JP2001033766A

JP2001033766A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001033766A
Application number: JP11202654A
Authority: JP
Inventors: Takashi Akiyama; 貴秋山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】補助光源にバックライトを用いる携帯用液晶
表示装置では、装置内に半透過板を配置して外光利用時
と補助光源利用の双方で白黒表示を可能としている。と
ころが、半透過板を用いるために外光利用時の反射率が
下がってしまい、表示が暗くなってしまう。明るくしよ
うと半透過板の反射率を上げると今度は透過率が下がり
バックライトをさらに輝度向上しなければならず消費電
力が増えてしまう。このようにバックライトを補助光源
とする場合には、補助光源の光利用効率と外光の反射率
に相反する関係があり、表示品質を劣化させる問題があ
る。【解決手段】視認側透明基板に凸凹を形成した液晶セ
ルの両側に偏光層を設け、さらに対向面に反射層を有
し、液晶セルの一辺の側面に光源を配置し、光源の発光
は液晶セルに入射し、液晶セルの凸凹で反射層側に反射
することを特徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
するもので、特に反射型の液晶表示装置の補助光源に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について図８を用いて説明す
る。現在までに液晶表示装置は低消費電力、薄型、軽量
などの特徴を生かして様々な分野で急速に発展してき
た。とくに近年の発展が著しい携帯情報端末ではそのす
べてに液晶表示装置が採用されている。

【０００３】特に携帯情報端末に採用される液晶表示装
置は低消費電力を重視して電池寿命を長くするために反
射型の液晶表示装置が用いられる場合が多い。さらにそ
のほとんどがバックライトを装備した半透過型の液晶表
示装置である。これは、液晶表示装置が自発光型の表示
装置でないために、十分な外光を得ることができない暗
い環境では表示が視認しづらくなってしまうので、補助
光源により液晶表示装置の視認性を向上しようという考
えである。通常、バックライトにはエレクトロルミネッ
センス（以下、ＥＬと記す）、ＬＥＤ、冷陰極管などが
用いられるが、携帯性が重要視される携帯端末では薄型
が可能なＥＬが採用される場合が多い。

【０００４】図８に半透過型の液晶表示装置の断面図を
示す。図８において第１の透明基板５０３と第２の透明
基板５０７は外周をシール材で張り合わされ５ｕｍ程度
のギャップが保たれている。その５ｕｍの隙間に液晶を
注入し液晶層５０５が形成される。第１の透明基板５０
３の上側には第１の偏光板５０１が、第２の透明基板５
０７の下側には第２の偏光板５０９が、さらに第２の偏
光板５０９の下側には半透過板５１１が貼付されてい
る。また、半透過板５１１の下部にバックライト５１３
を配置している。外光線５１５は外光利用時の軌跡と光
量を、補助光線５１７はバックライトの軌跡と光量を模
式的に示している。

【０００５】図５において半透過板５１１は反射率６０
％で透過率が４０％のものを用いている。また、液晶層
５０５は９０度ＴＮ液晶を採用しており電圧を印加しな
い場合には入射光を９０度旋光し、電圧を印加すると旋
光せずに出射する。いま、外光利用時の動作について説
明する。外光５１５は視認側から第１の偏光板５０１に
入射し一方の直線偏光成分が透過し、第１の透明基板５
０３、液晶層５０５、第２の透明基板５０７で９０度旋
光し、第２の偏光板５０９に入射する。第２の偏光板で
は電圧が印加されない場合は偏光軸が一致しこれも透過
して、半透過板５１１に入射する。半透過板５１１の反
射率は６０％なので入射光の６０％が反射する。反射光
は入射と同じ経路で視認側に出射する。このように外光
は、半透過板で反射し視認側に戻り白表示を行う。ま
た、液晶に電圧を印加すると液晶層５０５で旋光せずに
第２の偏光板５０９で吸収される。従って黒表示とな
る。

【０００６】次に、バックライトを点灯した場合につい
て説明する。通常、バックライトの光源にはＥＬ、ＬＥ
Ｄ、冷陰極管などが用いられる。図８におけるバックラ
イト５１３では薄型、軽量に優れるＥＬを用いた。い
ま、ＥＬを点灯すると、ＥＬの発光は半透過板５１１に
入射する。半透過板５１１の透過率は４０％なのでこの
うちの４０％が透過し、第２の偏光板５０９に入射す
る。ここでさらに入射光の一直線偏光成分が透過し第２
の透明基板５０７と液晶層５０７と第１の透明基板５０
５を透過し直線偏光成分が９０度旋光して第１の偏光板
５０３も透過して視認側に出射する。これが白表示であ
る。また、液晶に電圧を印加すると液晶層５０５で旋光
せずに第１の偏光板５０９で吸収される。従って黒表示
となる。

【０００７】以上のように、外光利用時には外光での表
示が可能で外光がない場合にもバックライトでの表示が
可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
は光の利用効率が著しく悪いという課題がある。図８に
おいて外光とバックライトの両光源において表示が可能
になるのは半透過板５１１が透過と反射の性能を有する
からである。半透過板５１１は反射率６０％で透過率が
４０％のものを用いている。いま、外光利用時では、外
光線５１５は第１の偏光板５０１に入射し約５０％の光
が吸収され５０％が透過し、第１の透明基板５０３、液
晶層５０５、第２の透明基板５０７、第２の偏光板５０
９を透過し、半透過板５１１に入射する。半透過板５１
１の反射率は６０％なので入射光の６０％が反射する。
反射光は入射と同じ経路で視認側に出射する。このよう
に外光は偏光板で５０％、半透過板で４０％を失い、視
認側に反射して戻るのは外光のたかだか３０％である。
これは理論値であり、実際には偏光板で吸収が起こるの
で現実には３０％以下しか視認側に戻ってこない。

【０００９】次に、バックライトを点灯した場合は、半
透過板５１１の透過率は４０％なのでこのうちの４０％
が透過し、第２の偏光板５０９に入射する。ここでさら
に入射光の５０％の一直線偏光成分が吸収され直交する
直線偏光成分の５０％が透過し第２の透明基板５０７と
液晶層５０７と第１の透明基板５０５を透過し直線偏光
成分が９０度旋光して第１の偏光板５０３も透過して視
認側に出射する。このとき、視認側に出射する光線はバ
ックライト５１３の発光のわずか２０％である。実際に
は偏光板で吸収があるので２０％以下になってしまう。

【００１０】以上のように、外光利用時には外光の３０
％しか視認側に戻らない。これはバックライトの機能を
有するために半透過板を用いたからである。通常の使用
状況ではバックライトを使用しない場合が多いので反射
光の低下は視認性の悪化を招き、表示品質が極端に低下
してしまう。また、バックライトを使用する場合でもバ
ックライトの発光の内の２０％しか視認側に透過しない
のではバックライトの輝度がその分必要になり消費電力
の増大という携帯端末には致命的な問題が生じている。

【００１１】このように従来技術には極端に光の利用効
率が悪いという課題がある。

【００１２】本発明の目的は、上記の課題点を解決し
て、外光利用時の光の反射率を極端に向上し、さらに補
助光源の点灯時においても光源の利用効率を極端に向上
し、従来よりも視認性を向上し、薄型の構造を実現する
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために本発明による液晶表示装置は、下記に記載の手段
を採用する。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、第１の透明基板
と第２の透明基板で液晶を狭持してなる液晶セルと、前
記第１の透明基板の上側を凸凹に形成してなる光制御層
と、前記光制御層の上側に第１の偏光層と、前記第２の
透明基板の下側に第２の偏光層と、前記第２の偏光層の
下側に光反射層とを有し、前記第１の透明基板と第２の
透明基板の少なくとも一方の透明基板の少なくとも一辺
の側面に光源を配置し、前記光源の発光は前記第１の透
明基板と第２の透明基板の少なくとも一方の透明基板に
入射することを特徴とする。

【００１５】本発明の液晶表示装置は、第１の透明基板
と第２の透明基板で液晶を狭持してなる液晶セルと、前
記第１の透明基板の表面に光学フィルムと、前記光学フ
ィルムの上側に第１の偏光層と、前記第２の透明基板の
下側に第２の偏光層と、前記第２の偏光層の下側に光反
射層とを有し、前記第１の透明基板と第２の透明基板の
少なくとも一方の透明基板の少なくとも一辺の側面に光
源を配置し、前記光源の発光を前記第１の透明基板と第
２の透明基板の少なくとも一方の透明基板に入射するこ
とを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を使用して本発明の液
晶表示を利用して時計装置における最適な実施形態を説
明する。はじめに第１の実施形態を説明する。

【００１７】〔第１の実施形態：図１〜図３、図７〕図
１は第１の実施形態の断面図である。図１において上か
ら順に第１の偏光板１００、位相差板１０１、光制御層
１０２、第１の透明基板１０３、液晶層１０５、第２の
透明基板１０７、第２の偏光板１０９、反射板１１１の
順に構成している。光源１１３は第１の透明基板１０３
と第２の透明基板１０７に密接している。Ａ光１１７は
光源１１３の第１の透明基板方向に出射する光の光路を
模式的に示しており、Ｂ光１１９は光源１１３の第２の
透明基板方向に出射する光の光路を模式的に示してい
る。外光１１５は視認側から入射する外光の光路を模式
的に示している。

【００１８】次に各部位の詳細な説明を図１から図３を
用いて説明する。第１の偏光板１０１と第２の偏光板１
０９には吸収型偏光板を用いている。吸収型偏光板は、
ヨウ素や２色性色素を延伸したフィルムに染色して作成
する一般的な偏光板であり、透過軸方向に振動する光は
透過し、透過軸と９０゜回転した方向に振動する光は吸
収する。位相差板１０１は位相差値が５９０ｎｍの物を
用いる。また、本実施の形態では液晶層にＳＴＮ液晶を
用いる。これは、携帯情報端末では高解像度化が進み、
視認性を維持するために高コントラスト化が必要になり
より急峻な透過率−電圧特性が要求されるためである。

【００１９】本実施の形態では、第１の透明基板１０３
はＩＴＯからなる第１の電極（図示せず）が形成されて
いる厚さ０．５ｍｍのガラス板からなり、第２の透明基
板１０７はＩＴＯからなる第２の電極（図示せず）が形
成されている厚さＯ．５ｍｍのガラス板からなる。第１
の透明基板１０３と第２の透明基板１０７は、シール材
（図示せず）でその外周を張り合わされ、前記一対の透
明基板にネマチック液晶を２２５゜ツイスト配向してい
る液晶層１０５を狭持している。

【００２０】第１の電極と第２の電極の表面には配向膜
（図示せず）が形成され、第１の透明基板１０３は、右
上がり２２．５゜方向にラビング処理することで、図７
の上液晶分子配向方向７０１は右上がり２２．５゜とな
り、第２の透明基板１０７は右下がり２２．５゜方向に
ラビング処理することで図７の下液晶分子配向方向７０
３は右下がり２２．５゜となり、左回り２２５゜ツイス
ト配向のＳＴＮ液晶層１０５を形成している。

【００２１】使用するネマチック液晶の複屈折の差Δｎ
は０．１５で、第１の透明基板１０３と第２の透明基板
１０５の隙間であるセルギャップｄは５．５μｍとす
る。したがってＳＴＮ液晶層のΔｎｄ値は、８２５ｎｍ
である。

【００２２】図７の第１の偏光板１００の透過軸７０５
を、水平軸を基準にして、−７０゜に配置し、ＳＴＮ液
晶層と第１の偏光板１００の間に、位相差値５９０ｎｍ
の位相差板１０１を、遅相軸７０７が水平軸を基準にし
て５０゜になる様に配置してある。ＳＴＮ液晶層の下側
に、第２の偏光板１０７を透過軸７０９が水平軸に対し
て−１５゜になるように配置してある。さらに、第２の
偏光板１０７の下に、反射板１０９として、銀をベース
フィルム上に蒸着して表面を適度に荒らした反射フィル
ムを配置してある。

【００２３】また、第１の偏光板１００と位相差板１０
１はアクリル系粘着材を用いて接着してある。この２枚
は第１の透明基板１０３と、厚さ５０ｕｍで幅２ｍｍの
両面粘着剤１０４で外周を接着している。第２の偏光板
１０９はアクリル系粘着材を用いて第２の透明基板１０
７と接着しており、反射板１１１もアクリル系粘着材で
第２の偏光板１０９と接着してある。

【００２４】光制御層１０２は第１の透明基板１０３の
表面に直接形成してある。ここでは、透明基板に用いる
ガラス自体に、深さ２０ｕｍでピッチ３００ｕｍの溝が
形成してある。図２は光制御層１０２の断面図の拡大図
である。図３に斜視図を示す。図３において、第１の透
明基板１０３に形成する光制御層１０２の溝の形状は不
等辺三角形型で一辺に平行でいずれの箇所での断面も同
じ構造になるように等間隔の直線の溝として形成する。
図２の断面図を用いて溝の形状を説明する。光源１１３
側からＡ傾斜角３０２を仰角４．６°で長さ２４５ｕｍ
まで形成し、そこからＢ傾斜角３０３を伏角２０°で長
さ５５ｕｍ形成する。このときの山の深さ３０１は２０
ｕｍになる。この山を０．３ｍｍピッチで繰り返し形成
する。

【００２５】再び図１において、光源１１３は第１の透
明基板１０３と第２の透明基板１０７のと密接するよう
に接着してある。このときに、光制御層１０２の伏角２
０°の傾斜面と対面する１辺に光源を配置する。本実施
の形態では光源として冷陰極管を用いた。光源として
は、これに限ったことではなくたとえば、ＬＥＤを複数
個並べて拡散板を介した構造でもよいし、ＬＥＤを両側
に２灯配置し光ガイドで導光して一辺から出射する構造
でもよい。つまり、ガラス端辺に比較的均一の輝度分布
で光を出射できる線光源であれば何れでもかまわない。

【００２６】次に、本実施の形態における動作について
図１をもちいて説明する。図１において外光線１１５は
外部光源の光線の軌跡と光量を表し、Ａ光１１７とＢ光
１１９は光源１１３からの光線の軌跡と光量を表してい
る。

【００２７】外光からの光量が比較的多い場合には外光
を利用して表示が可能である。このときの動作を外光線
１１５に従って説明する。外光線１１５は第１の偏光板
１００に入射する。このとき外光の半分が吸収され、第
１の偏光板１００の透過軸と平行な振動面の直線偏光成
分が透過する。透過した光は位相差板１０１に入射し偏
光状態が楕円偏光に偏光された後に光制御層１０２に入
射し、第１の透明基板１０３と液晶層１０５に入射す
る。液晶層１０５では位相差板１０１とは逆に楕円偏光
状態が直線偏光に偏光し、第２の透明基板１０７と第２
の偏光板１０９に入射する。入射する直線偏光は第２の
偏光板１０９の透過軸と平行になるので、これも透過
し、反射板１１１で反射する。反射した後は入射したと
きと同様の経路で外光の入射側である視認側に戻され
る。

【００２８】このときに視認側で観察すると白表示とし
て認識することが出来る。黒表示は第１の透明基板１０
３と第２の透明基板１０７上の透明電極に外部回路から
電圧を印加して液晶層１０５の両端に電位差を与えるこ
とにより実現する。このとき液晶分子は起立するので液
晶層１０５の出射光は第２の偏光板１０９で吸収され
る。したがって視認側で観察すると黒表示として認識さ
れる。

【００２９】次に外光からの光量が少ない場合に光源１
１３を点灯して表示を行う動作について説明する。図１
のＡ光１１７は光源から視認側方向に出射する光であ
る。出射光は最初に第１の透明基板１０３または、液晶
層１０５、または第２の透明基板１０７に入射する。そ
れぞれに入射する際に、各透明基板はガラスを用いたの
で屈折率１．５で、液晶の屈折率は電圧無印加でほぼ等
しいので、その境界面での大きな屈折はない。したがっ
て第１の透明基板１０３に入射した後は光制御層１０２
に入射する。

【００３０】光制御層１０２に入射した光は、光制御層
１０２の溝の対面する面で反射し、液晶層１０５と第２
の透明基板１０７に入射し、第２の偏光板１０９に入射
する。この液晶層１０５で入射光は複屈折の影響を受け
るがもとの光源からの入射光に光の偏りがほとんどない
ので第２の偏光板１０９の透過軸を透過する光量は液晶
層１０５の状態によらずほぼ一定である。この第２の偏
光板１０９を透過した直線偏光成分は反射板１１１で反
射し、再度第２の偏光板１０９を透過し、液晶層１０５
に入射する。ここで複屈折し、第１の透明基板１０３を
透過し、光制御層１０２に入射する。このとき、光の入
射角が面に垂直に近いので光制御層１０２では大きな反
射はなく、また、大きく屈折することもなく位相差板１
０１に入射する。

【００３１】位相差板１０１では楕円偏光が位相補償さ
れ波長によらず直線偏光成分となり第１の偏光板１００
の透過軸と一致して透過し、視認側に出射する。このと
きの表示は白表示として視認される。

【００３２】黒表示は第１の透明基板１０３と第２の透
明基板１０７上の透明電極に外部回路から電圧を印加し
て液晶層１０５の両端に電位差を与えることにより実現
する。このとき液晶層１０５の複屈折性が変化し、第２
の偏光板１０９の透過軸と９０度直交する直線偏光とな
る。したがって第２の偏光板１０９で吸収されて視認側
で観察すると黒表示として認識される。

【００３３】また、図１のＢ光１１９は光源から第２の
透明基板１０７の方向に出射する光である。このときの
動作も同様である。Ｂ光１１９は光制御層１０２で反射
せずに直接第２の偏光板１０９に入射することがＡ光１
１７と異なるがその後の動作は同様である。

【００３４】本実施の形態では、携帯端末用として２０
０分割駆動以上でも良好なコントラストを得るためにＳ
ＴＮ液晶を用いたが、これに限ったことではなくＴＮ液
晶でもかまわない。また、パッシブ駆動を用いている
が、ＴＦＴやＴＦＤによるアクティブマトリクス駆動を
用いた液晶表示装置でも本実施の形態と同様に上側の透
明基板に溝を形成すればよい。また、透明基板がガラス
でなくプラスチックで形成されている場合でも、ホット
プレス法などで容易に凸凹の溝を形成することができ
る。以上のようにたいていの液晶表示装置で本実施の形
態を容易に実現できる。

【００３５】〔第２の実施形態：図４〜図６、図７〕次
に第２の実施形態について説明する。第１の実施形態と
第２の実施形態で異なるのは光制御層の構造である。第
１の実施形態では光制御層は第１の透明基板上に直接形
成するが、第２の実施形態では、光制御層を形成する光
学フィルムを第１の透明基板に貼付するところがことな
る。それ以外の構造と動作原理は第１の実施形態とほぼ
同様である。以下、第２の実施形態について詳細を説明
する。

【００３６】図４は第２の実施形態の断面図である。図
４において上から順に第１の偏光板１００、位相差板１
０１、光学フィルム４０２、第１の透明基板１０３、液
晶層１０５、第２の透明基板１０７、第２の偏光板１０
９、反射板１１１の順に構成している。光源１１３は第
１の透明基板１０３と第２の透明基板１０７に密接して
いる。Ａ光４１７は光源１１３の第１の透明基板方向に
出射する光の光路を模式的に示しており、Ｂ光４１９は
光源１１３の第２の透明基板方向に出射する光の光路を
模式的に示している。外光４１５は視認側から入射する
外光の光路を模式的に示している。

【００３７】次に各部位の詳細な説明を図４から図６を
用いて説明する。第１の偏光板１０１と第２の偏光板１
０９には吸収型偏光板を用いている。吸収型偏光板は、
ヨウ素や２色性色素を延伸したフィルムに染色して作成
する一般的な偏光板であり、透過軸方向に振動する光は
透過し、透過軸と９０゜回転した方向に振動する光は吸
収する。位相差板１０１は位相差値が５９０ｎｍのもの
を用いる。また、本実施の形態では液晶層にＳＴＮ液晶
を用いる。これは、携帯情報端末では高解像度化が進
み、視認性を維持するために高コントラスト化が必要に
なりより急峻な透過率−電圧特性が要求されるためであ
る。

【００３８】本実施の形態では、第１の透明基板１０３
はＩＴＯからなる第１の電極（図示せず）が形成されて
いる厚さ０．５ｍｍのガラス板からなり、第２の透明基
板１０７はＩＴＯからなる第２の電極（図示せず）が形
成されている厚さＯ．５ｍｍのガラス板からなる。第１
の透明基板１０３と第２の透明基板１０７は、シール材
（図示せず）でその外周を張り合わされ、前記一対の透
明基板にネマチック液晶を２２５゜ツイスト配向してい
る液晶層１０５を狭持している。

【００３９】第１の電極と第２の電極の表面には配向膜
（図示せず）が形成され、第１の透明基板１０３は、右
上がり２２．５゜方向にラビング処理することで、図７
の上液晶分子配向方向７０１は右上がり２２．５゜とな
り、第２の透明基板１０７は右下がり２２．５゜方向に
ラビング処理することで図７の下液晶分子配向方向７０
３は右下がり２２．５゜となり、左回り２２５゜ツイス
ト配向のＳＴＮ液晶層１０５を形成している。

【００４０】使用するネマチック液晶の複屈折の差Δｎ
は０．１５で、第１の透明基板１０３と第２の透明基板
１０５の隙間であるセルギャップｄは５．５μｍとす
る。したがってＳＴＮ液晶層のΔｎｄ値は、８２５ｎｍ
である。

【００４１】第１の偏光板１００の透過軸７０５を、水
平軸を基準にして、−７０゜に配置し、ＳＴＮ液晶層と
第１の偏光板１００の間に、位相差値５９０ｎｍの位相
差板１０１を、遅相軸７０７が水平軸を基準にして５０
゜になる様に配置してある。ＳＴＮ液晶層の下側に、第
２の偏光板１０７を透過軸７０９が水平軸に対して−１
５゜になるように配置してある。さらに、第２の偏光板
１０７の下に、反射板１０９として、銀をベースフィル
ム上に蒸着して表面を適度に荒らした反射フィルムを配
置してある。

【００４２】また、第１の偏光板１００と位相差板１０
１はアクリル系粘着材を用いて接着してある。この２枚
は第１の透明基板１０３と、厚さ５０ｕｍで幅２ｍｍの
両面粘着テープ１０４で外周を接着している。第２の偏
光板１０９はアクリル系粘着材を用いて第２の透明基板
１０７と接着しており、反射板１１１もアクリル系粘着
材で第２の偏光板１０９と接着してある。

【００４３】光学フィルム４０２は第１の透明基板１０
３の表面にアクリル系粘着材を用いて接着してある。光
学フィルム４０２は光学等方性の透明なＴＡＣ（トリア
セチルセルロース）フィルムから出来ている。ＴＡＣフ
ィルムはそれ自体に、深さ２０ｕｍでピッチ３００ｕｍ
の溝が形成してある。図５は光学フィルム４０２の断面
図である。図６に斜視図を示す。図６において、光学フ
ィルム４０２の溝の形状は不等辺三角形型で一辺に平行
でいずれの箇所での断面も同じ構造になるように等間隔
の直線の溝として形成する。図５の断面図を用いて溝の
形状を説明する。光源１１３側からＡ傾斜角６０２を仰
角４．６°で長さ２４５ｕｍまで形成し、そこからＢ傾
斜角６０３を伏角２０°で長さ５５ｕｍ形成する。この
ときの山の深さ６０１は２０ｕｍになる。この山を０．
３ｍｍピッチで繰り返し形成する。光学フィルム４０２
の厚さ６０６は１５０ｕｍである。総厚はこれに限るわ
けではないが、より薄い方が液晶表示装置全体の厚さも
薄くなるので好ましい。

【００４４】再び図４において、光源１１３は光学フィ
ルム４０２と第１の透明基板１０３と第２の透明基板１
０７と密接するように接着してある。このときに、光学
フィルム４０２の伏角２０°の傾斜面と対面する１辺に
光源を配置する。本実施の形態では光源として冷陰極管
を用いた。光源としては、これに限ったことではなくた
とえば、ＬＥＤを複数個並べて拡散板を介した構造でも
よいし、ＬＥＤを１辺の両側に２灯配置し光ガイドで導
光して一辺から出射する構造でもよい。つまり、ガラス
端辺に比較的均一の輝度分布で光を出射できる光源であ
れば何れでもかまわない。

【００４５】次に、本実施の形態における動作について
図４をもちいて説明する。図４において外光線４１５は
外部光源の光線の軌跡と光量を表し、Ａ光４１７とＢ光
４１９は光源からの光線の軌跡と光量を表している。

【００４６】外光からの光量が比較的多い場合には外光
を利用して表示が可能である。このときの動作を外光線
４１５に従って説明する。外光線４１５は第１の偏光板
１００に入射する。このとき外光の半分が吸収され、第
１の偏光板１００の透過軸と平行な振動面の直線偏光成
分が透過する。透過した光は位相差板１０１に入射し偏
光状態が楕円偏光に偏光された後に光学フィルム４０２
に入射する。光学フィルム４０２に光学等方性の透明な
フィルムなので偏光状態を維持したまま、第１の透明基
板１０３と液晶層１０５に入射する。液晶層１０５では
位相差板１０１とは逆に楕円偏光状態が直線偏光に偏光
し、第２の透明基板１０７と第２の偏光板１０９に入射
する。入射する直線偏光は第２の偏光板１０９の透過軸
と平行になるので、これも透過し、反射板１１１で反射
する。

【００４７】反射した後は入射したときと同様の経路で
外光の入射側である視認側に戻される。このときに視認
側で観察すると白表示として認識することが出来る。黒
表示は第１の透明基板１０３と第２の透明基板１０７上
の透明電極に外部回路から電圧を印加して液晶層１０５
の両端に電位差を与えることにより実現する。このとき
液晶分子は起立するので液晶層１０５の出射光は第２の
偏光板１０９で吸収される。したがって視認側で観察す
ると黒表示として認識される。

【００４８】次に外光からの光量が少ない場合に光源１
１３を点灯して表示を行う動作について説明する。図４
のＡ光４１７は光源から視認側方向に出射する光であ
る。出射光は最初に第１の透明基板１０３または、液晶
層１０５、または第２の透明基板１０７に入射する。そ
れぞれに入射する際に、各透明基板はガラスを用いたの
でその屈折率と液晶の屈折率はほぼ等しい、さらに光学
フィルム４０２とも屈折率がほぼ等しいので、その境界
面での大きな屈折はない。したがって第１の透明基板１
０３に入射した後は光学フィルム４０２に入射する。

【００４９】光学フィルム４０２に入射した光は、光学
フィルム４０２の溝の対面する面で反射し、液晶層１０
５と第２の透明基板１０７に入射し、第２の偏光板１０
９に入射する。この液晶層１０５で入射光は複屈折の影
響を受けるがもとの光源からの入射光に光の偏りがほと
んどないので第２の偏光板１０９の透過軸を透過する光
量は液晶層１０５の状態によらずほぼ一定である。この
第２の偏光板１０９を透過した直線偏光成分は反射板１
１１で反射し、再び第２の偏光板１０９を透過し、液晶
層１０５に入射する。ここで複屈折し、第１の透明基板
１０３を透過し、光学フィルム４０２に入射する。この
とき、光学フィルム４０２では大きく屈折することもな
く位相差板１０１に入射する。位相差板１０１では楕円
偏光が位相補償され波長によらずほぼ直線偏光成分とな
り第１の偏光板１００の透過軸と一致して透過し、視認
側に出射する。このときの表示は白表示として視認され
る。

【００５０】黒表示は第１の透明基板１０３と第２の透
明基板１０７上の透明電極に外部回路から電圧を印加し
て液晶層１０５の両端に電位差を与えることにより実現
する。このとき液晶層１０５の複屈折性が変化し、第２
の偏光板１０９の透過軸と９０度直交する直線偏光とな
る。したがって第２の偏光板１０９で吸収されて視認側
で観察すると黒表示として認識される。

【００５１】また、図４のＢ光４１９は光源から第２の
透明基板１０７の方向に出射する光である。このときの
動作も同様である。Ｂ光４１９は光学フィルム４０２で
反射せずに直接第２の偏光板１０９に入射することがＡ
光４１７と異なるがその後の動作は同様である。

【００５２】本実施の形態では、携帯端末用として２０
０分割駆動以上でも良好なコントラストを得るためにＳ
ＴＮ液晶を用いたが、これに限ったことではなくＴＮ液
晶でもかまわない。また、パッシブ駆動を用いている
が、ＴＦＴやＴＦＤによるアクティブマトリクス駆動を
用いた液晶表示装置でも本実施の形態と同様に上側の透
明基板に光学フィルムを形成すればよい。以上のように
ほとんどのの液晶表示装置で本実施の形態を容易に実現
できる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本実施の形態によれば、
外光利用時は通常の反射型液晶表示装置として作用し、
補助光源利用時には、光源からの光は液晶セルを構成す
る透明基板を導光し、透明基板上の光制御層または光学
フィルタにより液晶セル内に反射し、液晶セル下部の反
射板で反射して再度液晶セルに入射し白黒表示を行うこ
とができる。これは、液晶下部の反射板に従来用いてい
た反射率と透過率が相反する関係にある半透過板を用い
ずに、すべての光を反射し透過しない１００％反射板を
用いることが出来ることを意味する。半透過板を用いず
に反射板を用いることにより、外光利用時には第１の偏
光板を透過した外光の５０％が視認側に反射することに
なり明るい表示が得られる。また、補助光を利用する場
合にも補助光の５０％が視認側に反射し有効利用される
ことになり従来のように半透過板で吸収されることがな
く明るい表示が実現できる。これは従来と同等の明るさ
を得る場合には従来よりも光源の輝度を半分以下にする
ことが出来るので消費電力も半分以下に押さえることが
でき、携帯端末用には適している。

【００５４】また、補助光を液晶セル側に反射する光制
御層または光学フィルムが、第１の偏光板と第２の偏光
板の間に配置することが重要である。ここに配置するこ
とにより、補助光のうち光制御層または光学フィルムで
液晶セル方向に反射せずに視認側に直接漏れてくる漏れ
光が第１の偏光板で５０％吸収される。従って、視認側
では漏れ光が軽減され、コントラストの向上した表示を
得ることができる。

【００５５】さらに、この配置により補助光を利用した
場合には、２重像現象が現れない。これは、補助光が第
２の偏光板を透過した後は反射板で反射し再び第２の偏
光板で偏光した後に第１の偏光板を一度だけ透過し視認
側に出射されるためである。これにより補助光源利用時
には２重像のない鮮明な画像が視認できる。

【００５６】以上のように、本発明によれば外光利用時
には反射率の高い明るい表示を得ることができ、補助光
源利用時にも利用効率も高く低消電化が可能で、さらに
補助光源利用時のコントラストが高く、２重像が出ない
鮮明な表示も可能となる薄型軽量の反射型液晶表示装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における液晶表示装置
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における第１の透明基
板の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における第１の透明基
板の構成を示す斜示図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における液晶表示装置
の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態における第１の透明基
板の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第２の実施形態における第１の透明基
板の構成を示す斜示図である。

【図７】本発明の実施形態における配置を説明するため
の説明図である。

【図８】従来の技術における液晶表示装置の構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１００第１の偏光板１０１位相差板１０２光制御層１０３第１の透明基板１０４粘着材１０５液晶層１０７第２の透明基板１０９第２の偏光板１１１反射層１１３補助光源１１５外光線１１７補助光線Ａ１１９補助光線Ｂ４０２光学フィルム４１５外光線４１７補助光線Ａ４１９補助光線Ｂ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３１０Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｄ３４９Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA26 BA27 BB02 BB51 BB63 BC09 BC14 BC22 2H090 JA04 JD01 LA09 LA16 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA16X FA41Y FD05 FD08 GA01 LA16 5C094 AA10 BA43 DA13 EB02 ED01 ED11 ED14 FA04 HA10 5G435 AA03 BB12 BB15 BB16 DD13 EE27 FF01 FF03 FF05 GG01 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の透明基板と第２の透明基板で液晶
を狭持してなる液晶セルと、前記第１の透明基板に凸凹
を形成してなる光制御層と、前記光制御層の上側に第１
の偏光層と、前記第２の透明基板の下側に第２の偏光層
と、前記第２の偏光層の下側に光反射層とを有し、前記
第１の透明基板と前記第２の透明基板の少なくとも一方
の透明基板の少なくとも一辺の側面に光源を配置し、前
記光源の発光は前記第１の透明基板と前記第２の透明基
板の少なくとも一方の透明基板に入射することを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項２】第１の透明基板と第２の透明基板で液晶
を狭持してなる液晶セルと、前記第１の透明基板の表面
に凸凹を形成してなる光学フィルムと、前記光学フィル
ムの上側に第１の偏光層と、前記第２の透明基板の下側
に第２の偏光層と、前記第２の偏光層の下側に光反射層
とを有し、前記第１の透明基板と前記第２の透明基板の
少なくとも一方の透明基板の少なくとも一辺の側面に光
源を配置し、前記光源の発光を前記第１の透明基板と前
記第２の透明基板の少なくとも一方の透明基板に入射す
ることを特徴とする液晶表示装置。