JPH07270782A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】反射型のものでありながら、液晶セルの基板に
よる光のロスは表面側基板によるロスだけであるため、
液晶セルの基板による光のロスを少なくして、明るい表
示を得ることができる液晶表示装置を提供する。 【構成】液晶セル１０の表面側に偏光板３０および位相
差板３１を設け、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面
に反射膜２１を設けるとともにその上に偏光膜２２を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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】一般に、液晶表示装置は、透明電極を形
成した表裏一対の透明基板をその電極形成面を互いに対
向させて配置しこの両基板間の間隙に液晶を充填した液
晶セルと、この液晶セルをはさんで配置された一対の偏
光板とからなっている。

【０００３】この液晶表示装置には、透過型のものと反
射型のものとがあり、従来の反射型液晶表示装置は、そ
の裏面（裏面側の偏光板の裏面）に反射板を設けた構成
となっている。

【０００４】この反射型液晶表示装置は、外部の光（自
然光または室内の照明光等）を利用して表示するもの
で、その表面側から入射する光は、表面側の偏光板を通
って液晶セルに入射し、その液晶層を通って液晶セルの
裏面側に出射して裏面側の偏光板により画像光とされて
から反射板で反射され、再び前記裏面側偏光板と液晶セ
ルと表面側偏光板とを順次通って表面側に出射する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射型液晶表示装置では、その表面側から入射した
光が裏面側の反射板で反射されて再び表面側に出射する
までの間に、液晶セルの両方の基板をそれぞれ２回ずつ
通るため、液晶セルの基板による光のロスが大きくて、
表示が暗くなってしまうという問題をもっていた。

【０００６】なお、液晶セルの基板には、ホウケイ酸ガ
ラス等の光透過率が高い材料も用いられているが、この
基板の板厚は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度と比較的厚い
ため、光が基板を通る間に、ある程度の量の光を吸収さ
れてしまう。

【０００７】そして、従来の反射型液晶表示装置では、
光が液晶セルの両方の基板をそれぞれ２回ずつ通るた
め、基板による光のロス量が４倍となり、出射光量が大
きく減少して表示が暗くなってしまう。

【０００８】本発明は、反射型のものでありながら、液
晶セルの基板による光のロスを少なくして、明るい表示
を得ることができる液晶表示装置を提供することを目的
としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、液晶セルと、この液晶セルの表面側に配置された偏
光部材とからなり、かつ、前記液晶セルの液晶層をはさ
んで対向する表裏一対の基板のうち、表面側基板の内面
には透明電極が設けられ、裏面側基板の内面には反射膜
が設けられるとともにその上に偏光膜が設けられてお
り、この偏光膜の上に透明電極が設けられていることを
特徴とするものである。

【００１０】本発明の液晶表示装置において、例えば液
晶セルがアクティブマトリックス型の液晶セルであり、
その裏面側基板の透明電極が画素電極、表面側基板の透
明電極が対向電極であって、前記裏面側基板の内面にス
イッチング素子が設けられている場合は、前記スイッチ
ング素子を保護絶縁膜で覆ってその上に反射膜を設け
る。

【００１１】また、上記偏光膜は、高分子液晶と二色性
染料の混合物の分子を一方向に配列させたもの、ヨウ素
または二色性染料あるいはその両方の混合物の分子を一
方向に配列させたもの、通常の偏光板、のいずれかであ
る。さらに、上記偏光部材は、偏光板とこの偏光板の裏
面側に配置された位相差板とからなるものでもよい。

【００１２】

【作用】本発明の液晶表示装置においては、液晶セルの
裏面側基板の内面に反射膜を設けるとともにその上に偏
光膜を設けているため、液晶セルの表面側に配置した偏
光部材を通って液晶セルに入射し、その液晶層を通った
光が、前記液晶セルの裏面側基板の内面において前記偏
光膜により画像光となるとともに前記反射膜で反射さ
れ、再び前記偏光膜と液晶層を通って液晶セルの表面側
に出射するとともに、前記偏光部材を通って表面側に出
射する。

【００１３】このため、この液晶表示装置では、液晶セ
ルの裏面側基板を光が通ることはなく、したがって、液
晶セルの基板による光のロスは表面側基板によるロスだ
けであるため、液晶セルの基板による光のロスを少なく
して、明るい表示を得ることができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す液晶表示
装置の一部分の断面図である。この実施例の液晶表示装
置は、複屈折効果によってカラー画像を表示するもので
あり、この液晶表示装置は、液晶セル１０と、この液晶
セル１０の表面側に配置された偏光部材２９とで構成さ
れている。

【００１５】上記偏光部材２９は、偏光板板３０と、こ
の偏光板３０の裏面側、つまり液晶セル１０と偏光板３
０との間に配置された位相差板３１とからなっている。
まず、上記液晶セル１０について説明すると、この液晶
セル１０は例えばアクティブマトリックス型の液晶セル
であり、この実施例では、液晶２８にネマティック液晶
を用い、その分子を両基板１１，１２間においてツイス
ト配向させたものを使用している。

【００１６】この液晶セル１０の液晶層をはさんで対向
する一対の基板１１，１２のうち、裏面側の基板（図に
おいて下側の基板）１１は、ガラス板等からなっており
（ただし、透明である必要はない）、この裏面側基板１
１の内面には、マトリックス状に複数の画素電極１３が
配設されるとともに、これら各画素電極１３に対応する
複数のスイッチング素子１４が設けられている。

【００１７】上記スイッチング素子１４は例えばＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）であり、このＴＦＴ１４は、基板
１１上に形成されたゲート電極１５と、このゲート電極
１５を覆うゲート絶縁膜１６と、前記ゲート絶縁膜１６
の上に前記ゲート電極１５と対向させて形成されたａ−
Ｓi （アモルファスシリコン）等からなる半導体膜１７
と、この半導体膜１７の両側部にそれぞれ形成されたソ
ース電極１８およびドレイン電極１９とからなってい
る。

【００１８】なお、図示しないが、裏面側基板１１の上
には、上記ＴＦＴ１４にゲート信号を供給するゲートラ
イン（アドレスライン）と、前記ＴＦＴ１４に画像デー
タに応じたデータ信号を供給するデータラインとが配線
されており、ＴＦＴ１４のゲート電極１５は前記ゲート
ラインに一体に形成され、ドレイン電極１９は前記デー
タラインに接続されている。

【００１９】また、上記裏面側基板１１の内面には、こ
の基板１１上に配設した全てのＴＦＴ１４を覆う保護絶
縁膜２０が設けられており、この保護絶縁膜２０の上
に、Ａl （アルミニウム）等の金属膜からなる反射膜２
１が設けられ、この反射膜２１の上に配向性を有する下
地膜２３が設けられ、さらにその上に偏光膜２２が設け
られている。

【００２０】上記偏光膜２２は、通常の偏光板と同じ偏
光作用をもつもので、この偏光膜２２は、例えば高分子
液晶と二色性染料の混合物からなっており、それらの分
子は一方向に配列している。すなわち、前記下地膜２３
は配向性を有しているので、その上に形成した前記偏光
膜２２の高分子液晶の分子と二色性染料の分子は一方向
に配列している。

【００２１】上記偏光膜２２は、次のような形成方法で
形成する。まず、基板１１上に設けた上記反射膜２１の
上に前記下地膜２３を形成する。この下地膜２３は、例
えばポリイミドからなる配向膜であり、反射膜２１の上
にポリイミドを塗布し、その膜面を一方向にラビング処
理して形成するか、あるいは、前記反射膜２１の上にＬ
Ｂ（ラングミュア・ブロジェット）法によってポリイミ
ド分子が一方向に並んだ単分子膜を所要層に積層して形
成する。

【００２２】次に、上記下地膜２３の上に、高分子液晶
と二色性染料とを前記高分子液晶がネマティック相とな
る温度に加熱して混合した溶液を塗布し、この塗布溶液
をネマティック相温度より低い温度に冷却する。

【００２３】このように、下地膜２３の上に塗布した溶
液をネマティック相温度から冷却すると、この溶液の高
分子液晶の分子と二色性染料の分子が、前記下地膜２３
の配向性により一方向に配列した状態でその配列状態に
固定され、上記偏光膜２２が形成される。

【００２４】なお、この場合、上記溶液を徐冷した後に
その膜面を、前記下地膜２３による配向方向と同方向に
ラビングしてもよく、このラビング処理を行なえば、高
分子液晶の分子と二色性染料の分子をさらに良好に配列
させることができる。

【００２５】そして、裏面側基板１１の内面にマトリッ
クス状に配設される画素電極１３は、上記偏光膜２２の
上に設けられており、その上に透明な配向膜２４が設け
られている。

【００２６】上記画素電極１３は、ＩＴＯ等からなる透
明電極であり、この画素電極１３は、その下の偏光膜２
２、下地膜２３および保護絶縁膜２０に設けたコンタク
ト孔２５において上記ＴＦＴ１４のソース電極１８に接
続されている。

【００２７】なお、上記反射膜２１には、前記コンタク
ト孔２５の形成部分に対応させて、このコンタクト孔２
５より若干大径な孔２１ａが設けられており、画素電極
１３と反射膜２１とは前記孔２１ａによって絶縁されて
いる。

【００２８】一方、液晶セル１０の表面側基板（図にお
いて上側の基板）１２は、ガラス板または透明樹脂フィ
ルム等からなる透明基板（図ではガラス板）であり、こ
の表面側基板１２の内面つまり液晶層との対向面には、
上記裏面側基板１１上の全ての画素電極１３に対向する
透明な対向電極２６が設けられ、この対向電極２６を覆
うように透明な配向膜２７が設けられている。

【００２９】そして、上記裏面側基板１１と表面側基板
１２とは、図示しないが、その外周縁部において枠状の
シール材を介して接合されており、液晶２８は両基板１
１，１２間の前記シール材で囲まれた領域に充填されて
いる。

【００３０】この液晶２８は、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶２５の分子は、両基板１
１，１２に設けた配向膜２４，２７によってそれぞれの
基板１１，１２上での配向方向を規制され、両基板１
１，１２間においてツイスト配向されている。なお、上
記配向膜２４，２７は、ポリイミド等からなる水平配向
膜であり、その膜面にはラビングによる配向処理が施さ
れている。

【００３１】一方、上記液晶セル１０の表面側に配置さ
れた偏光板３０は、表裏一対の透明樹脂フィルムをヨウ
素または二色性染料あるいはその両方の混合物の層をは
さんで積層した素材を一方向に延伸してなる通常の偏光
板であり、また、液晶セル１０と前記偏光板３０との間
に配置された位相差板３１は、ポリカーボネート等の一
軸延伸フィルムからなっている。

【００３２】そして、前記位相差板３１は、その遅相軸
（延伸軸）を上記偏光板３０の透過軸に対して所定角度
斜めにずらした状態で配置されている。なお、この位相
差板３１は液晶セル１０の表面（表面側基板１２の外
面）に接着され、偏光板３０は位相差板３１の表面に接
着されている。

【００３３】上記液晶表示装置は、外部の光（自然光ま
たは室内の照明光等）を利用して表示する反射型のもの
であり、この液晶表示装置は、液晶セル１０の裏面側基
板１１の各画素電極１３と表面側基板１２の対向電極２
６との間に印加する電圧の大きさを制御して表示駆動さ
れる。

【００３４】この液晶表示装置は、上記位相差板３１と
液晶セル１０の液晶層による複屈折効果を利用してカラ
ー画像を表示するものであり、この液晶表示装置におい
ては、偏光板３０の透過軸に対して位相差板３１の遅相
軸が斜めにずれているため、偏光板３０を通って入射し
た直線偏光が、位相差板３１を通る過程でその複屈折効
果により偏光状態を変えられて楕円偏光となり、この楕
円偏光が、液晶セル１０の液晶層を通る過程でその複屈
折効果によりさらに偏光状態を変えられて、液晶セル１
０の裏面側基板１１の内面に設けられている偏光膜２２
に入射する。

【００３５】そして、この偏光膜２２に入射した光は、
上記位相差板３１と液晶層の複屈折効果により偏光状態
を変えられた非直線の偏光であるため、その光のうち、
前記偏光膜２２を透過する偏光成分の波長光だけがこの
偏光膜２２を透過して、その波長に対応した色に着色さ
れたカラー画像光となり、このカラー画像光が、液晶セ
ル１０の裏面側基板１１の内面において上記反射膜２１
で反射され、この反射光が、前記偏光膜２２と液晶層と
位相差板３１と偏光板３０とを順次通って表面側に出射
する。

【００３６】また、この液晶表示装置においては、液晶
セル１０の両基板１１，１２の電極１３，２６間に印加
する電圧の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化
し、それによって液晶層の複屈折性が変化するため、液
晶セル１０への印加電圧を制御することにより、位相差
板３１と液晶セル１０の液晶層との複屈折効果により偏
光状態を変えられた後に上記偏光膜２２を透過する着色
光の色を変化させることができ、したがって、１つの画
素で複数の色を表示することができる。

【００３７】なお、この液晶表示装置の表示駆動は、基
本的には、一般に知られているアクティブマトリックス
型液晶表示装置（ＴＦＴをスイッチング素子とするも
の）の表示駆動と同様に、液晶セル１０の対向電極２６
に同期信号に同期した波形の基準信号を供給し、各ゲー
トラインに前記同期信号に同期させて順次ゲート信号を
供給するとともに、それに同期させて各データラインに
画像データに応じた電位のデータ信号を供給することに
よって行なえばよく、前記データ信号の電位を画像デー
タに応じて制御すれば、この画像データに応じた電位の
データ信号がＴＦＴ１４を介して画素電極１３に供給さ
れ、各画素電極１３と対向電極２６との間に画像データ
に応じた電圧が印加される。

【００３８】そして、上記液晶表示装置においては、液
晶セル１０の裏面側基板１１の内面に反射膜２１を設け
るとともにその上に偏光膜２２を設けているため、光が
液晶セル１０の裏面側基板１１を通ることはなく、した
がって、液晶セル１０の基板による光のロスは表面側基
板１２によるロスだけであるので、液晶セル１０の基板
による光のロスを少なくして、明るい表示を得ることが
できる。

【００３９】なお、上記実施例の液晶表示装置は、位相
差板３１と液晶セル１０の液晶層による複屈折効果を利
用してカラー画像を表示するものであるが、本発明は、
前記位相差板３１を用いない液晶表示装置にも適用する
ことができる。

【００４０】図２は、本発明の第２の実施例を示す液晶
表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表
示装置は、位相差板を用いず、液晶セル１０の液晶層に
よる複屈折効果を利用してカラー画像を表示するＥＣＢ
方式のものである。

【００４１】なお、この実施例の液晶表示装置は、上述
した第１の実施例の液晶表示装置から位相差板３１を除
いたものであり、その他の構成は前記第１の実施例を同
じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略
する。

【００４２】また、上記第１および第２の実施例では、
液晶セル１０の裏面側基板１１に設ける偏光膜２２を下
地膜２３の上に形成して、この下地膜２３の配向性によ
り高分子液晶の分子と二色性染料の分子を一方向に配列
させているが、この偏光膜２２は、高分子液晶と二色性
染料とを前記高分子液晶がネマティック相となる温度に
加熱して混合した溶液を塗布し、この塗布溶液に一方向
の電界または磁場を印加して高分子液晶の分子と二色性
染料の分子を一方向に配列させた後、前記溶液を冷却し
て液晶分子および染料分子を前記配列状態に固定する方
法で形成してもよく、その場合は、上記下地膜２３は設
けなくてもよい。

【００４３】なお、この方法で偏光膜２２を形成する場
合は、前記溶液の冷却により液晶分子および染料分子の
配列状態が固定されるまで前記電界または磁場を印加し
続けるのが望ましい。

【００４４】また、上記偏光膜２２は、通常の偏光板に
用いられているヨウ素または二色性染料あるいはその両
方の混合物の分子を一方向に配列させたものでもよく、
その場合は、前記ヨウ素または二色性染料あるいはその
両方の混合物の溶液に基板１１を垂直に浸漬して一方向
に引上げ、この基板１１上の反射膜２１面に、前記溶液
を被着させて、ヨウ素または二色性染料あるいはその両
方の混合物の分子が基板引上げ方向に配列した偏光膜を
形成すればよい。

【００４５】さらに、上記偏光膜２２は、通常の偏光板
（液晶セル１０の表面側に配置した偏光板３０と同じも
の）であってもよく、偏光膜２２を通常の偏光板とする
場合は、この偏光板を反射膜２１の上に貼り付ければよ
い。

【００４６】さらに、上記実施例の液晶表示装置は、液
晶分子をツイスト配向させた液晶セル１０を用いるもの
であるが、本発明は、液晶分子を、ホメオトロピック配
向、ホモジニアス配向、またはハイブリッド配向のいず
れかに配向させた液晶セルを用いる複屈折効果型の液晶
表示装置にも適用できる。

【００４７】また、本発明は、複屈折効果型のものに限
らず、ＴＮまたはＳＴＮ方式の液晶表示装置にも適用で
きるし、また液晶セルは、ＴＦＴをスイッチング素子と
するアクティブマトリックス型に限らず、ＭＩＭ等をス
イッチング素子とするアクティブマトリックス型の液晶
セルや、単純マトリックス型またはセグメント表示型の
液晶セルであってもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、液晶セルの裏
面側基板の内面に反射膜を設けるとともにその上に偏光
膜を設けたものであるため、液晶セルの表面側に配置し
た偏光部材を通って液晶セルに入射し、その液晶層を通
った光が、前記液晶セルの裏面側基板の内面において前
記偏光膜により画像光となるとともに前記反射膜で反射
され、再び前記偏光膜と液晶層を通って液晶セルの表面
側に出射するとともに、前記偏光部材を通って表面側に
出射するから、液晶セルの裏面側基板を光が通ることは
ない。したがって、本発明の液晶表示装置によれば、反
射型のものでありながら、液晶セルの基板による光のロ
スは表面側基板によるロスだけであるため、液晶セルの
基板による光のロスを少なくして、明るい表示を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一
部分の断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一
部分の断面図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１…裏面側基板 １２…表面側基板 １３…画素電極 １４…ＴＦＴ（スイッチング素子） ２０…保護絶縁膜 ２１…反射膜 ２２…偏光膜 ２３…下地膜 ２４…配向膜 ２６…対向電極 ２７…配向膜 ２８…液晶 ２９…偏光部材 ３０…偏光板 ３１…位相差板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射型の液晶表示装置であって、液晶層を
   はさんで対向する表裏一対の基板を備えた液晶セルと、
   この液晶セルの表面側に配置された偏光部材とからな
   り、かつ、前記液晶セルの一対の基板のうち、表面側基
   板の内面には透明電極が設けられ、裏面側基板の内面に
   は反射膜が設けられるとともにその上に偏光膜が設けら
   れており、この偏光膜の上に透明電極が設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶セルはアクティブマトリックス型の液
   晶セルであり、その裏面側基板の透明電極は画素電極、
   表面側基板の透明電極は対向電極であって、前記裏面側
   基板の内面にはスイッチング素子とこのスイッチング素
   子を覆う保護絶縁膜が設けられており、反射膜は前記保
   護絶縁膜の上に設けら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。
3. 【請求項３】偏光膜は、高分子液晶と二色性染料の混合
   物からなっており、その分子が所定方向に配列している
   こ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。
4. 【請求項４】偏光膜は、ヨウ素または二色性染料あるい
   はその両方の混合物からなっており、その分子が一方向
   に配列しているこ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。
5. 【請求項５】偏光膜は偏光板であることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】偏光部材は、偏光板とこの偏光板の裏面側
   に配置された位相差板とからなるこ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。