JP2000147502A

JP2000147502A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2000147502A
Application number: JP10328106A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Suzuki; 陽一郎鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型表示と透過型表示とを切換え可能な液
晶装置において、透過型表示の明るさを向上させる手段
を提供する。【解決手段】一対の基板間に配置した液晶層１３と、一
方の前記基板の前記液晶層側の面に配置されており光を
透過する領域２０及び光を反射する領域を有する半透過
反射膜１７と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネル
の一方の側に配置した反射偏光板１８と、前記反射偏光
板に対して前記液晶パネル１０とは反対の側に配置した
照明装置１９と、前記照明装置に対して前記反射偏光板
とは反対の側に配置した反射板２１と、を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置に係り、特
に反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示すること
のできる半透過反射型の液晶装置に関する。更にはこれ
ら液晶装置を表示部として備える電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶装置は消費電力が小さ
いために携帯機器や装置の付属的表示部などに多用され
ているが、外光を利用して表示を視認可能にしているた
め、暗い場所では表示を読みとることができないという
問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射
型液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内
部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が
提案されている。このような液晶装置は、図１２に示す
ように、液晶パネル２００内面に開口部２０１を有する
データ信号電極２０１を半透過反射膜とし、外面に偏光
板２０３、バックライト２０４を順次配置した構成をし
ている。このような半透過反射型の液晶装置では、周囲
が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射膜にて反
射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くな
るとバックライト２０４を点灯して半透過反射膜の開口
部２０１を透過させた光により表示を視認可能とした透
過型表示を行う。尚、このような半透過反射型の液晶装
置は特開平７−３１８９２９号公報で紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載されている液晶装置は、バックライトとと液晶パネ
ルとの間に偏光板を設けているため、偏光板によって光
源からの光の半分以上が吸収されてしまう。そのため透
過型の表示が暗くなってしまうという課題があった。さ
らには偏光板を透過した光源からの光のうち開口部２０
１に入射する光以外は表示に利用できないため光源光の
利用効率が悪いという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、以下の通りである。

【０００５】本発明の液晶装置は、外光を反射させるこ
とによって表示する反射型の表示、及び光源から出射す
る光を利用することによって表示する透過型の表示が可
能な液晶装置であり、一対の基板間に配置した液晶層
と、一方の前記基板の前記液晶層側の面に配置されてお
り光を透過する領域及び光を反射する領域を有する半透
過反射膜と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの
一方の側に配置した反射偏光板と、前記反射偏光板に対
して前記液晶パネルとは反対の側に配置した照明装置
と、前記照明装置に対して前記反射偏光板とは反対の側
に配置した反射板と、を具備することを特徴とする。

【０００６】本発明の液晶装置によれば、照明装置から
反射偏光板側に出射した光のうち所定の偏光成分の光は
反射偏光板を透過する。一方、反射偏光板によって反射
された光は照明装置の背面に設けられた反射板によって
再び反射される。そして、反射偏光板と反射板との間で
反射を繰返すうち光の偏光方向が変化しいずれは反射偏
光板を透過することとなる。

【０００７】また、反射偏光板を透過した光のうち、半
透過反射膜の光を透過する領域に入射した光はそのまま
液晶層に入射する。一方、半透過反射膜の光を反射する
領域に入射した光は半透過反射膜によって反射される
が、照明装置背面に設けた反射板によって再び反射され
ていずれは半透過反射膜の光を透過する領域に入射しそ
して液晶層に入射する。

【０００８】つまり、照明装置から出射する光の大半が
最終的に反射偏光板を透過しそして半透過反射膜の光を
透過する領域に入射するので光の利用効率が格段に向上
する。

【０００９】また、前記照明装置は、光源と、前記光源
から出射した光を前記反射偏光板側に向けて出射する導
光板と、を有し、前記導光板は光を散乱する機能を有す
る。あるいは、前記反射偏光板と前記反射板との間には
散乱板を有する。または、前記反射板の前記導光板側の
面には凹凸が設けられている。

【００１０】本発明によれば、照明装置から出射した光
のうち反射偏光板によって反射された光が散乱される。
そして、その散乱により光の偏光方向に変化が生じるの
で反射偏光板を透過しやすくなる。

【００１１】また、前記反射偏光板と前記反射板との間
にはλ/４板が配置されていることを特徴とする。

【００１２】反射偏光板によって反射された光は照明装
置裏面に設けられた反射板によって反射され再び反射偏
光板に戻ってくるが、その光路においてλ/４板を２回
透過する。そのため、反射偏光板によって反射された偏
光成分の光は、９０°ねじられた偏光成分の光となって
反射偏光板に再び戻りそして反射偏光板を透過する。

【００１３】また、前記液晶装置は、走査電極と信号電
極とをマトリクス状に配列し前記走査電極と反射電極と
に挟まれた領域の液晶を駆動する単純マトリクス型の液
晶装置であって、前記半透過反射膜は、開口部を設けた
走査電極又は信号電極であることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、データ信号電極又は走査
信号電極に設けた開口部を透過する光を利用して透過表
示を行う。尚、半透過反射膜として走査信号電極を選択
するかデータ信号電極を選択するかは適宜選択できる
が、下側基板に設けた電極を半透過反射膜とする。

【００１５】また、前記液晶装置は、走査電極と信号電
極とをマトリクス状に配列し前記走査電極と反射電極と
に挟まれた領域の液晶を駆動する単純マトリクス型の液
晶装置であって、前記半透過反射膜は、間隔を空けてス
トライプ状に複数設けられた走査電極又は信号電極であ
ることを特徴とする。

【００１６】本発明によれば、データ信号電極間又は走
査信号電極間を透過する照明装置からの光を利用して透
過表示を行う。この場合にあっては、液晶は、半透過反
射膜と上側基板の透明電極との間に生じるいわゆる斜め
電界によって駆動される。尚、半透過反射膜として走査
信号電極を選択するかデータ信号電極を選択するかは適
宜選択できるが、下側基板に設けた電極を半透過反射膜
とする。この際、半透過反射膜の幅を上側基板に設ける
透明電極より広くすれば斜め電界が生じやすくなるので
好ましい。

【００１７】本発明の電子機器は上述の液晶装置を表示
部として備えている。そのため昼間は反射型表示を行
い、夜間は明るい透過型表示を行うことができる電子機
器が実現する。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施例について説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明に係る液晶装置
の第１実施形態の構造を示す斜視図であり、図２（Ａ）
及び（Ｂ）は走査信号電極とデータ信号電極との交差部
分の拡大図である。

【００２０】本実施例における液晶パネル１０は、ガラ
ス基板等からなる上基板１１と下基板１２との間に液晶
層１３を挟んだ構成となっている。上側基板１１の内面
つまりは液晶層１３側にはＩＴＯからなる走査信号電極
１４がストライプ状に形成されており、走査信号電極１
４上には青、赤及び緑の着色層（図示せず）及び所定方
向にラビングされた配向膜（図示せず）が形成されてい
る。また、上側基板１１の外面には位相差板１５及び偏
光板１６がこの順に配置されている。

【００２１】一方、下側基板１２の内面すなわち液晶層
１３側にはアルミニウム薄膜からなるデータ信号電極１
７が、走査信号電極１４とマトリクス配列となるように
形成されており、走査信号電極１４とデータ信号電極１
７との交点部分が画素領域となっている。データ信号電
極１７は図２（Ａ）又は（Ｂ）に示すような開口部２０
が設けられており、半透過反射膜を兼ねている。そし
て、データ信号電極１７上には配向膜（図示せず）が設
けられている。尚、開口部２０の表示面全体に占める割
合はおおよそ１５％とした。表示面に対する開口部の占
有率は高ければ高い程照明装置からの光の利用率は高ま
るが、あまり高くすると反射表示に悪影響を及ぼすの
で、概ね５％乃至３０％の範囲内において液晶装置の利
用用途によって適宜選択するとよい。また図３に示すよ
うに走査信号電極１４には高さが概ね０．５μｍの凹凸
段差を設けているので走査信号電極１４に入射した外光
はこの凹凸によって散乱されつつ反射されることとな
る。

【００２２】一方、下側基板１２の外面には反射偏光板
１８が設けられている。図４に示すように反射偏光板
は、異なる２つの層、すなわちＡ層４１とＢ層４２とが
交互に、Ｚ軸方向に多くの層が積層された構造となって
いる。反射偏光板１８は、各層が１μｍに満たない程度
の厚さの多くの層が積層されて形成され、全体としても
数百μｍ程度の厚さの薄い板状である。

【００２３】この反射偏光板１８においては、Ａ層４１
のＸ軸方向の屈折率をＮａｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮａ
ｙとし、Ｂ層４２のＸ軸方向の屈折率をＮｂｘ、Ｙ軸方
向の屈折率をＮｂｙとすると、それら屈折率の間には次
のような関係がある。

【００２４】Ｎａｘ ≠ ＮａｙＮｂｘ＝ＮｂｙＮａｙ＝Ｎｂｙこのように形成された反射偏光板１８は、Ｙ軸方向の直
線偏光をそのまま透過させる。

【００２５】さらに、本例の反射偏光板１８は、互いに
隣接する一対のＡ層４１およびＢ層４２において、Ａ層
４１の厚さＴａとＢ層４２の厚さＴｂとが、所定の可視
光の波長λに対して、次の関係となるように形成されて
いる。

【００２６】Ｔａ・Ｎａｘ＋Ｔｂ・Ｎｂｘ＝ λ／２このように、反射偏光板１８を形成することによって、
Ｚ軸方向から反射偏光板１８に入射した波長λのＸ軸方
向の直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光として反射され
る。

【００２７】さらに、Ａ層４１とＢ層４２の多数の対
は、可視領域内の様々な波長λの光に対して式（１）の
関係が満たされるように、様々な厚さの組み合わせとな
っている。これによって、反射偏光板１８は、可視領域
の全波長にわたるＸ軸方向の直線偏光を、Ｘ軸方向の直
線偏光として反射することになる。

【００２８】したがって、反射偏光板１８は、全可視領
域において、Ｘ軸方向の直線偏光をＸ軸方向の直線偏光
として反射し、Ｙ軸方向の直線偏光をＹ軸方向の直線偏
光として透過させる。

【００２９】尚、このような反射偏光板は特表平９−５
０６９８５号公報等にその詳の細が開示されている。ま
た、反射偏光板としては図４に示したものの他にも、コ
レステリック層をλ/４板で挟んだもの等があり代替可
能である。

【００３０】反射偏光板１８の裏面側には、光源として
の蛍光ランプ１９Ａとアクリル等からなる導光板１９Ｂ
を有する照明装置１９が設けられている。導光板１９Ｂ
の反射偏光板側面には、反射偏光板１８によって反射さ
れた光の偏光を解消させるために拡散パターン１９Ｃが
設けられている。尚、本実施例にあっては導光板１９Ｂ
に拡散パターン１９Ｃを設けることによって偏光解消を
行っているが、反射偏光板１８と導光板１９Ｂとの間に
散乱板を設けても同様の作用を得ることができる。

【００３１】照明装置の裏面には図５に示すように反射
面が０．５μｍ程度の高さ凹凸を有するアルミニウム等
の金属薄膜からなる反射板２１が設けられている。反射
板２１の反射面に凹凸を設けることによって、反射板２
１の反射面においても反射偏光板１８によって反射され
た光を偏光解消する作用が生じる。もちろん、反射面は
鏡面でもかまわずその場合においては高い反射率が得ら
れるという効果がある。

【００３２】本実施例の液晶装置を用いてにあっては、
外光を利用する反射型表示を行う際には、液晶装置にそ
の表面側から入射する外光が偏光板１６によって直線偏
光となって液晶パネル１０に入射する。そして液晶層１
３を透過した後、半透過反射膜（データ信号電極１７）
によって反射された光が再度液晶層１３を透過して偏光
板１６を透過するあるいは吸収されることによって画像
を形成している。

【００３３】照明装置１９からの光を利用して透過型表
示を行う際には、照明装置１９からの光が反射偏光板１
８の偏光作用によって偏光方向を揃えられて液晶パネル
１０側に出射する。図６に示すように照明装置からの光
のうち所定方向の直線偏光成分の光６０aは反射偏光板
１８を透過して液晶パネル１０側に出射する。一方、光
６０ａと直交する方向の直線偏光成分の光６０ｂは反射
偏光板１８によって一旦反射されてしまうが、反射板２
１で再び反射されて反射偏光板１８に戻ってくる。

【００３４】反射偏光板１８と反射板２１との間に設け
た拡散パターン１９Ｃ等より偏光解消が生じるため、光
６０ｂはいずれは光６０aと同じ偏光方向となって反射
偏光板１８を透過することとなる。液晶パネル１０側に
出射した光６０のうち半透過反射膜の開口部領域に入射
する光６０ｃは図７に示すように開口部２０を透過して
液晶層に入射する。一方、反射領域に入射した光６０ｄ
は半透過反射膜によって反射されるが、反射板２１によ
って再び反射されていずれは開口部２０を透過し液晶層
に入射する。そして液晶層を透過した光が偏光板１６に
よって透過するあるいは吸収されるので透過画像が形成
される。

【００３５】つまり、本実施例の液晶装置にあっては照
明装置から出射する光が殆ど吸収されないで開口部２０
を透過するので、透過型表示大変明るい半透過反射型の
液晶装置が実現する。

【００３６】尚、本実施例においては単純マトリクス型
液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴＦＴ素子や
ＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリク
ス型の液晶装置に応用できることはいうまでもない。こ
の場合にあっては、アルミニウム等の金属薄膜を画素電
極として用いその画素電極に開口部を設ければよい。

【００３７】（実施例２）実施例１においては走査信号
電極に開口部を設けることによって半透過反射膜を形成
したが、本実施例においてはストライプ状に設けた複数
の信号電極の間隙部分を用いて照明装置からの光を液晶
層側に透過させる例について説明する。

【００３８】尚、走査信号電極及びデータ信号電極以外
の構成要素及び表示作用は実施例１と同様であるので重
複する説明はここでは省略する。

【００３９】図８は、本実施例における液晶装置の画素
領域部分の拡大図である。本実施例においては、上側基
板１１の内面つまりは液晶層１３側にはＩＴＯからなる
走査信号電極１４がストライプ状に形成されている。一
方、下側基板１２の内面すなわち液晶層１３側にはアル
ミニウム薄膜からなるデータ信号電極１７が、走査信号
電極１４とマトリクス配列となるように形成されてお
り、走査信号電極１４とデータ信号電極１７との交点部
分が画素領域となっている。尚、８０は光透過領域を示
す。光透過領域が全表示画面の概ね１５％程度となるよ
うにデータ信号電極１７は幅及びデータ信号電極間の間
隔が設定されている。また、領域８０の液晶を駆動する
ために斜め電界をかける必要があるため、走査信号電極
１４の幅Ｗ１はデータ信号電極１７の幅Ｗ２より幅広に
形成されている。

【００４０】尚、光透過領域８０の占有率は高ければ高
い程照明装置からの光の利用率は高まるが、あまり高く
すると反射表示に悪影響を及ぼすので、概ね５％乃至３
０％の範囲内において液晶装置の利用用途によって適宜
選択するとよい。

【００４１】本実施例の液晶装置にあっては照明装置か
ら出射する光が殆ど吸収されないで信号電極間を透過す
るので、透過型表示が大変明るい半透過反射型の液晶装
置が実現する。

【００４２】尚、本実施例においては単純マトリクス型
液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴＦＴ素子や
ＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリク
ス型の液晶装置に応用できることはいうまでもない。こ
の場合にあっては、アルミニウム等の金属薄膜を画素電
極として用いその画素間を光透過領域とすればよい。

【００４３】（実施例３）図９は本実施例に係る液晶装
置の構造を示す斜視図である。本実施例においては、反
射板２１と導光板１９ｂとの間にλ/４板を配置した点
が実施例１と異なっている。他の点については実施例１
と同様であるので図面に同一番号を付してここではその
説明を省略する。

【００４４】照明装置１９の裏面にはλ/４板９０が設
けられており、λ/４板９０の裏面にはアルミニウム等
の金属薄膜からなる反射板２１が設けられている。反射
板２１は、所定の回転方向の円偏光成分の光を、その所
定方向とは反対の方向の円偏光として反射する必要かあ
るので、その反射面が鏡面であると好ましい。

【００４５】本実施例の液晶装置を用いて照明装置１９
からの光を利用して透過型表示を行う際には、照明装置
１９からの光が反射偏光板１８の偏光作用によって偏光
方向を揃えられて液晶パネル１０側に出射する。図１０
に示すように照明装置１９からの光のうち所定方向の直
線偏光成分の光６０aは反射偏光板１８を透過して液晶
パネル１０側に出射する。一方、光６０ａと直交する方
向の直線偏光成分の光６０ｂは反射偏光板１８に一旦反
射されてしまうが、反射板２１で再び反射されて反射偏
光板１８に戻ってくる。

【００４６】ここで、反射偏光板と反射板との間にはλ
/４板が設けられているので、反射偏光板１８によって
反射された光６０ｂは反射板２１によって反射され反射
偏光板１８に再び戻ってくる際にはλ/４板を逆方向か
ら２回通過し、偏光方向は９０°ねじられることとな
る。

【００４７】その結果、光６０ｂは光６０aと同じ偏光
方向となって反射偏光板１８を透過することとなる。

【００４８】つまり、本実施例の液晶装置にあっては照
明装置から出射する光が殆ど吸収されないで効率よく反
射偏光板を透過するので、透過型表示大変明るい半透過
反射型の液晶装置が実現する。

【００４９】尚、本実施例においては単純マトリクス型
液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴＦＴ素子や
ＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリク
ス型の液晶装置に応用できることはいうまでもない。こ
の場合にあっては、アルミニウム等の金属薄膜を画素電
極として用いその画素電極に開口部を設ければよい。

【００５０】（実施例４）図１１（ａ）は携帯電話を示
す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、その
うちの１００１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用
いた液晶表示部である。

【００５１】図１１（ｂ）は、腕時計型電子機器を示す
図である。１１００は時計本体を示す斜視図である。１
１０１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた液晶
表示部である。この液晶パネルは、従来の時計表示部に
比べて透過型表示が明るい画像表示が可能であるので夜
間においての使用が快適となる。

【００５２】図１１（ｃ）は、ワープロ、パソコン等の
携帯型情報処理装置を示す図である。１２００は情報処
理装置を示し、１２０２はキーボード等の入力部、１２
０６は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた表示
部、１２０４は情報処理装置本体を示す。

【００５３】各々の電子機器は電池により駆動される電
子機器であるので、昼間は光源ランプを使用しないで反
射型表示を行えば、電池寿命を延ばすことが出来る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、照
明装置から出射する光の大半が最終的に反射偏光板を透
過しそして半透過反射膜の光を透過する領域に入射する
ので照明装置光の利用効率が格段に向上する。その結
果、透過型の表示が大変明るい半透過反射型の液晶装置
が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１及び実施例２における液晶装置の断面
模式図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は実施例１及び実施例３にお
ける走査信号電極とデータ信号電極との交差部分の拡大
図である。

【図３】実施例１乃至実施例３における液晶装置の半透
過反射膜の凹凸を示す図である。

【図４】実施例１乃至実施例３の反射偏光板の模式図で
ある。

【図５】実施例１及び実施例２における反射板を示す図
である。

【図６】実施例１及び実施例２の液晶装置における照明
装置からの光の経路を示す図である。

【図７】実施例１乃至実施例３の液晶装置において光が
半透過反射膜を透過する様子を示す図である。

【図８】実施例２の液晶装置における走査信号電極とデ
ータ信号電極との交差部分の拡大図である。

【図９】実施例３の液晶装置の断面模式図である。

【図１０】実施例３の液晶装置において照明装置からの
光の経路を示す図である。

【図１１】本発明の電子機器を示す図であり、(a）は携
帯電話、（ｂ）は腕時計、（ｃ）は携帯用の電子機器を
示す図である。

【図１２】従来の半透過反射型の液晶装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・液晶パネル１１・・・上側基板１２・・・下側基板１３・・・液晶層１４・・・透明電極（走査信号電極）１６・・・偏光板１７・・・データ信号電極（半透過反射膜）１８・・・反射偏光板１９・・・照明装置２０・・・開口部２１・・・反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外光を反射させることによって表示する反
射型の表示、及び光源から出射する光を透過することに
よって表示する透過型の表示の両方が可能な液晶装置で
あり、一対の基板間に配置した液晶層と、一方の前記基板の前
記液晶層側の面に配置されており光を透過する領域及び
光を反射する領域を有する半透過反射膜と、を有する液
晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に配置した反射偏光板と、前記反射偏光板に対して前記液晶パネルとは反対の側に
配置した照明装置と、前記照明装置に対して前記反射偏光板とは反対の側に配
置した反射板と、を具備することを特徴とする液晶装
置。
【請求項２】請求項１に記載の液晶装置であり、前記照明装置は、光源と、前記光源から出射した光を前
記反射偏光板側に向けて出射する導光板と、を有し、前記導光板は光を散乱する機能を有することを特徴とす
る液晶装置。
【請求項３】請求項１に記載の液晶装置であって、前記反射偏光板と前記反射板との間に散乱板を有するこ
とを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１に記載の液晶装置であって、前記反射板の前記導光板側の面には凹凸が設けられてい
ることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】請求項１に記載の液晶装置であって、前記照明装置と前記反射板との間にはλ/４板が配置さ
れていることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】請求項１に記載の液晶装置であって、前記液晶装置は、走査電極と信号電極とをマトリクス状
に配列し前記走査電極と反射電極とに挟まれた領域の液
晶を駆動する単純マトリクス型の液晶装置であって、前記半透過反射膜は、開口部を設けた走査電極又は信号
電極であることを特徴とする液晶装置。
【請求項７】請求項１に記載の液晶装置であって、前記液晶装置は、走査電極と信号電極とをマトリクス状
に配列し前記走査電極と反射電極とに挟まれた領域の液
晶を駆動する単純マトリクス型の液晶装置であって、前記半透過反射膜は、間隔を空けてストライプ状に複数
設けられた走査電極又は信号電極であることを特徴とす
る液晶装置。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のうちいずれかに記
載の液晶装置を表示部として備えたことを特徴とする電
子機器。