JP3788028B2

JP3788028B2 - Liquid crystal device and electronic device

Info

Publication number: JP3788028B2
Application number: JP14143498A
Authority: JP
Inventors: ▲琢▼巳関; 英司岡本; 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2018-05-22
Also published as: JPH11337931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置に係り、特に、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる液晶装置の構造及びこの液晶装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表示部などに多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されている。これは、特開昭５７−０４９２７１号公報などに記載されているように、液晶セルの観察側と反対側の外面に偏光板、半透過反射板、バックライトを順次配置した構成をとっている。この液晶装置では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。
【０００３】
別の液晶装置としては、反射型表示の明るさを向上させた特開平８−２９２４１３号公報に記載されたものがある。この液晶装置は、液晶セルの観察側と反対側の外面に半透過反射板、偏光板、バックライトを順次配置した構成をとっている。周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して偏光板と半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。このような構成にすると、液晶セルと半透過反射板の間に偏光板がないため、前述した液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載されている液晶装置は、液晶層と半透過反射板との間に透明基板が介在するため、二重映りや表示のにじみなどが発生してしまう。
【０００５】
また、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に伴って液晶表示のカラー化が要求されるようになっており、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラー化が必要な場合が多い。ところが、上記公報に記載されている液晶装置とカラーフィルタを組み合わせた方法では、半透過反射板を液晶セルの後方に配置しているため、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に液晶セルの厚い透明基板が介在し、視差によって二重映りや表示のにじみなどが発生してしまい、十分な発色を得ることができないという問題点がある。この問題を解決するために、特開平９−２５８２１９号公報などに記載されているような液晶層と接するように反射板を配置する反射型カラー液晶装置が提案されている。しかし、この液晶装置は周囲が暗くなると表示を認識することができない。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、反射型表示と透過型表示とを切換え可能な液晶装置において、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生しない半透過反射型カラー液晶装置を提供することにある。また、この液晶装置を用いた電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明が講じた手段は以下の通りである。
【０００８】
本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなる液晶装置であって、前記基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面上に、表面に凹凸を形成した支持層を備え、前記支持層の表面上に透明電極と反射板を重ねて形成すると共に当該反射板を前記支持層の凹凸に従った形状を反映して凹凸を有するように形成してなり、前記透明電極の面積と前記反射板の面積とが異なることを特徴とする。
さらに、前記透明電極の端面は前記反射板の端面より外側に位置し、前記一方の基板の前記液晶層とは異なる側に照明装置が配置されてなり、前記照明装置から出射された光が前記反射板の形成されない領域を通して前記液晶層側へ出射することを特徴とする。
さらに、前記透明電極はストライプ形状であり、前記透明電極は前記反射板より幅広であることを特徴とする。
さらに、前記一方の基板には、スイッチング素子と、該スイッチング素子に接続される前記透明電極である画素電極とを有し、前記画素電極の端面は前記反射板の端面より外側に位置することを特徴とする。
さらに、前記画素電極毎に反射板が形成されてなることを特徴とする。
具体的には、本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶層が挟持されてなり、前記基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面に電極が形成されてなり、前記電極上に反射板が形成されてなり、前記電極の面積と前記反射板の面積とが異なることを特徴とする。
【０００９】
このような構成とすることにより、反射板により外光を反射することができ、反射板が形成されていないところでは背面からの光を透過させることができ、半透過の液晶装置を構成することができる。
【００１０】
また、前記反射板には開口部が形成されてなり、前記一方の基板の前記液晶層とは異なる側に照明装置が配置されてなり、前記照明装置から出射された光を少なくとも前記開口部を通して前記液晶層側へ出射する構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、一対の基板から構成される液晶セルの背面に照明装置を配置し、それからの光を反射板が形成されていない電極の領域から透過させることができ、暗い場所でも光源からの光で明るい表示を得ることが可能となる。
【００１１】
また、一対の基板間に液晶層が挟持されてなり、前記基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面に電極が形成されてなり、前記電極上に反射板が形成されてなり、少なくとも前記電極によって構成される画素内では前記電極の端面が前記反射板の端面と同じ位置もしくは前記反射板の端面より内側に形成されてなり、前記反射板には開口部が形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
このような構成とすることにより、開口部から液晶層側へ光を導入することができる。このとき、反射型表示と透過型表示では液晶セルの電圧−反射率（透過率）特性が異なる場合が多いので、反射型表示時と透過型表示時で駆動電圧を異ならせ、各々で最適化したほうが好ましい。
【００１３】
また、開口部の大きさは、画素面積に対して１０〜２５％程度であることが好ましい。このようにすることで、人間が認識することが困難であり、開口部を設けたことで生じる表示品質の劣化を抑えることができ、反射型表示と透過型表示を同時に実現できる。
【００１４】
また、前記電極はストライプ形状であり、前記電極上に前記電極の幅よりも広い前記反射板が形成されてなる構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、反射板が広いため反射領域が広がる。
【００１５】
また、前記反射板には開口部が形成されてなり、前記一方の基板の前記液晶層とは異なる側に照明装置が配置されてなり、前記照明装置から出射された光を少なくとも前記開口部を通して前記液晶層側へ出射する構成であるため、反射型及び透過型いずれの場合も明るい表示を得ることができる。
【００１６】
また、一対の基板間に液晶層が挟持されてなり、前記基板のうち一方の基板の前記液晶層側の面に電極が形成されてなり、前記電極上に反射板が形成されてなり、少なくとも前記電極によって構成される画素内では、前記電極の端面が前記反射面の端面より外側にあることを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、反射板に開口部を設ける必要がなく、反射板が形成されていない領域から光を液晶層側へ導入することができる。
【００１８】
なお、前記一方の基板にはスイッチング素子が形成されてなり、該スイッチング素子に接続して画素電極が形成されてなり、該画素電極上に反射板が形成されてなる構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより高精細なマトリックス表示を得ることができる。
【００１９】
また、隣接する前記画素間に形成されてなる前記反射板の幅は前記画素内に形成されてなる前記反射板の幅より小さい構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、画素以外の領域で不要な反射を防止することができ、コントラスト低下を防止することができる。
【００２０】
また、前記画素毎に反射板が形成されてなる構成とすることも好ましい。すなわち、画素領域のみに反射板を形成するため、画素間には反射板がなくコントラストの低下は生じない。
【００２１】
また、前記反射板が９０重量％以上のアルミニウム、もしくは前記反射面が９０重量％以上の銀を含んでいることが好ましい。反射特性を向上するためにはこのような特性を有する材料を用いることが好ましいのである。
【００２２】
また、前記反射板と前記電極との間にバッファ層が形成されてなることが好ましい。アルミニウム系の材料と一般的なＩＴＯなどの透明な電極に用いられる材料は、直に接するような構造を取ると、接触抵抗がオーミックにならない等の問題がある。上記のような手段により、前記反射板と前記透明電極との接触抵抗がオーミックになり、アルミニウム等を用いた反射板を配線電極として用いることが可能となった。
【００２３】
また、前記一対の基板のうちいずれかの基板にカラーフィルタ層が形成されてなる構成とすることにより、カラー表示を可能とするものである。カラーフィルタ層は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲のすべての光に対して２５％以上の透過率を有しているのが好ましい。このようにすることで、明るい反射型カラー表示と透過型カラー表示を実現することができる。
【００２４】
また、前記一方の基板の前記液晶層とは異なる側に少なくとも一層の位相差板が配置されてなる構成とすることが好ましい。また、前記他方の基板の前記液晶層とは異なる側に少なくとも一層の位相差板が配置されてなる構成とすることも可能である。このような構成とすることにより液晶装置に生じる着色を解消したり、液晶装置の視角特性を補償することが可能となる。なお、配置位置はどちらであっても良く、両方に複数枚の位相差板を配置することも可能である。更には補償目的の異なる位相差板を配置することも当然の事ながら可能である。
【００２５】
また、前記一方の基板の前記液晶層側と異なる側に散乱板を配置することが好ましい。このような構成とすることにより、反射板での写り込みを防止することができる。さらに前記一対の基板のいずれかの基板の液晶層側、または前記一対の基板の液晶層側に、散乱機能を有する層を設けた構成とすることも可能である。
【００２６】
また、前記一方の基板と前記一方の基板上に形成した電極との間に散乱層を設けた構成とすることも可能である。
【００２７】
前記反射板は凹凸を有する構成とすることにより、写り込みを防止することができる。このような液晶装置を電子機器に搭載することも可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００３０】
この実施形態では、２枚の透明基板１０１，１０２の間に液晶層１０３が枠状のシール材１０４によって封止された液晶セルが形成されている。液晶層１０３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１０１の内面上には、複数のストライプ状の透明電極１０９がＩＴＯなどにより形成されていて、透明電極１０９の表面上には配向膜１１０が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００３１】
一方、下側の透明基板１０２の内面上には、例えばＩＴＯで形成された透明電極１１６、反射板１１１、カラーフィルタ１１４が順次形成され、このカラーフィルタ１１４には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。上記カラーフィルタ１１４の着色層毎に形成されたストライプ状の透明電極１１６、反射板１１１が上記透明電極１０９と交差するように複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、各透明電極１１６及び反射板１１１は例えば矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。ただし、ＴＦＴ素子を備えた装置の場合は、透明電極１０９のパターニングは不要である。反射板１１１はＡｌ、Ｃｒ、Ａｇなどにより形成され、その表面は透明基板１０１の側から入射する光を反射する反射面となっている。カラーフィルター１１４の表面上には上記と同様の配向膜１１７が形成される。なお、反射板１１１には５μｍ角の開口部が設けてあり、開口部の総面積は反射板の総面積に対して約１０％の割合でランダムに設けてある。また、反射板１１１は分割反射面とした。
【００３２】
透明電極１１６と反射板１１１の間にはバッファ層（図示しない）を設けてある。透明電極１１６をＩＴＯ、反射板１１１をＡｌを用いて形成した場合、両者が直に接する構造とすると接触抵抗がオーミックにならない等の問題がある。本実施形態においては、透明電極１１６が配線電極を兼ねているので、上記バッファ層を設けることにより、反射型表示においても、良好な表示を得ることができた。なお、バッファ層の材料としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、ＴｉＮｘ等を列挙できる。透明電極１１６と反射板１１１同士が接触しても問題ない材料であれば、特にバッファ層は必要ない。
【００３３】
上側の透明基板１０１の外面上に偏光板１０５が配置され、偏光板１０５と透明基板１０１との間に位相差板１０６が配置されている。また、液晶セルの下側には、透明基板１０２の背後に位相差板１０８が配置され、この位相差板１０８の背後に偏光板１０７が配置されている。そして、偏光板１０７の下側には、白色光を発する蛍光管１１９と、この蛍光管１１９に沿った入射端面を備えた導光板１１８とを有するバックライトが配置されている。導光板１１８は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１１９の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００３４】
この実施形態では、透過型表示のときに各ドット間の領域から光が漏れるのを防ぐために、カラーフィルタ１１４の各着色層の間に形成された遮光部であるブラックマトリクス層１１３が平面的にドット間にほぼ対応して設けられている。ブラックマトリクス層１１３は感光性ブラック樹脂で形成する。
【００３５】
反射型表示について説明する。外光は図１における偏光板１０５、位相差板１０６をそれぞれ透過し、液晶層１０３、カラーフィルタ１１４を通過後、反射板１１１によって反射され、再び偏光板１０５から出射される。このとき、液晶層１０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００３６】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１０７及び位相差板１０８によって所定の偏光となり、反射板１１１の開口部よりカラーフィルタ１１４、液晶層１０３に導入され、液晶層１０３を通過後、位相差板１０６を透過する。このとき、液晶層１０３への印加電圧に応じて、偏光板１０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００３７】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００３８】
（第２実施形態）
図２は本発明に係る液晶装置の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００３９】
この実施形態では、２枚の透明基板２０１，２０２の間に液晶層２０３が枠状のシール材２０４によって封止された液晶セルが形成されている。液晶層２０３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板２０１の内面上にはカラーフィルタ２１３が形成され、このカラーフィルタ２１３には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透明な保護膜２１２が被覆されており、この保護膜２１２の表面上に複数のストライプ状の透明電極２０９がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極２０９の表面上には配向膜２１０が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００４０】
一方、下側の透明基板２０２の内面上には、上記カラーフィルタ２１３の着色層毎に形成されたストライプ状の透明電極２１６上に開口部を有するストライプ状の反射板２１１が上記透明電極２０９と交差するように複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、各反射層２１１、透明電極２１６は例えば矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。ただし、ＴＦＴ素子を備えた装置の場合は、透明電極２０９のパターニングは不要である。この反射板２１１はＣｒやＡｌなどにより形成され、その表面は透明基板２０１の側から入射する光を反射する反射面となっている。反射板２１１の表面上には上記と同様の配向膜２１７が形成される。
【００４１】
上側の透明基板２０１の外面上に偏光板２０５が配置され、偏光板２０５と透明基板２０１との間に位相差板２０６、散乱板２２０がそれぞれ配置されている。また、液晶セルの下側には、透明基板２０２の背後に位相差板２０８が配置され、この位相差板２０７の背後に偏光板２０８が配置されている。そして、偏光板２０８の下側には、白色光を発する蛍光管２１９と、この蛍光管２１９に沿った入射端面を備えた導光板２１８とを有するバックライトが配置されている。導光板２１８は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管２１９の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００４２】
反射型表示について説明する。外光は図２における偏光板２０５、位相差板２０６、散乱板２２０をそれぞれ透過し、カラーフィルタ２１３、液晶層２０３を通過後、反射板２１１によって反射され、再び偏光板２０５から出射される。このとき、液晶層２０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００４３】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板２０７及び位相差板２０８によって所定の偏光となり、反射板２１１の形成されていない部分より液晶層２０３、カラーフィルタ２１３に導入され、その後、散乱板２２０、位相差板２０６を透過する。このとき、液晶層２０３への印加電圧に応じて、偏光板２０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００４４】
反射型表示と透過型表示について、図５及び図６を用いてもう少し詳しく説明する。図５は、ＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの下側透明基板２０２の正面概略図である。５０１は走査線（または信号線）、５０２はＭＩＭ素子（またはＴＦＤ素子）、５０３はＡｌ反射板、５０４はＡｌ反射板に形成された開口部であり、５０３の下には端面が同じであるＩＴＯ透明電極が形成されており、バッファ層を介して５０３と導電接続されている。図６は、単純マトリクス型の液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。６０１は液晶セルの上側透明基板内面のＩＴＯ透明電極、６０２は下側透明基板内面のＡｌ反射板、６０３はＡｌ反射板に形成された開口部であり、６０３の下にはＩＴＯ透明電極が形成されており、バッファ層を介して６０３と導電接続されている。反射型表示時は、反射板５０３、６０２によって液晶セルに入射した外光を反射させる。つまり、外光は反射板５０３、６０２に入射したものだけが液晶層に印加された電圧によって変調される。透過型表示時は、バックライトから液晶セルに入射した光のうち、反射板５０３、６０２以外に入射した光が、液晶層に導入される。しかし、画素電極またはドット電極以外に入射した光は、表示に関係がなく、透過型表示のコントラストを低下させるだけであるので、遮光膜（ブラックマトリクス層）や液晶層の表示モードをノーマリーブラックとすることで、遮断するようにした。Ａｌ反射板５０３、６０２と重なり合っていないＩＴＯ透明電極状の開口部５０４、６０３部分に入射するバックライトからの光によって、透過型の表示が可能になる。図６に示す本実施形態では、Ａｌ反射板６０２の形状を画素間のみ画素内に比べて細くなるようにした。これにより、反射型表示の際に画素部以外からの反射光を抑えることができるので、コントラストの低下を防ぐことができる。また、画素間をつないでおくことにより、６０２を配線電極として機能させることができる。本実施例においては、Ａｌを反射板としているため、配線電極の低抵抗化も実現できた。特にこれにこだわらず、６０２の形状を単純なストライプ状、或いは画素毎の分割反射面としても構わない。分割反射面とする場合は、６０２の下に形成される透明電極をストライプ状に形成する必要がある。６０２がストライプ状である場合は、この限りでない。
【００４５】
本実施例では、図６における上側透明基板内面のＩＴＯ透明電極６０１のライン幅（Ｌ）を１９８μｍ、下側基板内面のＡｌ反射板６０２のライン幅（Ｗ１）を５６μｍ、６０２に形成した開口部６０３の面積を３０（Ｗ２）μｍ×６６（Ｗ３）μｍとした。このようにすることで、液晶層に導入された外光のうち約７０％を反射し、バックライトから出射し、下側の透明基板に導入された光のうち約１０％を透過させることができた。本実施例においては、開口部を１画素当たり１個所設ける形としたが、上述した物より小さい開口部を複数個設ける形としても、同様の効果が得られる。形も矩形状である必要はない。
【００４６】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００４７】
液晶セルの上側の面に配置した散乱板２２０は、Ａｌ反射板２１１によって反射された反射光を広角に出射させることができるので、広視野角の液晶装置が実現できた。
【００４８】
（第３実施形態）
図３は本発明に係る液晶装置の第３実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００４９】
この実施形態では、２枚の透明基板３０１、３０２の間に液晶層３０３が枠状のシール材３０４によって封止された液晶セルが形成されている。液晶層３０３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板３０１の内面上にはカラーフィルタ３１３が形成され、このカラーフィルタ３１３には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透明な保護膜３１２が被覆されており、この保護膜３１２の表面上に複数のストライプ状の透明電極３０９がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極３０９の表面上には配向膜３１０が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００５０】
一方、下側の透明基板３０２の内面上には、上記カラーフィルタ３１３の着色層毎に形成されたストライプ状の透明電極３１６上にこれ以上の面積を有するストライプ状の反射板３１１が上記透明電極３０９と交差するように複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、各反射層３１１、透明電極３１６は例えば矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。ただし、ＴＦＴ素子を備えた装置の場合は、透明電極３０９のパターニングは不要である。この反射板３１１はＣｒやＡｌなどにより形成され、その表面は透明基板３０１の側から入射する光を反射する反射面となっている。反射板３１１の表面上には上記と同様の配向膜３１７が形成される。
【００５１】
上側の透明基板３０１の外面上に偏光板３０５が配置され、偏光板３０５と透明基板３０１との間に位相差板３０６、散乱板３２０がそれぞれ配置されている。また、液晶セルの下側には、透明基板３０２の背後に位相差板３０８が配置され、この位相差板３０８の背後に偏光板３０７が配置されている。そして、偏光板３０７の下側には、白色光を発する蛍光管３１９と、この蛍光管３１９に沿った入射端面を備えた導光板３１８とを有するバックライトが配置されている。導光板３１８は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管３１９の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００５２】
反射型表示について説明する。外光は図２における偏光板３０５、位相差板３０６、散乱板３２０をそれぞれ透過し、カラーフィルタ３１３、液晶層３０３を通過後、反射板３１１によって反射され、再び偏光板３０５から出射される。このとき、液晶層３０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００５３】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板３０７及び位相差板３０８によって所定の偏光となり、反射層３１１の形成されていない部分より液晶層３０３、カラーフィルタ３１３に導入され、その後、散乱板３２０、位相差板３０６を透過する。このとき、液晶層３０３への印加電圧に応じて、偏光板３０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００５４】
反射型表示と透過型表示について、図７及び図８を用いて、さらに少し詳しく説明する。図７は、ＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの下側透明基板３０２の正面概略図である。７０１は走査線（または信号線）、７０２はＭＩＭ素子（またはＴＦＤ素子）、７０３はＡｌ反射層、７０４はＡｌ反射層よりも面積が一回り広いＩＴＯ透明電極である。図８は、単純マトリクス型の液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。８０１は液晶セルの上側透明基板内面のＩＴＯ透明電極、８０３は下側透明基板内面のＩＴＯ透明電極、８０２は８０３上にバッファ層を介して形成したＩＴＯ透明電極よりも面積が一回り小さいＡｌ反射板である。反射型表示時は、反射板７０３、８０３によって液晶セルに入射した外光を反射させる。つまり、外光は反射層７０３、８０３に入射したものだけが液晶層に印加された電圧によって変調される。透過型表示時は、バックライトから液晶セルに入射した光のうち、反射層７０３、８０３以外に入射した光が、液晶層に導入される。しかし、画素電極またはドット電極以外に入射した光は、表示に関係がなく、透過型表示のコントラストを低下させるだけであるので、遮光膜（ブラックマトリクス層）や液晶層の表示モードをノーマリーブラックとすることで、遮断するようにした。Ａｌ反射層７０３、８０３と重なり合っていないＩＴＯ透明電極７０４、８０２部分に入射するバックライトからの光によって、透過型の表示が可能になる。本実施形態では、Ａｌ反射板の形状をライン形状としたが、特にどのような形状にしても構わない。
【００５５】
本実施例では、図８における上側透明基板内面のＩＴＯ透明電極８０１のライン幅（Ｌ）を２４０μｍ、下側基板内面のＡｌ反射板８０３のライン幅（Ｗ１）を６０μｍ、ＩＴＯ透明電極７０２のライン幅（Ｗ２）を７０μｍとした。このようにすることで、液晶層に導入された外光のうち約７５％を反射し、バックライトから出射し、下側の透明基板に導入された光のうち約８％を透過させることができた。
【００５６】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００５７】
液晶セルの上側の面に配置した散乱板３２０は、Ａｌ反射板３１１によって反射された反射光を広角に出射させることができるので、広視野角の液晶装置が実現できた。
【００５８】
（第４実施形態）
図４は本発明に係る液晶装置の第４実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。図４の構成は、図２の構成とほぼ同様であるが、反射板４１１及び透明電極４１６の下に、支持層４１５を設けている点が異なる。
【００５９】
この支持層４１５は、透明基板４０２の内面上に感光性樹脂をスピンコートなどにより塗布し、微細な開口部を有するマスクを介して調整された光量にて露光する。その後、必要に応じて感光性樹脂の焼成を行い、現像する。現像によってマスクの開口部に対応した部分が部分的に除去され、波形の断面形状を備えた支持層が形成される。ここで、上記フォトリソグラフィ工程によってマスクの開口部に対応する部分のみを除去したり、マスクの開口部に対応した部分のみを残したりし、その後、エッチングや加熱などによって凹凸形状を滑らかにして波形の断面形状を形成してもよく、また、一旦形成した上記支持層の表面状にさらに別の層を積層して表面をより滑らかに形成してもよい。
【００６０】
次に、支持層の表面上に透明電極をスパッタリングなどによって成膜し、その後ストライプ状にパターニングし、４１６を形成する。続いて、反射板４１１を形成する。ここで必要に応じて、４１１と４１６の間の接触抵抗がオーミックになるようにバッファ層を形成する。反射板の材料としては、Ａｌ、微量の他元素を添加したＡｌ、ＣｒＡｇ、Ａｕなどが用いられる。反射板４１１は、支持層の表面の波形凹凸に従った形状を反映して形成されるため、表面が全体的に粗面化されている。本実施形態においては、Ａｌに１．０重量％のＮｄを添加した物を用いて反射板を形成し、良好な反射板を得ることができた。
【００６１】
反射型表示について説明する。外光は図８における偏光板４０５、位相差板４０６をそれぞれ透過し、カラーフィルタ４１３、液晶層４０３を通過後、反射板４１１によって反射され、再び偏光板４０５から出射される。このとき、液晶層４０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００６２】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板４０７及び位相差板４０８によって所定の偏光となり、反射板４１１の形成されていない部分より液晶層４０３、カラーフィルタ４１３に導入され、その後、位相差板４０６を透過する。このとき、液晶層４０３への印加電圧に応じて、偏光板４０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００６３】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００６４】
凹凸を付与した反射板４１１は、反射光を広角に反射させることができたので、広視野角の液晶装置が実現できた。本実施形態においては、感光性樹脂を用いて凹凸を形成する手法を用いたが、予めガラス基板を処理して凹凸を形成したものを用いても、同様の効果が得られる。
【００６５】
また反射板４１１及び透明電極４１６の形状を第３実施形態のような形としても、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
最後に、上記の各実施形態に用いるカラーフィルタの着色層について述べる。各実施形態においては、反射型表示を行う場合、入射光が一旦カラーフィルタのいずれかの着色層を透過した後、液晶層を通過して反射層によって反射され、再び着色層を透過してから放出される。したがって、通常の透過型の液晶装置とは異なり、カラーフィルタを二回通過することになるため、通常のカラーフィルタでは表示が暗くなり、コントラストが低下する。そこで、各実施形態では、カラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各着色層の可視領域における最低透過率が２５〜５０％になるように淡色化して形成している。着色層の淡色化は、着色層の膜厚を薄くしたり、着色層に混合する顔料若しくは染料の濃度を低くしたりすることによってなされる。このことによって、反射型表示を行う場合に表示の明るさを低下させないように構成することができる。
【００６７】
このカラーフィルタの淡色化は、透過型表示を行う場合にはカラーフィルタを一回しか透過しないため、表示の淡色化をもたらすが、本実施形態では反射層によってバックライトの光が遮られることが多いため、表示の明るさを確保する上でむしろ好都合である。
【００６８】
（第５実施形態）
次に電子機器の例を３つ示す。
【００６９】
本発明の液晶装置は、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器に適している。
【００７０】
図９（ａ）は携帯電話であり、本体の前面上方部に表示部が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置が望ましい。本発明の液晶装置は、反射型表示でも透過型表示でも従来の液晶装置より明るく、コントラスト比が高い。
【００７１】
図９（ｂ）はウォッチであり、本体の中央に表示部が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。本発明の液晶装置は、明るくコントラストが高いことはもちろん、光の波長による特性変化が少ないために色づきも小さい。従って、従来の液晶装置と比較して、大変に高級感ある表示が得られる。
【００７２】
図９（ｃ）は携帯情報機器であり、本体の上側に表示部、下側に入力部が設けられる。また表示部の前面にはタッチキーを設けることが多い。通常のタッチキーは表面反射が多いため、表示が見づらい。従って、従来は携帯型と言えども透過型液晶装置を利用することが多かった。ところが透過型液晶装置は、常時バックライトを利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かかった。このような場合にも本発明の液晶装置は、反射型でも半透過反射型でも、透過型でも表示が明るく鮮やかであるため、携帯情報機器に利用することが出来る。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示の二重映りやにじみなどの発生しない液晶装置において、外光が充分に存在する場合には反射型カラー表示として外光を取り入れて反射面により反射させることにより表示を行うことができるとともに、外光が充分にない場合にはバックライトを点灯して液晶表示を視認できるように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る液晶装置の第２実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る液晶装置の第３実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。
【図４】本発明に係る液晶装置の構成を示した図である。
【図５】ＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの下側透明基板の正面概略図である。
【図６】単純マトリクス型の液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。
【図７】ＭＩＭ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの下側透明基板の正面概略図である。
【図８】単純マトリクス型の液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。
【図９】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概略図である。（ａ）は携帯電話、（ｂ）は電子時計、（ｃ）は携帯用の情報機器、を示した図である。
【符号の説明】
１０１、１０２、２０１、２０２、３０１、３０２、４０１，４０２・透明基板
１０３、２０３、３０３、４０３・・液晶層
１０４、２０４、３０４、４０４・・シール材
１０５、１０７、２０５、２０７、３０５、３０７、４０５、４０７・・偏光板
１０６、１０８、２０６、２０８、３０６、３０８、４０６，４０８・位相差板
１０９、１１６、２０９、２１６、３０９、３１６、４０９，４１６・透明電極
１１１、２１１、３１１、４１１、５０３、６０２、７０３、８０２・・反射板
１１０、１１７、２１０、２１７、３１０、３１７、４１０、４１７・・配向膜
２１２、３１２、４１２・・保護膜
１１３・・ブラックマトリクス層（遮光膜）
１１４、２１３、３１３、４１３・・カラーフィルタ
４１５・・支持層
１１８、２１８、３１８、４１８・・導光板
１１９、２１９、３１９、４１９・・蛍光管
２２０、３２０・・散乱板
５０１、７０１・・走査線（信号線）
５０２、７０２・・ＭＩＭ素子
５０４、６０３・・開口部
６０１、８０１・・上側基板内面に形成された透明電極
７０４、８０３・・下側基板内面に形成された透明電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal device, and more particularly, to a structure of a liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display, and an electronic apparatus using the liquid crystal device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, reflective liquid crystal devices have been used extensively in mobile devices and attached display parts of devices due to their low power consumption. However, since they are visible using external light, they can be displayed in dark places. There was a problem that it could not be read. For this reason, a liquid crystal device has been proposed in which outside light is used in a bright place in the same manner as a normal reflective liquid crystal device, but in a dark place, the display can be visually recognized by an internal light source. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-042771, a polarizing plate, a transflective plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface opposite to the observation side of the liquid crystal cell. . In this liquid crystal device, when the surroundings are bright, external light is taken in and reflection type display is performed using the light reflected by the semi-transmissive reflecting plate. When the surrounding becomes dark, the backlight is turned on and the semi-transmissive reflecting plate is turned on. A transmissive display in which the display can be visually recognized by the light transmitted through is performed.
[0003]
Another liquid crystal device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-292413 in which the brightness of the reflective display is improved. This liquid crystal device has a configuration in which a transflective plate, a polarizing plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface opposite to the observation side of the liquid crystal cell. When the surroundings are bright, outside light is taken in and reflected light is reflected on the transflective plate. When the surroundings become dark, the backlight is turned on and transmitted through the polarizing plate and the transflective plate. A transmissive display in which the display can be visually recognized by the emitted light is performed. With such a configuration, since there is no polarizing plate between the liquid crystal cell and the transflective plate, a reflective display brighter than the liquid crystal device described above can be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the liquid crystal device described in the above publication, since a transparent substrate is interposed between the liquid crystal layer and the transflective plate, double reflection or display blurring occurs.
[0005]
Further, with the recent development of portable devices and OA devices, colorization of liquid crystal displays has been required, and colorization is often required even in devices using a reflective liquid crystal device. However, in the method in which the liquid crystal device and the color filter described in the above publication are combined, the transflective plate is disposed behind the liquid crystal cell, so that the liquid crystal layer or the color filter and the transflective plate are interposed between them. There is a problem in that a thick transparent substrate of the liquid crystal cell is interposed, and double projection or blurring of display occurs due to parallax, and sufficient color development cannot be obtained. In order to solve this problem, there has been proposed a reflective color liquid crystal device in which a reflector is disposed so as to be in contact with a liquid crystal layer as described in JP-A-9-258219. However, this liquid crystal device cannot recognize the display when the surroundings become dark.
[0006]
Therefore, the present invention solves the above problems, and the problem is that a transflective liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display does not cause double reflection due to parallax or display blurring. It is to provide a type color liquid crystal device. Another object is to provide an electronic device using the liquid crystal device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the measures taken by the present invention are as follows.
[0008]
The liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and a support layer having an uneven surface formed on the surface of one of the substrates on the liquid crystal layer side A transparent electrode and a reflection plate are formed on the surface of the support layer, and the reflection plate is formed to have irregularities reflecting the shape according to the irregularities of the support layer. The area of the electrode and the area of the reflector are different.
Furthermore, the end face of the transparent electrode is located outside the end face of the reflector, and an illuminating device is disposed on a side different from the liquid crystal layer of the one substrate, and the light emitted from the illuminating device is The light is emitted to the liquid crystal layer side through a region where no reflector is formed.
Furthermore, the transparent electrode has a stripe shape, and the transparent electrode is wider than the reflector.
Further, the one substrate includes a switching element and a pixel electrode which is the transparent electrode connected to the switching element, and an end surface of the pixel electrode is positioned outside an end surface of the reflector. Features.
Further, a reflection plate is formed for each pixel electrode.
Specifically, in the liquid crystal device of the present invention, a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and an electrode is formed on a surface of the one substrate on the liquid crystal layer side. A reflector is formed, and the area of the electrode and the area of the reflector are different.
[0009]
By adopting such a configuration, external light can be reflected by the reflecting plate, and light from the back surface can be transmitted where no reflecting plate is formed, so that a transflective liquid crystal device is configured. Can do.
[0010]
In addition, an opening is formed in the reflecting plate, and an illuminating device is disposed on a side of the one substrate different from the liquid crystal layer, so that light emitted from the illuminating device passes through at least the opening. It is preferable that the light is emitted toward the liquid crystal layer. By adopting such a configuration, an illuminating device can be arranged on the back of a liquid crystal cell composed of a pair of substrates, and the light from the illuminating device can be transmitted from the electrode region where the reflector is not formed. However, a bright display can be obtained with light from the light source.
[0011]
In addition, a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, an electrode is formed on the surface of the one of the substrates on the liquid crystal layer side, a reflective plate is formed on the electrode, and at least In the pixel constituted by the electrodes, the end face of the electrode is formed at the same position as the end face of the reflecting plate or inside the end face of the reflecting plate, and an opening is formed in the reflecting plate. Features.
[0012]
With such a structure, light can be introduced from the opening to the liquid crystal layer side. At this time, since the voltage-reflectance (transmittance) characteristics of the liquid crystal cell are often different between the reflective display and the transmissive display, the drive voltage is different between the reflective display and the transmissive display, and each is optimized. Is preferable.
[0013]
The size of the opening is preferably about 10 to 25% with respect to the pixel area. By doing so, it is difficult for humans to recognize, and deterioration of display quality caused by providing an opening can be suppressed, and reflective display and transmissive display can be realized simultaneously.
[0014]
Further, it is preferable that the electrode has a stripe shape, and the reflection plate wider than the width of the electrode is formed on the electrode. By setting it as such a structure, since a reflecting plate is wide, a reflection area spreads.
[0015]
In addition, an opening is formed in the reflecting plate, and an illuminating device is disposed on a side of the one substrate different from the liquid crystal layer, so that light emitted from the illuminating device passes through at least the opening. Since it is configured to emit light toward the liquid crystal layer, a bright display can be obtained in both the reflective type and the transmissive type.
[0016]
In addition, a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, an electrode is formed on the surface of the one of the substrates on the liquid crystal layer side, a reflective plate is formed on the electrode, and at least In the pixel constituted by the electrodes, the end face of the electrode is outside the end face of the reflecting surface.
[0017]
With such a configuration, it is not necessary to provide an opening in the reflecting plate, and light can be introduced into the liquid crystal layer side from a region where the reflecting plate is not formed.
[0018]
Note that it is preferable that a switching element is formed on the one substrate, a pixel electrode is formed in connection with the switching element, and a reflection plate is formed on the pixel electrode. With such a configuration, a high-definition matrix display can be obtained.
[0019]
Moreover, it is preferable that the width of the reflection plate formed between adjacent pixels is smaller than the width of the reflection plate formed in the pixel. With such a configuration, unnecessary reflection can be prevented in regions other than the pixels, and contrast reduction can be prevented.
[0020]
Moreover, it is also preferable that a reflection plate is formed for each pixel. That is, since the reflection plate is formed only in the pixel region, there is no reflection plate between the pixels, and the contrast does not decrease.
[0021]
Moreover, it is preferable that the said reflecting plate contains 90 weight% or more of aluminum, or the said reflective surface contains 90 weight% or more of silver. In order to improve the reflection characteristics, it is preferable to use a material having such characteristics.
[0022]
Moreover, it is preferable that a buffer layer is formed between the reflector and the electrode. If a material used for a transparent electrode such as a general ITO and an aluminum-based material is in direct contact, there is a problem that the contact resistance does not become ohmic. By the means as described above, the contact resistance between the reflecting plate and the transparent electrode becomes ohmic, and it becomes possible to use a reflecting plate using aluminum or the like as a wiring electrode.
[0023]
Further, a color display can be performed by forming a color filter layer on one of the pair of substrates. The color filter layer preferably has a transmittance of 25% or more for all light in the wavelength range of 380 nm to 780 nm. In this way, bright reflective color display and transmissive color display can be realized.
[0024]
Further, it is preferable that at least one phase difference plate is disposed on a side of the one substrate different from the liquid crystal layer. It is also possible to employ a configuration in which at least one retardation plate is disposed on a side of the other substrate different from the liquid crystal layer. With such a configuration, it is possible to eliminate the coloration that occurs in the liquid crystal device and to compensate the viewing angle characteristics of the liquid crystal device. Note that the arrangement position may be either, and it is also possible to arrange a plurality of retardation plates on both. Furthermore, it is naturally possible to arrange retardation plates having different compensation purposes.
[0025]
Moreover, it is preferable to arrange a scattering plate on a side different from the liquid crystal layer side of the one substrate. By adopting such a configuration, it is possible to prevent reflection on the reflecting plate. Further, a structure having a scattering function may be provided on the liquid crystal layer side of one of the pair of substrates or on the liquid crystal layer side of the pair of substrates.
[0026]
In addition, a configuration in which a scattering layer is provided between the one substrate and an electrode formed on the one substrate is also possible.
[0027]
Reflection can be prevented by adopting a configuration in which the reflector has irregularities. Such a liquid crystal device can also be mounted on an electronic device.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. .
[0030]
In this embodiment, a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 103 is sealed with a frame-shaped sealing material 104 is formed between two transparent substrates 101 and 102. The liquid crystal layer 103 is composed of nematic liquid crystal having a predetermined twist angle. A plurality of striped transparent electrodes 109 are formed of ITO or the like on the inner surface of the upper transparent substrate 101, and an alignment film 110 is formed on the surface of the transparent electrode 109, and a rubbing process is performed in a predetermined direction. Has been.
[0031]
On the other hand, a transparent electrode 116 made of, for example, ITO, a reflecting plate 111, and a color filter 114 are sequentially formed on the inner surface of the lower transparent substrate 102. The color filter 114 includes R (red), G ( Green) and B (blue) colored layers are arranged in a predetermined pattern. A plurality of striped transparent electrodes 116 and reflectors 111 formed for each colored layer of the color filter 114 are arranged so as to intersect the transparent electrode 109. In the case of an active matrix type device including an MIM element and a TFT element, each transparent electrode 116 and the reflecting plate 111 are formed in a rectangular shape, for example, and are connected to the wiring via the active element. However, in the case of a device including a TFT element, the patterning of the transparent electrode 109 is not necessary. The reflection plate 111 is formed of Al, Cr, Ag, or the like, and its surface is a reflection surface that reflects light incident from the transparent substrate 101 side. An alignment film 117 similar to the above is formed on the surface of the color filter 114. The reflector 111 is provided with 5 μm square openings, and the total area of the openings is randomly provided at a ratio of about 10% with respect to the total area of the reflector. Further, the reflection plate 111 is a divided reflection surface.
[0032]
A buffer layer (not shown) is provided between the transparent electrode 116 and the reflection plate 111. When the transparent electrode 116 is made of ITO and the reflection plate 111 is made of Al, there is a problem that the contact resistance does not become ohmic if both are in direct contact. In the present embodiment, since the transparent electrode 116 also serves as a wiring electrode, it is possible to obtain a good display even in a reflective display by providing the buffer layer. In addition, as a material of a buffer layer, Cr, Mo, Ta, TiNx, etc. can be enumerated. As long as the transparent electrode 116 and the reflective plate 111 are in contact with each other, there is no need for a buffer layer.
[0033]
A polarizing plate 105 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 101, and a retardation plate 106 is disposed between the polarizing plate 105 and the transparent substrate 101. A retardation plate 108 is disposed behind the transparent substrate 102 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 107 is disposed behind the retardation plate 108. A backlight having a fluorescent tube 119 that emits white light and a light guide plate 118 having an incident end surface along the fluorescent tube 119 is disposed below the polarizing plate 107. The light guide plate 118 is a transparent body such as an acrylic resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering, and receives light from the fluorescent tube 119 as a light source at the end surface. In the figure, almost uniform light is emitted from the upper surface. As the other backlight, LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), or the like can be used.
[0034]
In this embodiment, in order to prevent light from leaking from the region between the dots in the transmissive display, the black matrix layer 113 which is a light shielding portion formed between the colored layers of the color filter 114 is planarly formed. They are provided approximately correspondingly between the dots. The black matrix layer 113 is formed of a photosensitive black resin.
[0035]
The reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 105 and the retardation plate 106 in FIG. 1, passes through the liquid crystal layer 103 and the color filter 114, is reflected by the reflecting plate 111, and is emitted from the polarizing plate 105 again. At this time, the bright state and the dark state, and the intermediate brightness can be controlled by the voltage applied to the liquid crystal layer 103.
[0036]
Next, transmissive display will be described. The light from the backlight becomes predetermined polarized light by the polarizing plate 107 and the retardation plate 108, is introduced into the color filter 114 and the liquid crystal layer 103 from the opening of the reflection plate 111, passes through the liquid crystal layer 103, and then passes through the retardation plate 106. To Penetrate. At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 103, a state of transmitting (bright) the polarizing plate 105, a state of absorbing (dark), and an intermediate state (brightness) can be controlled.
[0037]
According to the configuration of the present embodiment as described above, a color liquid crystal device capable of switching and displaying between a reflective display and a transmissive display without double projection or display blur could be realized.
[0038]
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of the second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. .
[0039]
In this embodiment, a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 203 is sealed with a frame-shaped sealing material 204 is formed between two transparent substrates 201 and 202. The liquid crystal layer 203 is composed of nematic liquid crystal having a predetermined twist angle. A color filter 213 is formed on the inner surface of the upper transparent substrate 201, and three colored layers of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a predetermined pattern on the color filter 213. ing. A transparent protective film 212 is coated on the surface of the color filter, and a plurality of striped transparent electrodes 209 are formed of ITO or the like on the surface of the protective film 212. An alignment film 210 is formed on the surface of the transparent electrode 209 and is rubbed in a predetermined direction.
[0040]
On the other hand, on the inner surface of the lower transparent substrate 202, a striped reflector 211 having an opening on the striped transparent electrode 216 formed for each colored layer of the color filter 213 is connected to the transparent electrode 209. A plurality are arranged so as to intersect. In the case of an active matrix type device including an MIM element and a TFT element, each reflective layer 211 and the transparent electrode 216 are formed in a rectangular shape, for example, and are connected to the wiring via the active element. However, the patterning of the transparent electrode 209 is unnecessary in the case of a device including a TFT element. The reflection plate 211 is formed of Cr, Al, or the like, and the surface thereof is a reflection surface that reflects light incident from the transparent substrate 201 side. An alignment film 217 similar to the above is formed on the surface of the reflection plate 211.
[0041]
A polarizing plate 205 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 201, and a retardation plate 206 and a scattering plate 220 are disposed between the polarizing plate 205 and the transparent substrate 201. A retardation plate 208 is disposed behind the transparent substrate 202 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 208 is disposed behind the retardation plate 207. A backlight having a fluorescent tube 219 that emits white light and a light guide plate 218 having an incident end surface along the fluorescent tube 219 is disposed below the polarizing plate 208. The light guide plate 218 is a transparent body such as an acrylic resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering. The light guide plate 218 receives light from the fluorescent tube 219 as a light source at the end surface. In the figure, almost uniform light is emitted from the upper surface. As the other backlight, LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), or the like can be used.
[0042]
The reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 205, the retardation plate 206, and the scattering plate 220 in FIG. 2, passes through the color filter 213 and the liquid crystal layer 203, is reflected by the reflecting plate 211, and is emitted from the polarizing plate 205 again. At this time, the bright state and the dark state, and the brightness between them can be controlled by the voltage applied to the liquid crystal layer 203.
[0043]
Next, transmissive display will be described. Light from the backlight becomes predetermined polarization by the polarizing plate 207 and the phase difference plate 208, and is introduced into the liquid crystal layer 203 and the color filter 213 from a portion where the reflection plate 211 is not formed, and then the scattering plate 220, the phase difference plate. 206 is transmitted. At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 203, a state of transmitting (bright) the polarizing plate 205, a state of absorbing (dark), and an intermediate state (brightness) can be controlled.
[0044]
The reflective display and the transmissive display will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic front view of the lower transparent substrate 202 when the present invention is applied to an active matrix liquid crystal device using MIM elements. 501 is a scanning line (or signal line), 502 is an MIM element (or TFD element), 503 is an Al reflecting plate, 504 is an opening formed in the Al reflecting plate, and the end face is the same under 503. An ITO transparent electrode is formed and is conductively connected to 503 through a buffer layer. FIG. 6 is a schematic front view when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device. 601 is an ITO transparent electrode on the inner surface of the upper transparent substrate of the liquid crystal cell, 602 is an Al reflector on the inner surface of the lower transparent substrate, 603 is an opening formed in the Al reflector, and an ITO transparent electrode is formed below 603 It is electrically connected to 603 through the buffer layer. At the time of reflective display, external light incident on the liquid crystal cell is reflected by the reflectors 503 and 602. That is, only the external light incident on the reflection plates 503 and 602 is modulated by the voltage applied to the liquid crystal layer. At the time of transmissive display, light incident on the liquid crystal cell from the backlight is introduced into the liquid crystal layer except for the reflectors 503 and 602. However, light incident on other than the pixel electrode or dot electrode is not related to display and only reduces the contrast of the transmissive display. Therefore, the display mode of the light shielding film (black matrix layer) and the liquid crystal layer is set to normally black By doing so, it was cut off. The transmissive display can be performed by the light from the backlight incident on the openings 504 and 603 of the ITO transparent electrode that do not overlap with the Al reflectors 503 and 602. In the present embodiment shown in FIG. 6, the shape of the Al reflector 602 is made thinner between pixels than in the pixels. Thereby, since the reflected light from other than the pixel portion can be suppressed in the reflective display, it is possible to prevent a decrease in contrast. In addition, by connecting pixels, 602 can function as a wiring electrode. In this embodiment, since Al is used as the reflection plate, the resistance of the wiring electrode can be reduced. In particular, the shape of 602 may be a simple stripe shape or a divided reflection surface for each pixel. In the case of the split reflection surface, it is necessary to form the transparent electrode formed under 602 in a stripe shape. This is not the case when 602 is striped.
[0045]
In this embodiment, the line width (L) of the ITO transparent electrode 601 on the inner surface of the upper transparent substrate in FIG. 6 is 198 μm, and the line width (W1) of the Al reflector 602 on the inner surface of the lower substrate is 56 μm and 602. The area of 603 was 30 (W2) μm × 66 (W3) μm. By doing this, about 70% of the external light introduced into the liquid crystal layer is reflected, emitted from the backlight, and about 10% of the light introduced into the lower transparent substrate can be transmitted. did it. In this embodiment, one opening is provided per pixel, but the same effect can be obtained by providing a plurality of openings smaller than those described above. The shape need not be rectangular.
[0046]
According to the configuration of the present embodiment as described above, a color liquid crystal device capable of switching and displaying between a reflective display and a transmissive display without double projection or display blur could be realized.
[0047]
Since the scattering plate 220 disposed on the upper surface of the liquid crystal cell can emit the reflected light reflected by the Al reflecting plate 211 at a wide angle, a wide viewing angle liquid crystal device can be realized.
[0048]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of the third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. .
[0049]
In this embodiment, a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 303 is sealed with a frame-shaped sealing material 304 is formed between two transparent substrates 301 and 302. The liquid crystal layer 303 is composed of nematic liquid crystal having a predetermined twist angle. A color filter 313 is formed on the inner surface of the upper transparent substrate 301, and colored layers of three colors of R (red), G (green), and B (blue) are arranged in a predetermined pattern on the color filter 313. ing. A transparent protective film 312 is coated on the surface of the color filter, and a plurality of striped transparent electrodes 309 are formed of ITO or the like on the surface of the protective film 312. An alignment film 310 is formed on the surface of the transparent electrode 309 and is rubbed in a predetermined direction.
[0050]
On the other hand, on the inner surface of the lower transparent substrate 302, a striped reflector 311 having an area larger than this is formed on the striped transparent electrode 316 formed for each colored layer of the color filter 313. A plurality of arrays are arranged so as to cross 309. In the case of an active matrix type device including an MIM element and a TFT element, each reflective layer 311 and transparent electrode 316 are formed in a rectangular shape, for example, and are connected to a wiring via the active element. However, the patterning of the transparent electrode 309 is unnecessary in the case of a device including a TFT element. The reflecting plate 311 is made of Cr, Al or the like, and its surface is a reflecting surface that reflects light incident from the transparent substrate 301 side. An alignment film 317 similar to the above is formed on the surface of the reflecting plate 311.
[0051]
A polarizing plate 305 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 301, and a retardation plate 306 and a scattering plate 320 are disposed between the polarizing plate 305 and the transparent substrate 301, respectively. A retardation plate 308 is disposed behind the transparent substrate 302 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 307 is disposed behind the retardation plate 308. A backlight having a fluorescent tube 319 that emits white light and a light guide plate 318 having an incident end surface along the fluorescent tube 319 is disposed below the polarizing plate 307. The light guide plate 318 is a transparent body such as an acrylic resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering. The light guide plate 318 receives light from the fluorescent tube 319 as a light source at the end surface. In the figure, almost uniform light is emitted from the upper surface. As the other backlight, LED (light emitting diode), EL (electroluminescence), or the like can be used.
[0052]
The reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 305, the retardation plate 306, and the scattering plate 320 in FIG. 2, passes through the color filter 313 and the liquid crystal layer 303, is reflected by the reflecting plate 311, and is emitted from the polarizing plate 305 again. At this time, the bright state and the dark state, and the brightness between them can be controlled by the voltage applied to the liquid crystal layer 303.
[0053]
Next, transmissive display will be described. The light from the backlight becomes predetermined polarized light by the polarizing plate 307 and the phase difference plate 308 and is introduced into the liquid crystal layer 303 and the color filter 313 from the portion where the reflection layer 311 is not formed, and then the scattering plate 320 and the phase difference plate. 306 is transmitted. At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 303, a state of transmitting (bright) the polarizing plate 305, a state of absorbing (dark), and an intermediate state (brightness) can be controlled.
[0054]
The reflective display and the transmissive display will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic front view of the lower transparent substrate 302 when the present invention is applied to an active matrix liquid crystal device using MIM elements. Reference numeral 701 denotes a scanning line (or signal line), reference numeral 702 denotes an MIM element (or TFD element), reference numeral 703 denotes an Al reflective layer, and reference numeral 704 denotes an ITO transparent electrode having a larger area than the Al reflective layer. FIG. 8 is a schematic front view when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device. 801 is an ITO transparent electrode on the inner surface of the upper transparent substrate of the liquid crystal cell, 803 is an ITO transparent electrode on the inner surface of the lower transparent substrate, and 802 is an Al reflection whose area is slightly smaller than that of the ITO transparent electrode formed on the 803 via a buffer layer. It is a board. At the time of reflective display, external light incident on the liquid crystal cell is reflected by the reflectors 703 and 803. That is, only the external light incident on the reflective layers 703 and 803 is modulated by the voltage applied to the liquid crystal layer. During transmissive display, light incident on the liquid crystal cell out of the backlight is introduced into the liquid crystal layer except for the reflective layers 703 and 803. However, light incident on other than the pixel electrode or dot electrode is not related to display and only reduces the contrast of the transmissive display, so the display mode of the light shielding film (black matrix layer) or liquid crystal layer is normally black. By doing so, it was cut off. The transmissive display can be performed by the light from the backlight incident on the ITO transparent electrodes 704 and 802 that do not overlap with the Al reflective layers 703 and 803. In this embodiment, the shape of the Al reflector is a line shape, but any shape may be used.
[0055]
In this embodiment, the line width (L) of the ITO transparent electrode 801 on the inner surface of the upper transparent substrate in FIG. 8 is 240 μm, the line width (W1) of the Al reflector 803 on the inner surface of the lower substrate is 60 μm, and the line of the ITO transparent electrode 702 The width (W2) was 70 μm. By doing so, about 75% of the external light introduced into the liquid crystal layer is reflected, emitted from the backlight, and about 8% of the light introduced into the lower transparent substrate is transmitted. did it.
[0056]
According to the configuration of the present embodiment as described above, a color liquid crystal device capable of switching and displaying between a reflective display and a transmissive display without double projection or display blur could be realized.
[0057]
Since the scattering plate 320 arranged on the upper surface of the liquid crystal cell can emit the reflected light reflected by the Al reflecting plate 311 at a wide angle, a wide viewing angle liquid crystal device can be realized.
[0058]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of the fourth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention. This embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, but can be applied to an active matrix type device, other segment type devices, and other liquid crystal devices with the same configuration. . The configuration of FIG. 4 is substantially the same as the configuration of FIG. 2 except that a support layer 415 is provided below the reflector 411 and the transparent electrode 416.
[0059]
The support layer 415 is coated with a photosensitive resin on the inner surface of the transparent substrate 402 by spin coating or the like, and is exposed with a light amount adjusted through a mask having fine openings. Then, if necessary, the photosensitive resin is baked and developed. The portion corresponding to the opening of the mask is partially removed by development, and a support layer having a corrugated cross-sectional shape is formed. Here, only the portion corresponding to the opening of the mask is removed by the above photolithography process, or only the portion corresponding to the opening of the mask is left, and then the uneven shape is smoothed by etching, heating, etc. The cross-sectional shape may be formed, or another layer may be laminated on the surface of the support layer once formed to form a smoother surface.
[0060]
Next, a transparent electrode is formed on the surface of the support layer by sputtering or the like, and then patterned into a stripe shape to form 416. Subsequently, the reflection plate 411 is formed. Here, if necessary, the buffer layer is formed so that the contact resistance between 411 and 416 is ohmic. As a material for the reflector, Al, Al to which a small amount of other elements are added, CrAg, Au, or the like is used. Since the reflecting plate 411 is formed reflecting the shape according to the corrugated irregularities on the surface of the support layer, the entire surface is roughened. In the present embodiment, a reflecting plate was formed using a material obtained by adding 1.0 wt% Nd to Al, and a good reflecting plate could be obtained.
[0061]
The reflective display will be described. External light passes through the polarizing plate 405 and the retardation plate 406 in FIG. 8, passes through the color filter 413 and the liquid crystal layer 403, is reflected by the reflecting plate 411, and is emitted from the polarizing plate 405 again. At this time, the bright state, the dark state, and the intermediate brightness can be controlled by the voltage applied to the liquid crystal layer 403.
[0062]
Next, transmissive display will be described. Light from the backlight is changed into a predetermined polarization by the polarizing plate 407 and the retardation plate 408 and is introduced into the liquid crystal layer 403 and the color filter 413 from a portion where the reflection plate 411 is not formed, and then passes through the retardation plate 406. . At this time, according to the voltage applied to the liquid crystal layer 403, a state of transmitting (bright) the polarizing plate 405, a state of absorbing (dark), and an intermediate state (brightness) can be controlled.
[0063]
According to the configuration of the present embodiment as described above, a color liquid crystal device capable of switching and displaying between a reflective display and a transmissive display without double projection or display blur could be realized.
[0064]
Since the reflection plate 411 provided with the unevenness was able to reflect the reflected light at a wide angle, a liquid crystal device with a wide viewing angle could be realized. In the present embodiment, a method of forming irregularities using a photosensitive resin is used, but the same effect can be obtained even if a glass substrate is processed in advance to form irregularities.
[0065]
Moreover, the same effect can be acquired even if it makes the shape of the reflecting plate 411 and the transparent electrode 416 the shape like 3rd Embodiment.
[0066]
Finally, the colored layer of the color filter used in each of the above embodiments will be described. In each embodiment, when performing a reflective display, incident light passes through a colored layer of a color filter, then passes through a liquid crystal layer, is reflected by the reflective layer, and then passes through the colored layer again. Released. Therefore, unlike a normal transmissive liquid crystal device, the color filter passes twice, so that the display becomes dark and the contrast decreases with the normal color filter. Therefore, in each embodiment, the color filter (R, G, B) is formed in a light color so that the minimum transmittance in the visible region of each colored layer is 25 to 50%. The colored layer is lightened by reducing the thickness of the colored layer or reducing the concentration of the pigment or dye mixed in the colored layer. Thus, it is possible to configure so that the brightness of the display is not lowered when performing the reflective display.
[0067]
This color filter lightening causes lightening of the display because it passes through the color filter only once when performing transmissive display, but in this embodiment, the light from the backlight is blocked by the reflective layer. Therefore, it is rather convenient for ensuring the brightness of the display.
[0068]
(Fifth embodiment)
Next, three examples of electronic devices are shown.
[0069]
The liquid crystal device of the present invention is suitable for portable devices that are used in various environments and require low power consumption.
[0070]
FIG. 9A shows a mobile phone, in which a display unit is provided at the upper front part of the main body. Mobile phones are used in all environments, indoors and outdoors. Although it is often used in automobiles, it is very dark at night. Therefore, it is desirable that the display device used for the mobile phone is a transflective liquid crystal device capable of performing transmissive display using auxiliary light as necessary, mainly reflective display with low power consumption. The liquid crystal device of the present invention is brighter and has a higher contrast ratio than conventional liquid crystal devices in both reflective display and transmissive display.
[0071]
FIG. 9B shows a watch, and a display unit is provided in the center of the main body. An important aspect in watch applications is luxury. The liquid crystal device of the present invention is not only bright and high in contrast, but also has little color due to a small change in characteristics due to the wavelength of light. Therefore, an extremely high-quality display can be obtained as compared with the conventional liquid crystal device.
[0072]
FIG. 9C illustrates a portable information device, which includes a display unit on the upper side of the main body and an input unit on the lower side. In many cases, touch keys are provided on the front surface of the display unit. Ordinary touch keys have a lot of surface reflection, making it difficult to see the display. Therefore, in the past, a transmissive liquid crystal device was often used even though it was a portable type. However, since the transmissive liquid crystal device always uses a backlight, the power consumption is large and the battery life is short. Even in such a case, the liquid crystal device of the present invention can be used for portable information devices because the display is bright and vivid regardless of whether it is a reflective type, a transflective type, or a transmissive type.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a liquid crystal device that does not generate double reflection or blurring of the display, when there is sufficient external light, it is reflected as a reflective color display and reflected by the reflective surface. In this case, display can be performed, and when there is not enough external light, the backlight can be turned on so that the liquid crystal display can be visually recognized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a liquid crystal device according to a second embodiment of the invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a third embodiment of a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic front view of a lower transparent substrate when the present invention is applied to an active matrix liquid crystal device using MIM elements.
FIG. 6 is a schematic front view when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device.
FIG. 7 is a schematic front view of a lower transparent substrate when the present invention is applied to an active matrix type liquid crystal device using MIM elements.
FIG. 8 is a schematic front view when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device.
FIG. 9 is a schematic view of an electronic apparatus equipped with a liquid crystal device according to the present invention. (A) is a mobile phone, (b) is an electronic timepiece, and (c) is a portable information device.
[Explanation of symbols]
101, 102, 201, 202, 301, 302, 401, 402, transparent substrate
103, 203, 303, 403 ..Liquid crystal layer
104, 204, 304, 404 .. Sealing material
105, 107, 205, 207, 305, 307, 405, 407 .. Polarizing plate
106, 108, 206, 208, 306, 308, 406, 408 and retardation plate
109, 116, 209, 216, 309, 316, 409, 416, transparent electrode
111, 211, 311, 411, 503, 602, 703, 802 .. Reflector
110, 117, 210, 217, 310, 317, 410, 417 .. Alignment film
212, 312, 412, ..Protective film
113 .. Black matrix layer (light-shielding film)
114, 213, 313, 413 .. Color filter
415 .. Support layer
118, 218, 318, 418 ・・ Light guide plate
119, 219, 319, 419 ... fluorescent tube
220, 320 ... Scatter plate
501, 701 ..Scanning line (signal line)
502, 702 .. MIM element
504, 603 .. Opening
601, 801 .. Transparent electrodes formed on the inner surface of the upper substrate
704, 803 .. Transparent electrodes formed on the inner surface of the lower substrate

Claims

A liquid crystal device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates,
On the surface of one of the substrates on the liquid crystal layer side, a support layer having irregularities formed on the surface is provided, a transparent electrode and a reflection plate are formed on the surface of the support layer, and the reflection plate is formed. The liquid crystal device is characterized by being formed so as to have unevenness reflecting the shape according to the unevenness of the support layer, and the area of the transparent electrode and the area of the reflecting plate are different.

The end face of the transparent electrode is located outside the end face of the reflector, and an illuminating device is disposed on a side different from the liquid crystal layer of the one substrate, and light emitted from the illuminator is reflected by the reflector. 2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal device emits light toward the liquid crystal layer through a region where no liquid crystal is formed.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the transparent electrode has a stripe shape, and the transparent electrode is wider than the reflecting plate.

The one substrate has a switching element and a pixel electrode which is the transparent electrode connected to the switching element, and an end surface of the pixel electrode is located outside an end surface of the reflector. The liquid crystal device according to claim 1 or 2.

The liquid crystal device according to claim 4, wherein a reflection plate is formed for each pixel electrode.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the reflecting plate contains 90% by weight or more of aluminum.

6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the reflecting surface contains 90% by weight or more of silver.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein a buffer layer is formed between the reflector and the transparent electrode.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein a color filter layer is formed on any one of the pair of substrates.

An electronic apparatus equipped with the liquid crystal device according to claim 1.