JP2002006134A

JP2002006134A - 偏光素子及びそれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002006134A
Application number: JP2000183232A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Tano; 朋子田野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】光の透過率が高く、また偏光度も十分な偏光素
子を提供する。【解決手段】反射偏光層１１と位相差層１５とを積層す
るとともに、前記反射偏光層１１の位相差層１５に対向
する面を前記位相差層１５に対して一方向に傾斜させ、
前記位相差層１５の外側から入射した光のうち、前記反
射偏光層１１の透過軸に沿った偏光成分の光を透過させ
て前記反射偏光層１１の外側に出射し、前記反射偏光層
１１により反射されて前記位相差層１５に入射した光
（反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光）を、前記
位相差層１５により内面反射するとともに前記位相差層
１５の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層１
１に入射させることにより、その光も前記反射偏光層１
１を透過させてその外側に出射するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、偏光素子及びそ
れを用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、表示の観察側である前
側の透明基板とこの前側基板に対向する後側の透明基板
との間に、これらの基板の内面にそれぞれ設けられた電
極間に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御
する液晶層が設けられてなる液晶素子の入射面と出射面
とに、入射光を直線偏光として前記液晶素子に入射させ
るための偏光子と、前記液晶素子を透過した光の透過を
その偏光状態に応じて制御して画像光を得るための検光
子とを配置して構成となっている。

【０００３】前記液晶素子の入射面に配置される偏光子
としては、従来、互いにほぼ直交する方向に吸収軸と透
過軸とをもった吸収偏光板、または、互いにほぼ直交す
る方向に反射軸と透過軸とをもった反射偏光板が用いら
れており、また、前記液晶素子の出射面に配置される検
光子としては、従来、前記吸収偏光板が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記吸収偏光
板は、入射光のうち、透過軸に沿った偏光成分の光を透
過させ、吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収するため、
偏光度は高いが、光の透過率が低い。

【０００５】そのため、液晶素子の入射面に前記吸収偏
光板を配置した液晶表示装置は、前記吸収偏光板を透過
して前記液晶素子に入射する直線偏光の強度が低く、明
るい表示が得られない。

【０００６】一方、上記反射偏光板は、入射光のうち、
透過軸に沿った偏光成分の光を透過させ、反射軸に沿っ
た偏光成分の光を反射するが、この反射偏光板は偏光度
が低いため、前記反射軸に沿った偏光成分の光もある程
度透過してしまうという光漏れがある。

【０００７】そのため、液晶素子の入射面に前記反射偏
光板を配置した液晶表示装置は、前記反射偏光板を透過
して前記液晶素子に入射する直線偏光が、前記反射軸に
沿った偏光成分の漏れ光を含んだ偏光度の低い光であ
り、したがって、表示の明るさは液晶素子の入射面に前
記吸収偏光板を配置した液晶表示装置に比べて明るい
が、コントラストの良い表示が得られない。

【０００８】この発明は、光の透過率が高く、また偏光
度も十分な偏光素子を提供するとともに、前記偏光素子
を用いた、明るく、しかも良好なコントラストの表示を
得ることができる液晶表示装置を提供することを目的と
したものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の偏光素子は、
互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とをもった反
射偏光層と位相差層とを積層するとともに、前記反射偏
光層の前記位相差層に対向する面を前記位相差層に対し
て一方向に傾斜させてなり、前記位相差層の外側から入
射し、この位相差層を透過して前記反射偏光層に入射し
た光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏光成分
の光を透過させて前記反射偏光層の外側に出射し、前記
反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光を、前記反射
偏光層の位相差層に対向する面の傾き角に応じた反射角
で反射して前記位相差層に再び入射させ、その光を前記
位相差層により内面反射するとともに前記位相差層の位
相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層に入射し、
この反射偏光層を透過させてその外側に出射することを
特徴とするものである。

【００１０】この偏光素子は、前記位相差層の外側から
入射した光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏
光成分の光を透過させて前記反射偏光層の外側に出射
し、前記反射偏光層により反射されて前記位相差層に入
射した光（反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光）
を、前記位相差層により内面反射するとともに前記位相
差層の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層に
入射させることにより、その光も前記反射偏光層を透過
させてその外側に出射するものであるため、光の透過率
が高く、また偏光度も十分である。

【００１１】また、この発明の液晶表示装置は、表示の
観察側である前側の基板と、この前側基板に対向する後
側基板との間に、印加される電界に応じて透過光の偏光
状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子の入射
面に、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とをも
った反射偏光層と位相差層とを積層するとともに、前記
反射偏光層の前記位相差層に対向する面を前記位相差層
に対して一方向に傾斜させてなり、前記位相差層の外側
から入射し、この位相差層を透過して前記反射偏光層に
入射した光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏
光成分の光を透過させて前記反射偏光層の外側に出射
し、前記反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光を、
前記反射偏光層の位相差層に対向する面の傾き角に応じ
た反射角で反射して前記位相差層に再び入射させ、その
光を前記位相差層により内面反射するとともに前記位相
差層の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層に
入射し、この反射偏光層を透過させてその外側に出射す
る偏光素子が、前記反射偏光層を前記液晶素子の入射面
に対向させて配置されていることを特徴とするものであ
る。

【００１２】すなわち、この液晶表示装置は、液晶素子
の入射面に前記偏光素子を配置したものであり、この偏
光素子は上述したように、光の透過率が高く、また偏光
度も十分であるため、前記液晶素子に十分な明るさで偏
光度も十分な直線偏光を入射させ、明るく、しかも良好
なコントラストの表示を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の偏光素子は、上記のよ
うに、反射偏光層と位相差層とを積層するとともに、前
記反射偏光層の前記位相差層に対向する面を前記位相差
層に対して一方向に傾斜させてなり、前記位相差層の外
側から入射した光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿
った偏光成分の光を透過させて前記反射偏光層の外側に
出射し、前記反射偏光層により反射されて前記位相差層
に入射した光（反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の
光）を、前記位相差層により内面反射するとともに前記
位相差層の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光
層に入射させることにより、その光も前記反射偏光層を
透過させてその外側に出射するものであるため、光の透
過率が高く、また偏光度も十分である。

【００１４】この発明の偏光素子において、前記位相差
層は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の
位相差を与えるλ／４位相差フィルムであるのが好まし
い。

【００１５】また、前記反射偏光層は、その反射軸を、
前記位相差層の外側から入射する光のＳ偏光成分の光の
振動面とほぼ平行にし、透過軸を、前記位相差層の外側
から入射する光のＰ偏光成分の光の振動面とほぼ平行に
して配置するのが好ましい。

【００１６】そのためには、前記反射偏光層を、その反
射軸を、位相差層の法線と前記位相差層の外側から入射
する光のうちの主な入射方向から入射した光の光路とを
含む入射方位面に対してほぼ直交させ、透過軸を、前記
入射方位面とほぼ平行にして配置するのが望ましい。

【００１７】さらに、前記位相差層の外側から入射する
光の主な入射方向が、前記位相差層の法線に対して一方
の方向に傾いた方向である場合、前記反射偏光層の位相
差層に対向する面を、前記位相差層の法線に対し、前記
主な入射方向から入射した光の進行方向に向かって前記
位相差層から離間する方向に傾斜させるのが好ましい。

【００１８】その場合、前記反射偏光層の位相差層に対
向する面の位相差層に対する傾き角は２０°以下が好ま
しく、より望ましくは５°〜１８°の範囲、さらに望ま
しくは１０°〜１７°の範囲である。

【００１９】また、前記反射偏光層の位相差層に対向す
る面と前記位相差層との間には、光学的に等方性で、前
記位相差層の屈折率または前記反射偏光層の透過軸方向
の屈折率に対する屈折率の差が、前記反射偏光層の透過
軸方向と反射軸方向の屈折率の差より小さい屈折率を有
する透明物質層を介在させるのが好ましい。

【００２０】前記透明物質層の屈折率は、より好ましく
は、前記位相差層の屈折率と、前記反射偏光層の透過軸
方向の屈折率との間の値であるか、あるいは、前記位相
差層の屈折率および前記反射偏光層の透過軸方向の屈折
率とほぼ等しい値である。

【００２１】さらにまた、前記反射偏光層の位相差層に
対向する面は、前記位相差層に対して一方向に傾斜する
複数の傾斜面が前記一方向に沿って並んだ形状に形成す
るのが好ましい。

【００２２】また、この発明の液晶表示装置は、上記の
ように、液晶素子の入射面に前記偏光素子を配置するこ
とにより、明るく、しかも良好なコントラストの表示を
得ることができるようにしたものである。

【００２３】この発明の液晶表示装置を、表示の観察側
である前側から入射する光を利用して反射表示を行なう
反射型表示装置に適用する場合は、前記液晶素子の前面
を入射面とし、前記液晶素子の前面に前記偏光素子を配
置するとともに、前記液晶素子の後面側に反射手段を設
ければよい。

【００２４】その場合は、前記反射手段を、互いにほぼ
直交する方向に反射軸と透過軸とをもった反射偏光板と
し、この反射偏光板を前記液晶素子の後面に配置し、前
記反射偏光板の背後に光吸収膜を配置するのが好まし
い。

【００２５】前記反射手段は反射板でもよく、その場合
は、前記液晶素子の後面に、互いにほぼ直交する方向に
吸収軸と透過軸とをもった吸収偏光板を配置し、この吸
収偏光板の背後に前記反射板を配置するのが望ましい。

【００２６】また、この発明の液晶表示装置を、バック
ライトからの照明光を利用して透過表示を行なう透過型
表示装置に適用する場合は、前記液晶素子の後面を入射
面とし、前記液晶素子の後面に前記偏光素子を配置する
とともに、この偏光素子の背後に前記偏光素子に向けて
照明光を出射するバックライトを配置し、前記液晶素子
の前面に、互いにほぼ直交する方向に吸収軸と透過軸と
をもった吸収偏光板を配置すればよい。

【００２７】さらに、この発明の液晶表示装置を、前記
反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反射／透過
型表示装置に適用する場合は、前記液晶素子の前面と後
面とそれぞれ入射面とし、前記液晶素子の前面と後面と
にそれぞれ前記偏光素子を配置するとともに、前記液晶
素子の後面に配置された後側偏光素子の背後に、前記液
晶素子の前面に配置された前側偏光素子の前面から入射
し、前記前側偏光素子と前記液晶素子と前記後側偏光素
子とを透過して後面側に出射した光を吸収するとともに
前記後側偏光素子に向けて照明光を出射するバックライ
トを配置すればよい。

【００２８】

【実施例】図１〜図９はこの発明の第１の実施例を示し
ており、図１は液晶表示装置の側面図である。

【００２９】この実施例の液晶表示装置は、表示の観察
側である前側から入射する外光（液晶表示装置の使用環
境の光）を利用して反射表示を行なう反射型液晶表示装
置であり、図１のように、液晶素子１と、この液晶素子
１の入射面である前面に配置された偏光素子１０と、前
記液晶素子１の後面に配置された反射偏光板２０と、前
記反射偏光板２０の背後に、検光子を兼ねる反射手段と
して配置された光吸収膜２１と、前記液晶素子１の後面
と前記反射偏光板２０との間に介在された拡散層２２と
からなっている。

【００３０】図２は前記液晶素子１の一部分の拡大断面
図であり、この液晶素子１は、表示の観察側である前側
の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明
基板３との間に、これらの基板２，３の内面にそれぞれ
設けられた透明電極４，５の間に印加される電界に応じ
て透過光の偏光状態を制御する液晶層９が設けられた構
成のものである。

【００３１】この液晶素子１は、例えばアクティブマト
リックス方式のものであり、前後一対の基板２，３のう
ちの後側基板３の内面に設けられた電極５は、行方向お
よび列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電
極、前側基板２の内面に設けられた電極４は、前記複数
の画素電極５に対向する一枚膜状の対向電極である。

【００３２】なお、図２では省略しているが、前記後側
基板３の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接
続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行の
ＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給するための複数のゲ
ート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれデータ信号を供給
するための複数のデータ配線とが設けられている。

【００３３】さらに、この液晶素子１の前側基板２の内
面には、前記複数の画素電極５と前記対向電極４とが互
いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応させて、複
数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂが設けられており、前記対向電極４は、
前記カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの上に形成されて
いる。

【００３４】そして、前記前側基板２と後側基板３は、
その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して
接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材
により囲まれた領域に液晶層９が設けられている。

【００３５】この液晶層９の液晶分子は、前記一対の基
板２，３の内面に前記電極４，５を覆って設けられた配
向膜７，８によりそれぞれの基板２，３の近傍における
配向方向を規制され、一対の基板２，３間において所定
の初期配向状態に配向している。

【００３６】前記液晶素子１の前側に配置された偏光素
子１０は、表示の観察側である前側から入射する光を直
線偏光として前記液晶素子１に入射させるためのもので
あり、この偏光素子１０は、反射偏光層１１と位相差層
１５とを積層するとともに、前記反射偏光板１１の位相
差層１５に対向する面を、前記位相差層１５に対して一
方向に傾斜させた構成となっている。

【００３７】前記反射偏光層１１は、入射光の互いに直
交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反
射し、他方の偏光成分の光を透過させる特性を有するも
のであり、互いにほぼ直交する方向に反射軸１１ｓと透
過軸１１ｐ（図６参照）とをもっており、前記透過軸１
１ｐに沿った振動面を有する偏光成分（以下、透過軸１
１ｐに沿った偏光成分という）の光を透過させ、前記反
射軸１１ｓに沿った振動面を有する偏光成分（以下、反
射軸１１ｓに沿った偏光成分という）の光を反射する。

【００３８】そして、この反射偏光層１１の位相差層１
５に対向する面は、前記位相差層１５に対して一方向に
傾斜する複数の傾斜面１１ａが前記一方向に沿って並ん
だ形状に形成されている。

【００３９】なお、図１では、便宜上、前記反射偏光層
１１の傾斜面１１ａを拡大して示したが、前記傾斜面１
１ａは、１００μｍ〜５０００μｍ程度の幅で、前記反
射偏光板１１の全幅にわたる長さの細長面に形成されて
いる。

【００４０】図３は前記偏光素子１０の一部分の拡大図
であり、前記反射偏光層１１は、ポリエチレン・ナフタ
レート共重合体等からなる等方性薄膜（光学的に等方性
の薄膜）１２と異方性薄膜（光学的に異方性の薄膜）１
３とを、多数層、全ての異方性薄膜１３の屈折率が最大
となる方向を同じにして交互に積層した反射偏光フィル
ムを、引抜き成形またはローラ成形により鋸歯状面フィ
ルムに成形した鋸歯状反射偏光フィルムからなってお
り、その両面がそれぞれ、光学的に等方性の透明物質層
１４ａ，１４ｂにより平坦化されている。

【００４１】この反射偏光層１１は、前記異方性薄膜１
３の屈折率が前記等方性薄膜１２の屈折率と異なる方向
に反射軸１１ｓをもち、前記異方性薄膜１３の屈折率が
前記等方性薄膜１２の屈折率と同じである方向（反射軸
に対して直交する方向）に透過軸１１ｐをもっており、
入射光の前記反射軸１１ｓに沿った振動面を有する偏光
成分を、多数枚交互に積層された等方性薄膜１２と異方
性薄膜１３とのそれぞれの界面で反射し、入射光の前記
透過軸１１ｐに沿った振動面を有する偏光成分を、前記
界面で反射することなく透過させる。

【００４２】なお、前記等方性薄膜１２の屈折率ｎはｎ
＝１．８８、前記異方性薄膜１３の互いに直交する一方
の方向の屈折率ｎ１と他方の方向の屈折率ｎ２は、ｎ１
＝１．６４、ｎ２＝１．８８であり、前記異方性薄膜１
３の屈折率の小さい方向が反射偏光層１１の透過軸１１
ｐ、ほぼ直交する方向が反射軸１１ｓである。

【００４３】一方、前記位相差層１５は、透過する光の
常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／
４位相差フィルムからなっている。なお、この位相差層
１５の屈折率ｎは、ｎ＝１．５８である。

【００４４】この位相差層１５は、その遅相軸１５ａ
（図６参照）を、前記反射偏光層１１の反射軸１１およ
び透過軸１１ｐに対してほぼ４５°斜めに交差する方向
に向けた状態で、前記反射偏光層１１の位相差層１５に
対向する面（透明物質層１４ａの表面）に貼り付けられ
ている。

【００４５】すなわち、前記反射偏光層１１の位相差層
１５に対向する面と、前記位相差層１５との間の隙間
は、その間に介在された前記光学的に等方性の透明物質
層１４ａにより充填されている。

【００４６】前記反射偏光層１１と位相差層１５との間
に介在された透明物質層１４ａは、前記位相差層１５の
屈折率ｎ（ｎ＝１．５８）または前記反射偏光層１１の
透過軸方向の屈折率ｎ２（ｎ２＝１．８８）に対する屈
折率の差が、前記反射偏光層１１の透過軸方向と反射軸
方向の屈折率の差より小さい屈折率を有しているのが好
ましく、前記透明物質層１４ａの屈折率をこのような値
にすることにより、前記位相差層１５と透明物質層１４
ａとの界面または前記透明物質層１４ａと反射偏光層１
１との界面での光の反射を実質的に無くし、前記位相差
層１５と反射偏光層１１との間の光路（位相差層１５か
ら反射偏光層１１に入射する光の光路および反射偏光層
１１から位相差層１５に入射する光の光路）を、光のロ
スがほとんど無い直線的な光路にすることができる。

【００４７】前記透明物質層１４ａの屈折率は、より好
ましくは、前記位相差層１５の屈折率と、前記反射偏光
層１１の透過軸方向の屈折率との間の値であるか、ある
いは、前記位相差層１５の屈折率および前記反射偏光層
１１の透過軸方向の屈折率とほぼ等しい値であり、前記
透明物質層１４ａの屈折率をこのような値にすることに
より、前記位相差層１５と透明物質層１４ａとの界面お
よび前記透明物質層１４ａと反射偏光層１１との界面で
の光の反射をより効果的に無くし、前記位相差層１５と
反射偏光層１１との間の光路を、より直線的な光路にす
ることができる。

【００４８】また、前記反射偏光層１１の外側の透明物
質層１４ｂは、前記反射偏光層１１と前記位相差層１５
との間に介在された透明物質層１４ａと同じ屈折率を有
している。

【００４９】この実施例では、前記反射偏光層１１と位
相差層１５との間に介在された透明物質層１４ａと、前
記反射偏光層１１の外側の透明物質層１４ｂとをそれぞ
れ、屈折率ｎがｎ＝１．４９の光学糊により形成してい
る。

【００５０】ただし、前記反射偏光層１１の外側の透明
物質層１４ｂは、前記反射偏光層１１の屈折率または前
記液晶素子１の前側基板２の屈折率に対する屈折率の差
が、前記反射偏光層１１の透過軸方向と反射軸方向の屈
折率の差より小さい屈折率（より好ましくは、反射偏光
層１１の透過軸方向の屈折率と液晶素子１の前側基板２
の屈折率との間の値、あるいは、前記反射偏光層１１の
透過軸方向の屈折率および液晶素子１の前側基板２の屈
折率にほぼ等しい値の屈折率）を有するものでもよく、
この透明物質層１４ｂの屈折率をこのような値にするこ
とにより、偏光素子１０と液晶素子１との間の光路を、
光のロスがほとんど無い直線的な光路にすることができ
る。

【００５１】なお、この偏光素子１０は、前記反射偏光
層１１と位相差層１５との間に介在された透明物質層１
４ａと、前記反射偏光層１１の外側の透明物質層１４ｂ
とをそれぞれ、屈折率ｎがｎ＝１．４９の光学糊により
形成したものであるが、前記透明物質層１４ａ，１４ｂ
を、前記反射偏光層１１に対向する面を鋸歯状面に形成
したアクリル樹脂等からなる透明板とし、この透明板の
鋸歯状面に前記反射偏光層１１を貼り付けてもよい。そ
の場合、前記透明板は、光学的に等方性で、前記反射偏
光層１１の外側の透明物質層１４ｂと同様な屈折率を有
するものが好ましい。

【００５２】また、上記偏光素子１０は、その反射偏光
層１１を、前記反射偏光フィルムを引抜き成形またはロ
ーラ成形により鋸歯状面フィルムに成形した鋸歯状反射
偏光フィルムにより形成したものであるが、前記偏光素
子１０の反射偏光層１１は他の構成のものでもよい。

【００５３】図４および図５はそれぞれ他の偏光素子１
０の一部分の拡大図である。図４に示した偏光素子１０
の反射偏光層１１は、前記反射偏光フィルムを、反射偏
光層１１の位相差層１５に対向する面に形成する複数の
傾斜面１１ａの幅で半剪断状態にし、その半剪断部の間
の各フィルム部をそれそれ同じ傾き角で一方向に傾斜さ
せて形成されたものであり、その両面がそれぞれ、光学
的に等方性で、上述したような屈折率を有する透明物質
層（光学糊または反射偏光層１１に対向する面を鋸歯状
面に形成したアクリル樹脂等からなる透明板）１４ａ，
１４ｂにより平坦化されている。

【００５４】また、図５に示した偏光素子１０の反射偏
光層１１は、前記反射偏光フィルムの位相差層１５に対
向する面を、型押し加工により鋸歯状面に成形したもの
であり、その鋸歯状面が、光学的に等方性で、上述した
ような屈折率を有する透明物質層（光学糊または反射偏
光層１１に対向する面を鋸歯状面に形成したアクリル樹
脂等からなる透明板）１４ａにより平坦化されている。

【００５５】前記図３〜図５に示した偏光素子１０は、
いずれも、図６に示したような光学特性を有しており、
図６に矢線で示したように前記位相差層１５の外側から
入射し、この位相差層１５を透過して前記反射偏光層１
１に入射した光のうち、前記反射偏光層１１の透過軸１
１ｐに沿った偏光成分（透過軸１１ｐに沿った振動面を
有する偏光成分）の光を透過させて前記反射偏光層１１
の外側に出射し、前記反射偏光層１１の反射軸１１ｓに
沿った偏光成分（反射軸１１ｓに沿った振動面を有する
偏光成分）の光を、前記反射偏光層１１によりその位相
差層１５に対向する傾斜面１１ａの傾き角θ（図１参
照）に応じた反射角で反射して前記位相差層１５に再び
入射させ、その光を前記位相差層１５により内面反射す
るとともに前記位相差層１５の位相差により偏光状態を
変えて前記反射偏光層１５に入射し、この反射偏光層１
５を透過させてその外側に出射する。

【００５６】すなわち、前記偏光素子１０に位相差層１
５の外側から入射した光は、この位相差層１５を透過し
て前記反射偏光層１１に入射する。なお、前記位相差層
１５の外側から入射する光は非偏光の光であり、したが
って、前記位相差層１５を透過した光は非偏光の光であ
るし、また、前記反射偏光層１１の位相差層１５に対向
する面と前記位相差層１５との間に介在された透明物質
層１４ａが光学的に等方性であるため、前記反射偏光層
１１に入射する光は非偏光の光である。

【００５７】そして、前記反射偏光層１１に入射した光
のうち、前記反射偏光層１１の透過軸１１ｐに沿った偏
光成分の光は、この反射偏光層１１を透過して前記反射
偏光層１１の外側に出射する。

【００５８】一方、前記反射偏光層１１に入射した光の
うち、前記反射偏光層１１の反射軸１１ｓに沿った偏光
成分の光は、前記反射偏光層１１によりその位相差層１
５に対向する傾斜面１１ａの傾き角θに応じた反射角で
反射して前記位相差層１５に再び入射し、この位相差層
１５により内面反射されて前記反射偏光層１５に再び入
射する。なお、前記位相差層１５に再び入射した光の内
面反射は、前記位相差層１５の外面とその外側の環境
（例えば空気）との界面での全反射による反射である。

【００５９】前記反射偏光層１１により反射された光の
前記位相差層１５に対する入射角度は、位相差層１５の
外側から前記位相差層１５を透過して前記反射偏光層１
１に入射する光の入射角度と、前記反射偏光層１１の傾
斜面１１ａの傾き角θとによって決まるため、前記反射
偏光層１１に入射する光の入射角度に応じて前記傾斜面
１１ａの傾き角θを設定することにより、前記反射偏光
層１１で反射されて前記位相差層１５に再び入射した光
のほとんどを、前記位相差層１５の外面とその外側の環
境との界面に対して全反射臨界角より大きい入射角度で
入射させ、前記位相差層１５に再び入射した光の内面反
射率を高くすることができる。

【００６０】なお、外光を利用して反射表示を行なう反
射型液晶表示装置は、その画面の法線に対して前記画面
の上縁方向にある程度傾いた方向を明るい外光が得られ
る方向に向けて使用されており、したがって、前記液晶
素子１の前面に配置される前記偏光素子１０に入射する
外光は、図６に示したように、前記位相差層１５の法線
（液晶表示装置の画面の法線）ｈに対し、前記画面の上
縁方向にある程度傾いた方向から主に入射する。この主
な入射方向から入射する外光の入射角度（位相差層１５
の法線ｈに対する角度）は、通常、３０°程度であり、
大きくても４５°以内の角度である。

【００６１】したがって、前記反射偏光層１１の傾斜面
１１ａの傾き角θは、２０°以下が好ましく、前記傾斜
面１１ａの傾き角θをこのように設定することにより、
前記位相差層１５に再び入射した光の内面反射率を高く
することができる。

【００６２】また、前記位相差層１５は、透過する光の
常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／
４位相差フィルムであるため、前記反射偏光層１１によ
り反射されて前記位相差層１５に再び入射した光（反射
偏光層１１の反射軸１１ｓに沿った偏光成分の光）は、
この位相差層１５内を往復して透過する過程で、前記位
相差層１５の位相差により前記反射偏光層１１の透過軸
１１ｐに沿った偏光成分の光となり、光学的に等方性の
透明物質層１４ａを透過して前記反射偏光層１１に入射
し、この反射偏光層１１を透過してその外側に出射す
る。

【００６３】このように、上記偏光素子１０は、位相差
層１５の外側から入射した光のうち、前記反射偏光層１
１の透過軸１１ｐに沿った偏光成分の光を透過させて前
記反射偏光層１１の外側に出射し、前記反射偏光層１１
により反射されて前記位相差層１５に入射した光を、前
記位相差層１５により内面反射するとともに前記位相差
層１５の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層
１１に入射させることにより、その光も前記反射偏光層
１１を透過させてその外側に出射するものである。

【００６４】そのため、この偏光素子１０は、前記位相
差層１５の外側から入射した光のほとんどを、前記反射
偏光層１１の透過軸１１ｐに沿った直線偏光として前記
反射偏光層１１の外側に出射することができ、したがっ
て光の透過率が高い。

【００６５】また、この偏光素子１０は、前記反射偏光
層１１に、その反射軸１１ｓに沿った偏光成分の光もあ
る程度透過させてしまうという光漏れがあっても、その
漏れ光に比べれば、前記反射偏光層１１の透過軸１１ｐ
に沿った直線偏光の出射強度がはるかに高いため、偏光
度も十分である。

【００６６】しかも、上記偏光素子１０は、前記位相差
層１５が、透過する光の常光と異常光との間に１／４波
長の位相差を与えるλ／４位相差フィルムであるため、
前記反射偏光層１１により反射されて前記位相差層１５
に再び入射し、この位相差層１５により内面反射されて
前記反射偏光層１１に入射する光のほとんどを、前記反
射偏光層１１の透過軸１１ｐに沿った偏光成分の光と
し、効率良く前記反射偏光層１１の外側に出射すること
ができる。

【００６７】また、上記実施例では、前記反射偏光層１
１の位相差層１５に対向する面を、前記位相差層１５に
対して一方向に傾斜する複数の傾斜面（１００μｍ〜５
０００μｍ程度の幅の傾斜面）１１ａが前記一方向に沿
って並んだ形状に形成したものであるため、前記反射偏
光層１１の位相差層１５に対向する面全体を一方向に傾
斜させる場合に比べて、偏光素子１０の厚さを薄くする
ことができる。

【００６８】上記偏光素子１０において、前記反射偏光
層１１は、その反射軸１１ｓがＳ偏光成分の光の振動面
とほぼ平行であるときに、前記反射軸１１ｓに沿った偏
光成分の光を最も高い反射率で反射させるため、前記反
射偏光層１１は、反射軸１１ｓを位相差層１５の外側か
ら入射する光のうちのＳ偏光成分の光の振動面とほぼ平
行にし、透過軸１１ｐを前記位相差層１５の外側から入
射する光のうちのＰ偏光成分の光の振動面とほぼ平行に
して配置するのが好ましい。

【００６９】そのためには、図６に示したように、前記
反射偏光層１１を、その反射軸１１ｓを、位相差層１５
の法線ｈと前記位相差層１１の外側から入射する光のう
ちの主な入射方向から入射した光の光路（図に矢線で示
した光路）とを含む入射方位面Ａに対してほぼ直交さ
せ、透過軸１１ｐを、前記入射方位面Ａとほぼ平行にし
て配置するのが望ましく、このようにすることにより、
前記反射偏光層１１の反射軸１１ｓを、前記位相差層１
５の外側から入射する光のうちのＳ偏光成分（入射方位
面Ａに垂直に振動する偏光成分）の光ｓの振動面とほぼ
平行にし、透過軸１１ｐを、前記位相差層１５の外側か
ら入射する光のうちのＰ偏光成分（入射方位面Ａ内で振
動する偏光成分）の光ｐの振動面とほぼ平行にすること
ができる。

【００７０】このように前記反射偏光層１１を配置する
と、図６に示したように、前記位相差層１５の外側から
入射した光（Ｓ偏光成分の光ｓとＰ偏光成分の光ｐとを
含む光）のうち、Ｓ偏光成分の光ｓが、前記反射軸１１
ｓに沿った偏光成分の光として前記反射偏光層１１に入
射し、この反射偏光層１１により高い反射率で反射され
るため、前記反射偏光層１１での反射軸１１ｓに沿った
偏光成分の光の漏れ（反射偏光層１１の外側への出射）
をほとんど無くし、より高い偏光度を得ることができ
る。

【００７１】なお、前記位相差層１５の外側から入射し
た光のうち、Ｐ偏光成分の光ｐは、前記透過軸１１ｐに
沿った偏光成分の光として前記反射偏光層１１に入射
し、この反射偏光層１１を透過してその外側に出射す
る。また、前記反射偏光層１１により反射されたＳ偏光
成分の光ｓは、図６に示したように、位相差層１５に再
び入射して内面反射され、この位相差層１１の位相差に
よりＰ偏光成分の光ｐとなって前記反射偏光層１１に入
射し、この反射偏光層１１を透過してその外側に出射す
る。

【００７２】また、この偏光素子１０において、前記反
射偏光層１１の傾斜面１１ａの傾き角θは、上述したよ
うに、２０°以下が好ましく、前記傾斜面１１ａの傾き
角θをこのように設定することにより、前記反射偏光層
１１により反射されて前記位相差層１５に再び入射した
光の内面反射率を高くすることができるため、より高い
透過率と偏光度を得ることができる。

【００７３】前記反射偏光層１１の傾斜面１１ａの傾き
角θは、より望ましく５°〜１８°の範囲、さらに望ま
しくは１０°〜１７°の範囲であり、前記傾斜面１１ａ
の傾き角θをこのように設定することにより、前記位相
差層１５に再び入射した光の内面反射率をさらに高く
し、より高い透過率と偏光度を得ることができる。この
実施例では、前記反射偏光層１１の傾斜面１１ａの傾き
角θを１０°としている。

【００７４】図７は、上記偏光素子１０の透過率特性図
であり、（ａ）は、入射光の入射角度（位相板１５の法
線ｈに対する角度）が０°であるときの特性を示し、
（ｂ）は、入射光の入射角が３０°であるときの特性を
示している。なお、図７において、破線で示した特性
は、通常の反射偏光板（平坦な反射偏光フィルムからな
る１枚の反射偏光板）の透過率特性である。

【００７５】図７のように、前記偏光素子１０は、入射
光の入射角度が通常の入射角度である３０°のときの透
過率が、通常の反射偏光板よりも高く、特に、前記反射
偏光層１１の傾斜面１１ａの傾き角θを５°〜１８°の
範囲にしたときに、前記通常の反射偏光板に比べて高い
透過率を示し、特に、前記角θを１０°〜１７°の範囲
にしたときに、前記通常の反射偏光板に比べてはるかに
高い透過率を示す。

【００７６】また、図８は、上記偏光素子１０の偏光度
特性図であり、（ａ）は、入射光の入射角度（位相板１
５の法線ｈに対する角度）が０°であるときの特性を示
し、（ｂ）は、入射光の入射角が３０°であるときの特
性を示している。なお、図８において、破線で示した特
性は、前記通常の反射偏光板の透過率特性である。

【００７７】図８のように、前記偏光素子１０は、入射
光の入射角度が通常の入射角度である３０°のときの偏
光度が、通常の反射偏光板よりも高く、特に、前記反射
偏光層１１の傾斜面１１ａの傾き角θを５°〜１８°の
範囲にしたときに、前記通常の反射偏光板に比べてはる
かに高い偏光度を示す。

【００７８】前記偏光素子１０は、図１のように、液晶
素子１の前面に、前記反射偏光層１１を前記液晶素子１
の入射面に対向させるとともに、前記反射偏光層１１の
反射軸１１ｓを、位相差層１５の法線ｈと主な入射方向
から入射する光の光路とを含む入射方位面Ａに対してほ
ぼ直交させ、透過軸１１ｐを、前記入射方位面Ａとほぼ
平行にして配置されている。

【００７９】一方、前記液晶素子１の後面に配置された
反射偏光板２０は、互いにほぼ直交する方向に反射軸と
透過軸とをもち、前記透過軸に沿った偏光成分（透過軸
に沿った振動面を有する偏光成分）の入射光を透過さ
せ、前記反射軸に沿った偏光成分（反射軸に沿った振動
面を有する偏光成分）の入射光を反射するものであり、
この反射偏光板２０は、ポリエチレン・ナフタレート共
重合体等からなる等方性薄膜（光学的に等方性の薄膜）
と異方性薄膜（光学的に異方性の薄膜）とを、多数層、
全ての異方性薄膜の屈折率が最も大きい方向を同じにし
て交互に積層した平坦な反射偏光フィルムからなってい
る。

【００８０】また、前記反射偏光板２０の背後に配置さ
れた光吸収膜２１は、黒色膜からなっており、前記液晶
素子１の後面と前記反射偏光板２０との間に介在された
拡散層２２は、表面を粗面化した透明樹脂フィルムまた
は散乱粒子を分散させた透明樹脂層からなっている。

【００８１】図９は、液晶素子１の前面に配置された偏
光素子１０の反射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび透過
軸１１ｐの向きと、前記液晶素子１の前側基板２および
後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向２ａ，３
ａと、前記液晶素子１の後面に配置された反射偏光板２
０の反射軸２０ｓおよび透過軸２０ｐの向きとを示して
おり、この液晶表示装置では、前記液晶素子１の前側基
板２および後側基板３の近傍における液晶分子の配向方
向２ａ，３ａと、前記液晶素子１の後面に配置された反
射偏光板２０の反射軸２０ｓおよび透過軸２０ｐの向き
とを、前記液晶素子１の前面に配置された偏光素子１０
の反射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび透過軸１１ｐの
向きを基準にして設定している。

【００８２】すなわち、前記偏光素子１０は、上述した
ように、その反射偏光層１１の反射軸１１ｓを、前記位
相差層１５の法線ｈと前記位相差層１１の外側から入射
する光のうちの主な入射方向、つまり、液晶表示装置の
法線に対して前記画面の上縁方向にある程度傾いた方向
から入射した光の光路とを含む入射方位面Ａに対してほ
ぼ直交させ、透過軸１１ｐを、前記入射方位面Ａとほぼ
平行にして配置したときに、最も高い透過率と偏光度を
示す。

【００８３】そのため、この実施例では、前記偏光素子
１０を、その反射偏光層１１の反射軸１１ｓを液晶表示
装置の画面の横軸ｘとほぼ平行にし、透過軸１１ｐを前
記画面の横軸ｘとほぼ直交させて配置している。

【００８４】そして、この実施例では、図９に示したよ
うに、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶
分子の配向方向２ａを、前記偏光素子１０の反射偏光層
１１の透過軸１１ｐとほぼ直交する方向またはほぼ平行
な方向（図ではほぼ直交する方向）とし、後側基板３の
近傍における液晶分子の配向方向３ａを、前記前側基板
２の配向膜７の配向処理方向に対してほぼ直交する方向
とすることにより、液晶層９の液晶分子を、図に破線矢
印で示したように、前記偏光素子１０の反射偏光層１１
の透過軸１１ｐを基準にしてほぼ９０°のツイスト角で
ツイスト配向させている。

【００８５】さらに、この実施例では、前記液晶素子１
の後面に配置する前記反射偏光板２０を、その反射軸２
０ｓと透過軸２０ｐとをそれぞれ、前記偏光素子１０の
反射偏光層１１の反射軸１１ｓと透過軸１１ｐとほぼ平
行にして配置している。

【００８６】この実施例の液晶表示装置は、ノーマリー
ホワイトモードの反射表示を行なうものであり、この液
晶表示装置に表示の観察側である前側から入射する外光
は、前記偏光素子１０により、その反射偏光層１１の透
過軸１１ｐに沿った直線偏光とされ、前記液晶素子１に
その前面から入射する。

【００８７】前記液晶素子１に入射した光は、液晶分子
が初期のツイスト配向状態に配向しているときは、液晶
層９の複屈折作用によりほぼ９０°旋光して液晶素子１
の後面に出射し、液晶分子が電極４，５間へのオン電界
の印加により基板２，３面に対してほぼ垂直に立上がり
配向したときは、前記液晶層９の複屈折作用をほとんど
受けずに液晶素子１の後面に出射する。

【００８８】そして、前記液晶素子１の後面に配置され
た反射偏光板２０の反射軸２０ｓと透過軸２０ｐはそれ
ぞれ、前記偏光素子１０の反射偏光層１１の反射軸１１
ｓと透過軸１１ｐとほぼ平行であるため、前記液晶素子
１の液晶層９の複屈折作用によりほぼ９０°旋光して液
晶素子１の後面に出射した光は、図１に実線で示したよ
うに前記反射偏光板２０により反射され、前記液晶素子
１と前記偏光素子１０とを順に透過してその前面から出
射する。

【００８９】また、前記液晶素子１の液晶層９の複屈折
作用をほとんど受けずに液晶素子１の後面に出射した光
は、図１に破線で示したように前記反射偏光板２０を透
過し、この前記反射偏光板２０の背後に配置された光吸
収膜２１により吸収される。

【００９０】すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶
素子１の前面を入射面とし、この液晶素子１の前面に前
記偏光素子１０を配置するとともに、前記液晶素子１の
後面側に前記反射偏光板２０からなる反射手段を設けた
ものであるため、表示の観察側である前側から入射する
光を利用して反射表示を行なうことができる。

【００９１】この液晶表示装置は、液晶素子１の入射面
に前記偏光素子１０を配置したものであり、この偏光素
子１０は上述したように、光の透過率が高く、また偏光
度も十分であるため、前記液晶素子１に十分な明るさで
偏光度も十分な直線偏光を入射させ、明るく、しかも良
好なコントラストの表示を得ることができる。

【００９２】ただし、この実施例のように、前記偏光素
子１０を、最も高い透過率と偏光度が得られるように配
置し、この偏光素子１０の反射偏光層１１の反射軸１１
ｓおよび透過軸１１ｐの向きを基準にして、前記液晶素
子１の前側基板２および後側基板３の近傍における液晶
分子の配向方向２ａ，３ａと、前記反射偏光板２０の反
射軸２０ｓおよび透過軸２０ｐの向きとを図９のように
設定すると、液晶表示装置の視角方向（表示を最も良好
なコントラストで観察できる方向）が、理想的な視角方
向（画面の法線に対して前記画面の下縁方向に僅かに傾
いた方向）から４５°程度斜めにずれてしまう。

【００９３】したがって、上記液晶表示装置の視角方向
を理想的な方向にするためには、前記偏光素子１０の反
射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび透過軸１１ｐの向き
と、前記液晶素子１の液晶分子の前側基板２および後側
基板３の近傍における液晶分子の配向方向２ａ，３ａ
と、前記反射偏光板２０の反射軸２０ｓおよび透過軸２
０ｐの向きとを、図９に示した方向からほほ４５°ずら
した方向（画面の横軸ｘに対してほぼ４５°斜めにずれ
た方向）に設定するのが好ましい。

【００９４】このように、液晶表示装置を理想的な視角
方向が得られるように設計すると、前記偏光素子１０の
透過率と偏光度がある程度犠牲になり、その分、液晶表
示装置の表示の明るさおよびコントラストが低下する
が、その場合でも、前記偏光素子１０は、通常の反射偏
光板に比べて高い透過率と偏光度を示すため、液晶表示
装置の表示の明るさおよびコントラストは十分である。

【００９５】なお、上記実施例の液晶表示装置は、液晶
素子１の後面に配置する反射偏光板２０の反射軸２０ｓ
と透過軸２０ｐとをそれぞれ、前記偏光素子１０の反射
偏光層１１の反射軸１１ｓと透過軸１１ｐとほぼ平行に
したものであるが、前記反射偏光板２０は、その反射軸
２０ｓと透過軸２０ｐとをそれぞれ、前記偏光素子１０
の反射偏光層１１の反射軸１１ｓと透過軸１１ｐとほぼ
直交させて配置してもよく、このようにすることによ
り、ノーマリーブラックモードの反射表示を行なうこと
ができる。

【００９６】また、上記実施例の液晶表示装置は、液晶
表示素子１の後面に配置する反射手段を反射偏光板２０
とし、この反射偏光板２０の背後に光吸収膜２１を配置
したものであるが、前記反射手段は、反射板でもよい。

【００９７】図１０はこの発明の第２の実施例を示す液
晶表示装置の側面図であり、この実施例の液晶表示装置
は、液晶表示素子１の前面に前記偏光素子１０を配置
し、前記液晶表示素子１の後面に、互いにほぼ直交する
方向に吸収軸と透過軸とをもった吸収偏光板２３を配置
するとともに、この吸収偏光板２３の背後に前記反射板
２４を配置し、前記液晶素子１の後面と前記吸収偏光板
２３との間に、拡散層２２を介在させたものである。

【００９８】この液晶表示装置では、その前側から入射
し、前記偏光素子１０と液晶素子１とを透過した光のう
ち、前記吸収偏光板２３の透過軸に沿った偏光成分の光
が前記吸収偏光板２３を透過して前記反射板２３により
反射され、前記吸収偏光板２３の吸収軸に沿った偏光成
分の光が前記吸収偏光板２３により吸収される。

【００９９】この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素
子１の前面を入射面とし、この液晶素子１の前面に前記
偏光素子１０を配置するとともに、前記液晶素子１の後
面側に吸収偏光板２３を配置し、この吸収偏光板２３の
背後に前記反射板２４を配置したものであるため、表示
の観察側である前側から入射する光を利用して反射表示
を行なうことができる。

【０１００】なお、この実施例では、前記液晶素子１の
後面と前記吸収偏光板２３との間に、拡散層２２を介在
させているが、前記拡散層２２は、前記反射板２３を拡
散反射板とすることにより省略することができる。

【０１０１】上記図１に示した第１の実施例の液晶表示
装置と、図１０に示した第２の実施例の液晶表示装置と
を比較すると、図１０に示した液晶表示装置では、偏光
素子１０と液晶素子１とを透過した光のうち、前記液晶
素子１の後面に配置された吸収偏光板２３の透過軸に沿
った偏光成分の光が前記吸収偏光板２３を透過して画像
光となり、その光が反射板２４により反射され、前記吸
収偏光板２３と液晶素子１と前記偏光素子１０とを透過
して前側に出射するため、前記反射板２４により反射さ
れた光が前側に出射する過程での前記吸収偏光板２３に
よるある程度の吸収が生じる。

【０１０２】その点、図１に示した第１の実施例の液晶
表示装置は、偏光素子１０と液晶素子１とを透過した光
のうち、前記液晶素子１の後面に配置された反射偏光板
２０の反射軸に沿った偏光成分の光が前記反射偏光板に
より反射されて画像光となり、その光が液晶素子１と前
記偏光素子１０とを透過して前側に出射するため、図１
０に示した第２の実施例の液晶表示装置のような、反射
光が前側に出射する過程での吸収偏光板２３による吸収
が無く、したがって、第１の実施例の液晶表示装置の方
が、より明るい表示を得ることができる。

【０１０３】また、上記図１および図１０に示した液晶
表示装置は、液晶素子１の後面側に設ける反射手段を、
反射偏光板２０または反射板２３としたものであるが、
前記反射手段を、例えば、液晶素子１の後側基板３の内
面の電極５を高反射率の金属膜で形成することにより前
記後側基板３の内面に設け、前記液晶素子１の前面に配
置された偏光素子１０に、入射光を直線偏光として液晶
素子１に入射させるための偏光子と、前記液晶素子１を
透過した光の透過をその偏光状態に応じて制御して画像
光を得るための検光子とを兼ねさせてもよい。

【０１０４】さらに、上記図１および図１０に示した液
晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なうもので
あるが、この液晶表示装置前面に、外側から入射する外
光と液晶表示装置からの出射光とを透過させるととも
に、照明光を前記液晶表示装置の前面に向けて出射する
フロントライトを配置することにより、十分な明るさの
外光が得られる環境下では外光を利用する反射表示を行
ない、十分な明るさの外光が得られない環境下では前記
フロントライトからの照明光を利用する反射表示を行な
うことができる。

【０１０５】図１１はこの発明の第３の実施例を示す液
晶表示装置の側面図であり、この実施例の液晶表示装置
は、液晶表示素子１後面を入射面とし、前記液晶表示素
子１後面に前記偏光素子１０をその反射偏光層１１を前
記液晶素子１の後面（入射面）に対向させて配置すると
ともに、この偏光素子１０の背後に、前記偏光素子１０
に向けて照明光を出射するバックライト２５を配置し、
前記液晶表示素子１の前面に吸収偏光板２３を配置し、
さらに前記液晶素子１の後面と前記偏光素子１０との間
に拡散層２２を介在させたものである。

【０１０６】なお、前記バックライト２５は、例えば、
アクリル樹脂板等の透明な導光板２６と、この導光板２
６の端面に対向させて配置された光源２７とからなり、
前記光源２７からの光を前記導光板２６により導いてそ
の前面全体から出射するものであり、このバックライト
２５からの出射光は、図１１に矢線で示したように、前
記偏光素子１０の位相差層１５の法線ｈ（図６参照）に
対して一方向にある程度傾いた方向から主に入射する。

【０１０７】そのため、この実施例では、前記偏光素子
１０と前記バックライト２５とを、前記反射偏光層１１
の反射軸１１ｓが、前記位相差層１５の法線ｈと前記位
相差層１１の外側から入射する光（バックライト２５か
らの照明光）のうちの主な入射方向から入射した光の光
路とを含む入射方位面に対してほぼ直交し、前記反射偏
光層１１の透過軸１１ｐが、前記入射方位面とほぼ平行
になる関係で配置している。

【０１０８】この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素
子１の後面を入射面とし、この液晶表示素子１の後面に
前記偏光素子１０を配置するとともに、この偏光素子１
０の背後にバックライト２５を配置し、前記液晶素子１
の前面に吸収偏光板２３を配置したものであるため、前
記バックライト２５からの照明光を利用する透過表示を
行なうことができる。

【０１０９】そして、この液晶表示装置は、前記偏光素
子１０の透過率が高く、また偏光度も十分であるため、
前記液晶素子１に十分な明るさで偏光度も十分な直線偏
光を入射させ、明るく、しかも良好なコントラストの表
示を得ることができる。

【０１１０】この実施例の透過型液晶表示装置の場合
は、前記バックライト２５を任意の向きで配置すること
ができるため、前記偏光素子１０の反射偏光層１１の反
射軸１１ｓおよび透過軸１１ｐの向きと、前記液晶素子
１の液晶分子の前側基板２および後側基板３の近傍にお
ける液晶分子の配向方向２ａ，３ａと、前記吸収反射偏
光板２３の透過軸および吸収軸の向きとを、理想的な視
角方向が得られるように設定し、しかも、前記偏光素子
１０の反射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび透過軸１１
ｐの向きとバックライト２５からの照明光の入射方向と
の関係が上述した関係になるような向きに前記バックラ
イト２５を配置することにより、前記偏光素子１０の透
過率と偏光度を最も高くすることができる。

【０１１１】図１２はこの発明の第４の実施例を示す液
晶表示装置の側面図であり、この実施例の液晶表示素子
は、液晶素子１の前面と後面とそれぞれ入射面とし、前
記液晶素子１の前面と後面とにそれぞれ前記偏光素子１
０をその反射偏光層１１を前記液晶素子１の後面（入射
面）に対向させて配置するとともに、前記液晶素子１の
後面に配置された後側偏光素子１０の背後に、前記液晶
素子１の前面に配置された前側偏光素子１０の前面から
入射し、前記前側偏光素子１０と前記液晶素子１と前記
後側偏光素子１０とを透過して後面側に出射した光を吸
収するとともに前記後側偏光素子１０に向けて照明光を
出射するバックライト２５′を配置し、さらに、前記液
晶素子１の後面と前記後側偏光素子１０との間に拡散層
２２を介在させたものである。

【０１１２】なお、前記バックライト２５′は、図１１
に示したバックライト２５の導光板２６の後面に光吸収
層２８を設けたものであり、このバックライト２５′か
らの出射光は、上述したように、前記後側偏光素子１０
の位相差層１５の法線ｈに対して一方向にある程度傾い
た方向から主に入射する。

【０１１３】この実施例の液晶表示装置は、その前側か
ら外光を入射させ、前記前側偏光素子１０を偏光子と
し、後側偏光素子１０を反射手段を兼ねる検光子とする
反射表示と、後側から照明光を入射させ、前記後側偏光
素子１０を偏光子とし、前側偏光素子１０を検光子とす
る反射表示とを行なうものであり、この液晶表示装置に
よれば、十分な明るさの外光が得られる環境下では外光
を利用する反射表示を行ない、十分な明るさの外光が得
られない環境下では前記バックライト２５′からの照明
光を利用する反射表示を行なうことができる。

【０１１４】そして、この液晶表示装置は、前記偏光素
子１０の透過率が高く、また偏光度も十分であるため、
前記反射表示のときも、透過表示のときも、前記液晶素
子１に十分な明るさで偏光度も十分な直線偏光を入射さ
せ、明るく、しかも良好なコントラストの表示を得るこ
とができる。

【０１１５】なお、この実施例の液晶表示装置におい
て、外光は、画面の法線に対し、前記画面の上縁方向に
ある程度傾いた方向から主に入射するため、前記液晶素
子１の前面に配置された前側偏光素子１０は、その反射
偏光層１１の反射軸１１ｓを液晶表示装置の画面の横軸
とほぼ平行にし、透過軸１１ｐを前記画面の横軸とほぼ
直交させて配置したときに、最も高い透過率と偏光度を
示すが、このように前記前側偏光素子１０を配置し、こ
の前側偏光素子１０の反射偏光層１１の反射軸１１ｓお
よび透過軸１１ｐの向きを基準にして前記液晶素子１の
液晶分子の初期配向状態と、後側偏光素子１０の反射偏
光層１１の反射軸１１ｓおよび透過軸１１ｐの向きを設
定したのでは、液晶表示装置の視角方向が、理想的な視
角方向からずれてしまう。

【０１１６】したがって、この液晶表示装置の視角方向
を理想的な方向にするためには、前記前側偏光素子１０
の反射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび透過軸１１ｐの
向きと、前記液晶素子１の液晶分子の前側基板２および
後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向２ａ，３
ａと、前記後側偏光素子１０の反射偏光層１１の反射軸
１１ｓおよび透過軸１１ｐの向きとを、前記画面の横軸
に対してほぼ４５°斜めにずれた方向に設定するのが好
ましい。

【０１１７】このように、液晶表示装置を理想的な視角
方向が得られるように設計すると、前記前側偏光素子１
０の透過率と偏光度がある程度犠牲になり、その分、反
射表示の明るさおよびコントラストが低下するが、その
場合でも、前記偏光素子１０は、通常の反射偏光板に比
べて高い透過率と偏光度を示すため、反射表示の明るさ
およびコントラストは十分である。

【０１１８】また、前記バックライト２５′は、前記後
側偏光素子１０の反射偏光層１１の反射軸１１ｓおよび
透過軸１１ｐの向きに合わせて、前記後偏光素子１０
に、その透過率と偏光度が最も高くなる方向から主に照
明光を入射させるように配置すればよく、このようにす
ることにより、前記バックライト２５′からの照明光を
利用する反射表示の明るさおよびコントラストを高くす
ることができる。

【０１１９】なお、上記各実施例で用いた液晶素子１
は、その複数の画素領域にそれぞれ対応するカラーフィ
ルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えたものであるが、液晶素子
は、カラーフィルタを備えないものでもよく、また、ア
クティブマトリックス方式のものに限らず、単純マトリ
ックス方式やセグメント方式のものでもよい。

【０１２０】さらに、上記各実施例の液晶表示装置は、
液晶素子１の液晶分子の初期配向状態をほぼ９０度のツ
イスト角のツイスト配向としたＴＮ型のものであるが、
この発明は、液晶素子の液晶分子を１８０°〜２７０°
のツイスト角のツイスト配向させたＳＴＮ型の液晶表示
装置、液晶素子の液晶分子を一方向にホモジニアス配向
させたホモジニアス配向型液晶表示装置、強誘電性また
は反強誘電性液晶表示装置、液晶素子の一対の基板のう
ちの一方の基板の内面に複数のセグメント電極とそれに
対向する複数のコモン電極とを配列形成した横電界駆動
方式の液晶表示装置などにも適用することができる。

【０１２１】また、この発明の偏光素子は、液晶表示装
置の偏光素子に限らず、直線偏光を得るための素子とし
て、広い用途に利用することができる。

【０１２２】

【発明の効果】この発明の偏光素子は、反射偏光層と位
相差層とを積層するとともに、前記反射偏光層の前記位
相差層に対向する面を前記位相差層に対して一方向に傾
斜させてなり、前記位相差層の外側から入射した光のう
ち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏光成分の光を透
過させて前記反射偏光層の外側に出射し、前記反射偏光
層により反射されて前記位相差層に入射した光（反射偏
光層の反射軸に沿った偏光成分の光）を、前記位相差層
により内面反射するとともに前記位相差層の位相差によ
り偏光状態を変えて前記反射偏光層に入射させることに
より、その光も前記反射偏光層を透過させてその外側に
出射するものであるため、光の透過率が高く、また偏光
度も十分である。

【０１２３】この発明の偏光素子において、前記位相差
層は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の
位相差を与えるλ／４位相差フィルムであるのが好まし
く、このλ／４位相差フィルムを用いることにより、前
記反射偏光層により反射されて前記位相差層に再び入射
し、この位相差層により内面反射されて前記反射偏光層
に入射する光のほとんどを、前記反射偏光層の透過軸に
沿った偏光成分の光とし、効率良く前記反射偏光層の外
側に出射することができる。

【０１２４】また、前記反射偏光層は、その反射軸を、
前記位相差層の外側から入射する光のうちのＳ偏光成分
の光の振動面とほぼ平行にし、透過軸を、前記位相差層
の外側から入射する光のうちのＰ偏光成分の光の振動面
とほぼ平行にして配置するのが好ましく、このようにす
ることにより、前記反射軸に沿った偏光成分の光を最も
高い反射率で反射させ、前記反射軸に沿った偏光成分の
光の漏れをほとんど無くして、より高い偏光度を得るこ
とができる。

【０１２５】その場合、前記反射偏光層は、その反射軸
を、位相差層の法線と前記位相差層の外側から入射する
光のうちの主な入射方向から入射した光の光路とを含む
入射方位面に対してほぼ直交させ、透過軸を、前記入射
方位面とほぼ平行にして配置するのが望ましく、このよ
うにすることにより、前記反射偏光層の反射軸を、前記
位相差層の外側から入射する光のうちのＳ偏光成分の光
の振動面とほぼ平行にし、透過軸を、前記位相差層の外
側から入射する光のうちのＰ偏光成分の光の振動面とほ
ぼ平行にすることができる。

【０１２６】さらに、前記位相差層の外側から入射する
光の主な入射方向が、前記位相差層の法線に対して一方
の方向に傾いた方向である場合、前記反射偏光層の位相
差層に対向する面を、前記位相差層の法線に対し、前記
主な入射方向から入射した光の進行方向に向かって前記
位相差層から離間する方向に傾斜させるのが好ましく、
このようにすることにより、前記反射偏光層により反射
されて前記位相差層に再び入射した光の内面反射率を高
くし、高い透過率と偏光度を得ることができる。

【０１２７】その場合、前記反射偏光層の位相差層に対
向する面の位相差層に対する傾き角は、２０°以下、望
ましくは５°〜１８°の範囲、より望ましくは１０°〜
１７°の範囲が好ましく、前記傾斜面の傾き角をこのよ
うに設定することにより、前記位相差層に再び入射した
光の内面反射率をさらに高くし、より高い透過率と偏光
度を得ることができる。

【０１２８】また、前記反射偏光層の位相差層に対向す
る面と前記位相差層との間には、光学的に等方性で、前
記位相差層の屈折率または前記反射偏光層の透過軸方向
の屈折率に対する屈折率の差が、前記反射偏光層の透過
軸方向と反射軸方向の屈折率の差より小さい屈折率を有
する透明物質層を介在させるのが好ましく、このように
することにより、前記位相差層と透明物質層との界面ま
たは前記透明物質層と反射偏光層との界面での光の反射
を実質的に無くし、前記位相差層と反射偏光層との間の
光路を、光のロスがほとんど無い直線的な光路にするこ
とができる。

【０１２９】前記透明物質層の屈折率は、より好ましく
は、前記位相差層の屈折率と、前記反射偏光層の透過軸
方向の屈折率との間の値であるか、あるいは、前記位相
差層の屈折率および前記反射偏光層の透過軸方向の屈折
率とほぼ等しい値であり、前記透明物質層の屈折率をこ
のような値にすることにより、前記位相差層と透明物質
層との界面および前記透明物質層と反射偏光層との界面
での光の反射をより効果的に無くし、前記位相差層と反
射偏光層との間の光路を、より直線的な光路にすること
ができる。

【０１３０】さらにまた、前記反射偏光層の位相差層に
対向する面は、前記位相差層に対して一方向に傾斜する
複数の傾斜面が前記一方向に沿って並んだ形状に形成す
るのが好ましく、前記反射偏光層の位相差層に対向する
面をこのように形成することにより、前記反射偏光層の
位相差層に対向する面全体を一方向に傾斜させる場合に
比べて、偏光素子の厚さを薄くすることができる。

【０１３１】また、この発明の液晶表示装置は、液晶素
子の入射面に前記偏光素子を配置したものであるため、
明るく、しかも良好なコントラストの表示を得ることが
できる。

【０１３２】この発明の液晶表示装置を、反射型表示装
置に適用する場合は、前記液晶素子の前面を入射面と
し、前記液晶素子の前面に前記偏光素子を配置するとと
もに、前記液晶素子の後面側に反射手段を設ければよ
く、このような構成とすることにより、表示の観察側で
ある前側から入射する光を利用する反射表示を行なうこ
とができる。

【０１３３】その場合は、前記反射手段を、互いにほぼ
直交する方向に反射軸と透過軸とをもった反射偏光板と
し、この反射偏光板を前記液晶素子の後面に配置し、前
記反射偏光板の背後に光吸収膜を配置するのが好まし
く、このようにすることにより、より明るい表示を得る
ことができる。

【０１３４】この発明の液晶表示装置を反射型表示装置
に適用する場合、前記反射手段は、反射板でもよく、そ
の場合は、前記液晶素子の後面に、互いにほぼ直交する
方向に吸収軸と透過軸とをもった吸収偏光板を配置し、
この吸収偏光板の背後に前記反射板を配置することによ
り、表示の観察側である前側から入射する光を利用する
反射表示を行なうことができる。

【０１３５】また、この発明の液晶表示装置を、透過型
表示装置に適用する場合は、前記液晶素子の後面を入射
面とし、前記液晶素子の後面に前記偏光素子を配置する
とともに、この偏光素子の背後に前記偏光素子に向けて
照明光を出射するバックライトを配置し、前記液晶素子
の前面に、互いにほぼ直交する方向に吸収軸と透過軸と
をもった吸収偏光板を配置すればよく、このような構成
とすることにより、前記バックライトからの照明光を利
用する透過表示を行なうことができる。

【０１３６】さらに、この発明の液晶表示装置を、前記
反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反射／透過
型表示装置に適用する場合は、前記液晶素子の前面と後
面とそれぞれ入射面とし、前記液晶素子の前面と後面と
にそれぞれ前記偏光素子を配置するとともに、前記液晶
素子の後面に配置された後側偏光素子の背後に、前記液
晶素子の前面に配置された前側偏光素子の前面から入射
し、前記前側偏光素子と前記液晶素子と前記後側偏光素
子とを透過して後面側に出射した光を吸収するとともに
前記後側偏光素子に向けて照明光を出射するバックライ
トを配置すればよく、このようにすることにより、十分
な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反
射表示を行ない、十分な明るさの外光が得られない環境
下では前記バックライトからの照明光を利用する反射表
示を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の
側面図。

【図２】前記液晶表示装置に用いた液晶素子の一部分の
拡大断面図。

【図３】前記液晶素子の前面に配置された偏光素子の一
部分の拡大図。

【図４】他の偏光素子の一部分の拡大図。

【図５】他の偏光素子の一部分の拡大図。

【図６】図３〜図５に示した偏光素子の光学特性を示す
図。

【図７】前記偏光素子の透過率特性図。

【図８】前記偏光素子の偏光度特性図。

【図９】液晶素子の前面に配置された偏光素子の反射偏
光層の反射軸および透過軸の向きと、前記液晶素子の前
側基板および後側基板の近傍における液晶分子の配向方
向と、前記液晶素子の後面に配置された反射偏光板の反
射軸および透過軸の向きとを示す図。

【図１０】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置
の側面図。

【図１１】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置
の側面図。

【図１２】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置
の側面図。

【符号の説明】

１…液晶素子２，３…基板２ａ…前側基板の近傍における液晶分子の配向方向３ａ…後側基板の近傍における液晶分子の配向方向４，５…電極６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ７，８…配向膜９…液晶層１０…偏光素子１１…反射偏光層１１ｓ…反射軸１１ｐ…透過軸１５…位相差層１５ａ…遅相軸１２…後面部材１３…反射偏光板１３ｓ…反射軸１３ｐ…透過軸１４ａ，１４ｂ…透明物質層２０…反射偏光板（検光子を兼ねる反射手段）２０ｓ…反射軸２０ｐ…透過軸２１…光吸収層２２…散乱層２３…吸収偏光板２４…反射板２５，２５′…バックライト２８…光吸収層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸
とをもった反射偏光層と位相差層とを積層するととも
に、前記反射偏光層の前記位相差層に対向する面を前記
位相差層に対して一方向に傾斜させてなり、前記位相差層の外側から入射し、この位相差層を透過し
て前記反射偏光層に入射した光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏光成分の光を透過さ
せて前記反射偏光層の外側に出射し、前記反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光を、前記
反射偏光層の位相差層に対向する面の傾き角に応じた反
射角で反射して前記位相差層に再び入射させ、その光を
前記位相差層により内面反射するとともに前記位相差層
の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層に入射
し、この反射偏光層を透過させてその外側に出射するこ
とを特徴とする偏光素子。
【請求項２】位相差層は、透過する光の常光と異常光と
の間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相差フィル
ムであることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
【請求項３】反射偏光層は、その反射軸を、位相差層の
外側から入射する光のＳ偏光成分の光の振動面とほぼ平
行にし、透過軸を、前記位相差層の外側から入射する光
のＰ偏光成分の光の振動面とほぼ平行にして配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
【請求項４】反射偏光層は、その反射軸を、位相差層の
法線と前記位相差層の外側から入射する光のうちの主な
入射方向から入射した光の光路とを含む入射方位面に対
してほぼ直交させ、透過軸を、前記入射方位面とほぼ平
行にして配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の偏光素子。
【請求項５】位相差層の外側から入射する光の主な入射
方向が、前記位相差層の法線に対して一方の方向に傾い
た方向であり、反射偏光層の位相差層に対向する面が、
前記位相差層の法線に対し、前記主な入射方向から入射
した光の進行方向に向かって前記位相差層から離間する
方向に傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の偏光素子。
【請求項６】反射偏光層の位相差層に対向する面の前記
位相差層に対する傾き角が、２０°以下であることを特
徴とする請求項５に記載の偏光素子。
【請求項７】反射偏光層の位相差層に対向する面の前記
位相差層に対する傾き角が５°〜１８°の範囲であるこ
とを特徴とする請求項６に記載の偏光素子。
【請求項８】反射偏光層の位相差層に対向する面と前記
位相差層との間に、光学的に等方性で、前記位相差層の
屈折率または前記反射偏光層の透過軸方向の屈折率に対
する屈折率の差が、前記反射偏光層の透過軸方向と反射
軸方向の屈折率の差より小さい屈折率を有する透明物質
層が介在されていることを特徴とする請求項１に記載の
偏光素子。
【請求項９】透明物質層の屈折率が、位相差層の屈折率
と、反射偏光層の透過軸方向の屈折率との間の値である
ことを特徴とする請求項８に記載の偏光素子。
【請求項１０】透明物質層の屈折率が、位相差層の屈折
率および反射偏光層の透過軸方向の屈折率とほぼ等しい
ことを特徴とする請求項８に記載の偏光素子。
【請求項１１】反射偏光層の位相差層に対向する面が、
位相差層に対して一方向に傾斜する複数の傾斜面が前記
一方向に沿って並んだ形状に形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の偏光素子。
【請求項１２】表示の観察側である前側の基板と、この
前側基板に対向する後側基板との間に、印加される電界
に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられ
てなる液晶素子の入射面に、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とをもった反
射偏光層と位相差層とを積層するとともに、前記反射偏
光層の前記位相差層に対向する面を前記位相差層に対し
て一方向に傾斜させてなり、前記位相差層の外側から入
射し、この位相差層を透過して前記反射偏光層に入射し
た光のうち、前記反射偏光層の透過軸に沿った偏光成分
の光を透過させて前記反射偏光層の外側に出射し、前記
反射偏光層の反射軸に沿った偏光成分の光を、前記反射
偏光層によりその位相差層に対向する面の傾き角に応じ
た反射角で反射して前記位相差層に再び入射させ、その
光を前記位相差層により内面反射するとともに前記位相
差層の位相差により偏光状態を変えて前記反射偏光層に
入射し、この反射偏光層を透過させてその外側に出射す
る偏光素子が、前記反射偏光層を前記液晶素子の入射面
に対向させて配置されていることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項１３】液晶素子の前面が入射面であり、前記液
晶素子の前面に偏光素子が配置され、前記液晶素子の後
面側に反射手段が設けられていることを特徴とする請求
項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】反射手段は、互いにほぼ直交する方向に
反射軸と透過軸とをもった反射偏光板であり、この反射
偏光板が液晶素子の後面に配置され、前記反射偏光板の
背後に光吸収膜が配置されていることを特徴とする請求
項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】反射手段は反射板であり、前記液晶素子
の後面に、互いにほぼ直交する方向に吸収軸と透過軸と
をもった吸収偏光板が配置され、この吸収偏光板の背後
に前記反射板が配置されていることを特徴とする請求項
１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】液晶素子の後面が入射面であり、前記液
晶素子の後面に偏光素子が配置され、この偏光素子の背
後に、前記偏光素子に向けて照明光を出射するバックラ
イトが配置されるとともに、前記液晶素子の前面に、互
いにほぼ直交する方向に吸収軸と透過軸とをもった吸収
偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１２に
記載の液晶表示装置。
【請求項１７】液晶素子の前面と後面とがそれぞれ入射
面であり、前記液晶素子の前面と後面とにそれぞれ偏光
素子が配置され、前記液晶素子の後面に配置された後側
偏光素子の背後に、前記液晶素子の前面に配置された前
側偏光素子の前面から入射し、前記前側偏光素子と前記
液晶素子と前記後側偏光素子とを透過して後面側に出射
した光を吸収するとともに前記後側偏光素子に向けて照
明光を出射するバックライトが配置されていることを特
徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。