JP2000221492A - 反射形液晶表示素子 - Google Patents
反射形液晶表示素子Info
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Abstract
消滅される光量を減らして光の利用効率をさらに向上さ
せることができる反射形液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 液晶層を介して下部基板と平行に配置さ
れた上部基板の上面に付着されて、外部入射光のうち、
一部は透過させて、一部は反射する高透過偏光板と、前
記高透過偏光板の上面に付着されて、外部入射光を全量
透過し、前記高透過偏光板から一部反射された反射光を
前記高透過偏光板に透過可能な偏光方向に光の進行方向
を変更して前記高透過偏光板に返す光学系とを含んでい
る。
Description
に関する。より具体的には、前方入射光の中で、偏光板
で吸収されて消滅される部分を改善して反射効率を向上
させることができる反射形液晶表示素子に関する。
Crystal Display)は低駆動電圧およ
び低消費電力や、液晶パネルの平坦性などによってディ
ジタル腕時計、電卓またはラップトップコンピュータな
どに多様に適用されるとともに、壁掛け型TVなどに応
用されている平板ディスプレイである。この液晶表示素
子は、配列方向の変化にしたがって光の反射特性が変化
する液晶の誘電異方性によって文字、数字などを表示す
る。
トを採用して光を局部的に透過させることによって文
字、数字などを表示する透過形(Transmissi
veType)と、後面にフィルムになっている反射基
板を採用して前方の入射光を反射する反射形(Refl
ective Type)とがある。
明図である。液晶表示素子は基本的に、平行に配置され
たガラス材質の上部基板2Aと下部基板2Bの対向面に
各々透明電極4A、4Bが積層して形成されており、そ
のあいだに配向された液晶層6が介されている。前記上
部基板2Aの上面には偏光板8が付着され、下部基板2
Bの底面には反射膜10が付着された構造になってい
る。
にカラーの具現のための赤、緑、青のカラーフィルター
R、G、Bおよびそのカラーフィルターなどのあいだに
介されるブラックマトリクスBMがさらに付加されてい
る。
示素子は、上下透明電極4A、4Bのあいだに駆動信号
をかけて電界を発生させると、この電界の方向によって
液晶層6の液晶分子などの配列構造が変わりながら光を
透過させる。
偏光板8を通して入射されながら円偏光で直線偏光に変
化されて、この直線偏光は上部基板2A、カラーフィル
ターR、G、Bおよび透明電極を順に経て液晶層6を透
過したのち、楕円偏光になって透明電極4Bおよび下部
基板2Bを順次透過して反射膜10で反射される。この
反射膜10で反射された反射光は前記過程とは逆の順序
にて上部基板2Aまで透過されて偏光板8に投影される
ことによって、外部の観測者に画素を表示する。
光が透過される程度を説明するために模式的に示した概
略図である。外部光が偏光板8に入射されると、この中
の50%に該当するものは偏光板8で吸収されて消滅さ
れる(以下、S波という)。残りの50%は液晶表示素
子内部に入射された(以下、P汳という)のち、反射膜
10を通して外部に出射されるので、この液晶表示素子
の光利用効率は50%程度になる。図5において、外部
に出射されるP波はPa波で表示している。
光の利用効率が低く、表示された文字などの視認性が良
好ではなかったので、光効率の向上のためのいろいろな
改善方法が試されている。
能が改善された高透過偏光板を使用する方法である。前
記高透過偏光板としてはDEBF偏光板(商品名。3M
社製偏光板)がよく知られている。
た反射形液晶表示素子においても、偏光板の透過度にし
たがって光効率が決定されるので、偏光板によって提供
することができる限界以上に光効率を向上させることが
できないという短所をもっている。
液晶表示素子の入射光のうち、前面偏光板で消滅される
光量を減らして光の利用効率をさらに向上させることが
できる液晶表示素子を提供することを目的とする。
素子は、液晶層を介して下部基板と平行に配置された上
部基板の上面に付着されて、外部入射光のうち、一部は
透過させて、一部は反射する高透過偏光板と、前記高透
過偏光板の上面に付着されて、外部入射光を全量透過
し、前記高透過偏光板から一部反射された反射光を前記
高透過偏光板に透過可能な偏光方向に光の進行方向を変
更して前記高透過偏光板に返す光学系とを含むことを特
徴としている。
反射された反射光を屈折させて側方に導出し、側方から
導入された光を再び高透過偏光板に導びく導光板、前記
導光板の側方に設けられて、透過される光にλ/4の位
相遅延を与える遅延板、および前記遅延板の後面に付着
される反射板で構成されている。
態を図面を参照して詳細に説明する。
図である。平行に配置された上部基板2Aと下部基板2
Bの対向面に各々透明電極4A、4Bが積層して形成さ
れるとともに、そのあいだに液晶層6が介されて、前記
下部基板2Bの底面に反射膜10が付着される構造は従
来の反射形液晶表示素子と同一である。また従来と同様
に、赤、緑、青のカラーフィルターR、G、Bおよびそ
のカラーフィルターなどのあいだに介されるブラックマ
トリクスBMがさらに付加されている。
に高透過偏光板80が付着されるとともに、前記高透過
偏光板80の上面には、外部入射光を全量透過させ、か
つ前記高透過偏光板80で反射された反射光を前記高透
過偏光板80に透過可能な偏光方向に光の進行方向を変
更したのち、前記高透過偏光板80に返す光学系90が
配置された構造にある。
過されなかったS波は一般的な偏光板のように消滅しな
くて反射すると知られている。
に、前記高透過偏光板80から一部反射された反射光を
屈折させて側方に導出し、側方から導入された光を再び
高透過偏光板に導びく導光板92、前記導光板92の側
方に設けられて、透過される光にλ/4の位相遅延を与
える遅延板(retadation plate)94
および前記遅延板94の後面に付着される反射板96で
構成されている。
表示素子は、上下透明電極2A、2Bのあいだに駆動信
号が印加されると、発生電界の方向によって液晶層6の
液晶分子などの配列構造が変わりながら光を透過させ
る。
学系90を構成する導光板92と高透過偏光板80を通
して液晶表示素子の内部に入射されたのち、上部基板2
A、上部透明電極4A、液晶層6、下部透明電極4Bお
よび下部基板2Bを順に経て反射膜10で反射される。
そして前述した過程の逆の順序で上部基板2Aまで透過
され、ついで高透過偏光板80および光学系90の導光
板92を経て出射される。
部入射光のうちの残りは、反射された光を利用して光効
率を高めることができる本発明の構成により、つぎのよ
うな作用をする。
初に導光板92を通して高透過偏光板80に入射される
と、このうち50%に相当するP波は高透過偏光板80
を透過して、残りのS波は高透過偏光板80で反射され
たのち、光学系90の導光板92を通して側方に導出さ
れてλ/4の遅延板94を通して反射板96で反射され
る。このように反射板96で反射された光は再び遅延板
94を通じて導光板92に導入されて高透過偏光板80
に入射される。
二度経ながら偏光方向が90°変換されて、とくに符号
表示が付けられてないが、S2波とP2波に定義できる混
合された2次入射光として再び高透過偏光板80に入射
される。
S2波の反射光は、再び前述したようと同一に導光板9
2、遅延板94および反射板96を通して再び戻ってS
3波とP3波に定義できる混合された3次入射光として高
透過偏光板80に入射される過程を繰り返しながら進行
する。これによると、液晶表示素子内部の液晶層に入射
される光量はP+P2+P3+・・・Pnになる。ここ
で、P2+P3+・・・PnはS波の光量と同じか、少し
小さくなる。
れる光量(Pa+Sa)は入射光P波とS波の光量を合わ
せたP+Sと同じか、少し小さい。すなわち、外部入射
光にほとんど等しいか、近い水準の光量を高透過偏光板
80を通して液晶層90に入射させることにより、出射
光の量が従来に比べて大きく増加する。このように、本
発明の構成により、反射形液晶表示素子の光効率を従来
に比べて飛躍的に向上させることができる。
光板を採用するとともに、偏光板の前面に光量を補強し
て光効率を向上させることができる光学系を設けること
により、液晶表示素子を通して表示される画素の視認性
を良好にするとともに、反射形液晶表示素子の表示品質
を向上させることができる。
図である。
である。
される程度を説明するために模式的に示した概略図であ
る。
る。
れる程度を説明するために模式的に示した概略図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 液晶層を介して下部基板と平行に配置さ
れた上部基板の上面に付着されて、外部入射光のうち、
一部は透過させて、一部は反射する高透過偏光板と、前
記高透過偏光板の上面に付着されて、外部入射光を全量
透過し、前記高透過偏光板から一部反射された反射光を
前記高透過偏光板に透過可能な偏光方向に光の進行方向
を変更して前記高透過偏光板に返す光学系とを含むこと
を特徴とする反射形液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記光学系が、前記高透過偏光板から一
部反射された反射光を屈折させて側方に導出し、側方か
ら導入された光を再び高透過偏光板に導びく導光板、前
記導光板の側方に設けられて、透過される光にλ/4の
位相遅延を与える遅延板、および前記遅延板の後面に付
着される反射板で構成されることを特徴とする請求項1
記載の反射形液晶表示素子。
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