CN1399159A - 反射型显示装置及移动信息设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种反射型显示装置及移动信息设备，该反射型显示装置在前方照明装置的表面不形成图形，从而可以防止画质和对比度的降低。反射型显示装置具有：对从光源110射出的光进行导向的导光板109、反射从导光板109入射的光的反射凹凸107以及控制光的出射的液晶层106，设定液晶层106的偏振光特性，使得从与液晶层106的法线方向不同的方向入射的入射光的透射比为最佳值。

Description

反射型显示装置及移动信息设备

技术领域

本发明涉及一种反射型显示装置以及使用该反射型显示装置的移动信息设备。

背景技术

在现有的反射型显示装置中，当周围较暗时，为了提高图像的视觉分辨率，需要前方照明装置。

此外，根据观察反射型显示装置的观察者的不同，从正面观察在反射型显示装置上所显示的图像是最舒适的。

因此，为了提高观察者从正面的视觉分辨率，在现有的前方照明装置中形成用于将导入的光相对于反射凹凸垂直射出的图形。以下参照图12对现有的反射型显示装置进行说明。

如图12所示，现有的反射型显示装置由以下部件依次层叠构成：前方照明装置1101，包括导光板1109和光源1110；偏光板1102；1/4波长板1103；上侧基板1104；厚度为d′的液晶层1105；反射凹凸1106；下侧基板1107。

但是，图形1111形成于导光板1109的表面，该图形1111位于反射型显示装置最靠近观察者一侧。因此，图形1111容易被观察者1108看到，从而降低了画质。

即，从光源1110射出的光从图形1111漏向观察者侧，被观察者1108看到，从而降低了对比度。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种反射型显示装置及移动信息设备，在前方照明装置的表面不形成图形，从而可以防止画质和对比度的降低。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的反射型显示装置具有：导光板，对光源射出的光进行导向；反射层，反射从上述导光板入射的光；液晶层，设置在上述导光板和上述反射层之间，其特征在于，将上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从上述导光板射出的、从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值。

此外，其特征在于，按照上述液晶层的厚度来设定上述液晶层的偏振光特性。

此外，其特征在于，在入射到上述液晶层的光的入射角为θ、垂直入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值时的液晶层的厚度为d′的情况下，上述液晶层的厚度d满足关系式d＝2d′/(1+1/cosθ)。

此外，其特征在于，按照上述液晶层的双折射率来设定上述液晶层的偏振光特性。

此外，其特征在于，在入射到上述液晶层的光的入射角为θ、垂直入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值时的液晶层的双折射率为Δn′的情况下，上述液晶层的厚度d满足关系式d＝2Δn′/(1+1/cosθ)。

此外，其特征在于，按照上述液晶层的驱动电压来设定上述液晶层的偏振光特性。

此外，其特征在于，以上述光源的启动为契机，对上述驱动电压进行控制。

此外，其特征在于，该反射型显示装置具有检测入射到上述反射型显示装置的外光的传感器，根据上述传感器的检测结果，按照驱动电压来设定上述液晶层的偏振光特性。

此外，其特征在于，在上述光源的光透过上述液晶层时的透射比为x％、外光透过上述液晶层时的透射比为y％的情况下，满足关系式x+y≤100。

此外，其特征在于，将上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射的光的透射比最小。

此外，其特征在于，将上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射的光的透射比最大。

本发明的移动信息设备其特征在于，该移动信息设备使用上述反射型显示装置。

其中，典型的本发明的反射型显示装置是把液晶层封存在内部，一般是利用液晶层的特性来生成图像，即使用液晶显示板来生成图像，但本发明不限于此。

本发明的液晶显示方法使用反射型显示装置来显示图像，上述反射型显示装置具有：导光板，对光源射出的光进行导向；反射层，反射从上述导光板入射的光；液晶层，设置在上述导光板和上述反射层之间，其特征在于，将上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从上述导光板射出的、从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值。

其中，所谓的外光是指从前方照明装置射出的光以外的、直射日光或照明光等来自周围的光。通常，由于假定从正面观看显示画面，所以外光从大致垂直的方向入射在反射型显示装置的前表面，通过反射面被反射的外光也沿与前表面垂直的方向射出。但是，外光的入射方向不限于此，即使从反射型显示装置的前表面倾斜地入射也不会有问题。

另一方面，前方照明装置的入射光对液晶层的法线方向成一定角度而入射。

反射外光的方向，通过将用于反射入射的外光的凹凸图形作成非对称形状，反射来自光源的入射光的方向，通过调节用于使来自光源的入射光反射的凹凸图形的倾斜面，使其与反射型显示板表面的外光的正反射方向不同。因此，可以防止由于在反射型显示板的表面正反射的光而造成看不到图像的现象。

此外，所谓的液晶层的偏振光特性是指使赋予液晶层内行进的光偏振状态变化的几率，或者是使其产生偏振状态变化的性质。该偏振光特性根据例如液晶层的厚度、液晶层的双折射率、施加在液晶层上的驱动电压而变化。

此外，所谓的透射比是指入射到反射型显示装置的光被反射、从反射型显示装置射出时，出射光强度相对于入射光强度的比率。

此外，所谓的入射到液晶层的光(从反射型显示装置射出的光)的透射比的最佳值是指，例如常黑型液晶显示装置，可以将透射比最小时作为最佳值，例如常白型显示装置可以将透射比最大时作为最佳值。此外，根据合适的使用形态，可以将透射比任意设定为最大值和最小值之间的数值，将该数值作为最佳值。

附图说明

图1是本发明的反射型显示装置的第一实施方式的整体剖视简图。

图2是如图1所示的反射凹凸107的立体示意图。

图3是如图2所示的第一图形202的简图。

图4是如图2所示的第二图形203的简图。

图5是本发明的反射型显示装置的第三至第五实施方式的说明图。

图6是本发明的反射型显示装置的第六实施方式的整体剖视简图。

图7是本发明的反射型显示装置的第七实施方式的整体剖视简图。

图8是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的移动电话的简图。

图9是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的移动信息终端的简图。

图10是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的笔记本电脑的简图。

图11是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的电视机(图像接收设备)的简图。

图12是现有的反射型显示装置的第一个例子的整体剖视简图，该反射型显示装置具有形成用于使光相对于反射凹凸垂直射出的图形的导光板。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。但是，只要没有特别地记载，以下实施方式所述的构成部件的尺寸、材料、形状及相对配置等就不限定本发明的范围。

此外，在以下的附图中，对与已描述的附图所记载的部件相同的部件标以相同的标号。(反射型显示装置的第一实施方式)

图1A简要地表示本发明的反射型显示装置的第一实施方式的整体剖视图。图1B是图1A的局部放大图。

如图1A所示，本发明的反射型显示装置的第一实施方式由前方照明装置101、结合材料102、偏光板103、1/4波长板104、上侧基板105、液晶层106、反射凹凸107和下侧基板108顺次层叠构成。但是，1/4波长板104不是必需的。

其中，虽然图1中未示出，但是在液晶层106的上方或下方设置有液晶驱动装置。

此外，在彩色反射型显示装置的情况下，在液晶层106的上方或下方设置有滤色片。

前方照明装置101由用于将光导向反射凹凸107一侧的导光板109和射出光的光源110构成。其中，前方照明装置101在其表面不形成图形，而是从光源开始由近及远地形成厚度逐渐变薄的形状(楔形形状)。该楔形形状用于将光源110射出的光均匀地导向反射凹凸107一侧。

此外，结合材料102用来接合导光板109和偏光板103。结合材料102可以由粘结材料制成。优选结合材料102的折射率小于导光板109的折射率。由此，可以使光有效地从前方照明装置101射向反射凹凸107一侧。

偏光板103将入射光变为线偏振光。

当在彼此垂直的方向上振动的线偏振光通过时，1/4波长板104使线偏振光之间产生1/4波长的光程差。

液晶层106是显示出光学双折射等的各向异性的结晶液体。该液晶层106的双折射率为Δn。

反射凹凸107是用于反射入射光的部件，由反射层111和由铝或银等反射率高的材料制成的凹凸层112构成。以下参照图2～图4，对该反射凹凸107进行说明。

图2是如图1所示的反射凹凸107的立体示意图。反射凹凸107由用于使外光反射的多个微小的第一图形202和用于使从前方照明装置射出的光反射的多个微小的第二图形203构成。在图2中示出的第一图形202和第二图形203虽然很稀疏，但实际上为了提高光的利用效率，两种图形之间应无间隙地配置。

图3是如图2所示的第一图形202的简图。第一图形202形成略呈球面状，以使对着反射凹凸垂直入射的光漫反射。

图4是如图2所示的第二图形203的简图。第二图形203是把上表面做成倾斜面401的柱形。倾斜面401形状的确定，要使来自前方照明装置101的光向对着反射型显示装置大致垂直的方向反射。第二图形203的形状也可以是圆柱状、圆锥状、棱柱状等任意的形状。

接下来对本实施方式的光路进行说明。光从光源101射出，通过导光板109被导向，从导光板的下表面斜向射出，然后通过结合材料102、偏光板103、1/4波长板104、上侧基板105、液晶层106到达反射凹凸107。在到达反射凹凸107的光中，被第二图形203反射的光向着与反射型显示装置大致垂直的前方射出。

当光对着反射凹凸107垂直入射，通过反射凹凸107被反射后大致垂直地射出时，使液晶层的偏振光特性与垂直相适应。例如，由于光在厚度d′的液晶层中往返，设定液晶层的厚度d′，使得液晶的透射比对于2d′的光程最小。

但是，如本实施例所述，当光相对于液晶层的法线方向以一定角度入射时，光程变长，偏振光回转过大。

在本实施方式中，从前方照明装置101射出的光相对于液晶层106的法线方向以倾斜角度θ而入射到液晶层106时。把液晶层106的偏振光特性设定成，使光的透射比最小。具体地说，按照液晶层106的厚度d设定液晶层106的偏振光特性。该设定适于例如常黑(normallyblack)型液晶显示装置。

以下对液晶层106的厚度d的设定进行说明。例如，当光垂直射入液晶层106时，将使光的透射比T最小的液晶层106的厚度记为d′，则光相对于液晶层106的法线方向以倾斜角度θ入射时的液晶层106的厚度d应满足以下关系式，

2d′＝(1+1/cosθ)d

因此，d应设定为，

d＝2d′/(1+1/cosθ)

但是，上述“最小透射比”或“最大透射比”不是指严格意义上的透射比的最大值、最小值，而是也包含最大值、最小值附近的值的广义概念。例如，只要在相对于最大值、最小值的±10％以内范围内，在实用上几乎没有问题。

在如图1所示的本实施方式的反射型显示装置中，由于液晶层106与反射凹凸107接合在一起，所以根据反射型显示装置的位置(x，y)的不同，液晶层106的厚度d也是不同的。

此时的液晶层106的厚度d是作为液晶层106的平均厚度而计算出来的。即，使用反射型显示装置的位置(x，y)、从上侧基板105到反射凹凸107之间的距离t(x，y)、反射型显示装置的面积(液晶层106的面积)S计算出厚度d为，〔式1〕 $d=\∫\∫\frac{t(x\·y)}{S}\mathrm{dxdy}$

但是，本实施方式中使用的d不限于上述精密计算出的d，可以任意设定对发明的实施不产生影响的值。

这样，通过使用在表面不形成图形的前方照明装置，可以防止画质或对比度的下降。(反射型显示装置的第二实施方式)

以下参照图1，与第一实施方式相同地对本发明的反射型显示装置的第二实施方式进行说明。

在本实施方式中，按照液晶层106的双折射率设定液晶层106的偏振光特性。

以下对液晶层106的双折射率Δn的设定进行说明。例如，当光垂直入射到厚度d的液晶层106时，将光的透射比最小时的液晶层106的双折射率记为Δn′，则光相对于厚度d的液晶层106的法线方向倾斜以角度θ入射时的液晶层106的双折射率Δn应满足以下关系式，

2Δn′d＝Δn(1+1/cosθ)d

因此，Δn应设定为

Δn＝2Δn′/(1+1/cosθ)

这样，可以按照液晶层106的双折射率Δn来设定液晶层106的偏振光特性，从而得到与第一实施方式相同地效果。(反射型显示装置的第三实施方式)

以下，参照图5A，对本发明的反射型显示装置的第三实施方式进行说明。

在本实施方式中，在上述实施方式的图1A的液晶层106的上下配置液晶驱动电极301、302，并且配置在上述液晶驱动电极301、302之间施加驱动电压的液晶驱动电源303。

根据上述构成，可以按照施加在液晶层106上的驱动电压V来设定液晶层106的偏振光特性，可得到与上述实施方式相同地效果。(反射型显示装置的第四实施方式)

以下参照图5A，与上述实施方式相同地对本发明的反射型显示装置的第四实施方式进行说明。

在第四实施方式中，当同时使用来自前方照明装置的光和外光时，将各光的透射比组合起来进行设定。

例如，把液晶层106的厚度d、液晶层106的双折射率Δn、液晶层106的驱动电压V设定成，使外光的透射比为50％、来自前方照明装置的光的透射比为50％。

其中，来自前方照明装置的光的透射比x和外光的透射比y可以是满足x+y≤100的任意数值。例如，当外光的照度比来自前方照明装置的光的照度高时，可以将外光的透射比设定为30％，将来自前方照明装置的光的透射比设定为70％。

因此，可以将来自前方照明装置的光和外光的透射比两者组合起来进行设定，从而得到与第一实施方式相同地效果。(反射型显示装置的第五实施方式)

以下参照图5B，对本发明的反射型显示装置的第五实施方式进行说明。在本实施方式中，可以通过外光传感器305或照明装置传感器306来控制上述实施方式的图5A的液晶层106的液晶驱动电源303。

在本实施方式中，与第四实施方式相同，按照液晶层106的驱动电压V来设定液晶层106的偏振光特性。其中，本实施方式与第四实施方式不同点在于，本实施方式利用前方照明装置进行照明或者使用外光进行照明其中一个来进行驱动电压V的控制。

例如，当前方照明装置101开始启动时，通过照明装置传感器306检测到该前方照明装置101的电源的导通，从而开始进行驱动电压的控制。此外，当前方照明装置101开始启动时，也可以手动进行驱动电压的控制。

此外，可以在反射型显示装置或使用该反射型显示装置的装置中设置外光传感器305，根据该外光传感器305的检测结果来进行驱动电压V的控制。即，但在通过外光传感器没有检测到足够的外光时，据此进行施加在液晶层106上的驱动电压V的控制。

对驱动电压进行控制，使得与用外光显示时的驱动电压相比，用来自前方照明装置101的光显示时的驱动电压较低。

这样，可以按照施加在液晶层106上的驱动电压V来设定液晶层106的偏振光特性，从而可以得到与上述实施方式相同地效果。(反射型显示装置的第六实施方式)

以下参照图6，对本发明的反射型显示装置的第六实施方式进行说明。

本实施方式的反射型显示装置与上述反射型显示装置在结构上不同。

如图6所示，第六实施方式的反射型液晶显示装置由以下部件顺次层叠而成：前方照明装置101，包括导光板109和光源110；结合材料102；偏光板103a；上侧基板105；液晶层106；下侧基板108；偏光板103b；结合材料501；反射凹凸107。

因此，即使把反射凹凸107配置在反射型显示装置的最下面，也可以获得与上述实施方式相同的效果。此外，可以将反射凹凸107贴附在反射型显示装置的下侧基板的下侧，由此提高反射型显示装置的设计自由度。(反射型显示装置的第七实施方式)

以下参照图7，对本发明的反射型显示装置的第七实施方式进行说明。

本实施方式的反射型显示装置与上述反射型显示装置在结构上不同。

如图7所示，第七实施方式的反射型液晶显示装置由以下部件顺次层叠而成：前方照明装置101，包括导光板109和光源110；结合材料102；1/4波长板104；偏光板103；上侧基板105；液晶层106；下侧基板108；结合材料601；反射凹凸107。

因此，即使把反射凹凸107配置在反射型显示装置的最下面，也可以获得与上述实施方式相同的效果。此外，可以将反射凹凸107贴附在反射型显示装置的下侧基板的下侧，由此提高反射型显示装置的设计自由度。

在上述实施方式中，把液晶层106的偏振光特性设定成，使得光的透射比T为最小值，但也可以把液晶层106的偏振光特性设定成，使得光的透射比T为最大值。在这种情况下，适用于常白(normallywhite)型液晶显示装置。

以上说明的各种实施方式可以组合起来使用。(使用反射型显示装置的移动信息设备)

以下参照附图，对使用本发明的反射型显示装置的移动信息设备进行说明。

图8是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的移动电话的简图。如图8所示，作为记载在本申请的权利要求范围内的移动信息设备的移动电话700包括显示屏700、按键702和天线703。

作为显示屏701，可以使用上述本发明的反射型显示装置中的任意一个实施方式，由此移动电话可以获得上述实施方式的效果。

图9是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的移动信息终端的简图。如图9所示，作为记载在本申请的权利要求范围内的移动信息设备的移动信息终端800包括显示屏801、盖子802和输入装置803。

作为显示屏801，可以使用上述本发明的反射型显示装置中的任意一个实施方式，由此移动信息终端可以获得上述实施方式的效果。

图10是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的笔记本电脑的简图。如图10所示，作为记载在本申请的权利要求范围内的移动信息设备的笔记本电脑900包括显示屏901和键盘902。

作为显示屏901，可以使用上述本发明的反射型显示装置中的任意一个实施方式，由此笔记本电脑可以获得上述实施方式的效果。

图11是使用本发明的反射型显示装置的第一至第七实施方式其中任意一个的电视机(图像接收设备)的简图。如图11所示，作为记载在本申请的权利要求范围内的移动信息设备的电视机1000包括显示屏1001、选台装置1002和天线1003。

作为显示屏1001，可以使用上述本发明的反射型显示装置中的任意一个实施方式，由此电视机可以获得上述实施方式的效果。

如上所述，本发明可以提供一种反射型显示装置和移动信息设备，上述反射型显示装置使用在表面不形成图形的前方照明装置，通过液晶层的厚度、液晶层的双折射率、液晶层的驱动电压其中至少一个来设定液晶层的偏振光特性，由此可以防止画质和对比度的下降。

Claims (13)

1.一种反射型显示装置，具有：

导光板，对光源射出的光进行导向；

反射层，反射从上述导光板入射的光；

液晶层，设置在上述导光板和上述反射层之间，

其特征在于，把上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从上述导光板射出的、从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值。

2.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，按照上述液晶层的厚度来设定上述液晶层的偏振光特性。

3.根据权利要求2所述的反射型显示装置，其特征在于，在入射到上述液晶层的光的入射角为θ、垂直入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值时的液晶层的厚度为d′的情况下，上述液晶层的厚度d满足关系式d＝2d′/(1+1/cosθ)。

4.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，按照上述液晶层的双折射率来设定上述液晶层的偏振光特性。

5.根据权利要求4所述的反射型显示装置，其特征在于，在入射到上述液晶层的光的入射角为θ、垂直入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值时的液晶层的双折射率为Δn′的情况下，上述液晶层的厚度d满足关系式d＝2Δn′/(1+1/cosθ)。

6.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，按照上述液晶层的驱动电压来设定上述液晶层的偏振光特性。

7.根据权利要求6所述的反射型显示装置，其特征在于，以上述光源的启动为契机，对上述驱动电压进行控制。

8.根据权利要求6所述的反射型显示装置，其特征在于，还具有检测入射到上述反射型显示装置的外光的传感器，根据上述传感器的检测结果，按照驱动电压来设定上述液晶层的偏振光特性。

9.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，在上述光源的光透过上述液晶层时的透射比为x％、外光透过上述液晶层时的透射比为y％的情况下，满足关系式x+y≤100。

10.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，把上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射的光的透射比最小。

11.根据权利要求1所述的反射型显示装置，其特征在于，把上述液晶层的偏振光特性设定成，使得从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射的光的透射比最大。

12.一种移动信息设备，其特征在于，该移动信息设备使用上述权利要求1所述的反射型显示装置。

13.一种液晶显示方法，该液晶显示方法使用反射型显示装置来显示图像，上述反射型显示装置具有：

导光板，对光源射出的光进行导向；

反射层，反射从上述导光板入射的光；

液晶层，设置在上述导光板和上述反射层之间，

其特征在于，把液晶层的偏振光特性设定成，使得从上述导光板射出的、从与上述液晶层的法线方向不同的方向入射到上述液晶层的光的透射比为最佳值。

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