JP2005208568A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一枚のパネルの表示画像を表裏表面から観察できる両面可視型の液晶表示装置を、薄型でしかも安価な構成で実現する。
【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、単一の液晶パネルで表裏どちらからでも表示を観察できる構成とした。すなわち、基板間に液晶層を挟持する液晶パネルと、液晶パネルを挟むように配置された第一の偏光板及び第二の偏光板を備え、入射する光を所定の割合で反射し、残りを透過する半透過手段を液晶層と第二の偏光板の間に設ける構成とした。さらに、第一偏光板と液晶層、半透過手段と第二偏光板の間にそれぞれ第一及び第二の光学補償板を配置する構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、時計、携帯電話、オーディオ等の電子機器に使用される液晶表示装置に関する。特に、状況に応じて表裏のどちらからでも一つの表示素子の表示が視認できる構成の液晶表示装置に関する。

近年、携帯機器等には、薄型軽量という特徴をもつ液晶表示素子が広く使われている。特に、携帯電話で用いる表示素子には小型軽量が要求されるため、多くの携帯電話に液晶表示素子が使われている。しかし、液晶表示素子は受光型のため、携帯電話に要求される暗い場所での視認性に問題がある。そこで、液晶表示素子の前面または背面に照明装置を設置することが多い。一般には、前者の照明装置をフロントライト、後者をバックライトと称している。フロントライト方式の模式断面図を図１０に示す。図示するように、フロントライトは光源１４と導光板１５を有している。光源１４からの光は導光板１５によって下側（表示パネル側）に導かれ、液晶パネル１の背後に設けられた反射板１６で反射することにより、液晶パネル１の表示を視認できるようになる。また、外部からの光は、導光板１５を通過して液晶パネルに入射され、前述と同様に液晶パネル１の表示が視認される。一方、バックライト方式の表示装置の概要図を図１１に示す。バックライトは光源１４と導光板１７を有し、液晶パネル１の下側に設置される。バックライトの光源１４からの光は導光板１７を通って上側に反射して液晶パネル１を照射し、表示が観察者に視認される。このように、フロントライトの導光板１５は反射板１６からの反射光が透過する構造になっているのが特徴であり、それに対してバックライトの導光板１７は光を拡散反射するのみで光を透過させることはできない。しかし最近、携帯電話が折りたたみ構造になってきたことから、折りたたんだ時にも時刻・着信等の情報が表示できるように、メイン表示用の表示装置とは別に、メイン表示用の表示装置の裏面側から観察するための表示装置（サブ表示装置）を採用した携帯電話が増えてきた。一例として、メイン表示用としてフロントライトと液晶パネル１を、サブ表示用としてバックライトと液晶パネル１８を備えた構成を図１２に示す。バックライトの導光板１７と液晶パネル１８の間には必要に応じて半透過板１９が設けられる。

また、一枚の液晶パネルを使って両面から観察可能な表示装置として、液晶パネルの裏面側に導光層を配置し、液晶パネルの表面側の一部領域に反射板を配置し、この領域を裏面から観察できるような構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１３２１８９号公報（第３−５頁、第３図）

図１２に示した従来の構成では、メイン表示素子とは別にサブ表示のための表示素子が新たに必要になる。そして、メイン表示素子とサブ表示素子が重なる構造になるため液晶表示装置全体の厚みが厚くなり、そのため、携帯電話等の装置自体が厚くなるという問題がある。また、サブ表示素子のための駆動回路や照明装置もメイン表示素子のものとは別途必要になるため、コスト面の課題も大きい。また、外部に半透過板を配置して透過画像を観察する場合のように、液晶表示素子の光変調を受けない反射成分が観察面に混入する場合には、表示画像の視認性が低下するという問題も有していた。

また、特許文献１に記載の構成では、裏面から観察する部分が表面での表示に全く関与しないために、表示画面に対して表示素子のサイズが大きくなってしまった。

このように、従来の構成では、メイン表示とサブ表示が可能な視認性の良い液晶表示装置を薄型でしかも安価に構成することができなかった。そこで、本発明は、薄型で表裏両面表示が可能な液晶表示装置を安価に提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、単一の液晶パネルで表裏どちらからでも表示を観察できる構成とした。すなわち、基板間に液晶層を挟持する液晶パネルと、液晶パネルを挟むように配置された第一の偏光板及び第二の偏光板を備えており、入射する光を所定の割合で反射し、残りを透過する機能を持った半透過手段が液晶層と第二の偏光板との間に設けられている。ここで、半透過手段として偏光成分に関わりなく入射光の所定の割合を反射し、それ以外の光を透過する半透過鏡を用いることとした。

さらに、第一の偏光板と液晶層の間に第一の光学補償板を、第二の偏光板と半透過手段の間に第二の光学補償板を設けることとした。ここで、半透過手段と第二の偏光板の替りに、特定方向の偏光成分を反射し、残りの偏光成分を透過する反射偏光子を、第二の光学補償板の外側に設けることとした。

ここで、反射偏光子の反射軸方向を、液晶層で偏光方向が変換されて液晶パネルから出射した光の偏光方向か、液晶層で偏光方向が変換されずに液晶パネルから出射する光の偏光方向の、いずれかと同一の方向に設定した。また、反射偏光子の外方に、反射偏光子の反射軸と同方向の吸収軸を有する第二偏光板を設けることとした。

ここで、第一の光学補償板は第二の光学補償板を光学的に補償する特性を持っている。あるいは、第一の光学補償板は、第二の光学補償板を光学的に補償するとともに液晶層による変調も補償する特性を持っている。

ここで、第一の光学補償板は（２ｎ−１）／４波長板（ｎは自然数）を含み、第二の光学補償板は（２ｍ−１）／４波長板（ｍは自然数）を含んでいる。

さらに、半透過手段を液晶パネルの内部に形成することとした。液晶パネル内部に形成する半透過手段として、所定の透過率を有する誘電体多層膜、所定の透過率を有する金属膜層、表示パネルの画素部に対応する位置に開口部を持つ半透過鏡のいずれかを用いることができる。

半透過手段を液晶パネルの内部に形成する構成として、以下の構成が例示できる。すなわち、液晶パネルは液晶層を挟持する透明基板と対向基板を有し、第一の偏光板は透明基板側の外方に設けられ、第二の偏光板は前記対向基板側の外方に設けられており、半透過手段が対向基板上に設けられ、半透過手段の上には絶縁膜を介して対向電極が形成されている。あるいは、液晶パネルは液晶層を挟持するとともに、駆動用の透明電極が設けられた透明基板及び駆動用の対向電極が設けられた対向基板を有し、第一の偏光板は透明基板側の外方に設けられ、第二の偏光板は前記対向基板側の外方に設けられ、半透過手段は対向電極の電気的独立性を維持するようにして対向電極の上面または下面に形成されていることとした。

また、第一偏光板側またはその反対側の、どちら側から液晶パネルを観察するかに応じて、表示パネルに印加する信号を変換処理して液晶パネルに供給する駆動回路を備えることとした。これにより、どちらの面から観察しても文字情報の視認が可能になる。

また、第一偏光板の外方に、第一偏光板側から液晶パネルに光を照射するフロントライト型のライトユニットを設ける構成とした。

本発明の液晶表示装置によれば、一つの液晶表示パネルを表裏両面から観察することが可能になるために、表示装置の薄型化が可能になる。さらに、液晶パネルと第二偏光子の間に拡散層を設けることにより、どちらから観察する場合でも視角範囲を広げることが可能になる。また、液晶パネルと第一偏光板および第二偏光板との間に光学補償板を設けることにより、どちらから観察する場合でも視認性の良い画像を得ることが可能になる。

本発明の液晶表示装置は、液晶層が基板間に挟持された液晶パネルと、この液晶パネルを挟むように配置された第一及び第二の偏光板と、観察するための光が入射する方向に対して液晶層の背後側に、入射光を所定の割合で反射し、残りを透過する機能を持った半透過手段とを備えている。液晶層には、入射した光の偏光方向を変換して出射する部位と偏光方向を変換せずにそのまま出射する部位があり、これらの部位で明暗を相違させることにより、液晶パネルの表示を画像として認識できる。このように半透過手段を設ける構成によれば、第一の偏光板側から液晶パネルに入射する光だけで、第一の偏光板側（第一の視点）からでも、第二の偏光板側（第二の視点）からでも表示を観察することが可能になる。すなわち、一つの液晶パネルで両面表示が可能になる。ここで、反射光によって画像を表示する反射表示面側からの観察者の視点を第一の視点、透過光によって画像を表示する透過表示面側からの観察者の視点を第二の視点と呼ぶことにする。このとき、第一の視点が入射光の入射角に対して正反射の位置にある場合に、最も明るい表示を観察できる。また、第二の視点が入射光の入射角に対して直線上にある場合に、最も明るい表示を観察できる。

また、半透過手段として偏光成分に関わりなく入射光の所定の割合を反射し、それ以外の光を透過する半透過鏡を用いてよい。ここで、半透過手段の具体的な配置場所として、液晶パネル内部、または、第二の偏光板と液晶パネルの間が例示できる。また、半透過手段は、入射光を所定の割合で反射し残りを透過する機能を備えていればよく、半透過反射層をパネル内部に設けたり、半透過反射板を液晶パネルと第二の偏光板の間に設けたりすればよい。

また、液晶パネルと第二偏光板の間に拡散層を設けた。このような構成により拡散層で光が散乱されて各視点に届くことになるため、各視点での視角範囲が拡大する。

また、液晶パネルと第二偏光板の間に拡散層のかわりに指向性拡散層を設ける構成とした。さらに、散乱光が特定方向に指向性を持つように指向性拡散層を設定した。

さらに、本発明の液晶表示装置は、液晶層が基板間に挟持された液晶パネルと、この液晶パネルを挟むように配置された第一及び第二の偏光板と、観察するための光が入射する方向に対して液晶層の背後側に、入射光を所定の割合で反射し、残りを透過する機能を持った半透過手段と、液晶層と第一偏光板の間に設けられた第一の光学補償板と、半透過手段と第二偏光板の間に設けられた第二の光学補償板を備えている。第二の視点から観察する場合に、第二の視点側から外光等の光が表示パネルに入射してしまうと、この入射光が第二偏光板を通過して直線偏光になり半透過鏡３で反射することになる。この反射光は第二偏光板を透過するので第二の視点の観測者に届いてしまう。すなわち、第二の視点には、第一の視点側からの入射光による表示画像だけでなく第二の視点側からの外光の反射光が届くことになるので、コントラストの低く、視認性に劣る表示になってしまう。そこで、上述したように、液晶層と第一偏光板の間に第一の光学補償板を、半透過鏡と第二偏光板との間に第二の光学補償板を設ける構成とした。このような構成によれば、第二の視点側から入射した光は、第二偏光板により第二偏光板の透過軸方向の偏光方向を持つ直線偏光となって第二の光学補償板に入射する。そこで円偏光や楕円偏光に変換されて部分反射膜で反射される。反射によって偏光の方向が変わった円偏光や楕円偏光が再度第二の光学補償板を通過して直線偏光に変換される。このとき、変換された直線偏光の偏光方向は、第二偏光板の透過軸とは一致しないので、再度第二の光学補償板を通過した光は第二偏光板を透過せずに吸収される。すなわち、第二の視点側から入射して半透過鏡で反射した光は第二の視点の観察者には届かないことになる。そのため、第二の視点側の環境（明るい環境か暗い環境か）に係らず、第二の視点側から視認性の良い画像を観察することが可能になる。ただし、第二の光学補償板だけでは、第一偏光板側から入射した光が半透過鏡を透過して得られる直線偏光は、第二の光学補償板で円または楕円に変換され、この偏光が第二偏光板を経由して第二の視点に届くことになるので、第二の視点でコントラストの良い表示が得られない。すなわち、第一偏光板から第二偏光板の間に光学補償板が１つしか存在しないために、第二の視点で良好な透過表示が得られない。そのため、第二の光学補償板による変調をさらに補償するための第一の光学補償板を第一偏光板と液晶パネルの間に設ける必要がある。このような構成によれば、表裏のどちら側から観察する場合でも視認性の良い画像を得ることが可能になる。すなわち、第一偏光板を通過した入射光は特定方向の直線偏光になり、第一の光学補償板で円偏光や楕円偏光に変換されて液晶パネルに入る。液晶パネルへ入射した光は液晶層で変調を受けて半透過鏡を透過する。そして、前述のように、半透過鏡での透過光が第二の視点に届き、半透過鏡で反射した光が第一の視点に届く。また、第一の視点での反射表示の見栄えを重視する場合には、第一の光学補償板に、第二の光学補償板による変調の補償だけでなく、液晶層による光の変調に対する補償も併せ持たせればよい。

ここで、第一の光学補償板に（２ｎ−１）／４波長板（ｎは自然数）を、第二の光学補償板に（２ｍ−１）／４波長板（ｍは自然数）を用いた場合を例に作用を説明する。第一偏光板を通過した光は、その偏光軸の方向に偏った直線偏光成分のみの光となり、その直線偏光成分は（２ｎ−１）／４波長板（ｎは自然数）によって円偏光に変換される。円偏光となった光は液晶パネルの液晶層に印加された電圧に応じて変調される。この液晶層を通過して半透過鏡で反射された光は再び液晶層を通過して、（２ｎ−１）／４波長板で再び直線偏光になり、第一偏光板を透過して第一の視点に届く。一方、半透過鏡を透過した光は、（２ｍ−１）／４波長板（ｍは自然数）によって再び直線偏光に変換されて第二偏光板に達する。この直線偏光の偏光方向は第一偏光板を透過直後の直線偏光の偏光方向に対して液晶による変調量だけ回転している。そこで、第二偏光板の透過軸はこの光を透過するように設定する必要がある。

ここで、（２ｎ−１）／４波長板と（２ｍ−１）／４波長板は、具体的には、１／４波長板、３／４波長板、５／４波長板等々であり、例えば、高分子を特定方向に伸延して所定の複屈折を持たせると同時にその厚みを制御した高分子フィルムを用いることができる。あるいはまた、既存の１／４波長板と１／２波長板とを組み合わせて用いることによって同等の作用を有するものを実現することができる。なお、上記自然数ｎとｍとは、同じ数でも良いし異なっていても良い。

また、特定方向の偏光成分を反射し、残りの偏光成分を透過する機能を持っている反射偏光子を第二偏光板の替わりに用いた。すなわち、互いに対向する透明基板間に第一透明電極と第二透明電極を介して液晶層が挟持された液晶パネルと、液晶パネルの一方側に設けられた第一偏光板と、液晶パネルの他方側に設けられ、特定方向の偏光成分を反射し、残りの偏光成分を透過する反射偏光子と、第一偏光板と液晶層の間に設けられた第一の光学補償板と、反射偏光子と液晶層の間に設けられた第二の光学補償板と、を備える構成とした。このような構成により、部分透過鏡を用いることなく、反射表示面と透過表示面の両方から表示画像を観察することができる。

また、液晶パネルと第二偏光板の間に拡散層を設けた。このような構成により拡散層で光が散乱されて各視点に届くことになるため、各視点での視角範囲が拡大する。また、液晶パネルと第二偏光板の間に拡散層の替わりに指向性拡散層を設ける構成とした。また、散乱光が特定方向に指向性を持つように指向性拡散層を設定した。

また、第一の視点と第二の視点のどちら側から液晶パネルを観察するかに応じて、表示パネルに印加する信号を変換処理して液晶パネルに供給する駆動回路を備えることで、表示形式を表裏で自由に設定できる。例えば、信号の走査方向を変える等の処理により、左右または上下の鏡文字を正文字に変換することができる。また、ネガ／ポジを変換することもできる。そのため、表裏どちらの面からみても、同様の画像（例えば、ネガまたはポジ表示の正文字）を観察するように設定できる。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１に模式的に示す。図示するように、液晶パネル１は第一偏光板２と第二偏光板４の間に配置されている。さらに、半透過手段として半透過鏡３が第二偏光板４と液晶パネル１の間に設けられている。液晶パネル１は、ガラス基板やプラスチックなどの透明基板に液晶層を挟持させた構造である。透明基板上の表示用透明電極から液晶層へ電圧が印加されることにより液晶分子の配列が制御され、表示が実現する。ここで、各偏光板は特定の直線偏光成分を吸収し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有している。また、半透過鏡３は、偏光成分に関わりなく入射光の所定の割合を反射し、それ以外の光を透過する機能を有している。なお、第一偏光板２側の観測者の視点を第一の視点１１、第二偏光板４側の観測者の視点を第二の視点１２とした。

最初に、このような構成の液晶表示装置の動作原理を、第一偏光板２から光が入射する場合を例に説明する。第一偏光板２からの入射光１３は、第一偏光板２を通過する際に偏光板の吸収軸方向の直線偏光が吸収され、残りの透過成分が液晶パネル１に入射する。液晶パネル１に入射した光は、液晶層のオフ領域（電圧が印加されていない領域）では、液晶分子のツイスト角に応じて偏光方向が変換されて液晶パネル１より出射する。この光の内、半透過鏡３で反射された反射光は再び液晶層に入る。一方、液晶層のオン領域（電圧が印加されている領域）では印加電圧強度に応じた割合の光が入射した光と同じ偏光方向のまま液晶パネル１を通過する。そして、この通過した光のうち、一部は半透過鏡３の分光反射特性に応じて反射され、残りの部分は半透過鏡３を通過する。ここで、液晶パネル１のオフ領域を通過した光の偏光軸と第二偏光板４の偏光軸の方向を一致させておくと、図１に示すように、オフ領域では、液晶パネル１を透過した光のうち、半透過鏡３で反射された成分は、液晶層を再び通過して第一偏光板２と同じ偏光軸を持った光として第一偏光板２に到達して第一の視点１１に入る。一方、液晶パネル１を透過した光のうち、半透過鏡３を透過した成分は、液晶層を一度しか通過しないために反射光とは異なる偏光軸の光として第二の視点１２に入る。従って、第一の視点１１から見たときにオフ時に白表示になるようにして（すなわち、ノーマリィホワイトにして）液晶を初期配向させたとき、第一偏光板２の偏光軸と第二偏光板４の偏光軸を直交させて配置した場合は、第一の視点１１から見た画像と第二の視点１２から見た画像はポジネガ反転してしまうこととなる。そのため、第一の視点から見るか第二の視点から見るかで駆動回路によるデータ変換が必要となる。また、第一の視点１１から見たときにオフ時に黒表示になるようにして（すなわち、ノーマリィブラックにして）液晶を初期配向させたとき、第一偏光板２の偏光軸と第二偏光板４の偏光軸を平行配置した場合は、第一の視点１１から見た画像と第二の視点１２から見た画像はポジネガ反転することはないが充分なコントラストを得ることができない。従って、第一の視点１１から見た画像と、第二の視点１２から見た画像の質を合わせるためには、例えば液晶パネル１を構成する液晶層の厚みを第二の視点１２で見る場合に最適化しておき、第一の視点１１で観察する場合の駆動電圧を第二の視点１２から観察する場合の半分にするなどの工夫をすることが好ましい。

また、第一の視点側から入射する外光がなくとも表示が視認できるように、図２に示すように、第一偏光板２の上方にフロントライト型のライトユニット６を設けてもよい。ここで、フロントライト型のライトユニット６は、液晶パネル１に対して照明光を照射するとともに、上下方向には光を透過する機能を備えている。すなわち、ライトユニット６は、第一の視点１１側から入射する外光を透過し液晶パネルに導く透過機能と、内蔵された光源からの照明光を液晶パネルに向けて出射する発光機能とを有しており、充分な明るさの外光が得られる環境下では透過機能を、充分な明るさの外光が得られない環境下では発光機能を利用する構成とする。

また、上述の構成の表示装置において、第一の視点で観察するための画像を、そのまま第二の視点から観察すると、ネガ・ポジが反転する場合が生じるだけでなく、液晶パネルを観察する視角方向によって、左右の鏡文字や、上下の鏡文字になってしまう。従って、第一の視点と第二の視点とで同様の画像を観察するためには、液晶パネル１を駆動する駆動回路には、第一の視点と第二の視点とのどちらから観察するのかに応じて、信号の走査方向を変える等の処理を行い、液晶パネルに供給する機能を有する駆動回路を備える必要がある。

（具体例１）
図１に示した構成の液晶表示装置に用いた半透過鏡の具体例を以下に説明する。ＰＥＴ上にＡｌを真空蒸着によって５０〜２００Å形成し、透過率が１６〜６４％の半透過鏡とした。半透過鏡としてＰＥＴ上にＡｌを真空蒸着によって５０〜２００Å形成して透過率が１６〜６４％の半透過鏡とした。また、第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した液晶表示装置を観察した結果、第一の視点からも第二の視点からも良好なカラー画像を観察することができた。ここで、液晶パネルとして、透過型ＴＦＴ液晶パネルを用いても同様である。

本実施例の液晶表示装置の構成を図３に模式的に示す。本実施例では、半透過鏡３が液晶パネル１の内部に設けられている点で実施例１と相違している。実施例１と重複する説明は省略する。本実施例の構成によれば、液晶層と半透過鏡の距離が近いため、第一の視点から反射観察を行う場合に、実施例１の液晶表示装置に比べて画素間視差が小さくなるという効果がある。

次に、液晶パネルの内部に半透過鏡を形成する場合の液晶パネルの構成について図４〜６を参照して説明する。図４は、単純マトリックス型のカラー液晶パネル内に半透過鏡として半透過膜を形成した構成を模式的に示す。図示するように、透明基板３０にはカラーフィルター３６と遮光層３７が形成され、さらに平坦化層３８を介して透明電極３２が形成されている。また、対向基板３１には半透過膜２３が形成されており、その上に絶縁膜３９を介して対向電極３３が形成されている。透明電極と対向電極は互いに直交して配列されており、その交叉部分で画素を構成している。そして、透明電極３２と対向電極３３の上にはそれぞれ第一配向膜３４と第二配向膜３５が形成されており、この配向膜が液晶層４０の液晶分子の配向方向を規制している。ここでは、透明基板３０と対向基板３１の外側には第一偏光板２２と第二偏光板２４が粘着剤で貼り付けられている。このような構成によれば、第一偏光板２２側から透明基板３０に入射した光は、透明基板３０、カラーフィルター３６、平坦化層３８、透明電極３２、第一配向膜３４、液晶層４０、第二配向膜３５、対向電極３３、絶縁膜３９を次々に透過して、半透過膜２３に到達する。半透過膜２３に到達した光は、一部が反射されて再び液晶層へ戻り、他の光はそのまま透過して第二偏光板へと抜けることとなり、第一の視点と第二の視点の両方からカラー画像を見ることが可能となる。

ここで、半透過膜２３としてＡｌやＡｇあるいはこれらを主成分とする金属化合物を用いたとしても、半透過膜２３は絶縁膜３９によって対向電極３３と電気的に分離されているために、この半透過膜を微細加工することなく薄膜形成するだけで良い。また、この半透過膜を誘電体多層膜などの絶縁物で構成すれば絶縁膜３９は省略することができる。

次に、半透過膜２３が対向電極３８の上に直接形成された液晶パネルを図５に示す。半透過膜２３は対向電極３３の形状に合わせて微細加工されている。このとき、半透過膜２３としてＡｌやＡｇあるいはこれらを主成分とする金属化合物を用いた場合は、この半透過膜２３は光の反射および透過の作用をするだけでなく、対向電極３３の電気伝導度を向上させて消費電力を低減させる作用も有することとなる。なお、ここでは半透過膜２３を対向電極３３の上面に形成した場合を説明したが、対向電極と同様にパターニングされた半透過膜２３を対向電極３３の下に構成しても良い。もちろん、半透過膜として誘電体多層膜を用いる場合は、半透過膜を対向電極に合わせて微細加工する必要はない。

次に、図６に示す液晶パネルは、半透過膜２３がカラーフィルター３６と対向電極３３の間に形成されている点で図４、５に示した液晶パネルの構成と異なっている。この構成では平坦化層３８を省略することもできる。また、半透過膜２３を誘電体多層膜などの絶縁体で形成する場合は絶縁膜３９を省略することができる。図６に示した構成では、第一偏光板側から入射した光の透過光を第二偏光板側から観測したり、第二偏光板側から入射した光の透過光を第一偏光板側から観測したりする場合には、カラー画像を得ることができるが、第一偏光板２２側から入射した光のうち半透過膜で反射された光を観測する場合は、白黒画像を得ることができる。このとき得られる白黒画像は、途中でカラーフィルターを通っていないので明るい画像が得られる。そのため、照明装置による照明光を用いなくとも画像が認識できるので低消費電力化に効果が高い。なお、図６で示した構成では、フロントライト型の照明装置は第一偏光板２２の外側に配置する必要がある。

以上、半透過鏡を単純マトリックス型のカラー液晶パネル内に形成した具体例について説明したが、各画素に薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを配置するアクティブマトリックス型の液晶装置においても同様に構成することができる。

（具体例２）
図４に示した構成の液晶パネルに用いた半透過膜の具体例を以下に説明する。ＡｇとＰｄの金属化合物を真空蒸着によって５０〜２００Å形成し、透過率が２０〜８０％の半透過膜とした。また、第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した液晶表示装置を観察した結果、第一の視点からも第二の視点からも良好なカラー画像を観察することができた。半透過膜の透過率が６０〜８０％と高い場合は第二の視点からの透過光による画像がより明るく見え、透過率が２０〜４０％の場合は第一の視点からの反射光による画像がより明るく見えた。

（具体例３）
図４に示した構成の液晶パネルに用いた半透過膜の具体例を以下に説明する。真空蒸着によって二酸化ケイ素と酸化チタンのλ／４膜を交互に４〜９層積層して、反射率が４０〜８０％の半透過膜とした。また、第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した液晶表示装置を観察した結果、第一の視点からも第二の視点からも良好なカラー画像を観察することができた。半透過膜として金属薄膜を用いた具体例２の場合と比較して、反射による画像の明るさも透過による画像の明るさも同様に向上した。

（具体例４）
図５に示した構成の液晶パネルに用いた半透過膜の具体例を以下に説明する。ＡｇとＰｄとの金属化合物をスパッタによって５０〜２００Å形成し、透過率が２０〜８０％の半透過膜とした。また、第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した液晶表示装置を観察した結果、第一の視点からも第二の視点からも良好なカラー画像を観察することができた。また、このような構成により、液晶駆動電極のインピーダンスを、駆動電極に金属電極を用いた場合と実質的に同等の値にまで低減させることができ、尾引きのない良好な画像を得ることも可能となった。

本実施例の液晶表示装置の構成を図７に模式的に示す。前述の実施例と同様に、第一偏光板２側から光が入射する場合を例に説明する。ただし、前述した実施例と重複する説明は適宜省略する。

図示するように、本実施例では、第一偏光板２と第二偏光板４との間に内部に半透過鏡３を有する液晶パネル１が配置され、拡散層５が液晶パネル１と第二偏光板４との間に設けられている。ここで、拡散層５は、光が透過する際に特定の範囲に光を散乱させる機能を有している。このように拡散層５を設けることにより、入射光１３の入射角度の直線延長方向に第二の視点がなくとも、拡散層５で散乱した光が第二偏光板４を通って第二の視点に届くことになるため、第二の観測者にとっても視角範囲が広がることになる。

したがって、入射光１３の入射角度、あるいは、観測者の視点の位置が変わったとしても（すなわち、入射光の入射角度と観測者の相対位置が変わっても）、拡散層によりいろいろな方向に散乱された反射成分あるいは透過成分が存在するために、観測者の視角範囲が広がることになる。また、第一偏光板２の上方にフロントライト型のライトユニットを設ければ、暗い環境下であっても、どちらの視点からでも表示を視認することが可能になる。

（具体例５）
図７に示した構成の液晶パネルに用いた拡散板の具体例を以下に説明する。ＰＥＴ上に平均粒径１０μｍのアクリルビーズを塗布してヘイズ値７０％の拡散板とした。また、具体例２で示した構成の液晶パネルを用いた。この結果、具体例２に示した両面可視型液晶装置に比べて、第二の視点からの視野角を著しく広げることができた。

本実施例の液晶表示装置の構成を図８に模式的に示す。本実施例は、実施例３の拡散層の替わりに指向性拡散層２５を設け、半透過鏡３を指向性拡散層２５と第二偏光板４の間に設けた例である。前述の実施例と同様に、第一偏光板２側から光が入射する場合を例に説明する。ただし、前述の実施例と重複する説明は適宜省略する。

図示するように、本実施例では、第一偏光板２と半透過鏡３との間に液晶パネル１が配置され、指向性拡散層２５が液晶パネル１と半透過鏡３の間に設けられている。また、液晶パネルに照明光を照射するフロントライト２１が図示するように設けられている。指向性拡散層２５は特定角度範囲で入射した光を散乱させ、その散乱光を特定方向に向ける機能を有している。すなわち、指向性拡散層２５は、厚み方向（法線方向）からの入射光をほぼ透過し、入射角５〜１５度の光を厚み方向すなわち観測者の正面に効率よく拡散光を集め、臨界角度である約２０度以上の入射光に対してはほぼ透過する特性を持っている。そのため、第一の視点１１で、いろいろな角度からの入射光１３が観測できるようになり、明るさが向上する。図９に指向性拡散層の入射角度と透過率の関係を示す。本図では、指向性拡散層に厚み方向（法線方向）から入射した光の入射角を０度として表している。

ここで、第一の視点１１から表示を観察する場合を考える。外光で観察するときの表示の見栄えをよくするためには、指向性拡散層には良好な反射特性が必要である。したがって、透過率が小さく、散乱の大きな特性の指向性拡散層２５を用いるのが良い。一方、フロントライトを使って、暗所で観察するときの表示の見栄えをよくするためには、透過率が大きく、散乱の小さな特性の指向性拡散層を用いるのが良い。

一方、第二の視点１２から表示を観察する場合には、指向性拡散層２５に良好な透過特性が求められる。したがって、透過率が大きく、散乱の小さな特性の指向性拡散層を用いるのが良い。また、このような特性の指向性拡散層２５を用いると、表示のボケを防ぐことができる。

また、半透過鏡が内部に形成された液晶パネルを用いることもできる。この場合は、指向性拡散層を液晶パネルと第二偏光板の間隙に配置すれば良い。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１３に模式的に示す。図示するように、図３で説明した実施例２の構成に加えて、液晶パネル１と各偏光板の間に光学補償板がそれぞれ設けられている。すなわち、液晶パネル１は第一偏光板２と第二偏光板４の間に配置され、液晶パネルと第一偏光板の間に第一の光学補償板７が、液晶パネルと第二偏光板との間に第二の光学補償板８がそれぞれ設けられている。液晶パネル１は、ガラス基板やプラスチックなどの透明基板に液晶層を挟持させた構造である。透明基板に設けられた表示用透明電極により液晶層へ電圧が印加され、それにより液晶分子の配列が制御され表示が実現する。すなわち、液晶層には、入射した光の偏光方向を変換して出射する部位と、入射した光の偏光方向を変換せずにそのまま出射する部位がある。これらの部位で明暗を相違させることにより、液晶パネルの表示を画像として認識できる。

ここで、偏光板は特定の直線偏光成分を吸収し、それに直交する偏光成分を透過する機能を有している。また、液晶パネルへの入射光の一部を反射して残りを透過する半透過鏡を液晶パネルの内部に備えている。半透過鏡は偏光成分に関わりなく液晶パネルに入射した光を所定の割合で反射し、残りを透過する機能を持っている。この半透過鏡は所定の反射率を持った半透過膜であるか、または、液晶パネルの画素領域部分に所定の面積を持った開口が形成された反射鏡である。半透過鏡が開口を持った反射鏡で構成された場合は、その反射光強度はその開口面積が画素面積に占める割合によって制御される。

なお、以下では、第一の光学補償板７として（２ｎ−１）／４波長板７を、第二の光学補償板８として（２ｍ−１）／４波長板を用いた構成について詳述する。最初に、このような構成の液晶表示装置の動作原理を第一偏光板２側から光が入射する場合を例に説明する。第一偏光板２側からの入射光１３は、第一偏光板２を通過する際に偏光板の吸収軸方向の直線偏光が吸収され、残りの透過成分が液晶パネル１に入射する。液晶パネルに入射した光は、液晶層のオフ領域（電圧が印加されていない領域）では、液晶分子の初期配向状態に応じて透過光が変調され、液晶層のオン領域（電圧が印加されている領域）では、オフ領域と比較して画素に印加された電圧に応じて光の変調量が変化する。この液晶層による変調光のうち、一部は半透過鏡３により反射され、残りの部分は半透過鏡３を透過する。ここで、反射表示面の画像が電圧オフ時に白表示となるいわゆるノーマリィホワイトとする場合を考える。図１３に示すように、第一偏光板２を透過した光は、第一偏光板２の偏光軸と同じ方向に偏った直線偏光となる。この直線偏光は、（２ｎ−１）／４波長板を透過すると位相が変調されて円偏光になる。なお、この波長板の異方軸の向きは第一偏光板２に対して４５度（π／４）傾けて配置してある。液晶パネル１のオフ領域に入射した円偏光の内、半透過鏡３で反射された成分は、液晶層を再び透過することによって位相がπ／２だけ変調されて再度（２ｎ−１）／４波長板を透過して再び直線偏光に戻る。この直線偏光は、第一偏光板２の偏光軸と同じ偏よりを持った直線偏光となるため、第一偏光板２を透過して第一の視点１１に入る。一方、液晶パネル１を透過した光のうち半透過鏡３を透過した成分は、液晶層を透過して液晶層による位相の変調を受けた後（２ｍ−１）／４波長板を透過して直線偏光となり、第二偏光板４を透過して第二の視点１２に到達する。

なお、半透過鏡として画素部に対応する位置に所定の開口を持った部分透過鏡を用いる場合は、この部分透過鏡の反射面に対応する部分の液晶厚みを開口部の液晶厚みの半分に設定することによって、反射光の偏光変換量と透過光の偏光変換量とを等しくすることができるために、コントラスト低下などの不具合を低減することができる。

一方、半透過鏡を用いる場合や、半透過鏡を用いずに後述する反射偏光子を用いる場合のいずれでも、液晶パネルとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などを用いたアクティブマトリックス型の液晶パネルを用いる際には、薄膜トランジスタに画像信号や電力を供給する配線として用いられた金属配線の一部が画素領域の一部に露出して反射鏡の作用をしている。特に、これらの反射部分から液晶層を通らないで直接観察者の目に入る外光（一般に、写り込みと称されている）は、視認性や画質を低下させる原因の一つとなっている。そこで、液晶パネル１として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス型液晶を用いた場合の、薄膜トランジスタの配線に用いられているＭｏやＣｒなどの金属配線に入射した光の挙動について説明する。光が（２ｎ−１）／４波長板を透過するまでは、光は上述の説明と同様の変調を受ける。しかし、金属配線の一部は画素部分に露出しているが、液晶層に駆動電圧を直接印加して光を変調する作用を有していない。従って、（２ｎ−１）／４波長板を透過して金属配線の表面で反射される光は、金属配線表面での反射時にπだけ位相の変調を受けるが、それ以外には何ら位相の変調を受けずに、再び（２ｎ−１）／４波長板を透過する。このとき（２ｎ−１）／４波長板を透過した直線偏光は第一偏光板２の偏光軸に直交しているために第一偏光板２で吸収されて第一の視点には到達しない。その結果、第一の視点から観察される画像は、液晶層で変調された光のみで形成されているために、写り込みのない良質な画像となる。

同様にして、第二の視点から透過画像を観察する場合も、第二の視点側から入射した外光が、内部の反射構造体で反射されたとしても、第二偏光板４で全て吸収されて透過画像に影響を与えないために良質な画像を観察することができる。

上述した図１３に示した構成に、照明装置を第一の視点側に設けた構成の表示装置を図１４に模式的に示す。図示するように、第一の視点側から入射する外光がなくとも表示が視認できるように、第一偏光板２の上方にフロントライト型のライトユニット６が設けられている。ここで、フロントライト型のライトユニット６は、液晶パネル１に照明光を照射するとともに、上下方向には光を透過する機能を備えている。すなわち、ライトユニット６は、第一の視点１１側から入射する外光を透過し液晶パネルに導く透過機能と、内蔵された光源からの照明光を液晶パネルに向けて出射する発光機能を有している。したがって、図１４で示した構成の表示装置では、充分な明るさの外光が得られる環境下ではライトユニットの透過機能を、充分な明るさの外光が得られない環境下ではライトユニットの発光機能を利用する。

また、上述の構成の表示装置において、第一の視点で観察するための画像を、そのまま第二の視点から観察すると、ネガ・ポジ反転したり、液晶パネルを観察する視角方向によって、左右の鏡文字や、上下の鏡文字になったりしてしまう。従って、第一の視点と第二の視点とで同様の画像を観察するためには、液晶パネル１を駆動する駆動回路には、第一の視点と第二の視点とのどちらから観察するのかに応じて、信号の走査方向を変える等の処理を行い、液晶パネルに供給する機能を有する駆動回路を本発明の両面可視型液晶表示装置は備えている。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１５に模式的に示す。上述の実施例と同様に、第一偏光板２側から光が入射する場合を例に説明する。ただし、上述の実施例の説明と重複する説明は適宜省略する。図示するように、図１３で示した構成における第二偏光板の替わりに反射偏光子９が使われている。反射偏光子９は特定方向の偏光成分を反射し、残りの偏光成分を透過する機能を持っている。そして、第一偏光板２を通って液晶パネル１に入射した光のうち、液晶層で偏光方向が変換されて液晶パネルから出射する成分（光）か、液晶層で偏光方向が変換されずに液晶パネルから出射する成分の、いずれかの偏光方向と同一の方向に反射偏光子９の反射軸方向が設定されている。このような構成によれば、第一偏光板側から液晶パネルに入射する光だけで、第一の視点からでも、第二の視点からでも表示を観察することが可能になる。すなわち、一つの液晶パネルで両面表示が可能になる。特に、入射光の入射角に対して正反射の位置に第一の視点がある場合に、第一の視点から最も明るい表示を観察できる。また、入射光の入射角に対して直線上に第二の視点がある場合に、第二の視点から最も明るい表示を観察できる。このように、第二偏光板の替わりに反射偏光子９を用いる場合は、液晶パネルの内部に部分透過鏡を形成する必要はない。

さらに、第二の視点側から液晶パネルの暗領域（反射偏光子から第二の視点側に出射する光が存在しない部分）に光が入射することを防ぐことにより、第二の視点側からの視認性が向上する。例えば、図１６に示すように、反射偏光子９の外方に、反射偏光子の反射軸と同方向の吸収軸を有する第二偏光板４を設けることにより、反射偏光子の暗領域で第二の視点側に反射する光がなくなるため、第二の視点側からの視認性が向上する。

図１５や図１６に示したような、反射偏光子を用いた本発明の両面可視型液晶表示装置における、（２ｎ−１）／４波長板の作用は、図１３で説明したのと同様の作用を有するのでその説明を省略する。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１７に模式的に示す。本実施例では、図１３で示した実施例の構成において（２ｍ−１）／４波長板と第二偏光板４との間に拡散層５が配置されている。ここで、拡散層５は、光が透過する際に特定の範囲に光を散乱させる機能を有している。このように、拡散層５を設けることにより、入射光１３の入射角度の直線延長方向に第二の視点がなくとも、拡散層５で散乱した光が第二偏光板４を通って第二の視点に届くことになるため、第二の観測者にとっても視角範囲が広がることになる。したがって、入射光１３の入射角度、あるいは、観測者の視点の位置が変わったとしても（すなわち、入射光の入射角度と観測者の相対位置が変わっても）、拡散層によりいろいろな方向に散乱された反射成分あるいは透過成分が存在するために、観測者の視角範囲が広がることになる。

また、既述の構成と同様に、第一偏光板２の上方にフロントライト型のライトユニットを設ければ、暗い環境下であっても、どちらの視点からでも表示を視認することが可能になる。さらに、図１５や図１６に示した反射偏光子を用いた場合には、反射偏光子の外側や、反射偏光子と第二偏光板との間に拡散層を配しても同様の効果が得られる。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１８に模式的に示す。本実施例では、図１７で示した拡散層の替わりに指向性拡散層を設けた例である。前述の実施例と同様に、第一偏光板２側から光が入射する場合を例に説明する。ただし、重複する説明は適宜省略する。本実施例では、液晶パネル１内に半透過鏡３が形成され、指向性拡散層２５が（２ｍ−１）／４波長板８と第二偏光板４の間に設けられている。また、液晶パネルに照明光を照射するフロントライト２１が図示するように設けられている。指向性拡散層２５は特定角度範囲で入射した光を散乱させ、その散乱光を特定方向に向ける機能を有している。すなわち、指向性拡散層２５は、厚み方向（法線方向）からの入射光をほぼ透過し、入射角５〜１５度の光を厚み方向すなわち観測者の正面に効率よく拡散光を集め、臨界角度である約２０度以上の入射光に対してはほぼ透過する特性を持っている。そのため、第一の視点１１でいろいろな角度からの入射光１３が観測できるようになり、明るさが向上する。なお、ここでは図９で示した特性の指向性拡散層を用いた。

ここで、第一の視点１１から表示を観察する場合を考える。外光で観察するときの表示の見栄えをよくするためには、指向性拡散層２５には良好な反射特性が必要である。したがって、透過率が小さく、散乱の大きな特性を持つ指向性拡散層２５を用いるのが良い。一方、フロントライトを用いて暗所で観察するときの表示の見栄えをよくするためには、透過率が大きく、散乱の小さな特性の指向性拡散層を用いるのが良い。

一方、第二の視点１２から表示を観察する場合には、指向性拡散層２５に良好な透過特性が求められる。したがって、透過率が大きく、散乱の小さな特性の指向性拡散層を用いるのが良い。また、このような特性の指向性拡散層２５を用いると、表示のボケを防ぐことができる。

本実施例の液晶表示装置の構成を図１９に模式的に示す。本実施例では、上述した各構成における（２ｎ−１）／４波長板として、第一の１／４波長板７ａと１／２波長板７ｂを重ねて配置し、（２ｍ−１）／４波長板として第二の１／４波長板を用いている。１／２波長板７ｂを加えることによって、より広い波長帯域で優れた写り込みの防止が可能となる。このような構成により、既存の１／４波長板や１／２波長板を用いて容易に本発明の液晶表示装置を実現することができる。もちろん、３／４波長板や５／４波長板を作製して配置しても良い。このｎやｍの数が大きくなればなるほど、より広い波長帯域で優れた写り込みの防止を可能とするが、波長板のコストが高くなってしまうため、適切なｎやｍの値を選択することが望ましい。

なお、上述の実施例を説明する各図では、偏光板や半透過鏡等の光学素子を他の構成要素と分離して表現しているが、粘着材によって液晶パネル等の他の構成要素と接合させることもできる。

ここで、上述の実施例に適用した、入射光の一部を反射して残りを透過する半透過鏡が内部に形成された液晶パネルについて説明する。半透過鏡が内部に形成された液晶パネルとしては、半透過鏡として画素領域に部分的に開口が形成された反射鏡である部分透過鏡を用いた構成や、図４から図６に示したように半透過鏡として所定の光透過率を持った半透過膜を用いた構成がある。以下には、半透過鏡として部分的に開口が形成された部分透過鏡を用いた構成について具体的に説明する。

図２０は、単純マトリックス型のカラー液晶パネル内に半透過鏡として部分透過鏡４３を用いた構成を模式的に示す断面図である。カラーフィルター３６と遮光層３７が形成された第一ガラス基板３０の上に平坦化層３８を介して第一透明電極３２が形成されている。また、第二ガラス基板３１の上には部分透過鏡４３が形成されており、その上に絶縁膜３９を介して第二透明電極３３が形成されている。これら透明電極は互いに直交して配列されており、その交叉部分が画素を形成している。部分透過鏡４３は、その画素部分に対応した位置に設けられた反射部４１と開口部４２を有している。そして、第一透明電極３２と第二透明電極３３の上には第一配向膜３４と第二配向膜３５が形成されており、これら配向膜に狭持された液晶層４０の液晶分子の配向方向を規制している。このような構成の液晶パネルを図３で示した構成の表示装置に用いた場合の表示原理を説明する。第一偏光板２側から入射した光は、透明基板３０、カラーフィルター３６、平坦化層３８、第一透明電極３２、第一配向膜３４、液晶層４０、第二配向膜３５、第二透明電極３３、絶縁膜３９を次々に透過して、部分透過鏡４３に到達する。部分透過鏡４３に到達した光は、一部が反射部４１で反射されて再び第一偏光板２側へと戻り、他の光は開口部４２を透過して第二偏光板４側へと抜ける。このようにして、第一の視点と第二の視点の両方からカラー画像を見ることが可能となる。

図２０において、部分透過鏡３としてＡｌやＡｇあるいはこれらを主成分とする金属化合物を用いたとしても、部分透過鏡は絶縁膜３５によって第二透明電極３３と電気的に分離されているために、この部分透過鏡を微細加工することなく薄膜形成するだけで良い。また、この部分透過鏡を誘電体多層膜などの絶縁膜で構成すれば絶縁膜３５は省略することができる。

図２１は、半透過鏡として部分透過鏡４３を用いた単純マトリックス型のカラー液晶パネル構成を模式的に示す断面図である。図２０に示した構成６とは部分透過鏡４３が第二透明電極３３の上に直接形成されている点で異なっている。そして、部分透過鏡４３は第二透明電極３３の形状に合わせて微細加工されている。このとき、部分透過鏡４３としてＡｌやＡｇあるいはこれらを主成分とする金属化合物を用いた場合は、この部分透過鏡は光の反射および透過の作用をするばかりでなく、第二透明電極３３の電気伝導度を向上させて消費電力を低減させる作用をも有する。なお、本実施例では部分透過鏡３を第二透明電極３３の上面に構成した場合を説明したが、部分透過鏡を第二透明電極の下面に構成しても良い。もちろん、部分透過鏡として誘電体多層膜を用いる場合は、部分透過鏡を第二透明電極に合わせて微細加工する必要はない。この構成でも、図２０の構成と同様に、第一の視点、第二の視点のいずれからでも良好なカラー画像を観測することができる。

図２２は、半透過鏡として部分透過鏡４３を用いた単純マトリックス型のカラー液晶パネル構成を模式的に示す断面図である。図示するように、部分透過鏡４３はカラーフィルター３６と第二透明電極３３との間に形成されている。この構成では平坦化層３８を省略してもよい。また、部分透過鏡４３を誘電体多層膜などの絶縁体で形成する場合は絶縁膜３９を省略することができる。この構成の液晶パネルを図３で示した表示装置に用いた場合、第一偏光板２からの照明光を透過光として第二の視点から観測する際、第二偏光板４からの照明光を透過光として観測する際には、カラー画像を得ることができるが、第一偏光板２側から入射した光の反射光を観測する場合は、白黒画像を得ることができる。このとき得られる白黒画像は、途中にカラーフィルター３６を介していないために自然光によっても明るい画像が得られ、低消費電力化に効果が高い。しかしながら、第二偏光板４側から入射する光の反射光によっては画像が得られないために、フロントライト型照明装置は第一偏光板２側に配置するのが好ましい。

図２３は、半透過鏡として部分透過鏡４３を用いた単純マトリックス型のカラー液晶パネル構成を模式的に示す断面図である。ここで示す構成は、第二透明電極３３の上に直接部分透過鏡３が形成されている点で図２２と異なっている。部分透過鏡４３としてＡｌやＡｇあるいはこれらを主成分とする金属化合物を用いた場合は、この部分透過鏡４３は光の反射および透過の作用をするばかりでなく、第二透明電極３３の電気伝導度を向上させて消費電力を低減させる作用をも有する。なお、この構成では部分透過鏡４３を第二透明電極３３の上面に構成した場合を説明したが、部分透過鏡を第二透明電極の下面に構成しても良い。

また、図２０から図２３に示した構成では、部分透過鏡４３に形成された開口部４２は第二透明電極３３の中央部に設けられているが、画素部に対して目的とする開口率が得られるならば、第二透明電極３３のどの部分に開口部を設けても良いし、１画素に対して開口の数が複数あってもよい。

以上の各実施例においては、単純マトリックス型の液晶装置に関して説明したが、各画素に薄膜トランジスタや薄膜ダイオードを配置するアクティブマトリックス型液晶装置においても同様の効果を有することは言うまでもない。なお、上述の各実施例を説明する図では、偏光板や散乱板等の光学素子を他の構成要素と分離して表現しているが、粘着材によって液晶パネル等の他の構成要素と接合させることもできる。以下に、本発明のさらに詳細な具体例を説明する。

（具体例６）
図２０で示した部分透過鏡を内部に有する液晶パネルを用いて図１９の液晶表示装置を作製した。部分透過鏡としてＡｇとＰｄとの金属化合物を真空蒸着によって８００〜２０００Å形成した後、フォトリソグラフィー工程を用いて開口率が２０〜７０％の開口を画素部中央に形成して部分透過鏡とした。（２ｎ−１）／４波長板の替りに、第一偏光板２の側から順に１／４波長板、１／２波長板を一枚ずつ挿入した。さらに、（２ｍ−１）／４波長板として１／４波長板を１枚挿入した。また第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した。この結果、第一の視点からも第二の視点からも写り込みのない良好なカラー画像を得ることができた。部分透過鏡の開口率が５０〜７０％と高い場合は第二の視点からの透過光による画像がより明るく見え、開口率が２０〜３０％の場合は第一の視点からの反射光による画像がより明るく見えた。

（具体例７）
図２０で示した部分透過鏡を内部に有する液晶パネルを用いて図１３の液晶装置を作製した。部分透過鏡として二酸化ケイ素と酸化チタンのλ／４膜を真空蒸着によって交互に１１〜１７層積層して反射率が８０〜９８％の誘電体多層膜を形成し、その後フォトリソグラフィー工程を用いて開口率が２０〜８０％の部分透過鏡を形成した。（２ｎ−１）／４波長板としては３／４波長板を一枚挿入した。さらに、（２ｍ−１）／４波長板としては１／４波長板を１枚挿入した。また第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した。この結果、第一の視点からも第二の視点からも具体例６と同様に写り込みのない良好なカラー画像を得ることができた。部分透過鏡として金属薄膜を用いた具体例６の場合と比較して、反射による画像の明るさも透過による画像の明るさも同様に向上した。

（具体例８）
通常の透過型ＴＦＴ液晶パネルを用いて図１５の構成の液晶装置を作製した。（２ｎ−１）／４波長板として、第一偏光板２の側から順に１／４波長板、１／２波長板を一枚ずつ挿入した。さらに、（２ｍ−１）／４波長板として１／４波長板を１枚挿入した。また、（２ｍ−１）／４波長板の外方（第二の視点側）に反射偏光子９を配置し、第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した。この結果、第一の視点からも第二の視点からも写り込みのない良好なカラー画像を得ることができた。

（具体例９）
具体例６で作製した両面可視型の液晶装置において、図１７に示した位置に拡散板を挿入した。拡散板としては、ＰＥＴ上に平均粒径１０μｍのアクリルビーズを塗布してヘイズ値５０〜８０％としたものを用いた。この結果、具体例６で作製した両面可視型液晶装置の第二の視点からの視野角を著しく広げることができた。

（具体例１０）
図２１で示した部分透過鏡を内部に有する液晶パネルを用いて図１９の両面可視型の液晶装置を作成した。部分透過鏡としてＡｇとＰｄとの金属化合物をスパッタによって８００〜２０００Å形成し、その後開口率が２０〜７０％の部分透過鏡とした。（２ｎ−１）／４波長板の替りに、第一偏光板２ａの側から順に１／４波長板、１／２波長板を一枚ずつ挿入した。さらに、（２ｍ−１）／４波長板として１／４波長板を１枚挿入した。また第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した。この結果、第一の視点からも第二の視点からも写り込みのない良好なカラー画像を得ることができた。また、このような構成により、液晶駆動電極のインピーダンスを駆動電極に金属を用いた場合と実質的に同等の値にまで低減させることができ、尾引きのない良好な画像を得ることも可能となった。

（具体例１１）
図２３で示した部分透過鏡を内部に有する液晶パネルを用いて図１９の両面可視型の液晶装置を作製した。部分透過鏡としてＡｇとＰｄとの金属化合物をスパッタによって８００〜２０００Å形成し、その後開口率が２０〜７０％の部分透過鏡とした。（２ｎ−１）／４波長板の替りに、第一偏光板２の側から順に１／４波長板、１／２波長板を一枚ずつ挿入した。さらに、（２ｍ−１）／４波長板として１／４波長板、１／２波長板を１枚ずつ挿入した。また第一偏光板側にフロントライト型照明装置を配置した。この結果、第一の視点からは良好な白黒画像が、第二の視点からは写り込みのない良好なカラー画像を得ることができた。特に、第一の視点からの白黒画像は、光路の中にカラーフィルターなどの光を吸収する媒体がないために、自然光でも明るい画像とすることができた。また、このような構成により、液晶駆動電極のインピーダンスを駆動電極に金属を用いた場合と実質的に同等の値にまで低減させることができ、尾引きのない良好な画像を得ることも可能となった。

本発明の液晶表示装置は、状況に応じて表裏のどちらからでも表示が視認できる両面可視型の液晶表示装置に利用でき、時計、携帯電話等の電子機器に使用される。

本発明による液晶表示装置の実施例１の構成を模式的に示す断面図である。 ライトユニットを有する液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施例２の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる、半透過膜を内部に有する液晶パネルの構成例を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる、半透過膜を内部に有する液晶パネルの構成例を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる、半透過膜を内部に有する液晶パネルの構成例を模式的に示す断面図である。 実施例３の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施例４の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる指向性拡散層の特性を表す図表である。 従来のフロントライトを備える液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 従来のバックライトを備える液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 メイン表示とサブ表示が可能な従来の液晶表示装置の構成を模式的に表す断面図である。 実施例５の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 ライトユニットを有する液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 実施例６の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施例６に第二偏光板を設けた構成の液晶表示装置を示す断面図である。 実施例７の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施例８の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施例９の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる部分透過鏡を内面に有する液晶パネルの実施例を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる部分透過鏡を内面に有する液晶パネルの実施例を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる部分透過鏡を内面に有する液晶パネルの実施例を模式的に示す断面図である。 本発明で用いる部分透過鏡を内面に有する液晶パネルの実施例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ 第一偏光板
３ 半透過鏡
４ 第二偏光板
５ 拡散層
６ ライトユニット
７ 第一の光学補償板
８ 第二の光学補償板
９ 反射偏光子
１１ 第一の視点
１２ 第二の視点
２３ 半透過膜
２５ 指向性拡散層
４１ 反射部
４２ 開口部
４３ 部分透過鏡

Claims (19)

1. 液晶層が基板間に挟持された液晶パネルと、
   前記液晶パネルを挟むように配置された第一の偏光板、及び、第二の偏光板と、
   前記液晶層と前記第二の偏光板との間に設けられるとともに、入射する光を所定の割合で反射し、残りを透過する機能を持った半透過手段を備え、
   前記半透過手段による反射光を前記第一の偏光板側から、前記半透過手段を透過した光を前記第二の偏光板側から観察できることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記半透過手段が、偏光成分に関わりなく入射光の所定の割合を反射し、それ以外の光を透過する半透過鏡であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第一の偏光板と前記液晶層の間に設けられた第一の光学補償板と、
   前記第二の偏光板と前記半透過手段の間に設けられた第二の光学補償板と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記半透過手段と前記第二の偏光板の替りに、特定方向の偏光成分を反射し、残りの偏光成分を透過する反射偏光子が、前記第二の光学補償板の外側に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記反射偏光子の反射軸方向は、前記液晶層で偏光方向が変換されて液晶パネルから出射した光の偏光方向か、前記液晶層で偏光方向が変換されずに液晶パネルから出射する光の偏光方向の、いずれかと同一の方向に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記反射偏光子の外方に、前記反射偏光子の反射軸と同方向の吸収軸を有する第二偏光板が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第一の光学補償板は、前記第二の光学補償板を光学的に補償する特性を持つことを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記第一の光学補償板は、前記第二の光学補償板を光学的に補償するとともに、前記液晶層による変調も補償する特性を持つことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第一の光学補償板は（２ｎ−１）／４波長板（ｎは自然数）を含み、前記第二の光学補償板は（２ｍ−１）／４波長板（ｍは自然数）を含むことを特徴とする請求項３〜８の何れか一項に記載の液晶表示装置。
10. 前記第一の光学補償板は１／２波長板を含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記（２ｎ−１）／４波長板と前記（２ｍ−１）／４波長板は、１／４波長板であることを特徴とする請求項９または１０に記載の液晶表示装置。
12. 前記半透過手段が前記液晶パネルの内部に形成されたことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の液晶表示装置。
13. 前記液晶パネルは前記液晶層を挟持する透明基板と対向基板を有し、前記第一の偏光板は前記透明基板側の外方に設けられ、前記第二の偏光板は前記対向基板側の外方に設けられ、
    前記半透過手段は前記対向基板上に設けられ、前記半透過手段の上には絶縁膜を介して対向電極が形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記液晶パネルは前記液晶層を挟持するとともに、駆動用の透明電極が設けられた透明基板及び駆動用の対向電極が設けられた対向基板を有し、前記第一の偏光板は前記透明基板側の外方に設けられ、前記第二の偏光板は前記対向基板側の外方に設けられ、
    前記半透過手段は、前記対向電極の電気的独立性を維持するようにして前記対向電極の上面または下面に設けられたことを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
15. 前記半透過手段が所定の透過率を有する誘電体多層膜であることを特徴とする請求項請求項１〜１４の何れか一項に記載の液晶表示装置。
16. 前記半透過手段が所定の透過率を有する金属膜層であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の液晶表示装置。
17. 前記半透過手段が前記表示パネルの画素部に対応する位置に開口部を持つことを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の液晶表示装置。
18. 前記第一偏光板側またはその反対側の、どちら側から前記液晶パネルを観察するかに応じて、前記表示パネルに印加する信号を変換処理して前記液晶パネルに供給する駆動回路を備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
19. 前記第一偏光板の外方に、前記第一偏光板側から前記液晶パネルに光を照射するフロントライト型のライトユニットを備えることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

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