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JP4494552B2 - Transmission type liquid crystal display device - Google Patents
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JP4494552B2
JP4494552B2 JP15599799A JP15599799A JP4494552B2 JP 4494552 B2 JP4494552 B2 JP 4494552B2 JP 15599799 A JP15599799 A JP 15599799A JP 15599799 A JP15599799 A JP 15599799A JP 4494552 B2 JP4494552 B2 JP 4494552B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、透過型液晶表示装置に係り、特に、選択透過反射型のカラーフィルタを用いた透過型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
透過型カラー液晶表示装置は、液晶セルの背後からバックライト光を照射し、液晶セルを透過した光、又は、透過前の光をカラーフィルタに通して液晶パネル表面から出射させ、カラー表示をするようにしている。
【0003】
このようにした液晶表示装置としては、例えば特開平9−318807号公報に開示されるような、カラーフィルタとしてコレステリック液晶を分散したコレステリックフィルムを液晶セルの入光側に配置したものがある。
【0004】
このカラーフィルタは、輝度、色純度において、従来の顔料や染料を用いたカラーフィルタと比較して優れた性能を有している。特に、温度によりその選択反射光の波長が変化し、更に紫外線照射によって液晶状態を保持できる紫外線硬化型コレステリック液晶を用いることにより、従来と比較して簡単に製造することができるという利点がある。
【0005】
前記のようなコレステリック液晶、及び、カイラルネマチック液晶は、液晶分子軸の長距離配向秩序に加えて、ダイレクタが螺旋的に空間変化をしているという特性がある。即ち、液晶分子軸と平行な平面内では、液晶はネマティック相と同様な配向秩序があるが、隣接する平面へ移ると、この局所的な配向方向がわずかに回転しているので、これが順次連続して螺旋構造となっている。
【0006】
一方、自然光は、右旋円偏光と左旋円偏光に分けることが可能であり、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶は、前記右旋及び左旋両成分の光が、液晶の螺旋軸に平行に入射した場合、該液晶のねじれ方向と同じ回転方向の円偏光成分のみを反射し、他方の円偏光成分は透過するという特性がある。
【0007】
このとき、反射光の、入射光に対する位相の変化が生じないので、反射光の入射前後における偏光方向は不変であり、また、反射光の波長は、コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶のねじれのピッチにより変化する。このピッチは、液晶にねじれの力を発生させるカイラル剤の添加量や、適当な外場(例えば温度、電場、磁場等)により変化する。
【0008】
従って、上記のようなパラメータを、可視域で制御することにより、赤、緑、青の透過光を形成させることができ、且つ、透過させた光以外の光を光源側に反射し、再利用して、輝度を従来のカラーフィルタと比較して高く設定することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような前記コレステリック液晶もしくはカイラルネマチック液晶からなるカラーフィルタは、液晶ディスプレイに用いた場合、背面からのバックライト光はコントラスト良くON/OFFすることができるが、観察側から入射した外光に対しては、カラーフィルタにおいて、これが透過する以外の波長光(補色光)を反射するので、補色の反射光がディスプレイ面における表示光として出光してしまう。
【0010】
この場合、液晶ディスプレイの使用環境が暗い場合は問題がないが、明るい環境では前記反射光の色によってディスプレイ表面における色表示が乱されてしまい、コントラストの低下をもたらすという問題点がある。
【0011】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、外光が多い明るい場所でも、ディスプレイ表面における正確な色表示及び高いコントラストを得ることができる透過型液晶表示装置用カラーフィルタを備えた透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
の発明は、請求項1のように、出光面からバックライト光を出射するバックライト装置と、前記バックライト装置の前記出光面側に配置されたカラーフィルタと、このカラーフィルタの出光側に配置され、印加電圧のON/OFFにより過光の位相シフト量が0又はπとなるようにされた液晶セルと、この液晶セルの出光面側又は前記カラーフィルタと液晶セルの間の一方に配置され、透過光の位相を1/4波長シフトする1/4波長板と、前記液晶セルの出光面側で且つ前記1/4波長板の出光面側となる位置に配置され、前記電圧ON時に該一方から出光する直線偏光を透過し、且つ、電圧無印加時の直線偏光を遮断する直線偏光板と、を有してなり、前記液晶セルの透過光強度及び表示光強度は印加電圧に伴い増加するようにされ、前記カラーフィルタは、光透過性基板上に、少なくとも赤、緑、青の各色に対応してパターニングして配置され、対応する色の波長光のうち、右旋円偏光又は左旋円偏光の一方の円偏光のみを透過し、他方の円偏光及び対応しない波長光を反射するコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる選択透過反射液晶層と、この選択透過反射液晶層の外光入射側に形成された透過光と同色の着色層と、を有してなることを特徴とする透過型液晶表示装置により、上記目的を達成するものである。
【0015】
この発明においては、透過型液晶表示装置用カラーフィルタが、コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる選択透過反射液晶層と、この選択透過反射液晶層の外光入射側に形成された透過光と同色の着色層とから構成しているので、外光の多い明るい環境で使用した場合でも、入射した外光が、選択透過反射液晶層に到達する前に着色層によって吸収され、又、カラーフィルタを透過したバックライト光が前記着色層に吸収されることは少なく、従って光の利用効率を低下させることなく、外光反射による悪影響を低減させることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
図1に示されるように、本発明の実施の形態の例に係る透過型液晶表示装置10は、赤、緑、青の各色の波長光を含むバックライト光を出射するバックライト装置12と、画素毎にパターニングされ、前記赤、緑、青の対応する波長光のみを透過し、他を反射する選択透過反射型のカラーフィルタ14とを含んで構成され、更に、バックライト装置12の出光面に臨んで配置された円偏光分離フィルム16と、前記カラーフィルタ14と、液晶セル20と、1/4波長板22と、直線偏光板24とをこの順で積層して備えている。
【0018】
前記カラーフィルタ14と液晶セル20は、一対のガラス基板18A、18B間に挟持して配置されている。
【0019】
前記バックライト装置12は、例えば、透明電極を有した透明樹脂シートに挟持された薄膜状のエレクトロルミネッセンスセルから構成され、その背面側(図1において下側)には、例えば金属薄膜からなる反射層12Aが配置されている。
【0020】
この反射層12Aは、エレクトロルミネッセンスセルから出射し、円偏光分離フィルム16において反射され(後述)た、例えば右旋円偏光成分を再度円偏光分離フィルム16方向に反射し、このとき偏光成分の位相を反転させ、又は、無偏光な状態にし、全部又は一部を円偏光分離フィルム16を透過できる左旋円偏光成分として、光利用率を向上させている。
【0021】
ここで、図1中、符号R、Lは、それぞれ右旋円偏光、左旋円偏光を示している。又、「←→」、「・」(図3参照)はそれぞれ直線偏光の電場振動ベクトルを示しており、「←→」は紙面面内方向、「・」は紙面に垂直な方向である。
【0022】
前記円偏光分離フィルム16は、この実施の形態の例においては、左旋円偏光Lを透過し、右旋円偏光Rを反射するものであり、複屈折性を有するフィルムを3層以上に積層し、更にこれに1/4波長層を積層して構成されている。上記のような複屈折性を有するフィルムは、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等の面内複屈折性を示す物質を延伸等の方法によって得ることができる。
【0023】
また、前記円偏光分離フィルムとしては、コレステリック液晶を用い、このコレステリック液晶に分光をもたせることで、可視光の全ての領域において、右旋円偏光Rを反射させるものとすることができる。
【0024】
前記カラーフィルタ14は、図2に拡大して示されるように、選択透過反射液晶層14Aと、その出光面側に形成された着色層14Bとから構成されている。図2の符号14Cはブラックマトリクスを示す。
【0025】
前記選択透過反射液晶層14Aは、前記ガラス基板18A上に積層されたコレステリック液晶層又はカイラルネマチック液晶層からなり、無偏光光であるバックライト光のうち、前記円偏光分離フィルム16を透過した左旋(又は右旋)円偏光の対応する赤、緑、青以外の波長光を反射するようにされている。
【0026】
前記着色層14Bは、前記選択透過反射液晶層14Aと同様に、画素毎にパターニングされ、且つ、対応する選択透過反射液晶層14Aを透過する光の色と同色の顔料または染料を光硬化性の透明樹脂に分散して形成されている。
【0027】
前記カラーフィルタ14の選択透過反射層14Aは、例えば特開平9−318807号公報に開示されるようなコレステリックフィルムあるいはカイラルネマチックフィルムから構成してもよい。
【0028】
なお、図1は、液晶セル20における4画素、及び、これに対応する各部分を示している。又、前記カラーフィルタ14は、図に示されているように、1画素につきR、G、Bの領域を有し、各領域はそれぞれの波長領域の光であって、左旋円偏光Lのみを透過し、他の波長領域の左旋円偏光Lを反射するようにされている。
【0029】
前記液晶セル20は、複屈折制御(ECB)型であり、電場を印加することによって、液晶セル20内の液晶層の複屈折を制御するものであって、VAN方式、PAN方式、HAN方式等があり、印加電圧のON/OFFにより、透過光の位相シフト量が0又はπとなるようにされている。
【0030】
従って、印加電圧ONの場合、入射した左旋円偏光Lは位相シフト量が0であるので、そのまま透過し、図2に示されるように、OFFの場合は位相シフト量がπとなるので、右旋円偏光Rに変換されて出射する。
【0031】
前記1/4波長板22は、ポリイミド等の高分子材料からなる位相板であり、入射する円偏光を直線偏光に、又はその逆に変換する作用を備えている。従って、この1/4波長板22は、液晶セル20から入射した左旋円偏光Lと右旋円偏光Rとを、相互に偏光面が直交する2種類の直線偏光に変換する。
【0032】
前記直線偏光板24は、その透過光の偏光方向を、前記左旋円偏光Lが変換された「←→」の直線偏光の電場振動ベクトルの方向と一致するように配置されている。
【0033】
この透過型液晶表示装置10において、バックライト装置12から出射された無偏光光は、円偏光分離フィルム16において左旋円偏光Lのみがこれを透過して、前記カラーフィルタ14に入射する。
【0034】
カラーフィルタ14においては、その選択透過反射液晶層14Aの各画素におけるR、G、Bの領域において、それぞれ対応する波長領域の光のみが透過し、他の波長領域の光は反射される。
【0035】
前記着色層14Bは、前記選択透過反射液晶層14Aと同様にR、G、Bにパターニングされ、且つ選択透過反射液晶層14Aと同色に着色されているので、選択透過反射液晶層14Aを透過した各色の光は、吸収されることなく、これを透過し、液晶セル20に入射する。
【0036】
前記液晶セル20においては、印加電圧ONの状態では入射した左旋円偏光Lはそのまま透過して、1/4波長板22に入射し、ここで光の位相が1/4波長シフトされることにより「←→」の直線偏光に転換されて、前記直線偏光板24から表示光として出射される。このとき、液晶セル20の透過光強度及び表示光強度は印加電圧に伴い増加する。
【0037】
一方、図3に示されるように、液晶セル20の印加電圧がOFFの場合は、透過する光の位相がπシフトされるので、入射した左旋円偏光Lは右旋円偏光Rとされ、更に、1/4波長板22において「・」の直線偏光に転換されるが、これは直線偏光板24を透過することができないので、暗表示となる。
【0038】
前記透過型液晶表示装置10の使用環境が明るく外光が多い場合、前記直線偏光板24、1/4波長板22及び液晶セル20を通って外光が入射し、これがカラーフィルタ14に到達する。
【0039】
カラーフィルタ14では、外光入射側に着色層14Bがあり、且つ、この着色層14Bは、前記選択透過反射液晶層14Aを透過する光の色と同色とされているので、これと同色の波長光のみを透過し、他は吸収される。
【0040】
この着色層14Bを透過した光は、同色の選択透過反射液晶層14Aも透過する。
【0041】
従って、外光が選択透過反射液晶層14Aにおいて補色の反射光を生起することがなく、明るい場所でもよりコントラストの高い表示を得ることができる。
【0042】
なお、前記着色層14Bは、光透過性樹脂に顔料を分散して着色してなるものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、選択透過反射液晶層14Aを透過した光と同色に着色されたものであればよい。
【0043】
又、前記1/4波長板22は液晶セル20と直線偏光板24との間に配置されているが、これはカラーフィルタ14と液晶セル20との間に配置しても良い。この場合、液晶セル20は直線偏光の偏光面の方向を制御するタイプとする。
【0044】
【実施例】
上記カラーフィルタの実施例について詳細に説明する。
【0045】
まず、選択透過反射液晶層としてのコレステリック液晶層を作成するため、無アルカリガラス上に黒色顔料分散光硬化性樹脂を1.5μmの厚さで塗布し、フォトマスクを使用してブラックマトリクス状に露光した。
【0046】
その後、アルカリ現像を行うことによりブラックマトリクスパターンを形成し、次に、その上に光硬化性コレステリック液晶を5μmの厚さに塗布し、温度をコレステリック液晶の中心波長が450nmになるように調整して、フォトマスクによりRGB(赤、緑、青)の3つの画素パターンのうち1つの画素パターン部分を露光した。
【0047】
その後、温度を変化させて、コレステリック液晶層による反射中心波長が550nmになるように調節し、残りの部分を全面露光した。
【0048】
更にその上に光硬化性樹脂を5μmの厚さで塗布し、同様にマスク露光を行い、反射中心波長450nmの部分と、反射中心波長650nmの部分とになるように調整した。
【0049】
このとき、先に形成したコレステリック液晶層と反射中心波長が異なるように形成することにより、ある画素ではRG光を反射して、B光のみを透過し、ある画素ではRB光を反射してG光のみを透過し、又ある画素では、GB光を反射してR光のみを透過させることができ、これによって、RGBの3色にパターニングされた選択透過反射液晶層を形成した。
【0050】
次に、前記形成された選択透過反射液晶層の上に、赤色顔料分散光硬化性樹脂(富士フィルムオーリン製)を1μmの厚さに塗布し、フォトマスクを用いて前記選択透過反射液晶層の赤色透過部の上のみに赤色フィルタを形成した。
【0051】
同様の手順で、緑、青の各色を繰り返して、最終的にパターニングされた着色層を形成して、図2に示されるようなカラーフィルタを構成した。
【0052】
次に、前記カラーフィルタを用いて、液晶のセル組を行った。スペーサとして、積水ファインケミカル製SP−203(3μm)を散布し、セル中にメルク製ZLI−4792の液晶を注入した。これにより、液晶のレタデーションと厚みにより複屈折が起こり、電圧の印加の有無によって位相がπ変化する液晶セルを構成した。
【0053】
更に、前記液晶セルの上に、市販の1/4波長板を貼り付け、その進相軸に対して45°傾けて直線偏光板を貼り込んだ。
【0054】
上記のようにして完成した、カラーフィルタを含む液晶セルを、円偏光分離フィルムを置いたバックライト装置の上に設置したところ、液晶セルの電圧無印加状態では、直線偏光板を介しての光の洩れはほとんど観測されず、又、液晶セルに電圧を印加した状態では、印加した画素部分で着色光が透過してみえ、液晶表示パネルとして使用することができた。
【0055】
一方、使用環境を明るくして外光を前面から入射させたところ、選択透過反射液晶層(コレステリック液晶層)における補色光の反射がほとんど観察されず、従って、室内での観測結果は、着色層を用いないコレステリック液晶層のみのカラーフィルタの場合と比較して、液晶ディスプレイのコントラストが約3倍に向上していた。
【0056】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、液晶表示装置に入射する外光の補色反射光がほとんど発生することがなく、これによってディスプレイ面における画像のコントラストを大幅に向上することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の例に係る透過型液晶表示装置を示す略示断面図
【図2】同透過型液晶表示装置におけるカラーフィルタを拡大して示す断面図
【図3】同透過型液晶表示装置の暗状態を示す略示断面図
【符号の説明】
10…透過型液晶表示装置
12…バックライト装置
14…カラーフィルタ
14A…選択透過反射液晶層
14B…着色層
16…円偏光分離フィルム
20…液晶セル
22…1/4波長板
24…直線偏光板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transmissive liquid crystal display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device using a selective transmission / reflection color filter.
[0002]
[Prior art]
The transmissive color liquid crystal display device performs color display by irradiating backlight light from behind the liquid crystal cell and emitting light transmitted through the liquid crystal cell or light before transmission through the color filter from the surface of the liquid crystal panel. I am doing so.
[0003]
As such a liquid crystal display device, there is one in which a cholesteric film in which cholesteric liquid crystal is dispersed as a color filter is disposed on the light incident side of a liquid crystal cell as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-318807.
[0004]
This color filter has superior performance in luminance and color purity compared to conventional color filters using pigments and dyes. In particular, there is an advantage that the wavelength of the selectively reflected light changes depending on the temperature, and furthermore, the use of an ultraviolet curable cholesteric liquid crystal capable of maintaining the liquid crystal state by irradiation with ultraviolet rays can be easily manufactured as compared with the conventional case.
[0005]
The cholesteric liquid crystal and chiral nematic liquid crystal as described above have a characteristic that the director spirally changes in space in addition to the long-range alignment order of the liquid crystal molecular axes. That is, in the plane parallel to the liquid crystal molecular axis, the liquid crystal has the same alignment order as the nematic phase, but when moving to the adjacent plane, this local alignment direction is slightly rotated, and this is successively continuous. And has a spiral structure.
[0006]
On the other hand, natural light can be divided into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light, and the cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal has the above-mentioned right-handed and left-handed light components incident in parallel to the spiral axis of the liquid crystal. , Only the circularly polarized light component having the same rotational direction as the twist direction of the liquid crystal is reflected and the other circularly polarized light component is transmitted.
[0007]
At this time, since the phase of the reflected light does not change with respect to the incident light, the polarization direction is unchanged before and after the incident of the reflected light, and the wavelength of the reflected light depends on the twist pitch of the cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal. Change. This pitch varies depending on the addition amount of a chiral agent that generates a twisting force in the liquid crystal and an appropriate external field (for example, temperature, electric field, magnetic field, etc.).
[0008]
Therefore, by controlling the above parameters in the visible range, red, green and blue transmitted light can be formed, and light other than the transmitted light is reflected to the light source side and reused. Thus, the luminance can be set higher than that of the conventional color filter.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the color filter composed of the cholesteric liquid crystal or the chiral nematic liquid crystal as described above is used for a liquid crystal display, the backlight light from the back surface can be turned on / off with good contrast. For light, since the color filter reflects light having a wavelength other than that transmitted (complementary color light), the reflected light of complementary color is emitted as display light on the display surface.
[0010]
In this case, there is no problem when the usage environment of the liquid crystal display is dark, but in a bright environment, there is a problem that the color display on the display surface is disturbed by the color of the reflected light, resulting in a decrease in contrast.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is a color filter for a transmissive liquid crystal display device capable of obtaining accurate color display and high contrast on the display surface even in a bright place with a lot of external light. An object of the present invention is to provide a transmissive liquid crystal display device including the above.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
This invention, as claimed in claim 1, a backlight device for emitting backlight from the light exit surface, and a color filter that is disposed on the light exit surface side of the backlight device, the light exit side of the color filter are arranged, the oN / OFF of the applied voltage, the liquid crystal cell position loved shift amount of transparently light is to be a 0 or [pi, between the light exit surface side or the color filter and the liquid crystal cell of the liquid crystal cell A quarter wavelength plate that is arranged to shift the phase of transmitted light by a quarter wavelength, and a position on the light exit surface side of the liquid crystal cell and the light exit surface side of the quarter wavelength plate, A linearly polarizing plate that transmits linearly polarized light emitted from the one when the voltage is ON and blocks linearly polarized light when no voltage is applied, and the transmitted light intensity and display light intensity of the liquid crystal cell are Increase with applied voltage , The color filter, the light-transmissive substrate, at least red, green, arranged and patterned so as to correspond to each color of blue, among the corresponding color wavelength light, one of the right-hand circularly polarized light or left-handed circularly polarized light A selectively transmitting / reflecting liquid crystal layer composed of one of cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal that transmits only the circularly polarized light and reflects the other circularly polarized light and non-corresponding wavelength light, and is formed on the light incident side of the selectively transmitting / reflecting liquid crystal layer. The above object is achieved by a transmissive liquid crystal display device comprising a colored layer of the same color as the transmitted light.
[0015]
In the present invention, a color filter for a transmissive liquid crystal display device includes a selectively transmissive reflective liquid crystal layer made of one of cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal, and transmitted light formed on the external light incident side of the selective transmissive reflective liquid crystal layer. Because it is composed of colored layers of the same color, even when used in a bright environment with a lot of external light, the incident external light is absorbed by the colored layer before reaching the selectively transmissive reflective liquid crystal layer, and the color filter Therefore, the backlight layer that has passed through is hardly absorbed by the colored layer, and therefore, adverse effects due to reflection of external light can be reduced without reducing the light use efficiency.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0017]
As shown in FIG. 1, a transmissive liquid crystal display device 10 according to an example of an embodiment of the present invention includes a backlight device 12 that emits backlight light including wavelength light of red, green, and blue colors, And a selective transmission / reflection type color filter 14 that is patterned for each pixel, transmits only the corresponding wavelength light of red, green, and blue and reflects others, and further, the light exit surface of the backlight device 12 The circularly polarized light separating film 16, the color filter 14, the liquid crystal cell 20, the quarter wavelength plate 22, and the linearly polarizing plate 24 are stacked in this order.
[0018]
The color filter 14 and the liquid crystal cell 20 are disposed so as to be sandwiched between a pair of glass substrates 18A and 18B.
[0019]
The backlight device 12 is composed of, for example, a thin-film electroluminescence cell sandwiched between transparent resin sheets having transparent electrodes, and on the back side (lower side in FIG. 1), a reflection made of, for example, a metal thin film. Layer 12A is disposed.
[0020]
The reflection layer 12A is emitted from the electroluminescence cell, reflected by the circularly polarized light separating film 16 (described later), for example, reflects the right-handed circularly polarized light component again toward the circularly polarized light separating film 16, and at this time, the phase of the polarized light component Is used as a left-handed circularly polarized light component that can be transmitted through the circularly polarized light separating film 16 in whole or in part.
[0021]
Here, in FIG. 1, symbols R and L indicate right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light, respectively. In addition, “← →” and “•” (see FIG. 3) indicate electric field vibration vectors of linearly polarized light, respectively, “← →” is an in-plane direction, and “•” is a direction perpendicular to the plane.
[0022]
In the example of this embodiment, the circularly polarized light separating film 16 transmits the left-handed circularly polarized light L and reflects the right-handed circularly polarized light R. The film having birefringence is laminated in three or more layers. In addition, a quarter wavelength layer is laminated thereon. A film having birefringence as described above can be obtained by a method such as stretching a substance exhibiting in-plane birefringence such as a polycarbonate resin, a polyester resin, or a polyvinyl alcohol resin.
[0023]
Further, as the circularly polarized light separating film, a cholesteric liquid crystal is used, and the cholesteric liquid crystal has a spectrum, whereby the right-handed circularly polarized light R can be reflected in all visible light regions.
[0024]
As shown in FIG. 2 in an enlarged manner, the color filter 14 includes a selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A and a colored layer 14B formed on the light exit surface side. Reference numeral 14C in FIG. 2 indicates a black matrix.
[0025]
The selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A is composed of a cholesteric liquid crystal layer or a chiral nematic liquid crystal layer laminated on the glass substrate 18A. Of the backlight light which is non-polarized light, the left-handed light transmitted through the circularly polarized light separating film 16 is used. (Or right-handed) Reflects light of wavelengths other than red, green, and blue corresponding to circularly polarized light.
[0026]
Similar to the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A, the colored layer 14B is patterned for each pixel, and a pigment or dye having the same color as the light transmitted through the corresponding selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A is photocurable. It is formed dispersed in a transparent resin.
[0027]
The selective transmission / reflection layer 14A of the color filter 14 may be made of a cholesteric film or a chiral nematic film as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-318807.
[0028]
FIG. 1 shows four pixels in the liquid crystal cell 20 and respective parts corresponding thereto. Further, as shown in the figure, the color filter 14 has R, G, and B regions per pixel, and each region is light in the respective wavelength region, and only the left-handed circularly polarized light L is obtained. It transmits light and reflects left-handed circularly polarized light L in other wavelength regions.
[0029]
The liquid crystal cell 20 is a birefringence control (ECB) type, and controls the birefringence of the liquid crystal layer in the liquid crystal cell 20 by applying an electric field. The liquid crystal cell 20 is a VAN method, a PAN method, a HAN method, or the like. The phase shift amount of the transmitted light is set to 0 or π by turning on and off the applied voltage.
[0030]
Therefore, when the applied voltage is ON, the incident left-handed circularly polarized light L has a phase shift amount of 0, and thus is transmitted as it is. As shown in FIG. It is converted into circularly polarized light R and emitted.
[0031]
The quarter-wave plate 22 is a phase plate made of a polymer material such as polyimide, and has a function of converting incident circularly polarized light into linearly polarized light or vice versa. Accordingly, the quarter-wave plate 22 converts the left-handed circularly polarized light L and the right-handed circularly polarized light R incident from the liquid crystal cell 20 into two types of linearly polarized light whose polarization planes are orthogonal to each other.
[0032]
The linearly polarizing plate 24 is arranged so that the polarization direction of the transmitted light coincides with the direction of the electric field vibration vector of the linearly polarized light “← →” converted from the left-handed circularly polarized light L.
[0033]
In the transmissive liquid crystal display device 10, the non-polarized light emitted from the backlight device 12 passes only the left-handed circularly polarized light L through the circularly polarized light separating film 16 and enters the color filter 14.
[0034]
In the color filter 14, in the R, G, and B regions of each pixel of the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A, only light in the corresponding wavelength region is transmitted, and light in other wavelength regions is reflected.
[0035]
The colored layer 14B is patterned into R, G, and B similarly to the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A and is colored in the same color as the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A. The light of each color is transmitted without being absorbed and enters the liquid crystal cell 20.
[0036]
In the liquid crystal cell 20, when the applied voltage is ON, the incident left-handed circularly polarized light L is transmitted as it is and enters the quarter-wave plate 22, where the phase of the light is shifted by a quarter wavelength. The light is converted into linearly polarized light “← →” and emitted from the linearly polarizing plate 24 as display light. At this time, the transmitted light intensity and the display light intensity of the liquid crystal cell 20 increase with the applied voltage.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the voltage applied to the liquid crystal cell 20 is OFF, the phase of the transmitted light is shifted by π, so that the incident left-handed circularly polarized light L is changed to right-handed circularly polarized light R, and The quarter wavelength plate 22 is converted to “·” linearly polarized light, but this cannot be transmitted through the linearly polarizing plate 24, so that dark display is obtained.
[0038]
When the use environment of the transmissive liquid crystal display device 10 is bright and there is a lot of external light, external light enters through the linearly polarizing plate 24, the quarter-wave plate 22 and the liquid crystal cell 20 and reaches the color filter 14. .
[0039]
In the color filter 14, there is a colored layer 14B on the outside light incident side, and the colored layer 14B has the same color as the color of light transmitted through the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A. Only light is transmitted and others are absorbed.
[0040]
The light transmitted through the colored layer 14B is also transmitted through the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A of the same color.
[0041]
Therefore, external light does not generate complementary reflected light in the selective transmission / reflection liquid crystal layer 14A, and a display with higher contrast can be obtained even in a bright place.
[0042]
The colored layer 14B is formed by dispersing and coloring a pigment in a light transmissive resin, but the present invention is not limited to this, and the light transmitted through the selectively transmissive reflective liquid crystal layer 14A What is necessary is just to be colored in the same color.
[0043]
The quarter wavelength plate 22 is disposed between the liquid crystal cell 20 and the linear polarizing plate 24, but it may be disposed between the color filter 14 and the liquid crystal cell 20. In this case, the liquid crystal cell 20 is of a type that controls the direction of the polarization plane of linearly polarized light.
[0044]
【Example】
Examples of the color filter will be described in detail.
[0045]
First, in order to create a cholesteric liquid crystal layer as a selective transmission / reflection liquid crystal layer, a black pigment-dispersed photocurable resin is applied to a thickness of 1.5 μm on an alkali-free glass, and a black matrix is formed using a photomask. Exposed.
[0046]
Thereafter, a black matrix pattern is formed by performing alkali development, and then a photocurable cholesteric liquid crystal is applied to the thickness of 5 μm thereon, and the temperature is adjusted so that the central wavelength of the cholesteric liquid crystal is 450 nm. Then, one pixel pattern portion of the three pixel patterns of RGB (red, green, blue) was exposed with a photomask.
[0047]
Thereafter, the temperature was changed so that the reflection center wavelength by the cholesteric liquid crystal layer was adjusted to 550 nm, and the remaining portion was exposed entirely.
[0048]
Further, a photo-curing resin was applied thereon with a thickness of 5 μm, and mask exposure was performed in the same manner, so that a portion having a reflection center wavelength of 450 nm and a portion having a reflection center wavelength of 650 nm were adjusted.
[0049]
At this time, by forming the reflection center wavelength different from that of the previously formed cholesteric liquid crystal layer, a certain pixel reflects RG light and transmits only B light, and a certain pixel reflects RB light and reflects G. In some pixels, it is possible to reflect only GB light and transmit only R light in a certain pixel, thereby forming a selective transmission / reflection liquid crystal layer patterned in three colors of RGB.
[0050]
Next, a red pigment-dispersed photocurable resin (manufactured by Fuji Film Ohlin) is applied to the formed selective transmission / reflection liquid crystal layer to a thickness of 1 μm, and the selective transmission / reflection liquid crystal layer is coated using a photomask. A red filter was formed only on the red transmitting part.
[0051]
In the same procedure, each color of green and blue was repeated to finally form a colored layer that was patterned to form a color filter as shown in FIG.
[0052]
Next, a liquid crystal cell group was formed using the color filter. As a spacer, SP-203 (3 μm) manufactured by Sekisui Fine Chemical was dispersed, and liquid crystal ZLI-4792 manufactured by Merck was injected into the cell. As a result, a liquid crystal cell was formed in which birefringence occurred due to the retardation and thickness of the liquid crystal, and the phase changed by π depending on whether or not a voltage was applied.
[0053]
Further, a commercially available quarter wavelength plate was attached on the liquid crystal cell, and a linear polarizing plate was attached at an angle of 45 ° with respect to the fast axis.
[0054]
When the liquid crystal cell including the color filter completed as described above was placed on the backlight device on which the circularly polarized light separating film was placed, the light passed through the linearly polarizing plate in the state where no voltage was applied to the liquid crystal cell. In the state where voltage was applied to the liquid crystal cell, the colored light was seen to be transmitted through the applied pixel portion, and it could be used as a liquid crystal display panel.
[0055]
On the other hand, when the usage environment is brightened and external light is made incident from the front surface, almost no reflection of the complementary color light is observed in the selective transmission / reflection liquid crystal layer (cholesteric liquid crystal layer). The contrast of the liquid crystal display was improved about three times as compared with the case of the color filter having only the cholesteric liquid crystal layer without using.
[0056]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, there is almost no complementary color reflected light of external light incident on the liquid crystal display device, which can greatly improve the contrast of the image on the display surface. Has an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a transmissive liquid crystal display device according to an example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a color filter in the transmissive liquid crystal display device. Schematic sectional view showing the dark state of a transmissive liquid crystal display device.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transmission-type liquid crystal display device 12 ... Backlight apparatus 14 ... Color filter 14A ... Selective transmission reflection liquid crystal layer 14B ... Colored layer 16 ... Circularly polarized light separation film 20 ... Liquid crystal cell 22 ... 1/4 wavelength plate 24 ... Linear polarizing plate

Claims (1)

出光面からバックライト光を出射するバックライト装置と、前記バックライト装置の前記出光面側に配置されたカラーフィルタと、このカラーフィルタの出光側に配置され、印加電圧のON/OFFにより過光の位相シフト量が0又はπとなるようにされた液晶セルと、この液晶セルの出光面側又は前記カラーフィルタと液晶セルの間の一方に配置され、透過光の位相を1/4波長シフトする1/4波長板と、前記液晶セルの出光面側で且つ前記1/4波長板の出光面側となる位置に配置され、前記電圧ON時に該一方から出光する直線偏光を透過し、且つ、電圧無印加時の直線偏光を遮断する直線偏光板と、を有してなり、前記液晶セルの透過光強度及び表示光強度は印加電圧に伴い増加するようにされ、前記カラーフィルタは、光透過性基板上に、少なくとも赤、緑、青の各色に対応してパターニングして配置され、対応する色の波長光のうち、右旋円偏光又は左旋円偏光の一方の円偏光のみを透過し、他方の円偏光及び対応しない波長光を反射するコレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶の一方からなる選択透過反射液晶層と、この選択透過反射液晶層の外光入射側に形成された透過光と同色の着色層と、を有してなることを特徴とする透過型液晶表示装置。A backlight device for emitting backlight from the light exit surface, and a color filter that is disposed on the light exit surface side of the backlight device is disposed on the light exit side of the color filter, the ON / OFF of the applied voltage, Toru a liquid crystal cell position loved shift amount of the over light is to be a 0 or [pi, this is arranged on one of between the light exit surface side or the color filter and the liquid crystal cell of the liquid crystal cell, a phase of the transmitted light 1 ¼ wavelength plate that shifts by ¼ wavelength, and linearly polarized light that is arranged at a position on the light exit surface side of the liquid crystal cell and on the light exit surface side of the quarter wavelength plate and that emits light from the one when the voltage is ON. A linearly polarizing plate that transmits and blocks linearly polarized light when no voltage is applied. The transmitted light intensity and display light intensity of the liquid crystal cell increase with an applied voltage, and the color The filter is light transmissive On the conductive substrate, is patterned and arranged corresponding to each color of at least red, green, and blue, and transmits only one circularly polarized light of right-handed circularly polarized light or left-handed circularly polarized light among the corresponding wavelength light, A selective transmission / reflection liquid crystal layer composed of one of cholesteric liquid crystal or chiral nematic liquid crystal that reflects the other circularly polarized light and non-corresponding wavelength light, and the same color as the transmitted light formed on the external light incident side of the selective transmission / reflection liquid crystal layer A transmissive liquid crystal display device.
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