JP2001075087A

JP2001075087A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001075087A
Application number: JP25412299A
Authority: JP
Inventors: Takashi Akiyama; 貴秋山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-03-23

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】第１の透明基板と第２の透明基板で液晶
を狭持し、第２の透明基板には反射板を形成した内在反
射型液晶セルの第１の透明基板の表面に凸凹を形成し、
透明基板の一辺に偏光板を挟んで光源を配置し、光源か
らの発光を透明基板に入射する時点で偏光させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置に関するもので、特に反射板を液晶セル内に内蔵する
内在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】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
置は低消費電力が重視されることから電池寿命を長くす
るために反射型の液晶表示装置が多く用いられてきた。
また、特に反射型液晶表示装置といえば白黒表示を表
し、まれに階調表示があるぐらいである。ところが、最
近の携帯情報端末とインターネットの発展に伴い反射型
カラー液晶表示装置の開発が急速に行われている。反射
型カラー液晶表示装置の方式としては種々あるが、一番
最初に量産化されている方式が、特開平４−９７１２１
号公報で示されているような一枚偏光板方式内在反射型
である。

【０００４】一枚偏光板方式内在反射型とは、通常は液
晶セルの外側に貼付する反射板の代わりに液晶セルの内
側に反射層を形成している構成であり、偏光板は視認側
に一枚配置する方式のことを言う。反射層を液晶セル内
に形成するのは、カラーフィルターからの入射光が同じ
フィルター部から出射することにより入射光の反射率や
彩度を向上させることを目的としている。これは反射型
の液晶表示装置の場合は、その反射率で表示品質が大き
く異なることによる。とくにカラーの場合はカラーフィ
ルターによる吸収があるのでその反射率は２０％から３
０％と白黒の４０％以上に比べると低く、表示は暗めで
視認性に問題がある。そこで、液晶セル内の反射層に凸
凹を形成して光を視認側に集めて視認側の反射率を実質
向上する技術も報告されている。

【０００５】ところが反射率をいくら高くしても外光頼
りの反射型液晶表示装置は、暗い環境では、視認性が極
端に悪化する。これを補うために従来からほとんどの反
射型液晶表示装置が補助光源を採用している。従来の白
黒の反射型液晶表示装置ではすべてバックライトが採用
されてきた。バックライトにはエレクトロルミネッセン
スが採用される場合が多く、まれにＬＥＤ、冷陰極管を
光源としたものが採用されている。液晶パネルは、視認
側と反対側に配置するバックライトの光源を視認側に通
すために液晶セルの外側には、透過特性を有する半透過
板を配置する。ところが、この半透過板は反射特性と透
過特性が相反する関係にあり、反射率を高くしようとす
ると透過特性が犠牲になりバックライト点灯時に透過光
量が不足し、逆に透過率を高くすると反射率が不足し、
バックライトの非点灯時に暗い表示となってしまう欠点
があった。それでも白黒表示ではもとの反射率が高く視
認性に優れていることと、バックライトに軽薄短小を備
えたエレクトロルミネッセンスを用いることができるな
どの理由で多く採用されてきている。

【０００６】ところが、カラーの反射型液晶表示装置と
なると、もとの反射率がよくない上にさらに、バックラ
イト方式のために反射率を犠牲にすることは問題であ
る。反射層が反射１００％であっても十分な表示品質と
はいえないのが現状で、その反射率を犠牲にすることは
さけたい。そこで、提案されているのが、フロントライ
トである。これは、液晶パネルの視認側に無色透明な凸
凹を形成した導光板を配置し、導光板の一辺に線光源を
配置して導光板に入射した光を液晶パネル側に反射する
特性を有する物である。この方式の利点は液晶パネル側
からみると通常の外光利用時の入射方向と同じ方向から
の補助光源の入射となるので、液晶セルの反射層は半透
過でなく反射１００％の特性でよいところにある。

【０００７】さらに内在反射型の場合には一枚偏光板で
あるため、バックライト方式を採用するには液晶パネル
の背面に位相差板と偏光板がさらに必要になるが、フロ
ントライトの場合には必要ない。しかも一枚偏光板方式
内在反射型では外光利用時の特性を最優先に液晶セルと
位相差板と偏光板を合わせ込むため、バックライトの透
過特性を有する場合には表示品質の不足がさけられない
が、フロントライトの場合には外光と同様の入射方向な
のでかわらず良好な表示特性が得られる。以上のよう
に、フロントライトは一枚偏光板方式内在反射型の液晶
表示装置に最適な補助光源として採用され始めている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、フロントラ
イトを補助光源とする一枚偏光板内在反射型液晶表示装
置の従来技術には、液晶表示装置の厚みが厚くなってし
まうという課題がある。フロントライトを液晶パネルの
上面、つまり視認側に配置するため、導光板の厚み分だ
け厚くなる。通常、導光板は１ｍｍ程度の物を用いるの
で最低でも１ｍｍは厚くなる。さらに、フロントライト
は凸凹を形成する導光板を用いるために傷に弱く外部に
風防を必要とするのでさらに全体では相当な厚みにな
る。実際には、風防を入れると液晶パネル上に３ｍｍも
の厚さが必要になる。

【０００９】ただ厚くなるだけであれば、液晶パネルの
薄型という利点は損なわれるものの、機器によっては許
される場合もあるかもしれないが、そうでもない。最近
では小型の情報携帯端末には必ずといってよいほどタッ
チパネルが入力手段として用いられている。このタッチ
パネルには抵抗膜方式が多く用いられ、使用者が直接押
圧する事により入力する構造上、液晶パネルの最上部に
配置する。従って、フロントライトは、タッチパネルと
液晶パネルの間に配置することになる。

【００１０】このときに問題になるのが視差である。使
用者がペンなどで画面上の表示に従い操作しようとする
場合に、タッチパネルの操作表面と画像が表示される液
晶パネルとの間に距離があり、誤押しやすくなる。従っ
て操作を促す部位を示す表示画像などはある程度大きく
表示しなければならなくなり画面の構成や操作性に制限
を与えてしまう。さらに手書きメモなどの入力時には、
実際にペンでタッチパネルをなぞる位置となぞった軌跡
が表示される位置がずれてしまう。

【００１１】これらは、タッチパネルと液晶パネルの間
にフロントライトがあり距離が遠く視差が生じているこ
とが原因である。一般的な構成では、タッチパネルの厚
さが０．８ｍｍ程度、フロントライトが１ｍｍ、液晶パ
ネルの上ガラス厚が０．５ｍｍ程度あり、それぞれの隙
間が０．２ｍｍとなり、タッチパネルの表面から液晶パ
ネルの表示面までは２．７ｍｍとなる。今、タッチパネ
ル法線方向から３０度の位置からペンで入力するとペン
先の指す位置と入力の軌跡の表示とは１．５ｍｍもずれ
てしまう。これでは、手書き入力などの入力時には操作
性が悪い以上に細かい文字の入力では不自然さが残り、
ペン入力の性能としては問題がのこる。

【００１２】このように従来のフロントライトは導光板
が１ｍｍ程度の厚さを有し、液晶パネルの表面と使用者
との間に視差を生じてしまうという課題がある。

【００１３】（発明の目的）本発明の目的は、上記の課
題点を解決して、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。

【００１４】

【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。

【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、前記第２の透明基板
に反射板を形成してなる内在反射型液晶セルにおいて、
前記第１の透明基板表面に凸凹を形成してなる光制御層
と、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に配置する光源
と、を備え、前記光源からの発光が前記透明基板に入射
する時点で偏光していることを特徴とする。

【００１６】また、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、前記第２の透
明基板に反射板を形成してなる内在反射型液晶セルにお
いて、前記第１の透明基板表面に凸凹を形成してなる光
制御層と、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に配置する
光源と、前記光源と前記光源を配置する前記透明基板の
一辺との間に偏光板を備えることを特徴とする。

【００１７】また、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、前記第２の透
明基板に反射板を形成してなる内在反射型液晶セルにお
いて、前記第１の透明基板表面に凸凹を形成してなる光
制御層と、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に配置する
光源と、前記光源と前記光源を配置する前記透明基板の
一辺との間に、偏光板と少なくとも１枚の位相差板を備
えることを特徴とする。

【００１８】（作用：図４）本発明の液晶表示装置の作
用を図面を用いて説明する。図４は本発明の作用を説明
するための断面図である。図４において、第２の透明基
板１０９上には反射層１０７が形成してあり、反射層１
０７を内側にして第１の透明基板１０３と貼り合わせて
いる。第１の透明基板１０３の上部には凸凹からなる光
制御層１０２が形成してある。この光制御層１０２を視
認側に配置し、光制御層１０２の上部に第１の偏光板１
００を配置する。光源１１３は、第２の偏光板１１０を
介して第１の透明基板１０３に配置する。第１の偏光板
１００と第２の偏光板１１０は吸収型の偏光板で、第１
の偏光板１００の透過軸は紙面に垂直な方向で、第２の
偏光板の透過軸も紙面に垂直な方向に配置している。

【００１９】いま、視認側から入射する光について光線
４１５を用いて説明する。光線４１５はもともとは偏光
していない光であり、視認側から第１の偏光板１００に
入射する。ここで紙面に平行方向に振動する直線偏光成
分は吸収され、紙面に垂直方向に振動する直線偏光成分
が透過して光制御層１０２に入射する。ここでは、凸凹
があるので垂直方向から入射する光が多少屈折しながら
第１の透明基板１０３に入射し、反射層１０７で反射し
て、再び第１の透明基板１０３に入射する。再び光制御
層１０２で屈折し、第１の偏光板１００に入射する。最
初に第１の偏光板１００を透過してから再び戻るまでに
偏光状態に変化を与える物質が介在しないので、入射光
はそのまま第１の偏光板を透過し、視認側に出射する。

【００２０】次に、光源１１３からの出射光について説
明する。光源１１３の出射光も偏光していない光であ
り、まず第２の偏光板１１０に入射し、紙面に平行方向
に振動する直線偏光成分が吸収され、紙面に垂直方向に
振動する直線偏光成分が透過して、第１の透明基板１０
３に入射する。入射した光は第１の透明基板１０３でほ
ぼ全反射して、光制御層１０２に入射する。光制御層１
０２は第１の透明基板１０３からの反射光に対して、高
い反射率でほぼ垂直方向に反射するように水平方向に対
して２０°程度の傾斜が付いている。従って、第１の透
明基板１０３に入射した光は光制御層１０２で反射して
反射層１０７に入射する。反射層１０７では直線偏光状
態を維持したまま散乱反射して第１の透明基板１０３を
介して光制御層１０２に入射する。このときの入射角は
光制御層１０２にたいしてほぼ直角であるから、光制御
層１０２の傾斜角の浅い山側を透過して第１の偏光板１
００に入射する。このとき、第１の偏光板１００の透過
軸と入射光の直線偏光方向が一致することになり、第１
の偏光板１００を透過して、視認側に出射する。つま
り、光源１１３からの出射光が第１の透明基板１０３を
導光して視認側に出射している。

【００２１】ここで、図４では第１の基板１０３と反射
層１０７の間には直線偏光状態に変化を与えるようなも
のはなにもない。したがって視認側からの外光４１５と
光源１１３の補助光線４１７は直線偏光状態のまま視認
側に出射している。逆に言えば、ここに偏光状態を変化
させるような物を挿入すれば、視認側に出射する光量を
変化させることが出来ることを意味する。

【００２２】たとえば、第１の透明基板１０３と反射層
１０７の間にＴＮ液晶を挟持することにより、外光利用
時も、補助光源１１３利用時もともに光量を制御するこ
とができる。さらにＴＮ液晶を４５°ツイストで配向
し、液晶分子の位相差と液晶層の厚さの積で表されるΔ
ｎｄが入射する外光の略λ／４に設定すれば、ほぼ最大
のコントラストを出すことが出来る。

【００２３】以下、この場合の動作を簡単に説明する。
外光４１５を考えると直線偏光成分は、この液晶層で１
／４波長の位相差が生じ、ほぼ円偏光に変換され、反射
層１０７で反射して再び液晶層に入射しここで、さらに
１／４波長位相差が生じ、全体で入射光の位相差が１／
２波長となり、入射直線偏光成分と直交する直線偏光成
分に変換され、第１の偏光板１００で吸収される。次
に、液晶層に外部から電圧を印加して液晶を起立させる
と、位相差は生じないので、入射光は、そのまま第１の
偏光板１００を透過する。補助光源１１３を出射した光
に関しても同様に、液晶層を２回通過することにより１
／２波長の位相差が生じ第２の偏光板１１０を透過した
直線偏光成分は直交する直線偏光成分に変換され第１の
偏光板１００で吸収される。

【００２４】さらに、ＴＦＴなどのスイッチング素子を
液晶画素に配置すれば、液晶のオンオフマージンが向上
し、良好なコントラストが得られる。また、パッシブ駆
動では、ツイスト角が１８０°以上のＳＴＮ液晶を用い
てもコントラストが向上し、良好な表示を得ることが出
来る。

【００２５】また、図４では第１、第２の偏光板を単体
で配置したが、液晶層の条件に応じて、位相差板や、液
晶ポリマーなどの位相差補償板を組み合わせた方が良好
なコントラスト表示が可能となる場合もある。

【００２６】以上に説明したように本発明によれば、制
御層１０２を配置する第１の透明基板１０３を導光体と
して補助光源１１３を偏光子を介して入射すれば、外光
利用時と補助光源利用時の双方において良好なコントラ
ストと明るい表示が可能となる。これは、第１の透明基
板が導光体として機能することを意味し、極端な薄型が
実現でき、外光利用時と補助光源利用時の両方において
反射率が高く明るい表示が得る事が出来る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を使用して本発明の液
晶表示を利用した最適な実施形態を説明する。

【００２８】〔実施形態：図１〜図３〕図１は実施形態
の断面図である。図１において視認側から順に第１の偏
光板１００、第１の位相差板１０１、光制御層１０２、
第１の透明基板１０３、液晶層１０５、反射層１０７、
第２の透明基板１０９が順に構成されている。光源１１
３は出射側に第２の偏光板１１０と第２の位相差板１１
１を配置し、これを介して第１の透明基板１０３に密接
している。Ａ光線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光線
１１９は光源１１３の反射層１０５方向に出射する光の
光路を模式的に示している。外光線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。

【００２９】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
１０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。本実施形態では、透過率４５％、偏光度９９．
９％のものを用いる。

【００３０】また、第１の偏光板１００と第１の位相差
板１０１はアクリル系粘着材で一体化してあるが、ここ
では光散乱性粘着材を用いている。これは、広視野角で
明るい表示を得るために設けてあり、外部から入射する
光はなるべく前方に散乱透過し、後方散乱が少ないもの
が、高コントラストが得られて好ましい。ここでは、粘
着剤に微粒子を混合した厚さ３０μｍの散乱性粘着剤を
用い、第１の偏光板１００と位相差板１０１の粘着剤と
しても兼用している。

【００３１】また、第１の偏光板１００と位相差板１０
１は散乱性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１１
０と第２の位相差板１１１は非散乱性のアクリル系粘着
材を用いて接着し、第２の位相差板１１１側を第１の透
明基板１０３とアクリル系粘着材で接着する。

【００３２】また、第１の位相差板１０１と第２の位相
差板１１１はポリカーボネート（ＰＣ）を延伸した厚さ
約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍの位相
差値Ｒ＝０．３９μｍである。位相差板１２の屈折率
は、遅相軸方向をｎｘ、直交する方向をｎｙ、厚さ方向
をｎｚと定義した場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係となっ
ている、いわゆるＺタイプの位相差板を用いる。

【００３３】また、本実施の形態では液晶層１０５に２
４０°ツイストの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。

【００３４】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
のガラス板からなる。第２の透明基板１０９はアルミニ
ウムからなる厚さ０．２μｍの反射層１０７とアクリル
系材料からなる厚さ２μｍの保護膜（図示せず）と透明
電極材料である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１０９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２４０゜ツイスト配向し
ている液晶層１０５を狭持している。

【００３５】使用するネマチック液晶の複屈折の差Δｎ
は０．１３１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５．８μｍとす
る。したがってＳＴＮ液晶層のΔｎｄ値は、０．７６ｕ
ｍである。

【００３６】次に各部材の配置角度関係を図３を用いて
説明する。角度は、第１の偏光板１００と第１の位相差
板１０１と各液晶分子の角度は、視認側から見た場合に
水平軸基準で反時計回りをプラス方向に定義している。
第１の透明基板１０３に密接している第２の偏光板１１
０と第２の位相差板１１１においては、光源１１３側か
ら見て第１の透明基板１０３の端面に正対した場合に水
平軸基準で反時計回りをプラス方向に定義し、図３に記
載している。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
下がり−３０゜方向にラビング処理することで、上液晶
分子配向方向６ｂは右下がり−３０°となり、第２の透
明基板１０９は右上がり３０゜方向にラビング処理する
ことで図３の下液晶分子配向方向６ａは右上がり３０゜
となり、２４０゜ツイスト配向のＳＴＮ液晶層１０５を
形成している。

【００３７】第１の偏光板１００の吸収軸１０ａは、水
平軸を基準にして、＋３０゜に配置する。第１の位相差
板１０１の遅相軸１２ａは水平軸を基準にして＋６５゜
に配置する。第２の偏光板１１０の吸収軸１１ａは、水
平軸を基準にして、＋３０゜に配置する。第２の位相差
板１１１の遅相軸１３ａは水平軸を基準にして＋６５゜
に配置する。

【００３８】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
ガラス上に、厚さ１００ｕｍのフィルムをアクリル系接
着剤で貼付して形成した。フィルムは深さ２０ｕｍでピ
ッチ３００ｕｍの溝が形成してある。図２は光制御層１
０２としてフィルムを貼付した構造の断面図である。図
２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３
０３を伏角２０°で長さ５５ｕｍ形成する。このときの
山の深さ３０１は２０ｕｍになる。この山をピッチ３０
５が０．３ｍｍになるように繰り返し形成する。

【００３９】再び図１において、光源１１３は第１の透
明基板１０３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２０°の傾斜面と光源が対面
するように配置する。また、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。

【００４０】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。

【００４１】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。その後、反射層１０７で反射し、入射したときと同
様の経路で入射側にある第１の偏光板１００に戻され
る。このときに、第１の位相差板１０１と液晶層１０５
を通過する経路を２回通ることにより入射したときとほ
ぼ直交する直線偏光成分に変化されているので、第１の
偏光板１００の吸収軸１０ａと一致し吸収される。つま
り、外光は第１の偏光板１００で吸収されて視認側には
戻らない。

【００４２】このときに視認側で観察すると黒表示とし
て認識することが出来る。白表示は第１の透明基板１０
３と第２の透明基板１０９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では位相変調されず、第１の偏光板１００の
吸収軸１０ａと直交し透過する。したがって視認側で観
察すると白表示として認識される。

【００４３】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は光源から第２の透明基板１０９上に形成
する反射層１０７側に出射する光である。出射光は最初
第２の偏光板１１０に入射する。このとき外光の半分が
吸収される。透過した光は位相差板１１１に入射し偏光
状態が楕円偏光に偏光される。その後、第１の透明基板
１０３に入射する。ここで、第１の透明基板１０３への
入射角が大きいため全反射した後に光制御層１０２に入
射する。

【００４４】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、第１の透明基板１０
３を透過して液晶層１０５に入射し、反射層１０７で反
射して、再度第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、光の入射角が浅いので光
制御層１０２では大きな反射はなく、また、大きく屈折
することもなく第１の位相差板１０１に入射する。

【００４５】第１の位相差板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の吸収軸１０ａと一致して吸収され、視認側には
出射しない。このときの表示は黒表示として視認され
る。

【００４６】白表示は第１の透明基板１０３と第２の透
明基板１０９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１
の偏光板１００の吸収軸１０ａと９０度直交する直線偏
光となる。したがって第１の偏光板１００を透過して視
認に出射する。このとき視認側で観察すると白表示とし
て認識される。

【００４７】また、図１のＢ光１１９は光源から光制御
層１０２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は第２の偏光板１１０と第２の
位相差板１１１で楕円偏光となり、直接光制御層１０２
に入射することがＡ光１１７と異なるが光制御層１０２
で反射した後の動作は同様である。

【００４８】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、パッシブ駆動の場合について
説明しているが、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制御層１０２を形成し、光源１
１３の出射側に第２の偏光板と位相差板を挿入すればよ
い。また、透明基板がガラスでなくプラスチックで形成
されている場合には、ホットプレス法などで透明基板に
直接凸凹の溝を形成することができる。

【００４９】また、本実施の形態では、白黒表示につい
て説明したが、カラーフィルターを用いる反射型カラー
液晶表示装置においても同様に本発明が有効であること
は言うまでもない。以上のようにすべての内在反射型液
晶表示装置で本実施の形態を参考にすれば発明を容易に
実現できる。

【００５０】

【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により液晶
セル内に反射し、液晶セル内の反射層で反射して再度液
晶層に入射し白黒表示を行うことができる。その際に、
光源の出射側に偏光板と位相差板を配置しているので、
液晶セル内の反射板を利用する一枚偏光板型においても
良好なコントラストを得ることができる。

【００５１】以上のように、本発明によれば、内在反射
型一枚偏光板方式の反射型液晶表示装置における外光利
用時には反射率の高い明るい表示を得ることができ、補
助光源利用時にも明るい表示を得ることができる。ま
た、光の利用効率が高いので低消電化が可能である。さ
らに液晶を構成する透明基板を補助光源の導光体と兼用
しているので、あらたな導光体が必要なく、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
板の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施形態における各部材の配置関係を
示す図である。

【図４】本発明の作用を説明するための断面図である。

【符号の説明】１００第１の偏光板１０１第１の位相差板１０２光制御層１０３第１の透明基板１０４粘着材１０５液晶層１０７反射層１０９第２の透明基板１１０第２の偏光板１１１第２の位相差板１１３補助光源１１５外光線１１７補助光線Ａ１１９補助光線Ｂ

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、前記第２の透明基板に反射板を形成してなる
内在反射型液晶セルにおいて、前記第１の透明基板表面
に凸凹を形成してなる光制御層と、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
なくとも一辺に配置する光源とを備え、前記光源からの
発光が前記透明基板に入射する時点で偏光していること
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、前記第２の透明基板に反射板を形成してなる
内在反射型液晶セルにおいて、前記第１の透明基板表面
に凸凹を形成してなる光制御層と、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
なくとも一辺に配置する光源と、前記光源と前記光源を
配置する前記透明基板の一辺との間に偏光板を備えるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】第１の透明基板と第２の透明基板で液晶
を狭持し、前記第２の透明基板に反射板を形成してなる
内在反射型液晶セルにおいて、前記第１の透明基板表面
に凸凹を形成してなる光制御層と、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
なくとも一辺に配置する光源と、前記光源と前記光源を
配置する前記透明基板の一辺との間に、偏光板と少なく
とも１枚の位相差板を備えることを特徴とする液晶表示
装置。