JP4112663B2

JP4112663B2 - Liquid crystal display

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Publication number: JP4112663B2
Application number: JP03689598A
Authority: JP
Inventors: 関口　　金孝
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-02-19
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2018-02-19
Also published as: JPH11231318A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上基板上の信号電極と下基板上の対向電極を所定の隙間を設けて貼りあわせ、液晶を封入し、各電極に所定の信号を印加して液晶の光学変化を利用し表示を行い、かつ、液晶表示装置を使用する外部環境が明るい場合には、反射板、あるいは、半透過反射板により反射型液晶表示装置として使用し、外部環境が暗い場合には、透過型として使用する半透過型（半反射型）液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルを用いた液晶表示装置の表示容量は、大容量化の一途をたどっている。その液晶表示装置の構造は、上基板上に設ける信号電極に液晶画素の表示電極を直接に接続するパッシブマトリクス型と、信号電極と表示電極の間にスイッチング素子を有するアクティブマトリクス型がある。さらに、上基板上の表示電極と対向するように液晶を介して対向電極を設け、複数の信号電極と複数の対向電極をマトリクス状に配置し、信号電極と、対向電極に接続するデーター電極に外部回路より所定の信号を印加する構造からなる。
【０００３】
そして、単純マトリクス構成（パッシブマトリクス型）の液晶表示装置にマルチプレクス駆動を用いる手段は、高時分割化するに従ってコントラストの低下あるいは応答速度の低下が生じ、２００本程度の走査線を有する場合では、充分なコントラストを得ることが難しくなる。
【０００４】
そこで、このような欠点を除去するために、個々の画素にスイッチング素子を設けるアクティブマトリクスの液晶表示パネルが採用されている。
【０００５】
このアクティブマトリクスの液晶表示パネルには、大別すると薄膜トランジスタを用いる三端子型スイッチング素子と、非線系抵抗素子を用いる二端子型スイッチング素子とがある。これらのうち構造や製造方法が簡単な点と低温工程にて比較的製造可能な点では、二端子型スイッチング素子が優れている。
【０００６】
この二端子型スイッチング素子としては、ダイオード型や、バリスタ型や、ＴＦＤ型などが開発されている。
【０００７】
このうちＴＦＤ型は、とくに構造が簡単で、そのうえ製造工程が短いという特徴を備えている。
【０００８】
また、液晶表示装置は自己発光型の表示装置ではないため、外部の光源を利用し液晶の光学変化により外部の光の変化を利用し表示を行う。そのため、観察者と液晶表示装置と光源の位置関係には、大きく分けると２種類ある。一つ目は、外部光源（主光源）と観察者が液晶表示装置に対して同一面にある、いわゆる反射型液晶表示装置であり、２つ目は観察者−液晶表示装置−光源部の配置をとる、いわゆる透過型液晶表示装置である。液晶表示装置の長所である低消費電力化を目的とする場合には、特に光源を必要とせず液晶表示装置の周囲の外部光源を利用する反射型液晶表示装置が有効である。
【０００９】
また、液晶表示装置の使用環境が明るい場合には、外部の光源を利用する反射型液晶表示装置であり、使用環境が暗い場合には、液晶表示装置が有する光源部を点灯し、透過型液晶表示装置として使用する、半透過（反射）型液晶表示装置がある。半透過型液晶表示装置は、基本は、反射型液晶表示装置として利用するため、消費電力は、透過型液晶表示装置に比較して、小さくできる。そのため、反射型液晶表示装置、あるいは、半透過型液晶表示装置は、携帯情報機器への応用に極めて重要な表示モードである。
【００１０】
以下に、信号電極と表示電極の間にスイッチング素子として二端子型スイッチング素子を有する半透過型液晶表示装置の従来例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１３は、二端子型スイッチング素子を用いた従来技術における半透過型液晶表示装置の構成を示す平面図である。さらに図１４は、図１３の平面図におけるＡ−Ａ線での断面を示す断面図である。以下、図１３と図１４とを交互に用いて従来技術を説明する。
【００１２】
透明基板からなる下基板１１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる配線電極１７と配線電極１７と一体構造からなる下部電極４を有する。配線電極１７と下部電極４上には、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる非線形抵抗層１５を有する。
【００１３】
さらに、前記下部電極４上の非線形抵抗層１５と重なり合う上部電極６と上部電極６と一体構造の表示電極９とを酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜にて設ける。この上部電極６と非線形抵抗層１５と下部電極４とにより二端子型スイッチング素子５を構成する。
【００１４】
以上に記載する下基板１１を液晶表示装置として使用する場合には、下基板１１に対向するように透明基板からなる上基板１を設ける。この上基板１上には、表示電極９と対向するように透明導電性膜からなる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜で構成する信号電極２を有する。さらに信号電極２には、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）を接続している。
【００１５】
さらに上基板１上と下基板１１上には、液晶１６の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜１３を有する。さらにスペーサー（図示せず）によって、上基板１と下基板１１とを所定の間隙寸法をもって対向させ、上基板１と下基板１１との間には、液晶１６を封入している。
【００１６】
さらに、上基板１の上面には、第１の偏光板２１を有し、下基板１１の下面には、第２の偏光板２２を有する。さらに、薄膜金属からなる半透過反射板２５ａを有し、さらに、光源部３１としてエレクトロルミネッセント（ＥＬ)素子とを有する。液晶１６は自己発光しないため、外部環境（外部光源：図示せず）が明るい場合には、半透過反射板２５ａの反射特性を利用して表示を行い、外部環境が暗い場合には、光源部３１であるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子を点灯して半透過反射板２５ａの透過性を利用して表示を行う。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来の液晶表示装置では、コントラスト比は良好であるが、明るさ、特に白味がなく、十分な表示性能ではない。これは、偏光板の透過率が可視光領域において均一でないために発生する着色が大きな原因である。さらに、カラーフィルターを有する場合においては、明るさがさらに減少する。
【００１８】
さらに、反射板に凹凸を設ける場合には、表面形状の制御と反射率の向上が必要なため、反射板の形成が複雑になる。さらに、特定の偏光性を有する白色拡散板では表面形状による指向性を有する拡散方向と偏光方向との合わせが発生し、液晶表示装置の偏光方向に依存する拡散板を用意する必要が発生し、汎用性が悪くなる。
【００１９】
また、一方の光学軸は、透過偏光軸であり、直交する光学軸は、反射偏光軸を有する反射型偏向板の場合には、下基板と反射型偏向板との間に拡散板を設ける構成はあるが、反射型偏向板の下側に吸収層が必要となることと、外部光源を利用する場合と、反射型偏向板の下側の光源部を利用する場合とでは、同一の駆動を行う場合には、外部光源を利用する場合の白表示部が、光源部を利用する場合には、黒表示部となる画像の明暗反転が発生してしまう。
【００２０】
本発明の目的は、上記課題を解決して、明るく、白味のある半透過型液晶表示装置を達成するための構造を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置においては、下記記載の構成を採用する。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、上基板上には少なくとも信号電極を有し、下基板上には少なくとも対向電極を有し、前記上基板と下基板とを所定の間隔をもって対向し、信号電極と対向電極とがお互いに対向し画素部を構成する。
【００２３】
そして上基板と下基板との間に封入する液晶とを備え、上基板を観察者側に配置し、上基板の上側には偏光板を有し、下基板の下側には光源部を配置し、下基板と光源部との間に拡散板を有し、該光源部の外側には、反射表示を行うための反射板を備え、光源部は冷陰極管を有し、該冷陰極管に面して反射板を配置したことを特徴とする。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、上基板上には少なくとも信号電極を有し、下基板上には少なくとも対向電極を有し、前記上基板と下基板とを所定の間隔をもって対向し、信号電極と対向電極とがお互いに対向し画素部を構成し、前記上基板と下基板との間に封入する液晶とを備え、上基板を観察者側に配置し、上基板の上側には偏光板を有し、下基板の下側には直進光を散乱する拡散板と偏光板と光源部とを有し、さらに光源部は、少なくとも蛍光管と反射板とからことを特徴とする。
【００２５】
光源部は透過性を備えていることを特徴とする。
【００２６】
光源部は光学異方性を有していないことを特徴とする。
【００２７】
上基板と下基板との外側には、上偏光板と下偏光板とがそれぞれ設けられ、下偏光板の下側に光源部と反射板とが配置されていることを特徴とする。
【００２８】
拡散板は下基板と間隙を設けて配置されていることを特徴とする。また、拡散板は光学異方性を有しないことを特徴とする。
【００２９】
本発明の液晶表示装置は、偏光板と光源部、あるいは、半透過反射板と光源部との間には、視野角を限定するレンズフィルムを有することを特徴とする。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は、拡散板は、可視光において、ほぼ等しい透過率を有することを特徴とする。
＜作用＞
【００３１】
液晶表示装置を構成する下基板の下側に、拡散板と偏光板と半透過反射板と光源部を配置する。以上により、拡散板の散乱性と色彩により、反射板の着色を変換することができる。すなわち、上基板側からの光は、拡散板により一部散乱、反射して上基板側の観察者側に出射する。さらに、拡散板と偏光板を透過した光は、反射板により反射して再び拡散板により散乱され偏光板の着色を補正して、観察者側に出射する。特に、拡散板に可視光領域においてほぼ等しい透過特性と散乱特性を有する白色拡散板を利用することにより、偏光板の着色は、白に修正される。
【００３２】
また、半透過反射板の下側に設ける光源部の表面、あるいは裏面に反射特性を持たせることにより、半透過反射板を透過した光を有効的に観察者側に出射することができる。さらに、拡散板と偏光板との裏面に、透明導電膜と発光層と反射電極からなる光源部を設けることにより、外部光源を利用する場合の反射特性と発光層の発光、すなわち、光源部の点灯時の明るさを改善することができる。
【００３３】
また、下基板の直下に発光部を設けずに導光板を介して拡散板の裏面に光を導光し、さらに導光板の下側には、反射板を設けることにより、外部光源を利用する場合に、拡散板と偏光板と導光板と反射板により良好な反射特性と明るさの確保が可能となる。さらに、発光部の点灯時には、導光板と反射板と拡散板により明るい表示が可能となる。また、従来に比較し導光板の散乱性は、拡散板により十分に達成できるため、透過率と導光の均一性の改善が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
＜第１の参考形態＞
以下に液晶表示装置の構成を、図面を使用して説明する。
【００３５】
以下に、本形態における液晶表示装置の構成を、図１と図２とを用いて説明する。本形態においては、信号電極と対向電極をスイッチング素子を介さずに設けるパッシブマトリクス型の液晶表示装置への応用例を示す。図１は本形態における液晶表示装置の一部を拡大する平面図である。図２は図１の平面図のＢ−Ｂ線における断面を示す断面図である。以下、図１と図２とを交互に用いて本形態を説明する。
【００３６】
ガラス基板からなる上基板１上には、酸化インジウムスズ膜からなる信号電極２を設ける。この信号電極２は表示電極９を兼用するためストライプ形状をしている。
【００３７】
さらに、以上の上基板１を液晶表示装置に利用する場合には、上基板１と対向するガラス基板からなる下基板１１を設ける。この下基板１１上には、上基板１上に設ける表示電極９と対向するように酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜からなる対向電極１２を設ける。さらに対向電極１２は、外部回路の信号を印加するためのデーター電極（図示せず）と接続する。
【００３８】
さらに、上基板１と下基板１１とは、液晶１６の分子を規則的に並べるための処理層として、それぞれ配向膜３、１３を有する。さらにスペーサー（図示せず）によって、上基板１と下基板１１とを所定の間隙寸法をもって対向させ、シール部（図示せず）により固定し、上基板１と下基板１１との間に液晶１６を封入する。さらに、上基板１を観察者の方向に配置し、外部光源３０も観察者と同様の側に配置するいわゆる反射型液晶表示装置とする。さらに、上基板１の上面（上側）には上偏光板２１を設け、下基板１１の下面（下側）には下偏光板２２を有する。
【００３９】
さらに、本形態においては、下基板１１と下偏光板２２の間に、直線光を散乱する拡散板２０を有する。この拡散板２０は、１μｍと３μｍのポリスチレン製のビーズとアクリル樹脂を練り合わせ、薄膜に加工することにより形成している。さらに、下偏光板２２の下面（下側）には半透過反射板２５ａを有し、さらに、半透過反射板２５ａの下面には、光源部３１を有する。
【００４０】
液晶表示装置は、外部環境すなわち、外部光源３０の明るい状況では、外部光源３０の光を上偏光板２１、上基板１、信号電極２、液晶１６、対向電極１２、下基板１１、拡散板２０、下偏光板２２と透過し、半透過反射板２５ａと光源部３１の表面の反射を利用して表示を行う。この場合に、下偏光板２２の透過率が可視光領域で着色しているため、拡散板２０を使用していない従来例では、着色する表示となり、白色の表示が出来ない。しかし、本参考形態に示す下基板１１と下偏光板２２との間に拡散板２０、特に可視光領域で透過率、反射率がほぼ等しい白色拡散板を利用することにより、下偏光板２２の着色、および、上偏光板２１の着色表示を防止することができる。
【００４１】
また、外部光源３０の暗い場合には、液晶１３は、一般的には非発光のため、照明（光源）が必要となる。本形態においては、半透過反射板２５ａの下面にエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子からなる光源部を配置している。そのため、外部環境が暗い場合においても、光源部からの光は、半透過反射板２５ａ、下偏光板２２を透過し、拡散板２０により所定の散乱角に拡散され、さらに、下偏光板２２の着色は、拡散板２０の光源部３１の面による反射と下基板１１の面側の散乱により白色化されて、下基板１１へと出射することができる。そのため、明るく、かつ白い表示が可能となる。
【００４２】
つぎに、白色拡散板２０の特性を説明する。図３は第１の実施形態に示す液晶表示装置の反射率と印加電圧（Ｖ）の特性の関係を示す図である。縦軸が反射率であり、横軸が液晶に印加する電圧である。本発明の実施形態を利用する特性を曲線Ｘにより示す。比較のため、曲線Ｙにより従来例の特性を示す。従来例に比較し、拡散板２０の表面反射、拡散反射により、まず反射率は向上する。さらに、半透過反射板２５ａを鏡面とし、拡散板２０により拡散性を持たせることにより、半透過反射板２５ａの反射特性を向上することが可能となる。以上により、反射率が液晶１６への印加電圧によらず従来例に比較し大きくすることができる。特に反射特性が重要である反射型液晶表示装置として利用する場合には、非常に有効となる。
【００４３】
また、図４は、本形態に示す液晶表示装置の反射率の波長依存性を示す図である。縦軸が反射率であり、横軸が波長（単位：ｎｍ）である。曲線Ｌが本発明の特性を示すグラフであり、曲線Ｍが従来例を示すグラフである。以下に図３と図４とを交互に用いて本発明の拡散板２０を用いた場合と、従来の特性の差を説明する。図３の曲線Ｘは本形態の特性を示し、曲線Ｙは従来例に示す構造を利用する場合の特性を示す図である。曲線Ｙは、コントラストは充分であるが、明るさが不足し、図４の曲線Ｍに示すように波長依存性を有し、白表示が緑から青を帯びている。そのため、暗くかつ白い表示とはならない。これに対し、拡散板２０を利用する本形態の特性は、図３の曲線Ｘと図４の曲線Ｌとに示すように、コントラストは僅かに減少するが、拡散板による反射により明るさの向上と白さの向上が明らかに改善されている。液晶表示装置の場合には、明るさと白さがコントラストより優先され、コントラストは、５：１でも新聞紙程度の認識性はあるため、拡散板２０によるコントラストの低下は、明るさと白さの改善に比較し影響が小さいと言える。
【００４４】
また、光源部３１を点灯する場合においても、光源部３１からの光は、下偏光板２２と液晶１６と上偏光板２１により、反射型として利用する場合と同様の表示が可能となる。すなわち、光源部３１の光は、拡散板２０により所定の散乱角を有し、さらに、拡散板２０の光源部３１側の反射と下基板１１側の散乱により、下偏光板２２の着色を白色化して観察者側へ出射することができる。本形態の構成と類似する住友スリーエム製の反射型偏光板を利用するものは、反射と透過の表示とで、明るさが反転する現象が発生するが、本形態は反射型、透過型の表示の両表示において、明表示は、明表示であり、逆に暗表示は暗表示とすることができる。そのため、本形態は、カラー表示による、反射型と透過型表示の色変化も防止することができ、非常に有効である。
【００４５】
さらに、使用する偏光板も従来と同様で可能であり、コントラストを改善し、コストの低減もできる。また、上偏光板２１と下偏光板２２の透過率は、できるだけ可視光領域で同等なものを用いることが、効果をより有効にできる。
【００４６】
また、拡散板２０には光学的位相差、偏光性は必要がなく、複数の粒径のビーズによる散乱性と高透過率が必要なだけである。そのため、特定方向の延伸処理あるいは、光学的異方性を有する物質を含む必要がないため、低コストで簡単に作成することができる。
【００４７】
＜第２の参考形態＞
つぎに、本形態における液晶表示装置の構成を、図５を用いて説明する。本形態においては、光源部に冷陰極管と反射鏡と有し、下基板の下面には導光板を有し、さらに、導光板の下面には反射板を有する構造に関するものである。図５は、第１の参考形態における液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図５を用いて本形態を説明する。
【００４８】
本形態は、ほぼ第１の実施形態と同様な構造であり、同様な構成要素には同様な記号を利用して説明している。まず、上基板１上には、信号電極２と配向膜３を有し、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部８と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００４９】
さらに、下基板１１の下面には、下基板１１と僅かな間隙を設けて対向する拡散板２０と下偏光板２２とを有する。本形態と第１の参考形態の相違点は、反射板２５ｂと下偏光板２２との間に光源部を配置する構成であり、光源部は、下基板１１の周囲、すなわち、シール部８の近傍に設ける冷陰極管３２と反射鏡３３と下基板１１の下面に面する導光板１９と導光板１９の下面に配置する反射板２５ｂからなる構成を採用する。導光板は、透明アクリル樹脂、あるいはエポキシ樹脂からなり、透過率が良好である。さらに、位相差を有していないため、下偏光板２２と反射板２５ｂとの間に導光板を設けても表示品質を低減することが少ない。
【００５０】
さらに、反射板２５ｂは、第１の参考形態と異なり、下基板１１に面する光源部が透過性のため、反射板を光源部の下面にすることができるため、反射板２５ｂは、反射率を優先にできる。さらに、光源部を点灯する場合にも、半透過反射板による光の損失がないため、明るい表示が可能となる。
【００５１】
すなわち、反射型として利用する場合には、導光板１９の光損失は僅かであり、反射板２５ｂは、反射率を優先でき、明るく、かつ白い表示が可能となる。さらに、特に透過の場合には、半透過反射板２５ａに比較し透過率の良好な導光板１９と反射板２５ｂにより明るい表示が可能となる。
【００５２】
＜第３の実施形態＞
つぎに、本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の構成を、図６を用いて説明する。本発明の第３の実施形態においては、光源部に冷陰極管と反射鏡と有し、冷陰極管を下偏光板の下面に配置する点である。さらに、冷陰極管の下面には反射板を有する。図６は、第１の参考形態における液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図６を用いて本発明の第３の実施形態を説明する。
【００５３】
第３の実施形態は、ほぼ第１の参考形態と同様な構造であり、同様な構成要素には同様な記号を利用して説明している。まず、上基板１上には、信号電極２と配向膜３を有し、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００５４】
さらに、下基板１１の下面には、下基板１１と僅かな間隙を設けて対向する拡散板２０と下偏光板２２とを有する。第３の実施形態と第１の参考形態の相違点は、反射板２５ｂと下偏光板２２との間に光源部を配置する構成であり、光源部は、下偏光板２２の下面に設ける冷陰極管３２と冷陰極管３２の下面に配置する反射板２５ｂからなる構成を採用している点である。冷陰極管３２の管径は、１ミリメートルのものを利用し、拡散板２０を用いることにより反射型、あるいは透過型表示の場合の影となること防止している。
【００５５】
第３の実施形態は、第２の参考形態と同様に、反射板２５ｂは、第１の参考形態と異なり、光源部が透過性であり、反射板２５ｂを光源部の下面にすることができるため、反射板２５ｂは、反射率を優先にできる。さらに、光源部を点灯する場合にも、半透過反射板による光の損失がないため、明るい表示が可能となる。
【００５６】
すなわち、反射型として利用する場合には、冷陰極管３２の部分のみが僅かに影となるだけであり、その他の部分は、非常に有効に外部光源からの光を利用できる。また、透過型の場合には、冷陰極管３２の発光の均一性のみを考慮すれば良い。反射型、透過型の冷陰極管３２の影響は下偏光板２２の上面に設ける拡散板２０によりかなり改善できる。
【００５７】
＜第４の参考形態＞
つぎに、本形態における液晶表示装置の構成を、図７を用いて説明する。本形態においては、光源部に有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層を有するものである。有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層の下基板側には、透明導電膜を有し、逆の面には、反射板を兼用する下電極を設ける。図７は、第１の参考形態における液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図７を用いて本形態を説明する。
【００５８】
本形態は、ほぼ第１の参考形態と同様な構造であり、同様な構成要素には同様な記号を利用して説明している。まず、上基板１上には、信号電極２と配向膜３を有し、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００５９】
さらに、下基板１１の下面には、下基板１１と接着する拡散板２０と下偏光板２２とを有する。第４の実施形態の特徴は、光源部として有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８を利用する点にある。有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）３８は透過性が大きく、さらに、面光源として作用する。そのため、下偏光板２２に面する配置に利用できる。
【００６０】
光源部は、下偏光板２２側より、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）からなる保護層３６と酸化インジウム酸化スズ膜（ＩＴＯ膜）からなる上電極３７と有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８と銀膜からなる下電極３９とＰＥＴからなる基板４０とからなる。有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８は、蒸着法にて形成している。また、上下のＰＥＴ膜はシール部（図示せず）により封止され、銀膜と有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）３８への空気と湿度の進入を防止している。
【００６１】
本形態は、光源部の発光層（エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８）を透明にすることができる。さらに、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８の両面には、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８に電流を流すために、電極が必要であり、発光を有効に取り出すために、下電極３９は、反射特性を有する電極とし、反射板として利用できる。エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８の発光と下電極３９の反射光を有効に出射するために、上電極３７は透明電極としている。
【００６２】
反射型として利用する場合には、拡散板２０を透過した光は有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層３８を透過し、下電極３９により反射し、再度観察者側に出射し表示を行う。拡散板２０により、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）３８の着色と電極３７、３９の形状を遮蔽することができる。
【００６３】
また、透過の場合には、拡散板２０により完全に白色化することは、有機エレ
クトロルミネッセント（ＥＬ）層３８の発光波長に依存するが、発光層の材料を
選択することにより、かなり白色化することができる。さらに、下電極２９に平
坦な構造を採用しても、前記拡散板２０により観察者と液晶表示装置の位置によ
らず良好な表示品質を提供できる。
【００６４】
＜第５の実施形態＞
つぎに、本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の構成を、図８を用いて説明する。本発明の第５の実施形態においては、光源部に冷陰極管を有し、冷陰極管を下偏光板の下面に配置する点でる。さらに、冷陰極管の下面には反射板を有する。さらに、冷陰極管の影を防止しするために上偏光板と上基板との間にも拡散板を配置している。さらに、光源部上での反射を強化し、冷陰極管の視認性を防止し、さらに光源部の点灯時の光の指向性を強めるために、下偏光板と冷陰極管との間にレンズフィルムを設けている。図８は、第１の参考形態における液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図８を用いて本発明の第５の実施形態を説明する。
【００６５】
第５の実施形態は、ほぼ第１の参考形態と同様な構造であり、同様な構成要素には同様な記号を利用して説明している。まず、上基板１上には、信号電極２と配向膜３を有し、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００６６】
さらに、下基板１１の下面には、下基板１１と僅かな間隙を設けて対向する拡散板２０と下偏光板２２とを有する。反射板２５ｂと下偏光板２２との間に光源部を配置する構成であり、光源部は、下偏光板２２の下面に設けるレンズフィルム２７と冷陰極管３２と、冷陰極管３２の下面に配置する反射板２５ｂからなる構成を採用する。冷陰極管３２の管径は、１ミリメートルのものを利用し、さらに、拡散板２０の散乱効果とレンズフィルム２７の表面反射効果により反射型、あるいは透過型表示の場合には影となることは非常に少ない。
【００６７】
反射板２５ｂは、下基板１１に面する光源部が透過性のため、反射板を光源部の下面にすることができるため、反射板２５ｂは、反射率を優先にできる。さらに、光源部を点灯する場合にも、半透過反射板による光の損失がないため、明るい表示が可能となる。
【００６８】
さらに、上偏光板２１と上基板１との間には、上拡散板２６を配置する。上拡散板２６により、液晶表示装置と観察者との位置関係による表示品質の変化を防止すると同時に、光源部の冷陰極管３２の影を認識しにくくする効果がある。また、上偏光板２１上に拡散板２６を設ける場合に比較し、拡散板２６表面での反射によるコントラスト比の低下を防止することができる。
【００６９】
＜第６の参考形態＞
つぎに、本形態における液晶表示装置の構成を、図９を用いて説明する。本発明の第９の実施形態においては、光源部に平面光源であるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１を有する。さらに、拡散板２０として下基板１１の裏面に凹凸を有する構造を採用する。図９は、第１の参考形態における液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図９を用いて本形態を説明する。
【００７０】
本形態は、ほぼ第１の参考形態と同様な構造であり、同様な構成要素には同様な記号を利用して説明している。まず、上基板１上には、信号電極２と配向膜３を有し、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００７１】
さらに、下基板１１の下面側の面は、２次曲線の形状の凹凸を有する。凹凸の形成法は、ダイヤモンド粉、あるいはタングステンカーバイト（ＷＣ）粉を高圧により微細ノズルにより噴射して基板を荒らし、さらに、フッ酸によりエッチングを行い、さらに、ガラス表面をスポンジで擦り洗浄を行うことにより形成した。以上の下基板１１の下面に形成する凹凸により拡散板２０とする。
【００７２】
さらに、下基板１１の下面には下偏光板２２と、半透過反射板２５ａと光源部として無機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１を設ける。無機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１は、下基板１１の面側より、ＰＥＴフィルムと透明導電膜とマンガン（Ｍｎ）を発光中心とする硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる無機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層と絶縁膜とカーボン電極と保護層からなる。
【００７３】
以上の構造を採用することにより、液晶層１６と半透過反射板２５ａとの距離を小さくでき、２重像あるいは像のボケを防止することができる。
【００７４】
＜第７の参考形態＞
つぎに、本形態における液晶表示装置の構成を、図１０を用いて説明する。本形態においては、光源部に平面光源であるエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１を有する。さらに、拡散板２０として下基板１１の上面に凹凸を有する構造を採用する。また、上基板上には、スイッチング素子として、二端子型スイッチング素子を有する。図１０は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面図である。以下、図１０を用いて本形態を説明する。
【００７５】
本形態は、上基板１上に二端子型スイッチング素子を有し、下基板１１の上面に凹凸を設け、拡散板２０としている点に特徴がある。さらに、下基板１１の上面に凹凸を設け、平坦化と屈折率の制御のために保護膜１４を設ける構造を採用するため、二端子スイッチング素子の特性の安定と製造工程中の下地への影響のために上基板１上にスイッチング素子５を設けている。さらに、基板と透明導電膜との屈折率の差による色付き防止のために、配線電極（対向電極）１２よりも高抵抗でも使用可能である表示電極９を上基板１上に設けている。
【００７６】
まず、上基板１上には、いずれもタンタル（Ｔａ）膜からなる配線電極１７と配線電極１７と一体構造からなる下部電極４を有する。配線電極１７と下部電極４上には、酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる非線形抵抗層１５を有する。
【００７７】
さらに、前記下部電極４上の非線形抵抗層１５と重なり合う上部電極６と上部電極６と一体構造の表示電極９とを１０ナノメートル（ｎｍ）から５０ナノメートル（ｎｍ）の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜にて設ける。視認性の点では、特に１０ナノメートル（ｎｍ）から３０ナノメートル（ｎｍ）が非常に有効であり、１０ナノメートル（ｎｍ）以下では、エッチング性と形成時の膜厚ばらつきが大きく制御性に難点があった。この上部電極６と非線形抵抗層１５と下部電極４とにより二端子型スイッチング素子５を構成する。
【００７８】
以上の上基板１上には、液晶１６を規則的にならべるために配向膜３を有する。また、上基板１に対向する下基板１１上には、対向電極１２と配向膜１３とを有する。上基板１と下基板１１とは、シール部と封孔部（図示せず）により密閉され、液晶１６が封入してある。
【００７９】
さらに、下基板１１の上面側には、２次曲線の形状の凹凸を有する。凹凸の形成法は、第６の実施形態と同様に、ダイヤモンド粉、あるいはタングステンカーバイト粉を高圧により微少ノズルにより噴射して基板を荒らし、さらに、フッ酸によりエッチングを行い、さらに、ガラス表面をスポンジで擦り洗浄を行うことにより形成した。以上の下基板１１の上面に形成する凹凸により拡散板２０とする。また、前記凹凸による対向電極１２の断線、あるいは配向膜１３の配向性の低下を防止するため、平坦化処理ようの保護層１４を設けている。保護層１４は、下基板１１の上面の凹凸による散乱性を向上するために、屈折率の大きな酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）膜と屈折率の小さい酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を積層する構造を採用している。酸化タンタル膜は、応力が大きく、厚膜が難しいため、印刷法にて形成可能な酸化シリコン膜を採用した。
【００８０】
さらに、下基板１１の下面には下偏光板２２と、半透過反射板２５ａと光源部としてエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１を設ける。さらに、光の有効利用のため、各構成部材は、接着剤（図示せず）により接着し、空気層と各構成部材間の反射を防止している。また、無機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子３１は、下基板１１の面側より、ＰＥＴフィルムと透明導電膜とマンガン（Ｍｎ）を発光中心とする硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる無機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層と絶縁膜とカーボン電極と保護層からなる。
【００８１】
以上の構造を採用することにより、液晶層１６と半透過反射板２５ａとの距離を小さくでき、２重像あるいは像のボケを防止することができる。
【００８２】
また、スイッチング素子に利用する表示電極９を薄膜の透明導電膜とすることにより、上基板１と透明導電膜と配向膜３との屈折率差による色付きと透過率の減少を非常に小さくできる。さらに、下基板１１上（上面）に設ける凹凸と保護膜１４とにより対向電極１２の断線もなく、明るく白い背景表示が可能となる。
【００８３】
＜第８の実施形態＞
つぎに、本発明の液晶表示装置に利用する拡散板の構造を図面を用いて説明する。図１１は、拡散板２０の一部を拡大する断面図である。以下に図１１を用いて拡散板２０の実施形態を説明する。
【００８４】
拡散板２０には、ポリスチレンビーズ４１をアクリル系モノマーに分散し偏光板２２上に印刷法により３０マイクロメートルの膜厚に形成し、紫外線によりモノマーを重合し、膜状にする。また、偏光板２２の下面にはアルミニウム（Ａｌ）膜を３０ナノメートル（ｎｍ）形成した半透過反射板２５ａを真空蒸着法にて形成する。アルミニウム膜は、酸化アルミニウム膜にて被服さらている。本実施形態においては、反射板の透過率は、アルミニウム膜の膜厚と結晶性で制御している。以上の構造を有する拡散板２０は、可視光領域において、ほぼ均一の透過率を有し、さらに、透過率が大きい。また、拡散度（ヘイズ）は比較的大きくできる。
【００８５】
つぎに、拡散板２０の上面からの光線の挙動を図１１を用いて説明する。光線４５は、拡散板２０に対して所定の角度により入射する。拡散板２０のアクリル樹脂４２とビーズ４１の屈折率の違いにより光線４５は、屈折と反射を繰り返し、下偏光板２２に達し、偏光され半透過反射板２５ａに達する。半透過反射板２５ａにより、光は８０％反射し、２０％透過する。反射した光線は、下偏光板２２を透過し、再び拡散板２０にて屈折を繰り返し、上面へ出射される。以上により下偏光板２２の偏光を上面に伝達することができると同時に、下偏光板２２の色調を白色化することができる。
【００８６】
さらに、光線４６は、拡散板２０に入射し、ビーズ４１との屈折により、上面側に反射される。そのため、下偏光板２２の偏光性を示さないが、同時に色調も変化していない。以上により、光線４５に代表される光線により、下偏光板２２の偏光性を上面側に伝達し、さらに、光線４６に代表される光線により、拡散板２０からの反射成分を利用することにより、明るさと白さ背景表示が可能となる。
【００８７】
光源部を点灯した場合には、光線４８に示すように、半透過反射板２５ａの下面側より、半透過反射板２５ａと下偏光板２２を透過し、拡散板２０により散乱と反射を繰り返し透過して、上面に出射する。そのため、光線４８は、拡散板２０の上面では、散乱性を有し、さらに白色化している。
【００８８】
＜第９の実施形態＞
つぎに、本発明の液晶表示装置に利用する拡散板の別の構造を図面を用いて説明する。図１２は、拡散板２０の一部を拡大する断面図である。以下に図１２を用いて拡散板２０の実施形態を説明する。
【００８９】
拡散板２０には、ポリスチレンビーズ４１をメラミン樹脂に分散しフィルム形状に加工を行い、下偏光板２２上に粘着材により貼りつけ、また、下偏光板２２の下面には金属箔にエッチング処理により微少開口部５０を形成し、さらに、表面に銀メッキを行った、エンボス型の半透過反射板２５ａを用いている。本実施形態においては、反射板の透過率は、エンボスの面積の比率により制御している。以上の構造を有する拡散板２０は、可視光領域において、ほぼ均一の透過率を有し、さらに、透過率が大きい。また、拡散度は比較的大きくできる。
【００９０】
つぎに、拡散板２０の上面からの光線の挙動を図１２を用いて説明する。光線４５は、拡散板２０に対して所定の角度により入射する。拡散板２０のアクリル樹脂４２とビーズ４１の屈折率の違いにより光線は、屈折と反射を繰り返し、下偏光板２２に達し、偏光され半透過反射板２５ａに達する。半透過反射板２５ａのエンボス部分と金属部分のいずれに入射するかにより、光の反射と透過が発生する。光線４５は、金属部分のため、反射し、再び、下偏光板２２を透過し、再び拡散板２０にて屈折を繰り返し、上面へ出射される。以上により下偏光板２２の偏光を上面に伝達することができると同時に、下偏光板２２の色調を白色化することができる。
【００９１】
さらに、光線４６は、拡散板２０に入射し、ビーズ４１との屈折により、上面側に反射される。そのため、下偏光板２２の偏光性を示さないが、同時に色調も変化していない。また、光線４９は、光線４５と同様に屈折と反射を繰り返しながら半透過反射板２５ａに到達するが、エンボス部分に到達するため、反射せずに下側に透過する。外部光源は、色々な入射角で半透過反射板２５ａに入射するため、エンボス部分５０の開口部の径と半透過反射板２５ａの厚みとエンボス部分５０の形状により、外部光源を利用する場合の反射特性を可変できる。透過の場合には、平面光源を利用することにより、比較的平行光に近い光線４８を利用するため、明るさの確保ができる。
【００９２】
以上の実施形態においては、カラーフィルターを用いていない例に関して説明を行ったが、下基板１１の上面、例えば、下基板１１と対向電極１２との間に青、赤、緑のカラーフィルターを各画素部に対応してデルタ配置、あるいは斜めモザイク配置に設け、さらに平坦化膜を設けることにより可能となる。
【００９３】
また、各形態においては、第７の参考形態以外には、スイッチング素子を用いていないパッシブマトリクス型の液晶表示装置を用いて説明を行ったが、スイッチング素子を用いる場合においても、当然本発明の実施形態の効果は有効である。また、二端子型スイッチング素子と同様、三端子型スイッチング素子の場合においても有効である。
【００９４】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように、拡散板２０を液晶表示装置を構成する下基板１１と下偏光板２２との間に設けることにより、観察者側の外部光源を利用し表示を行う液晶表示装置において、拡散板２０の外部光源からの光線の一部を反射し、他のほとんどの光線を透過し、反射板２５ａ、２５ｂに到達させることにより、拡散板２０を用いていない液晶表示装置に比較し、明るく、白色の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００９５】
さらに、拡散板２０の構造に、樹脂とビーズの組み合わせを利用し、樹脂とビーズの屈折率の差とビーズの形状を利用することにより、可視域の透過率をほぼ一定にすることができると同時に、拡散性と反射特性を兼ね備えることが可能となる。
【００９６】
また、拡散板２０内に含むビーズの直径を複数種類用いることにより、散乱性を制御することができ、指向性を有する拡散板２０を形成できる。さらに、拡散板２０の透過率と反射特性と散乱特性を画素部とその周囲にて変えることにより、液晶表示装置のコントラストを低下することなく、明るく、白バランスに優れる液晶表示装置を提供できる。
【００９７】
拡散板２０の下面側に設ける光源部と吸収層の蛍光顔料を利用することにより、補助光源の点灯時に補助光源の発光効率を改善し、明るい表示が可能となる。
【００９８】
また、拡散板２０の裏面にカラー印刷層を設けることにより、カラーインキ層の色彩と拡散板の散乱性により、梨地状の表示が可能となる。
【００９９】
さらに、拡散板２０にカラーフィルターを設けることにより、カラーフィルターの彩度を維持したまま、拡散板２０の明るさを確保することができる。
【０１００】
拡散板に散乱型液晶層を採用することにより、散乱度の可変が容易となり、さらに、散乱型液晶層に電圧の印加を可能とすることにより、外部環境、あるいは、補助光源の点灯により、白色拡散板の散乱度を可変し、明るく、視認性の良好な表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考形態における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図２】第１の参考形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図３】液晶表示装置の反射率と印加電圧の関係を示す図である。
【図４】液晶表示装置の反射率の波長依存性を示す図である。
【図５】第２の参考形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図７】第４の参考形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図９】第６の参考形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図１０】第７の参考形態における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図１１】本発明の第８の実施形態における白色拡散板の断面構造を示す図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態における白色拡散板の断面構造を示す図である。
【図１３】従来例における液晶表示装置の平面構造を示す図である。
【図１４】従来例における液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
１上基板
２信号電極
３配向膜
４下部電極
５スイッチング素子
６上部電極
７画素部
８シール部
９表示電極
１１下基板
１２対向電極
１３配向膜
１６液晶
２０拡散板
２１上偏光板
２２下偏光板
２５ａ半透過反射板
２５ｂ反射板
２７レンズフィルム
３１光源部
３３反射鏡
３８有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）層
４１ビーズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  In the present invention, the signal electrode on the upper substrate and the counter electrode on the lower substrate are bonded to each other with a predetermined gap, liquid crystal is sealed, and a predetermined signal is applied to each electrode to display using the optical change of the liquid crystal. When the external environment where the liquid crystal display device is used is bright, use it as a reflective liquid crystal display device with a reflective plate or transflective plate, and use it as a transmissive type when the external environment is dark The present invention relates to a transflective (semi-reflective) liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
  In recent years, the display capacity of a liquid crystal display device using a liquid crystal panel has been increasing. The structure of the liquid crystal display device includes a passive matrix type in which a display electrode of a liquid crystal pixel is directly connected to a signal electrode provided on an upper substrate, and an active matrix type in which a switching element is provided between the signal electrode and the display electrode. Furthermore, a counter electrode is provided via a liquid crystal so as to face the display electrode on the upper substrate, a plurality of signal electrodes and a plurality of counter electrodes are arranged in a matrix, and the signal electrode and the data electrode connected to the counter electrode are provided. It has a structure in which a predetermined signal is applied from an external circuit.
[0003]
  In a simple matrix (passive matrix type) liquid crystal display device that uses multiplex drive, the contrast decreases or the response speed decreases as the time is increased, and in the case of having about 200 scanning lines. It becomes difficult to obtain sufficient contrast.
[0004]
  Therefore, in order to eliminate such defects, an active matrix liquid crystal display panel in which a switching element is provided for each pixel is employed.
[0005]
  The active matrix liquid crystal display panel is roughly classified into a three-terminal switching element using a thin film transistor and a two-terminal switching element using a non-linear resistance element. Among these, the two-terminal switching element is excellent in that the structure and the manufacturing method are simple and that it can be relatively manufactured in a low-temperature process.
[0006]
  As this two-terminal switching element, a diode type, a varistor type, a TFD type, and the like have been developed.
[0007]
  Of these, the TFD type is particularly simple in structure and has a short manufacturing process.
[0008]
  Further, since the liquid crystal display device is not a self-luminous display device, display is performed using an external light source and an external light change due to an optical change of the liquid crystal. Therefore, there are roughly two types of positional relationships among the observer, the liquid crystal display device, and the light source. The first is a so-called reflective liquid crystal display device in which the external light source (main light source) and the observer are on the same plane with respect to the liquid crystal display device. The second is the arrangement of the observer-liquid crystal display device-light source unit. This is a so-called transmissive liquid crystal display device. For the purpose of reducing power consumption, which is an advantage of the liquid crystal display device, a reflective liquid crystal display device that uses an external light source around the liquid crystal display device without using a light source is particularly effective.
[0009]
  Further, when the usage environment of the liquid crystal display device is bright, the reflective liquid crystal display device uses an external light source. When the usage environment is dark, the light source unit included in the liquid crystal display device is turned on to transmit the transmissive liquid crystal There is a transflective liquid crystal display device used as a display device. Since the transflective liquid crystal display device is basically used as a reflective liquid crystal display device, power consumption can be reduced as compared with the transmissive liquid crystal display device. Therefore, a reflective liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device is a display mode that is extremely important for application to portable information equipment.
[0010]
  A conventional example of a transflective liquid crystal display device having a two-terminal switching element as a switching element between a signal electrode and a display electrode will be described below with reference to the drawings.
[0011]
  FIG. 13 is a plan view showing a configuration of a transflective liquid crystal display device in the prior art using a two-terminal switching element. Further, FIG. 14 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA in the plan view of FIG. Hereinafter, the prior art will be described using FIG. 13 and FIG. 14 alternately.
[0012]
  On the lower substrate 11 made of a transparent substrate, a wiring electrode 17 made of a tantalum (Ta) film and a lower electrode 4 made of an integral structure with the wiring electrode 17 are provided. A non-linear resistance layer 15 made of tantalum oxide (Ta2 O5) is provided on the wiring electrode 17 and the lower electrode 4.
[0013]
  Further, the upper electrode 6 overlapping the nonlinear resistance layer 15 on the lower electrode 4 and the display electrode 9 integrally formed with the upper electrode 6 are provided by an indium tin oxide (ITO) film. The upper electrode 6, the non-linear resistance layer 15, and the lower electrode 4 constitute a two-terminal switching element 5.
[0014]
  When the lower substrate 11 described above is used as a liquid crystal display device, the upper substrate 1 made of a transparent substrate is provided so as to face the lower substrate 11. On the upper substrate 1, a signal electrode 2 made of an indium tin oxide (ITO) film made of a transparent conductive film is provided so as to face the display electrode 9. Further, a data electrode (not shown) for applying a signal from an external circuit is connected to the signal electrode 2.
[0015]
  Further, on the upper substrate 1 and the lower substrate 11, alignment films 13 are respectively provided as treatment layers for regularly arranging the molecules of the liquid crystal 16. Further, the upper substrate 1 and the lower substrate 11 are opposed to each other with a predetermined gap size by a spacer (not shown), and the liquid crystal 16 is sealed between the upper substrate 1 and the lower substrate 11.
[0016]
  Further, a first polarizing plate 21 is provided on the upper surface of the upper substrate 1, and a second polarizing plate 22 is provided on the lower surface of the lower substrate 11. Furthermore, it has a transflective plate 25 a made of a thin film metal, and further has an electroluminescent (EL) element as the light source unit 31. Since the liquid crystal 16 does not self-emit, when the external environment (external light source: not shown) is bright, display is performed using the reflection characteristics of the transflective reflector 25a. When the external environment is dark, the light source unit The electroluminescent (EL) element 31 is turned on to display using the transmissivity of the transflective plate 25a.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
  Here, in the conventional liquid crystal display device, the contrast ratio is good, but there is no brightness, particularly whiteness, and the display performance is not sufficient. This is largely due to coloring that occurs because the transmittance of the polarizing plate is not uniform in the visible light region. Further, in the case of having a color filter, the brightness is further reduced.
[0018]
  Furthermore, when the unevenness is provided on the reflection plate, it is necessary to control the surface shape and improve the reflectivity, so that the formation of the reflection plate becomes complicated. Furthermore, in the white diffuser plate having a specific polarization, the alignment of the diffusion direction having the directivity due to the surface shape and the polarization direction occurs, and it is necessary to prepare a diffusion plate depending on the polarization direction of the liquid crystal display device, The versatility is worse.
[0019]
  Further, in the case of a reflection type deflection plate having a reflection polarization axis, one optical axis is a transmission polarization axis, and in the case of a reflection type deflection plate having a reflection polarization axis, a diffusion plate is provided between the lower substrate and the reflection type deflection plate. However, the same drive is required when an absorption layer is required on the lower side of the reflective deflection plate, when an external light source is used, and when the light source section below the reflective deflection plate is used. When the external light source is used, the white display portion when the external light source is used, and when the light source portion is used, the light / dark reversal of the image that becomes the black display portion occurs.
[0020]
An object of the present invention is to provide a structure for solving the above-described problems and achieving a bright and white transflective liquid crystal display device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention employs the following configuration.
[0022]
  The liquid crystal display device of the present invention has at least a signal electrode on an upper substrate and at least a counter electrode on a lower substrate, the upper substrate and the lower substrate are opposed to each other at a predetermined interval, The counter electrode and each other face each otherConstitute.
[0023]
  The liquid crystal is sealed between the upper substrate and the lower substrate, the upper substrate is disposed on the viewer side, the polarizing plate is disposed above the upper substrate, and the light source unit is disposed below the lower substrate. And a diffusion plate between the lower substrate and the light source,A reflection plate for performing reflective display is provided outside the light source unit, the light source unit has a cold cathode tube, and the reflection plate is arranged facing the cold cathode tube.It is characterized by that.
[0024]
  The liquid crystal display device of the present invention has at least a signal electrode on an upper substrate and at least a counter electrode on a lower substrate, the upper substrate and the lower substrate are opposed to each other at a predetermined interval, The counter electrode is opposed to each other to form a pixel portion, and includes a liquid crystal sealed between the upper substrate and the lower substrate, the upper substrate is disposed on the viewer side, and a polarizing plate is disposed above the upper substrate. And a diffusion plate that scatters straight light, a polarizing plate, and a light source unit. The light source unit includes at least a fluorescent tube and a reflection plate.
[0025]
  The light source unit is characterized by having transparency.
[0026]
  The light source section has no optical anisotropy.
[0027]
  An upper polarizing plate and a lower polarizing plate are respectively provided on the outer sides of the upper substrate and the lower substrate, and a light source unit and a reflecting plate are disposed below the lower polarizing plate.
[0028]
  The diffusing plate is disposed with a gap from the lower substrate. Further, the diffusion plate has no optical anisotropy.
[0029]
  The liquid crystal display device of the present invention is characterized by having a lens film that limits the viewing angle between the polarizing plate and the light source unit or between the transflective plate and the light source unit.
[0030]
  The liquid crystal display device of the present invention is characterized in that the diffusion plate has substantially the same transmittance in visible light.
  <Action>
[0031]
  A diffusion plate, a polarizing plate, a transflective plate, and a light source unit are disposed below the lower substrate constituting the liquid crystal display device. As described above, the color of the reflection plate can be converted by the scattering property and color of the diffusion plate. That is, the light from the upper substrate side is partially scattered and reflected by the diffusion plate and is emitted to the observer side on the upper substrate side. Furthermore, the light that has passed through the diffusion plate and the polarizing plate is reflected by the reflection plate, scattered again by the diffusion plate, corrects the coloring of the polarizing plate, and is emitted to the viewer side. In particular, the color of the polarizing plate is corrected to white by using a white diffusion plate having substantially the same transmission characteristics and scattering characteristics in the visible light region as the diffusion plate.
[0032]
  In addition, by providing reflection characteristics on the front surface or the back surface of the light source unit provided below the transflective plate, the light transmitted through the transflective plate can be effectively emitted to the viewer side. Furthermore, by providing a light source part composed of a transparent conductive film, a light emitting layer, and a reflective electrode on the back surface of the diffusion plate and the polarizing plate, reflection characteristics when using an external light source and light emission of the light emitting layer, that is, the light source part The brightness at the time of lighting can be improved.
[0033]
  In addition, an external light source is used by guiding light to the back surface of the diffusion plate through the light guide plate without providing a light emitting portion directly below the lower substrate, and further providing a reflection plate below the light guide plate. In this case, it is possible to ensure good reflection characteristics and brightness by the diffusion plate, the polarizing plate, the light guide plate, and the reflection plate. Further, when the light emitting unit is turned on, bright display is possible by the light guide plate, the reflection plate, and the diffusion plate. In addition, since the scattering property of the light guide plate can be sufficiently achieved by the diffusion plate as compared with the conventional case, the transmittance and the uniformity of the light guide can be improved.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Reference Form>
  The following is the liquid crystal display deviceThe configuration will be described with reference to the drawings.
[0035]
  less than,In this formThe structure of the liquid crystal display device in the above will be described with reference to FIGS.In this formAn application example to a passive matrix liquid crystal display device in which a signal electrode and a counter electrode are provided without a switching element is shown. Figure 1In this formIt is a top view which expands a part of liquid crystal display device in it. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line BB in the plan view of FIG. Hereafter, using FIG. 1 and FIG. 2 alternatelyThis formexplain.
[0036]
  A signal electrode 2 made of an indium tin oxide film is provided on an upper substrate 1 made of a glass substrate. The signal electrode 2 has a stripe shape to be used as the display electrode 9.
[0037]
  Further, when the upper substrate 1 is used for a liquid crystal display device, a lower substrate 11 made of a glass substrate facing the upper substrate 1 is provided. On the lower substrate 11, a counter electrode 12 made of an indium tin oxide (ITO) film is provided so as to face the display electrode 9 provided on the upper substrate 1. Further, the counter electrode 12 is connected to a data electrode (not shown) for applying a signal of an external circuit.
[0038]
  Furthermore, the upper substrate 1 and the lower substrate 11 have alignment films 3 and 13 as processing layers for regularly arranging the molecules of the liquid crystal 16, respectively. Further, the upper substrate 1 and the lower substrate 11 are opposed to each other with a predetermined gap size by a spacer (not shown) and fixed by a seal portion (not shown), and the liquid crystal 16 is interposed between the upper substrate 1 and the lower substrate 11. Enclose. Furthermore, a so-called reflective liquid crystal display device is provided in which the upper substrate 1 is arranged in the direction of the observer and the external light source 30 is arranged on the same side as the observer. Further, an upper polarizing plate 21 is provided on the upper surface (upper side) of the upper substrate 1, and a lower polarizing plate 22 is provided on the lower surface (lower side) of the lower substrate 11.
[0039]
  further,In this formIn this case, a diffusion plate 20 that scatters linear light is provided between the lower substrate 11 and the lower polarizing plate 22. The diffusion plate 20 is formed by kneading 1 μm and 3 μm polystyrene beads and acrylic resin and processing them into a thin film. Further, the lower polarizing plate 22 has a transflective plate 25a on the lower surface (lower side), and further has a light source unit 31 on the lower surface of the transflective plate 25a.
[0040]
  In the external environment, that is, in a bright situation of the external light source 30, the liquid crystal display device uses the light from the external light source 30 as the upper polarizing plate 21, the upper substrate 1, the signal electrode 2, the liquid crystal 16, the counter electrode 12, the lower substrate 11, and the diffusion plate 20. Then, the light is transmitted through the lower polarizing plate 22 and displayed using the reflection of the surfaces of the transflective reflector 25 a and the light source unit 31. In this case, since the transmittance of the lower polarizing plate 22 is colored in the visible light region, in the conventional example in which the diffusion plate 20 is not used, a colored display is obtained and a white display cannot be performed. However, by using a diffuser plate 20 between the lower substrate 11 and the lower polarizer plate 22 shown in the present embodiment, particularly a white diffuser plate having substantially the same transmittance and reflectivity in the visible light region, Coloring and coloring display of the upper polarizing plate 21 can be prevented.
[0041]
  Further, when the external light source 30 is dark, the liquid crystal 13 generally does not emit light, so that illumination (light source) is required.In this formIn this case, a light source unit made of an electroluminescent (EL) element is disposed on the lower surface of the transflective plate 25a. Therefore, even when the external environment is dark, the light from the light source unit is transmitted through the transflective plate 25a and the lower polarizing plate 22, is diffused to a predetermined scattering angle by the diffusion plate 20, and The coloring is whitened by reflection from the surface of the light source unit 31 of the diffusion plate 20 and scattering from the surface side of the lower substrate 11, and can be emitted to the lower substrate 11. Therefore, a bright and white display is possible.
[0042]
  Next, the characteristics of the white diffusion plate 20 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the reflectance and the applied voltage (V) characteristics of the liquid crystal display device according to the first embodiment. The vertical axis represents the reflectance, and the horizontal axis represents the voltage applied to the liquid crystal. The characteristic utilizing the embodiment of the present invention is shown by curve X. For comparison, the characteristic of the conventional example is shown by a curve Y. Compared to the conventional example, the reflectance is first improved by the surface reflection and diffuse reflection of the diffusion plate 20. Furthermore, by making the transflective plate 25a a mirror surface and imparting diffusibility by the diffusing plate 20, it is possible to improve the reflection characteristics of the transflective plate 25a.With the above,The reflectance can be increased compared to the conventional example regardless of the voltage applied to the liquid crystal 16. In particular, it is very effective when used as a reflection type liquid crystal display device in which reflection characteristics are important.
[0043]
  Also, FIG.In this formIt is a figure which shows the wavelength dependence of the reflectance of the liquid crystal display device shown. The vertical axis represents reflectance, and the horizontal axis represents wavelength (unit: nm). A curve L is a graph showing the characteristics of the present invention, and a curve M is a graph showing a conventional example. Hereinafter, the difference in characteristics between the case where the diffusion plate 20 of the present invention is used and the conventional characteristics will be described by alternately using FIG. 3 and FIG. Curve X in FIG.Of this formThe characteristic Y is shown, and the curve Y is a figure showing the characteristic when the structure shown in the conventional example is used. The curve Y has sufficient contrast, but lacks brightness, has a wavelength dependence as shown by the curve M in FIG. 4, and the white display is green to blue. Therefore, the display is not dark and white. On the other hand, the diffusion plate 20 is used.Of this formAs shown by the curve X in FIG. 3 and the curve L in FIG. 4, the contrast slightly decreases, but the brightness and whiteness are clearly improved by the reflection by the diffuser. In the case of a liquid crystal display device, brightness and white are given priority over contrast, and even when the contrast is 5: 1, there is a recognizability similar to that of newspaper, so a decrease in contrast due to the diffusion plate 20 improves brightness and whiteness. It can be said that the impact is small.
[0044]
  Even when the light source unit 31 is turned on, the light from the light source unit 31 can be displayed by the lower polarizing plate 22, the liquid crystal 16, and the upper polarizing plate 21 in the same manner as when used as a reflection type. That is, the light from the light source unit 31 has a predetermined scattering angle by the diffuser plate 20, and the lower polarizing plate 22 is colored white by reflection on the light source unit 31 side of the diffuser plate 20 and scattering on the lower substrate 11 side. And can be emitted to the viewer side.Of this formThose that use a reflective polarizing plate made by Sumitomo 3M, which has a similar structure, causes a phenomenon that the brightness is reversed between reflection and transmission,This formIn both reflective and transmissive displays, the bright display can be a bright display, and conversely the dark display can be a dark display. for that reason,This formThe color change between the reflective display and the transmissive display due to the color display can be prevented, which is very effective.
[0045]
  Further, the polarizing plate to be used can be the same as the conventional one, and the contrast can be improved and the cost can be reduced. The transmittance of the upper polarizing plate 21 and the lower polarizing plate 22 isAs much as possibleUsing the equivalent in the visible light regionEffectCan be more effective.
[0046]
  Further, the diffusion plate 20 does not need an optical phase difference and a polarization property, and only needs to have a scattering property and a high transmittance by beads having a plurality of particle diameters. Therefore, since it is not necessary to include a stretching process in a specific direction or a substance having optical anisotropy, it can be easily produced at low cost.
[0047]
<SecondReference form>
  Next,In this formA structure of a liquid crystal display device in the apparatus will be described with reference to FIG.In this formThe light source section includes a cold cathode tube and a reflector, a light guide plate on the lower surface of the lower substrate, and a reflector on the lower surface of the light guide plate. FIG.In the first reference formIt is sectional drawing of the part corresponded to the BB line | wire of the liquid crystal display device in it. Hereinafter, using FIG.This formexplain.
[0048]
  This formThe structure is almost the same as that of the first embodiment, and the same components are described using the same symbols. First, the signal electrode 2 and the alignment film 3 are provided on the upper substrate 1, and the counter electrode 12 and the alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion 8 and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0049]
  Further, on the lower surface of the lower substrate 11, a diffusion plate 20 and a lower polarizing plate 22 which are opposed to the lower substrate 11 with a slight gap are provided.This formFirstReference formThe difference is that the light source unit is disposed between the reflector 25b and the lower polarizing plate 22, and the light source unit is reflected from the cold cathode tube 32 provided around the lower substrate 11, that is, in the vicinity of the seal unit 8. A configuration including a mirror 33, a light guide plate 19 facing the lower surface of the lower substrate 11, and a reflecting plate 25 b disposed on the lower surface of the light guide plate 19 is employed. The light guide plate is made of a transparent acrylic resin or an epoxy resin, and has a good transmittance. Furthermore, since there is no phase difference, even if a light guide plate is provided between the lower polarizing plate 22 and the reflection plate 25b, display quality is rarely reduced.
[0050]
  Further, the reflection plate 25b includes the firstReference form andIn contrast, since the light source unit facing the lower substrate 11 is transmissive, the reflection plate can be the lower surface of the light source unit, and therefore the reflection plate 25b can prioritize the reflectance. Further, when the light source unit is turned on, there is no loss of light due to the transflective plate, so that bright display is possible.
[0051]
  That is, when used as a reflection type, the light loss of the light guide plate 19 is small, and the reflection plate 25b can prioritize the reflectance, and can display bright and white. Further, particularly in the case of transmission, bright display can be achieved by the light guide plate 19 and the reflection plate 25b, which have better transmittance than the transflective plate 25a.
[0052]
<Third Embodiment>
  Next, the configuration of the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment of the present invention, the light source section includes a cold cathode tube and a reflecting mirror, and the cold cathode tube is disposed on the lower surface of the lower polarizing plate. In addition, a reflector is provided on the lower surface of the cold cathode tube. FIG. 6 shows the firstIn reference formIt is sectional drawing of the part corresponded to the BB line | wire of the liquid crystal display device in it. Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0053]
  The third embodiment is substantially the same as the firstReference form andThe structure is the same, and the same components are described using the same symbols. First, the signal electrode 2 and the alignment film 3 are provided on the upper substrate 1, and the counter electrode 12 and the alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0054]
  Further, on the lower surface of the lower substrate 11, a diffusion plate 20 and a lower polarizing plate 22 which are opposed to the lower substrate 11 with a slight gap are provided. The third embodiment and the firstReference formThe difference is that the light source unit is disposed between the reflector 25b and the lower polarizing plate 22, and the light source unit is disposed on the lower surface of the lower polarizing plate 22 and the lower surface of the cold cathode tube 32. The point which employ | adopts the structure which consists of the reflecting plate 25b to be used. The tube diameter of the cold cathode tube 32 is 1 mm, and the diffusion plate 20 is used to prevent a shadow in the case of a reflective type or a transmissive type display.
[0055]
  The third embodiment is the secondReference form andSimilarly, the reflection plate 25b has the firstReference form andIn contrast, since the light source unit is transmissive and the reflection plate 25b can be the lower surface of the light source unit, the reflection plate 25b can prioritize the reflectance. Further, when the light source unit is turned on, there is no loss of light due to the transflective plate, so that bright display is possible.
[0056]
  That is, when used as a reflection type, only the portion of the cold cathode tube 32 is slightly shaded, and the other portions can use light from the external light source very effectively. In the case of the transmission type, only the uniformity of light emission of the cold cathode tube 32 needs to be considered. The influence of the reflective and transmissive cold cathode tubes 32 can be considerably improved by the diffusion plate 20 provided on the upper surface of the lower polarizing plate 22.
[0057]
<4thReference form>
  Next,In this formA structure of a liquid crystal display device in the case will be described with reference to FIG.In this formIn this case, the light source part has an organic electroluminescent (EL) layer. A transparent conductive film is provided on the lower substrate side of the organic electroluminescent (EL) layer, and a lower electrode serving also as a reflector is provided on the opposite surface. FIG. 7 shows the firstIn reference formIt is sectional drawing of the part corresponded to the BB line | wire of the liquid crystal display device in it. Hereinafter, using FIG.This formexplain.
[0058]
  This formAlmost the firstReference form andThe structure is the same, and the same components are described using the same symbols. First, the signal electrode 2 and the alignment film 3 are provided on the upper substrate 1, and the counter electrode 12 and the alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0059]
  Further, the lower substrate 11 has a diffusion plate 20 and a lower polarizing plate 22 bonded to the lower substrate 11 on the lower surface. A feature of the fourth embodiment is that an organic electroluminescent (EL) layer 38 is used as a light source unit. The organic electroluminescent (EL) 38 has a large transparency and further functions as a surface light source. Therefore, it can be used for the arrangement facing the lower polarizing plate 22.
[0060]
  The light source section includes a protective layer 36 made of polyethyl terephthalate (PET), an upper electrode 37 made of an indium tin oxide film (ITO film), an organic electroluminescent (EL) layer 38, and silver from the lower polarizing plate 22 side. It consists of a lower electrode 39 made of a film and a substrate 40 made of PET. The organic electroluminescent (EL) layer 38 is formed by a vapor deposition method. The upper and lower PET films are sealed by a seal portion (not shown) to prevent air and humidity from entering the silver film and the organic electroluminescent (EL) 38.
[0061]
  This formThe light emitting layer (electroluminescent (EL) layer 38) of the light source part can be made transparent. Furthermore, an electrode is necessary on both sides of the electroluminescent (EL) layer 38 in order to pass an electric current through the electroluminescent (EL) layer 38. In order to effectively extract light emission, the lower electrode 39 is An electrode having reflection characteristics can be used as a reflection plate. In order to effectively emit the light emitted from the electroluminescent (EL) layer 38 and the reflected light from the lower electrode 39, the upper electrode 37 is a transparent electrode.
[0062]
  When used as a reflection type, the light transmitted through the diffusion plate 20 passes through the organic electroluminescent (EL) layer 38, is reflected by the lower electrode 39, and is emitted to the viewer side again for display. The diffusion plate 20 can shield the coloring of the electroluminescent (EL) 38 and the shapes of the electrodes 37 and 39.
[0063]
  In addition, in the case of transmission, the whitening by the diffusion plate 20 is an organic element.
Depending on the emission wavelength of the electroluminescent (EL) layer 38, the material of the light emitting layer
By selecting, it can be made quite white. Further, the lower electrode 29 is flat.
Even if a flat structure is adopted, the diffuser plate 20 can be used depending on the position of the observer and the liquid crystal display device.
Therefore, good display quality can be provided.
[0064]
<Fifth Embodiment>
  Next, the configuration of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment of the present invention, the light source section has a cold cathode tube, and the cold cathode tube is disposed on the lower surface of the lower polarizing plate. In addition, a reflector is provided on the lower surface of the cold cathode tube. Further, a diffusion plate is also arranged between the upper polarizing plate and the upper substrate in order to prevent the cold cathode tube from being shaded. Furthermore, in order to enhance the reflection on the light source unit, prevent the visibility of the cold cathode tube, and further enhance the directivity of light when the light source unit is turned on, a lens is provided between the lower polarizing plate and the cold cathode tube. A film is provided. FIG.In the first reference formIt is sectional drawing of the part corresponded to the BB line | wire of the liquid crystal display device in it. Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0065]
  The fifth embodiment is substantially the same as the firstReference form andThe structure is the same, and the same components are described using the same symbols. First, the signal electrode 2 and the alignment film 3 are provided on the upper substrate 1, and the counter electrode 12 and the alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0066]
  Further, on the lower surface of the lower substrate 11, a diffusion plate 20 and a lower polarizing plate 22 which are opposed to the lower substrate 11 with a slight gap are provided. The light source unit is arranged between the reflection plate 25 b and the lower polarizing plate 22, and the light source unit is disposed on the lower surface of the lower polarizing plate 22 with the lens film 27, the cold cathode tube 32, and the lower surface of the cold cathode tube 32. A configuration including the reflecting plate 25b to be disposed is employed. The tube diameter of the cold cathode tube 32 is 1 mm, and furthermore, it becomes a shadow in the case of reflection type or transmission type display due to the scattering effect of the diffusion plate 20 and the surface reflection effect of the lens film 27. Very few.
[0067]
  Since the light source part facing the lower substrate 11 is transmissive in the reflection plate 25b, the reflection plate can be used as the lower surface of the light source part. Therefore, the reflection plate 25b can prioritize reflectance. Further, when the light source unit is turned on, there is no loss of light due to the transflective plate, so that bright display is possible.
[0068]
  Further, an upper diffusion plate 26 is disposed between the upper polarizing plate 21 and the upper substrate 1. The upper diffusion plate 26 has an effect of preventing a change in display quality due to the positional relationship between the liquid crystal display device and the observer and at the same time making it difficult to recognize the shadow of the cold cathode tube 32 of the light source unit. Further, as compared with the case where the diffusion plate 26 is provided on the upper polarizing plate 21, it is possible to prevent a reduction in contrast ratio due to reflection on the surface of the diffusion plate 26.
[0069]
<SixthReference form>
  Next,In this formA structure of a liquid crystal display device in the case will be described with reference to FIG. In the ninth embodiment of the present invention, the light source unit includes an electroluminescent (EL) element 31 that is a planar light source. Further, a structure having irregularities on the back surface of the lower substrate 11 is adopted as the diffusion plate 20. FIG.In the first reference formIt is sectional drawing of the part corresponded to the BB line | wire of the liquid crystal display device in it. Hereafter, using FIG.This formexplain.
[0070]
  This formAlmost the firstReference form andThe structure is the same, and the same components are described using the same symbols. First, the signal electrode 2 and the alignment film 3 are provided on the upper substrate 1, and the counter electrode 12 and the alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0071]
  Furthermore, the surface on the lower surface side of the lower substrate 11 has irregularities in the shape of a quadratic curve. As for the method of forming irregularities, diamond powder or tungsten carbide (WC) powder is sprayed with a fine nozzle at high pressure to roughen the substrate, and further etched with hydrofluoric acid, and the glass surface is rubbed and cleaned with a sponge. Was formed. The diffusing plate 20 is formed by the unevenness formed on the lower surface of the lower substrate 11 described above.
[0072]
  Further, a lower polarizing plate 22, a transflective plate 25 a, and an inorganic electroluminescent (EL) element 31 as a light source unit are provided on the lower surface of the lower substrate 11. The inorganic electroluminescent (EL) element 31 is an inorganic electroluminescent (ELS) made of zinc sulfide (ZnS) whose emission center is a PET film, a transparent conductive film, and manganese (Mn) from the surface side of the lower substrate 11. ) Layer, insulating film, carbon electrode and protective layer.
[0073]
  By adopting the above structure, the distance between the liquid crystal layer 16 and the transflective plate 25a can be reduced, and a double image or image blur can be prevented.
[0074]
<SeventhReference form>
  Next,In this formA structure of a liquid crystal display device in the apparatus will be described with reference to FIG.In this formIn this case, the light source unit includes an electroluminescent (EL) element 31 that is a planar light source. Further, a structure having irregularities on the upper surface of the lower substrate 11 is adopted as the diffusion plate 20. On the upper substrate, a two-terminal switching element is provided as a switching element. FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion corresponding to the line BB of the active matrix liquid crystal display device. Hereinafter, using FIG.This formexplain.
[0075]
  This formIt has a feature in that it has a two-terminal switching element on the upper substrate 1 and is provided with irregularities on the upper surface of the lower substrate 11 to form a diffusion plate 20. Further, since a structure is provided in which unevenness is provided on the upper surface of the lower substrate 11 and a protective film 14 is provided for planarization and refractive index control, the characteristics of the two-terminal switching element are stabilized and the influence on the base during the manufacturing process. For this purpose, a switching element 5 is provided on the upper substrate 1. Further, a display electrode 9 that can be used with higher resistance than the wiring electrode (counter electrode) 12 is provided on the upper substrate 1 in order to prevent coloring due to a difference in refractive index between the substrate and the transparent conductive film.
[0076]
  First, a wiring electrode 17 made of a tantalum (Ta) film and a lower electrode 4 made of an integral structure with the wiring electrode 17 are provided on the upper substrate 1. A non-linear resistance layer 15 made of tantalum oxide (Ta2 O5) is provided on the wiring electrode 17 and the lower electrode 4.
[0077]
  Further, the upper electrode 6 overlapping the nonlinear resistance layer 15 on the lower electrode 4 and the display electrode 9 integrally formed with the upper electrode 6 are made of indium tin oxide (ITO) having a thickness of 10 nanometers (nm) to 50 nanometers (nm). Provide with a membrane. From the viewpoint of visibility, 10 nanometers (nm) to 30 nanometers (nm) are particularly effective. Below 10 nanometers (nm), the etching property and the film thickness variation during formation are greatly controlled. There were difficulties. The upper electrode 6, the non-linear resistance layer 15, and the lower electrode 4 constitute a two-terminal switching element 5.
[0078]
  An alignment film 3 is provided on the above upper substrate 1 in order to arrange the liquid crystal 16 regularly. Further, a counter electrode 12 and an alignment film 13 are provided on the lower substrate 11 facing the upper substrate 1. The upper substrate 1 and the lower substrate 11 are sealed by a seal portion and a sealing portion (not shown), and a liquid crystal 16 is enclosed.
[0079]
  Furthermore, the upper surface side of the lower substrate 11 has irregularities in the shape of a quadratic curve. As with the sixth embodiment, the unevenness is formed by injecting diamond powder or tungsten carbide powder with a fine nozzle under high pressure to roughen the substrate, etching with hydrofluoric acid, and further removing the glass surface. It was formed by scrubbing with a sponge. The diffusing plate 20 is formed by the unevenness formed on the upper surface of the lower substrate 11 described above. Further, in order to prevent disconnection of the counter electrode 12 due to the unevenness or a decrease in the orientation of the alignment film 13, a protective layer 14 for flattening treatment is provided. The protective layer 14 employs a structure in which a tantalum oxide (Ta 2 O 5) film having a high refractive index and a silicon oxide (SiO 2) film having a low refractive index are stacked in order to improve scattering due to the unevenness of the upper surface of the lower substrate 11. Yes. Since the tantalum oxide film has a large stress and is difficult to thicken, a silicon oxide film that can be formed by a printing method is used.
[0080]
  Further, a lower polarizing plate 22, a transflective plate 25 a, and an electroluminescent (EL) element 31 are provided as a light source unit on the lower surface of the lower substrate 11. Furthermore, for effective use of light, each component is bonded by an adhesive (not shown) to prevent reflection between the air layer and each component. In addition, the inorganic electroluminescent (EL) element 31 is an inorganic electroluminescent element made of zinc sulfide (ZnS) whose emission center is a PET film, a transparent conductive film, and manganese (Mn) from the surface side of the lower substrate 11. It consists of an (EL) layer, an insulating film, a carbon electrode, and a protective layer.
[0081]
  By adopting the above structure, the distance between the liquid crystal layer 16 and the transflective plate 25a can be reduced, and a double image or image blur can be prevented.
[0082]
  In addition, when the display electrode 9 used for the switching element is a thin transparent conductive film, coloring due to a difference in refractive index between the upper substrate 1, the transparent conductive film, and the alignment film 3 and a decrease in transmittance can be very small. Further, the unevenness provided on the lower substrate 11 (upper surface) and the protective film 14 allow a bright white background display without disconnection of the counter electrode 12.
[0083]
<Eighth Embodiment>
  Next, the structure of the diffusion plate used in the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a part of the diffusion plate 20. Hereinafter, an embodiment of the diffusion plate 20 will be described with reference to FIG.
[0084]
  On the diffusion plate 20, polystyrene beads 41 are dispersed in an acrylic monomer and formed on the polarizing plate 22 with a film thickness of 30 μm by a printing method, and the monomer is polymerized with ultraviolet rays to form a film. Further, a transflective plate 25a formed with an aluminum (Al) film of 30 nanometers (nm) on the lower surface of the polarizing plate 22 is formed by vacuum deposition. The aluminum film is covered with an aluminum oxide film. In this embodiment, the transmittance of the reflecting plate is controlled by the film thickness and crystallinity of the aluminum film. The diffusion plate 20 having the above structure has a substantially uniform transmittance in the visible light region, and further has a large transmittance. Further, the diffusion degree (haze) can be made relatively large.
[0085]
  Next, the behavior of light rays from the upper surface of the diffusion plate 20 will be described with reference to FIG. The light ray 45 enters the diffusion plate 20 at a predetermined angle. Due to the difference in refractive index between the acrylic resin 42 of the diffuser plate 20 and the beads 41, the light beam 45 repeats refraction and reflection, reaches the lower polarizing plate 22, is polarized, and reaches the transflective plate 25a. The transflective plate 25a reflects light by 80% and transmits 20%. The reflected light beam passes through the lower polarizing plate 22, is refracted again by the diffusion plate 20, and is emitted to the upper surface. Thus, the polarized light of the lower polarizing plate 22 can be transmitted to the upper surface, and at the same time, the color tone of the lower polarizing plate 22 can be whitened.
[0086]
  Further, the light ray 46 enters the diffusion plate 20 and is reflected to the upper surface side by refraction with the beads 41. Therefore, the polarizing property of the lower polarizing plate 22 is not shown, but the color tone is not changed at the same time. By the above, the polarization of the lower polarizing plate 22 is transmitted to the upper surface side by the light beam represented by the light beam 45, and further, by using the reflection component from the diffusion plate 20 by the light beam represented by the light beam 46, Brightness and white background can be displayed.
[0087]
  When the light source is turned on, as shown by the light beam 48, the light is transmitted through the semi-transmissive reflector 25a and the lower polarizing plate 22 from the lower surface side of the semi-transmissive reflector 25a, and is repeatedly transmitted and scattered by the diffuser plate 20. Then, the light is emitted to the upper surface. Therefore, the light beam 48 has a scattering property on the upper surface of the diffusion plate 20 and is further whitened.
[0088]
<Ninth Embodiment>
  Next, another structure of the diffusion plate used in the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of the diffusion plate 20. Hereinafter, an embodiment of the diffusion plate 20 will be described with reference to FIG.
[0089]
  On the diffusion plate 20, polystyrene beads 41 are dispersed in a melamine resin, processed into a film shape, and attached to the lower polarizing plate 22 with an adhesive, and the lower surface of the lower polarizing plate 22 is etched on a metal foil. An embossed transflective plate 25a having a minute opening 50 and silver-plated on the surface is used. In this embodiment, the transmittance of the reflector is controlled by the ratio of the embossed area. The diffusion plate 20 having the above structure has a substantially uniform transmittance in the visible light region, and further has a large transmittance. Also, the degree of diffusion can be made relatively large.
[0090]
  Next, the behavior of light rays from the upper surface of the diffusion plate 20 will be described with reference to FIG. The light ray 45 enters the diffusion plate 20 at a predetermined angle. Due to the difference in refractive index between the acrylic resin 42 of the diffusion plate 20 and the beads 41, the light beam is repeatedly refracted and reflected, reaches the lower polarizing plate 22, is polarized, and reaches the transflective plate 25a. Depending on whether the light is incident on the embossed portion or the metal portion of the transflective reflector 25a, light is reflected and transmitted. Since the light beam 45 is a metal portion, it is reflected, passes through the lower polarizing plate 22 again, is refracted by the diffusion plate 20 again, and is emitted to the upper surface. Thus, the polarized light of the lower polarizing plate 22 can be transmitted to the upper surface, and at the same time, the color tone of the lower polarizing plate 22 can be whitened.
[0091]
  Further, the light ray 46 enters the diffusion plate 20 and is reflected to the upper surface side by refraction with the beads 41. Therefore, the polarizing property of the lower polarizing plate 22 is not shown, but the color tone is not changed at the same time. The light beam 49 reaches the transflective plate 25a while repeating refraction and reflection in the same manner as the light beam 45. However, since the light beam 49 reaches the embossed portion, it passes through the lower side without being reflected. Since the external light source is incident on the transflective plate 25a at various incident angles, the external light source is used depending on the diameter of the opening of the embossed portion 50, the thickness of the transflective plate 25a, and the shape of the embossed portion 50. The reflection characteristics can be varied. In the case of transmission, since a light beam 48 that is relatively close to parallel light is used by using a planar light source, brightness can be ensured.
[0092]
  In the above embodiment, an example in which no color filter is used has been described. However, blue, red, and green color filters are provided on the upper surface of the lower substrate 11, for example, between the lower substrate 11 and the counter electrode 12. This can be achieved by providing a delta arrangement or a diagonal mosaic arrangement corresponding to the pixel portion, and further providing a planarizing film.
[0093]
  Also,In each formIn the seventhReference formOther than the above, the description has been made using a passive matrix type liquid crystal display device that does not use a switching element. However, even when a switching element is used, the effect of the embodiment of the present invention is naturally effective. Further, as in the case of the two-terminal switching element, it is effective in the case of a three-terminal switching element.
[0094]
【The invention's effect】
  As is clear from the above description, a liquid crystal display device that performs display using an external light source on the viewer side by providing the diffusion plate 20 between the lower substrate 11 and the lower polarizing plate 22 constituting the liquid crystal display device. The liquid crystal display device that does not use the diffuser plate 20 is reflected by reflecting a part of the light beam from the external light source of the diffuser plate 20 and transmitting most of the other light beams to reach the reflector plates 25a and 25b. In addition, a bright and white liquid crystal display device can be obtained.
[0095]
  Furthermore, when the combination of resin and beads is used for the structure of the diffusion plate 20 and the difference in refractive index between the resin and beads and the shape of the beads are used, the transmittance in the visible region can be made substantially constant. At the same time, it is possible to have both diffusibility and reflection characteristics.
[0096]
  Further, by using a plurality of types of beads included in the diffusion plate 20, the scattering property can be controlled, and the diffusion plate 20 having directivity can be formed. Furthermore, by changing the transmittance, reflection characteristics, and scattering characteristics of the diffusion plate 20 between the pixel portion and its periphery, a bright liquid crystal display device with excellent white balance can be provided without reducing the contrast of the liquid crystal display device.
[0097]
  By using the light source part provided on the lower surface side of the diffusion plate 20 and the fluorescent pigment of the absorption layer, the luminous efficiency of the auxiliary light source is improved when the auxiliary light source is turned on, and bright display is possible.
[0098]
  Further, by providing a color printing layer on the back surface of the diffusion plate 20, a satin-like display is possible due to the color of the color ink layer and the scattering property of the diffusion plate.
[0099]
  Further, by providing the diffusion plate 20 with a color filter, the brightness of the diffusion plate 20 can be ensured while maintaining the saturation of the color filter.
[0100]
  By adopting a scattering-type liquid crystal layer for the diffuser, it is easy to change the degree of scattering, and by allowing voltage to be applied to the scattering-type liquid crystal layer, white light can be emitted by the external environment or lighting of the auxiliary light source. The scattering degree of the diffusing plate can be varied, and a bright display with good visibility becomes possible.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]In the first reference formIt is a figure which shows the planar structure of the liquid crystal display device in it.
[Figure 2]In the first reference formIt is a figure which shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device in it.
[Fig. 3]Liquid crystal displayIt is a figure which shows the relationship between a reflectance and an applied voltage.
[Fig. 4]Liquid crystal displayIt is a figure which shows the wavelength dependence of a reflectance.
[Figure 5]In the second reference formIt is a figure which shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device in it.
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
[Fig. 7]In the fourth reference formIt is a figure which shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device in it.
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9In the sixth reference formIt is a figure which shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device in it.
FIG. 10In the seventh reference formIt is a figure which shows the cross-sectional structure of the liquid crystal display device in it.
FIG. 11 is a view showing a cross-sectional structure of a white diffusion plate according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a cross-sectional structure of a white diffusion plate in a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a planar structure of a liquid crystal display device in a conventional example.
FIG. 14 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal display device in a conventional example.
[Explanation of symbols]
  1 Upper substrate
  2 signal electrode
  3 Alignment film
  4 Lower electrode
  5 Switching elements
  6 Upper electrode
  7 Pixel part
  8 Seal part
  9 Display electrodes
11 Lower substrate
12 Counter electrode
13 Alignment film
16 liquid crystal
20 Diffuser
21 Upper polarizing plate
22 Lower polarizing plate
25a transflective plate
25b reflector
27 Lens film
31 Light source
33 Reflector
38 Organic electroluminescent (EL) layer
41 beads

Claims

上基板上および下基板上のそれぞれに電極を有し、前記上基板と前記下基板とを所定の間隔をもって対向し、前記上基板と前記下基板との間に封入する液晶とを備え、前記上基板を観察者側に配置した液晶表示装置であって、前記下基板の下側には光源部を配置し、前記下基板と前記光源部との間に拡散板を有し、該光源部の外側には、反射表示を行うための反射板を備え、前記光源部は冷陰極管を有し、該冷陰極管に面して前記反射板を配置したことを特徴とする液晶表示装置。An electrode on each of the upper substrate and the lower substrate, the upper substrate and the lower substrate facing each other at a predetermined interval, and a liquid crystal sealed between the upper substrate and the lower substrate, A liquid crystal display device in which an upper substrate is disposed on an observer side, a light source unit is disposed below the lower substrate, and a diffusion plate is provided between the lower substrate and the light source unit, and the light source unit A liquid crystal display device comprising a reflection plate for performing reflection display on the outside, wherein the light source section has a cold cathode tube, and the reflection plate is arranged facing the cold cathode tube .

前記光源部は透過性を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light source unit has transparency.

前記光源部は光学異方性を有していないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light source unit has no optical anisotropy .

前記上基板と前記下基板との外側には、上偏光板と下偏光板とがそれぞれ設けられ、前記下偏光板の下側に前記光源部と前記反射板とが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。An upper polarizing plate and a lower polarizing plate are respectively provided on the outer sides of the upper substrate and the lower substrate, and the light source unit and the reflecting plate are disposed below the lower polarizing plate. The liquid crystal display device according to claim 1.

前記拡散板は前記下基板と間隙を設けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the diffusion plate is disposed with a gap from the lower substrate .

前記拡散板は光学異方性を有しないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the diffusion plate has no optical anisotropy .