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JP2004069835A - Liquid crystal display - Google Patents

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JP2004069835A
JP2004069835A JP2002226173A JP2002226173A JP2004069835A JP 2004069835 A JP2004069835 A JP 2004069835A JP 2002226173 A JP2002226173 A JP 2002226173A JP 2002226173 A JP2002226173 A JP 2002226173A JP 2004069835 A JP2004069835 A JP 2004069835A
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JP
Japan
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liquid crystal
layer
display device
light
crystal display
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Application number
JP2002226173A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Tsuda
津田　和彦
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】比較的簡易な構造で光の利用効率が高い透過反射両用型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】互いに対向する一対の基板と一対の基板の間に設けられた第１液晶層３０とを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶セル４０と、液晶セルを介して互いに対向する第１および第２偏光子５２，５４と、第２偏光子５４に対して液晶セル４０とは反対側に設けられ、第１の偏光状態の光を反射し、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の光を透過する偏光選択反射層６０と、第２偏光子５４と前記偏光選択反射層６０との間に設けられた第２液晶層７０と、を有する液晶表示装置である。
【選択図】　図１A transflective liquid crystal display device having a relatively simple structure and high light use efficiency is provided.
A liquid crystal cell including a pair of substrates facing each other and a first liquid crystal layer provided between the pair of substrates, the liquid crystal cell having a plurality of pixels arranged in a matrix, and a liquid crystal cell interposed therebetween. First and second polarizers 52 and 54 opposed to each other, and provided on the opposite side of the liquid crystal cell 40 with respect to the second polarizer 54, reflect light in the first polarization state, and A liquid crystal display comprising: a polarization selective reflection layer 60 that transmits light in a second polarization state different from the second polarization state; and a second liquid crystal layer 70 provided between the second polarizer 54 and the polarization selective reflection layer 60. Device.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、透過モードの表示と反射モードの表示とを行うことが可能な透過反射両用型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワードプロセッサ、ラップトップ型パーソナルコンピュータおよびポケットテレビなどへの液晶表示装置の応用が急速に進展している。特に、透過反射両用型の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置が有する利点と反射型液晶表示装置が有する利点とを兼ね備えていることから、携帯電話用ディスプレイとして注目されている。
【０００３】
従来、透過反射両用型液晶表示装置としては、半透過反射板（ハーフミラー）により一部の光を反射モードの表示に用いて一部の光を透過モードの表示に用いる方式や、穴あき反射板により画素を透過領域（透過モードで表示を行う領域）と反射領域（反射モードで表示を行う領域）とに分割する方式の液晶表示装置が一般的である。
【０００４】
しかしながら、これらの方式は、いずれも画素に入射した光の一部を反射し、一部を透過する方式であるため、それぞれの表示モードにおける光の利用効率が低く、透過モードの表示も反射モードの表示も暗くなってしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、特開平１０−２０６８４４号公報は、液晶セルの背面側に、高分子分散型のコレステリック液晶層とこれを介して互いに対向する一対の電極とからなる選択光反射層を設けた液晶表示装置を開示している。この液晶表示装置においては、コレステリック層に印加される電圧を変化させることによって、選択光反射層を透過状態と反射状態とに切り替えることができ、選択光反射層が透過状態のときにはバックライトからの光を用いた透過モードの表示を行い、選択光反射層が反射状態のときには外光を用いた反射モードの表示を行う。従って、透過モードの表示と反射モードの表示の両方において、光の利用効率が高く、明るい表示が実現される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高分子分散型コレステリック層に電圧を印加することによってその透過状態と反射状態とを切り替えるためには、一般に５０Ｖ以上の高電圧を必要とするので、上記特開平１０−２０６８４４号公報に開示されている液晶表示装置においては、液晶セルが有する液晶層を駆動する電源に加え、別途に高電圧電源が必要となってしまう。そのため、液晶表示装置の低消費電力性や携帯性が損なわれてしまう。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡易な構造で光の利用効率が高い透過反射両用型の液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた第１液晶層とを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶セルと、前記液晶セルを介して互いに対向する第１および第２偏光子と、前記第２偏光子に対して前記液晶セルとは反対側に設けられ、第１の偏光状態の光を反射し、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の光を透過する偏光選択反射層と、前記第２偏光子と前記偏光選択反射層との間に設けられた第２液晶層と、を有し、そのことによって上記目的が達成される。
【０００９】
ある好適な実施形態において、前記偏光選択反射層は、第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過する。前記偏光選択反射層は、前記第２偏光子の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光子の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を透過する構成としてもよい。あるいは、前記偏光選択反射層は、前記第２偏光子の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光子の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を透過する構成としてもよい。前記第２液晶層は、捩れ配向型ネマチック液晶層であってもよい。
【００１０】
ある好適な実施形態において、前記偏光選択反射層は、右回りの円偏光および左回りの円偏光の一方を反射し、他方を透過する。前記第２液晶層は、平行配向型ネマチック液晶層であってもよい。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記平行配向型ネマチック液晶層は、表示に用いる光の波長をλとしたとき、前記平行配向型ネマチック液晶層に印加される電圧の大きさに応じて、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／４）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋３／４）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態とをとる。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記第２偏光子と前記偏光選択反射層との間に設けられた４分の１波長板をさらに有し、前記平行配向型ネマチック液晶層は、表示に用いる光の波長をλとしたとき、前記平行配向型ネマチック液晶層に印加される電圧の大きさに応じて、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝ｋ・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／２）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態とをとる。
【００１３】
前記偏光選択反射層が、第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過する構成においては、前記偏光選択反射層に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた照明装置と、前記照明装置と前記偏光選択反射層との間に設けられた４分の１波長板と、前記照明装置に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた反射層と、を有してもよい。
【００１４】
前記偏光選択反射層が、右回りの円偏光および左回りの円偏光の一方を反射し、他方を透過する構成においては、前記偏光選択反射層に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた照明装置と、前記照明装置に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた反射層と、を有してもよい。
【００１５】
前記第２液晶層に電圧を印加する電圧印加手段を備える構成としてもよい。
【００１６】
前記電圧印加手段は、前記第２液晶層を介して対向する一対の電極であることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態の液晶表示装置を説明する。なお、以下では、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置について、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限られず、ＭＩＭを用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置や単純マトリクス型液晶表示装置に適用することができる。
【００１８】
（実施形態１）
図１および図２を参照しながら、本発明による実施形態１の液晶表示装置１００の構造を説明する。液晶表示装置１００は、透過モードの表示と反射モードの表示とを行うことができる透過反射両用型の液晶表示装置であり、図１は、反射モードで表示を行う様子を模式的に示し、図２は、透過モードで表示を行う様子を模式的に示している。
【００１９】
液晶表示装置１００は、図１および図２に示すように、液晶セル４０と、液晶セル４０を介して互いに対向する第１偏光子５２および第２偏光子５４とを有する。
【００２０】
液晶セル４０は、アクティブマトリクス基板（以下、「ＴＦＴ基板」と呼ぶ。）１０と、アクティブマトリクス基板１０に対向する対向基板（「カラーフィルタ基板」とも呼ぶ。）２０と、これらの間に設けられた第１液晶層３０とを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。液晶セル４０のより詳細な構造については後述する。
【００２１】
液晶セル４０の上面側（観察者側）に第１偏光子（例えば偏光板や偏光フィルム）５２が設けられ、液晶セル４０の下面側（観察者とは反対側）に第２偏光子（例えば偏光板や偏光フィルム）５４が設けられる。
【００２２】
液晶表示装置１００は、さらに、第２偏光子５４に対して液晶セル４０とは反対側に設けられた偏光選択反射層６０と、第２偏光子５４と偏光選択反射層６０との間に設けられた第２液晶層７０とを有する。第２液晶層７０および偏光選択反射層６０に対して液晶セル４０とは反対側に、図２に示したように照明装置（バックライト）８０が設けられる。
【００２３】
偏光選択反射層６０は、特定の偏光状態（便宜上、「第１の偏光状態」と呼ぶ。）の光を反射し、この第１の偏光状態とは異なる特定の偏光状態（「第２の偏光状態」と呼ぶ。）の光を透過する。より具体的には、偏光選択反射層６０は、特定の偏光方向（「第１の偏光方向」と呼ぶ。）の直線偏光を反射し、第１の偏光方向に直交する偏光方向（「第２の偏光方向」と呼ぶ。）の直線偏光を透過する。
【００２４】
第２液晶層７０は、ここでは、初期配向状態の液晶分子の捩れ角度（ツイスト角度）がゼロよりも大きい捩れ配向型（ツイスト配向型）ネマチック液晶層である。
【００２５】
図３、図４および図５を参照しながら、液晶表示装置１００の構造をより詳細に説明する。
【００２６】
液晶表示装置１００の液晶セル４０を構成するＴＦＴ基板１０は、図３および図４に示すように、透明基板（例えばガラス基板）１１と、透明基板１１上に形成されたＴＦＴ１２と、ＴＦＴ１２に電気的に接続された走査配線１３、信号配線１４および画素電極１５とを有している。ＴＦＴ基板１０は、さらに、補助容量電極１６と補助容量配線１７とを有している。
【００２７】
ＴＦＴ１２のゲート電極１２Ｇ、走査配線１３および補助容量配線１７を覆うように、典型的には、ＴＦＴ基板１０のほぼ全面に、絶縁層１８が形成されている。絶縁層１８上に、ＴＦＴ１２を構成する半導体層（例えばａ−Ｓｉ層）１９ａおよびコンタクト層（ｎ＋型ａ−Ｓｉ層）１９ｂと、信号配線１４と、ＴＦＴ１２のソース電極１２Ｓおよびドレイン電極１２Ｄと、補助容量電極１６と、画素電極１５とが形成されている。画素電極１５は、透明導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されている。
【００２８】
対向基板２０は、透明基板２１と、透明基板２１上に形成されたカラーフィルタ２２と、カラーフィルタ２２上に形成された対向電極２５とを有している。対向電極２５は、透明導電材料（例えばＩＴＯ）から形成されており、典型的には、単一の導電膜から形成されたべた電極である。
【００２９】
第１液晶層３０としては、偏光を利用する表示モードでの表示が可能な液晶層が用いられる。第１液晶層３０は、ここでは、捩れ配向型ネマチック液晶層である。
【００３０】
偏光選択反射層６０は、本実施形態では、ガラス基板６２上に貼り付けられている。第１の偏光方向の直線偏光を反射し、且つ、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過する偏光選択反射層６０として、ここでは、住友３Ｍ社製Ｄ−ＢＥＦ６を用いる。勿論、これに限定されず、光反射性を有する金属（例えばＡｌ）で表示に用いる光の波長以下の間隔（例えば１５０ｎｍ）のスリットを形成したワイヤーグリッド偏光板（例えばモクステック社製のワイヤーグリッド偏光板）を用いてもよい。
【００３１】
偏光選択反射層６０上には、オーバーコート層としての透明樹脂層６４が形成されており、この透明樹脂層６４上に透明電極（例えばＩＴＯ層）６６が形成されている。一方、液晶セル４０の下面側に設けられた第２偏光子５４の表面にもオーバーコート層としての透明樹脂層７４が形成されており、透明樹脂層７４上に透明電極（例えばＩＴＯ層）７６が形成されている。透明電極６６および透明電極７６は、典型的には、それぞれが単一の導電膜から形成された一対のべた電極である。
【００３２】
第２液晶層７０は、透明電極６６と透明電極７６との間に設けられている。第２液晶層７０は、ここでは、捩れ角度が９０°の捩れ配向型ネマチック液晶層である。第２液晶層７０が有する液晶分子の配向状態は、透明電極６６と透明電極７６との間に印加される電圧の大きさに応じて変化する。すなわち、第２液晶層７０を介して互いに対向する一対の透明電極６６および７６は、第２液晶層に電圧を印加する電圧印加手段として機能する。
【００３３】
第１偏光子５２、第２偏光子５４および偏光選択反射層６０の透過軸方向と、第１液晶層３０および第２液晶層７０の液晶分子の配向方向とを図５中に矢印で示す。
【００３４】
第１偏光子５２および第２偏光子５４は、それぞれの透過軸が直交するように配設されている。第１液晶層３０の上面３０ａにおいては、液晶分子の配向方向は第１偏光子５２の透過軸方向と一致する。第１液晶層３０の下面３０ｂにおいては、液晶分子の配向方向は第２偏光子５４の透過軸方向と一致する。
【００３５】
偏光選択反射層６０は、透過軸方向が第２偏光子５４の透過軸方向と直交するように配設されている。つまり、本実施形態では、偏光選択反射層６０は、第２偏光子５４の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を反射し、第２偏光子５４の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を透過する。
【００３６】
第２液晶層７０の上面７０ａにおいては、液晶分子の配向方向は第２偏光子５４の透過軸方向と一致する。第２液晶層７０の下面７０ｂにおいては、液晶分子の配向方向は偏光選択反射層６０の透過軸と一致する。
【００３７】
上述した構造を有する液晶表示装置１００の動作を図１および図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、第１偏光子５２の透過軸が紙面に平行であり、第２偏光子５４の透過軸が紙面に垂直であり、偏光選択反射層６０の透過軸が紙面に平行である場合について説明する。
【００３８】
まず、図１を参照しながら、反射モードでの表示時の動作を説明する。
【００３９】
反射モードでの表示を行う際、第２液晶層７０に所定の電圧が印加されることによって第２液晶層７０の液晶分子は層面に対して略垂直に配向する。この状態では、第２液晶層７０の液晶分子は第２液晶層７０を通過する光の偏光状態を変化させない。
【００４０】
観察者側から液晶表示装置１００に入射する外光は、第１偏光子５２を通過すると紙面に平行に振動する直線偏光となる。第１液晶層３０に電圧が印加されておらず、図１の左側に示したように液晶分子が捩れ配向している画素においては、第１偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられるので、紙面に垂直に振動する光として第２偏光子５４に入射し、ほとんど吸収されることなく第２偏光子５４を通過する。第２偏光子５４を通過した光は、第２液晶層７０に入射し、偏光方向を変化させられることなく偏光選択反射層６０に到達して反射する。偏光選択反射層６０で反射した光は、再び第２液晶層７０を通過して紙面に垂直な方向に振動する光として第２偏光子５４に到達し、ほとんど吸収されることなく第１液晶層３０に入射する。第１液晶層３０に入射した光は、第１液晶層３０を通過する課程で偏光方向を９０°回転され、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５２に到達し、その後、ほとんど吸収されることなく第１偏光子５２を通過して観察者側に出射し、白表示が行われる。
【００４１】
一方、第１液晶層３０に所定の大きさの電圧が印加され、図１の右側に示したように液晶分子が基板面に対して略垂直に配向している画素においては、第１偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を回転させられることがないので、紙面に平行に振動する光として第２偏光子５４に到達して第２偏光子５４に吸収される。そのため、観察者側に光が出射せず、黒表示が行われる。
【００４２】
このように、第２液晶層７０と偏光選択反射層６０とが、第２偏光子５４から出射する直線偏光を反射する反射層として機能することによって、反射モードでの表示が可能になる。
【００４３】
次に、図２を参照しながら、透過モードでの表示時の動作を説明する。
【００４４】
透過モードでの表示を行う際、第２液晶層７０には電圧は印加されず、第２液晶層７０の液晶分子は層面に対して平行に配向するとともに、捩れ配向している。この状態では、第２液晶層７０の液晶分子は第２液晶層７０を通過する光の偏光方向を９０°回転させる。
【００４５】
照明装置（バックライト）８０から偏光選択反射層６０に到達した光のうち、紙面に垂直に振動する光は偏光選択反射層６０で反射され、紙面に平行に振動する光は偏光選択反射層６０を透過して第２液晶層７０に入射する。第２液晶層７０に入射した光は、第２液晶層７０を通過する際に偏光方向を９０°回転させられるので、紙面に垂直に振動する光として第２偏光子５４に到達し、ほとんど吸収されることなく第２偏光子５４を通過する。
【００４６】
第１液晶層３０に電圧が印加されておらず、図２の左側に示したように液晶分子が捩れ配向している画素においては、第２偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられるので、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５４に到達し、その後、ほとんど吸収されることなく第１偏光子５４を通過して観察者側に出射し、白表示が行われる。
【００４７】
一方、第１液晶層３０に所定の大きさの電圧が印加され、図２の右側に示したように液晶分子が基板面に対して略垂直に配向している画素においては、第２偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられることがないので、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５２に到達して第１偏光子５２に吸収される。そのため、観察者側に光が出射せず、黒表示が行われる。
【００４８】
このように、第２液晶層７０と偏光選択反射層６０とが、照明装置（バックライト）８０から出射された光を透過する透過層として機能することによって、透過モードでの表示が可能になる。
【００４９】
図６（ａ）および（ｂ）に、反射モードでの表示時に白表示および黒表示を行うための、第１液晶層３０および第２液晶層７０への印加電圧の一例を示す。図６（ａ）および（ｂ）に示したように、黒表示を行うための第１液晶層３０への印加電圧（ここでは±４Ｖ）と同程度の電圧を第２液晶層７０に印加することによって、反射モードでの表示を行うことができる。
【００５０】
図７（ａ）および（ｂ）に、透過モードでの表示時に白表示および黒表示を行うための、第１液晶層３０および第２液晶層７０への印加電圧の一例を示す。図７（ａ）および（ｂ）に示したように、第２液晶層７０に電圧が印加されないことによって、透過モードでの表示を行うことができる。
【００５１】
図８および図９に、本実施形態の液晶表示装置１００における、反射光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性と、透過光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性とを示す。図８および図９に示したように、第２液晶層７０への印加電圧の有無に応じて切り替えられる反射モードと透過モードの両方の表示モードにおいて、問題のない表示を行うことができる。
【００５２】
上述したように、本発明による液晶表示装置１００は、第２偏光子５４に対して液晶セル４０とは反対側に設けられ、第１の偏光状態の光を反射し、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の光を透過する偏光選択反射層６０と、第２偏光子５４と偏光選択反射層６０との間に設けられた第２液晶層７０とを有している。偏光選択反射層６０および第２液晶層７０は、協同的に、液晶セル４０側からの光を反射することができ、また、照明装置（バックライト）８０からの光を透過することができる。言い換えると、偏光選択反射層６０と第２液晶層７０とは、液晶セル４０からの光を反射する反射状態と照明装置８０からの光を透過する透過状態とを切り替えることができるアクティブミラーとして機能する。従って、液晶表示装置１００においては、第２液晶層７０と偏光選択反射層６０とが協同的に液晶セル４０側からの光を反射することによって反射モードの表示が行なわれ、第２液晶層７０と偏光選択反射層６０とが協同的に照明装置８０からの光を透過することによって透過モードの表示が行われる。
【００５３】
半透過反射板（ハーフミラー）を用いる方式や、穴あき反射板により画素を透過領域と反射領域とに分割する方式の液晶表示装置においては、液晶セルに入射する光の一部を反射し、一部を透過して表示に用いるので、それぞれのモードの表示において、液晶セルに入射する光の一部が表示に寄与しない。これに対して、本発明による液晶表示装置１００においては、透過モードでの表示時、すなわち、第２液晶層７０および偏光選択反射層６０が透過状態であるときには、透過型液晶表示装置と同様に光を利用できるし、反射モードでの表示時、すなわち、第２液晶層７０および偏光選択反射層６０が反射状態であるときには、反射型液晶表示装置と同様に光を利用できる。そのため、光の利用効率が高く、明るい表示が実現される。
【００５４】
また、本発明による液晶表示装置１００においては、第２液晶層７０と偏光選択反射層６０とを用いて透過モードと反射モードとの切り替えを行うので、第２液晶層７０として特殊な液晶層を用いる必要はなく、液晶表示装置の全体としての構成を比較的簡易な構造とすることができる。第２液晶層７０は、それ自体が光を反射する機能を有する必要はなく、高分子分散型のコレステリック液晶層などの、駆動に高電圧が必要な液晶層である必要はない。従って、液晶表示装置１００においては、第２液晶層７０を、液晶セル４０が有する第１液晶層３０を駆動する電源を用いて駆動することができるので、別途に高電圧電源を必要とせず、そのため、液晶表示装置の低消費電力性や携帯性を損なうことがない。
【００５５】
第２液晶層７０としては、例えば、本実施形態のように捩れ配向型ネマチック液晶層を用いることができる。一般に、捩れ配向型ネマチック液晶層は、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）効果を利用する平行配向モードの液晶層に比べ、セル厚むらに対するマージンが大きい。従って、第２液晶層７０として捩れ配向型ネマチック液晶層を用いると、セル厚むらに対するマージンを大きくすることができるので、液晶表示装置の生産性を高くすることができる。
【００５６】
また、第２液晶層７０を駆動する電圧印加手段は、第２液晶層７０の複数の領域（例えば複数の画素に対応する領域）に独立に電圧を印加できる構成を有している必要はない。電圧印加手段として、第２液晶層７０を介して互いに対向する一対の電極（べた電極）を用いると、液晶表示装置の構成をより簡素化することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、偏光選択反射層６０が、第２偏光子５４の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を反射し、第２偏光子５４の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を透過する場合について説明したが、本発明は勿論これに限定されない。偏光選択反射層６０は、例えば、第２偏光子５４の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を反射し、第２偏光子５４の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を透過してもよい。このような構成を採用する場合には、上述した動作の説明とは逆に、第２液晶層７０に電圧が印加されない状態で反射モードの表示が行われ、第２液晶層７０に電圧が印加されて第２液晶層７０の液晶分子が垂直に配向した状態で透過モードの表示が行われる。
【００５８】
なお、図２などに例示した構成において、バックライト８０からランダムな偏光状態の光が出射すると、偏光選択反射層６０で約半分の光が反射してしまう。図１０に示す液晶表示装置１００Ａのように、バックライト８０と偏光選択反射層６０との間に４分の１波長板８２を設け、バックライト８０の背面側（バックライト８０に対して液晶セル４０とは反対側）に反射層８４を設けると、偏光選択反射層６０で反射された光を表示に利用できるようになり、光の利用効率をさらに向上することができる。
【００５９】
図１０および図１１を参照しながらより具体的に説明する。図１１は、液晶表示装置１００Ａにおいてバックライト８０から出射した光が進行する様子を模式的に示す図である。図１０および図１１に示す液晶表示装置１００Ａは、バックライト８０と偏光選択反射層６０との間に設けられた４分の１波長板８２と、バックライト８０の背面側に設けられた反射層（例えば反射板）８４とを有する以外は液晶表示装置１００と同様の構成を有している。
【００６０】
液晶表示装置１００Ａにおいて、バックライト８０から出射したランダムな偏光状態の光は、４分の１波長板８２を通過した後に偏光選択反射層６０に到達する。ランダムな偏光状態の光は、４分の１波長板８２を通過してもランダムな偏光状態のままであるので、偏光選択反射層６０に到達した光のうち、約半分が偏光選択反射層６０を透過し、約半分が偏光選択反射層６０で反射する。具体的には、偏光選択反射層６０の透過軸に平行な方向に振動する光（ここでは紙面に平行な方向に振動する光）は偏光選択反射層６０を透過し、偏光選択反射層６０の透過軸に直交する方向に振動する光（ここでは紙面に直交する方向に振動する光）は偏光選択反射層６０で反射する。
【００６１】
偏光選択反射層６０で反射した光（直線偏光）は、再び４分の１波長板８２を通過する際に円偏光（ここでは右円偏光）に変換され、バックライト８０を介してその背面側に設けられた反射層８４に到達して反射する。反射層８４で反射される際、円偏光は、その回転方向を逆転されるので、右円偏光として反射層８４に到達した光は、反射された後は左円偏光となり、バックライト８０を介して再び液晶セル４０側に進行する。液晶セル４０側に進行する左円偏光は、４分の１波長板８２を通過する際に紙面に対して平行な方向に振動する直線偏光に変換されるので、偏光選択反射層６０を透過する。
【００６２】
このように、液晶表示装置１００Ａにおいては、一旦偏光選択反射層６０で反射された光を液晶セル４０に入射させることができるので、照明装置（バックライト）８０から出射する光を効率よく液晶セル４０に入射させることができる。そのため、光の利用効率がさらに向上し、より明るい表示が実現される。図１２に、液晶表示装置１００Ａにおける、透過光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性を示す。図１２に示したように、液晶表示装置１００Ａでは、上述した液晶表示装置１００と比較して約１．５倍の明るさが得られる。
【００６３】
（実施形態２）
図１３、図１４および図１５を参照しながら、本発明による実施形態２の液晶表示装置２００の構造を説明する。図１３は、液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、図１４は反射モードで表示を行う様子を模式的に示す図であり、図１５は、透過モードで表示を行う様子を模式的に示す図である。なお、以下では、液晶表示装置１００と異なる点を中心に説明することとし、液晶表示装置１００と実質的に同様の機能を有する構成要素については図中に同じ参照符号で示してその説明を省略する。
【００６４】
液晶表示装置２００は、図１３、図１４および図１５に示すように、偏光選択反射層として、右回りの円偏光（右円偏光）および左回りの円偏光（左円偏光）の一方を反射し、他方を透過する偏光選択反射層６０’を備えている。なお、ここでは、右円偏光を反射し、左円偏光を透過する偏光選択反射層６０’を例示している。また、液晶表示装置２００は、初期配向状態の液晶分子の捩れ角度（ツイスト角度）がゼロである平行配向型（ホモジニアス配向型）ネマチック液晶層を第２液晶層７０’として備えている。
【００６５】
偏光選択反射層６０’は、例えば、コレステリック相を呈する高分子液晶材料から形成されたコレステリック液晶層であり、図１３に示したように、コレステリック相における螺旋構造の螺旋軸がガラス基板６２に対して略垂直になるように形成されている。なお、コレステリック液晶層は、螺旋構造の螺旋周期の長さに応じた波長域の光を選択的に反射するので、より広範囲の波長域の光を効率よく反射する観点からは、偏光選択反射層６０’は、螺旋周期が異なる２層以上のコレステリック液晶層を積層して形成されていることが好ましい。
【００６６】
第２液晶層７０’は、本実施形態では、平行配向型ネマチック液晶層である。また、第２液晶層７０’は、本実施形態では、表示に用いる光の波長をλとしたとき、第２液晶層７０’に印加される電圧の大きさに応じて、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝λ／４の関係をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝３λ／４の関係をほぼ満足する配向状態とをとる。リタデーションΔｎ・ｄは、液晶層の複屈折率Δｎと液晶層の厚さｄとの積で規定される。例えば、誘電率異方性Δｎ＝０．０９の液晶材料を用い、セルギャップ（第２液晶層７０’の厚さ）が４．５μｍとなるように第２液晶層７０’を形成すると、電圧無印加状態でのリタデーションΔｎ・ｄは４０５ｎｍであり、波長が５５０ｎｍの光に対してΔｎ・ｄ＝３λ／４の関係をほぼ満足する。また、±２．５Ｖの電圧が印加された状態でのリタデーションΔｎ・ｄは１３５ｎｍであり、波長が５５０ｎｍの光に対してΔｎ・ｄ＝λ／４の関係をほぼ満足する。
【００６７】
第１偏光子５２および第２偏光子５４の透過軸方向と、偏光選択反射層６０’が透過する偏光の回転方向と、第１液晶層３０および第２液晶層７０’の液晶分子の配向方向とを図１６中に矢印で示す。
【００６８】
第１偏光子５２および第２偏光子５４は、それぞれの透過軸が直交するように配設されている。第１液晶層３０の上面３０ａにおいては、液晶分子の配向方向は第１偏光子５２の透過軸方向と一致する。第１液晶層３０の下面３０ｂにおいては、液晶分子の配向方向は第２偏光子５４の透過軸方向と一致する。
【００６９】
偏光選択反射層６０’は、左円偏光を透過する。平行配向型ネマチック液晶層である第２液晶層７０’の液晶分子の配向方向は、上面７０ａ’および下面７０ｂ’のいずれにおいても第２偏光子５４の透過軸方向と４５°の角度をなしている。
【００７０】
上述した構造を有する液晶表示装置２００の動作を図１４および図１５を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、第１偏光子５２の透過軸が紙面に平行であり、第２偏光子５４の透過軸が紙面に垂直であり、偏光選択反射層６０’が右円偏光を反射し、左円偏光を透過する場合について説明する。
【００７１】
まず、図１４を参照しながら、反射モードでの表示時の動作を説明する。
【００７２】
反射モードでの表示を行う際、第２液晶層７０’には電圧は印加されず、第２液晶層７０’の液晶分子は層面に対して平行に配向している。この状態では、第２液晶層７０’は、Δｎ・ｄ＝３λ／４の関係をほぼ満足し、４分の３波長板（３λ／４板）として機能する。
【００７３】
観察者側から液晶表示装置２００に入射する外光は、第１偏光子５２を通過すると紙面に平行に振動する直線偏光となる。第１液晶層３０に電圧が印加されておらず、図１４の左側に示したように液晶分子が捩れ配向している画素においては、第１偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられるので、紙面に垂直に振動する光として第２偏光子５４に入射し、ほとんど吸収されることなく第２偏光子５４を通過する。第２偏光子５４を通過した光は、第２液晶層７０’に入射し、４分の３波長板として機能する第２液晶層７０’によって右円偏光に変換される。第２液晶層７０’を通過して右円偏光に変換された光は、偏光選択反射層６０’に到達して反射され、再び第２液晶層７０’を通過して紙面に垂直な方向に振動する直線編光に変換される。直線偏光に変換された光は、その後、第２偏光子５４に到達し、ほとんど吸収されることなく第１液晶層３０に入射する。第１液晶層３０に入射した光は、第１液晶層３０を通過する課程で偏光方向を９０°回転され、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５２に到達し、その後、ほとんど吸収されることなく第１偏光子５２を通過して観察者側に出射し、白表示が行われる。
【００７４】
一方、第１液晶層３０に所定の大きさの電圧が印加され、図１４の右側に示したように液晶分子が基板面に対して略垂直に配向している画素においては、第１偏光子５２を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を回転させられることがないので、紙面に平行に振動する光として第２偏光子５４に到達して第２偏光子５４に吸収される。そのため、観察者側に光が出射せず、黒表示が行われる。
【００７５】
このように、第２液晶層７０’と偏光選択反射層６０’とが、第２偏光子５４から出射する光を反射する反射層として機能することによって、反射モードでの表示が可能になる。
【００７６】
次に、図１５を参照しながら、透過モードでの表示時の動作を説明する。
【００７７】
透過モードでの表示を行う際、第２液晶層７０’に所定の電圧が印加されることによって第２液晶層７０’の液晶分子は層面に対して所定の角度で傾斜配向する。より具体的には、第２液晶層７０’は、Δｎ・ｄ＝λ／４の関係をほぼ満足するように所定の大きさの電圧を印加されて４分の１波長板（λ／４板）として機能する。
【００７８】
照明装置（バックライト）８０から偏光選択反射層６０’に到達した光のうち、右円偏光は偏光選択反射層６０’で反射され、左円偏光は偏光選択反射層６０’を透過して第２液晶層７０’に入射する。第２液晶層７０’に入射した光は、４分の１波長板として機能する第２液晶層７０’を通過する際に紙面に垂直に振動する直線偏光に変換される。直線偏光に変換された光は、第２偏光子５４に到達し、ほとんど吸収されることなく第２偏光子５４を通過する。
【００７９】
第１液晶層３０に電圧が印加されておらず、図１５の左側に示したように液晶分子が捩れ配向している画素においては、第２偏光子５４を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられるので、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５４に到達し、その後、ほとんど吸収されることなく第１偏光子５２を通過して観察者側に出射し、白表示が行われる。
【００８０】
一方、第１液晶層３０に所定の大きさの電圧が印加され、図１５の右側に示したように液晶分子が基板面に対して略垂直に配向している画素においては、第２偏光子５４を通過した直線偏光は、第１液晶層３０によって偏光方向を９０°回転させられることがないので、紙面に平行に振動する光として第１偏光子５２に到達して第１偏光子５２に吸収される。そのため、観察者側に光が出射せず、黒表示が行われる。
【００８１】
このように、第２液晶層７０’と偏光選択反射層６０’とが、照明装置（バックライト）８０から出射された光を透過する透過層として機能することによって、透過モードでの表示が可能になる。
【００８２】
図１７（ａ）および（ｂ）に、反射モードでの表示時に白表示および黒表示を行うための、第１液晶層３０および第２液晶層７０’への印加電圧の一例を示す。図１７（ａ）および（ｂ）に示したように、第２液晶層７０’に電圧が印加されないことによって、反射モードでの表示を行うことができる。
【００８３】
図１８（ａ）および（ｂ）に、透過モードでの表示時に白表示および黒表示を行うための、第１液晶層３０および第２液晶層７０’への印加電圧の一例を示す。図１８（ａ）および（ｂ）に示したように、黒表示を行うための第１液晶層３０への印加電圧（ここでは±４Ｖ）と同程度あるいはそれよりも小さい（ここでは±２．５Ｖ）電圧を第２液晶層７０’に印加することによって、反射モードでの表示を行うことができる。
【００８４】
図１９および図２０に、本実施形態の液晶表示装置２００における、反射光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性と、透過光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性とを示す。図１９および図２０に示したように、第２液晶層７０への印加電圧の有無に応じて切り替えられる反射モードと透過モードの両方の表示モードにおいて、問題のない表示を行うことができる。
【００８５】
上述したように、本発明による液晶表示装置２００においても、液晶セル４０の背面側に設けられた偏光選択反射層６０’と第２液晶層７０’とが透過モードの表示と反射モードの表示とを切り替えるアクティブミラーとして機能するので、液晶表示装置１００と同様、比較的簡易な構成で、光の利用効率が高く、明るい表示が実現される。
【００８６】
また、本実施形態のように、偏光選択反射層６０’として円偏光選択反射層を用いる場合には、感光性樹脂（例えばＵＶ硬化樹脂）にコレステリック液晶材料を分散させた高分子分散型液晶層を用いることで偏光選択反射層６０’の形成が容易になる。このような高分子分散型液晶層は、光（例えばＵＶ光）照射前は液状であるのでスピナーやスロットコーターなどの塗布装置を用いて基板上に容易に塗布することができるし、塗布後には光を照射することで容易に硬化するので、高分子分散型液晶層を用いることで円偏光選択反射層の形成が容易となる。
【００８７】
偏光選択反射層６０’が円偏光選択反射層である場合、第２液晶層７０’としては、例えば、本実施形態のように平行配向型ネマチック液晶層を用いることができる。
【００８８】
なお、図１３などに例示した構成において、バックライト８０からランダムな偏光状態の光が出射すると、偏光選択反射層６０’で約半分の光が反射してしまう。図２１に示す液晶表示装置２００Ａのように、バックライト８０の背面側（バックライト８０に対して液晶セル４０とは反対側）に反射層８４を設けると、偏光選択反射層６０で反射された光を表示に利用できるようになり、光の利用効率をさらに向上することができる。
【００８９】
図２１および図２２を参照しながらより具体的に説明する。図２２は、液晶表示装置２００Ａにおいてバックライト８０から出射した光が進行する様子を模式的に示す図である。図２１および図２２に示す液晶表示装置２００Ａは、バックライト８０の背面側に設けられた反射層（例えば反射板）８４を有する以外は液晶表示装置２００と同様の構成を有している。
【００９０】
液晶表示装置２００Ａにおいて、バックライト８０から出射して偏光選択反射層６０に到達したランダムな偏光状態の光のうち、約半分が偏光選択反射層６０を透過し、約半分が偏光選択反射層６０で反射する。具体的には、左円偏光は偏光選択反射層６０を透過し、右円偏光は偏光選択反射層６０で反射する。
【００９１】
偏光選択反射層６０で反射した右円偏光は、バックライト８０を介してその背面側に設けられた反射層８４に到達して反射する。反射層８４で反射される際、円偏光は、その回転方向を逆転されるので、右円偏光として反射層８４に到達した光は、反射された後は左円偏光となり、バックライト８０を介して再び液晶セル４０側に進行する。液晶セル４０側に進行して左円偏光として偏光選択反射層６０’に到達した光は、偏光選択反射層６０を透過する。
【００９２】
このように、液晶表示装置２００Ａにおいては、一旦偏光選択反射層６０で反射された光を液晶セル４０に入射させることができるので、照明装置（バックライト）８０から出射する光を効率よく液晶セル４０に入射させることができる。そのため、光の利用効率がさらに向上し、より明るい表示が実現される。図２３に、液晶表示装置２００Ａにおける、透過光強度（任意単位）の第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）依存性を示す。図２３に示したように、液晶表示装置２００Ａでは、上述した液晶表示装置２００と比較して約１．４倍の明るさが得られる。
【００９３】
なお、上述した液晶表示装置２００および２００Ａにおいては、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝λ／４の関係をほぼ満足する配向状態とΔｎ・ｄ＝３λ／４の関係をほぼ満足する配向状態とをとる液晶層を用いるが、第２液晶層として必ずしもこのような配向状態をとる液晶層を用いなくてもよい。リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／４）・λの関係（ｋは０以上の整数，ｋ＝０，１，２，・・・）をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋３／４）・λの関係（ｋは０以上の整数，ｋ＝０，１，２，・・・）をほぼ満足する配向状態とをとる液晶層を用いることによって、上記したメカニズムで表示を行うことができる。また、このような液晶層に代えて、第２液晶層と位相差板（波長板）とを組み合わせて用い、これらが全体として（これらのリタデーションの合計が）上記の関係を満足するような構成を採用してもよい。
【００９４】
例えば、図２４および図２５に示す液晶表示装置２００Ｂのように、第２偏光子５４と偏光選択反射層６０’との間に４分の１波長板６８を設け、第２液晶層７０’’として、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝ｋ・λの関係（ｋは０以上の整数，ｋ＝０，１，２，・・・）をほぼ満足する配向状態とΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／２）・λの関係（ｋは０以上の整数，ｋ＝０，１，２，・・・）をほぼ満足する配向状態とをとる平行配向型ネマチック層を用いてもよい。液晶表示装置２００Ｂにおいては、４分の１波長板６８と第２液晶層７０’’との組み合わせが、印加電圧の大きさに応じて４分の１波長板または４分の３波長板と同様に機能するので、液晶表示装置２００と同様、透過モードと反射モードの両方の表示モードで光の利用効率が高い表示を実現できる。なお、図２４には、４分の１波長板６８が第２液晶層７０’’と偏光選択反射層６０’との間に設けられる場合を例示しているが、４分の１波長板６８は第２偏光子５４と第２液晶層７０’’との間に設けられていてもよい。
【００９５】
また、平行配向型ネマチック液晶層は、所定の大きさ以上の電圧が印加され、液晶分子が層面に対して略垂直に配向した垂直配向状態では、光に位相差をほとんど与えず、Δｎ・ｄ＝０の関係をほぼ満足する。従って、電圧無印加状態においてΔｎ・ｄ＝λ／２の関係をほぼ満足するように液晶材料の複屈折率やセルギャップを設定することで、電圧無印加状態でΔｎ・ｄ＝λ／２の関係をほぼ満足し、所定の大きさ以上の電圧が印加された垂直配向状態でΔｎ・ｄ＝０の関係をほぼ満足することができる。
【００９６】
そのため、Δｎ・ｄ＝０の関係をほぼ満足する配向状態とΔｎ・ｄ＝λ／２の関係をほぼ満足する配向状態とをとる平行配向型ネマチック液晶層を用いる場合には、電圧無印加状態および垂直配向状態の２つの状態を切り替えることによって、反射モードの表示と透過モードの表示とを切り替えることができるので、表示の切り替えの制御をより容易に行うことができる。これに対して、第２液晶層の液晶分子が層面に対して９０°未満の所定の角度で傾斜した状態で表示を行う構成においては、印加する電圧を厳密に制御して液晶分子の傾斜角度を厳密に制御する必要がある。
【００９７】
【発明の効果】
本発明による液晶表示装置は、第２偏光子に対して液晶セルとは反対側に設けられ、第１の偏光状態の光を反射し、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の光を透過する偏光選択反射層と、第２偏光子と偏光選択反射層との間に設けられた第２液晶層とを有しており、本発明による液晶表示装置においては、第２液晶層と偏光選択反射層とが協同的に液晶セル側からの光を反射することによって反射モードの表示が行なわれ、第２液晶層と偏光選択反射層とが協同的に照明装置（バックライト）からの光を透過することによって透過モードの表示が行われる。従って、透過モードでの表示時には、透過型液晶表示装置と同様に光を利用できるし、反射モードでの表示時には、反射型液晶表示装置と同様に光を利用できる。そのため、光の利用効率が高く、明るい表示が実現される。また、本発明による液晶表示装置においては、第２液晶層は、高分子分散型のコレステリック液晶層などの、駆動に高電圧が必要な液晶層である必要はないので、液晶表示装置の全体としての構成を比較的簡易な構造とすることができる。
【００９８】
上述したように、本発明によると、比較的簡易な構造で光の利用効率が高い透過反射両用型の液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態１の液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、反射モードでの表示の様子を示す図である。
【図２】本発明による実施形態１の液晶表示装置１００を模式的に示す断面図であり、透過モードでの表示の様子を示す図である。
【図３】本発明による実施形態１の液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明による実施形態１の液晶表示装置１００を模式的に示す上面図である。
【図５】第１偏光子５２、第２偏光子５４および偏光選択反射層６０の透過軸方向と、第１液晶層３０および第２液晶層７０の液晶分子の配向方向とを示す図である。
【図６】（ａ）は、反射モードでの表示時に白表示および黒表示を行うために第１液晶層３０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、反射モードでの表示時に第２液晶層７０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、透過モードでの表示時に白表示および黒表示を行うために第１液晶層３０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、透過モードでの表示時に第２液晶層７０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフである。
【図８】液晶表示装置１００における、反射光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図９】液晶表示装置１００における、透過光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明による実施形態１の他の液晶表示装置１００Ａを模式的に示す断面図である。
【図１１】液晶表示装置１００Ａにおいて照明装置（バックライト）８０から出射した光が進行する様子を模式的に示す図である。
【図１２】液晶表示装置１００Ａにおける、透過光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明による実施形態２の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明による実施形態２の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、反射モードでの表示の様子を示す図である。
【図１５】本発明による実施形態２の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図であり、透過モードでの表示の様子を示す図である。
【図１６】第１偏光子５２および第２偏光子５４の透過軸方向と、偏光選択反射層６０’が透過する偏光の回転方向と、第１液晶層３０および第２液晶層７０’の液晶分子の配向方向とを示す図である。
【図１７】（ａ）は、反射モードでの表示時に白表示および黒表示を行うために第１液晶層３０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、反射モードでの表示時に第２液晶層７０’に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフである。
【図１８】（ａ）は、透過モードでの表示時に白表示および黒表示を行うために第１液晶層３０に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、透過モードでの表示時に第２液晶層７０’に印加する電圧（Ｖ）の一例を示すグラフである。
【図１９】液晶表示装置２００における、反射光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図２０】液晶表示装置２００における、透過光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明による実施形態２の他の液晶表示装置２００Ａを模式的に示す断面図である。
【図２２】液晶表示装置２００Ａにおいて照明装置（バックライト）８０から出射した光が進行する様子を模式的に示す図である。
【図２３】液晶表示装置２００Ａにおける、透過光強度（任意単位）と第１液晶層３０への印加電圧（Ｖ）との関係を示すグラフである。
【図２４】本発明による実施形態２のさらに他の液晶表示装置２００Ｂを模式的に示す断面図であり、反射モードでの表示の様子を示す図である。
【図２５】本発明による実施形態２のさらに他の液晶表示装置２００Ｂを模式的に示す断面図であり、透過モードでの表示の様子を示す図である。
【符号の説明】
１０　アクティブマトリクス基板（ＴＦＴ基板）
１１　透明基板
１２　ＴＦＴ
１３　走査配線
１４　信号配線
１５　画素電極
１６　補助容量電極
１７　補助容量配線
１８　絶縁層
１９ａ　半導体層
１９ｂ　コンタクト層
２０　対向基板（カラーフィルタ基板）
２１　透明基板
２２　カラーフィルタ
２５　対向電極
３０　第１液晶層
４０　液晶セル
５２　第１偏光子
５４　第２偏光子
６０、６０’　偏光選択反射層
６２　ガラス基板
６４　透明樹脂層
６６　透明電極
６８　４分の１波長板
７０、７０’、７０’’　第２液晶層
７４　透明樹脂層
７６　透明電極
８０　照明装置（バックライト）
８２　４分の１波長板
８４　反射層
１００、１００Ａ　液晶表示装置
２００、２００Ａ、２００Ｂ　液晶表示装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a transflective liquid crystal display device capable of performing transmission mode display and reflection mode display.
[0002]
[Prior art]
In recent years, applications of liquid crystal display devices to word processors, laptop personal computers, pocket televisions, and the like have been rapidly developing. In particular, a transflective liquid crystal display device has been receiving attention as a display for a mobile phone because it has both advantages of a transmissive liquid crystal display device and advantages of a reflective liquid crystal display device.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a transflective liquid crystal display device includes a transflective plate (half mirror) in which a part of light is used for display in a reflection mode and a part of light is used for display in a transmission mode. 2. Description of the Related Art A liquid crystal display device of a type in which pixels are divided into a transmissive region (a region for displaying in a transmissive mode) and a reflective region (a region for displaying in a reflective mode) by a plate is generally used.
[0004]
However, all of these methods reflect a part of the light incident on the pixel and transmit a part of the light. Therefore, the light use efficiency in each display mode is low, and the display in the transmission mode is also in the reflection mode. Is also darkened.
[0005]
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-206844 discloses a selective light reflection layer comprising a polymer-dispersed cholesteric liquid crystal layer and a pair of electrodes opposed to each other with a cholesteric liquid crystal layer interposed therebetween. Discloses a liquid crystal display device provided with. In this liquid crystal display device, the selective light reflection layer can be switched between a transmission state and a reflection state by changing the voltage applied to the cholesteric layer. A display in a transmission mode using light is performed, and a display in a reflection mode using external light is performed when the selected light reflection layer is in a reflection state. Therefore, in both the transmission mode display and the reflection mode display, the light use efficiency is high and a bright display is realized.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to switch between the transmission state and the reflection state by applying a voltage to the polymer-dispersed cholesteric layer, a high voltage of 50 V or more is generally required, and thus disclosed in JP-A-10-206844. In such a liquid crystal display device, a high voltage power supply is required separately in addition to a power supply for driving a liquid crystal layer included in the liquid crystal cell. Therefore, low power consumption and portability of the liquid crystal display device are impaired.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device having a relatively simple structure and high light use efficiency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A liquid crystal display device according to the present invention includes a pair of substrates facing each other, a first liquid crystal layer provided between the pair of substrates, a liquid crystal cell having a plurality of pixels arranged in a matrix, A first and a second polarizer opposed to each other via a liquid crystal cell, and provided on a side opposite to the liquid crystal cell with respect to the second polarizer, for reflecting light in a first polarization state; A polarization selective reflection layer that transmits light in a second polarization state different from the polarization state of, and a second liquid crystal layer provided between the second polarizer and the polarization selective reflection layer, Thereby, the above object is achieved.
[0009]
In a preferred embodiment, the polarization selective reflection layer reflects linearly polarized light having a first polarization direction and transmits linearly polarized light having a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. The polarization selective reflection layer may be configured to reflect linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer and transmit linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer. . Alternatively, the polarization selective reflection layer is configured to reflect linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer and transmit linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer. Is also good. The second liquid crystal layer may be a twisted nematic liquid crystal layer.
[0010]
In a preferred embodiment, the polarization selective reflection layer reflects one of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light and transmits the other. The second liquid crystal layer may be a parallel alignment type nematic liquid crystal layer.
[0011]
In a preferred embodiment, when the wavelength of light used for display is λ, the parallel alignment type nematic liquid crystal layer has a retardation Δn · according to the magnitude of a voltage applied to the parallel alignment type nematic liquid crystal layer. An alignment state in which d almost satisfies the relationship of Δn · d = (k + ／) · λ (k is an integer of 0 or more), and a relationship of retardation Δn · d of Δnd · (k + ３) · λ ( k is an integer of 0 or more).
[0012]
In a preferred embodiment, the liquid crystal display further includes a quarter-wave plate provided between the second polarizer and the polarization selective reflection layer, and the parallel alignment type nematic liquid crystal layer includes a light source for displaying light. When the wavelength is λ, the retardation Δn · d is substantially equal to the relationship of Δnd = k · λ (k is an integer of 0 or more) according to the magnitude of the voltage applied to the parallel alignment type nematic liquid crystal layer. An orientation state that satisfies the condition of the orientation that satisfies the relationship of retardation Δn · d = Δn = (k + ／) · λ (k is an integer of 0 or more) is satisfied.
[0013]
In the configuration in which the polarization selective reflection layer reflects linearly polarized light in a first polarization direction and transmits linearly polarized light in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, the polarization selective reflection layer A lighting device provided on the side opposite to the liquid crystal cell, a quarter-wave plate provided between the lighting device and the polarization selective reflection layer, and the liquid crystal cell with respect to the lighting device. And a reflective layer provided on the opposite side.
[0014]
In the configuration in which the polarization selective reflection layer reflects one of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light and transmits the other, the polarization selective reflection layer is provided on the opposite side to the liquid crystal cell with respect to the polarization selective reflection layer. And a reflective layer provided on the opposite side of the lighting device from the liquid crystal cell.
[0015]
It may be configured to include a voltage applying unit that applies a voltage to the second liquid crystal layer.
[0016]
It is preferable that the voltage applying unit is a pair of electrodes facing each other via the second liquid crystal layer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, an embodiment of the present invention will be described with respect to an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT), but the present invention is not limited to this. The invention can be applied to a matrix type liquid crystal display device.
[0018]
(Embodiment 1)
The structure of the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The liquid crystal display device 100 is a transflective liquid crystal display device capable of performing transmission mode display and reflection mode display. FIG. 1 schematically illustrates a state in which display is performed in a reflection mode. Reference numeral 2 schematically illustrates a state in which display is performed in the transmission mode.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal cell 40 and a first polarizer 52 and a second polarizer 54 that face each other with the liquid crystal cell 40 interposed therebetween.
[0020]
The liquid crystal cell 40 is provided between an active matrix substrate (hereinafter, referred to as “TFT substrate”) 10, a counter substrate (also referred to as “color filter substrate”) 20 facing the active matrix substrate 10, and the liquid crystal cell 40. And a plurality of pixels arranged in a matrix. A more detailed structure of the liquid crystal cell 40 will be described later.
[0021]
A first polarizer (for example, a polarizing plate or a polarizing film) 52 is provided on the upper surface side (observer side) of the liquid crystal cell 40, and a second polarizer (for example, on the opposite side to the observer) of the liquid crystal cell 40 is provided. A polarizing plate or a polarizing film) 54 is provided.
[0022]
The liquid crystal display device 100 further includes a polarization selective reflection layer 60 provided on the side opposite to the liquid crystal cell 40 with respect to the second polarizer 54, and provided between the second polarizer 54 and the polarization selective reflection layer 60. And the second liquid crystal layer 70 provided. On the side opposite to the liquid crystal cell 40 with respect to the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60, an illumination device (backlight) 80 is provided as shown in FIG.
[0023]
The polarization selective reflection layer 60 reflects light of a specific polarization state (referred to as “first polarization state” for convenience), and has a specific polarization state different from the first polarization state (“second polarization state”). State) is transmitted. More specifically, the polarization selective reflection layer 60 reflects linearly polarized light having a specific polarization direction (referred to as “first polarization direction”) and has a polarization direction perpendicular to the first polarization direction (“second polarization direction”). The polarization direction is referred to as “polarization direction”.
[0024]
Here, the second liquid crystal layer 70 is a twisted alignment (twist alignment type) nematic liquid crystal layer in which the twist angle (twist angle) of the liquid crystal molecules in the initial alignment state is larger than zero.
[0025]
The structure of the liquid crystal display device 100 will be described in more detail with reference to FIG. 3, FIG. 4, and FIG.
[0026]
As shown in FIGS. 3 and 4, the TFT substrate 10 constituting the liquid crystal cell 40 of the liquid crystal display device 100 includes a transparent substrate (for example, a glass substrate) 11, a TFT 12 formed on the transparent substrate 11, and Scanning lines 13, signal lines 14, and pixel electrodes 15 which are connected to each other. The TFT substrate 10 further has an auxiliary capacitance electrode 16 and an auxiliary capacitance wiring 17.
[0027]
Typically, an insulating layer 18 is formed on substantially the entire surface of the TFT substrate 10 so as to cover the gate electrode 12 </ b> G of the TFT 12, the scanning wiring 13, and the auxiliary capacitance wiring 17. On the insulating layer 18, a semiconductor layer (for example, an a-Si layer) 19a and a contact layer (n + The mold a-Si layer) 19b, the signal wiring 14, the source electrode 12S and the drain electrode 12D of the TFT 12, the auxiliary capacitance electrode 16, and the pixel electrode 15 are formed. The pixel electrode 15 is formed of a transparent conductive material (for example, ITO).
[0028]
The opposing substrate 20 has a transparent substrate 21, a color filter 22 formed on the transparent substrate 21, and an opposing electrode 25 formed on the color filter 22. The counter electrode 25 is formed from a transparent conductive material (for example, ITO), and is typically a solid electrode formed from a single conductive film.
[0029]
As the first liquid crystal layer 30, a liquid crystal layer capable of displaying in a display mode using polarized light is used. Here, the first liquid crystal layer 30 is a twisted alignment type nematic liquid crystal layer.
[0030]
In this embodiment, the polarization selective reflection layer 60 is attached on a glass substrate 62. As the polarization selective reflection layer 60 that reflects linearly polarized light in the first polarization direction and transmits linearly polarized light in the second polarization direction orthogonal to the first polarization direction, here, D-BEF6 manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. Is used. Of course, the present invention is not limited to this. A wire grid polarizer (for example, a wire grid polarizer manufactured by Moxtec Co., Ltd.) in which a slit having an interval (for example, 150 nm) smaller than the wavelength of light used for display is formed of a metal having light reflectivity (for example, Al). Plate).
[0031]
A transparent resin layer 64 as an overcoat layer is formed on the polarization selective reflection layer 60, and a transparent electrode (for example, an ITO layer) 66 is formed on the transparent resin layer 64. On the other hand, a transparent resin layer 74 as an overcoat layer is also formed on the surface of the second polarizer 54 provided on the lower surface side of the liquid crystal cell 40, and a transparent electrode (for example, an ITO layer) 76 is formed on the transparent resin layer 74. Is formed. The transparent electrode 66 and the transparent electrode 76 are typically a pair of solid electrodes each formed from a single conductive film.
[0032]
The second liquid crystal layer 70 is provided between the transparent electrode 66 and the transparent electrode 76. The second liquid crystal layer 70 is, here, a twist alignment type nematic liquid crystal layer having a twist angle of 90 °. The alignment state of the liquid crystal molecules included in the second liquid crystal layer 70 changes according to the magnitude of the voltage applied between the transparent electrode 66 and the transparent electrode 76. That is, the pair of transparent electrodes 66 and 76 opposed to each other via the second liquid crystal layer 70 function as voltage applying means for applying a voltage to the second liquid crystal layer.
[0033]
Arrows in FIG. 5 show the transmission axis directions of the first polarizer 52, the second polarizer 54, and the polarization selective reflection layer 60, and the orientation directions of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70.
[0034]
The first polarizer 52 and the second polarizer 54 are disposed such that their transmission axes are orthogonal to each other. On the upper surface 30 a of the first liquid crystal layer 30, the alignment direction of the liquid crystal molecules matches the transmission axis direction of the first polarizer 52. On the lower surface 30 b of the first liquid crystal layer 30, the alignment direction of the liquid crystal molecules matches the transmission axis direction of the second polarizer 54.
[0035]
The polarization selective reflection layer 60 is disposed so that the transmission axis direction is orthogonal to the transmission axis direction of the second polarizer 54. That is, in the present embodiment, the polarization selective reflection layer 60 reflects linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer 54, and has linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer 54. Through.
[0036]
On the upper surface 70 a of the second liquid crystal layer 70, the alignment direction of the liquid crystal molecules matches the transmission axis direction of the second polarizer 54. On the lower surface 70 b of the second liquid crystal layer 70, the alignment direction of the liquid crystal molecules coincides with the transmission axis of the polarization selective reflection layer 60.
[0037]
The operation of the liquid crystal display device 100 having the above-described structure will be described with reference to FIGS. In the following description, the transmission axis of the first polarizer 52 is parallel to the paper surface, the transmission axis of the second polarizer 54 is perpendicular to the paper surface, and the transmission axis of the polarization selective reflection layer 60 is parallel to the paper surface. A case will be described.
[0038]
First, the operation at the time of display in the reflection mode will be described with reference to FIG.
[0039]
When a display is performed in the reflection mode, a predetermined voltage is applied to the second liquid crystal layer 70 so that the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70 are oriented substantially perpendicular to the layer surface. In this state, the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70 do not change the polarization state of light passing through the second liquid crystal layer 70.
[0040]
External light that enters the liquid crystal display device 100 from the observer side becomes linearly polarized light that vibrates in parallel with the paper when passing through the first polarizer 52. In a pixel where no voltage is applied to the first liquid crystal layer 30 and liquid crystal molecules are twisted as shown on the left side of FIG. 1, the linearly polarized light that has passed through the first polarizer 52 is the first liquid crystal. Since the polarization direction is rotated by 90 ° by the layer 30, the light is incident on the second polarizer 54 as light vibrating perpendicularly to the paper surface, and passes through the second polarizer 54 with almost no absorption. The light that has passed through the second polarizer 54 enters the second liquid crystal layer 70, reaches the polarization selective reflection layer 60 without being changed in the polarization direction, and is reflected. The light reflected by the polarization selective reflection layer 60 passes through the second liquid crystal layer 70 again and reaches the second polarizer 54 as light vibrating in a direction perpendicular to the plane of the paper, and is hardly absorbed by the first liquid crystal layer. It is incident on 30. The light incident on the first liquid crystal layer 30 is rotated by 90 ° in the polarization direction while passing through the first liquid crystal layer 30, reaches the first polarizer 52 as light vibrating parallel to the paper surface, and thereafter is almost absorbed. The light passes through the first polarizer 52 and is emitted toward the observer without being displayed, and white display is performed.
[0041]
On the other hand, in a pixel where a voltage of a predetermined magnitude is applied to the first liquid crystal layer 30 and the liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrate surface as shown on the right side of FIG. The linearly polarized light that has passed through 52 is not rotated by the first liquid crystal layer 30, so that the linearly polarized light reaches the second polarizer 54 as light that vibrates parallel to the paper surface and is absorbed by the second polarizer 54. You. Therefore, light is not emitted to the observer side, and black display is performed.
[0042]
As described above, the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60 function as a reflection layer that reflects linearly polarized light emitted from the second polarizer 54, thereby enabling display in a reflection mode.
[0043]
Next, the operation at the time of display in the transmission mode will be described with reference to FIG.
[0044]
When a display is performed in the transmission mode, no voltage is applied to the second liquid crystal layer 70, and the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70 are aligned parallel to the layer surface and twisted. In this state, the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70 rotate the polarization direction of light passing through the second liquid crystal layer 70 by 90 degrees.
[0045]
Of the light that has reached the polarization selective reflection layer 60 from the illumination device (backlight) 80, light that vibrates perpendicularly to the plane of the paper is reflected by the polarization selective reflection layer 60, and light that vibrates parallel to the plane of the paper is the polarization selective reflection layer 60. Is transmitted and enters the second liquid crystal layer 70. The light incident on the second liquid crystal layer 70 is rotated by 90 ° in the polarization direction when passing through the second liquid crystal layer 70, and thus reaches the second polarizer 54 as light vibrating perpendicularly to the paper, and is almost absorbed. The light passes through the second polarizer 54 without being processed.
[0046]
In a pixel where no voltage is applied to the first liquid crystal layer 30 and liquid crystal molecules are twisted as shown on the left side of FIG. 2, the linearly polarized light that has passed through the second polarizer 52 is the first liquid crystal. Since the polarization direction is rotated by 90 ° by the layer 30, the light reaches the first polarizer 54 as light oscillating parallel to the paper surface, and then passes through the first polarizer 54 with little absorption, and is observed by the observer. And white display is performed.
[0047]
On the other hand, in a pixel in which a voltage of a predetermined magnitude is applied to the first liquid crystal layer 30 and the liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrate surface as shown on the right side of FIG. The linearly polarized light that has passed through 52 is not rotated by 90 ° in the polarization direction by the first liquid crystal layer 30, and thus reaches the first polarizer 52 as light that vibrates parallel to the paper surface and is transmitted to the first polarizer 52. Absorbed. Therefore, light is not emitted to the observer side, and black display is performed.
[0048]
As described above, the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60 function as a transmission layer that transmits light emitted from the illumination device (backlight) 80, thereby enabling display in a transmission mode. .
[0049]
FIGS. 6A and 6B show examples of voltages applied to the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70 for performing white display and black display during display in the reflection mode. As shown in FIGS. 6A and 6B, a voltage similar to the voltage applied to the first liquid crystal layer 30 (here, ± 4 V) for performing black display is applied to the second liquid crystal layer 70. Thus, display in the reflection mode can be performed.
[0050]
FIGS. 7A and 7B show examples of voltages applied to the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70 for performing white display and black display at the time of display in the transmission mode. As shown in FIGS. 7A and 7B, by not applying a voltage to the second liquid crystal layer 70, display in the transmission mode can be performed.
[0051]
FIGS. 8 and 9 show the dependence of the reflected light intensity (arbitrary unit) on the voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 and the transmitted light intensity (arbitrary unit) of the liquid crystal display device 100 of the present embodiment. 1 shows the dependence on the applied voltage (V) to one liquid crystal layer 30. As shown in FIGS. 8 and 9, in both the reflection mode and the transmission mode, which can be switched according to the presence or absence of the voltage applied to the second liquid crystal layer 70, a display without any problem can be performed.
[0052]
As described above, the liquid crystal display device 100 according to the present invention is provided on the opposite side of the liquid crystal cell 40 with respect to the second polarizer 54, reflects light in the first polarization state, and changes the first polarization state. Has a polarization selective reflection layer 60 that transmits light of a different second polarization state, and a second liquid crystal layer 70 provided between the second polarizer 54 and the polarization selective reflection layer 60. The polarization selective reflection layer 60 and the second liquid crystal layer 70 can cooperatively reflect light from the liquid crystal cell 40 and transmit light from a lighting device (backlight) 80. In other words, the polarization selective reflection layer 60 and the second liquid crystal layer 70 function as an active mirror that can switch between a reflection state in which light from the liquid crystal cell 40 is reflected and a transmission state in which light from the lighting device 80 is transmitted. I do. Therefore, in the liquid crystal display device 100, the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60 cooperatively reflect light from the liquid crystal cell 40 side to perform a display in the reflection mode. And the polarization selective reflection layer 60 cooperate with each other to transmit light from the illumination device 80, thereby performing transmission mode display.
[0053]
In a liquid crystal display device using a transflective reflector (half mirror) or a method in which a pixel is divided into a transmissive area and a reflective area by a perforated reflector, a part of light incident on a liquid crystal cell is reflected. Part of the light incident on the liquid crystal cell does not contribute to display in display in each mode because a part of the light is used for display. On the other hand, in the liquid crystal display device 100 according to the present invention, when displaying in the transmission mode, that is, when the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60 are in the transmission state, the liquid crystal display device 100 has the same configuration as the transmission type liquid crystal display device. Light can be used, and when the display is performed in the reflection mode, that is, when the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60 are in the reflection state, the light can be used similarly to the reflection type liquid crystal display device. Therefore, light use efficiency is high and a bright display is realized.
[0054]
Further, in the liquid crystal display device 100 according to the present invention, since the switching between the transmission mode and the reflection mode is performed using the second liquid crystal layer 70 and the polarization selective reflection layer 60, a special liquid crystal layer is used as the second liquid crystal layer 70. There is no need to use the liquid crystal display device, and the overall configuration of the liquid crystal display device can be a relatively simple structure. The second liquid crystal layer 70 does not need to have a function of reflecting light itself, and does not need to be a liquid crystal layer requiring a high voltage for driving, such as a polymer-dispersed cholesteric liquid crystal layer. Therefore, in the liquid crystal display device 100, the second liquid crystal layer 70 can be driven by using the power supply for driving the first liquid crystal layer 30 included in the liquid crystal cell 40, so that a separate high voltage power supply is not required. Therefore, the low power consumption and portability of the liquid crystal display device are not impaired.
[0055]
As the second liquid crystal layer 70, for example, a twist alignment type nematic liquid crystal layer can be used as in the present embodiment. In general, a twist-aligned nematic liquid crystal layer has a larger margin for uneven cell thickness than a liquid crystal layer of a parallel alignment mode that uses a voltage controlled birefringence (ECB) effect. Therefore, when a torsion alignment type nematic liquid crystal layer is used as the second liquid crystal layer 70, a margin for uneven cell thickness can be increased, and the productivity of the liquid crystal display device can be increased.
[0056]
Further, the voltage application unit for driving the second liquid crystal layer 70 does not need to have a configuration capable of independently applying a voltage to a plurality of regions (for example, regions corresponding to a plurality of pixels) of the second liquid crystal layer 70. . When a pair of electrodes (solid electrodes) facing each other with the second liquid crystal layer 70 interposed therebetween is used as the voltage applying means, the configuration of the liquid crystal display device can be further simplified.
[0057]
In the present embodiment, the polarization selective reflection layer 60 reflects linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer 54, and has linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer 54. Has been described, but the present invention is of course not limited to this. The polarization selective reflection layer 60 reflects, for example, linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer 54 and transmits linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer 54. Good. When such a configuration is adopted, the display in the reflection mode is performed in a state where no voltage is applied to the second liquid crystal layer 70, and the voltage is applied to the second liquid crystal layer 70, contrary to the above description of the operation. The display in the transmission mode is performed in a state where the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70 are vertically aligned.
[0058]
In the configuration illustrated in FIG. 2 and the like, when light in a random polarization state is emitted from the backlight 80, about half of the light is reflected by the polarization selective reflection layer 60. As in the liquid crystal display device 100A shown in FIG. 10, a quarter-wave plate 82 is provided between the backlight 80 and the polarization selective reflection layer 60, and the back side of the backlight 80 (the liquid crystal cell with respect to the backlight 80). When the reflection layer 84 is provided on the side opposite to the side 40), the light reflected by the polarization selective reflection layer 60 can be used for display, and the light use efficiency can be further improved.
[0059]
This will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 11 is a diagram schematically showing how light emitted from the backlight 80 travels in the liquid crystal display device 100A. The liquid crystal display device 100A shown in FIGS. 10 and 11 includes a quarter-wave plate 82 provided between the backlight 80 and the polarization selective reflection layer 60, and a reflection layer provided on the back side of the backlight 80. The liquid crystal display device 100 has the same configuration as that of the liquid crystal display device 100 except that a liquid crystal display device 100 (for example, a reflection plate) 84 is provided.
[0060]
In the liquid crystal display device 100A, light in a random polarization state emitted from the backlight 80 reaches the polarization selective reflection layer 60 after passing through the quarter-wave plate 82. Since the light in the random polarization state remains in the random polarization state even after passing through the quarter-wave plate 82, about half of the light that reaches the polarization selective reflection layer 60, And about half of the light is reflected by the polarization selective reflection layer 60. Specifically, light that oscillates in a direction parallel to the transmission axis of the polarization selective reflection layer 60 (here, light that oscillates in a direction parallel to the paper surface) transmits through the polarization selective reflection layer 60 and Light that oscillates in a direction orthogonal to the transmission axis (here, light that oscillates in a direction orthogonal to the paper) is reflected by the polarization selective reflection layer 60.
[0061]
The light (linearly polarized light) reflected by the polarization selective reflection layer 60 is converted into circularly polarized light (here, right circularly polarized light) when passing through the quarter-wave plate 82 again, and the light is reflected via the backlight 80 on the back side. The light reaches the reflective layer 84 provided on the substrate and is reflected. When the circularly polarized light is reflected by the reflective layer 84, the rotation direction is reversed, so that the light that has reached the reflective layer 84 as right circularly polarized light becomes left circularly polarized light after being reflected, and passes through the backlight 80. To the liquid crystal cell 40 side again. The left-handed circularly polarized light traveling toward the liquid crystal cell 40 is converted into linearly polarized light that oscillates in a direction parallel to the paper when passing through the quarter-wave plate 82, so that it passes through the polarization selective reflection layer 60. .
[0062]
As described above, in the liquid crystal display device 100A, since the light once reflected by the polarization selective reflection layer 60 can be made incident on the liquid crystal cell 40, the light emitted from the illumination device (backlight) 80 can be efficiently transmitted to the liquid crystal cell. 40. Therefore, the light use efficiency is further improved, and a brighter display is realized. FIG. 12 shows the dependence of the transmitted light intensity (arbitrary unit) on the applied voltage (V) to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 100A. As shown in FIG. 12, the liquid crystal display device 100A can obtain about 1.5 times the brightness as compared with the liquid crystal display device 100 described above.
[0063]
(Embodiment 2)
The structure of the liquid crystal display device 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device 200, FIG. 14 is a view schematically showing a state in which display is performed in a reflection mode, and FIG. 15 is a view schematically showing a state in which display is performed in a transmission mode. FIG. In the following, description will be made focusing on points different from the liquid crystal display device 100, and components having substantially the same functions as those of the liquid crystal display device 100 will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. I do.
[0064]
As shown in FIGS. 13, 14, and 15, the liquid crystal display device 200 reflects one of clockwise circularly polarized light (right circularly polarized light) and counterclockwise circularly polarized light (left circularly polarized light) as a polarization selective reflection layer. And a polarization selective reflection layer 60 'that transmits the other. Here, the polarization selective reflection layer 60 ′ that reflects right circularly polarized light and transmits left circularly polarized light is illustrated. In addition, the liquid crystal display device 200 includes, as the second liquid crystal layer 70 ', a parallel alignment type (homogeneous alignment type) nematic liquid crystal layer in which the twist angle (twist angle) of the liquid crystal molecules in the initial alignment state is zero.
[0065]
The polarization selective reflection layer 60 ′ is, for example, a cholesteric liquid crystal layer formed of a polymer liquid crystal material exhibiting a cholesteric phase. As shown in FIG. 13, the helical structure of the cholesteric phase has a helical axis with respect to the glass substrate 62. It is formed so as to be substantially vertical. Since the cholesteric liquid crystal layer selectively reflects light in a wavelength range according to the length of the helical period of the helical structure, from the viewpoint of efficiently reflecting light in a wider range of wavelengths, the polarization selective reflection layer is preferably used. Preferably, 60 ′ is formed by laminating two or more cholesteric liquid crystal layers having different helical periods.
[0066]
The second liquid crystal layer 70 'is a parallel alignment type nematic liquid crystal layer in the present embodiment. In this embodiment, when the wavelength of light used for display is λ, the second liquid crystal layer 70 ′ has a retardation Δn · d corresponding to the magnitude of the voltage applied to the second liquid crystal layer 70 ′. An alignment state that almost satisfies the relationship of Δn · d = λ / 4 and an alignment state in which retardation Δn · d almost satisfies the relationship of Δn · d = 3λ / 4. The retardation Δn · d is defined by the product of the birefringence Δn of the liquid crystal layer and the thickness d of the liquid crystal layer. For example, when a liquid crystal material having a dielectric anisotropy Δn = 0.09 is used and the second liquid crystal layer 70 ′ is formed so that the cell gap (the thickness of the second liquid crystal layer 70 ′) is 4.5 μm, the voltage becomes The retardation Δn · d in a state where no voltage is applied is 405 nm, and almost satisfies the relation Δn · d = 3λ / 4 for light having a wavelength of 550 nm. The retardation Δnd when a voltage of ± 2.5 V is applied is 135 nm, which substantially satisfies the relation Δnd = λ / 4 for light having a wavelength of 550 nm.
[0067]
The transmission axis direction of the first polarizer 52 and the second polarizer 54, the rotation direction of the polarized light transmitted by the polarization selective reflection layer 60 ', and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70'. Are indicated by arrows in FIG.
[0068]
The first polarizer 52 and the second polarizer 54 are disposed such that their transmission axes are orthogonal to each other. On the upper surface 30 a of the first liquid crystal layer 30, the alignment direction of the liquid crystal molecules matches the transmission axis direction of the first polarizer 52. On the lower surface 30 b of the first liquid crystal layer 30, the alignment direction of the liquid crystal molecules matches the transmission axis direction of the second polarizer 54.
[0069]
The polarization selective reflection layer 60 'transmits left circularly polarized light. The orientation direction of the liquid crystal molecules in the second liquid crystal layer 70 ', which is a parallel alignment type nematic liquid crystal layer, forms an angle of 45 ° with the transmission axis direction of the second polarizer 54 on both the upper surface 70a' and the lower surface 70b '. I have.
[0070]
The operation of the liquid crystal display device 200 having the above-described structure will be described with reference to FIGS. In the following description, the transmission axis of the first polarizer 52 is parallel to the plane of the paper, the transmission axis of the second polarizer 54 is perpendicular to the plane of the paper, and the polarization selective reflection layer 60 ′ reflects right circularly polarized light. The case where the left circularly polarized light is transmitted will be described.
[0071]
First, the operation at the time of display in the reflection mode will be described with reference to FIG.
[0072]
When performing display in the reflection mode, no voltage is applied to the second liquid crystal layer 70 ', and the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70' are oriented parallel to the layer surface. In this state, the second liquid crystal layer 70 'almost satisfies the relationship of Δn · d = 3λ / 4 and functions as a three-quarter wavelength plate (3λ / 4 plate).
[0073]
External light that enters the liquid crystal display device 200 from the observer side becomes linearly polarized light that oscillates in parallel with the paper when passing through the first polarizer 52. In a pixel in which no voltage is applied to the first liquid crystal layer 30 and liquid crystal molecules are twisted as shown on the left side of FIG. 14, the linearly polarized light that has passed through the first polarizer 52 is the first liquid crystal. Since the polarization direction is rotated by 90 ° by the layer 30, the light is incident on the second polarizer 54 as light vibrating perpendicularly to the paper surface, and passes through the second polarizer 54 with almost no absorption. The light that has passed through the second polarizer 54 enters the second liquid crystal layer 70 ', and is converted into right-handed circularly polarized light by the second liquid crystal layer 70' functioning as a three-quarter wavelength plate. The light that has passed through the second liquid crystal layer 70 ′ and has been converted into right-handed circularly polarized light reaches the polarization selective reflection layer 60 ′, is reflected, passes through the second liquid crystal layer 70 ′ again, and is perpendicular to the plane of the drawing. It is converted into vibrating straight knit light. The light converted to linearly polarized light thereafter reaches the second polarizer 54 and enters the first liquid crystal layer 30 without being absorbed. The light incident on the first liquid crystal layer 30 is rotated by 90 ° in the polarization direction while passing through the first liquid crystal layer 30, reaches the first polarizer 52 as light vibrating parallel to the paper surface, and thereafter is almost absorbed. The light passes through the first polarizer 52 and is emitted toward the observer without being displayed, and white display is performed.
[0074]
On the other hand, in a pixel where a voltage of a predetermined magnitude is applied to the first liquid crystal layer 30 and the liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrate surface as shown on the right side of FIG. The linearly polarized light that has passed through 52 is not rotated by the first liquid crystal layer 30, so that the linearly polarized light reaches the second polarizer 54 as light that vibrates parallel to the paper surface and is absorbed by the second polarizer 54. You. Therefore, light is not emitted to the observer side, and black display is performed.
[0075]
As described above, the second liquid crystal layer 70 'and the polarization selective reflection layer 60' function as a reflection layer that reflects light emitted from the second polarizer 54, thereby enabling display in a reflection mode.
[0076]
Next, the operation at the time of display in the transmission mode will be described with reference to FIG.
[0077]
When performing display in the transmission mode, a predetermined voltage is applied to the second liquid crystal layer 70 ', whereby the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer 70' are tilt-aligned at a predetermined angle with respect to the layer surface. More specifically, a voltage of a predetermined magnitude is applied to the second liquid crystal layer 70 ′ so as to substantially satisfy the relationship of Δn · d = λ / 4, and a quarter-wave plate (λ / 4 plate) is applied. ).
[0078]
Of the light reaching the polarization selective reflection layer 60 ′ from the illumination device (backlight) 80, right circularly polarized light is reflected by the polarization selective reflection layer 60 ′, and left circularly polarized light is transmitted through the polarization selective reflection layer 60 ′. The light enters the second liquid crystal layer 70 '. The light that has entered the second liquid crystal layer 70 'is converted into linearly polarized light that vibrates perpendicularly to the plane of the drawing when passing through the second liquid crystal layer 70' that functions as a quarter-wave plate. The light converted to linearly polarized light reaches the second polarizer 54 and passes through the second polarizer 54 with almost no absorption.
[0079]
In the pixel where no voltage is applied to the first liquid crystal layer 30 and the liquid crystal molecules are twisted as shown on the left side of FIG. 15, the linearly polarized light that has passed through the second polarizer 54 is the first liquid crystal. Since the polarization direction is rotated by 90 ° by the layer 30, the light reaches the first polarizer 54 as light oscillating parallel to the paper surface, and then passes through the first polarizer 52 without being substantially absorbed, and is observed by the observer. And white display is performed.
[0080]
On the other hand, when a voltage of a predetermined magnitude is applied to the first liquid crystal layer 30 and the liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrate surface as shown on the right side of FIG. The linearly polarized light that has passed through 54 is not rotated by 90 ° in the polarization direction by the first liquid crystal layer 30, and thus reaches the first polarizer 52 as light vibrating parallel to the paper surface and is transmitted to the first polarizer 52. Absorbed. Therefore, light is not emitted to the observer side, and black display is performed.
[0081]
As described above, the second liquid crystal layer 70 ′ and the polarization selective reflection layer 60 ′ function as a transmission layer that transmits light emitted from the illumination device (backlight) 80, thereby enabling display in a transmission mode. become.
[0082]
FIGS. 17A and 17B show examples of voltages applied to the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70 'for performing white display and black display during display in the reflection mode. As shown in FIGS. 17A and 17B, the display in the reflection mode can be performed by applying no voltage to the second liquid crystal layer 70 '.
[0083]
FIGS. 18A and 18B show an example of a voltage applied to the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70 'for performing white display and black display during display in the transmission mode. As shown in FIGS. 18A and 18B, the voltage applied to the first liquid crystal layer 30 for performing black display (here, ± 4 V) or smaller (here, ± 2.V). 5V) By applying a voltage to the second liquid crystal layer 70 ', display in the reflection mode can be performed.
[0084]
FIGS. 19 and 20 show the dependence of the reflected light intensity (arbitrary unit) on the voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 and the transmitted light intensity (arbitrary unit) of the liquid crystal display device 200 of the present embodiment. 1 shows the dependence on the applied voltage (V) to one liquid crystal layer 30. As shown in FIGS. 19 and 20, in both the reflection mode and the transmission mode, which can be switched in accordance with the presence or absence of the voltage applied to the second liquid crystal layer 70, a display without any problem can be performed.
[0085]
As described above, also in the liquid crystal display device 200 according to the present invention, the polarization selective reflection layer 60 ′ and the second liquid crystal layer 70 ′ provided on the back side of the liquid crystal cell 40 have the transmission mode display and the reflection mode display. , And as with the liquid crystal display device 100, a relatively simple configuration, high light use efficiency, and bright display are realized.
[0086]
When a circularly polarized light selective reflection layer is used as the polarized light selective reflection layer 60 'as in the present embodiment, a polymer dispersed liquid crystal layer in which a cholesteric liquid crystal material is dispersed in a photosensitive resin (for example, a UV curable resin) is used. By using, the formation of the polarization selective reflection layer 60 ′ becomes easy. Such a polymer-dispersed liquid crystal layer is in a liquid state before irradiation with light (for example, UV light), so that it can be easily applied to a substrate using an application device such as a spinner or a slot coater. Since it is easily cured by irradiating light, it is easy to form a circularly polarized light selective reflection layer by using a polymer dispersed liquid crystal layer.
[0087]
When the polarization selective reflection layer 60 ′ is a circular polarization selective reflection layer, for example, a parallel alignment type nematic liquid crystal layer can be used as the second liquid crystal layer 70 ′ as in the present embodiment.
[0088]
In the configuration illustrated in FIG. 13 and the like, when light in a random polarization state is emitted from the backlight 80, about half of the light is reflected by the polarization selective reflection layer 60 ′. When a reflective layer 84 is provided on the back side of the backlight 80 (the side opposite to the liquid crystal cell 40 with respect to the backlight 80) as in the liquid crystal display device 200A shown in FIG. Light can be used for display, and the light use efficiency can be further improved.
[0089]
This will be described more specifically with reference to FIGS. FIG. 22 is a diagram schematically illustrating how light emitted from the backlight 80 travels in the liquid crystal display device 200A. The liquid crystal display device 200A shown in FIGS. 21 and 22 has the same configuration as the liquid crystal display device 200 except that the liquid crystal display device 200A has a reflective layer (for example, a reflective plate) 84 provided on the back side of the backlight 80.
[0090]
In the liquid crystal display device 200 </ b> A, about half of the light in the random polarization state emitted from the backlight 80 and reaching the polarization selective reflection layer 60, about half transmits through the polarization selective reflection layer 60 and about half transmits the polarization selective reflection layer 60. Reflected at. Specifically, the left circularly polarized light is transmitted through the polarization selective reflection layer 60, and the right circularly polarized light is reflected by the polarization selective reflection layer 60.
[0091]
The right circularly polarized light reflected by the polarization selective reflection layer 60 reaches the reflection layer 84 provided on the back side through the backlight 80 and is reflected. When the circularly polarized light is reflected by the reflective layer 84, the rotation direction is reversed, so that the light that has reached the reflective layer 84 as right circularly polarized light becomes left circularly polarized light after being reflected, and passes through the backlight 80. To the liquid crystal cell 40 side again. The light traveling toward the liquid crystal cell 40 and reaching the polarization selective reflection layer 60 ′ as left-handed circularly polarized light passes through the polarization selective reflection layer 60.
[0092]
As described above, in the liquid crystal display device 200A, since the light once reflected by the polarization selective reflection layer 60 can be made incident on the liquid crystal cell 40, the light emitted from the illumination device (backlight) 80 can be efficiently transmitted to the liquid crystal cell. 40. Therefore, the light use efficiency is further improved, and a brighter display is realized. FIG. 23 shows the dependence of the transmitted light intensity (arbitrary unit) on the applied voltage (V) to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 200A. As shown in FIG. 23, the liquid crystal display device 200A can obtain about 1.4 times the brightness as compared with the liquid crystal display device 200 described above.
[0093]
In the above-described liquid crystal display devices 200 and 200A, the alignment state where the retardation Δn · d almost satisfies the relation Δnd = λ / 4 and the alignment state where the retardation Δn = 3λ / 4 almost satisfies the relation However, the liquid crystal layer having such an alignment state need not always be used as the second liquid crystal layer. An alignment state in which the retardation Δn · d substantially satisfies the relation of Δn · d = (k + ／) · λ (k is an integer of 0 or more, k = 0, 1, 2,...), And a retardation Δn · d By using a liquid crystal layer having an alignment state that almost satisfies the relationship of Δn · d = (k + 3/4) · λ (k is an integer of 0 or more, k = 0, 1, 2,...) The display can be performed by the mechanism described above. In addition, in place of such a liquid crystal layer, a second liquid crystal layer and a retardation plate (wave plate) are used in combination, and the total of these retardations satisfies the above relationship. May be adopted.
[0094]
For example, as in the liquid crystal display device 200B shown in FIGS. 24 and 25, a quarter-wave plate 68 is provided between the second polarizer 54 and the polarization selective reflection layer 60 ′, and the second liquid crystal layer 70 ″ is provided. And an alignment state where retardation Δn · d almost satisfies the relationship of Δn · d = k · λ (k is an integer of 0 or more, k = 0, 1, 2,...) And Δn · d = (k + 1 / 2) A parallel alignment type nematic layer that takes an alignment state that almost satisfies the relation of λ (k is an integer of 0 or more, k = 0, 1, 2,...) May be used. In the liquid crystal display device 200B, the combination of the quarter-wave plate 68 and the second liquid crystal layer 70 ″ is the same as the quarter-wave plate or the three-quarter wave plate depending on the magnitude of the applied voltage. Therefore, similarly to the liquid crystal display device 200, a display with high light use efficiency can be realized in both the transmission mode and the reflection mode. FIG. 24 illustrates a case where the quarter-wave plate 68 is provided between the second liquid crystal layer 70 ″ and the polarization selective reflection layer 60 ′. May be provided between the second polarizer 54 and the second liquid crystal layer 70 ''.
[0095]
Further, in the parallel alignment type nematic liquid crystal layer, in a vertical alignment state in which liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the layer surface when a voltage of a predetermined magnitude or more is applied, almost no phase difference is given to light, and Δn · d = 0 is almost satisfied. Accordingly, by setting the birefringence and the cell gap of the liquid crystal material so as to substantially satisfy the relationship of Δn · d = λ / 2 in the no voltage application state, Δn · d = λ / 2 in the no voltage application state. The relationship substantially satisfies the relationship, and the relationship Δn · d = 0 can be substantially satisfied in the vertical alignment state in which a voltage equal to or higher than a predetermined value is applied.
[0096]
Therefore, when using a parallel alignment type nematic liquid crystal layer having an alignment state substantially satisfying the relationship of Δn · d = 0 and an alignment state substantially satisfying the relationship of Δn · d = λ / 2, no voltage is applied. By switching between the two states, that is, the vertical alignment state and the vertical alignment state, the display in the reflection mode and the display in the transmission mode can be switched, so that the switching of the display can be more easily controlled. On the other hand, in a configuration in which the display is performed in a state where the liquid crystal molecules of the second liquid crystal layer are inclined at a predetermined angle of less than 90 ° with respect to the layer surface, the voltage to be applied is strictly controlled to control the inclination angle of the liquid crystal molecules. Need to be strictly controlled.
[0097]
【The invention's effect】
The liquid crystal display device according to the present invention is provided on the side opposite to the liquid crystal cell with respect to the second polarizer, reflects light in the first polarization state, and has a second polarization state different from the first polarization state. The liquid crystal display device according to the present invention includes a polarization selective reflection layer that transmits light, and a second liquid crystal layer provided between the second polarizer and the polarization selective reflection layer. And the polarization selective reflection layer cooperatively reflect light from the liquid crystal cell side to display a reflection mode, and the second liquid crystal layer and the polarization selective reflection layer cooperate with each other from an illumination device (backlight). Is transmitted, the transmission mode display is performed. Therefore, light can be used for display in the transmissive mode as in the case of the transmissive liquid crystal display device, and light can be used for display in the reflective mode as in the case of the reflective liquid crystal display device. Therefore, light use efficiency is high and a bright display is realized. In the liquid crystal display device according to the present invention, the second liquid crystal layer does not need to be a liquid crystal layer requiring a high voltage for driving, such as a polymer-dispersed cholesteric liquid crystal layer. Can be made a relatively simple structure.
[0098]
As described above, according to the present invention, a transflective liquid crystal display device having a relatively simple structure and high light use efficiency is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 100 according to a first embodiment of the present invention, showing a state of display in a reflection mode.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment of the present invention, showing a state of display in a transmission mode.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a top view schematically showing the liquid crystal display device 100 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing transmission axis directions of a first polarizer 52, a second polarizer 54, and a polarization selective reflection layer 60, and alignment directions of liquid crystal molecules of a first liquid crystal layer 30 and a second liquid crystal layer 70. .
FIG. 6A is a graph showing an example of a voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 to perform white display and black display at the time of display in the reflection mode, and FIG. 7 is a graph illustrating an example of a voltage (V) applied to a second liquid crystal layer 70 when displaying in a mode.
FIG. 7A is a graph showing an example of a voltage (V) applied to a first liquid crystal layer 30 to perform white display and black display at the time of display in a transmission mode, and FIG. 7 is a graph illustrating an example of a voltage (V) applied to a second liquid crystal layer 70 when displaying in a mode.
8 is a graph showing the relationship between the intensity of reflected light (arbitrary unit) and the voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 100. FIG.
9 is a graph showing a relationship between transmitted light intensity (arbitrary unit) and a voltage (V) applied to a first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 100. FIG.
FIG. 10 is a sectional view schematically showing another liquid crystal display device 100A according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram schematically showing how light emitted from a lighting device (backlight) 80 travels in a liquid crystal display device 100A.
FIG. 12 is a graph showing a relationship between transmitted light intensity (arbitrary unit) and a voltage (V) applied to a first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 100A.
FIG. 13 is a sectional view schematically showing a liquid crystal display device 200 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 200 according to a second embodiment of the present invention, showing a state of display in a reflection mode.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device 200 according to a second embodiment of the present invention, showing a state of display in a transmission mode.
FIG. 16 shows the directions of the transmission axes of the first polarizer 52 and the second polarizer 54, the rotation direction of the polarized light transmitted by the polarization selective reflection layer 60 ′, and the liquid crystal of the first liquid crystal layer 30 and the second liquid crystal layer 70 ′. It is a figure which shows the orientation direction of a molecule.
17A is a graph showing an example of a voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 for performing white display and black display at the time of display in the reflection mode, and FIG. 15 is a graph illustrating an example of a voltage (V) applied to a second liquid crystal layer 70 ′ during display in a mode.
18A is a graph illustrating an example of a voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 to perform white display and black display during display in the transmission mode, and FIG. 18B is a graph illustrating transmission. 15 is a graph illustrating an example of a voltage (V) applied to a second liquid crystal layer 70 ′ during display in a mode.
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the intensity of reflected light (arbitrary unit) and the voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 200.
20 is a graph showing a relationship between transmitted light intensity (arbitrary unit) and a voltage (V) applied to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 200. FIG.
FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing another liquid crystal display device 200A according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram schematically showing how light emitted from a lighting device (backlight) 80 travels in a liquid crystal display device 200A.
FIG. 23 is a graph showing a relationship between transmitted light intensity (arbitrary unit) and applied voltage (V) to the first liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display device 200A.
FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing still another liquid crystal display device 200B according to the second embodiment of the present invention, showing a state of display in a reflection mode.
FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing still another liquid crystal display device 200B according to the second embodiment of the present invention, showing a state of display in a transmission mode.
[Explanation of symbols]
10 Active matrix substrate (TFT substrate)
11 Transparent substrate
12 TFT
13 Scanning wiring
14 signal wiring
15 Pixel electrode
16 Auxiliary capacitance electrode
17 Auxiliary capacitance wiring
18 Insulating layer
19a Semiconductor layer
19b Contact layer
20 Counter substrate (color filter substrate)
21 Transparent substrate
22 Color Filter
25 Counter electrode
30 First liquid crystal layer
40 liquid crystal cell
52 first polarizer
54 Second polarizer
60, 60 'polarization selective reflection layer
62 glass substrate
64 transparent resin layer
66 Transparent electrode
68 Quarter wave plate
70, 70 ', 70 "second liquid crystal layer
74 transparent resin layer
76 Transparent electrode
80 Lighting equipment (backlight)
82 quarter wave plate
84 Reflective layer
100, 100A liquid crystal display device
200, 200A, 200B Liquid crystal display device

Claims (13)

互いに対向する一対の基板と、前記一対の基板の間に設けられた第１液晶層とを備え、マトリクス状に配列された複数の画素を有する液晶セルと、
前記液晶セルを介して互いに対向する第１および第２偏光子と、
前記第２偏光子に対して前記液晶セルとは反対側に設けられ、第１の偏光状態の光を反射し、前記第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態の光を透過する偏光選択反射層と、
前記第２偏光子と前記偏光選択反射層との間に設けられた第２液晶層と、
を有する液晶表示装置。A liquid crystal cell including a pair of substrates facing each other and a first liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and having a plurality of pixels arranged in a matrix;
First and second polarizers facing each other via the liquid crystal cell;
A polarized light which is provided on the opposite side of the liquid crystal cell with respect to the second polarizer, reflects light in a first polarization state, and transmits light in a second polarization state different from the first polarization state. A selective reflection layer,
A second liquid crystal layer provided between the second polarizer and the polarization selective reflection layer;
A liquid crystal display device having: 前記偏光選択反射層は、第１の偏光方向の直線偏光を反射し、前記第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向の直線偏光を透過する、請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarization selective reflection layer reflects linearly polarized light in a first polarization direction and transmits linearly polarized light in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction. 前記偏光選択反射層は、前記第２偏光子の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光子の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を透過する、請求項２に記載の液晶表示装置。The polarization selective reflection layer reflects linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer and transmits linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer. 3. The liquid crystal display device according to 1. 前記偏光選択反射層は、前記第２偏光子の透過軸に直交する偏光方向の直線偏光を反射し、前記第２偏光子の透過軸に平行な偏光方向の直線偏光を透過する、請求項２に記載の液晶表示装置。The polarization selective reflection layer reflects linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the transmission axis of the second polarizer, and transmits linearly polarized light having a polarization direction parallel to the transmission axis of the second polarizer. 3. The liquid crystal display device according to 1. 前記第２液晶層は、捩れ配向型ネマチック液晶層である、請求項２から４のいずれかに記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the second liquid crystal layer is a twist alignment type nematic liquid crystal layer. 前記偏光選択反射層は、右回りの円偏光および左回りの円偏光の一方を反射し、他方を透過する、請求項１に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polarization selective reflection layer reflects one of clockwise circularly polarized light and counterclockwise circularly polarized light and transmits the other. 前記第２液晶層は、平行配向型ネマチック液晶層である、請求項６に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the second liquid crystal layer is a parallel alignment type nematic liquid crystal layer. 前記平行配向型ネマチック液晶層は、表示に用いる光の波長をλとしたとき、前記平行配向型ネマチック液晶層に印加される電圧の大きさに応じて、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／４）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋３／４）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態とをとる、請求項７に記載の液晶表示装置。In the parallel alignment type nematic liquid crystal layer, when the wavelength of light used for display is λ, the retardation Δn · d is Δnd = ( k + ／) · λ (k is an integer of 0 or more), and a retardation Δn · d of Δnd = (k + ３) · λ (k is an integer of 0 or more) 8. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the liquid crystal display device has an alignment state substantially satisfying the following condition. 前記第２偏光子と前記偏光選択反射層との間に設けられた４分の１波長板をさらに有し、
前記平行配向型ネマチック液晶層は、表示に用いる光の波長をλとしたとき、前記平行配向型ネマチック液晶層に印加される電圧の大きさに応じて、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝ｋ・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態と、リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝（ｋ＋１／２）・λの関係（ｋは０以上の整数）をほぼ満足する配向状態とをとる、請求項７に記載の液晶表示装置。Further comprising a quarter-wave plate provided between the second polarizer and the polarization selective reflection layer,
When the wavelength of light used for display is λ, the parallel alignment type nematic liquid crystal layer has a retardation Δn · d of Δn · d = k in accordance with the magnitude of a voltage applied to the parallel alignment type nematic liquid crystal layer. An alignment state that almost satisfies the relationship of λ (k is an integer of 0 or more), and retardation Δn · d almost satisfies the relationship of Δnd = (k + ／) · λ (k is an integer of 0 or more) The liquid crystal display device according to claim 7, which is in an alignment state. 前記偏光選択反射層に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた照明装置と、前記照明装置と前記偏光選択反射層との間に設けられた４分の１波長板と、前記照明装置に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた反射層と、を有する請求項２から５のいずれかに記載の液晶表示装置。An illumination device provided on the side opposite to the liquid crystal cell with respect to the polarization selective reflection layer; a quarter-wave plate provided between the illumination device and the polarization selective reflection layer; The liquid crystal display device according to claim 2, further comprising: a reflection layer provided on a side opposite to the liquid crystal cell. 前記偏光選択反射層に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた照明装置と、前記照明装置に対して前記液晶セルとは反対側に設けられた反射層と、を有する請求項６から９のいずれかに記載の液晶表示装置。7. The lighting device according to claim 6, further comprising: a lighting device provided on a side opposite to the liquid crystal cell with respect to the polarization selective reflection layer; and a reflecting layer provided on a side opposite to the liquid crystal cell with respect to the lighting device. 10. The liquid crystal display device according to any one of 9. 前記第２液晶層に電圧を印加する電圧印加手段を備える、請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a voltage applying unit that applies a voltage to the second liquid crystal layer. 前記電圧印加手段は、前記第２液晶層を介して対向する一対の電極である、請求項１２に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 12, wherein the voltage applying unit is a pair of electrodes facing each other via the second liquid crystal layer.
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