JP4846231B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介挿された液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is interposed between an array substrate and a counter substrate.
従来、この種の液晶表示装置は、透明電極が設けられたアレイ基板を備えており、このアレイ基板には、このアレイ基板の透明電極が設けられた側に、対向基板に設けた反射電極側を対向させて配設されている。さらに、アレイ基板の透明電極と対向基板の反射電極との間には、液晶層が介挿されている。 Conventionally, this type of liquid crystal display device has an array substrate provided with a transparent electrode, and this array substrate has a reflective electrode provided on a counter substrate on the side where the transparent electrode is provided on the array substrate. Are arranged to face each other. Further, a liquid crystal layer is interposed between the transparent electrode of the array substrate and the reflective electrode of the counter substrate.
また、この液晶表示装置の画像を表示する画像表示エリアの各画素には、光を反射させて画像を表示する反射表示部と、光を透過させて画像を表示する透過表示部とのそれぞれが形成されている。ここで、反射表示部は、各画素における反射電極に対向した部分であり、透過表示部は、各画素における反射電極が設けられていない部分である。 Each pixel in the image display area for displaying an image of the liquid crystal display device includes a reflective display unit that reflects light and displays an image, and a transmissive display unit that transmits light and displays an image. Is formed. Here, the reflective display portion is a portion facing the reflective electrode in each pixel, and the transmissive display portion is a portion where the reflective electrode in each pixel is not provided.
さらに、この液晶表示装置の液晶層には、液晶分子が封止されている。そして、この液晶表示装置では、液晶分子の配向方向および屈折率のそれぞれが異なることを利用して、反射電極と透明電極とで液晶モードを変化させたり、この液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデーションの値を変化させたりすることによって、反射表示部にて画像を表示させる反射モードと、透光表示部にて画像を表示させる透過モードとでの明るさをより大きくする構成が知られている（特許文献１参照。）。
しかしながら、上述の液晶表示装置では、反射電極と透明電極とで液晶モードを変化させたり、リタデーションの値を変化させたりして、反射モードおよび透過モードそれぞれの明るさをより大きくしているに過ぎない。このため、液晶層の液晶分子が液晶表示装置の厚さ方向に向けて駆動されるに過ぎないので、この液晶表示装置の画像表示エリアでの透過視野角が狭いという問題を有している。 However, in the above-described liquid crystal display device, the brightness of each of the reflection mode and the transmission mode is merely increased by changing the liquid crystal mode between the reflective electrode and the transparent electrode or changing the retardation value. Absent. For this reason, since the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are only driven in the thickness direction of the liquid crystal display device, there is a problem that the transmission viewing angle in the image display area of the liquid crystal display device is narrow.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、透過視野角を広くできる液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device capable of widening a transmission viewing angle.
本発明は、アレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿され、前記アレイ基板および前記対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動される液晶分子を備えた液晶層とを有する液晶表示装置であって、光を反射して画像を表示する反射表示部と、光を透過して画像を表示する透過表示部とを具備し、前記アレイ基板は、前記液晶層に対向して配設され、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の配向軸と直交する遅相軸を有する裏側位相差板と、前記液晶層に対向して配設された裏側偏光板とを備え、前記対向基板は、前記液晶層に対向して配設された表側位相差板と、前記液晶層に対向して配設された表側偏光板とを備え、前記表側位相差板の面内方向の複屈折位相差と前記裏側位相差板の面内方向の複屈折位相差との和は、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の複屈折位相差と略一致し、前記反射表示部に対向した部分の前記液晶層と前記表側位相差板との間には、入射する光の波長の４分の１の位相差が設けられ、前記表側位相差板の遅相軸と前記裏側位相差板の遅相軸とは、略一致し、前記表側位相差板の遅相軸および前記裏側位相差板の遅相軸のそれぞれと前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略直角で、前記表側偏光板の透過軸と前記裏側偏光板の透過軸とがなす角度は、略直角で、前記表側偏光板の透過軸と前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略４５度であるものである。 The present invention provides an array substrate, a counter substrate disposed opposite to the array substrate, and the in-plane directions of the array substrate and the counter substrate, which are interposed between the counter substrate and the array substrate. A liquid crystal display device having a liquid crystal layer including liquid crystal molecules driven toward the surface, a reflective display unit that reflects light and displays an image, and a transmissive display unit that transmits light and displays an image; comprising a said array substrate is disposed to face the liquid crystal layer, and the back phase plate having a slow axis orthogonal to the alignment axis of the liquid crystal layer of the opposing portion before Symbol transmissive display unit, A back-side polarizing plate disposed to face the liquid crystal layer, and the counter substrate is disposed to face the liquid crystal layer and a front side retardation plate disposed to face the liquid crystal layer. A birefringent phase in the in-plane direction of the front phase difference plate. And the birefringence phase difference in the in-plane direction of the back side retardation plate substantially coincide with the birefringence phase difference of the liquid crystal layer in the portion facing the transmissive display portion, and the portion facing the reflective display portion A phase difference of ¼ of the wavelength of incident light is provided between the liquid crystal layer and the front side retardation plate, and the slow axis of the front side retardation plate and the retardation of the back side retardation plate are delayed. The phase axis substantially coincides with each other, and an angle formed between each of the slow axis of the front side retardation plate and the slow axis of the back side retardation plate and the alignment axis of the liquid crystal layer is substantially a right angle, and the front side polarized light angle between the transmission axis forms the transmission shaft and the back side polarizing plate of the plate is substantially perpendicular, the angle is formed between the orientation axis of the transmission shaft and the liquid crystal layer of the front polarizing plate is one that is about 45 degrees .
そして、対向して配設された対向基板とアレイ基板との間に介挿した液晶層の液晶分子が、アレイ基板および対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動されるから、この液晶分子をより効率良く駆動できるため、透過視野角が広くなる。 Since the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer interposed between the counter substrate and the array substrate disposed so as to face each other are driven in the in- plane directions of the array substrate and the counter substrate, the liquid crystal molecules Can be driven more efficiently, and the transmission viewing angle becomes wider.
本発明によれば、液晶層の液晶分子をアレイ基板および対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動させることにより、この液晶分子をより効率良く駆動できるから、透過視野角を広くできる。 According to the present invention, by driving the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer in the in- plane directions of the array substrate and the counter substrate, the liquid crystal molecules can be driven more efficiently, so that the transmission viewing angle can be widened.
以下、本発明の液晶表示装置の第１の関連技術の構成を図１ないし図８を参照して説明する。 The configuration of the first related art of the liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図１ないし図８において、１は半透過型の液晶表示装置で、この液晶表示装置１は、ノーマリーブラック表示の半透過型液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:ＬＣＤ)であり、矩形平板状の液晶セル２を備えている。この液晶セル２の中央部には、画像を表示する矩形状の表示領域としての画像表示エリア３が形成されている。この画像表示エリア３には、矩形状の絵素としての複数の画素４がマトリクス状に形成されている。すなわち、この画像表示エリア３は、複数の画素４の駆動によって画像が表示される領域である。 1 to 8, reference numeral 1 denotes a transflective liquid crystal display device. The liquid crystal display device 1 is a normally black display transflective liquid crystal display (LCD), which is a rectangular flat liquid crystal display. A cell 2 is provided. An image display area 3 as a rectangular display area for displaying an image is formed at the center of the liquid crystal cell 2. In the image display area 3, a plurality of pixels 4 as rectangular picture elements are formed in a matrix. That is, the image display area 3 is an area where an image is displayed by driving the plurality of pixels 4.
そして、これら複数の画素４のそれぞれには、光の反射にて画像を表示させる反射部としての反射表示部である光反射画像表示領域５と、光を透過させて画像を表示させる透過部としての透過表示部である光透過画像表示領域６とのそれぞれが形成されている。言い換えると、これら複数の画素４のそれぞれは、光反射画像表示領域５と光透過画像表示領域６とのそれぞれを併せ持っている。よって、一つの画面である画像表示エリア３には、光反射画像表示領域５を有する画素４と、光透過画像表示領域６を有する画素４とのそれぞれを併せ持った構造とされている。 Each of the plurality of pixels 4 includes a light reflection image display region 5 that is a reflection display unit as a reflection unit that displays an image by reflection of light, and a transmission unit that transmits light and displays an image. And a light transmissive image display area 6 which is a transmissive display portion. In other words, each of the plurality of pixels 4 has both a light reflection image display area 5 and a light transmission image display area 6. Therefore, the image display area 3 which is one screen has a structure in which each of the pixel 4 having the light reflection image display area 5 and the pixel 4 having the light transmission image display area 6 is provided.
さらに、液晶セル２は、矩形平板状のアレイ基板11を有している。このアレイ基板11は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板12を備えている。このガラス基板12の一主面である非観察面側に位置する裏面上には、位相差板としての矩形平板状の裏側位相差板13が取り付けられている。そして、この裏側位相差板13は、ガラス基板12の裏面を覆っている。 Further, the liquid crystal cell 2 has a rectangular flat plate array substrate 11. The array substrate 11 includes a glass substrate 12 that is a translucent substrate as a substantially transparent rectangular flat plate-like insulating substrate. On the back surface located on the non-observation surface side which is one main surface of the glass substrate 12, a rectangular flat plate-like back side retardation plate 13 as a retardation plate is attached. The back side retardation plate 13 covers the back surface of the glass substrate 12.
さらに、この裏側位相差板13上である裏面には、矩形平板状の裏側偏光板14が取り付けられている。この裏側偏光板14は、裏側位相差板13の裏面を覆っており、ガラス基板12の裏面側に離間されて設置された図示しないバックライトからの光を偏光させる。ここで、これら裏側位相差板13および裏側偏光板14は、この裏側偏光板14の透過軸Ａと裏側位相差板13の光軸としての遅相軸Ｂとがなす角が４５°となるように設定されている。 Furthermore, a rectangular flat plate-like back side polarizing plate 14 is attached to the back side of the back side retardation plate 13. The back-side polarizing plate 14 covers the back surface of the back-side retardation film 13 and polarizes light from a backlight (not shown) that is installed separately from the back surface side of the glass substrate 12. Here, these back phase plate 13 and the rear polarizer 14, the slow axis B and is the angle between the optical axis of transparently axis A and the back retardation plate 13 of the rear polarizer 14 is 45 ° Is set to
また、液晶セル２のガラス基板12の他主面である観察面側に位置する表面上には、図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。このアンダーコート層上には、矩形平板状の島状である反射板15が積層されて成膜されている。この反射板15は、各画素４の光反射画像表示領域５にのみ形成されている。また、このアンダーコート層上には、スイッチング素子としての図示しない薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:ＴＦＴ)が形成されている。この薄膜トランジスタは、画像表示エリア３の各画素４毎に形成されている。 Further, an undercoat layer (not shown) is formed on the surface of the liquid crystal cell 2 on the side of the observation surface, which is the other main surface of the glass substrate 12. On the undercoat layer, a rectangular plate-like reflector 15 is laminated and formed. This reflector 15 is formed only in the light reflection image display area 5 of each pixel 4. On the undercoat layer, a thin film transistor (TFT) (not shown) as a switching element is formed. This thin film transistor is formed for each pixel 4 in the image display area 3.
また、この反射板15を含むアンダーコート層上には、絶縁層としての透明樹脂層16が積層されて成膜されている。この透明樹脂層16上には、略櫛歯状の櫛歯ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)電極としての画素電極である透明画素電極17が積層されて成膜されている。この透明画素電極17は、透明樹脂層16によって反射板15に対して絶縁されており、この反射板15の上側に位置している。 Further, on the undercoat layer including the reflecting plate 15, a transparent resin layer 16 as an insulating layer is laminated and formed. On the transparent resin layer 16, a transparent pixel electrode 17, which is a pixel electrode as a substantially comb-like ITO (Indium Tin Oxide) electrode, is laminated and formed. The transparent pixel electrode 17 is insulated from the reflecting plate 15 by the transparent resin layer 16, and is located above the reflecting plate 15.
そして、この透明画素電極17は、図２に示すように、複数の細長帯状の導電性を有する電極部としての配線部18を有している。これら配線部18は、アレイ基板11の面内方向としての面方向、すなわちこれら配線部18の幅方向に沿って互いに等間隔に平行に離間された状態で、透明樹脂層16上に縞状に形成されている。さらに、これら配線部18は、各画素４の光反射画像表示領域５側から光透過画像表示領域６側に向かう方向に長手方向を沿わせた状態で設けられている。そして、これら配線部18は、これら配線部18それぞれの長手方向における一端部および他端部のいずれかを、これら配線部18の幅方向に向けて交互に各画素４内から外側に向けて突出させている。 As shown in FIG. 2, the transparent pixel electrode 17 has a wiring portion 18 as a plurality of strip-like conductive electrode portions. These wiring portions 18 are striped on the transparent resin layer 16 in a state of being spaced in parallel with each other at equal intervals along the plane direction as the in-plane direction of the array substrate 11, that is, the width direction of these wiring portions 18. Is formed. Further, these wiring portions 18 are provided in a state in which the longitudinal direction is along the direction from the light reflection image display region 5 side to the light transmission image display region 6 side of each pixel 4. Then, the wiring portions 18 project either one end portion or the other end portion in the longitudinal direction of the wiring portions 18 alternately outward from the inside of each pixel 4 in the width direction of the wiring portions 18. I am letting.
また、これら配線部18における各画素４内から外側へと突出させた端部の反対側に位置する端部は、これら各画素４内に位置している。また、各画素４の光透過画像表示領域６から外側に向けて突出した配線部18の端部は、この光透過画像表示領域６内にて屈曲されて互いに連結されている。さらに、これら配線部18を備えた透明画素電極17を含む透明樹脂層16上には、配向膜19が積層されて成膜されている。 Further, the end portions located on the opposite side of the end portions projecting outward from the inside of the respective pixels 4 in the wiring portions 18 are located in the respective pixels 4. Further, the ends of the wiring portions 18 protruding outward from the light transmission image display area 6 of each pixel 4 are bent and connected to each other in the light transmission image display area 6. Further, an alignment film 19 is laminated and formed on the transparent resin layer 16 including the transparent pixel electrode 17 provided with these wiring portions 18.
そして、この配向膜19に対向する位置には、矩形平板状の対向基板21が対向して配設されている。この対向基板21上には、電極が形成されていない。さらに、この対向基板21は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板22を備えている。このガラス基板22の一主面である観察面側に位置する表面には、矩形平板状の表側偏光板23が取り付けられている。この表側偏光板23は、ガラス基板22の裏面を覆っており、このガラス基板22の表面側および裏面側から入射する光を偏光させる。ここで、この表側偏光板23と裏側偏光板14とは、この表側偏光板23の透過軸Ｃと裏側偏光板14の透過軸Ａとのなす角度が９０°となるように設定されている。言い換えると、これら表側偏光板23および裏側偏光板14は、表側偏光板23の透過軸Ｃの角度と裏側偏光板14の透過軸Ａの角度との差が９０°となるように設定されている。 A rectangular flat plate-like counter substrate 21 is disposed opposite to the alignment film 19. No electrode is formed on the counter substrate 21. Further, the counter substrate 21 includes a glass substrate 22 which is a translucent substrate as a substantially transparent rectangular flat plate-like insulating substrate. On the surface located on the observation surface side, which is one main surface of the glass substrate 22, a rectangular flat plate-shaped front polarizing plate 23 is attached. The front-side polarizing plate 23 covers the back surface of the glass substrate 22, and polarizes light incident from the front surface side and the back surface side of the glass substrate 22. Wherein the A front polarizer 23 and rear polarizer 14, the angle between the transmission axis A of transparently axis C and the rear polarizer 14 of the front polarizer 23 is set to be 90 ° . In other words, the front-side polarizing plate 23 and the back-side polarizing plate 14 are set so that the difference between the angle of the transmission axis C of the front-side polarizing plate 23 and the angle of the transmission axis A of the back-side polarizing plate 14 is 90 °. .
さらに、対向基板21のガラス基板22におけるアレイ基板11に対向した側の他主面である非観察面側に位置する裏面には、カラーフィルタ(Color Filter:ＣＦ)層24が各画素４毎にマトリクス状に積層されて設けられている。このカラーフィルタ層24は、アレイ基板11の各薄膜トランジスタによる透明画素電極17の駆動にてカラー画像を表示させる。 Further, a color filter (CF) layer 24 is provided for each pixel 4 on the back surface of the counter substrate 21 on the non-observation surface side which is the other main surface of the glass substrate 22 facing the array substrate 11. They are stacked in a matrix. The color filter layer 24 displays a color image by driving the transparent pixel electrode 17 by each thin film transistor of the array substrate 11.
また、このカラーフィルタ層24は、所定の色である１組の色単位、例えば赤(Red:Ｒ)、緑(Green:Ｇ)および青(Blue:Ｂ)の３色のいずれかの発色特性を有するように構成されている。すなわち、このカラーフィルタ層24は、反射板15にて反射された光が透過することにより、このカラーフィルタ層24を透過する光を着色された色に光スイッチングさせて、１組の色単位である赤、緑および青の異なる３色を３画素４毎に表示させる。 Further, the color filter layer 24 has a color development characteristic of any one of a set of color units which are predetermined colors, for example, red (Red: R), green (Green: G) and blue (Blue: B). It is comprised so that it may have. That is, the color filter layer 24 allows the light reflected by the reflecting plate 15 to pass therethrough, so that the light transmitted through the color filter layer 24 is optically switched to a colored color, and is set in a set of color units. Three different colors of red, green and blue are displayed for every three pixels 4.
さらに、これら各カラーフィルタ層24上である裏面には、島状の複数の段差部としての複数の突起25が各画素４毎に積層されて成膜されている。これら複数の突起25は、アレイ基板11の反射板15の大きさに等しい上面視略矩形状に形成されている。また、これら複数の突起25それぞれは、アレイ基板11に対向基板21を対向させて取り付けた状態で、このアレイ基板11の各反射板15に対向して、これら各反射板15を覆う位置に設けられている。さらに、これら複数の突起25を含むカラーフィルタ層24上には、配向膜26が積層されて成膜されている。 Further, a plurality of projections 25 as a plurality of island-shaped step portions are laminated and formed for each pixel 4 on the back surface on each color filter layer 24. The plurality of protrusions 25 are formed in a substantially rectangular shape when viewed from above, which is equal to the size of the reflecting plate 15 of the array substrate 11. Further, each of the plurality of protrusions 25 is provided at a position so as to face each of the reflecting plates 15 of the array substrate 11 and cover each of the reflecting plates 15 with the counter substrate 21 facing the array substrate 11. It has been. Further, an alignment film 26 is laminated and formed on the color filter layer 24 including the plurality of protrusions 25.
ここで、複数の突起25は、カラーフィルタ層24と配向膜26との間に設けられており、これらカラーフィルタ層24と配向膜26との間に間隙を形成させている。言い換えると、これら複数の突起25は、光反射画像表示領域５での液晶層31の厚さを、光透過画像表示領域６での液晶層31の厚さよりも薄くするために設けられている。 Here, the plurality of protrusions 25 are provided between the color filter layer 24 and the alignment film 26, and gaps are formed between the color filter layer 24 and the alignment film 26. In other words, the plurality of protrusions 25 are provided to make the thickness of the liquid crystal layer 31 in the light reflection image display region 5 thinner than the thickness of the liquid crystal layer 31 in the light transmission image display region 6.
そして、対向基板21には、この対向基板21の配向膜26側をアレイ基板11の配向膜19側に対向させた状態で、アレイ基板11が重ね合わされて取り付けられている。このとき、このアレイ基板11の各反射板15が対向基板21の各突起25に対向するように取り付けられている。そして、このアレイ基板11の配向膜19と対向基板21の配向膜26との間には、透過する光を変調させる光変調層としての液晶層31が挟持されて挟み込まれた状態で介挿されて封止されている。 The array substrate 11 is overlaid and attached to the counter substrate 21 with the alignment film 26 side of the counter substrate 21 facing the alignment film 19 side of the array substrate 11. At this time, the reflectors 15 of the array substrate 11 are attached so as to face the protrusions 25 of the counter substrate 21. A liquid crystal layer 31 as a light modulation layer for modulating transmitted light is interposed between the alignment film 19 of the array substrate 11 and the alignment film 26 of the counter substrate 21 in a sandwiched state. Are sealed.
ここで、この液晶層31は、ネマティック液晶であり、ホモジアス配向されている。さらに、この液晶層31は、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の厚さと、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の厚さとが、１：１以上２：１以下となるように構成されている。 Here, the liquid crystal layer 31 is a nematic liquid crystal and is homogeneously oriented. Further, the liquid crystal layer 31 includes a thickness of a portion of the liquid crystal layer 31 facing the light transmission image display region 6 of each pixel 4 and a portion of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display region 5 of the pixel 4. Is configured to be 1: 1 or more and 2: 1 or less.
また、この液晶層31は、各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の位相差値とアレイ基板11の裏側位相差板13の位相差値とが一致しているとともに、この位相差値が液晶層31および裏側位相差板13へと入射する光の波長λの４分の１(λ／４)以上２分の１(λ／２)以下となるように構成されている。 Further, in the liquid crystal layer 31, the phase difference value of the liquid crystal layer 31 in the portion facing the light transmission image display area 6 of each pixel 4 and the phase difference value of the back side retardation plate 13 of the array substrate 11 coincide. In addition, the retardation value is configured to be not less than ¼ (λ / 4) and not more than half (λ / 2) of the wavelength λ of the light incident on the liquid crystal layer 31 and the back side retardation plate 13. Has been.
そして、この液晶層31には、複数の液晶分子32が、アレイ基板11および対向基板21それぞれの長手方向および幅方向のそれぞれを含む二次元的な方向である面方向としての同一面内方向に向けて駆動可能に封止されている。なお、この液晶層31のすぐ下側に裏側位相差板13が配置されている。ここで、この液晶層31内の複数の液晶分子32は、アレイ基板11の透明画素電極17を複数の配線部18にて櫛歯状に形成したことによって、液晶層31に横方向の電界が印加可能となったことにより、面内駆動が可能とされている。 In the liquid crystal layer 31, a plurality of liquid crystal molecules 32 are arranged in the same in-plane direction as a plane direction that is a two-dimensional direction including the longitudinal direction and the width direction of each of the array substrate 11 and the counter substrate 21. It is sealed so that it can be driven. A back side retardation plate 13 is disposed immediately below the liquid crystal layer 31. Here, the plurality of liquid crystal molecules 32 in the liquid crystal layer 31 are formed in a comb-teeth shape by forming the transparent pixel electrodes 17 of the array substrate 11 in the plurality of wiring portions 18, whereby a horizontal electric field is applied to the liquid crystal layer 31. In-plane driving is enabled by the fact that application is possible.
さらに、この液晶層31は、各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の液晶分子32の光軸方位である配向軸Ｄが、アレイ基板11の裏側位相差板13の遅相軸Ｂと直交するように構成されている。また、この液晶層31は、各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の位相差が、この液晶層31に入射する光の波長λの４分の１(λ／４)となるように構成されている。さらに、この液晶層31は、電圧を印加せずに黒表示させた場合における、この液晶層31の配向軸Ｄ方位と、裏側位相差板13の遅相軸Ｂの角度との差が９０°となるように設定されている。 Further, the liquid crystal layer 31 has an alignment axis D, which is the optical axis direction of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 in a portion facing the light transmission image display region 6 of each pixel 4, and the back side retardation plate 13 of the array substrate 11. It is comprised so as to be orthogonal to the slow axis B. Further, in this liquid crystal layer 31, the phase difference of the liquid crystal layer 31 in the portion facing each light reflection image display region 5 of each pixel 4 has a quarter of the wavelength λ of light incident on this liquid crystal layer 31 (λ / 4). Further, the liquid crystal layer 31 has a difference of 90 ° between the orientation axis D direction of the liquid crystal layer 31 and the angle of the slow axis B of the back side retardation plate 13 when black display is performed without applying a voltage. It is set to become.
次に、上記第１の関連技術の液晶表示装置の作用について説明する。 Next, the operation of the liquid crystal display device according to the first related technology will be described.
まず、液晶表示装置１の各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の位相差値をλ／２とし、これら各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の位相差値をλ／４とするとともに、裏側位相差板13の位相差値をλ／２とする。 First, the phase difference value of the liquid crystal layer 31 in the portion of the liquid crystal display device 1 facing the light transmission image display region 6 of each pixel 4 is λ / 2, and the portion of each pixel 4 facing the light reflection image display region 5 The retardation value of the liquid crystal layer 31 is λ / 4, and the retardation value of the back side retardation plate 13 is λ / 2.
この状態で、電圧無印加時において、各画素４の光反射画像表示領域５では、図７に示すように、表側偏光板23を通過した外光Ｌ１が液晶層31でλ／４の位相差が与えられることによって円偏光された後に反射板15にて反射される。 In this state, when no voltage is applied, in the light reflection image display region 5 of each pixel 4, the external light L 1 that has passed through the front-side polarizing plate 23 is about λ / 4 in the liquid crystal layer 31 as shown in FIG. By being given a phase difference, it is circularly polarized and then reflected by the reflector 15.
そして、この反射板15にて反射された円偏光Ｌ２は、再び液晶層31でλ／４の位相差が与えられることによって、表側偏光板23を通過した直後の光とは９０°偏光方向が異なる直線偏光となる。 The circularly polarized light L 2 reflected by the reflecting plate 15 is given a phase difference of λ / 4 by the liquid crystal layer 31 again, so that the light immediately after passing through the front side polarizing plate 23 is 90 ° polarized. Becomes different linearly polarized light.
このため、この光は、表側偏光板23によって吸収されて、各画素４の光反射画像表示領域５が黒表示となる。 For this reason, this light is absorbed by the front side polarizing plate 23, and the light reflection image display area 5 of each pixel 4 is displayed in black.
一方、電圧無印加時において、各画素４の光透過画像表示領域６では、図３および図５に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光Ｌ３が、この裏側偏光板14の透過軸Ａ方向と一致した方向のみ通過することによって直線偏光となる。 On the other hand, when no voltage is applied, in the light transmission image display region 6 of each pixel 4, as shown in FIGS. 3 and 5, the light L 3 incident on the back side polarizing plate 14 from the backlight is the back side polarizing plate. By passing only in the direction that coincides with the direction 14 of the transmission axis A, linearly polarized light is obtained.
このとき、裏側位相差板13の遅相軸Ｂと液晶層31の液晶分子32の光軸としての配向軸Ｄとがなす角が９０°であり、これら裏側位相差板13と液晶層31との位相差値が一致していることにより、この位相差値が打ち消される。 At this time, the angle formed by the slow axis B of the back side retardation plate 13 and the orientation axis D as the optical axis of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is 90 °. Since the phase difference values of the two coincide with each other, the phase difference values are canceled out.
この結果、裏側偏光板14を通過した直線偏光は、裏側位相差板13および液晶層31にて位相差が与えられることなく、表側偏光板23へと達する。 As a result, the linearly polarized light that has passed through the back side polarizing plate 14 reaches the front side polarizing plate 23 without being given a phase difference by the back side retardation plate 13 and the liquid crystal layer 31.
このとき、この直線偏光の偏光方向と表側偏光板23の透過軸Ｃとが９０°異なるため、この直線偏光が表側偏光板23にて吸収されて、各画素４の光透過画像表示領域６が黒表示となる。 At this time, since the polarization direction of the linearly polarized light and the transmission axis C of the front side polarizing plate 23 are different by 90 °, the linearly polarized light is absorbed by the front side polarizing plate 23 and the light transmission image display region 6 of each pixel 4 is formed. Black display.
次いで、電圧を印加すると、透明画素電極17の配線部18によって各画素４に面方向である横方向に沿った電界が形成されることにより、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄの方位角方位が変化する。 Next, when a voltage is applied, an electric field along the horizontal direction that is the surface direction is formed in each pixel 4 by the wiring portion 18 of the transparent pixel electrode 17, thereby causing the orientation of the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31. Angular orientation changes.
このとき、液晶分子32の配向方向が４５°ずれて、表側偏光板23の透過軸Ｃと一致あるいは直交する状態となったときに、各画素４の光反射画像表示領域５では、図８に示すように、表側偏光板23に入射した外光が、この表側偏光板23の透過軸Ｃ方向と一致した方向の偏光成分のみ通過することによって直線偏光となる。 At this time, when the alignment direction of the liquid crystal molecules 32 is deviated by 45 ° and coincides with or perpendicular to the transmission axis C of the front polarizing plate 23, the light reflection image display area 5 of each pixel 4 is shown in FIG. As shown in the figure, external light incident on the front-side polarizing plate 23 passes through only the polarization component in the direction that coincides with the transmission axis C direction of the front-side polarizing plate 23 to become linearly polarized light.
さらに、この直線偏光の偏光方向と液晶層31の配向軸Ｄ方向とが一致あるいは直交しているため、この直線偏光に位相差が生じず、この直線偏光のまま、反射板15にて反射された後、そのまま再び表側偏光板23を透過することによって、各画素４の光反射画像表示領域５が白表示となる。 Further, since the polarization direction of the linearly polarized light and the alignment axis D direction of the liquid crystal layer 31 are coincident or orthogonal to each other, no phase difference occurs in the linearly polarized light, and the linearly polarized light is reflected by the reflecting plate 15 as it is. Then, the light reflected image display area 5 of each pixel 4 is displayed in white by passing through the front polarizing plate 23 again as it is.
一方、電圧印加時において、光透過画像表示領域６では、図４および図６に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光が、この裏側偏光板14にて直線偏光となる。 On the other hand, when the voltage is applied, in the light transmission image display region 6, as shown in FIGS. 4 and 6, the light incident on the back side polarizing plate 14 from the backlight becomes linearly polarized light in the back side polarizing plate 14. .
この後、この直線偏光の偏光方向と光軸のなす角が４５°で、かつ位相差値がλ／２の裏側位相差板13を通過することによって、この直線偏光の偏光方向が９０°回転する。 Thereafter, the polarization direction of the linearly polarized light is rotated by 90 ° by passing through the back phase difference plate 13 whose angle between the polarization direction of the linearly polarized light and the optical axis is 45 ° and the phase difference value is λ / 2. To do.
このとき、この直線偏光の偏光方向が表側偏光板23の透過軸Ｃ方向と一致しているため、この直線偏光が表側偏光板23を通過することによって、各画素４の光透過画像表示領域６が白表示となる。 At this time, since the polarization direction of the linearly polarized light coincides with the direction of the transmission axis C of the front-side polarizing plate 23, the linearly-polarized light passes through the front-side polarizing plate 23, so that the light transmission image display area 6 of each pixel 4 is obtained. Is displayed in white.
この結果、電圧無印加時である黒表示の電圧と白表示の電圧との間では、透過率および反射率を連続的に変化できるため、各画素４の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおいて階調表示が可能となる。 As a result, since the transmittance and the reflectance can be continuously changed between the black display voltage and the white display voltage when no voltage is applied, the light reflection image display region 5 and the light transmission image of each pixel 4 can be changed. Gray scale display is possible in each of the display areas 6.
上述したように、上記第１の関連技術によれば、細長帯状の複数の配線部18を各画素４毎に幅方向に向けて等間隔に離間させて形成し、これら配線部18にて構成された透明画素電極17を各画素４毎に櫛歯状にした。この結果、これら透明画素電極17の配線部18間に電界を形成することによって、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成できる。したがって、液晶層31の複数の液晶分子32を横方向に向けて駆動できるから、これら複数の液晶分子32をより効率良く駆動できる。よって、各画素４内の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおける透過視野角をより広くできる。 As described above, according to the first related technique , a plurality of elongated strip-like wiring portions 18 are formed at equal intervals in the width direction for each pixel 4, and are configured by these wiring portions 18. The transparent pixel electrode 17 thus formed was comb-shaped for each pixel 4. As a result, by forming an electric field between the wiring portions 18 of the transparent pixel electrodes 17, an electric field along the horizontal direction can be formed in each of the pixels 4. Accordingly, since the plurality of liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 can be driven in the lateral direction, the plurality of liquid crystal molecules 32 can be driven more efficiently. Therefore, the transmission viewing angle in each of the light reflection image display area 5 and the light transmission image display area 6 in each pixel 4 can be made wider.
次に、本発明の第２の関連技術を図９を参照して説明する。 Next, a second related technique of the present invention will be described with reference to FIG.
この図９に示す液晶表示装置１は、基本的には図１ないし図８に示す液晶表示装置１と同様であるが、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間、および対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間に、副位相差板としての裏側λ／２板41と表側λ／２板42とをそれぞれ介挿させて配設したものである。 The liquid crystal display device 1 shown in FIG. 9 is basically the same as the liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 1 to 8, but between the glass substrate 12 and the back side retardation plate 13 of the array substrate 11, and Between the glass substrate 22 of the counter substrate 21 and the front-side polarizing plate 23, a back-side λ / 2 plate 41 and a front-side λ / 2 plate 42 as sub-retardation plates are respectively interposed.
そして、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42とのそれぞれは、波長分散の補償用に設けられたものである。また、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42とのそれぞれは、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42との光軸がなす角が９０°に設定されている。ここで、裏側λ／２板41は、裏側偏光板14のすぐ内側に追加して配設されており、遅相軸の角度が１２０°と設定されている。また、表側λ／２板42は、表側偏光板23のすぐ内側に追加して配設されており、遅相軸の角度が３０°と設定されている。 Each of the back side λ / 2 plate 41 and the front side λ / 2 plate 42 is provided for chromatic dispersion compensation. Each of the back side λ / 2 plate 41 and the front side λ / 2 plate 42 has an angle formed by the optical axis of the back side λ / 2 plate 41 and the front side λ / 2 plate 42 set to 90 °. . Here, the back side λ / 2 plate 41 is additionally disposed just inside the back side polarizing plate 14, and the angle of the slow axis is set to 120 °. Further, the front side λ / 2 plate 42 is additionally disposed just inside the front side polarizing plate 23, and the angle of the slow axis is set to 30 °.
さらに、裏側λ／２板41および表側λ／２板42は、この表側λ／２板42の軸角度と、裏側λ／２板41の軸角度との差が９０°となるように設定されている。また、これら裏側λ／２板41および表側λ／２板42は、この表側λ／２板42の位相差値と、裏側λ／２板41の位相差値とが一致するように構成されている。 Further, the back side λ / 2 plate 41 and the front side λ / 2 plate 42 are set so that the difference between the axis angle of the front side λ / 2 plate 42 and the axis angle of the back side λ / 2 plate 41 is 90 °. ing. The back side λ / 2 plate 41 and the front side λ / 2 plate 42 are configured such that the phase difference value of the front side λ / 2 plate 42 matches the phase difference value of the back side λ / 2 plate 41. Yes.
一方、裏側位相差板13は、遅相軸Ｂの角度が４５°と設定されている。また、液晶層31の各液晶分子32は、電圧を印加させていない電圧無印加時での配向軸Ｄの角度が１３５°と設定されている。また、表側偏光板23は透過軸Ｃの角度が１５°と設定されているとともに、裏側偏光板14は透過軸Ａの角度が１０５°と設定されている。 On the other hand, the angle of the slow axis B of the back side retardation plate 13 is set to 45 °. In addition, each liquid crystal molecule 32 of the liquid crystal layer 31 has an angle of the alignment axis D set to 135 ° when no voltage is applied and no voltage is applied. The front-side polarizing plate 23 has a transmission axis C angle of 15 °, and the back-side polarizing plate 14 has a transmission axis A angle of 105 °.
したがって、各画素４の透明画素電極17の配線部18間に電界を形成することによって、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成でき、液晶層31の複数の液晶分子32を横方向に向けて駆動できるから、上記第１の関連技術と同様の作用効果を奏することができる。 Therefore, by forming an electric field between the wiring portions 18 of the transparent pixel electrode 17 of each pixel 4, an electric field along the horizontal direction can be formed in each of the pixels 4, and a plurality of liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 are laterally moved. Since it can be driven in the direction, the same effect as the first related art can be obtained.
さらに、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間、および対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間のそれぞれに裏側λ／２板41と表側λ／２板42とを介挿させて配設したことにより、画像表示エリア３の各画素４での波長分散を補償できるから、これら各画素４内の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおける透過視野角をより広くできる。 Further, a back side λ / 2 plate 41 and a front side λ / 2 plate are provided between the glass substrate 12 of the array substrate 11 and the back side retardation plate 13 and between the glass substrate 22 of the counter substrate 21 and the front side polarizing plate 23, respectively. 42 is arranged so that the chromatic dispersion at each pixel 4 in the image display area 3 can be compensated. Therefore, the light reflection image display area 5 and the light transmission image display area 6 in each pixel 4 can be compensated. The transmission viewing angle in each can be made wider.
次に、本発明の第１の実施の形態を図１０ないし図１５を参照して説明する。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この図１０ないし図１５に示す液晶表示装置１は、基本的には図１ないし図８に示す液晶表示装置１と同様であるが、対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間に、位相差板としての矩形平板状の表側位相差板51を介挿させて配設したものである。この液晶表示装置１は、電圧を印加していない状態が黒表示である。 The liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 10 to 15 is basically the same as the liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 1 to 8, but between the glass substrate 22 of the counter substrate 21 and the front-side polarizing plate 23. Further, a rectangular flat plate-like front side phase difference plate 51 as a phase difference plate is interposed. In the liquid crystal display device 1, black is displayed when no voltage is applied.
ここで、この液晶表示装置１の液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の厚さと、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の厚さとが、１：１以上３：１以下となるように構成されている。また、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分は、この液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、面内方向の複屈折位相差としてのリタデーション(retardation)が１３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。さらに、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分は、この液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、面内方向のリタデーションが１２０ｎｍ以上３００以下である。ここで、リタデーションとは、通常光線と異常光線との位相差をいい、位相遅れともいう。さらに、これら通常光線および異常光線は、異方性物質に入射する光が互いに直交する振動方向を有する２つの光に分解されて複屈折されて形成される。 Here, the thickness of the part of the liquid crystal layer 31 of the liquid crystal display device 1 facing the light transmission image display area 6 of each pixel 4 and the part of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display area 5 of the pixel 4. Is configured to be 1: 1 or more and 3: 1 or less. The portion of the liquid crystal layer 31 facing the light transmission image display area 6 of each pixel 4 has a birefringence phase difference in the in-plane direction when the measurement wavelength of light incident on the liquid crystal layer 31 is 550 nm. Retardation is 130 nm or more and 400 nm or less. Further, the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display area 5 of each pixel 4 has an in-plane retardation of 120 nm or more and 300 or less when the measurement wavelength of light incident on the liquid crystal layer 31 is 550 nm. It is. Here, the retardation means a phase difference between a normal ray and an extraordinary ray, and is also called a phase delay. Further, these ordinary rays and extraordinary rays are formed by splitting the light incident on the anisotropic substance into two light beams having vibration directions orthogonal to each other and birefringent.
一方、表側位相差板51および裏側位相差板13のそれぞれは、一軸性の位相差板である位相差フィルムである。さらに、この表側位相差板51の面内方向のリタデーションと裏側位相差板13の面内方向のリタデーションとの和は、液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分のリタデーションに対して±５ｎｍの範囲で略一致している。また、液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の面内方向のリタデーションと、表側位相差板51の面内方向のリタデーションとの差は、液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、１２０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下である。 On the other hand, each of the front-side retardation plate 51 and the back-side retardation plate 13 is a retardation film that is a uniaxial retardation plate. Further, the sum of the retardation in the in-plane direction of the front-side retardation plate 51 and the retardation in the in-plane direction of the back-side retardation plate 13 is obtained when the measurement wavelength of light incident on the liquid crystal layer 31 is 550 nm. 31 substantially matches the retardation of the portion of each pixel 4 facing the light transmission image display region 6 in a range of ± 5 nm. Further, the difference between the in-plane retardation of the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display area 5 of each pixel 4 and the in-plane retardation of the front phase difference plate 51 is incident on the liquid crystal layer 31. When the measurement wavelength of light is 550 nm, it is 120 nm or more and 160 nm or less.
さらに、表側位相差板51の遅相軸Ｇと裏側位相差板13の遅相軸Ｂとは、略一致している。そして、これら表側位相差板51の遅相軸Ｃおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂのそれぞれと液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがなす角は、略直角、すなわち９０゜±５゜の範囲である。また、表側偏光板23の透過軸Ｃと裏側偏光板14の透過軸Ａとがなす角は、略直角、すなわち９０゜±５゜の範囲である。さらに、表側偏光板23の透過軸Ｃと、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがのなす角は、略４５゜、すなわち４５゜±５゜の範囲である。 Further, the slow axis G of the front side phase difference plate 51 and the slow axis B of the back side phase difference plate 13 substantially coincide with each other. The angle formed between each of the slow axis C of the front side retardation plate 51 and the slow axis B of the back side retardation plate 13 and the orientation axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is substantially a right angle, that is, 90 °. The range is ± 5 °. The angle formed by the transmission axis C of the front polarizing plate 23 and the transmission axis A of the back polarizing plate 14 is substantially a right angle, that is, in the range of 90 ° ± 5 °. Further, the angle formed by the transmission axis C of the front polarizing plate 23 and the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is approximately 45 °, that is, 45 ° ± 5 °.
また、光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションは、光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションと略等しいか大きい。すなわち、光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションは、光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーション以上である。 The retardation in the in-plane direction of the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light transmission image display region 6 is substantially equal to or larger than the retardation in the in-plane direction of the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display region 5. That is, the in-plane retardation of the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light transmission image display region 6 is greater than or equal to the in-plane retardation of the portion of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display region 5.
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の作用について説明する。 Next, the operation of the liquid crystal display device of the first embodiment will be described.
まず、電圧無印加時において、各画素４の光反射画像表示領域５では、図１３に示すように、表側偏光板51を通過した後の外光Ｌ１が表側位相差板51と光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31とにて１４０ｎｍの位相差が与えられて円偏光とされた後に反射板15にて反射される。 First, when no voltage is applied, in the light reflection image display area 5 of each pixel 4, as shown in FIG. 13, the external light L 1 after passing through the front side polarizing plate 51 is reflected on the front side retardation plate 51 and the light reflection image. A phase difference of 140 nm is given to the liquid crystal layer 31 at a portion facing the display area 5 to make it circularly polarized light, and then reflected by the reflector 15.
そして、この反射板15にて反射された円偏光Ｌ２は、再び光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31と表側位相差板51とにてλ／４の位相差が与えられることによって、表側偏光板23を通過した直後の光とは９０゜偏光方向が異なる直線偏光となる。 Then, the circularly polarized light L 2 reflected by the reflecting plate 15 is given a phase difference of λ / 4 between the liquid crystal layer 31 and the front side phase difference plate 51 in the portion facing the light reflection image display region 5 again. Thus, the light immediately after passing through the front polarizing plate 23 becomes linearly polarized light having a 90 ° polarization direction different from that of the light.
このため、この光は、表側偏光板23によって吸収されて、各画素４の光反射画像表示領域５が黒表示となる。 For this reason, this light is absorbed by the front side polarizing plate 23, and the light reflection image display area 5 of each pixel 4 is displayed in black.
一方、電圧無印加時において、各画素４の光透過画像表示領域６では、図１１に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光Ｌ３が、この裏側偏光板14の透過軸Ａ方向と一致した方向のみ通過することによって直線偏光となる。 On the other hand, when no voltage is applied, in the light transmission image display region 6 of each pixel 4, the light L 3 incident on the back side polarizing plate 14 from the backlight is transmitted through the back side polarizing plate 14 as shown in FIG. By passing only in the direction that coincides with the direction of the axis A, linearly polarized light is obtained.
このとき、表側位相差板51の遅相軸Ｇと裏側位相差板13の遅相軸Ｂとが一致しており、これら表側位相差板51の遅相軸Ｇおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂそれぞれの軸方向と液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがなす角が９０゜であり、これら表側位相差板51および裏側位相差板13のリタデーションの和と光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31のリタデーションが一致していることにより、このリタデーションが打ち消される。 At this time, the slow axis G of the front side phase difference plate 51 and the slow axis B of the back side phase difference plate 13 coincide with each other, and the slow axis G of the front side phase difference plate 51 and the slow axis of the back side phase difference plate 13 are the same. The angle formed by the axis direction of each phase axis B and the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is 90 °. The sum of the retardations of the front side retardation plate 51 and the back side retardation plate 13 and the light transmission image display Since the retardation of the liquid crystal layer 31 in the portion facing the region 6 matches, this retardation is canceled out.
これにより、裏側偏光板14を通過した直線偏光は、裏側位相差板13、液晶層31および表側位相差板51にて位相差が与えられることなく、表側偏光板23へと達する。 Thus, the linearly polarized light that has passed through the back side polarizing plate 14 reaches the front side polarizing plate 23 without being given a phase difference by the back side retardation plate 13, the liquid crystal layer 31, and the front side retardation plate 51.
このとき、この直線偏光の偏光方向と表側偏光板23の透過軸Ｃとが９０゜異なるため、この直線偏光が表側偏光板23にて吸収されて、各画素４の光透過画像表示領域６が黒表示となる。 At this time, since the polarization direction of the linearly polarized light and the transmission axis C of the front side polarizing plate 23 are different from each other by 90 °, the linearly polarized light is absorbed by the front side polarizing plate 23 and the light transmission image display region 6 of each pixel 4 is formed. Black display.
次いで、電圧を印加すると、透明画素電極17の配線部18によって各画素４に横方向に沿った電界が形成されることにより、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄの方位角方位が変化する。 Next, when a voltage is applied, an electric field along the horizontal direction is formed in each pixel 4 by the wiring portion 18 of the transparent pixel electrode 17, thereby changing the azimuth direction of the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31. To do.
これにより、図１２および図１４に示すように、光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６ともに黒表示状態からずれて、光を反射あるいは透過するようになるから、各画素４の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６それぞれが中間調表示あるいは白表示となる。 As a result, as shown in FIGS. 12 and 14, since both the light reflection image display area 5 and the light transmission image display area 6 deviate from the black display state, light is reflected or transmitted. Each of the reflection image display area 5 and the light transmission image display area 6 is halftone display or white display.
ここで、光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６を併せ持つ半透過型の液晶表示装置１は、室内でバックライトを光源としており、屋外で外光を光源としている。このため、どのような状況においても視認性が良く、消費電力が小さいという利点がある。そして、この半透過型の液晶表示装置１は、近年、携帯電話機を中心にモバイル製品のディスプレイとして広く用いられており、広い視野角特性であることも要求されている。 Here, the transflective liquid crystal display device 1 having both the light reflection image display region 5 and the light transmission image display region 6 uses a backlight as a light source indoors and uses outside light as a light source outdoors. For this reason, there is an advantage that visibility is good in any situation and power consumption is small. In recent years, the transflective liquid crystal display device 1 has been widely used as a mobile product display mainly in mobile phones, and is required to have a wide viewing angle characteristic.
従来の半透過型の液晶表示装置は、図２６に示すように、ほとんどが液晶分子61を極角方向に傾けて、法線方向のリタデーションを実行上低減あるいは増加させることによって、階調表示させている。すなわち、液晶分子の配向軸を法線方向に沿わせた状態から傾斜させて、階調表示をさせている。したがって、観察者の観る角度が法線方向からずれると、実行上のリタデーションが所望の値より大きくなったり小さくなったりしてしまい、実行上のリタデーションが所望の値からからずれてしまうから、表示画面の階調間の明るさが反転してしまう。 As shown in FIG. 26, the conventional transflective type liquid crystal display device displays gray scale by tilting the liquid crystal molecules 61 in the polar angle direction and reducing or increasing the retardation in the normal direction in practice. ing. That is, gradation display is performed by tilting the alignment axis of the liquid crystal molecules from a state along the normal direction. Therefore, if the angle seen by the observer deviates from the normal direction, the execution retardation will be larger or smaller than the desired value, and the execution retardation will deviate from the desired value. The brightness between the gradations of the screen is reversed.
そこで、上述したように、液晶分子32を面内方向に駆動させる方式とすることにより、図１５示すように、液晶分子32の配向軸Ｄを水平にした状態から傾斜させて階調表示できるので、観察者の見る角度による液晶分子32の実行上のリタデーションのずれが少なくなるから、広い視野角特性を得ることができる。したがって、液晶表示装置１の透明画素電極17の配線部18間に電界を形成して、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成させて、液晶層31の液晶分子32を面内駆動させる半透過型の液晶表示装置１とすることによって、透過視野角が広く高品位な特性を実現できるので、上記第１の関連技術と同様の作用効果を奏することができる。 Therefore, as described above, by adopting a method of driving the liquid crystal molecules 32 in the in-plane direction, as shown in FIG. 15, gradation display can be performed by tilting the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 from a horizontal state. Since the retardation of the practical retardation of the liquid crystal molecules 32 due to the viewing angle of the observer is reduced, a wide viewing angle characteristic can be obtained. Therefore, an electric field is formed between the wiring portions 18 of the transparent pixel electrode 17 of the liquid crystal display device 1 to form an electric field along the horizontal direction in each of the pixels 4 so that the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 are in-plane. By using the transflective liquid crystal display device 1 to be driven, it is possible to realize high-quality characteristics with a wide transmission viewing angle, and thus the same effects as the first related art can be achieved.
次に、本発明の第２の実施の形態を図１６および図１７を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention with reference to FIGS. 16 and 17.
この図１６および図１７に示す液晶表示装置１は、基本的には図１０ないし図１５に示す液晶表示装置１と同様であるが、図１６に示すように、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間に、補償位相差板としての矩形平板状の視角補償位相差板52を介挿させて配設したものである。この視角補償位相差板52は、図１７に示すように、Ｘ軸方向の屈折率をＮＸとしＹ軸方向の屈折率をＮＹとしＺ軸方向の屈折率をＮＺとした場合に、ＮＸ＝ＮＹ＞ＮＺの関係の屈折率異方性を有している。さらに、この視角補償位相差板52は、ＮＸ＝ＮＹであるから、面内方向のリタデーションが０で厚み方向にのみリタデーションを有する屈折率異方性を有している。 The liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 16 and 17 is basically the same as the liquid crystal display device 1 shown in FIGS. 10 to 15. However, as shown in FIG. A rectangular flat viewing angle compensation phase difference plate 52 as a compensation phase difference plate is interposed between the rear side phase difference plate 13 and the back side phase difference plate 13. The viewing angle compensation retardation plate 52, as shown in FIG. 17, when the refractive index of the X-axis direction and N X a refractive index in the Y-axis direction and N Y the refractive index of the Z-axis direction is N Z, It has a refractive index anisotropy in a relationship of N X = N Y > N Z. Further, since the viewing angle compensation phase difference plate 52 satisfies N X = N Y , the retardation in the in-plane direction is 0 and the refractive index anisotropy has retardation only in the thickness direction.
この結果、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成させて、液晶層31の液晶分子32を面内駆動でき、透過視野角が広く高品位な特性を実現できるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。 As a result, by forming an electric field along the horizontal direction in each of the pixels 4, the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 can be driven in a plane, because the transmission viewing angle wide can realize high-quality characteristics, the first The same effects as those of the embodiment can be obtained.
さらに、法線方向から傾いた場合に液晶層31、表側位相差板51および裏側位相差板13それぞれのリタデーションが実行上減少する。これに対し、視角補償位相差板52は、厚さ方向にリタデーションを有しているので、法線方向から傾くことによって実行上のリタデーションが増加する。このため、この視角補償位相差板52によって、液晶層31、表側位相差板51および裏側位相差板13それぞれのリタデーションの減少した分を補償できるから、上述した第１の実施の形態に示す液晶表示装置１よりも視野角を広くできる。 Further, when tilted from the normal direction, the retardation of each of the liquid crystal layer 31, the front side retardation plate 51, and the back side retardation plate 13 is reduced in practice. On the other hand, since the viewing angle compensation phase difference plate 52 has retardation in the thickness direction, the retardation in execution increases by tilting from the normal direction. For this reason, since the viewing angle compensation phase difference plate 52 can compensate for the reduced retardation of the liquid crystal layer 31, the front side phase difference plate 51, and the back side phase difference plate 13, the liquid crystal shown in the first embodiment described above. The viewing angle can be made wider than that of the display device 1.
また、図１８に示す第３の実施の形態のように、表側位相差板51および裏側位相差板13の少なくともいずれかを、Ｘ軸方向の屈折率をＮＸとしＹ軸方向の屈折率をＮＹとしＺ軸方向の屈折率をＮＺとした場合に、ＮＸ＞ＮＹ，ＮＸ＞ＮＺの関係の屈折率異方性を有する二軸性の位相差板とすることもできる。この場合、これら表側位相差板51および裏側位相差板13の少なくともいずれかを二軸性とすることにより、上記第２の実施の形態と同様の視角補償効果を得ることができるから、視角補償位相差板52を設けることなく、上記第１の実施の形態に示す液晶表示装置１よりも視野角を広くできる。 Further, as in the third embodiment shown in FIG. 18, at least one of the front-side retardation film 51 and the back-side retardation film 13 has a refractive index in the X-axis direction of N X and a refractive index in the Y-axis direction. and N Y the refractive index of the Z-axis direction in the case of the N Z, N X> N Y , may be a N X> N Z biaxial retardation plate having a refractive index anisotropy of the relationship . In this case, since the viewing angle compensation effect similar to that of the second embodiment can be obtained by making at least one of the front side retardation plate 51 and the back side retardation plate 13 biaxial, viewing angle compensation can be obtained. Without providing the phase difference plate 52, the viewing angle can be made wider than that of the liquid crystal display device 1 shown in the first embodiment.
なお、上記各実施の形態では、アレイ基板11の各画素４内の反射板15に対向させて突起25を設けた構成について説明したが、図１９に示す第４の実施の形態のように、アレイ基板11の反射板15上に突起25を積層させて成膜して、この突起25上に透明画素電極17および配向膜19のそれぞれを積層させて成膜させてもよい。 In each of the above embodiments, the configuration in which the protrusion 25 is provided so as to face the reflecting plate 15 in each pixel 4 of the array substrate 11 has been described. However, as in the fourth embodiment shown in FIG. The protrusions 25 may be stacked on the reflection plate 15 of the array substrate 11 to form a film, and the transparent pixel electrode 17 and the alignment film 19 may be stacked on the protrusion 25 to form a film.
また、図２０に示す第５の実施の形態のように、対向基板21のカラーフィルタ層24上に設けた突起25上に反射板15を積層させて成膜して、この反射板15および突起25を含むカラーフィルタ層24上に配向膜26を積層させて成膜してもよい。さらに、図２１に示す第６の実施の形態のように、対向基板21のカラーフィルタ層24上に反射板15を設けるとともに、この反射板15上に突起25を設け、この突起25を含むカラーフィルタ層24上に配向膜26を積層させて成膜してもよい。 Further, as in the fifth embodiment shown in FIG. 20, a reflecting plate 15 is laminated on the projection 25 provided on the color filter layer 24 of the counter substrate 21, and the reflecting plate 15 and the projection are formed. The alignment film 26 may be laminated on the color filter layer 24 including 25 to form a film. Further, as in the sixth embodiment shown in FIG. 21, a reflection plate 15 is provided on the color filter layer 24 of the counter substrate 21, and a protrusion 25 is provided on the reflection plate 15, and the color including this protrusion 25 is provided. An alignment film 26 may be laminated on the filter layer 24 to form a film.
さらに、図２２ないし図２５に示す一参考技術のように、ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置１とすることもできる。この場合、この液晶表示装置１の液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄと表側位相差板51の遅相軸Ｇおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂそれぞれとのなす角を４５°とする。この結果、各画素４の光反射画像表示領域５に対向する液晶層31と、これら各画素４の光透過画像表示領域６に対向する液晶層31とのそれぞれは、電圧無印加時に白表示で、電圧印加時に黒表示となる。したがって、上記第１の実施の形態の液晶表示装置１に比べ、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄが４５゜異なっている。ここで、この液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄ以外は、上記第１の実施の形態の液晶表示装置１と同様である。 Further, as a reference technique shown in FIGS. 22 to 25, the liquid crystal display device 1 of normally white display can be obtained. In this case, the angle formed between the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 of the liquid crystal display device 1 and the slow axis G of the front side retardation plate 51 and the slow axis B of the back side retardation plate 13 is 45 °. And As a result, each of the liquid crystal layer 31 facing the light reflection image display region 5 of each pixel 4 and the liquid crystal layer 31 facing the light transmission image display region 6 of each pixel 4 displays white when no voltage is applied. When a voltage is applied, black is displayed. Therefore, compared with the liquid crystal display device 1 of the first embodiment, the orientation axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is different by 45 °. Here, other than the alignment axis D of the liquid crystal molecules 32 of the liquid crystal layer 31 is similar to the liquid crystal display device 1 of the first embodiment.
１ 液晶表示装置
３ 表示領域としての画像表示エリア
４ 画素
５ 反射表示部としての光反射画像表示領域
６ 透過表示部としての光透過画像表示領域
11 アレイ基板
13 裏側位相差板
14 裏側偏光板
15 反射板
17 画素電極としての透明画素電極
21 対向基板
23 表側偏光板
31 液晶層
32 液晶分子
51 表側位相差板
52 補償位相差板としての視角補償位相差板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device 3 Image display area as display area 4 Pixel 5 Light reflection image display area as reflection display part 6 Light transmission image display area as transmission display part
11 Array substrate
13 back-side retardation plate
14 Back polarizing plate
15 Reflector
17 Transparent pixel electrode as pixel electrode
21 Counter substrate
23 Front polarizing plate
31 Liquid crystal layer
32 liquid crystal molecules
51 Front side retardation plate
52 Viewing angle compensation phase difference plate as compensation phase difference plate
Claims (11)
このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、
この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿され、前記アレイ基板および前記対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動される液晶分子を備えた液晶層とを有する液晶表示装置であって、
光を反射して画像を表示する反射表示部と、
光を透過して画像を表示する透過表示部とを具備し、
前記アレイ基板は、
前記液晶層に対向して配設され、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の配向軸と直交する遅相軸を有する裏側位相差板と、
前記液晶層に対向して配設された裏側偏光板とを備え、
前記対向基板は、
前記液晶層に対向して配設された表側位相差板と、
前記液晶層に対向して配設された表側偏光板とを備え、
前記表側位相差板の面内方向の複屈折位相差と前記裏側位相差板の面内方向の複屈折位相差との和は、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の複屈折位相差と略一致し、
前記反射表示部に対向した部分の前記液晶層と前記表側位相差板との間には、入射する光の波長の４分の１の位相差が設けられ、
前記表側位相差板の遅相軸と前記裏側位相差板の遅相軸とは、略一致し、
前記表側位相差板の遅相軸および前記裏側位相差板の遅相軸のそれぞれと前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略直角で、
前記表側偏光板の透過軸と前記裏側偏光板の透過軸とがなす角度は、略直角で、
前記表側偏光板の透過軸と前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略４５度である
ことを特徴とした液晶表示装置。 An array substrate;
A counter substrate disposed to face the array substrate;
A liquid crystal display device having a liquid crystal layer provided with liquid crystal molecules interposed between the counter substrate and the array substrate and driven in the in-plane directions of the array substrate and the counter substrate,
A reflective display that reflects light and displays an image;
A transmissive display unit that transmits light and displays an image;
The array substrate is
Is arranged to face the liquid crystal layer, and the back phase plate having a slow axis orthogonal to the alignment axis of the liquid crystal layer of the opposing portion before Symbol transmissive display unit,
A back polarizing plate disposed opposite to the liquid crystal layer,
The counter substrate is
A front side retardation plate disposed opposite to the liquid crystal layer;
A front-side polarizing plate disposed to face the liquid crystal layer,
The sum of the birefringence phase difference in the in-plane direction of the front-side phase difference plate and the birefringence phase difference in the in-plane direction of the back-side phase difference plate is the birefringence position of the liquid crystal layer in the portion facing the transmissive display portion. It almost matches the phase difference,
Between the liquid crystal layer at the portion facing the reflective display portion and the front-side retardation plate, a phase difference of a quarter of the wavelength of incident light is provided,
The slow axis of the front-side phase difference plate and the slow axis of the back-side phase difference plate substantially coincide,
The angle formed between each of the slow axis of the front side retardation plate and the slow axis of the back side retardation plate and the alignment axis of the liquid crystal layer is substantially a right angle ,
The angle formed by the transmission axis of the front side polarizing plate and the transmission axis of the back side polarizing plate is substantially a right angle,
The angle formed by the transmission axis of the front polarizing plate and the alignment axis of the liquid crystal layer is approximately 45 degrees.
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。 The phase difference value between the back side retardation plate and the liquid crystal layer at the portion facing the transmissive display unit is not less than one quarter and not more than one half of the wavelength of incident light. Liquid crystal display device.
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a phase difference of the liquid crystal layer at a portion facing the reflective display portion is a quarter of a wavelength of incident light.
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。 The birefringence phase difference in the in-plane direction of the liquid crystal layer at the portion facing the transmissive display portion is equal to or greater than the birefringence phase difference in the in-plane direction of the liquid crystal layer at the portion facing the reflective display portion. 1. A liquid crystal display device according to 1.
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。 5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein at least one of the back-side retardation plate and the front-side retardation plate is uniaxial.
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。 5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein at least one of the back-side retardation plate and the front-side retardation plate is biaxial.
ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか記載の液晶表示装置。 At least between the front-side polarizing plate and the front-side retardation plate, between the front-side retardation plate and the counter substrate, between the back-side polarizing plate and the front-side retardation plate, and between the back-side retardation plate and the array substrate. 7. A compensation retardation plate provided in any one of the above, having a birefringence phase difference in the in-plane direction of approximately 0 and having a birefringence phase difference in the thickness direction. Liquid crystal display device.
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の液晶表示装置。 The liquid crystal according to claim 1, further comprising: a plurality of pixels each having a reflective display portion and a transmissive display portion, and a display region for displaying an image with the plurality of pixels. Display device.
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の液晶表示装置。 2. A display area comprising a plurality of pixels provided with a reflective display portion and a plurality of pixels provided with a transmissive display portion, and displaying an image with the plurality of pixels. The liquid crystal display device according to any one of 7 to 7.
ことを特徴とした請求項１ないし９いずれか記載の液晶表示装置。 The array substrate includes a reflecting plate that reflects incident light, and island-like pixel electrodes that are insulated and disposed above the reflecting plate and are spaced apart from each other along the in-plane direction of the array substrate. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device.
ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれか記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is a nematic liquid crystal.
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