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JP4438377B2 - Liquid crystal display device and electronic device - Google Patents

Liquid crystal display device and electronic device Download PDF

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JP4438377B2 JP2003366013A JP2003366013A JP4438377B2 JP 4438377 B2 JP4438377 B2 JP 4438377B2 JP 2003366013 A JP2003366013 A JP 2003366013A JP 2003366013 A JP2003366013 A JP 2003366013A JP 4438377 B2 JP4438377 B2 JP 4438377B2
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  • Polarising Elements (AREA)

Description

本発明は、液晶表示装置、及び電子機器に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal display device and an electronic apparatus.

1ドット領域内に反射表示領域と透過表示領域とが形成された半透過反射型液晶表示装置は、反射型と透過型の機能を兼ね備えることで、周囲の明るさに応じて表示方式を切り替えて表示を行うことができ、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも良好な表示が得られ、携帯機器の表示部として好適なものである。この種の液晶表示装置として、反射表示領域と透過表示領域とで液晶層の厚さを異ならせた「マルチギャップ構造」を備えたものが知られている(例えば特許文献1参照)。また、このマルチギャップ構造を垂直配向モードの液晶表示装置に適用した液晶表示装置が知られている(例えば特許文献2参照)。
特開平11−242226号公報 特開2002−350853号公報
A transflective liquid crystal display device in which a reflective display region and a transmissive display region are formed within a one-dot region has both a reflective function and a transmissive function, so that the display method can be switched according to the surrounding brightness. Display can be performed, and even when the surroundings are dark while reducing power consumption, good display can be obtained, which is suitable as a display portion of a portable device. As this type of liquid crystal display device, one having a “multi-gap structure” in which the thickness of the liquid crystal layer is different between the reflective display region and the transmissive display region is known (for example, see Patent Document 1). A liquid crystal display device in which this multi-gap structure is applied to a vertical alignment mode liquid crystal display device is also known (see, for example, Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-242226 JP 2002-350853 A

上記従来技術文献に記載の技術は、半透過反射型液晶表示装置を高画質化、広視野角化するには有効であると考えられる。しかしながら、マルチギャップ構造を備えた垂直配向モードの液晶表示装置では、微細なドット領域内に高度に制御された段差構造を形成する必要があるため製造工程が複雑で高コストである。さらに、垂直配向モードを採用する場合には、反射表示領域と透過表示領域の各々について垂直配向液晶の配向制御を独立に行う必要があり、全方位で良好な表示を得るためのマルチドメイン化も困難になるという問題が生じる。またさらに、上記液晶表示装置では、マルチギャップ構造による段差が形成された上に垂直配向膜を塗布する必要があり、この垂直配向膜は従来の配向膜に比して塗布性に劣るため、基板面内で垂直配向膜の膜厚むらが生じ、液晶の配向性が低下するおそれがある。   The technique described in the above-mentioned prior art document is considered to be effective for improving the image quality and wide viewing angle of the transflective liquid crystal display device. However, in a vertical alignment mode liquid crystal display device having a multi-gap structure, it is necessary to form a highly controlled step structure in a fine dot region, so that the manufacturing process is complicated and expensive. Furthermore, when the vertical alignment mode is adopted, it is necessary to independently control the alignment of the vertical alignment liquid crystal for each of the reflective display area and the transmissive display area, and multi-domainization is also required to obtain a good display in all directions The problem becomes difficult. Furthermore, in the above liquid crystal display device, it is necessary to apply a vertical alignment film on which a step due to a multi-gap structure is formed, and this vertical alignment film is inferior in coating properties as compared with a conventional alignment film. In-plane unevenness of the thickness of the vertical alignment film may occur, and the orientation of the liquid crystal may be reduced.

また、垂直配向モードの液晶表示装置では、表示の広視野角化、及びパネル斜視時の輝度ムラ(ざらざらとしたしみ状に見える)の防止を目的として、電圧印加時に液晶分子が放射状に傾倒されるように配向制御してマルチドメイン化することが知られている。この構成では、液晶層に直線偏光を入射させるとドット領域内に十字状の暗部が生じるため、上下基板の外面に円偏光板(1/4波長板)を設けている。しかしながら、半透過反射型の液晶表示装置の液晶パネル背面側に円偏光板を設けると、バックライトから放射されて反射膜の裏面(基板側面)で反射された光が偏光板で吸収され、透過表示において十分な明るさが得られないという問題が生じる。さらに、円偏光板の波長特性に起因するコントラストの低下や、円偏光板を2枚使用することによるコストの上昇という問題もある。   Further, in the liquid crystal display device in the vertical alignment mode, liquid crystal molecules are tilted radially when a voltage is applied for the purpose of widening the viewing angle of the display and preventing luminance unevenness when the panel is oblique (looks rough and blotch). Thus, it is known to control the orientation to make a multi-domain. In this configuration, when linearly polarized light is incident on the liquid crystal layer, a cross-shaped dark portion is generated in the dot region. Therefore, circularly polarizing plates (¼ wavelength plates) are provided on the outer surfaces of the upper and lower substrates. However, when a circularly polarizing plate is provided on the back side of the liquid crystal panel of the transflective liquid crystal display device, the light emitted from the backlight and reflected by the back surface (side surface of the substrate) of the reflecting film is absorbed by the polarizing plate and transmitted. There arises a problem that sufficient brightness cannot be obtained in display. Furthermore, there are problems such as a decrease in contrast due to the wavelength characteristics of the circularly polarizing plate and an increase in cost due to the use of two circularly polarizing plates.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、高輝度、高コントラスト、広視野角の表示が得られ、かつ低コストに製造可能な半透過反射型の液晶表示装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can provide a display with high brightness, high contrast, a wide viewing angle, and can be manufactured at a low cost. The purpose is to provide.

本発明は、上記課題を解決するために、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、1つのドット領域で反射表示と透過表示とを行う半透過反射型の液晶表示装置であって、前記液晶層は、初期配向が垂直配向を呈する負の誘電異方性を有する液晶を含み、前記一対の基板のうち、一方の基板の液晶層側に反射偏光層が設けられており、前記反射偏光層は、透過軸と該透過軸に交差する反射軸とを有し、入射する光の前記反射軸に平行な成分の一部を反射し、一部を透過する半透過反射型の反射偏光層であることを特徴とする液晶表示装置を提供する。
この構成によれば、半透過反射型の反射偏光層により透過表示と反射表示の双方を良好に行うことが可能になる。従って、半透過反射型液晶表示装置において高コントラストの表示を得るためにはほぼ必須の構成であったマルチギャップ構造を用いることなく高コントラストの表示を得ることができ、またマルチギャップ構造の問題点であったドット領域中に設けられる段差部での光漏れに起因するコントラストの低下が無いことから、マルチギャップ構造の液晶表示装置に比しても高コントラストの表示が可能である。さらに、マルチギャップ構造の段差による垂直配向膜の塗布均一性の低下も生じないため、従来の配向膜に比して塗布性に劣る垂直配向膜を、容易に均一な膜厚に形成できるという利点も得られる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a transflective liquid crystal display device that sandwiches a liquid crystal layer between a pair of substrates and performs reflective display and transmissive display in one dot region, The liquid crystal layer includes a liquid crystal having negative dielectric anisotropy in which initial alignment is vertical alignment, and a reflective polarizing layer is provided on the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates, and the reflection The polarizing layer has a transmission axis and a reflection axis intersecting the transmission axis, reflects a part of the component parallel to the reflection axis of the incident light, and transmits a part of the transflective reflection polarization. A liquid crystal display device comprising a layer is provided.
According to this configuration, it is possible to satisfactorily perform both transmissive display and reflective display by the transflective reflective polarizing layer. Therefore, high-contrast display can be obtained without using a multi-gap structure, which was almost essential for obtaining a high-contrast display in a transflective liquid crystal display device. Since there is no reduction in contrast due to light leakage at the stepped portion provided in the dot region, high contrast display is possible even when compared to a multi-gap structure liquid crystal display device. In addition, since there is no decrease in the coating uniformity of the vertical alignment film due to the step of the multi-gap structure, the advantage is that a vertical alignment film that is inferior in coating properties compared to conventional alignment films can be easily formed to a uniform film thickness. Can also be obtained.

また、反射偏光層を用いているので、液晶層に入射する光は直線偏光であり、円偏光を用いて表示を行う半透過反射型の液晶表示装置で必須の構成となっていた円偏光板が不要であり、液晶表示装置の薄型化、低コスト化を容易に達成できる。円偏光板を用いていないため、反射偏光層にて反射されたバックライト光は偏光板を通過し表示に再利用可能であり、透過表示の輝度においても従来の液晶表示装置より優れたものとなっている。さらには、上記円偏光板が不要であることから、円偏光板の波長分散性に起因するコントラストの低下が生じることもなく、高コントラストの表示が得られる。   In addition, since the reflective polarizing layer is used, the light incident on the liquid crystal layer is linearly polarized light, and the circularly polarizing plate that has been indispensable for the transflective liquid crystal display device that performs display using circularly polarized light. Is not required, and the liquid crystal display device can be easily reduced in thickness and cost. Since a circularly polarizing plate is not used, the backlight light reflected by the reflective polarizing layer passes through the polarizing plate and can be reused for display, and the luminance of transmissive display is superior to conventional liquid crystal display devices. It has become. Furthermore, since the circularly polarizing plate is not necessary, a high contrast display can be obtained without causing a decrease in contrast due to the wavelength dispersion of the circularly polarizing plate.

本発明の液晶表示装置では、前記反射偏光層は、前記ドット領域の略全面に設けられている構成とすることができる。係る構成の液晶表示装置では、反射偏光層は入射した偏光を部分的に透過し、一部の偏光を反射するものとされる。反射偏光層をドット領域内でベタ状に形成できることから、製造の容易性、歩留まりの点で優れた構成となる。また、ドット領域を反射表示領域と透過表示領域とに区画する場合に比して、当該領域を広く利用でき、画素の光学設計が容易になる。   In the liquid crystal display device of the present invention, the reflective polarizing layer may be provided on substantially the entire surface of the dot region. In the liquid crystal display device having such a configuration, the reflective polarizing layer partially transmits incident polarized light and reflects some polarized light. Since the reflective polarizing layer can be formed in a solid shape within the dot region, the structure is excellent in terms of ease of manufacturing and yield. Further, as compared with the case where the dot area is divided into a reflective display area and a transmissive display area, the area can be widely used, and the optical design of the pixel is facilitated.

本発明の液晶表示装置では、前記反射偏光層は、前記ドット領域内で部分的に設けられている構成することもできる。係る構成の液晶表示装置では、反射偏光層が部分的に形成された領域で反射表示領域を構成し、残る非形成領域で透過表示領域を構成する。この場合、透過表示領域と反射表示領域とが明確に区画されるので、反射表示と透過表示のそれぞれにおいて光学設計を最適化することができ、より高画質の液晶表示装置を得る上で好都合である。   In the liquid crystal display device of the present invention, the reflective polarizing layer may be partially provided in the dot region. In the liquid crystal display device having such a configuration, the reflective display region is configured by the region where the reflective polarizing layer is partially formed, and the transmissive display region is configured by the remaining non-formed region. In this case, since the transmissive display area and the reflective display area are clearly divided, the optical design can be optimized for each of the reflective display and the transmissive display, which is advantageous in obtaining a higher-quality liquid crystal display device. is there.

本発明の液晶表示装置では、前記反射偏光層は、複数のプリズムを配列形成したプリズムアレイと、該プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜とを備えている構成とすることができる。係る構成の反射偏光層は、反射率と透過率を誘電体干渉膜の積層構造により容易に調整することが可能であり、特にドット領域内の全面に反射偏光層を設けた構成に使用して好適である。   In the liquid crystal display device of the present invention, the reflective polarizing layer may include a prism array in which a plurality of prisms are arranged and a dielectric interference film formed on the prism array. The reflective polarizing layer having such a configuration can easily adjust the reflectance and transmittance by the laminated structure of the dielectric interference film, and is particularly used for the configuration in which the reflective polarizing layer is provided on the entire surface of the dot region. Is preferred.

本発明の液晶表示装置では、前記反射偏光層は、微細なスリット状の開口部が複数設けられた金属反射膜を備えている構成とすることもできる。係る構成の反射偏光層は、上記プリズムアレイ上に誘電体干渉膜を形成した構成に比して偏光度が高く、パターニングが容易であるという利点を有している。従って、ドット領域内に部分的に反射偏光層を設けた構成に用いて好適な反射偏光層である。   In the liquid crystal display device of the present invention, the reflective polarizing layer may include a metal reflective film provided with a plurality of fine slit-shaped openings. The reflective polarizing layer having such a configuration has the advantage that the degree of polarization is high and the patterning is easy as compared with the configuration in which the dielectric interference film is formed on the prism array. Therefore, it is a reflective polarizing layer suitable for use in a configuration in which a reflective polarizing layer is partially provided in the dot region.

本発明の液晶表示装置では、前記一対の基板のいずれかにカラーフィルタが設けられ、該カラーフィルタは、ドット領域内で異なる色度を有する複数の平面領域に区画されている構成とすることができる。この構成によれば、反射表示領域と透過表示領域のそれぞれで、適切な色度のカラー表示が可能になり、より色鮮やかな高画質の液晶表示装置とすることができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, a color filter is provided on one of the pair of substrates, and the color filter is divided into a plurality of planar regions having different chromaticities in the dot region. it can. According to this configuration, it is possible to perform color display with appropriate chromaticity in each of the reflective display region and the transmissive display region, and a liquid crystal display device with more colorful and high image quality can be obtained.

本発明の液晶表示装置では、前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の液晶層側に、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を規制する配向制御手段が設けられている構成とすることが好ましい。この構成によれば、垂直配向モードの液晶分子の電圧印加時の配向状態を適切に制御でき、垂直配向モードの液晶表示装置で問題となっていた斜視時のしみ状のむらを効果的に低減でき、視認性に優れた液晶表示装置を提供することができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, an alignment control means for regulating a tilt direction of liquid crystal molecules when a voltage is applied is provided on the liquid crystal layer side of at least one of the pair of substrates. preferable. According to this configuration, it is possible to appropriately control the alignment state of the liquid crystal molecules in the vertical alignment mode when a voltage is applied, and it is possible to effectively reduce the spot-like unevenness at the time of perspective, which has been a problem in the liquid crystal display device in the vertical alignment mode. In addition, a liquid crystal display device with excellent visibility can be provided.

本発明の液晶表示装置では、前記配向制御手段は、平面視略直線状を成す一方、前記反射偏光層の反射軸と交差する方向に延在している構成とすることが好ましい。本発明の液晶表示装置では、直線偏光を用いて表示を行うので、上記構成を適用することで、電圧印加により傾倒された液晶分子に対して平行な直線偏光が入射しないようにすることが好ましい。液晶分子に対して平行に入射した直線偏光に対しては、液晶による複屈折が生じないためである。   In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the orientation control unit has a substantially linear shape in a plan view and extends in a direction intersecting with the reflection axis of the reflective polarizing layer. In the liquid crystal display device of the present invention, since display is performed using linearly polarized light, it is preferable to prevent parallel linearly polarized light from entering the liquid crystal molecules tilted by voltage application by applying the above configuration. . This is because the birefringence by the liquid crystal does not occur for the linearly polarized light incident parallel to the liquid crystal molecules.

本発明の液晶表示装置では、前記配向制御手段と、前記反射偏光層の反射軸との交差角度は、略45°であることが好ましい。このような構成とすることで、液晶の複屈折作用を、表示に用いる直線偏光に対して最大とすることができ、高輝度、高コントラストの表示を得ることができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that an intersection angle between the orientation control means and the reflection axis of the reflective polarizing layer is approximately 45 °. With such a configuration, the birefringence action of the liquid crystal can be maximized with respect to linearly polarized light used for display, and a display with high brightness and high contrast can be obtained.

本発明の液晶表示装置では、前記配向制御手段は、前記反射偏光層の反射軸と交差して延在する平面視略三角波状を成している構成とすることが好ましい。この構成によれば、配向制御手段により、互いに交差する配向方向を有する複数の液晶ドメインを形成することができ、かつ液晶に入射する直線偏光は、液晶分子の配向方向に対して交差する偏光方向となるので、ドット領域内に低輝度の領域が形成されることが無く、かつ広視野角の表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。   In the liquid crystal display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the orientation control unit has a substantially triangular wave shape in plan view extending so as to intersect with the reflection axis of the reflective polarizing layer. According to this configuration, a plurality of liquid crystal domains having alignment directions intersecting each other can be formed by the alignment control means, and the linearly polarized light incident on the liquid crystal is a polarization direction intersecting with the alignment direction of the liquid crystal molecules. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device in which a low luminance region is not formed in the dot region and a wide viewing angle display can be obtained.

本発明の液晶表示装置では、前記反射偏光層が設けられた基板に偏光層が設けられ、前記偏光層は、その透過軸が前記反射偏光層の反射軸に対して略平行となるように配置されていることが好ましい。この構成によれば、反射偏光層に入射する直線偏光の偏光方向と、反射偏光層の反射軸とが略平行に配置されるので、反射偏光層で反射された光が偏光層に戻った際に偏光層で吸収されるを防止でき、もって光の利用効率が高く、高輝度の液晶表示装置を提供することができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, a polarizing layer is provided on the substrate on which the reflective polarizing layer is provided, and the polarizing layer is disposed so that its transmission axis is substantially parallel to the reflective axis of the reflective polarizing layer. It is preferable that According to this configuration, since the polarization direction of the linearly polarized light incident on the reflective polarizing layer and the reflection axis of the reflective polarizing layer are arranged substantially in parallel, when the light reflected by the reflective polarizing layer returns to the polarizing layer Therefore, it is possible to prevent the light from being absorbed by the polarizing layer, and to provide a high-luminance liquid crystal display device with high light utilization efficiency.

次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、高輝度、高コントラスト、広視野角の表示が可能であり、かつ低コストに製造可能な表示部を備えた電子機器が提供される。   Next, an electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention described above. According to this configuration, an electronic apparatus including a display unit that can display with high brightness, high contrast, and a wide viewing angle and can be manufactured at low cost is provided.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下で参照する各図において、積層膜や部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎の縮尺は適宜異ならせて表示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings referred to below, the scale of each member is appropriately changed and displayed in order to make the laminated film and the member recognizable on the drawing.

(第1の実施形態)
<液晶表示装置の構成>
図1は、本発明の第1の実施形態である液晶表示装置の回路構成図、図2は、同、電極の概略平面構造を示す構成図、図3は、同、1画素領域を示す平面構成図、図4は、同、断面構成図である。
これらの図に示す液晶表示装置は、スイッチング素子としてTFD(Thin film diode)素子(二端子型非線形素子)を用いたアクティブマトリクス方式のカラー液晶表示装置である。また、本実施形態に係る液晶表示装置は、初期配向が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなる液晶層を備えている。
(First embodiment)
<Configuration of liquid crystal display device>
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic planar structure of electrodes, and FIG. 3 is a plan view showing one pixel region. FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram.
The liquid crystal display device shown in these figures is an active matrix color liquid crystal display device using a TFD (Thin film diode) element (two-terminal nonlinear element) as a switching element. Further, the liquid crystal display device according to the present embodiment includes a liquid crystal layer made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in which the initial alignment is vertical alignment.

本実施形態の液晶表示装置100は、図1に示すように、走査線駆動回路110及びデータ線駆動回路120を含んでいる。液晶表示装置100には、信号線、すなわち複数の走査線13と、これらの走査線13と交差する複数のデータ線9とが設けられ、走査線13…は走査線駆動回路110に接続され、データ線9…はデータ線駆動回路120に接続されている。そして、各画素領域150において、走査線13とデータ線9との間にTFD素子40と液晶表示要素160(液晶層)とが直列に接続されている。
尚、図1では、TFD素子40が走査線13側に接続され、液晶表示要素160がデータ線9側に接続されているが、これとは逆にTFD素子40をデータ線9側に、液晶表示要素160を走査線13側に設ける構成としても良い。
The liquid crystal display device 100 of this embodiment includes a scanning line driving circuit 110 and a data line driving circuit 120 as shown in FIG. The liquid crystal display device 100 is provided with signal lines, that is, a plurality of scanning lines 13 and a plurality of data lines 9 intersecting with the scanning lines 13. The scanning lines 13 are connected to the scanning line driving circuit 110. The data lines 9 are connected to the data line driving circuit 120. In each pixel region 150, the TFD element 40 and the liquid crystal display element 160 (liquid crystal layer) are connected in series between the scanning line 13 and the data line 9.
In FIG. 1, the TFD element 40 is connected to the scanning line 13 side and the liquid crystal display element 160 is connected to the data line 9 side. On the contrary, the TFD element 40 is connected to the data line 9 side and the liquid crystal display element 160 is connected to the data line 9 side. The display element 160 may be provided on the scanning line 13 side.

次に、図2に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置に設けられた電極の平面構造について説明する。図2に示すように、本実施の形態の液晶表示装置では、走査線13にTFD素子40を介して接続された画素電極31(詳細な平面形状は図3を参照)がマトリクス状に配列されており、これらの画素電極31と紙面垂直方向に対向して共通電極9が平面視略短冊状(ストライプ状)に配列されている。共通電極9は図1に示すデータ線を成し、走査線13と交差する形のストライプ形状を有している。本実施の形態において、各画素電極31が形成された個々の領域が1つのドット領域を成しており、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能になっている。   Next, the planar structure of the electrodes provided in the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, in the liquid crystal display device of the present embodiment, pixel electrodes 31 (see FIG. 3 for the detailed planar shape) connected to the scanning lines 13 via the TFD elements 40 are arranged in a matrix. The common electrodes 9 are arranged in a substantially strip shape (stripe shape) in plan view so as to face the pixel electrodes 31 in the direction perpendicular to the paper surface. The common electrode 9 forms a data line shown in FIG. 1 and has a stripe shape that intersects the scanning line 13. In the present embodiment, each region where the pixel electrodes 31 are formed forms one dot region, and display is possible for each dot region arranged in a matrix.

ここでTFD素子40は走査線13と画素電極31とを接続するスイッチング素子である。TFD素子40は、例えば、Taを主成分とする第1導電膜と、第1導電膜の表面に形成され、酸化タンタルを主成分とする絶縁膜と、絶縁膜の表面に形成され、クロムを主成分とする第2導電膜とを含むMIM構造を具備して構成されている。そして、TFD素子40の第1導電膜は走査線13に接続され、第2導電膜は画素電極31に接続される。   Here, the TFD element 40 is a switching element that connects the scanning line 13 and the pixel electrode 31. For example, the TFD element 40 is formed on the surface of the first conductive film mainly composed of Ta, the first conductive film, the insulating film mainly composed of tantalum oxide, and formed on the surface of the insulating film. An MIM structure including a second conductive film as a main component is provided. The first conductive film of the TFD element 40 is connected to the scanning line 13, and the second conductive film is connected to the pixel electrode 31.

次に、図3及び図4に基づき本実施形態の液晶表示装置100の画素構成について説明する。
図3は、液晶表示装置100の1画素を、後述の素子基板10側から見た平面構成図、図4は図3のA−A’線に沿う断面構成図である。液晶表示装置100は、図2上下方向に延びる2本の走査線13に挟まれて共通電極9と対向する位置に設けられた平面視略矩形状の画素電極31と、TFD素子40とを主体とするドット領域を有している。図示したドット領域D1〜D3には、それぞれ赤色の色材層22R、緑色の色材層22G、赤色の色材層22Bが配設されており、3つのドット領域D1〜D3でカラー表示が可能な画素を構成している。上記3種類の色材層群により本液晶表示装置のカラーフィルタが形成されている。
Next, the pixel configuration of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
FIG. 3 is a plan configuration diagram of one pixel of the liquid crystal display device 100 as viewed from the element substrate 10 side described later, and FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram taken along the line AA ′ in FIG. The liquid crystal display device 100 mainly includes a pixel electrode 31 having a substantially rectangular shape in a plan view provided between two scanning lines 13 extending vertically in FIG. 2 and facing the common electrode 9, and a TFD element 40. Has a dot area. In the illustrated dot areas D1 to D3, a red color material layer 22R, a green color material layer 22G, and a red color material layer 22B are arranged, respectively, and color display is possible with the three dot areas D1 to D3. A large pixel. A color filter of the present liquid crystal display device is formed by the three color material layer groups.

画素電極31及び共通電極9は、いずれもITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料により形成されており、画素電極31には、ドット領域内で2本の直線状の開口スリット(配向制御手段)31a、31aが画素電極31を切り欠いて形成されている。また、共通電極9には、4本の直線状の開口スリット9a…が共通電極9を切り欠いて形成されている。
画素電極31に形成された開口スリット31a、31aは、平面視略「<」字型に配置されており、共通電極9に形成された開口スリット9a…は、開口スリット31aの幅方向両側に配置されて開口スリット31aとほぼ平行に延びて形成されている。すなわち、表示領域全体で見ると、開口スリット31a…とスリット9a…とは、図3上下方向に延びる平面視略三角波状に配列されるとともに、図3左右方向で交互に配置されている。
The pixel electrode 31 and the common electrode 9 are both made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide), and the pixel electrode 31 has two linear opening slits (alignment control) in the dot region. Means) 31 a and 31 a are formed by cutting out the pixel electrode 31. The common electrode 9 is formed with four linear opening slits 9a.
The opening slits 31a and 31a formed in the pixel electrode 31 are arranged in a substantially “<” shape in plan view, and the opening slits 9a formed in the common electrode 9 are arranged on both sides in the width direction of the opening slit 31a. Thus, it is formed to extend substantially parallel to the opening slit 31a. That is, when viewed in the entire display area, the opening slits 31a and the slits 9a are arranged in a substantially triangular wave shape in a plan view extending in the vertical direction of FIG. 3 and are alternately arranged in the horizontal direction of FIG.

一方、図4に示すように、液晶表示装置100は、素子基板10とこれに対向配置された対向基板25との間に、初期配向状態が垂直配向をとる、負の誘電異方性を有する液晶からなる液晶層50を挟持した液晶パネルと、この液晶パネルの背面側(素子基板10外面側)に配設されたバックライト(照明装置)とを備えた構成とされている。また、ドット領域の辺端部に位置して液晶層50の層厚(セルギャップ)を保持するスペーサ53が設けられている。本実施形態の場合、スペーサ53は、アクリル樹脂等の樹脂材料をフォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成したフォトスペーサであるが、球形のスペーサを液晶層50中に分散した構成等も問題なく適用できる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the liquid crystal display device 100 has negative dielectric anisotropy in which the initial alignment state is vertical alignment between the element substrate 10 and the counter substrate 25 disposed to face the element substrate 10. The liquid crystal panel includes a liquid crystal layer 50 composed of liquid crystal, and a backlight (illumination device) disposed on the back side (outer surface side of the element substrate 10) of the liquid crystal panel. In addition, a spacer 53 is provided to hold the layer thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 50 at the edge of the dot region. In the present embodiment, the spacer 53 is a photo spacer obtained by patterning a resin material such as an acrylic resin using a photolithography technique, but a configuration in which spherical spacers are dispersed in the liquid crystal layer 50 can be applied without any problem. .

素子基板10は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aの液晶層50側面に、反射偏光層17と、画素電極31及び走査線13と、垂直配向膜19とが積層形成された構成を成している。基板本体10Aの外面には、偏光板(偏光層)18が設けられている。   The element substrate 10 is formed by laminating the reflective polarizing layer 17, the pixel electrode 31, the scanning line 13, and the vertical alignment film 19 on the side surface of the liquid crystal layer 50 of the substrate body 10A made of a translucent material such as quartz or glass. It is composed. A polarizing plate (polarizing layer) 18 is provided on the outer surface of the substrate body 10A.

反射偏光層17は、図5の斜視構成図に示す構成を備えた半透過反射型の反射偏光層である。すなわち、基板本体10Aの内面に形成されたアクリル樹脂等の熱硬化性または光硬化性の透明樹脂からなるプリズムアレイ17aと、複数の誘電体膜17d、17eが交互に複数積層されてなる誘電体干渉膜17bとから構成されている。
プリズムアレイ17aは、2つの斜面を有する三角柱状(プリズム形状)の複数の凸条17cを有しており、これら複数の凸条17cが連続して周期的に形成されることにより断面三角波状を成すプリズムアレイを構成している。
誘電体干渉膜17bは、屈折率の異なる2種の材料からなる誘電体膜17d、17eが、複数の凸条17cの斜面に倣う形状に交互に積層されたものであり(いわゆる3次元フォトニック結晶層)、本実施の形態の場合、例えばTiO膜とSiO膜とが合わせて7層積層されている。
The reflective polarizing layer 17 is a transflective reflective polarizing layer having the configuration shown in the perspective configuration diagram of FIG. That is, a dielectric body in which a prism array 17a made of a thermosetting or photo-curing transparent resin such as an acrylic resin formed on the inner surface of the substrate body 10A and a plurality of dielectric films 17d and 17e are alternately stacked. And an interference film 17b.
The prism array 17a has a plurality of triangular prisms (prism-shaped) ridges 17c having two inclined surfaces, and the plurality of ridges 17c are continuously and periodically formed to have a triangular triangular cross section. This constitutes a prism array.
The dielectric interference film 17b is formed by alternately laminating dielectric films 17d and 17e made of two kinds of materials having different refractive indexes so as to follow the inclined surfaces of the plurality of ridges 17c (so-called three-dimensional photonics). In the case of the present embodiment, for example, seven layers of a TiO 2 film and a SiO 2 film are laminated.

また、図4では図示を省略しているが、誘電体干渉膜17bの上面は樹脂層により覆われて平坦化されている。このように、プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜17bは、光の伝搬特性に異方性を有しており、図6の上面側から自然光が入射された場合には、凸条17cの延在方向に平行な直線偏光は反射し、凸条17cの延在方向に垂直な直線偏光は透過するようになっている。すなわち、図4に示す反射偏光層17は、凸条17cの延在方向と平行な反射軸と、凸条17cの延在方向に垂直な透過軸を有していることになる。本実施形態の液晶表示装置100では、反射偏光層17の反射軸と平行な直線偏光を、偏光板18から入射させて透過表示を行うようになっており、偏光板18の透過軸と、反射偏光層17の反射軸(凸条17cの延在方向)とが略平行となるように配置されている。   Although not shown in FIG. 4, the upper surface of the dielectric interference film 17b is covered with a resin layer and flattened. As described above, the dielectric interference film 17b formed on the prism array has anisotropy in light propagation characteristics, and when natural light is incident from the upper surface side of FIG. The linearly polarized light parallel to the extending direction is reflected, and the linearly polarized light perpendicular to the extending direction of the ridges 17c is transmitted. That is, the reflective polarizing layer 17 shown in FIG. 4 has a reflection axis parallel to the extending direction of the ridges 17c and a transmission axis perpendicular to the extending direction of the ridges 17c. In the liquid crystal display device 100 of this embodiment, linearly polarized light parallel to the reflection axis of the reflective polarizing layer 17 is incident from the polarizing plate 18 to perform transmissive display. It arrange | positions so that the reflective axis (extension direction of the protrusion 17c) of the polarizing layer 17 may become substantially parallel.

誘電体干渉膜17bを構成する1層の誘電体膜17d、17eの膜厚は10nm〜100nm程度であり、誘電体干渉膜17bの総膜厚は300nm〜1μm程度である。凸条17cの高さは0.5μm〜3μmであり、凸条17c、17c間のピッチは1μm〜6μm程度である。誘電体膜17d、17eの材料としては、上記TiO、SiOの他、Ta、Si等を用いることができる。 The film thickness of the one-layer dielectric films 17d and 17e constituting the dielectric interference film 17b is about 10 nm to 100 nm, and the total film thickness of the dielectric interference film 17b is about 300 nm to 1 μm. The height of the ridges 17c is 0.5 μm to 3 μm, and the pitch between the ridges 17c and 17c is about 1 μm to 6 μm. As a material for the dielectric films 17d and 17e, Ta 2 O 5 , Si or the like can be used in addition to the above TiO 2 and SiO 2 .

尚、誘電体膜17d、17eの積層ピッチおよび凸条17cのピッチは、目的とする反射偏光17の特性に応じて適宜最適な値に調整される。すなわち、上記構成の反射偏光層17は、誘電体膜17d、17eの積層数によってその透過率(反射率)を制御することができ、積層数を減ずることで、反射軸(凸条17cの延在方向)に平行な直線偏光の透過率を増大させ、反射率を低下させることができる。ただし、所定の積層数以上が積層された場合には、反射軸に平行な直線偏光のほとんどが反射される。
本実施形態に係る反射偏光層17は、上記誘電体干渉膜17bの調整により、入射してくる反射軸に平行な直線偏光の約70%を反射し、残り約30%を透過するようになっている。
Note that the stacking pitch of the dielectric films 17d and 17e and the pitch of the ridges 17c are appropriately adjusted to optimum values according to the characteristics of the target reflected polarized light 17. That is, the reflective polarizing layer 17 having the above configuration can control the transmittance (reflectance) according to the number of the dielectric films 17d and 17e stacked. By reducing the number of stacked layers, the reflection axis (the length of the projection 17c) can be reduced. It is possible to increase the transmittance of linearly polarized light parallel to the present direction and decrease the reflectance. However, when more than a predetermined number of layers are stacked, most of the linearly polarized light parallel to the reflection axis is reflected.
The reflective polarizing layer 17 according to the present embodiment reflects about 70% of the linearly polarized light parallel to the incident reflection axis and transmits the remaining about 30% by adjusting the dielectric interference film 17b. ing.

次に、上記反射偏光層17上には、画素電極31及び走査線13が形成されている。また画素電極31、走査線13と同層にTFD素子40が形成されている。そして、これら画素電極31と走査線13を覆って垂直配向膜19が形成されている。   Next, the pixel electrode 31 and the scanning line 13 are formed on the reflective polarizing layer 17. A TFD element 40 is formed in the same layer as the pixel electrode 31 and the scanning line 13. A vertical alignment film 19 is formed so as to cover the pixel electrodes 31 and the scanning lines 13.

次に、対向基板25においては、ガラスや石英等の透光性材料からなる基板本体25Aの液晶層50側面に、色材層22Rと、共通電極9と、垂直配向膜26とが積層形成されており、基板本体25Aの外面には、偏光板16が配設されている。色材層22Rは、先に記載のように、各ドット領域に対応して設けられる色材層22G、22Bとともにカラーフィルタを構成している。共通電極9は、図4左右方向に延びてストライプ状に形成されている。   Next, in the counter substrate 25, the color material layer 22R, the common electrode 9, and the vertical alignment film 26 are stacked on the side surface of the liquid crystal layer 50 of the substrate body 25A made of a light-transmitting material such as glass or quartz. A polarizing plate 16 is disposed on the outer surface of the substrate body 25A. As described above, the color material layer 22R constitutes a color filter together with the color material layers 22G and 22B provided corresponding to each dot region. The common electrode 9 extends in the left-right direction in FIG. 4 and is formed in a stripe shape.

ここで、本実施形態の液晶表示装置では、図3に示したように、共通電極9に形成された開口スリット9a…と、画素電極31に形成された開口スリット31a…とにより垂直配向液晶の電圧印加時の配向状態を適切に制御することができるようになっている。
図6(a)は、上記開口スリット9a、9aと、開口スリット31とによる配向規制作用を説明する概略断面図であって、図3に示すD−D’線に沿う断面における液晶50と共通電極9、画素電極31を示す図である。図6(a)に示すように液晶表示装置100において、電圧変化時に液晶分子51は、紙面にほぼ垂直に延在する開口スリット9a、9a、及び開口スリット31aの幅方向両側に向かって倒れるようになっている。すなわち、図3に示す画素電極31上側の、開口スリット9a、31aが左上がりに延びて形成された領域では、図示右上方に配向した液晶ドメインが形成される。また画素電極31下側の、開口スリット9a、31aが図示右上がりに延びて形成された領域では、図示右下方に配向した液晶ドメインが形成される。そして、これらの液晶ドメインの境界は、開口スリット9a、31a上に固定されるので、垂直配向の液晶層を備えた液晶表示装置において表示品質上の問題とされている斜視時のシミ状のむらを効果的に防止することができ、広い視角範囲で良好な表示が得られるようになっている。
Here, in the liquid crystal display device of this embodiment, as shown in FIG. 3, the vertically aligned liquid crystal is formed by the opening slits 9 a formed in the common electrode 9 and the opening slits 31 a formed in the pixel electrode 31. The alignment state at the time of voltage application can be appropriately controlled.
FIG. 6A is a schematic cross-sectional view for explaining the alignment regulating action by the opening slits 9a and 9a and the opening slit 31, and is common with the liquid crystal 50 in the cross section along the line DD 'shown in FIG. It is a figure which shows the electrode 9 and the pixel electrode 31. FIG. As shown in FIG. 6A, in the liquid crystal display device 100, when the voltage changes, the liquid crystal molecules 51 are inclined toward both sides of the opening slits 9a and 9a extending substantially perpendicular to the paper surface and the opening slit 31a in the width direction. It has become. That is, in the region on the upper side of the pixel electrode 31 shown in FIG. 3 where the opening slits 9a and 31a are formed to extend upward to the left, a liquid crystal domain aligned in the upper right portion of the figure is formed. Further, in a region where the opening slits 9a and 31a are formed so as to extend to the right in the figure below the pixel electrode 31, a liquid crystal domain oriented in the figure on the lower right is formed. And since the boundary of these liquid crystal domains is fixed on the opening slits 9a and 31a, the unevenness at the time of perspective, which is a problem in display quality in a liquid crystal display device having a vertically aligned liquid crystal layer, is observed. This can be effectively prevented and a good display can be obtained in a wide viewing angle range.

偏光板16,18は、その透過軸が、上記電圧印加時に形成される液晶ドメインの配向方向に対して交差する向きに配置されることが好ましい。また偏光板16,18の透過軸は、図3水平方向、及び鉛直上下方向に延びる向きにそれぞれ配置されることが好ましい。すなわち、電圧印加時の液晶分子の配向方向と、偏光板16,18の透過軸とが略45°の角度を成して交差するように、偏光板16,18と開口スリット9a…、31a…とを配置することが好ましい。
このように偏光板16,18の透過軸と開口スリット9a…、31a…とを配置することで、直線偏光モードの本実施形態の液晶表示装置で、ドット領域内で部分的に輝度の低い領域(暗部)が生じるのを防止でき、高輝度の表示を得ることができる。
The polarizing plates 16 and 18 are preferably arranged so that their transmission axes intersect the alignment direction of the liquid crystal domains formed when the voltage is applied. Further, it is preferable that the transmission axes of the polarizing plates 16 and 18 are arranged in directions extending in the horizontal direction and the vertical vertical direction in FIG. That is, the polarizing plates 16, 18 and the opening slits 9a, 31a,..., 31a,... So that the alignment direction of the liquid crystal molecules at the time of voltage application and the transmission axes of the polarizing plates 16, 18 intersect at an angle of about 45 °. Are preferably arranged.
In this way, by arranging the transmission axes of the polarizing plates 16 and 18 and the opening slits 9a, 31a, etc., in the liquid crystal display device of this embodiment in the linear polarization mode, a region where the luminance is partially low in the dot region. (Dark part) can be prevented from occurring, and a high-luminance display can be obtained.

また本実施形態では、垂直配向液晶の配向制御手段として開口スリットを用いているが、係る配向制御手段としては、図6(b)に示すような、紙面にほぼ垂直に延在する誘電体突起9bを共通電極9上に形成した構成も適用することができる。この場合、誘電体突起9bの表面に形成された垂直配向膜により液晶分子51が配向され、誘電体突起9b周辺の液晶に対してプレチルトが付与されたのと同様の作用を奏する。従って、誘電体突起9b、9bを設けることによっても、良好に液晶分子51の傾倒方向を制御でき、広い視角範囲で良好な表示が得られるようになる。
尚、画素電極31に設けられた開口スリット31aに代えて上記誘電体突起を設けてもよいのは勿論であり、開口スリット9a、31aの平面領域内に誘電体突起を設けても良い。
In this embodiment, an aperture slit is used as the alignment control means for the vertically aligned liquid crystal. As the alignment control means, dielectric protrusions extending substantially perpendicular to the paper surface as shown in FIG. A configuration in which 9b is formed on the common electrode 9 can also be applied. In this case, the liquid crystal molecules 51 are aligned by the vertical alignment film formed on the surface of the dielectric protrusion 9b, and the same effect is obtained as when a pretilt is given to the liquid crystal around the dielectric protrusion 9b. Therefore, by providing the dielectric protrusions 9b and 9b, the tilt direction of the liquid crystal molecules 51 can be controlled well, and a good display can be obtained in a wide viewing angle range.
Of course, the dielectric protrusion may be provided in place of the opening slit 31a provided in the pixel electrode 31, and the dielectric protrusion may be provided in the plane region of the opening slits 9a and 31a.

対向基板25には、前方散乱板等の光散乱手段を設けることもでき、このような構成とすることで、特に反射表示の視認性を向上させることができ、表示品質を向上させることができる。   The counter substrate 25 can be provided with light scattering means such as a front scattering plate. With such a configuration, the visibility of the reflective display can be improved, and the display quality can be improved. .

<液晶表示装置の表示原理>
次に、図7を参照して本実施形態の液晶表示装置100の表示原理について説明する。図7に示す説明図では、図面を見易くするために、表示原理の説明に不要な構成要素は省略している。偏光板16,反射偏光層17、及び偏光板18に示した矢印等はそれぞれの透過軸の向きを示しており、光路中に示した矢印等は光線の偏光方向を示している。
<Display principle of liquid crystal display device>
Next, the display principle of the liquid crystal display device 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. In the explanatory view shown in FIG. 7, in order to make the drawing easy to see, components unnecessary for explaining the display principle are omitted. The arrows and the like shown in the polarizing plate 16, the reflective polarizing layer 17, and the polarizing plate 18 indicate the directions of the respective transmission axes, and the arrows and the like shown in the optical path indicate the polarization direction of the light beam.

まず、反射モードで暗表示(黒表示)を行う場合(図7左側参照)には、液晶層50に電圧を印加しない状態(非選択電圧印加状態)とし、液晶分子51が上下の基板間で、基板面に対して垂直に配向された状態とする。この状態において偏光板16の上方から入射した光は、偏光板16の透過軸が紙面に平行なので、偏光板16を透過した後、紙面に平行な直線偏光となる。この直線偏光は、液晶分子51による偏光変換作用をほとんど受けることなく反射偏光層17に到達する。さらに、この直線偏光と平行な透過軸を有する反射偏光層17を透過し、その後、紙面に垂直な透過軸を有する偏光板18により吸収され、暗表示となる。   First, when dark display (black display) is performed in the reflection mode (see the left side of FIG. 7), no voltage is applied to the liquid crystal layer 50 (non-selection voltage application state), and the liquid crystal molecules 51 are placed between the upper and lower substrates. The substrate is oriented perpendicular to the substrate surface. In this state, the light incident from above the polarizing plate 16 becomes linearly polarized light parallel to the paper surface after passing through the polarizing plate 16 because the transmission axis of the polarizing plate 16 is parallel to the paper surface. This linearly polarized light reaches the reflective polarizing layer 17 with almost no polarization conversion action by the liquid crystal molecules 51. Further, the light passes through the reflective polarizing layer 17 having a transmission axis parallel to the linearly polarized light, and is then absorbed by the polarizing plate 18 having a transmission axis perpendicular to the paper surface, resulting in dark display.

次に、透過モードで暗表示を行う場合(図7の左側参照)には、液晶分子51の配向状態は、反射モードの暗表示と同様である。バックライト15からパネルに入射した光は、紙面に垂直な透過軸を有する偏光板18により紙面に垂直な直線偏光とされた後、反射偏光層17に入射する。そして、反射偏光層17の反射軸に平行な偏光成分のうち、約70%は反射されてバックライト15側へ戻り、約30%は透過されて液晶層50に入射する。液晶層50に入射した光は、液晶分子51による偏光変換作用をほとんど受けることなく対向基板25の偏光板16に到達して吸収され、暗表示となる。
尚、反射偏光層17により反射されてバックライト15へ戻った光は、バックライト15の反射膜15aにより反射されて反射偏光層17に再び入射する。そして、反射偏光層17を透過した偏光成分は偏光板16により吸収されるため、液晶表示装置100の図示上方(観察者方向)へ放射されることはない。
Next, when dark display is performed in the transmission mode (see the left side of FIG. 7), the alignment state of the liquid crystal molecules 51 is the same as that of the dark display in the reflection mode. The light incident on the panel from the backlight 15 is converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the polarizing plate 18 having a transmission axis perpendicular to the paper surface, and then enters the reflective polarizing layer 17. Of the polarization component parallel to the reflection axis of the reflective polarizing layer 17, about 70% is reflected and returned to the backlight 15 side, and about 30% is transmitted and enters the liquid crystal layer 50. The light incident on the liquid crystal layer 50 reaches the polarizing plate 16 of the counter substrate 25 and is absorbed without being substantially subjected to the polarization conversion action by the liquid crystal molecules 51, resulting in dark display.
The light reflected by the reflective polarizing layer 17 and returned to the backlight 15 is reflected by the reflective film 15a of the backlight 15 and enters the reflective polarizing layer 17 again. And since the polarization component which permeate | transmitted the reflective polarizing layer 17 is absorbed by the polarizing plate 16, it is not radiated | emitted above the illustration (observer direction) of the liquid crystal display device 100. FIG.

一方、反射モードで明表示(白表示)を行う場合(図7の右側参照)には、液晶層50に電圧を印加した状態(選択電圧印加状態)とし、液晶分子51を基板面方向に配向させた状態とする。本実施家形態の場合、この電圧印加状態において、液晶層50の位相差はλ/2である。液晶層50に偏光板16を介して入射した紙面に平行な直線偏光は、液晶層50の作用により紙面と垂直な直線偏光とされて反射偏光層17に入射する。そして、反射偏光層17により入射した光の約70%が反射されて液晶層50に入射し、残り約30%は反射偏光層17を透過する。液晶層50に戻った光は、液晶層50により紙面と平行な直線偏光に戻されて偏光板16に入射し、偏光板16を透過して観察者方向へ放射され、明表示となる。
尚、反射偏光層17を透過した約30%の光は、偏光板18を透過してバックライトの反射膜15aにより反射され、反射偏光層17の裏面(バックライト側面)に入射する。この光は、反射偏光層の反射軸と平行な光であるため、一部は反射偏光層17を透過して液晶層50に入射し、表示光として利用される。このように、本実施形態の液晶表示装置100では、反射偏光層17自体の反射率は約70%となっているが、反射偏光層17を透過した光も表示に利用可能であり、明るい反射表示が得られるようになっている。
On the other hand, when bright display (white display) is performed in the reflection mode (see the right side of FIG. 7), a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 (selection voltage application state), and the liquid crystal molecules 51 are aligned in the substrate surface direction. Let the state be In the present embodiment, the phase difference of the liquid crystal layer 50 is λ / 2 in this voltage application state. The linearly polarized light parallel to the paper surface incident on the liquid crystal layer 50 via the polarizing plate 16 is converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the action of the liquid crystal layer 50 and enters the reflective polarizing layer 17. Then, about 70% of the light incident on the reflective polarizing layer 17 is reflected and enters the liquid crystal layer 50, and the remaining about 30% is transmitted through the reflective polarizing layer 17. The light that has returned to the liquid crystal layer 50 is returned to linearly polarized light parallel to the paper surface by the liquid crystal layer 50, enters the polarizing plate 16, is transmitted through the polarizing plate 16, and is radiated toward the viewer to provide a bright display.
Incidentally, about 30% of the light transmitted through the reflective polarizing layer 17 passes through the polarizing plate 18 and is reflected by the reflective film 15a of the backlight, and enters the back surface (backlight side surface) of the reflective polarizing layer 17. Since this light is parallel to the reflection axis of the reflective polarizing layer, a part of the light passes through the reflective polarizing layer 17 and enters the liquid crystal layer 50, and is used as display light. As described above, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the reflectance of the reflective polarizing layer 17 itself is about 70%, but the light transmitted through the reflective polarizing layer 17 can also be used for display, and bright reflection is achieved. A display can be obtained.

次に、透過モードの明表示を行う場合(図7右側参照)には、液晶分子51の配向状態は反射モードの明表示と同様とする。バックライト15から入射して、偏光板18により紙面に垂直な直線偏光とされた光は、反射偏光層17に裏面側から入射し、その約30%が透過されて液晶層50に入射する。残り約70%は、反射偏光層17により反射されてバックライト15へ戻る。
液晶層50に入射した光は、液晶層50の作用により紙面と平行な直線偏光となって偏光板16に入射し、偏光板16を透過して観察者方向へ放射され、明表示となる。また、反射偏光層17で反射された光は、バックライト15の反射膜15aにより反射されて再び反射偏光層17に入射し、その一部が透過されて液晶層50に入射し、表示光として利用される。またここで再び反射偏光層17で反射された光も、反射膜15aとの反射を繰り返すうち反射偏光層17を透過して表示光として利用されるようになっている。
このように、本実施形態の液晶表示装置100では、反射偏光層17自体の透過率は約30%であるが、バックライト15との間で光を再利用することで高効率にバックライト光を利用することができ、高輝度の透過表示を得られるようになっている。
Next, when the bright display in the transmission mode is performed (see the right side of FIG. 7), the alignment state of the liquid crystal molecules 51 is the same as that in the reflection mode. Light incident from the backlight 15 and converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the polarizing plate 18 is incident on the reflective polarizing layer 17 from the back side, and about 30% of the light is transmitted and incident on the liquid crystal layer 50. The remaining approximately 70% is reflected by the reflective polarizing layer 17 and returns to the backlight 15.
The light incident on the liquid crystal layer 50 is converted into linearly polarized light parallel to the paper surface by the action of the liquid crystal layer 50, is incident on the polarizing plate 16, is transmitted through the polarizing plate 16, and is emitted toward the viewer, thereby providing a bright display. Further, the light reflected by the reflective polarizing layer 17 is reflected by the reflective film 15a of the backlight 15 and enters the reflective polarizing layer 17 again, and part of the light is transmitted and enters the liquid crystal layer 50 as display light. Used. Here, the light reflected again by the reflective polarizing layer 17 is transmitted through the reflective polarizing layer 17 and used as display light while being repeatedly reflected from the reflective film 15a.
As described above, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the transmittance of the reflective polarizing layer 17 itself is about 30%, but the light from the backlight 15 can be reused for high efficiency backlight light. Can be used, and a high-luminance transmissive display can be obtained.

上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置100は、素子基板10の内面に半透過反射型の反射偏光層17を備えたことで、反射表示と透過表示との電気光学特性を揃えることができ、マルチギャップ構造を採用することなく高コントラストの表示が得られ、微細なドット領域内に段差を形成する必要がないことから、低コストに製造が可能な液晶表示装置となっている。また配向制御手段として設けられる開口スリット9a…、31a…や、誘電体材料の突起物も形成し易くなる。
さらには、上記マルチギャップ構造の段差に起因する液晶配向の乱れも生じないため、マルチギャップ構造の液晶表示装置に比しても高コントラストの表示が可能である。
The liquid crystal display device 100 of the present embodiment having the above-described configuration includes the transflective reflective polarizing layer 17 on the inner surface of the element substrate 10, so that the electro-optical characteristics of the reflective display and the transmissive display can be made uniform. In addition, a high contrast display can be obtained without adopting a multi-gap structure, and it is not necessary to form a step in a fine dot region, so that the liquid crystal display device can be manufactured at low cost. Moreover, it becomes easy to form the opening slits 9a, 31a, etc. provided as the orientation control means and the projections of the dielectric material.
Furthermore, since the liquid crystal alignment is not disturbed due to the steps of the multi-gap structure, a high-contrast display is possible even when compared with a multi-gap structure liquid crystal display device.

マルチギャップ構造と垂直配向液晶とを組み合わせた場合、段差による塗布面の凹凸と、垂直配向膜自体の塗布性の低さに起因して、垂直配向膜19に膜厚むらが生じることがあったが、本液晶表示装置では、垂直配向膜19,26の塗布面は平坦であり、膜厚が均一で配向制御性に優れた垂直配向膜を形成することができるようになっている。
半透過反射型の反射偏光層17は、ドット領域内の全面に設けられており、パターニングは不要であるため、製造が容易であるとともに、素子基板10表面において優れた平坦性が得られ、コントラストの向上に寄与する。
When the multi-gap structure and the vertical alignment liquid crystal are combined, unevenness in the thickness of the vertical alignment film 19 may occur due to the unevenness of the coating surface due to the level difference and the low coating property of the vertical alignment film itself. However, in the present liquid crystal display device, the coated surfaces of the vertical alignment films 19 and 26 are flat, and a vertical alignment film having a uniform film thickness and excellent alignment controllability can be formed.
The transflective reflective polarizing layer 17 is provided on the entire surface in the dot region and does not require patterning. Therefore, the transflective reflective polarizing layer 17 is easy to manufacture and provides excellent flatness on the surface of the element substrate 10. It contributes to the improvement.

。また直線偏光モードでの高輝度表示を可能にしていることで、垂直配向モードの液晶表示装置で従来からよく用いられている円偏光板(例えばλ/4位相差板や、λ/4位相差板とλ/2位相差板を組み合わせたもの等)が不要であり、従来の液晶表示装置に比して装置の薄型化、低コスト化が可能であるとともに、円偏光板の波長分散性に起因するコントラストの低下も生じなくなるため、高コントラストの表示を得られるという利点もある。
このように本実施形態の液晶表示装置は、素子基板10の外側に反射偏光板、及び円偏光板を設けることなく、明るい透過表示を得ることができ、薄型化、軽量化が重要な携帯機器に用いられる半透過反射型の液晶表示装置として極めて優れている。
. In addition, by enabling high luminance display in the linear polarization mode, a circularly polarizing plate (for example, a λ / 4 phase difference plate or a λ / 4 phase difference, which has been conventionally used in a liquid crystal display device in a vertical alignment mode). A combination of a plate and a λ / 2 phase difference plate is not required, and the device can be made thinner and less expensive than conventional liquid crystal display devices, and the wavelength dispersion of the circularly polarizing plate can be reduced. There is also an advantage that a high-contrast display can be obtained because the resulting contrast is not lowered.
As described above, the liquid crystal display device of this embodiment can obtain a bright transmissive display without providing a reflective polarizing plate and a circularly polarizing plate outside the element substrate 10, and is a portable device in which thinning and weight reduction are important. It is extremely excellent as a transflective liquid crystal display device used for LCDs.

本実施形態の液晶表示装置では、反射偏光層17に透過表示のための開口部を設ける必要がないため、製造が容易であり、低コストに製造することができる。そして、前記開口部が無いことから、画素領域内の全面で透過表示ないし反射表示を行うので、光の利用効率が高く、明るい表示が得られるという利点もある。また、反射モードと透過モードでネガポジ反転が生じないため、外光が液晶パネルに入射する環境で透過表示を行った場合にも、コントラストの低下を生じることが無く、高画質の表示を得ることができる。   In the liquid crystal display device of this embodiment, since it is not necessary to provide the reflective polarizing layer 17 with an opening for transmissive display, it is easy to manufacture and can be manufactured at low cost. Since there is no opening, transmissive display or reflective display is performed on the entire surface of the pixel region, and there is an advantage that light use efficiency is high and a bright display can be obtained. In addition, since negative / positive inversion does not occur in the reflection mode and the transmission mode, even when transmissive display is performed in an environment where external light is incident on the liquid crystal panel, a high-quality display can be obtained without causing a decrease in contrast. Can do.

(第2の実施形態)
<液晶表示装置の構成>
次に、本発明の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。図8は、本実施形態の液晶表示装置200に設けられた1画素を示す平面構成図、図9は、図8のB−B’線に沿う断面構成図、図10は、液晶表示装置200の動作原理説明図である。本実施形態の液晶表示装置は、第1の実施形態と同様の基本構成を備えるとともに、反射偏光層及びカラーフィルタについて異なる構成を採用した点に特徴を有している。従って、図8ないし図10では、図1ないし図7と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略することとする。
(Second Embodiment)
<Configuration of liquid crystal display device>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a plan configuration diagram showing one pixel provided in the liquid crystal display device 200 of the present embodiment, FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram taken along line BB ′ in FIG. 8, and FIG. 10 is a liquid crystal display device 200. FIG. The liquid crystal display device of the present embodiment is characterized in that it has the same basic configuration as that of the first embodiment and adopts different configurations for the reflective polarizing layer and the color filter. Therefore, in FIG. 8 thru | or 10, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as FIG. 1 thru | or FIG. 7, and detailed description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、本実施形態の液晶表示装置200では、ドット領域D1〜D3に跨ってドット領域の配列方向(図示左右方向)に延在する反射偏光層117が設けられている。各ドット領域内において、反射偏光層117が設けられた領域が反射表示領域とされ、反射偏光層117の非形成領域117aが、透過表示領域とされている。
画素電極31a及び共通電極9には、第1実施形態と同様に、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を制御する配向制御手段を成す開口スリット9a…、31a…が設けられており、電圧印加時に複数の液晶ドメインを形成するようになっている。
As shown in FIG. 8, in the liquid crystal display device 200 of the present embodiment, a reflective polarizing layer 117 extending in the dot region arrangement direction (the left-right direction in the drawing) is provided across the dot regions D1 to D3. In each dot area, an area where the reflective polarizing layer 117 is provided is a reflective display area, and a non-formation area 117a of the reflective polarizing layer 117 is a transmissive display area.
Similar to the first embodiment, the pixel electrode 31a and the common electrode 9 are provided with opening slits 9a, 31a, which constitute orientation control means for controlling the tilt direction of the liquid crystal molecules when a voltage is applied. Sometimes a plurality of liquid crystal domains are formed.

反射偏光層117は、各ドット領域の図示上下端側からそれぞれドット領域の約1/4程度を覆うように配置されており、図示上側に配置された反射偏光層117は、図示左上方向に延びる開口スリット31a、9aと平面的に重なっており、図示下側に配置された反射偏光層117は、図示右上方向に延びる開口スリット31a、9aと平面的に重なっている。この構成により、反射表示領域と透過表示領域とで、電圧印加時に形成される液晶ドメインが同等なものとなり、反射表示、透過表示のいずれにおいても広視野角の表示が得られるようになっている。   The reflective polarizing layer 117 is arranged so as to cover about ¼ of the dot area from the upper and lower ends of each dot area in the figure, and the reflective polarizing layer 117 arranged on the upper side in the figure extends in the upper left direction in the figure. The reflective polarizing layer 117 disposed on the lower side in the figure overlaps with the opening slits 31a and 9a in a plan view and overlaps with the opening slits 31a and 9a extending in the upper right direction in the figure in a plan view. With this configuration, the liquid crystal domains formed when a voltage is applied are equivalent in the reflective display region and the transmissive display region, and a wide viewing angle display can be obtained in both the reflective display and the transmissive display. .

次に、図9に示す断面構造をみると、液晶表示装置200は、対向配置された素子基板10と、対向基板25との間に液晶層50を挟持した液晶パネルと、この液晶パネルの背面側に配設されたバックライト(照明装置)15とを備えて構成されている。
素子基板10は、基板本体10Aの液晶層50側面に反射偏光層117と、画素電極31と、垂直配向膜19が積層形成され、基板本体10Aの外面側に偏光板18が設けられた構成を備えている。
Next, looking at the cross-sectional structure shown in FIG. 9, the liquid crystal display device 200 includes a liquid crystal panel in which a liquid crystal layer 50 is sandwiched between the element substrate 10 and the counter substrate 25 that are disposed opposite to each other, and the back surface of the liquid crystal panel. And a backlight (illumination device) 15 disposed on the side.
The element substrate 10 has a configuration in which the reflective polarizing layer 117, the pixel electrode 31, and the vertical alignment film 19 are stacked on the side surface of the liquid crystal layer 50 of the substrate body 10A, and the polarizing plate 18 is provided on the outer surface side of the substrate body 10A. I have.

反射偏光層117は、図11に斜視構成を示す反射偏光層である。すなわち、基板本体10Aの内面に形成された金属反射膜117bに、複数の微細なスリット状の開口部117cを所定ピッチで形成した構成を備える。上記金属反射膜117bには、アルミニウムや銀などの光反射性の金属材料を好適に用いることができる。
上記開口部117c…は互いにほぼ平行に形成されており、その幅は各開口部117cでほぼ同一に形成されている。金属反射膜117bの膜厚は、100nm〜400nmであり、開口部117cの幅は30nm〜300nm程度である。また、1本の金属反射膜117bの幅は30nm〜300nm程度である。
The reflective polarizing layer 117 is a reflective polarizing layer whose perspective configuration is shown in FIG. That is, the metal reflective film 117b formed on the inner surface of the substrate body 10A has a configuration in which a plurality of fine slit-shaped openings 117c are formed at a predetermined pitch. For the metal reflective film 117b, a light reflective metal material such as aluminum or silver can be suitably used.
The openings 117c are formed substantially parallel to each other, and the widths of the openings 117c are substantially the same. The thickness of the metal reflective film 117b is 100 nm to 400 nm, and the width of the opening 117c is about 30 nm to 300 nm. Further, the width of one metal reflective film 117b is about 30 nm to 300 nm.

上記構成のもと反射偏光層117は、入射した光のうち、金属反射膜117bの延在方向と平行な偏光成分を反射し、金属反射膜117bの延在方向と垂直な偏光成分は透過するようになっている。すなわち、反射偏光層117は、金属反射膜117bの延在方向と平行な反射軸と、それに垂直な透過軸とを有している。本実施形態の場合、反射偏光層117の反射軸と、偏光板18の透過軸とがほぼ平行に配置されている。   With the above configuration, the reflective polarizing layer 117 reflects a polarized component parallel to the extending direction of the metal reflecting film 117b in the incident light, and transmits a polarized component perpendicular to the extending direction of the metal reflecting film 117b. It is like that. That is, the reflective polarizing layer 117 has a reflection axis parallel to the extending direction of the metal reflection film 117b and a transmission axis perpendicular to the reflection axis. In the present embodiment, the reflection axis of the reflective polarizing layer 117 and the transmission axis of the polarizing plate 18 are arranged substantially in parallel.

次に、対向基板25には、基板本体25Aの液晶層50側面に色材層22Rと、共通電極9と、垂直配向膜26とが積層形成され、基板本体25Aの外面側に偏光板16が設けられた構成を備えている。色材層22Rは、ドット領域内で2つの色材領域22Rr、22Rtに区画されており、色材領域22Rrは、反射表示領域(すなわち反射偏光層117の形成領域)と重なる位置に設けられ、色材領域22Rtは、透過表示領域(すなわち反射偏光層の非形成領域117a)と重なる位置に設けられている。このように反射表示と透過表示のそれぞれで異なる色材領域22Rr、22Rtを用いてカラー表示を行う構成とすることで、各表示モードについて適切な色度の表示が可能になり、高画質の表示を得ることができるようになっている。   Next, on the counter substrate 25, the color material layer 22R, the common electrode 9, and the vertical alignment film 26 are laminated on the side surface of the liquid crystal layer 50 of the substrate body 25A, and the polarizing plate 16 is disposed on the outer surface side of the substrate body 25A. It has the provided configuration. The color material layer 22R is divided into two color material regions 22Rr and 22Rt in the dot region, and the color material region 22Rr is provided at a position overlapping the reflective display region (that is, the formation region of the reflective polarizing layer 117). The color material region 22Rt is provided at a position overlapping the transmissive display region (that is, the reflective polarizing layer non-formation region 117a). As described above, the color display is performed using the different color material regions 22Rr and 22Rt for the reflective display and the transmissive display, so that appropriate chromaticity can be displayed for each display mode, and a high-quality display is achieved. Can get to.

<表示原理>
次に、図10を参照して本実施形態の液晶表示装置の表示原理について説明する。図10に示す説明図では、図面を見易くするために、表示原理の説明に不要な構成要素は省略している。偏光板16,反射偏光層117、及び偏光板18に示した矢印等はそれぞれの透過軸の向きを示しており、光路中に示した矢印等は光線の偏光方向を示している。
<Display principle>
Next, the display principle of the liquid crystal display device of this embodiment will be described with reference to FIG. In the explanatory diagram shown in FIG. 10, components that are not necessary for the description of the display principle are omitted in order to make the drawing easier to see. The arrows and the like shown in the polarizing plate 16, the reflective polarizing layer 117, and the polarizing plate 18 indicate the directions of the respective transmission axes, and the arrows and the like shown in the optical path indicate the polarization direction of the light beam.

まず、反射モードで暗表示(黒表示)を行う場合(図10左側参照)には、液晶層50に電圧を印加しない状態(非選択電圧印加状態)とし、液晶分子51が上下の基板間で、基板面に対して垂直に配向された状態とする。この状態において偏光板16の上方から入射した光は、偏光板16の透過軸が紙面に平行なので、偏光板16を透過した後、紙面に平行な直線偏光となる。この直線偏光は、液晶分子51による偏光変換作用をほとんど受けることなく反射偏光層117に到達する。さらに、この直線偏光と平行な透過軸を有する反射偏光層117を透過し、その後、紙面に垂直な透過軸を有する偏光板18により吸収され、暗表示となる。   First, when performing dark display (black display) in the reflection mode (see the left side of FIG. 10), the liquid crystal layer 50 is not applied with a voltage (non-selection voltage applied state), and the liquid crystal molecules 51 are placed between the upper and lower substrates. The substrate is oriented perpendicular to the substrate surface. In this state, the light incident from above the polarizing plate 16 becomes linearly polarized light parallel to the paper surface after passing through the polarizing plate 16 because the transmission axis of the polarizing plate 16 is parallel to the paper surface. This linearly polarized light reaches the reflective polarizing layer 117 with almost no polarization conversion action by the liquid crystal molecules 51. Further, the light passes through the reflective polarizing layer 117 having a transmission axis parallel to the linearly polarized light, and is then absorbed by the polarizing plate 18 having a transmission axis perpendicular to the paper surface, resulting in dark display.

次に、透過モードで暗表示を行う場合(図10の左側参照)には、液晶分子51の配向状態は、反射モードの暗表示と同様である。バックライト15からパネルに入射した光は、紙面に垂直な透過軸を有する偏光板18により紙面に垂直な直線偏光とされた後、反射偏光層117の非形成領域117aを透過して液晶層50に入射する。液晶層50に入射した光は、液晶分子51による偏光変換作用をほとんど受けることなく対向基板25の偏光板16に到達して吸収され、暗表示となる。
尚、反射偏光層117に入射した光は、紙面と垂直な反射軸を有する同層で反射されてバックライト15へ戻り、バックライト15の反射膜15aとの間で反射を繰り返す。そして、このような反射を繰り返すうちに上記非形成領域117aを透過した光は、上記と同様偏光板16により吸収される。
Next, when dark display is performed in the transmission mode (see the left side of FIG. 10), the alignment state of the liquid crystal molecules 51 is the same as that of the dark display in the reflection mode. The light incident on the panel from the backlight 15 is converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the polarizing plate 18 having a transmission axis perpendicular to the paper surface, and then transmitted through the non-formation region 117a of the reflective polarizing layer 117. Is incident on. The light incident on the liquid crystal layer 50 reaches the polarizing plate 16 of the counter substrate 25 and is absorbed without being substantially subjected to the polarization conversion action by the liquid crystal molecules 51, resulting in dark display.
The light incident on the reflective polarizing layer 117 is reflected by the same layer having a reflection axis perpendicular to the paper surface, returns to the backlight 15, and is repeatedly reflected between the reflective film 15 a of the backlight 15. And the light which permeate | transmitted the said non-formation area | region 117a while repeating such reflection is absorbed by the polarizing plate 16 similarly to the above.

一方、反射モードで明表示(白表示)を行う場合(図10の右側参照)には、液晶層50に電圧を印加した状態(選択電圧印加状態)とし、液晶分子51を基板面方向に配向させた状態とする。本実施家形態の場合、この電圧印加状態において、液晶層50の位相差はλ/2である。液晶層50に偏光板16を介して入射した紙面に平行な直線偏光は、液晶層50の作用により紙面と垂直な直線偏光とされて反射偏光層117に入射する。そして、紙面と垂直な反射軸を有する反射偏光層117により反射され、液晶層50へ戻る。液晶層50に戻った光は、液晶層50により紙面と平行な直線偏光に戻されて偏光板16に入射し、偏光板16を透過して観察者方向へ放射され、明表示となる。   On the other hand, when bright display (white display) is performed in the reflection mode (see the right side of FIG. 10), a voltage is applied to the liquid crystal layer 50 (selection voltage application state), and the liquid crystal molecules 51 are aligned in the substrate surface direction. Let the state be In the present embodiment, the phase difference of the liquid crystal layer 50 is λ / 2 in this voltage application state. The linearly polarized light parallel to the paper surface incident on the liquid crystal layer 50 via the polarizing plate 16 is converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the action of the liquid crystal layer 50 and is incident on the reflective polarizing layer 117. Then, the light is reflected by the reflective polarizing layer 117 having a reflection axis perpendicular to the paper surface and returns to the liquid crystal layer 50. The light that has returned to the liquid crystal layer 50 is returned to linearly polarized light parallel to the paper surface by the liquid crystal layer 50, enters the polarizing plate 16, is transmitted through the polarizing plate 16, and is radiated toward the viewer to provide a bright display.

次に、透過モードの明表示を行う場合(図10右側参照)には、液晶分子51の配向状態は反射モードの明表示と同様とする。バックライト15から入射して、偏光板18により紙面に垂直な直線偏光とされた光は、反射偏光層17に裏面側から入射し、非形成領域117aに入射した光が透過されて液晶層50に入射する。液晶層50に入射した光は、液晶層50の作用により紙面と平行な直線偏光となって偏光板16に入射し、偏光板16を透過して観察者方向へ放射され、明表示となる。
また、反射偏光層117で反射された光は、バックライト15の反射膜15aにより反射されて再び反射偏光層117に入射し、非形成領域117aに入射した成分が透過されて液晶層50に入射し、表示光として利用される。
このように、本実施形態の液晶表示装置100では、反射偏光層117の裏面で反射されたバックライト光を再利用して透過表示を行うようになっているので、明るい透過表示を得ることができるようになっている。
Next, when the bright display in the transmission mode is performed (see the right side of FIG. 10), the alignment state of the liquid crystal molecules 51 is the same as the bright display in the reflection mode. Light incident from the backlight 15 and converted into linearly polarized light perpendicular to the paper surface by the polarizing plate 18 is incident on the reflective polarizing layer 17 from the back side, and the light incident on the non-formation region 117a is transmitted and transmitted through the liquid crystal layer 50. Is incident on. The light incident on the liquid crystal layer 50 is converted into linearly polarized light parallel to the paper surface by the action of the liquid crystal layer 50, is incident on the polarizing plate 16, is transmitted through the polarizing plate 16, and is emitted toward the viewer, thereby providing a bright display.
The light reflected by the reflective polarizing layer 117 is reflected by the reflective film 15a of the backlight 15 and enters the reflective polarizing layer 117 again, and the component incident on the non-formation region 117a is transmitted and enters the liquid crystal layer 50. And used as display light.
As described above, in the liquid crystal display device 100 of the present embodiment, the backlight light reflected by the back surface of the reflective polarizing layer 117 is reused to perform transmissive display, so that a bright transmissive display can be obtained. It can be done.

上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置200は、素子基板10の内面に半透過反射型の反射偏光層117を備えたことで、反射表示と透過表示との電気光学特性を揃えることができ、マルチギャップ構造を採用することなく高コントラストの表示が得られ、微細なドット領域内に段差を形成する必要がないことから、低コストに製造が可能な液晶表示装置となっている。また配向制御手段として設けられる開口スリット9a…、31a…や、誘電体材料の突起物も形成し易くなる。
さらには、上記マルチギャップ構造の段差に起因する液晶配向の乱れも生じないため、マルチギャップ構造の液晶表示装置に比しても高コントラストの表示が可能である。
The liquid crystal display device 200 according to the present embodiment having the above-described configuration includes the transflective reflective polarizing layer 117 on the inner surface of the element substrate 10, so that the electro-optical characteristics of the reflective display and the transmissive display can be aligned. In addition, a high contrast display can be obtained without adopting a multi-gap structure, and it is not necessary to form a step in a fine dot region, so that the liquid crystal display device can be manufactured at low cost. Moreover, it becomes easy to form the opening slits 9a, 31a, etc. provided as the orientation control means and the projections of the dielectric material.
Furthermore, since the liquid crystal alignment is not disturbed due to the steps of the multi-gap structure, a high-contrast display is possible even when compared with a multi-gap structure liquid crystal display device.

マルチギャップ構造と垂直配向液晶とを組み合わせた場合、段差による塗布面の凹凸と、垂直配向膜自体の塗布性の低さに起因して、垂直配向膜19に膜厚むらが生じることがあったが、本液晶表示装置では、垂直配向膜19,26の塗布面は平坦であり、膜厚が均一で配向制御性に優れた垂直配向膜を形成することができるようになっている。   When the multi-gap structure and the vertical alignment liquid crystal are combined, unevenness in the thickness of the vertical alignment film 19 may occur due to the unevenness of the coating surface due to the level difference and the low coating property of the vertical alignment film itself. However, in the present liquid crystal display device, the coated surfaces of the vertical alignment films 19 and 26 are flat, and a vertical alignment film having a uniform film thickness and excellent alignment controllability can be formed.

本実施形態では、半透過反射型の反射偏光層117を設けるに際して、ドット領域内に部分的に反射偏光層117を設け、非形成領域にて透過表示を行うようになっているが、反射偏光層117は、図11に示す如く金属反射膜117bをパターニングした構造であり、開口部117cを形成するためのパターニング工程において非形成領域117aを同時に形成でき、効率的な製造が可能である。
また図11に示した反射偏光層117は、誘電体干渉膜を主体としてなる反射偏光層17に比して偏光度を高くできるという利点があり、またパターニングが容易で反射表示領域と透過表示領域とを明確に区画できるため、本実施形態の如くマルチカラーの色材層と組み合わせることで、色鮮やかな表示が得られる液晶表示装置を実現できる。
また、反射モードと透過モードでネガポジ反転が生じないため、外光が液晶パネルに入射する環境で透過表示を行った場合にも、コントラストの低下を生じることが無く、高画質の表示を得ることができる。
In this embodiment, when the transflective reflective polarizing layer 117 is provided, the reflective polarizing layer 117 is partially provided in the dot area, and transmissive display is performed in the non-formation area. The layer 117 has a structure in which the metal reflective film 117b is patterned as shown in FIG. 11, and the non-formation region 117a can be formed at the same time in the patterning process for forming the opening 117c, so that efficient manufacture is possible.
Further, the reflective polarizing layer 117 shown in FIG. 11 has an advantage that the degree of polarization can be made higher than that of the reflective polarizing layer 17 mainly composed of a dielectric interference film, and can be easily patterned so that the reflective display area and the transmissive display area can be obtained. Thus, a liquid crystal display device capable of providing a colorful display can be realized by combining with a multi-color color material layer as in this embodiment.
In addition, since negative / positive inversion does not occur in the reflection mode and the transmission mode, even when transmissive display is performed in an environment where external light is incident on the liquid crystal panel, a high-quality display can be obtained without causing a decrease in contrast. Can do.

また直線偏光モードでの高輝度表示を可能にしていることで、垂直配向モードの液晶表示装置で従来からよく用いられている円偏光板(例えばλ/4位相差板や、λ/4位相差板とλ/2位相差板を組み合わせたもの等)が不要であり、従来の液晶表示装置に比して装置の薄型化、低コスト化が可能であるとともに、円偏光板の波長分散性に起因するコントラストの低下も生じなくなるため、高コントラストの表示を得られるという利点もある。
このように本実施形態の液晶表示装置は、素子基板10の外側に反射偏光板、及び円偏光板を設けることなく、明るい透過表示を得ることができ、薄型化、軽量化が重要な携帯機器に用いられる半透過反射型の液晶表示装置として極めて優れている。
In addition, by enabling high luminance display in the linear polarization mode, a circularly polarizing plate (for example, a λ / 4 phase difference plate or a λ / 4 phase difference, which has been conventionally used in a liquid crystal display device in a vertical alignment mode). A combination of a plate and a λ / 2 phase difference plate is not required, and the device can be made thinner and less expensive than conventional liquid crystal display devices, and the wavelength dispersion of the circularly polarizing plate can be reduced. There is also an advantage that a high-contrast display can be obtained because the resulting contrast is not lowered.
As described above, the liquid crystal display device of this embodiment can obtain a bright transmissive display without providing a reflective polarizing plate and a circularly polarizing plate outside the element substrate 10, and is a portable device in which thinning and weight reduction are important. It is extremely excellent as a transflective liquid crystal display device used for LCDs.

(電子機器)
図12は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話1300は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部1301として備え、複数の操作ボタン1302、受話口1303、及び送話口1304を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高輝度、高コントラスト、広視野角の表示を提供することができる。
(Electronics)
FIG. 12 is a perspective configuration diagram of a mobile phone which is an example of an electronic apparatus provided with the liquid crystal display device according to the present invention in a display unit. The mobile phone 1300 includes the liquid crystal display device of the present invention in a small size display unit. 1301, and includes a plurality of operation buttons 1302, a mouthpiece 1303, and a mouthpiece 1304.
The liquid crystal display device of the above embodiment is not limited to the mobile phone, but is an electronic book, a personal computer, a digital still camera, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, and an electronic notebook. , Calculators, word processors, workstations, videophones, POS terminals, devices equipped with touch panels, etc., can be suitably used as image display means, and in any electronic device, display of high brightness, high contrast, wide viewing angle Can be provided.

図1は、第1実施形態の液晶表示装置の回路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a liquid crystal display device according to a first embodiment. 図2は、同、表示領域の平面構成図。FIG. 2 is a plan view of the display area. 図3は、同、画素平面構成図。FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel plane configuration. 図4は、同、断面構成図。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the same. 図5は、同、動作原理説明図。FIG. 5 is an explanatory view of the operating principle. 図6は、同、反射偏光層の斜視構成図。FIG. 6 is a perspective configuration diagram of the reflective polarizing layer. 図7は、同、配向制御手段の説明図。FIG. 7 is an explanatory view of the orientation control means. 図8は、第2実施形態の画素平面構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a pixel plane according to the second embodiment. 図9は、同、断面構成図。FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of the same. 図10は、同、動作原理説明図。FIG. 10 is a diagram for explaining the operating principle. 図11は、同、反射偏光層の斜視構成図。FIG. 11 is a perspective configuration diagram of the reflective polarizing layer. 図12は、電子機器の一例を示す斜視構成図。FIG. 12 is a perspective configuration diagram illustrating an example of an electronic apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

100,200 液晶表示装置、9 共通電極(データ線)、10 素子基板、17,117 反射偏光層、17a プリズムアレイ、17b 誘電体干渉膜、18 偏光板(偏光層)、25 対向基板、31 画素電極、9a,31a 開口スリット、22R,22G,22B 色材層(カラーフィルタ)、40 TFD素子、117b 金属反射膜、D1〜D3 ドット領域、   100,200 Liquid crystal display device, 9 common electrode (data line), 10 element substrate, 17,117 reflective polarizing layer, 17a prism array, 17b dielectric interference film, 18 polarizing plate (polarizing layer), 25 counter substrate, 31 pixels Electrode, 9a, 31a Open slit, 22R, 22G, 22B Color material layer (color filter), 40 TFD element, 117b Metal reflective film, D1-D3 dot region,

Claims (9)

一対の基板間に液晶層を挟持してなり、1つのドット領域で反射表示と透過表示とを行なう半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記液晶層は、初期配向が垂直配向を呈する負の誘電異方性を有する液晶を含み、
前記一対の基板のうち、一方の基板の液晶層側に反射偏光層が設けられており、
前記反射偏光層は、透過軸と該透過軸に交差する反射軸とを有し、入射する光の前記反射軸に平行な成分の一部を反射し、一部を透過する半透過反射型の反射偏光層であり、
前記一対の基板のうち、少なくとも一方の基板の液晶層側に、電圧印加時の液晶分子の傾倒方向を規制する配向規制手段が設けられ、
前記配向規制手段は、平面視略直線状を成す一方、前記反射偏光層の反射軸と交差角が略45°で交差する方向に延在していることを特徴とする液晶表示装置。
A transflective liquid crystal display device that sandwiches a liquid crystal layer between a pair of substrates and performs reflective display and transmissive display in one dot region,
The liquid crystal layer includes a liquid crystal having negative dielectric anisotropy in which initial alignment is vertical alignment,
A reflective polarizing layer is provided on the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates,
The reflective polarizing layer has a transmission axis and a reflection axis intersecting the transmission axis, and reflects a part of the component parallel to the reflection axis of the incident light and transmits a part thereof. A reflective polarizing layer ,
Among the pair of substrates, on the liquid crystal layer side of at least one of the substrates, an orientation regulating means for regulating the tilt direction of the liquid crystal molecules at the time of voltage application is provided
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the orientation regulating means has a substantially straight line shape in a plan view and extends in a direction intersecting with the reflection axis of the reflective polarizing layer at an angle of about 45 ° .
前記反射偏光層は、前記ドット領域の略全面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。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective polarizing layer is provided on substantially the entire surface of the dot region. 前記反射偏光層は、前記ドット領域内で部分的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。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective polarizing layer is partially provided in the dot region. 前記反射偏光層は、複数のプリズムを配列形成したプリズムアレイと、該プリズムアレイ上に形成された誘電体干渉膜とを備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   4. The reflective polarizing layer includes a prism array in which a plurality of prisms are arranged, and a dielectric interference film formed on the prism array. The liquid crystal display device described. 前記反射偏光層は、微細なスリット状の開口部が複数設けられた金属反射膜を備えていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective polarizing layer includes a metal reflective film provided with a plurality of fine slit-shaped openings. 前記一対の基板のいずれかにカラーフィルタが設けられ、
該カラーフィルタは、ドット領域内で異なる色度を有する複数の平面領域に区画されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
A color filter is provided on one of the pair of substrates,
6. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the color filter is partitioned into a plurality of planar regions having different chromaticities within the dot region.
前記配向規制手段は、前記反射偏光層の反射軸と交差して延在する平面視略三角波状を成し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。 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the orientation restricting unit has a substantially triangular wave shape in a plan view extending so as to intersect with a reflection axis of the reflective polarizing layer. 前記反射偏光層が設けられた基板に偏光層が設けられ、
前記偏光層は、その透過軸が前記反射偏光層の反射軸に対して略平行となるように配置されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
A polarizing layer is provided on the substrate provided with the reflective polarizing layer;
The liquid crystal display device according to claim 1 , wherein the polarizing layer is arranged so that a transmission axis thereof is substantially parallel to a reflection axis of the reflective polarizing layer. .
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1 .
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