JPH0716923U - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】反射型の液晶表示装置として、表示の明るさも
十分な広視野角の液晶表示装置を提供する。 【構成】ＴＮ型またはＳＴＮ型の液晶セル１０と、１枚
の偏光板３０と、反射板３１とからなり、液晶セル１０
の表面側に偏光板３０を配置し、液晶セル１０の裏面側
に反射板３１を配置するとともに、前記反射板３１は、
ベースシート３２の表面にそのほぼ全体にわたって微細
粒子３３を付着させその上に金属膜３４を被着させた構
造とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、反射型の液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

液晶表示装置としては、一般に、液晶分子をツイスト配向させたＴＮ（ツィス テッド・ネマティック）型またはＳＴＮ（スーパー・ツィステッド・ネマティッ ク）型の液晶セルを用いたものが利用されている。

【０００３】 この液晶表示装置には、その裏面側に配置されるバックライトからの光を利用 して表示する透過型のものと、外光を利用し、表面側から入射する光を裏面側に 配置した反射板で反射させて表示する反射型のものとがあり、電卓や電子手帳お よび電子腕時計等の携帯型電子機器の表示装置としては、一般に反射型の液晶表 示装置が用いられている。

【０００４】 図６は従来の反射型液晶表示装置の断面図である。この液晶表示装置は、ＴＮ 型またはＳＴＮ型の液晶セル１０と、２枚の偏光板２１，２２と、反射板２３と からなっており、偏光板２１，２２は液晶セル１０を挟んでその表面側と裏面側 とに配置され、反射板２３は裏面側偏光板２２の裏面に配置されている。

【０００５】 上記液晶セル１０は、ガラス等からなる一対の透明基板１１，１２をその周縁 部において枠状のシール材１７を介して接合し、この両基板１１，１２間のシー ル材１７で囲まれた領域に液晶１８を封入したもので、両基板１１，１２の互い に対向する面にはそれぞれ透明電極１３，１４が形成されており、その上に、液 晶分子の配向方向を規制する配向膜１５，１６が形成されている。

【０００６】 そして液晶１８の分子は、両基板１１，１２の配向膜１５，１６によりその膜 面に対しあるプレチルト角をもった状態で配向され、両基板１１，１２間におい て所定のツイスト角（ＴＮ型ではほぼ９０°、ＳＴＮ型では１８０〜２７０°） でツイスト配列している。

【０００７】 また、上記反射板２３としては、ＰＥＴ（ポリ・エチレン・テレフタレート） 等からなるベースシート２４の表面をマット処理（粗面化処理）し、その表面に Ａl （アルミニウム）等の金属膜２５を蒸着したものが使用されている。

【０００８】 上記液晶表示装置は、液晶セル１０の電極１３，１４間への電圧の印加により 液晶分子の配向状態を制御して表示駆動されるもので、液晶分子の配向状態は、 電極１３，１４間への印加電圧に応じて、初期のツイスト配向状態と、基板１１ ，１２面に対してほぼ直立に立上がる立上がり配列状態とに変化する。

【０００９】 一方、液晶表示装置にその表面側から入射する外光は、表面側偏光板２１によ り直線偏光されて液晶セル１０に入射し、液晶セル１０を通って裏面側偏光板２ ２に入射する。この裏面側偏光板２２に入射した光は、液晶セル１０を通る過程 で印加電圧に対応する液晶分子の配向状態に応じて偏光された光であり、その偏 光状態に応じて裏面側偏光板２２を透過するかあるいは吸収される。

【００１０】 そして、裏面側偏光板２２を透過した光は、反射板２３で反射され、裏面側偏 光板２２、液晶セル１０、表面側偏光板２１を通って液晶表示装置の表面側に出 射し、この光の出射と上記裏面側偏光板２２での光吸収とにより、表示パターン が明暗で表示される。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の液晶表示装置は、２枚の偏光板による光の吸収で表 示が全体的に暗くなる上に、正面方向（表示装置の法線方向）から見たときの表 示の明るさは相対的に高いが、斜め方向から見ると表示の明るさが極端に低下す るため、表示を十分なコントラストで見ることができる視角範囲（以下、視野角 という）が狭いという問題をもっている。 本考案は、反射型の液晶表示装置として、表示の明るさも十分な広視野角の液 晶表示装置を提供することを目的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入しその液晶の分 子を両基板間においてツイスト配向させた液晶セルと、１枚の偏光板と、反射板 とからなり、前記液晶セルの表面側に前記偏光板を配置し、前記液晶セルの裏面 側に前記反射板を配置するとともに、前記反射板は、ベースシートの表面にその ほぼ全体にわたって微細粒子を付着させその上に金属膜を被着させた構造とした ことを特徴とするものである。

【００１３】 本考案において、上記反射板のベースシート表面に付着させた微細粒子の粒径 は１０μｍ以下、金属膜の膜厚は微細粒子の粒径の約２／３以下であるのが望ま しい。 また、本考案において、表示の明るさをより明るくするには、液晶セルとその 裏面側に配置した反射板との間に位相差板を設ければよい。

【００１４】

【作用】

本考案の液晶表示装置においては、液晶セルの表面側に配置した偏光板により 直線偏光されて入射した光が、液晶セルを通って反射板で反射され、再び液晶セ ルを通って前記偏光板に入射する。この光は、液晶セルを通る過程で印加電圧に 対応する液晶分子の配向状態に応じて偏光された光であり、その偏光状態に応じ て偏光板を透過するかあるいは吸収されるため、前記偏光板を透過した光の出射 と前記偏光板での光吸収とにより、表示パターンが明暗で表示される。

【００１５】 そして、この液晶表示装置においては、上記反射板を、ベースシートの表面に そのほぼ全体にわたって微細粒子を付着させその上に金属膜を被着させた構造と しているため、この反射板の反射面（金属膜面）は、前記微細粒子の粒径に応じ た凹凸をもっており、したがって、反射板で反射された光が拡散し、斜め方向か ら見たときの表示の明るさが向上して、視角による表示の明るさの変化が緩やか になるから、視野角が広くなる。

【００１６】 なお、上記反射板のベースシート表面に付着させた微細粒子の粒径を１０μｍ 以下、金属膜の膜厚を微細粒子の粒径の約２／３以下にすれば、前記金属膜面が 反射光を良好に拡散させる凹凸面になり、視角による表示の明るさの変化が緩や かで、かつ“ぎらつき”のない表示が得られる。

【００１７】 しかも、この液晶表示装置では、偏光板を１枚だけにし、この偏光板に、入射 光を直線偏光させる偏光子と液晶セルを通った光を透過／吸収する検光子との両 方の機能をもたせているため、偏光板による光の損失は極く僅かであり、その分 だけ表示が明るくなる。

【００１８】 したがって、この液晶表示装置は、表示の明るさも十分で、かつ広い視野角を もっている。 また、上記液晶表示装置において、液晶セルとその裏面側に配置した反射板と の間に、液晶セルを透過した各波長光の位相差を補償するリタデーションをもつ 位相差板を設けると、液晶セルを通る過程で各波長光に位相差を生じて偏光状態 が変化した光が、位相差板により直線偏光に戻されてから反射板で反射されるた め、光の損失が少なくなり、表示の明るさがより明るくなる。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の第１の実施例を図１〜図４を参照して説明する。 図１は液晶表示装置の断面図である。この液晶表示装置は、液晶セル１０と、 １枚の偏光板３０と、反射板３１とで構成されており、前記偏光板３０は液晶セ ル１０の表面側に配置され、反射板３１は液晶セル１０の裏面側に配置されてい る。

【００２０】 なお、上記液晶セル１０は液晶の分子をツイスト配向させたＴＮ型またはＳＴ Ｎ型のものであり、その構成は図６に示した従来の液晶表示装置の液晶セルと同 じであるから、その説明は図に同符号を付して省略する。

【００２１】 一方、上記反射板３１は、ＰＥＴ等の樹脂フィルムからなるベースシート３２ の表面にそのほぼ全体にわたってガラスビーズ等の微細粒子３３を付着させ、そ の上にＡl 等からなる金属膜３４を被着させた構造のものであり、この反射板３ １は、その反射面、つまり金属膜３４面を液晶セル１０の裏面側基板１２に対向 させて設けられている。

【００２２】 図２は上記反射板３１の一部分の拡大断面図であり、上記微細粒子３３は、そ の粒径と同程度以下の間隔で、粒子同士が上下に重なり合わないようにしてベー スシート３２の表面に付着されている。また、この微細粒子３３の粒径は１０μ ｍ以下とされており、金属膜３４は、微細粒子３３の粒径の約２／３以下（約７ μｍ以下）の厚さに被着されている。

【００２３】 なお、この反射板３１は、例えば、ベースシート３２の表面に接着剤を塗布し 、その上に微細粒子３３を散布してこの微細粒子３３をベースシート３２に付着 させるとともに、その後、蒸着法、スパッタリング法、またはメッキ法により金 属膜３４を被着させる方法で製造されたものである。

【００２４】 この液晶表示装置においては、液晶セル１０の表面側に配置した偏光板３０に より直線偏光されて入射した光が、液晶セル１０を通って反射板３１で反射され 、再び液晶セル１０を通って前記偏光板３０に入射する。この光は、液晶セル１ ０を通る過程で印加電圧に対応する液晶分子の配向状態に応じて偏光された光で あり、その偏光状態に応じて偏光板３０を透過するかあるいは吸収されるため、 前記偏光板３０を透過した光の出射と前記偏光板３０での光吸収とにより、表示 パターンが明暗で表示される。

【００２５】 そして、この液晶表示装置においては、上記反射板３１を、ベースシート３２ の表面にそのほぼ全体にわたって微細粒子３３を付着させその上に金属膜３４を 被着させた構造としているため、この反射板３１の反射面（金属膜３４面）は、 図２に示したような前記微細粒子３３の粒径に応じた凹凸をもっており、したが って、反射板で反射された光が拡散し、斜め方向から見たときの表示の明るさが 向上して、視角による表示の明るさの変化が緩やかになる。

【００２６】 すなわち、図６に示した従来の液晶表示装置に用いられている反射板２３は、 ベースシート２４の表面をマット処理してその上に金属膜２５を蒸着したもので あるが、この反射板２３では、その反射面（金属膜２５面）に入射した光のほと んどが入射角と同じ反射角で反射されるため、反射光の拡散率は小さく、したが って、正面方向（表示装置の法線方向）から見たときの表示の明るさは高いが、 斜め方向から見ると表示の明るさが極端に低下する。

【００２７】 これに対して、上記実施例の液晶表示装置に用いた反射板３１は、その反射面 （金属膜３４面）が微細粒子３３の粒径に応じた凹凸をもっているため、この反 射板３１の反射面に入射した光のほとんどが、図２に示すように、入射角θ1 （ 反射板３１の法線Ｚに対する角度）とは異なる反射角θ2 で反射される。

【００２８】 このため、上記液晶表示装置においては、反射板３１で反射された光が広範囲 に拡散し、この拡散光が液晶表示装置の表面側に出射するから、斜め方向から見 たときの表示の明るさが向上し、斜め方向から見たときの表示の明るさが、正面 方向から見たときの表示の明るさとあまり変わらない明るさになる。

【００２９】 そして、この実施例では、反射板３１のベースシート表面に付着させた微細粒 子３３の粒径を１０μｍ以下、その上に被着させた金属膜３４の膜厚を微細粒子 ３３の粒径の約２／３以下（７μｍ以下）にしているため、前記金属膜３４の表 面を反射光を良好に拡散させる凹凸面にし、視角による表示の明るさの変化が緩 やかで、かつ“ぎらつき”のない表示を得ることができる。

【００３０】 すなわち、図３は、上記反射板３１における光の入射角（反射板３１の法線に 対する角度）と反射光の正面輝度（反射板３１の法線方向から見た輝度）との関 係を、図６に示した従来の液晶表示装置に用いられている反射板および、Ｍg Ｏ （酸化マグネシウム）をシート状に成形したＭg Ｏ反射板と比較して示した反射 特性図であり、ここでは、上記反射板３１の反射特性として、微細粒子３３の粒 径を５μｍ，１０μｍ，４０μｍ，８０μｍにした４種類の反射板の反射特性を 示している。

【００３１】 この図３のように、従来の液晶表示装置に用いられている反射板（以下、従来 の反射板という）は、光の入射角が１０°程度と小さいとき、つまり反射板に対 して垂直に近い角度で光を入射させたときの正面輝度は非常に高いが、入射角を １０°から２０°に大きくしてゆく間に正面輝度が急激に低下し、入射角が３０ °を越えると正面輝度がほとんど得られなくなる。したがって、このような反射 特性の反射板を用いている液晶表示装置は、その法線方向から見たときの表示の 明るさはかなり高いが、視角を１０°から２０°に僅かに変えただけでも表示の 明るさが極端に低下し、また視角が３０°を越えると、表示が暗くなってほとん ど視認できなくなる。

【００３２】 一方、上記Ｍg Ｏ反射板は、拡散反射板として知られているものであり、この Ｍg Ｏ反射板では、光の入射角を変化させても正面輝度はほとんど変化しないが 、その反面、相対的に高い輝度が必要とされる入射角０〜２０°の範囲内におい て十分な輝度の反射光が得られないため、液晶表示装置の反射板として使用する と表示が全体的に薄暗くなってしまう。

【００３３】 次に、微細粒子３３の粒径を５μｍ，１０μｍ，４０μｍ，８０μｍにした４ 種類の反射板の反射特性を見ると、そのうち、微細粒子３３の粒径を８０μｍに した反射板は、光の入射角が１０°程度と小さいときの正面輝度が高く、また反 射特性も、従来の反射板よりは改善されているが、光の入射角を１０°から３０ °に大きくしてゆく間に正面輝度が大きく低下し、入射角が４０°を越えると正 面輝度がほとんど得られなくなる。また、この反射板は、微細粒子３３の粒径が 大きく、したがって反射面（金属膜面）の凹凸が大きいため、この反射板を使用 すると、液晶表示装置の表示に“ぎらつき”が発生する。

【００３４】 これに対して、微細粒子３３の粒径を５μｍ，１０μｍ，４０μｍにした反射 板はいずれも、光の入射角が１０°程度と小さいときの正面輝度は従来の反射板 より低いものの、その輝度は十分であるし、また、入射角を大きくしてゆくのに ともなう正面輝度の低下も極く緩やかである。

【００３５】 そして、これら反射板のうち、微細粒子３３の粒径を４０μｍにした反射板は 、その反射面（金属膜面）の凹凸が大きいため、液晶表示装置の表示に“ぎらつ き”を生じさせてしまうが、微細粒子３３の粒径を５μｍまたは１０μｍにした 反射板では、液晶表示装置の表示に“ぎらつき”が生じることはない。

【００３６】 したがって、上記反射板３１の微細粒子の粒径を１０μｍ以下（金属膜３４の 膜厚は微細粒子の粒径の約２／３以下）にすれば、視角による表示の明るさの変 化が緩やかで広い視野角が得られ、かつ“ぎらつき”のない表示が得られる。

【００３７】 しかも、上記液晶表示装置では、偏光板３０を１枚だけにし、この偏光板３０ に、入射光を直線偏光させる偏光子と液晶セル１０を通った光を透過／吸収する 検光子との両方の機能をもたせているため、偏光板３０による光の損失は極く僅 かであり、その分だけ表示が明るくなる。

【００３８】 すなわち、図６に示した従来の液晶表示装置では、液晶セル１０の表面側と裏 面側とに偏光板２１，２２を配置しているため、この液晶表示装置に入射した光 が、表面側偏光板２１と裏面側偏光板２２とをそれぞれ２度ずつ通って出射する ことになり、そのため、偏光板２１，２２の透過率に応じた光量損失が計４回繰 返されて光の損失が大きくなる。そして、従来の液晶表示装置では、上述したよ うに、反射板２３による反射光の拡散率が小さいため、斜め方向から見ると表示 の明るさが極端に低下するが、これに偏光板２１，２２による光の損失が加わる ため、斜め方向から見たときの表示の明るさがさらに低下する。

【００３９】 この点、上記実施例の液晶表示装置では、偏光板３０が１枚だけであるため、 偏光板３０の透過率に応じた光量損失は、入射経路と出射経路とでそれぞれ１回 ずつ生じるだけであるから、偏光板３０による光の損失は極く僅かである。

【００４０】 したがって、この液晶表示装置は、斜め方向から見たときの表示の明るさも十 分な、広い視野角をもっている。 図４は上記液晶表示装置における視角（液晶表示装置の法線に対する角度）と 表示の明るさとの関係を従来の液晶表示装置と比較して示している。なお、図に おいて、＋の視角は液晶表示装置の法線から一方の方向への視角、−の視角は反 対方向への視角を表している。

【００４１】 この図４のように、従来の液晶表示装置は破線で示したような視角−明るさ特 性を示すが、上記実施例の液晶表示装置は、実線で示したように、視角による表 示の明るさの変化が緩やかな視角−明るさ特性をもっており、したがって、広い 視野角をもっている。

【００４２】 次に、本考案の他の実施例を説明する。図５は、本考案の第２の実施例を示す 液晶表示装置の断面図である。 この実施例の液晶表示装置は、液晶セル１０とその裏面側に配置した反射板３ １との間に、位相差板３５を設けたものであり、その他の構成は上述した第１の 実施例と同じである。前記位相差板３５は、液晶セル１０を透過した各波長光の 位相差を補償して直線偏光に戻すためのものである。

【００４３】 この実施例の液晶表示装置においては、偏光板３０を通って入射した直線偏光 がＴＮ型またはＳＴＮ型の液晶セル１０を通る過程で各波長光に位相差を生じて 楕円偏光となっても、この楕円偏光が位相差板３５により直線偏光に戻されてか ら反射板３１で反射されるため、光の損失が少なくなり、したがって、表示の明 るさがより明るくなる。

【００４４】 しかも、この実施例の液晶表示装置によれば、液晶セル１０を透過した各波長 光の位相差が上記位相差板３５で補償されるため、表示が色を帯びてしまうこと もない。

【００４５】 すなわち、ＴＮ型またはＳＴＮ型の液晶セルを用いた液晶表示装置は、偏光子 を通って入射した直線偏光が液晶セルを通る過程で楕円偏光となり、この楕円偏 光が偏光子に入射するため、この検光子を透過する光が、ある波長域の光を検光 子で吸収されて着色光となり、表示が色を帯びてしまう。なお、この表示の帯色 は、特にＳＴＮ型液晶セルを使用する液晶表示装置において顕著であるが、ＴＮ 型液晶セルを使用する液晶表示装置においても僅かながら帯色を生じている。

【００４６】 しかし、上記実施例の液晶表示装置によれば、液晶セル１０を通る過程で楕円 偏光となった光が位相差板３５によって直線偏光に戻されるため、表示が色を帯 びてしまうこともない。なお、反射板３１で反射された光は、位相差板３５と液 晶セル１０と偏光板３０を通って出射するが、このときは、位相差板３５の偏光 作用により生じる各波長光の位相差が液晶セル１０で補償される。

【００４７】 また、上記位相差板３５は、偏光作用をもっているが光の吸収作用はないため 、この位相差板３５を液晶表示装置に設けても、表示の明るさが低下することは ない。

【００４８】 したがって、上記図５に示した実施例の液晶表示装置によれば、第１の実施例 の液晶表示装置と同様に、斜め方向から見たときの表示の明るさも十分にして視 野角を広くすることができるのに加えて、表示の明るさをさらに向上させるとと もに、表示の帯色もなくすことができる。 なお、液晶セルは、ＴＮ型，ＳＴＮ型に限られるものではなく、例えば強誘電 性液晶セルを用いる場合等にも本考案を適用することができる。

【００４９】

【考案の効果】

本考案の液晶表示装置は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入 した液晶セルと、１枚の偏光板と、反射板とからなり、前記液晶セルの表面側に 前記偏光板を配置し、前記液晶セルの裏面側に前記反射板を配置するとともに、 前記反射板は、ベースシートの表面にそのほぼ全体にわたって微細粒子を付着さ せその上に金属膜を被着させた構造としたことを特徴とするものであるから、表 示の明るさも十分にして視野角を広くすることができる。

【００５０】 また、本考案において、上記反射板のベースシート表面に付着させた微細粒子 の粒径を１０μｍ以下、金属膜の膜厚を微細粒子の粒径の約２／３以下にすれば 、前記金属膜面が反射光を良好に拡散させる凹凸面になり、視角による表示の明 るさの変化が緩やかで、かつ“ぎらつき”のない表示が得られる。

【００５１】 また、本考案において、液晶セルとその裏面側に配置した反射板との間に位相 差板を設ければ、液晶セルを通る過程で各波長光に位相差を生じて偏光状態が変 化した光が、位相差板により直線偏光に戻されてから反射板で反射されるため、 光の損失が少なくなり、表示の明るさがより明るくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例を示す液晶表示装置の断
面図。

【図２】同じく反射板の一部分の拡大断面図。

【図３】上記反射板における光の入射角と反射光の正面
輝度との関係を、従来の液晶表示装置の反射板およびＭ
g Ｏ反射板と比較して示した反射特性図。

【図４】第１の実施例の液晶表示装置における視角と表
示の明るさとの関係を従来の液晶表示装置と比較して示
す視角−明るさ特性図。

【図５】本考案の第２の実施例を示す液晶表示装置の断
面図。

【図６】従来の液晶表示装置の断面図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１，１２…透明基板 １３，１４…透明電極 １５，１６…配向膜 １８…液晶 ３０…偏光板 ３１…反射板 ３２…ベースシート ３３…微細粒子 ３４…金属膜 ３５…位相差板

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極を形成した一対の透明基板間に液
   晶を封入した液晶セルと、１枚の偏光板と、反射板とか
   らなり、前記液晶セルの表面側に前記偏光板を配置し、
   前記液晶セルの裏面側に前記反射板を配置するととも
   に、前記反射板は、ベースシートの表面にそのほぼ全体
   にわたって微細粒子を付着させその上に金属膜を被着さ
   せた構造としたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】反射板のベースシート表面に付着させた微
   細粒子の粒径は１０μｍ以下、金属膜の膜厚は微細粒子
   の粒径の約２／３以下であることを特徴とする請求項１
   に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】液晶セルとその裏面側に配置した反射板と
   の間には位相差板が設けられているとを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の液晶表示装置。