JP2004246004A

JP2004246004A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004246004A
Application number: JP2003034796A
Authority: JP
Inventors: Kunpei Kobayashi; 君平小林
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】１個の液晶パネルでミラーと表示素子を兼用できる小型で軽量な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶セル４の前側に前偏光板５を配設し、その前に反射軸と透過軸を備えた反射偏光板６を配設するとともに、液晶セル４の後側には後偏光板７を配設してある。後偏光板７の後側には、サイドライト型バックライト２の導光板２ａが配設されその後側には光反射板３が配設されている。そして、この液晶表示装置はノーマリーブラックモードに構成されており、最前部に配置した反射偏光板６に入射する外光Ｒａのうちの偏光面が反射軸に沿った偏光成分光Ｒａ２が常に反射されているから、液晶表示素子１の全ての画素電極１１に駆動電圧が印加されていない全オフ時においては、上記反射偏光成分光Ｒａ２のみによる視認性に優れた鏡面が得られる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミラー（鏡）と表示素子を兼ねる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機は、若者やビジネスマン或いはビジネスウーマン等、年齢や性別に関係なく全ての年代層に、便利な携帯ツールとして広く浸透している。一方、鏡も、誰でも一日に一度は覗く日用必需品である。特に、常に顔の見映えが気になる女性にとって、携帯用ミラーの所謂コンパクトは必携のグッズである。
【０００３】
そこで、ミラー機能を兼ね備えた液晶表示装置をディスプレイとして搭載した携帯電話機が提案されている（例えば特許文献１参照）。このようなミラーを兼ねた携帯電話機は、携帯電話とコンパクトが１個のツールとなってハンドバックに入れても嵩張らないから、製品化に対しては特に女性からの要望が強い。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５０１５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記特許文献１に開示されているコンパクトミラー兼用携帯端末機には、透過型液晶パネルと散乱型液晶パネルの２個の液晶パネルからなる液晶ディスプレイが搭載されているため、小型軽量が前提の携帯端末機の重量が大幅に大きくなると共にその外形も大型化する。
【０００６】
本発明は、１個の液晶パネルでミラーと表示素子を兼用できる小型で軽量な液晶表示装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、所定の間隙を保って対向配置された前後一対の基板間に液晶層を挟持してなり、互いに対向する面それぞれに電極が形成された液晶セルと、前記液晶セルの前面側に配置され、互いに略直交する反射軸と透過軸とを有し、入射光のうちの前記反射軸に沿った偏光成分光を反射させると共に前記透過軸に沿った偏光成分光を透過させる第１偏光部材と、前記液晶セルの後面側に配置され、少なくとも透過軸を有し、入射光のうちの前記透過軸に沿った偏光成分光を透過させる第２偏光部材と、前記第２偏光部材の後面側に配置され、前記第２偏光部材に向けて光を照射するバックライトとを、有することを特徴とするものである。
【０００８】
この液晶表示装置によれば、透過軸と反射軸を備えた偏光部材を液晶表示素子の最前部に配置してその表面を表示面としたから、１個の液晶表示素子を用いるだけでミラーと表示素子を兼ねる液晶表示装置が得られる。その結果、小型軽量化が大幅に促進され携帯電話機等の携帯情報端末機のディスプレイとして好適なミラーと表示素子を兼ねる液晶表示装置を安価に提供することが可能となる。また、液晶表示素子の全オンと全オフの両方で表示面が明るさの異なる鏡面となり、全オンと全オフとに駆動状態を切り換えることにより鏡面の明るさを２段階に切り換えることができるから、外光の多少に応じて適切な明るさのミラーが得られ、ミラーとしての使い勝手が向上する。
【０００９】
本発明の液晶表示装置においては、請求項２に記載のように、前記第１偏光部材と前記液晶セルとの間に、略直交する方向に透過軸と吸収軸とを有する第３偏光部材を、前記透過軸の延在方向を前記第１偏光部材の透過軸の延在方向に略一致させて配置することが好ましく、これにより、画像表示のコントラストをより向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置は、請求項３に記載のように、バックライトを、透明導光板の端面に対向させて光源を配置し、該光源からの射出光を前記端面から入射させ前記透明導光板の前記第２偏光部材に対向させた前面から面状に出射させる面光源装置とし、前記透明導光板の後面側に前記透明導光板を透過して入射する光を前記透明導光板に向けて反射させる光反射板を配置するか、或いは、請求項４記載のように、液晶セルの液晶層と一対の基板のうちの後側基板との間に、入射光の一部を反射させ残りの入射光の少なくとも一部を透過させる半透過光反射部材を設けることが好ましく、これにより、透過表示と反射表示を適宜切り換えて消費電力を低く抑えることができる所謂半透過反射型の液晶表示装置となり、携帯用ディスプレイとしてより好都合となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態としての液晶表示装置について、図１及び図２に基づき説明する。図１は本実施形態としての液晶表示装置を示す模式的断面図で、図２はその液晶表示装置における各光学部材の光学軸の関係を示した説明図である。
【００１２】
本例の液晶表示装置は携帯電話機のディスプレイ用液晶表示装置であり、図１に示すように、一個の液晶表示素子１と、この液晶表示素子１の観察側とは反対側の後側に配置されたバックライト２と、そのバックライト２の後側に配置された光反射板３とからなる。
【００１３】
液晶表示素子１は、液晶セル４と、その前面側に配設された第３偏光部材としての前偏光板５、この前偏光板５の前側に配設された第１偏光部材としての反射偏光板６、及び液晶セル４の後側に配設された第２偏光部材として後偏光板７とからなる。
【００１４】
そして、液晶セル４は、対向配置された一対の前透明基板８と後透明基板９とを枠状に配置したシール材１０により所定の間隙を保って接合し、このシール材１０に囲まれた一対の前、後透明基板間８、９に液晶Ｌｃを封入してなる。
【００１５】
本例の液晶表示素子１は、アクティブマトリックス型のカラー液晶表示素子である。したがって、液晶セル４の前、後透明基板８、９のうちの本例では後透明基板９の前透明基板８と対向する面（以下、内面という）には、複数の画素電極１１がドットマトリックス状に配設されている。各画素電極１１には、印加電圧のスイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１２がそれぞれ設けられている。これら各ＴＦＴ１２は、図示しないゲート配線とドレイン配線に接続されており、これら配線を通じて印加される電圧に応じて各ＴＦＴ１２がオン・オフし、画素電極に信号電圧が印加される。
【００１６】
それらＴＦＴ１２及び画素電極１１を覆って配向膜１３が一様に被着されている。この配向膜１３には所定の方向にラビング処理が施されており、そのラビング方向に沿って近傍の液晶分子を配向させる。
【００１７】
一方、前透明基板８の内面には、上記画素電極１１に対応させて、赤、緑、青の各色カラーフィルタ要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが所定の配列で設置されている。これらカラーフィルタ要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ上にはこれらを覆って一枚の透明導電膜からなる対向電極１５が被設されている。そして、対向電極１５には、配向膜１６が一様に被着されている。この配向膜１６には、後透明基板９側の配向膜１３の配向処理方向と直交する方向にラビングによる配向処理が施されている。
【００１８】
液晶セル４を挟んでその前後にそれぞれ配設された前偏光板５と後偏光板７は、図２に示すように、光学軸として互いに直交する方向に透過軸５ａ、７ａと吸収軸５ｂ、７ｂをそれぞれ備えている。そして、前偏光板５がその透過軸５ａを前側の前配向膜１６の配向処理方向１６ａに平行させて配置され、後偏光板７がその透過軸７ａを後側の後配向膜１３の配向処理方向１３ａに直交させて配置されている。従って、本例の液晶表示素子１は、前偏光板５と後偏光板７の各透過軸５ａ、７ａが互いに平行なノーマリーブラックモードの液晶表示素子である。
【００１９】
前偏光板５の前側には、本液晶表示装置の表示面となるその前面を平滑面に仕上げられた反射偏光板６が配設されている。この反射偏光板６は、互いに直交する方向に透過軸６ａと反射軸６ｂを備えており、入射光のうちの振動面が反射軸６ｂに沿った偏光成分光を反射させると共に振動面が透過軸６ａに沿った偏光成分光を透過させる。そして、反射偏光板６は、その透過軸６ａを前偏光板５の透過軸５ａに沿わせて、配置されている。
【００２０】
以上のように構成された液晶表示素子１の後側には、面状に照射光を出射するバックライト２が配設されている。このバックライト２は、サイドライト型バックライトであり、平面外形が液晶表示素子１に対応した長方形をなす透明な導光板２ａの一端面に、冷陰極管２ｂを対向配置して構成されている。導光板２ａの後面には、冷陰極管２ｂの長手方向に平行に複数の微細な溝（不図示）が形成されている。
【００２１】
透明導光板２ａの後側には、光反射板３が設けられている。この光反射板３も、平面外形が液晶表示素子１や導光板２ａに対応した長方形をなしており、基板３ａの一方の表面に銀を蒸着した鏡面反射層３ｂを備え、その鏡面反射層３ｂを導光板２ａの後面に対向させて配置されている。
【００２２】
次に、上述のように構成された本例の液晶表示装置による動作について説明する。
まず、バックライト２を消灯し液晶表示装置を外光を利用した反射型表示装置として使用する場合について説明する。
【００２３】
液晶表示素子１の全ての画素電極１１に駆動電圧が印加されていないノーマル時（以下、全オフ時という）、つまり本例の携帯電話機のディスプレイとしての液晶表示装置ではこの全オフ時の表示を待ち受け画面としているのであるが、このときの液晶層Ｌｃの液晶分子の配向状態は９０°に捩れている。このような液晶表示素子１に対して、反射偏光板６に自然光等の外光Ｒａが入射すると、その入射光のうちの透過軸６ａに沿った方向に振動する偏光成分光Ｒａ１はこの反射偏光板６を透過するが、反射軸６ｂに沿った方向に振動する偏光成分光Ｒａ２はその表面で反射される。
【００２４】
反射偏光板６を透過した偏光成分光Ｒａ１は、前偏光板５に入射するが、その透過軸５ａと偏光成分光Ｒａ１の振動方向に沿った面（以下、偏光面という）とが一致しているから、そのまま透過して液晶セル４に入射する。
【００２５】
液晶セル４に入射した偏光成分光Ｒａ１は、液晶層Ｌｃを透過する際に９０°にわたり捩れ配向した液晶分子による旋光作用を受けてその偏光面が９０°回転され、液晶セル４を出射する。なお、この液晶セル４の出射光は、カラーフィルタ９を透過する際に透過した各カラーフィルタ要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの色にそれぞれ着色されている。
【００２６】
液晶セル４を出射した偏光成分光Ｒａ１は、後偏光板７に入射する。ここで、本例の液晶表示素子１は上述したようにノーマリーブラックモードに構成されており、後偏光板７の透過軸７ａは前偏光板５の透過軸５ａと平行であるから、入射した偏光成分光Ｒａ１の偏光面は後偏光板７の透過軸７ａに対して直交している。従って、後偏光板７に入射した偏光成分光Ｒａ１の偏光面は後偏光板７の吸収軸７ｂに沿っているから、ここで偏光成分光Ｒａ１は吸収される。
【００２７】
一方、反射偏光板６で反射された偏光成分光Ｒａ２は、そのまま反射偏光板６の前方の観察者により視認される。従って、液晶表示素子１の表示面つまり反射偏光板６の前面は、反射された偏光成分光Ｒａ２による一様な明表示となり、平滑な反射偏光板６の前面による鏡面が得られる。すなわち、観察者は、本例の液晶表示装置の表示面をミラーとして利用できる。
【００２８】
次に、液晶表示素子１の各画素電極１１に画像入力信号に応じて駆動電圧が選択的に印加される画像表示時（以下、選択オン時という）においては、図３に示すように、駆動電圧が印加された（オン状態の）画素電極１１の画素領域における液晶分子が電圧の印加により形成された電界の方向つまり本例では基板に垂直な方向に沿って配向（以下、立上がり配向という）する。このような液晶分子が画素領域毎に選択的に立ち上がり配向した状態の液晶層Ｌｃに、反射偏光板６と前偏光板５を透過した偏光成分光Ｒａ１が入射すると、立上がり配向したオン状態の画素領域では旋光作用は殆ど奏されないから、その画素領域に入射した偏光成分光Ｒａ１はそのまま透過して出射され、捩れ配向したオフ状態の画素領域に入射した偏光成分光Ｒａ１は偏光面が略９０°回転されて出射される。
【００２９】
オン状態の画素領域から出射した偏光成分光Ｒａ１は、次順の後偏光板８に入射すると、その偏光面は前偏光板５を出射したときと同じ方向のままであり、これは後偏光板８の透過軸８ａに沿った方向であるから、この後偏光板８を透過し、その後側の透明導光板２ａも透過してその更に後側の光反射板３に入射し、ここで反射される。この反射された偏光成分光Ｒａ１は、光反射板３に入射するまでとは逆の順序で各部材を透過し、反射偏光板６から出射される。この出射光は、カラーフィルタ９のうちの透過した例えばカラーフィルタ要素１４Ｇの緑色に着色された光である。また、この緑着色光が出射される反射偏光板６の前面では入射した外光Ｒａの反射軸６ａに沿った偏光成分光Ｒａ２が反射されているから、出射される緑色光は明るい緑色光となる。従って、本例の液晶表示装置でバックライトを消灯し画素電極１１に画像入力信号に応じて駆動電圧を選択的に印加した選択オン時においては、背景が鏡面の明るい反射型カラー画像が表示される。
【００３０】
液晶表示素子１の全画素電極１１に駆動電圧が印加された全オン時においては、全ての画素領域の液晶分子が図３で駆動電圧が印加された画素領域の液晶分子と同様の立上がり配向状態となっており、このような状態の画素領域に入射した偏光成分光Ｒａ１は、各画素領域のカラーフィルタ要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを透過する際にその色に着色されるが偏光面を回転されることなくそのまま液晶セル４を出射する。この液晶セル４を出射した全ての画素領域の偏光成分光Ｒａ１は、上述した選択的にオン状態となった画素領域を透過した偏光成分光Ｒａ１と同様に光反射板３で正反射されて、反射偏光板６からそれぞれの画素領域のカラーフィルタ要素１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの色に着色されて出射される。この場合、各画素領域から出射される赤、緑、青の各着色光は略同じ光量であるから、出射光全体としてはそれらが混合された白色光となる。従って、反射偏光板６の前面は、その出射白色光とこの前面で反射された反射軸６ｂに沿った偏光成分光ＲＡ２（以下、前面反射光という）とが合わさった明るい鏡面となる。この全オン状態で得られる鏡面は、外光が乏しい環境下、つまり前述した全オフ状態で得られる鏡面では光量が不足するような環境下、で本液晶表示装置をミラーとして使用する場合に好適である。
【００３１】
次に、バックライト２を点灯させた場合の動作について説明する。
バックライト２が点灯され且つ全ての画素電極１１に駆動電圧が印加されていない全オフ時の液晶表示装置においては、図１に示すように、冷陰極管２ｂから射出された光Ｒｂは、導光板２ａにその対向端面から入射し、導光板２ａ内を他端面に向けて進行するうちに溝が形成されている後面に入射し、前面に向けて全反射される。この全反射された光Ｒｂは、導光板２ａの前面から出射する。このような光Ｒｂが冷陰極管２ｂから線状に射出され、それらの射出光Ｒｂは導光板２ａに入射しその後面で全反射されて前面から面状に照射される。この面状照射光は、後偏光板７に入射し、入射した光Ｒｂのうちの後偏光板７の透過軸７ａに沿った偏光成分光Ｒｂ１だけが後偏光板７を透過して全オフ状態の液晶セル４に入射し、その旋光作用により偏光面を９０°回転されて出射する。この出射した偏光成分光Ｒｂ２は、前偏光板５の吸収軸５ａに沿った偏光成分光となっているから、前偏光板５に入射して吸収される。
【００３２】
従って、このバックライト２が点灯され全オフ状態の液晶表示装置における表示面つまり反射偏光板６の前面は、バックライト２の射出光が出射されない全暗表示面であるが、外光の反射偏光板６の反射軸６ｂに沿った偏光成分光は常に反射されているから、外光が入射する環境下では、バックライトを消灯させた全オフ時と同様の鏡面が得られる。よって、携帯電話機のディスプレイの待ち受け画面は、バックライトのオン・オフに拘わらず常にミラーとして利用できる。
【００３３】
バックライト２が点灯され且つ画素電極１１に選択的に駆動電圧が印加された選択オン時の液晶表示装置においては、図３に示すように、液晶セル４に入射する偏光成分光Ｒｂ１のうち、駆動電圧が印加され液晶が立上がり配向したオン状態の画素領域に入射した偏光成分光Ｒｂ１は偏光面を回転されることなくそのままその領域の例えば緑カラーフィルタ要素１４Ｇを透過し、緑色着色光となって出射し、前偏光板５に入射する。この偏光成分光Ｒｂ１は、その偏光面が透過軸５ａに沿っているから前偏光板５を透過し、その前側の透過軸軸６ａを同じ方向に揃えて配置した反射偏光板６も透過し、観察側に出射する。従って、観察者は、このバックライト２からの透過着色偏光成分光Ｒｂ１に外光Ｒａの両偏光成分光Ｒａ１、Ｒａ２が合わさった極めて明るいカラー透過画像表示を視認できる。
【００３４】
バックライト２が点灯され且つ全ての画素電極１１に駆動電圧が印加されている全オン時においては、全ての画素領域において各透過着色偏光成分光が反射偏光板６から出射され、これら透過着色偏光成分光が混合された白色透過光が観察される。一方、鏡として利用するための外光Ｒａが存在する場合は、全ての画素領域においてその両偏光成分光Ｒａ１、Ｒａ２がそれぞれ光反射板３及び反射偏光板６で反射されて出射され、バックライトを消灯した全オン時と同様の白色反射光が得られる。従って、冷陰極管２ｂの出力を調整して射出光量を抑えるか或いは前偏光板５を可動式に設置しておきその光軸配置を変更する等の方法により、透過白色光の出射光量を白色反射光の光量より少なくなるように制御すれば、全オフ時の鏡面とは異なった趣の白色背景鏡面が得られる。
【００３５】
上述した本例の液晶表示装置の動作と表示効果をまとめると、表１のようになる。すなわち、本例の液晶表示装置によれば、バックライトの点灯・消灯に拘わらず、液晶表示素子１の全オフ状態つまり携帯電話機のディスプレイとしての待ち受け時においては外光の前面反射光のみによる視認性に優れた鏡面が得られ、バックライトを消灯した全オン状態においては、外光の前面反射光と液晶層を介した反射光とが加味された明るい鏡面が得られる。従って、外光が充分に得られない環境下で本液晶表示装置をミラーとして用いる場合は、バックライトを消灯したまま液晶表示素子を全オン状態にすることにより視認可能な鏡面が得られる。また、バックライトを点灯した全オン状態では、透過出射光量を抑えることにより、視認性に劣るが変わった趣の白色背景鏡面を得ることができる。
【００３６】
【表１】

【００３７】
なお、本例の液晶表示装置においては、反射表示を行うための光反射板３を液晶表示素子１の外部の導光板２ａの背面に設けて透過表示と反射表示を行っているが、光反射層を液晶表示素子１の内部に設けて半透過反射型としてもよい。この場合の光反射層は、１画素の１部分を透過層としたものでもよく、また、入射光の所定の割合を反射させ所定の割合を透過させる１枚の半透過反射板としたものでもよい。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について、図４に基づき説明する。
本例の液晶表示装置における液晶表示素子２１は、単純マトリクス方式の半透過反射型で、ノーマリーホワイトモードの白／黒表示を行う液晶表示素子である。
【００３９】
液晶表示素子２１における液晶セル２２は、対向配置された一対の前、後透明基板２３、２４のうちの前透明基板２３の内面には複数の走査電極２５が平行に配設され、後透明基板２４の内面には、半透過反射膜２６が一様に形成され、この半透過反射膜２６の上には図示しない絶縁膜を介して信号電極２７が走査電極２５と直交する方向に平行に配設されている。双方の透明基板２３、２４上の各電極２５、２７上には前、後配向膜２８、２９がそれぞれ一様に被覆されている。これら配向膜２８、２９には、それぞれ所定の方向に配向処理が施されている。そして、一対の前、後透明基板２３、２４を接合する枠状シール材３０で囲まれた配向膜２８、２９間には、液晶が封入されて液晶層Ｌ´ｃが形成されている。なお、本例の液晶セル２２は、液晶分子のツイスト配向角度が１８０°〜３６０°と大きいＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型液晶セルである。
【００４０】
上記半透過反射膜２６は、入射光を予め定められた反射率と透過率で反射及び透過させる光学機能膜であり、本例では、膜厚が０．０２５μｍ以下の極薄のアルミニウム系合金膜で形成されている。
【００４１】
液晶セル２２の前側には表示の着色を防止するための位相差板３１が配設され、この位相差板３１の前側には互いに直交する透過軸と反射軸とを有する反射偏光板３２が配設され、後側には互いに直交する透過軸と吸収軸とを有する後偏光板３３が配設されている。
【００４２】
後偏光板３３の後側には、第１実施形態と同様に導光板３４ａと冷陰極管３４ｂからなる面光源装置としてのサイドライト型バックライト３４が配設されている。
【００４３】
そして、本例の液晶表示素子２１においては、ノーマリーホワイトモードの白黒表示を行うために、反射偏光板３２、後偏光板３３の各光学軸の配置、液晶セル２２における液晶分子のツイスト配向角度とその前、後配向膜２８、２９に施した各配向処理方向の配置及び位相差板３１の位相差等の各光学条件が次のように設定されている。
【００４４】
すなわち、駆動電圧が印加されていないオフ状態においては、反射偏光板３２と位相差板３１を透過して液晶分子がツイスト配向したオフ状態の液晶層Ｌ´ｃを透過し、半透過反射膜２６で反射された後、逆順に同じ光学部材を透過して戻り反射偏光板３２から前方に出射する反射往復光路、及び、後偏光板３３を透過して半透過反射膜２６を透過し、オフ状態の液晶層Ｌ´ｃを透過し位相差板３１を透過して反射偏光板３２から前方に出射する透過光路、のそれぞれの光路が、反射偏光板３２から前方に出射する光の強度が最も大きくなる位相差を備えるように、上記光学条件が設定されている。
【００４５】
更に、上記光学条件は、駆動電圧が印加されているオン状態において、液晶分子が立上がり配向した液晶層Ｌ´ｃを通る上記反射往復光路と上記透過光路の双方の光路が、それぞれ、反射偏光板３２から前方に出射する光の強度が最も小さくなる位相差を備えるように、設定されている。
【００４６】
次に、上述のように構成された第２実施形態としての液晶表示装置による動作と表示効果について説明する。
【００４７】
バックライト３２が消灯され液晶表示素子２１が全オフ状態のときは、図５に実線で示すように、反射偏光板３２に入射する外光Ｒａの内の透過軸３０ａに沿った偏光成分光Ｒａ１は、反射偏光板３２と位相差板３１を透過し、液晶セル２２に入射してその液晶層Ｌ´ｃを透過する際にツイスト配向した液晶分子による複屈折作用を受けた後、半透過反射膜２６に入射してその一部が前側へ正反射される。正反射された偏光成分光Ｒａ１は再び液晶層Ｌ´ｃを透過する際に更に複屈折作用を受けて液晶セル２２を出射し、位相差板３１を透過して反射偏光板３２に入射する。この反射偏光板３２に入射した光のうちの偏光面が透過軸に略沿った偏光成分光のみが前方に出射する。この場合、反射偏光板３２の前面では、上述した光学条件の最適設定により最大強度の出射光が全画素から一様に出射されると共に、外光Ｒａの反射軸に沿った偏光成分光Ｒａ２が反射されているから、表示面全面にわたり一様に明るい鏡面が得られる。この場合、外光Ｒａの内の偏光成分光Ｒａ１が反射する半透過反射膜２６を液晶セル２２の内部に設けて、両偏光成分光Ｒａ１、Ｒａ２の各反射面を近接させてあるから、鏡面に写る像が二重に見える度合いが小さくなり、ミラーとしての視認性も向上する。
【００４８】
バックライト３４が消灯された選択オン時においては、オフ状態の画素（背景画素）は上述したように明るい鏡面表示となるが、オン状態の画素は液晶表示素子２１を介して反射偏光板３２から出射する外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ１の強度が最小に抑えられた暗表示となる。しかし、このオン状態の暗表示画素においても外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ２が反射されているから、明るい鏡面を背景とした光沢のある黒表示画像が得られる。また、この場合の表示画像は、半透過反射膜２６を液晶セル２２内に設けたから、二重写りが抑制された明瞭な反射表示画像である。
【００４９】
バックライト３２が消灯され液晶表示素子２１が全オン状態のときは、全ての画素において、液晶表示素子２１を介して出射する偏光成分光Ｒａ１の強度が最小に抑えられた暗表示となると共に外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ２が反射されている。従って、液晶表示素子２１の表示面は、反射された偏光成分光Ｒａ２による一様な明表示となり、平滑な反射偏光板６の前面による鏡面が得られる。
【００５０】
バックライト２が点灯され且つ液晶表示素子２１が全オフ状態のときは、全画素において、バックライト３４からの照射光Ｒｂが液晶表示素子２１を透過して出射される偏光成分光Ｒｂ１と外光Ｒａが液晶表示素子２１の反射往復光路を経て出射する偏光成分光Ｒａ１の双方の強度が最大の明表示となると共に外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ２が反射されている。従って、表示面は白色背景の鏡面となる。この場合の白色背景鏡面は、白色出射光が半透過反射膜２６を介するため、第１実施形態においてバックライトを点灯した全オン状態で得られる白色背景鏡面よりも白色光の強度が弱い鏡面である。
【００５１】
バックライト２が点灯され且つ液晶表示素子２１が選択オン状態のときは、オフ状態の画素（背景画素）は上述したように明るい鏡面表示となるが、オン状態の画素はバックライト照射光Ｒｂと外光Ｒａの液晶表示素子２１を介して出射する双方の偏光成分光Ｒｂ１、Ｒａ１の強度が最小に抑えられた暗表示となる。しかし、このオン状態の暗表示画素においても外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ２が反射されているから、明るい鏡面を背景とした光沢のある黒表示画像が得られる。
【００５２】
バックライト２が点灯され且つ液晶表示素子２１が全オン状態のときは、全ての画素において、バックライト照射光Ｒｂと外光Ｒａの液晶表示素子２１を介して出射する双方の偏光成分光Ｒｂ１、Ｒａ１の強度が最小に抑えられた暗表示となると共に外光Ｒａの偏光成分光Ｒａ２が反射されている。従って、液晶表示素子２１の表示面つまり反射偏光板３２の前面は、その前面で反射された偏光成分光Ｒａ２による一様な明表示となり、平滑な反射偏光板６の前面で一定の割合の外光が反射される視認性に優れた鏡面が得られる。
【００５３】
本例の液晶表示装置によれば、表２に示すように、液晶表示素子２１の全オン状態において、バックライトの消灯・点灯に拘わらず外光の前面反射光による視認性に優れた鏡面が得られる。そして、バックライトを消灯した全オフ状態において、つまり携帯電話機のディスプレイとしての待ち受け時においては、前面反射光に液晶層を介した反射出射光が加味された明るい鏡面が得られる。また、バックライトを点灯した全オフ状態では、透過出射光量を抑えることにより、視認性に劣るが変わった趣の白色背景鏡面を得ることができる。
【００５４】
【表２】

【００５５】
なお、本発明の液晶表示装置は上記実施形態に限定されるるものではない
例えば、液晶表示装置は半透過反射方式に限らず、バックライトが常時点灯される全透過方式にも本発明は好適に適用されることは勿論である。
【００５６】
また、鏡面としては、全オフ或いは全オン状態の表示面に限らず、表示面の例えば中央部の所定範囲を前面反射光のみによる鏡面とし、その周囲の画素領域を中央範囲とは逆に駆動することにより、周囲の画素からの出射光を鏡に映す被写体に照射させて明るい鏡面像を得るようにしてもよい。この場合、周囲の画素領域からバックライト光を出射させて被写体に照射させれば、外光がまったく無い環境下においてもその周囲から出射させたバックライト光による視認可能な鏡面像が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置によれば、透過軸と反射軸を備えた偏光部材を液晶表示素子の最前部に配置してその表面を表示面としたから、１個の液晶表示素子を用いるだけでミラーと表示素子を兼ねる液晶表示装置が得られる。その結果、小型軽量化が大幅に促進され携帯電話機等の携帯情報端末機のディスプレイとして好適なミラーと表示素子を兼ねる液晶表示装置を安価に提供することが可能となる。また、液晶表示素子の全オンと全オフの双方で表示面が明るさの異なる鏡面となり、全オンと全オフとに駆動状態を切り換えることにより鏡面の明るさを２段階に切り換えることができるから、外光の多少に応じて適切な明るさのミラーが得られ、ミラーとしての使い勝手が向上する。更に、バックライトを備えているから、ミラーとして使用する際にバックライト光を適宜出射させることで趣の異なる多様な鏡面が得られるミラーにもなる。
【００５８】
本発明の液晶表示装置においては、請求項２に記載のように、最前部の偏光部材と液晶セルとの間に、略直交する方向に透過軸と吸収軸とを有する第３偏光部材を、透過軸の延在方向を第１偏光部材の透過軸の延在方向に略一致させて配置することにより、画像表示のコントラストをより向上させることができる。
【００５９】
また、請求項３に記載のように、バックライトを、透明導光板の端面に対向させて光源を配置し、この光源からの射出光を前記端面から入射させ前記透明導光板の前面から面状に出射させる面光源装置とし、前記透明導光板の後面側に前記透明導光板を透過して入射する光を前記透明導光板に向けて反射させる光反射板を配置するか、或いは、請求項４記載のように、液晶セルの液晶層と一対の基板のうちの後側基板との間に、入射光の一部を反射させ残りの入射光の少なくとも一部を透過させる半透過反射部材を設けることにより、透過表示と反射表示を適宜切り換えて消費電力を低く抑えることができる所謂半透過反射型液晶表示装置となり、携帯用ディスプレイとしてより好都合となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態としての液晶表示装置であって、その全オフ状態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態としての液晶表示装置における光学軸の配置関係を示す説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての液晶表示装置であって、その選択オン状態を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態としての液晶表示装置であって、その全オフ状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１、２１…液晶表示素子
２、３４…バックライト
３…光反射板
４、２２…液晶セル
５…前偏光板
６、３２…反射偏光板
７、３３…後偏光板
８、２３…前透明基板
９、２４…後透明基板
１０、３０…シール材
１１…画素電極
１３、２８…前配向膜
１５…対向電極
１６、２９…後配向膜
Ｌｃ、Ｌ´ｃ…液晶層

Claims

所定の間隙を保って対向配置された前後一対の基板間に液晶層を挟持してなり、互いに対向する面それぞれに電極が形成された液晶セルと、
前記液晶セルの前面側に配置され、互いに略直交する反射軸と透過軸とを有し、入射光のうちの前記反射軸に沿た偏光成分光を反射させると共に前記透過軸に沿った偏光成分光を透過させる第１偏光部材と、
前記液晶セルの後面側に配置され、少なくとも透過軸を有し、入射光のうちの前記透過軸に沿った偏光成分光を透過させる第２偏光部材と、
前記第２偏光部材の後面側に配置され、前記第２偏光部材に向けて光を照射するバックライトとを、
有することを特徴とする液晶表示装置。
前記第１偏光部材と前記液晶セルとの間に、略直交する方向に透過軸と吸収軸とを有する第３偏光部材が、前記透過軸の延在方向を前記第１偏光部材の透過軸の延在方向に略一致させて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記バックライトは、透明導光板の端面に対向させて光源を配置し、該光源からの射出光を前記端面から入射させ前記透明導光板の前記第２偏光部材に対向させた前面から面状に出射させる面光源装置であり、前記透明導光板の後面側に前記透明導光板を透過して入射する光を前記透明導光板に向けて反射させる光反射板が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
前記液晶セルの液晶層と前記一対の基板のうちの後側基板との間に、入射光の一部を反射させ残りの入射光の少なくとも一部を透過させる半透過反射部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。