、配向膜9と透明電極12との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【0024】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば200°〜260°の角度でツイストされたカイラルネマチック液晶からなる液晶10を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶10の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【0025】
さらに一方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成るλ/4板13とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。また、他方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成る第1位相差板3と第2位相差板2とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【0026】
そして、偏光板1に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【0027】
ここで、図1では、STN構造を示したが、TFT、TFDを内設したパネル構造でもよい。また、図1では、カラーフィルターが一方部材の基板4に形成されているが、他方部材の基板4に形成されていてもよい。
【0028】
次に、本発明に係る半透過型液晶表示装置20の製造方法の1例について説明する。
【0029】
本発明に係る半透過型液晶表示装置20の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【0030】
本発明に係る液晶表示装置20の一方部材の製造方法については、図3に示すように、一方部材を(a)〜(e)工程を用いて製造する。以下(a)〜(e)工程の詳細を説明する。
【0031】
(a)工程
第3のλ/4板13の延伸軸と同じ方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製YA20R、回転数1200rpm、押し込み量0.5mmである。
【0032】
(b)工程
次に感光性液晶ポリマー(Δn=0.138、λ=589nm)を1μmの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、(a)工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【0033】
(c)工程
フォトマスクを用いて露光(I線200mj)し、続いて現像することにより、反射領域のみにλ/4複屈折層をパターニングする。120℃、60分の硬化を行うことにより、λ/4複屈折層を形成する。
【0034】
(d)工程
Al(1000Å)をスパッタリングにより成膜する。この時、λ/4複屈折層とAl膜の密着性を向上させるために、中間層としてCr(300Å)あるいはSiO2(300Å)あるいはTiO2(300Å)等を形成してもよい。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにAl膜残すようにパターニングする。
【0035】
(e)工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【0036】
さらに、本発明に係る半透過型液晶表示装置の1例について動作原理を説明する。
【0037】
まず、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。そして、光透過孔を左円偏光のまま通過し、液晶層10に入射する。
【0038】
バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、λ/4板13において左円偏光に変換される。次にλ/4複屈折層5を通過することによって、偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光に変換される。次に光反射膜11にて、偏光板1の透過軸と垂直方向の直線偏光のまま、反射される。次に、λ/4複屈折層5を通過することによって、右円偏光に変換される。次にλ/4板13において偏光板の透過軸と同じ方向の直線偏光に変換される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板1にて偏光板1に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【0039】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【0040】
反射モードの場合、図7に示すように、半透過型液晶表示装置20の斜め上部15°から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0041】
また、透過モードの場合は、図8に示すように、液晶表示装置の下部から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0042】
図9に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各RGB色度点を囲んだ面積とNTSCとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【0043】
表1は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【0044】
【表1】
【0045】
従来技術に比べ、本発明に係る半透過液晶表示装置20の透過モードにおいて、透過率が1.6倍に向上していることが分かる。
【0046】
(実施例2)
以下、本発明に係る他の実施形態の半透過液晶表示装置を図面により詳述する。
【0047】
図4は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図であり、図5は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図であり、光の偏光状態を示している。図6は本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【0048】
最初に図4に示す半透過型液晶表示装置21の構造を説明する。
【0049】
半透過型液晶表示装置21の一方部材については、ガラス基板4の内面に光透過孔を形成したアルミニウム金属材などからなる光反射膜11を形成し、透過領域に液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成し、その上にカラーフィルター6、アクリル系樹脂から成るオーバーコート層7、多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極8、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。なお、透明電極8と配向膜9との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。また、透過領域のみに液晶ポリマーからなるλ/4複屈折層5を形成することが望ましい。
【0050】
カラーフィルター6は顔料分散方式、すなわちあらかじめ顔料(赤、緑、青)により調合された感光性レジストを基板上に塗布し、フォトリソグラフィグラフィにより形成している。
【0051】
半透過型液晶表示装置21の他方部材については、ガラス基板4の内面には多数平行にストライプ状配列したITOから成る透明電極12、および一定方向にラビングしたポリイミド樹脂から成る配向膜9が順次積層されている。また、配向膜9は透明電極12上に直接成膜形成しているが、配向膜9と透明電極12との間に樹脂やSiO2等から成る絶縁膜を介在させてもよい。
【0052】
そして、このような構成の一方部材および他方部材を、たとえば200°〜260°の角度でツイストされたカイラルネマチック型液晶からなる液晶10を介してシール部材により貼り合わせる。また、両部材間には液晶10の厚みを一定にするためにスペーサを多数個配している。
【0053】
さらに一方部材のガラス基板4の外側にヨウ素系の偏光板1を形成する。また、他方部材のガラス基板4の外側にポリカーボネイト等から成る第1位相差板3と第2位相差板2とヨウ素系の偏光板1とを順次形成する。これらの配設については、アクリル系の材料から成る粘着材を塗布することで行う。
【0054】
そして、偏光板1に対し、光源部と導光板から成るバックライトユニットを密着させて配設する。
【0055】
ここで、図4では、STN構造を示したが、TFT、TFDを内設したパネル構造でもよい。また、図4では、カラーフィルターが一方部材の基板4に形成されているが、他方部材の基板4に形成されていてもよい。
【0056】
次に、本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の製造方法の1例について説明する。
【0057】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の他方部材は従来技術で製造されるため、この製造方法の説明を省略する。
【0058】
本発明に係る他の実施形態の半透過型液晶表示装置21の一方部材の製造方法については、図6に示すように、一方部材を(a)〜(d)工程を用いて製造する。以下(a)〜(d)工程の詳細を説明する。
【0059】
(a)工程
Al(1000Å)をスパッタリングにより成膜する。続いて、フォトリソグラフィにより、反射領域のみにAl膜残すようにパターニングする。
【0060】
(b)工程
一方部材の偏光板1と45°ずらした方向に、基板をラビングし配向処理する。ラビング布は吉川加工製YA20R、回転数1200rpm、押し込み量0.5mmである。
【0061】
次に感光性液晶ポリマー(△n=0.138、λ=589nm)を1μmの厚さで塗布し、溶媒を蒸発させる。この工程により、(a)工程にて配向処理した方向に液晶分子が一軸配向する。
【0062】
(c)工程
フォトマスクを用いて露光(I線200mj)し、続いて現像することにより、透過領域のみにλ/4複屈折層をパターニングする。120℃、60分の硬化を行うことにより、λ/4複屈折層を形成する。
【0063】
(d)工程
赤、緑、青からなる顔料を均一に分散したレジストを各画素にフォトリソグラフィにより形成する。
【0064】
さらに、本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の1例について動作原理を説明する。
【0065】
まず、バックライト(図示せず)からの透過光▲1▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に、光透過孔14に形成されたλ/4複屈折層5において左円偏光に変換される。そして左円偏光のまま液晶層10に入射する。
【0066】
バックライトからの透過光▲2▼は、偏光板1において、偏光板1の透過軸方向の直線偏光成分のみが透過でき、次に光反射膜11によって、偏光板1の透過軸と同じ方向の直線偏光のまま、反射される。そして、この直線偏光の方向と、偏光板1の透過軸方向が同じ方向であるため、偏光板1にて偏光板1に吸収されず、バックライトに入射され、さらにバックライトで反射されることにより、バックライトに再び入射されるため、光を再利用することができる。
【0067】
次に、光学特性の評価方法について説明する。
【0068】
反射モードの場合、図7に示すように、液晶表示装置の斜め上部15°から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の反射光の反射率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0069】
また、透過モードの場合は、図8に示すように、液晶表示装置の下部から光(C光源)を入射させ、液晶表示装置を駆動させた際(白表示、黒表示、赤表示、緑表示、青表示)の垂直方向の透過光の透過率、コントラスト、色域面積を測定した。
【0070】
図9に、色域面積の定義図を示した。色域面積は各RGB色度点を囲んだ面積とNTSCとの比を示す。この面積が大きいほど、色再現性が高くなり、色純度の高いパネル表示が得られる。
【0071】
表2は、従来技術と本発明に係る半透過液晶表示装置の透過モード、反射モードでの光学特性をまとめたものである。
【0072】
【表2】
【0073】
従来技術に比べ、本発明に係る他の実施形態半透過液晶表示装置21の透過モードにおいて、透過率が1.6倍に向上していることが分かる。
【0074】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の半透過型液晶表示装置は、透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けることによって、透過モードの光利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図2】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図3】本発明に係る半透過型液晶表示装置の一方部材の製造方法の工程を示したものである。
【図4】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図5】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【図6】本発明に係る他の実施形態における半透過型液晶表示装置の製造方法の工程を示したものである。
【図7】本発明に係る半透過型液晶表示装置の反射モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図8】本発明に係る半透過型液晶表示装置の透過モードにおける光学特性評価方法を示す模式図である。
【図9】色域面積の定義を示す図である。
【図10】従来技術における半透過型液晶表示装置の概略断面図である。
【図11】従来技術における半透過型液晶表示装置の一方部材の要部拡大図である。
【符号の説明】
1・・・偏光板
2・・・第二位相差板
3・・・第一位相差板
4・・・ガラス基板
5・・・1/4複屈折層
6・・・カラーフィルター
7・・・オーバーコート
8・・・透明電極
9・・・配向膜
10・・・液晶
11・・・光反射膜
12・・・透明電極
13・・・λ/4板
14・・・光透過孔
Claims (2)
- 透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上にλ/4板と偏光板とを順次配置するとともに、その一方主面と光反射膜との間に光反射膜に対応した部位にλ/4複屈折層を設けたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
- 透明基板の一方主面上に光透過孔を有する光反射膜を形成し、この光反射膜上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる一方部材と、透明基板上に透明電極と配向膜とを順次積層してなる他方部材との間にネマチック型液晶を介在させてマトリックス状に画素を配列せしめてなる半透過型液晶表示装置であって、前記一方部材の透明基板の他方主面上に偏光板を配置するとともに、前記光透過孔にλ/4複屈折層を形成したことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006030965A (ja) * | 2004-07-19 | 2006-02-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 位相遅延素子とその製造方法、これを有する基板とその製造方法、これを用いた光供給方法、及び液晶表示装置 |
JP2006338005A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Samsung Electronics Co Ltd | 表示装置 |
-
2003
- 2003-04-23 JP JP2003118995A patent/JP2004325687A/ja active Pending
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