液晶ディスプレー

【課題】コントラストの高い表示効果を有し、コストを削減できる液晶ディスプレーを提供する。
【解決手段】上偏光フィルム５１と、下偏光フィルム５２と、上偏光フィルム５１と下偏光フィルム５２との間に配置される液晶ボックス５３と、液晶ボックス５３と下偏光フィルム５２との間に配置される液晶薄膜５４と、下偏光フィルム５２の下方に配置されるバックライト５５とを備える。液晶ボックス５３は、上基板５３１と、下基板５３８と、上基板５３１と下基板５３８との間に配置される液晶層５３４と、液晶層５３４と下基板５３８との間に配置される半透過膜５３７とを有する。液晶層５３４と液晶薄膜５４との間にカラーフィルターを有する。液晶薄膜５４は、高分子液晶材料から製作される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過反射式液晶ディスプレーに関し、詳しく言えば、コントラストの高い表示効果を有する液晶ディスプレーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶は、旋光性（Optical Rotary Power）及び複屈折性（Birefringence）を有するため、光線が液晶ディスプレーの液晶層を透過する時、光の位相が分離し、光干渉現象（interference）が起こる。この干渉現象のため、液晶ディスプレーのフールカラー化が難しくなる。
【０００３】
伝統的な半透過反射式液晶ディスプレーは、様々な方法により複屈折性のために位相を分離させて表示効果が落ちるという欠点を改善することで、ディスプレーのコントラスト表示効果をあげるものである。
【０００４】
図１に示すように、液晶ディスプレー１０は、上偏光フィルム１１と下偏光フィルム１２との間に液晶ボックス１３（ＬＣ Cell１３）と液晶ボックス１４が重なるように配置され、そのうちの液晶ボックス１４と液晶ボックス１３は位相差が同じであるが、液晶のねじれ方向は逆である。バックライト１５からの光線が次々と液晶ボックス１４と液晶ボックス１３を透過する時、位相が逆の液晶は位相差が相殺されてゼロに近くなるため、液晶ディスプレー１０に透過コントラストの高い表示効果をもたらすことが可能である。しかし、このような二層の液晶ボックスの配置方法は、補償効果を達成することが可能であるが、積層するには液晶ディスプレー１０の厚さを増加させると同時にコストが高くなるため、実際的な要求に応えられない。
【０００５】
図２に示すように、液晶ディスプレー２０は、液晶ボックス２１の透過区域における光線の光行差と反射区域における光線の総光行差を有することが特徴であるため、液晶ディスプレー２０は透過モードと反射モードの下で等価のコントラスト効果を有する。しかし、光線の透過区域を通る光程差と反射区域を通る光程差を一致させるために、液晶ボックス２１中の反射膜２２を高めて、反射区域の高度１／２ｄを二倍にして透過区域の高度ｄと一致させる必要がある。上述の構造を得るために、基板２３と反射膜２２との間に高部２４を増設する必要がある。しかし、高部２４を製作するには製造過程を増加させると同時に間接に液晶ディスプレー２０のコストを増加させる。
【０００６】
図３に示すように、液晶ディスプレー３０は、上偏光フィルム３１と液晶ボックス３２との間および液晶ボックス３２と下偏光フィルム３３との間にＰＣ材質（polycarbonate）から製作される位相差フィルム（retardation film）３４及び位相差フィルム３５が配置される。液晶ディスプレー３０は、位相差フィルム３４及び位相差フィルム３５により液晶ボックス３２中の液晶が起こす位相差を補償する。しかし、透過モード下で補償するために位相差フィルムを製作する場合、反射モード下でのコントラスト効果を失い、逆に反射モード下で補償するために位相差フィルムを製作する場合、透過モード下でのコントラスト効果を失う。つまり、ＰＣ材質から製作される位相差フィルムにより液晶が起こす位相差を補償する場合、透過モード下でのコントラスト効果と反射モード下でのコントラスト効果を同時に保持することは不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、上述の問題点に鑑み、長い年月にわたって光学表示装置を研究開発した結果、本発明を完成させた。
本発明の主な目的は、コントラストの高い表示効果を有する液晶ディスプレーを提供することにある。
【０００８】
本発明のもう一つもの目的は、光線の透過モード下でのコントラスト効果と反射モード下でのコントラスト効果を同時に保持することが可能である液晶ディスプレーを提供することにある。
本発明のまたもう一つの目的は、製造過程を簡素化させ、コストを削減することが可能である液晶ディスプレーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明による液晶ディスプレーは、上偏光フィルムと、下偏光フィルムと、上基板と、下基板と、上基板と下基板との間に配置される液晶層と、液晶層と下基板との間または下基板と下偏光フィルムとの間に配置される液晶薄膜と、下偏光フィルムの下方に配置されるバックライトとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず図面の説明は下記の通りである。
図４は、本発明の一実施例の構造を示す模式図である。
図５は、本実施例による液晶ディスプレーのノーマリーブラックモード下での電圧と反射率の関係を示すグラフを示す図である。
【００１１】
図６は、本実施例による液晶ディスプレーのノーマリーブラックモード下での電圧と透過率の関係を示すグラフを示す図である。
図７は、カラーフィルターが増設された本発明の上述実施例による液晶ディスプレーを示す模式図である。
【００１２】
図８は、本発明のもう一つの実施例の構造を示す模式図である。
図９は、上偏光フィルムが上基板と上電極との間に配置されている本実施例の構造を示す模式図である。
図１０は、上偏光フィルムが上電極と配向膜との間に配置されている本実施例の構造を示す模式図である。
【００１３】
図１１は、液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルムとの間に配置されている本実施例の構造を示す模式図である。
図１２は、液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルムとの間で、上偏光フィルムが上基板と上電極との間に配置されている本実施例の構造を示す模式図である。
【００１４】
図１３は、液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルとの間で、上偏光フィルムが上電極と配向膜との間に配置されている本実施例の構造を示す模式図である。
図１４は、本実施例による液晶ディスプレーのノーマリーホワイトモード下での構造を示す模式図である。
【００１５】
図４に示すのは、本発明の一実施例による半透過反射式液晶ディスプレー５０がノーマリーブラックモード（normally black mode）に適用されている場合の構造である。液晶ディスプレー５０は、上偏光フィルム５１と、下偏光フィルム５２と、液晶ボックス５３（ＬＣ cell）と、液晶薄膜５４と、バックライト５５とを備え、そのうちのバックライト５５が下偏光フィルム５２の下方に配置される。
【００１６】
液晶ボックス５３は、上偏光フィルム５１と下偏光フィルム５２との間に配置される。液晶ボックス５３の構造は、上から下の順番で上基板５３１、上電極５３２、配向膜５３３、液晶層５３４、配向層５３５、下電極５３６、半透過膜５３７及び下基板５３８である。本実施例では、液晶ボックス５３は液晶表示モードがコントラストと反射率の良好な混合式ねじれネマチック（Mixed-mode Twisted Nematic，ＭＴＮ）で、液晶のねじれ角度が７０度（左らせん）で、その位相差が０．２６μmである。
【００１７】
液晶薄膜５４は、下基板５３８と下偏光フィルム５２との間に配置される。液晶薄膜５４は、高分子液晶材料から製作され、その位相差が液晶ボックス５３の位相差を越えず、０．０２μm範囲内である。かつ液晶薄膜５４は、液晶のねじれ角度（twist angle）が液晶ボックス５３の液晶のねじれ角度を越えず、１０度範囲内であり、特に、液晶ボックス５３の液晶のねじれ角度と同じであれば好ましい。そして、液晶薄膜５４の液晶のねじれ方向は、液晶ボックス５３の液晶のねじれ方向と逆の右らせんである。
【００１８】
図５に示すのは、本実施例による液晶ディスプレー５０のノーマリーブラックモード下での電圧と反射率の関係を示すグラフ（Ｖ−Ｒ curve）を示す図である。このブラフから、液晶ディスプレー５０は光線が反射した時の（明暗）コントラスト値が１５以上であることが判明する。したがって、液晶ディスプレー５０は、反射モード下で良好なコントラストと反射率を得ることが可能である。
【００１９】
図６に示すのは、本実施例による液晶ディスプレー５０のノーマリーブラックモード下での電圧と透過率の関係を示すグラフ（Ｖ−Ｔ curve）を示す図である。このブラフから、液晶ディスプレー５０は光線が透過した時の（明暗）コントラスト値が極めて大きいことが判明する。したがって、液晶ディスプレー５０は、透過モード下で良好なコントラスト表示効果を得ることが可能である。
【００２０】
上述により、本実施例は、高分子の液晶薄膜５４が配置されることで、液晶の複屈折性のために位相が分離して位相差が起こった液晶層５３４を補償することが可能である。つまり、本実施例の液晶ディスプレー５０は、透過モード下で光線が次々と液晶薄膜５４と液晶層５３４を透過した後、位相差が相互相殺されてゼロに近くなると同時に液晶ディスプレー５０が反射モード下でも良好なコントラストと反射率を維持することが可能である。したがって、本実施例による液晶ディスプレー５０は、コントラストの高い表示効果を有する。
【００２１】
本発明による液晶ディスプレー５０は、二層の液晶ボックスを配置するために厚さとコストが増加する周知の液晶ディスプレーの欠点を改善できることが明らかであり、かつ高部により光線の透過区域を通る光程差と反射区域を通る光程差を変えることを必要とし、それに伴って製作し難くなるという欠点がない。
【００２２】
図７に示すように、本実施例による液晶ディスプレー５０は、下電極５３６と半透過膜５３７との間にカラーフィルター５３９が増設されることで、色彩が鮮明なフールカラー化液晶ディスプレーとなる。
【００２３】
図８に示すのは、本発明のもう一つの実施例による半透過反射式の液晶ディスプレー６０である。液晶ディスプレー６０は、ノーマリーブラックモード下での構造が前述の実施例と同じであるが、違うことは、液晶ディスプレー６０の高分子液晶薄膜６１が下基板６２と半透過膜６３との間に設置されることである。下偏光フィルム６４は、変わらず最下方の位置に維持される。液晶ディスプレー６０が達成する効果は、前述の実施例と同じであるため、詳しい説明を省く。
【００２４】
また、本実施例による液晶ディスプレーの上偏光フィルムと下偏光フィルムの位置は、最上方または最下方に限られない。上偏光フィルムの場合、図９に示すように、液晶ディスプレー７０の構造はだいたい液晶ディスプレー５０と同じであるが、違うことは、液晶ディスプレー７０の上偏光フィルム７１が上基板７２と上電極７３との間に配置されることである。また、図１０に示すように、液晶ディスプレー８０の上偏光フィルム８１は、上電極８２と配向膜８３との間に配置される。
【００２５】
下偏光フィルムの場合、図１１に示すように、液晶ディスプレー９０の構造はだいたい液晶ディスプレー６０と同じであるが、違うことは、液晶ディスプレー９０の下偏光フィルム９１が下基板９２と液晶薄膜９３との間に配置され、即ち、液晶薄膜９３が下偏光フィルム９１と半透過膜９４との間に位置することである。図１１に示すように、本実施例は、下偏光フィルム９１が下基板９２と液晶薄膜９３との間に配置されることで、上偏光フィルムの位置を変化させることが可能である。図１２に示すように、上偏光フィルム９５は上基板９６と上電極９７との間に配置され、図１３に示すように、上偏光フィルム９５は上電極９７と配向膜９８との間に配置される。
【００２６】
ここで説明すべきことは、本実施例による半透過反射式液晶ディスプレーの液晶表示モードは超ねじれネマチック（Super Twisted Nematic，ＳＴＮ）でもいいということである。液晶のねじれ角度は１８０度から２１０度の間で、その位相差は０．５８μｍから０．６６μｍの間である。
【００２７】
上述の各種の液晶ディスプレーの構造では、？／４波長（quarter wavelength）を増設することで、ディスプレーをノーマリーブラックモードからノーマリーホワイトモード（normally white mode）に変換させることが可能である。図１４に示すように、液晶ディスプレー１００は、上偏光フィルム１０１と液晶ボックス１０２との間に第一λ／４波長１０３（quarter wavelength）が配置され、高分子液晶薄膜１０４と下偏光フィルム１０５との間に第二λ／４波長１０６が配置されるため、液晶ディスプレー１００は、電圧がかけられていない場合、画面が白色を呈し、即ち、ノーマリーホワイトモードである。かつ液晶ディスプレー１００は、コントラストの高い表示効果を維持することが可能である。また、上述の液晶ディスプレー１００の構造では、二つのλ／２波長を増設して、別々に第一λ／４波長１０３と第二λ／４波長１０６とを合わせて使用することが可能である。また、第一λ／４波長１０３と第二λ／４波長１０６の代わりに二つの広帯域λ／４波長（wide-band quarter wavelength）を使用することも可能である。
上述は本発明の好ましい実施例に過ぎないため、本発明の明細書と請求範囲に基づき同等の構造変化をすることは、本発明の請求範囲に属するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】周知の液晶ディスプレーの構造を示す模式図である。
【図２】もう一つの周知の液晶ディスプレーの構造を示す模式図である。
【図３】またもう一つの周知の液晶ディスプレーの構造を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施例による液晶ディスプレーの構造を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施例による液晶ディスプレーのノーマリーブラックモード下での電圧と反射率の関係を示すグラフを示す図である。
【図６】本発明の一実施例による液晶ディスプレーのノーマリーブラックモード下での電圧と透過率の関係を示すグラフを示す図である。
【図７】本発明の一実施例による液晶ディスプレーのカラーフィルターが増設された状態を示す模式図である。
【図８】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの構造を示す模式図である。
【図９】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの上偏光フィルムが上基板と上電極との間に配置されている構造を示す模式図である。
【図１０】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの上偏光フィルムが上電極と配向膜との間に配置されている構造を示す模式図である。
【図１１】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルムとの間に配置されている構造を示す模式図である。
【図１２】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルムとの間で、上偏光フィルムが上基板と上電極との間に配置されている構造を示す模式図である。
【図１３】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーの液晶薄膜が半透過膜と下偏光フィルムとの間で、上偏光フィルムが上電極と配向膜との間に配置されている構造を示す模式図である。
【図１４】本発明のもう一つの実施例による液晶ディスプレーのノーマリーホワイトモード下での構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２９】
５０液晶ディスプレー、５１上偏光フィルム、５２下偏光フィルム、５３液晶ボックス、５４液晶薄膜、５５バックライト、６０液晶ディスプレー、６１高分子液晶薄膜、６２下基板、６３半透過膜、６４下偏光フィルム、７０液晶ディスプレー、７１偏光フィルム、７２上基板、７３上電極、８０液晶ディスプレー、８１上偏光フィルム、８２上電極、８３配向膜、９０液晶ディスプレー、９１下偏光フィルム、９２下基板、９３液晶薄膜、９４半透過膜、９５上偏光フィルム、９６上基板、９７上電極、９８配向膜、１００液晶ディスプレー、１０１上偏光フィルム、１０２液晶ボックス、１０３第一λ／４波長、１０４高分子液晶薄膜、１０５下偏光フィルム、１０６第二λ／４波長、５３１上基板、５３２上電極、５３３配向膜、５３４液晶層、５３５配向層、５３６下電極、５３７半透過膜、５３８下基板、５３９カラーフィルター

【特許請求の範囲】
【請求項１】
上偏光フィルムと、
下偏光フィルムと、
上偏光フィルムと下偏光フィルムとの間に配置される液晶ボックスと、
液晶ボックスと下偏光フィルムとの間に配置される液晶薄膜と、
下偏光フィルムの下方に配置されるバックライトと、
を備えることを特徴とする液晶ディスプレー。
【請求項２】
液晶ボックスは、上基板と、下基板と、上基板と下基板との間に配置される液晶層と、液晶層と下基板との間に配置される半透過膜とを有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項３】
液晶層と液晶薄膜との間にカラーフィルターを有することを特徴とする請求項２に記載の液晶ディスプレー。
【請求項４】
液晶薄膜の位相差は、液晶ボックスの位相差と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶ボックスの液晶のねじれ角度と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ方向は液晶ボックスの液晶のねじれ方向と逆であることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項５】
液晶薄膜の位相差は、液晶ボックスの位相差を越えず、０．０２μｍ範囲内であり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶ボックスの液晶のねじれ角度を越えず、１０度範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の液晶ディスプレー。
【請求項６】
液晶薄膜は、高分子液晶材料から製作されることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項７】
液晶ボックスの液晶表示モードは、混合式ねじれネマチックであることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項８】
液晶ボックスの液晶表示モードは、超ねじれネマチックであることを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項９】
上偏光フィルムと液晶ボックスとの間には第一λ／４波長を有し、液晶薄膜と下偏光フィルムとの間には第二λ／４波長を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１０】
上基板と、
下基板と、
上基板と下基板との間に配置される液晶層と、
液晶層と下基板との間に配置される液晶薄膜と、
下基板の外側に配置される下偏光フィルムと、
下基板の下方に配置されるバックライトと、
を備えることを特徴とする液晶ディスプレー。
【請求項１１】
液晶薄膜は、高分子液晶材料から製作されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１２】
液晶薄膜の位相差は、晶層の位相差を越えず、０．０２μｍ範囲内であり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶層の液晶のねじれ角度を越えず、１０度範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１３】
液晶薄膜の位相差は、液晶層の位相差と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶層の液晶のねじれ角度と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ方向は液晶層の液晶のねじれ方向と逆であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１４】
液晶層の液晶表示モードは、混合式ねじれネマチックであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１５】
液晶層の液晶表示モードは、超ねじれネマチックであることを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１６】
液晶層と液晶薄膜との間に半透過膜を有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１７】
液晶層と液晶薄膜との間にカラーフィルターを有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１８】
上基板の外側に上偏光フィルムを有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項１９】
上基板と液晶層との間に上偏光フィルムを有することを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２０】
上基板と、
下基板と、
上基板と下基板との間に配置される液晶層と、
液晶層と下基板との間に配置される液晶薄膜と、
液晶薄膜と下基板との間に配置される下偏光フィルムと、
下基板の下方に配置されるバックライトと、
を備えることを特徴とする液晶ディスプレー。
【請求項２１】
液晶薄膜の位相差は、液晶層の位相差と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶層の液晶のねじれ角度と同じであり、液晶薄膜の液晶のねじれ方向は液晶層の液晶のねじれ方向と逆であることを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２２】
液晶薄膜の位相差は、液晶層の位相差を越えず、０．０２μｍ範囲内であり、液晶薄膜の液晶のねじれ角度は液晶層の液晶のねじれ角度を越えず、１０度範囲内であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２３】
液晶薄膜は、高分子液晶材料から製作されることを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２４】
上偏光フィルムと液晶層との間には第一λ／４波長を有し、液晶薄膜と下偏光フィルムとの間には第二λ／４波長を有することを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２５】
液晶層と液晶薄膜との間に半透過膜を有することを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２６】
液晶層と液晶薄膜との間にカラーフィルターを有することを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２７】
上基板の外側に上偏光フィルムを有することを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。
【請求項２８】
上基板と液晶層との間に上偏光フィルムを有することを特徴とする請求項２０に記載の液晶ディスプレー。

【図１】