JP2007219172A

JP2007219172A - Liquid crystal display device

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Publication number: JP2007219172A
Application number: JP2006039856A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yabuta; 浩志薮田; Shoichi Wada; 正一和田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device having high light utilizing efficiency, wherein a transmission mode utilizing light of a backlight and a reflection mode utilizing external light are switched. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device is provided with: the backlight 4; a main liquid crystal panel 1 wherein a liquid crystal is driven according to the signal of an image to be displayed; a switch liquid crystal panel 2 disposed between the backlight 4 and the main liquid crystal panel 1 and switching the polarized state of transmission light according to driving voltage; and a reflection type polarizing plate 3 disposed between the switch liquid crystal panel 2 and the backlight 4. Display states are switched between the reflection mode and the transmission mode by switching of turning on/off of the backlight 4 and by switching of driving voltage of the switch liquid crystal panel 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、バックライトを利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能な液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of switching between a transmission mode in which display is performed using a backlight and a reflection mode in which display is performed using external light.

従来、携帯電話、携帯型ゲーム機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の携帯型電子機器の表示装置として、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示素子は、それ自体は発光しない、いわゆる非発光型の表示素子であるので、何らかの光源を必要とする。このため、従来の液晶表示装置は、（１）液晶表示素子の背面側にバックライトを備え、バックライト光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置と、（２）液晶表示素子の背面に反射板を備え、外光を利用して表示を行う反射型液晶表示装置との２種類に大別される。反射型液晶表示装置は、バックライトが不要であるため、特に装置全体の低消費電力化に寄与するという利点があるので、屋外で使用されることが多い携帯型電子機器に採用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, liquid crystal display devices have been widely used as display devices for portable electronic devices such as mobile phones, portable game devices, and PDAs (Personal Digital Assistance). Since the liquid crystal display element is a so-called non-light-emitting display element that does not emit light by itself, a certain light source is required. Therefore, the conventional liquid crystal display device includes (1) a transmissive liquid crystal display device that includes a backlight on the back side of the liquid crystal display element and performs display using backlight light, and (2) a back surface of the liquid crystal display element. And a reflective liquid crystal display device that includes a reflector and performs display using external light. Since the reflective liquid crystal display device does not require a backlight, it has an advantage that it contributes particularly to low power consumption of the entire device. Therefore, the reflective liquid crystal display device is employed in portable electronic devices that are often used outdoors.

しかし、補助的な光源を一切持たない完全な反射型液晶表示装置では、外光から十分な光量が得られない場合、コントラストが下がってしまい、特にカラー表示の際に、十分に高品位な画像を表示できないという問題があった。一方、透過型液晶表示装置は、バックライト光によって安定して十分なコントラストが得られる反面、バックライトの電力消費が大きいという問題がある。 However, in a completely reflective liquid crystal display device that does not have any auxiliary light source, if sufficient light quantity cannot be obtained from outside light, the contrast will be lowered, and a sufficiently high quality image will be obtained, especially in color display. There was a problem that could not be displayed. On the other hand, the transmissive liquid crystal display device has a problem that power consumption of the backlight is large while a sufficient contrast can be stably obtained by the backlight light.

そのため、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置との上記の問題を相互に補うべく、１台で反射モードと透過モードとの両方のモードによる表示を切り替え可能な、いわゆる半透過型液晶表示装置も提案されている（例えば特許文献１，２参照）。半透過型液晶表示装置は、十分な外光が得られる場合はバックライトを消灯して反射モードによる表示を行い、外光が十分でない場合はバックライト光を用いた透過モードによる表示を行うものである。 Therefore, a so-called transflective liquid crystal display in which display in both the reflective mode and the transmissive mode can be switched by a single unit in order to compensate the above-described problems of the transmissive liquid crystal display device and the reflective liquid crystal display device. An apparatus has also been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The transflective liquid crystal display device performs display in the reflective mode with the backlight turned off when sufficient external light is obtained, and performs display in the transmissive mode using backlight when the external light is not sufficient It is.

特許文献１の図９には、液晶表示素子とバックライトとの間に半透過反射板を備えた構成が開示されている。この構成によれば、１台で反射モードと透過モードとの両方のモードによる表示が可能であるが、半透過反射板自体が１０％程度光を吸収するので、光量の減少が発生する。これを改善するために、同文献の図１には、液晶表示装置において液晶を挟持する一対の基板の一方に、外光を反射させる反射板と、バックライトからの光を液晶層へ向かって透過させる開口部とを所定の面積比で設けた構成が開示されている。 FIG. 9 of Patent Document 1 discloses a configuration in which a transflective plate is provided between a liquid crystal display element and a backlight. According to this configuration, the display in both the reflection mode and the transmission mode can be performed by one unit, but the transflective plate itself absorbs about 10% of light, so that the amount of light is reduced. In order to improve this, FIG. 1 of the same document shows a reflection plate that reflects external light on one of a pair of substrates sandwiching liquid crystal in a liquid crystal display device, and light from a backlight toward a liquid crystal layer. The structure which provided the opening part to permeate | transmit with a predetermined area ratio is disclosed.

また、特許文献２には、バックライト付き液晶ディスプレイの表示部の反射板を着脱自在にし、明所では反射板を付けると共にバックライトを消灯して全反射型の表示とし、暗所では反射板を取り外すと共にバックライトを点灯して全透過型の表示とする構成が開示されている。
特開２００１−１２５０９４号公報（図１，図９）特開平５−１８８３６８号公報（図３） Further, in Patent Document 2, a reflection plate of a display unit of a liquid crystal display with a backlight is made detachable, a reflection plate is attached in a bright place and a backlight is turned off to make a total reflection display, and a reflection plate in a dark place. And a configuration in which a backlight is turned on to make a totally transmissive display is disclosed.
JP 2001-125044 A (FIGS. 1 and 9) Japanese Patent Laid-Open No. 5-188368 (FIG. 3)

しかしながら、上記特許文献１の図１に開示された従来の構成によっても、光量の減少を皆無にすることはできない。反射モードでは、開口部から背面側への光の漏れが生じ、透過モードでは、バックライト光が反射板の背面でバックライト側へ反射されるからである。また、上記特許文献２に開示された構成では、光利用率は向上されるものの、反射板の脱着の手間がかかり、また、反射板を取り外したときの保管が面倒であるという問題がある。 However, even with the conventional configuration disclosed in FIG. This is because, in the reflection mode, light leaks from the opening to the back side, and in the transmission mode, the backlight light is reflected to the backlight side on the back surface of the reflection plate. Moreover, although the light utilization rate is improved in the configuration disclosed in Patent Document 2, there is a problem in that it takes time to attach and detach the reflecting plate, and storage when the reflecting plate is removed is troublesome.

これらの問題を鑑み、本発明は、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供することを目的とする。 In view of these problems, the present invention can switch between a transmission mode in which display is performed using backlight light and a reflection mode in which display is performed using external light, and the light use efficiency is high. An object is to provide a high liquid crystal display device.

上記の目的を達成するために、本発明にかかる液晶表示装置は、バックライトと、表示すべき画像信号に応じて液晶が駆動されるメイン液晶パネルと、前記バックライトとメイン液晶パネルとの間に配置され、駆動電圧に応じて透過光の偏光状態を切り替えるスイッチ液晶パネルと、前記スイッチ液晶パネルとバックライトとの間に配置された反射型偏光板とを備え、前記バックライトの点灯／消灯の切り替えと、前記スイッチ液晶パネルの駆動電圧の切り替えとにより、表示状態を反射モードと透過モードとの間で切り替えることを特徴とする（第１の構成）。 In order to achieve the above object, a liquid crystal display device according to the present invention includes a backlight, a main liquid crystal panel in which liquid crystal is driven according to an image signal to be displayed, and the backlight and the main liquid crystal panel. A switch liquid crystal panel that switches a polarization state of transmitted light according to a driving voltage, and a reflective polarizing plate disposed between the switch liquid crystal panel and the backlight, and the backlight is turned on / off. The display state is switched between the reflective mode and the transmissive mode by switching between and the switching voltage of the switch liquid crystal panel (first configuration).

この第１の構成によれば、反射型偏光板を用いることにより、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供することができる。 According to the first configuration, by using the reflective polarizing plate, it is possible to switch between a transmission mode in which display is performed using backlight light and a reflection mode in which display is performed using external light. In addition, a liquid crystal display device with high light utilization efficiency can be provided.

本発明にかかる液晶表示装置において、前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された第１および第２の偏光板とを備え、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に平行または直交するよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、前記バックライトが点灯しているときに、前記バックライトから出射され、前記反射型偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうちスイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記第２の偏光板の偏光透過軸に平行とすることにより表示状態を透過モードとし、前記バックライトが消灯しているときに、前記メイン液晶パネルから前記第２の偏光板へ入射し、当該第２の偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記反射型偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記反射型偏光板の偏光透過軸に対して直角とすることにより表示状態を反射モードとすることが好ましい（第２の構成）。 In the liquid crystal display device according to the present invention, the main liquid crystal panel includes a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent substrates, and a first and a second disposed between the pair of transparent substrates. A second polarizing plate, and the reflective polarizing plate has a polarization transmission axis parallel to a polarization transmission axis of a second polarizing plate arranged on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates, or The switch liquid crystal panel is arranged orthogonally, and the switch liquid crystal panel is emitted from the backlight when the backlight is lit, passes through the reflective polarizing plate, and enters the switch liquid crystal panel. Of the pair of polarizing plates of the main liquid crystal panel, the polarization plane of the polarized light emitted to the second polarizing plate disposed on the switch liquid crystal panel side is parallel to the polarization transmission axis of the second polarizing plate. When the backlight is turned off, the display state enters the second polarizing plate from the main liquid crystal panel, passes through the second polarizing plate, and enters the switch liquid crystal panel. The polarization state of polarized light emitted from the switch liquid crystal panel to the reflective polarizing plate is preferably perpendicular to the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate so that the display state is set to the reflective mode (first). 2 configuration).

上記の第２の構成において、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に直交するよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加せず、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加するスイッチ回路をさらに備えたことが好ましい（第３の構成）。この第３の構成によれば、バックライトの点灯時すなわち透過モード時にスイッチ液晶パネルに駆動電圧を印加しないので、透過モードでの使用頻度が高い場合に、消費電力を節減できる。 In the second configuration, the reflective polarizing plate has a polarization transmission axis of a second polarizing plate arranged on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates of the main liquid crystal panel. The switch liquid crystal panel rotates the polarization plane of incident light by 90 degrees in a state where no drive voltage is applied, and transmits the polarization plane of incident light when a predetermined drive voltage is applied. A switch circuit that applies the predetermined drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned off without transmitting the drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned on. Further, it is preferable to provide (third configuration). According to the third configuration, since the drive voltage is not applied to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned on, that is, in the transmissive mode, power consumption can be reduced when the frequency of use in the transmissive mode is high.

上記の第２の構成において、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸と平行になるよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加し、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加しないスイッチ回路をさらに備えたことが好ましい（第４の構成）。 In the second configuration, the reflective polarizing plate has a polarization transmission axis of a second polarizing plate arranged on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates of the main liquid crystal panel. The switch liquid crystal panel rotates the polarization plane of incident light by 90 degrees in a state where no drive voltage is applied, and transmits the polarization plane of incident light when a predetermined drive voltage is applied. A switch circuit that transmits the light without rotating and applies the predetermined drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned on, and applies no drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned off. It is preferable to further provide (fourth configuration).

本発明にかかる液晶表示装置において、前記反射型偏光板と前記メイン液晶パネルの液晶層との間に、拡散板をさらに備えたことが好ましい（第５の構成）。反射型偏光板による反射は鏡面反射であるので、前記反射型偏光板と前記メイン液晶パネルの液晶層との間に拡散板を配置することにより、表示ムラを低減できるからである。 In the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that a diffusion plate is further provided between the reflective polarizing plate and the liquid crystal layer of the main liquid crystal panel (fifth configuration). This is because the reflection by the reflection-type polarizing plate is specular reflection, and display unevenness can be reduced by disposing a diffusion plate between the reflection-type polarizing plate and the liquid crystal layer of the main liquid crystal panel.

この第５の構成においては、前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された一対の偏光板とを備え、前記拡散板が、前記メイン液晶パネルにおいて、前記液晶層よりもスイッチ液晶パネル側に配置された透明基板と偏光板との間に配置されたことがさらに好ましい（第６の構成）。拡散板がメイン液晶パネルの液晶層にできるだけ近く、かつ、反射型偏光板からできるだけ遠くにある方が、メイン液晶パネルの画像の影が、反射型偏光板へ映り込むことを効果的に防止できるからである。 In the fifth configuration, the main liquid crystal panel includes a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent substrates, and a pair of polarizing plates disposed with the pair of transparent substrates interposed therebetween. It is further preferable that the diffusion plate is disposed between the transparent substrate disposed on the switch liquid crystal panel side with respect to the liquid crystal layer and the polarizing plate in the main liquid crystal panel (sixth configuration). . When the diffuser plate is as close as possible to the liquid crystal layer of the main liquid crystal panel and as far as possible from the reflective polarizing plate, the shadow of the image on the main liquid crystal panel can be effectively prevented from being reflected on the reflective polarizing plate. Because.

本発明にかかる液晶表示装置において、前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、９０度ツイスト配向のネマティック液晶を含むことが好ましい（第７の構成）。あるいは、本発明にかかる液晶表示装置において、前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶を含むことも好ましい（第８の構成）。 In the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel includes 90 degree twisted nematic liquid crystal (seventh configuration). Alternatively, in the liquid crystal display device according to the present invention, it is preferable that the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel includes a homogeneous alignment nematic liquid crystal having a retardation of λ / 2 (eighth configuration).

本発明にかかる液晶表示装置において、前記反射型偏光板としては、直線偏光分離フィルムを用いることができる（第９の構成）。 In the liquid crystal display device according to the present invention, a linearly polarized light separating film can be used as the reflective polarizing plate (ninth configuration).

本発明によれば、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, a liquid crystal display device capable of switching between a transmission mode in which display is performed using backlight light and a reflection mode in which display is performed using external light, and has high light use efficiency. Can be provided.

図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。なお、図１は、説明の便宜上、本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる液晶表示装置は、図１および本明細書で参照する各図に示されていない、任意の構成部材を備え得る。また、図１および本明細書で参照する各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. For the sake of convenience, FIG. 1 shows only the main members necessary for explaining the present invention in a simplified manner among the constituent members of the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention. Therefore, the liquid crystal display device according to the present invention can include arbitrary constituent members that are not shown in FIG. 1 and the drawings referred to in this specification. In addition, the dimensions of the members in FIG. 1 and the drawings referred to in this specification do not faithfully represent the actual dimensions of the constituent members, the dimensional ratios of the members, or the like.

図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、画像を表示するメイン液晶パネル１と、液晶表示装置１００の表示モードを透過モードと反射モードとの間で切り替えるために用いられるスイッチ液晶パネル２との２枚の液晶パネルを備えている。なお、図１において、図中の上側が観察者側である。すなわち、メイン液晶パネル１が観察者側に配置され、スイッチ液晶パネル２は、メイン液晶パネル１の背面側に配置される。スイッチ液晶パネル２の背面側には、バックライト４が設けられている。 As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 100 of this embodiment includes a main liquid crystal panel 1 that displays an image, and a switch that is used to switch the display mode of the liquid crystal display device 100 between a transmissive mode and a reflective mode. The liquid crystal panel 2 and two liquid crystal panels are provided. In FIG. 1, the upper side in the figure is the observer side. That is, the main liquid crystal panel 1 is disposed on the viewer side, and the switch liquid crystal panel 2 is disposed on the back side of the main liquid crystal panel 1. A backlight 4 is provided on the back side of the switch liquid crystal panel 2.

メイン液晶パネル１は、一対の透明基板１１，１２と、偏光板（吸収型偏光板）１４，１５とを備えている。透明基板１１，１２の間に、液晶層（図示せず）が挟持されている。メイン液晶パネル１としては、文字または画像を表示可能な液晶パネルであれば、任意の液晶パネルを用いることができる。メイン液晶パネル１の液晶モード、パネル構造、および駆動モード等には何ら限定がない。また、メイン液晶パネル１は、カラー表示が可能なパネルであっても良いし、モノクロ表示専用のパネルであっても良い。また、バックライト４も、公知の任意のバックライトを適用できる。 The main liquid crystal panel 1 includes a pair of transparent substrates 11 and 12 and polarizing plates (absorption polarizing plates) 14 and 15. A liquid crystal layer (not shown) is sandwiched between the transparent substrates 11 and 12. As the main liquid crystal panel 1, any liquid crystal panel can be used as long as it can display characters or images. There are no limitations on the liquid crystal mode, the panel structure, the drive mode, and the like of the main liquid crystal panel 1. The main liquid crystal panel 1 may be a panel capable of color display, or may be a panel dedicated to monochrome display. The backlight 4 can be any known backlight.

メイン液晶パネル１の偏光板１４，１５は、偏光透過軸に平行な偏光成分を透過させ、他の偏光成分を吸収する。偏光板１４，１５は、それぞれ適宜配置される。また、メイン液晶パネル１において、透明基板１２と偏光板１４との間には、拡散板１３が配置されている。 The polarizing plates 14 and 15 of the main liquid crystal panel 1 transmit polarized components parallel to the polarization transmission axis and absorb other polarized components. The polarizing plates 14 and 15 are appropriately disposed. In the main liquid crystal panel 1, a diffusion plate 13 is disposed between the transparent substrate 12 and the polarizing plate 14.

スイッチ液晶パネル２も、メイン液晶パネル１と同様に、一対の透明基板２１，２２を備え、その間に液晶層（図示せず）を挟持している。 Similarly to the main liquid crystal panel 1, the switch liquid crystal panel 2 includes a pair of transparent substrates 21 and 22, and a liquid crystal layer (not shown) is sandwiched therebetween.

スイッチ液晶パネル２とバックライト４との間には、反射型偏光板３が配置されている。反射型偏光板３は、一般的には、複屈折性を有する高分子フィルムの積層体であり、偏光透過軸に平行な偏光成分のみを透過させ、他の偏光成分を反射する。反射型偏光板３には、大別して、直線偏光分離フィルムと円偏光分離フィルムとがあり、本発明にはいずれも適用可能である。なお、本実施形態では、反射型偏光板３として直線偏光分離フィルム（ｐ波ｓ波分離フィルム）を用いるものとして、以下の説明を行う。直線偏光分離フィルムとしては、例えば、住友スリーエム株式会社製のＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film、商品名）等を市場にて入手可能である。反射型偏光板３は、その偏光透過軸が、偏光板１４の偏光透過軸と平行あるいは直交するように配置される。 A reflective polarizing plate 3 is disposed between the switch liquid crystal panel 2 and the backlight 4. The reflective polarizing plate 3 is generally a laminate of polymer films having birefringence, and transmits only a polarized component parallel to the polarization transmission axis and reflects other polarized components. The reflective polarizing plate 3 is roughly classified into a linearly polarized light separating film and a circularly polarized light separating film, and any of them can be applied to the present invention. In the present embodiment, the following description will be given on the assumption that a linearly polarized light separating film (p wave s wave separating film) is used as the reflective polarizing plate 3. As the linearly polarized light separating film, for example, DBEF (Dual Brightness Enhancement Film, trade name) manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd. is available on the market. The reflective polarizing plate 3 is arranged so that its polarization transmission axis is parallel or orthogonal to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14.

メイン液晶パネル１とスイッチ液晶パネル２とは、それぞれ独立した駆動回路（図示せず）によって駆動される。メイン液晶パネル１は、所望の画像を表示すべく、メイン液晶パネル１の駆動回路によって駆動制御される。メイン液晶パネル１は、上述したとおり、液晶モードや駆動方法等に何らの限定もない。一方、スイッチ液晶パネル２としては、本実施形態では反射型偏光板３として直線偏光分離フィルム（ｐ波ｓ波分離フィルム）を用いるので、液晶層に対する印加電圧（液晶印加電圧）のＯＮ／ＯＦＦ切り替えによって、透過光の偏波面を９０度回転させる液晶パネルを用いる。このようなスイッチ液晶パネル２の好適な例としては、これらのみに限定されないが、例えば、９０度ツイスト配向のネマティック液晶セル（ＴＮモード）や、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶セル等が挙げられる。 The main liquid crystal panel 1 and the switch liquid crystal panel 2 are driven by independent drive circuits (not shown). The main liquid crystal panel 1 is driven and controlled by a drive circuit of the main liquid crystal panel 1 to display a desired image. As described above, the main liquid crystal panel 1 has no limitation on the liquid crystal mode and the driving method. On the other hand, the switch liquid crystal panel 2 uses a linearly polarized light separating film (p-wave s-wave separating film) as the reflective polarizing plate 3 in this embodiment, so that the applied voltage (liquid crystal applied voltage) to the liquid crystal layer is switched ON / OFF. Therefore, a liquid crystal panel that rotates the polarization plane of transmitted light by 90 degrees is used. Suitable examples of such a switch liquid crystal panel 2 are not limited to these, but include, for example, a 90 degree twist alignment nematic liquid crystal cell (TN mode), a homogeneous alignment nematic liquid crystal cell with retardation of λ / 2, and the like. Is mentioned.

スイッチ液晶パネル２は、面全体として透過光の偏光状態を切り替えられれば良いので、画素単位での制御を必要とするメイン液晶パネル１とは異なり、液晶を駆動するための電極構造は簡単で良い。本実施形態では、スイッチ液晶パネル２の透明基板２１，２２は、単純マトリクス型の透明電極を有するものとする。ただし、透明基板２１，２２のそれぞれにベタ状の共通電極（透明基板２１，２２の全面に設けられた電極）が設けられた構成であっても良い。 Since the switch liquid crystal panel 2 only needs to be able to switch the polarization state of the transmitted light as a whole surface, the electrode structure for driving the liquid crystal may be simple, unlike the main liquid crystal panel 1 that requires control in units of pixels. . In this embodiment, the transparent substrates 21 and 22 of the switch liquid crystal panel 2 are assumed to have simple matrix type transparent electrodes. However, a configuration in which each of the transparent substrates 21 and 22 is provided with a solid common electrode (an electrode provided on the entire surface of the transparent substrates 21 and 22) may be employed.

また、上述のとおり、スイッチ液晶パネル２のＯＮ／ＯＦＦによって、液晶表示装置１００の透過モードと反射モードとが切り替えられるので、スイッチ液晶パネル２の駆動回路は、バックライト４の点灯制御回路と連動していることが好ましい。すなわち、透過モードではバックライト４を点灯させ、反射モードではバックライト４を消灯させるためである。 Further, as described above, since the transmission mode and the reflection mode of the liquid crystal display device 100 are switched by turning on / off the switch liquid crystal panel 2, the drive circuit of the switch liquid crystal panel 2 is interlocked with the lighting control circuit of the backlight 4. It is preferable. That is, the backlight 4 is turned on in the transmission mode, and the backlight 4 is turned off in the reflection mode.

前記のとおり、液晶表示装置１００において、反射型偏光板３は、その偏光透過軸が、偏光板１４の偏光透過軸と平行または直交するように配置される。ここで、図２および図３に、液晶表示装置１００における各軸の配置関係の具体的な例をいくつか示す。 As described above, in the liquid crystal display device 100, the reflective polarizing plate 3 is arranged so that its polarization transmission axis is parallel or orthogonal to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14. Here, FIG. 2 and FIG. 3 show some specific examples of the arrangement relationship of the axes in the liquid crystal display device 100.

図２は、スイッチ液晶パネル２としてＴＮ配向の液晶セルを用いた場合の例、図３は、スイッチ液晶パネル２としてホモジニアス配向の液晶セルを用いた場合の例を示す。なお、図２および図３は、あくまでも本発明の実施例を提示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲をこれらの構成に限定する意図はない。 FIG. 2 shows an example in which a TN-aligned liquid crystal cell is used as the switch liquid crystal panel 2, and FIG. 3 shows an example in which a homogeneous-aligned liquid crystal cell is used as the switch liquid crystal panel 2. 2 and 3 are merely examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not intended to be limited to these configurations.

図２（ａ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸Ｒ₂₁とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸Ｒ₂₂と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、４００〜２０００ｎｍである。 In the configuration of FIG. 2A, the switch liquid crystal panel 2 is a TN-aligned liquid crystal cell, and the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate ₁₄ and the alignment of the transparent substrate 21 on the upper side (observer side) of the switch liquid crystal panel 2. and the shaft R ₂₁ are parallel. Further, the alignment axis R ₂₂ of the transparent substrate 22 below the switch liquid crystal panel 2 and the polarization transmission axis X _{3 of the} reflective polarizing plate 3 are parallel. The liquid crystal retardation of the switch liquid crystal panel 2 is 400 to 2000 nm.

図２（ｂ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸と、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸と、反射型偏光板３の偏光透過軸とは直交する。また、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、４００〜２０００ｎｍである。 In the configuration of FIG. 2B, the switch liquid crystal panel 2 is a TN-oriented liquid crystal cell, the polarization transmission axis of the polarizing plate 14, and the alignment axis of the transparent substrate 21 on the upper side (observer side) of the switch liquid crystal panel 2. Are parallel. Further, the orientation axis of the transparent substrate 22 below the switch liquid crystal panel 2 and the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 are orthogonal to each other. The liquid crystal retardation of the switch liquid crystal panel 2 is 400 to 2000 nm.

図３（ａ）および（ｂ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がホモジニアス配向（並行配向）の液晶セルである。これらの構成においては、偏光板１４の偏光透過軸に対して、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸が４５度の傾きを有する。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸は、上側の透明基板２１の配向軸と平行である。反射型偏光板３の偏光透過軸は、偏光板１４の偏光透過軸に直交する。この構成により、スイッチ液晶パネル２は、１／２波長板のように機能する。すなわち、液晶層に電圧が印加されない状態では、１／２波長板として、入射する直線偏光の偏波面を９０°回転させ、液晶層に電圧が印加されると偏波面を回転させない。また、可視光の波長がおよそ４００〜７６０ｎｍであり、ＢＧＲの各色光の波長がおよそ４４０〜６４０ｎｍの範囲にあることから、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、ＢＧＲ光の波長の約半分の範囲、すなわち、およそ２２０〜３２０ｎｍの範囲とすることが好ましい。 3A and 3B, the switch liquid crystal panel 2 is a liquid crystal cell of homogeneous alignment (parallel alignment). In these configurations, the orientation axis of the transparent substrate 21 on the upper side (observer side) of the switch liquid crystal panel 2 has an inclination of 45 degrees with respect to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14. The alignment axis of the lower transparent substrate 22 on the switch liquid crystal panel 2 is parallel to the alignment axis of the upper transparent substrate 21. The polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 is orthogonal to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14. With this configuration, the switch liquid crystal panel 2 functions like a half-wave plate. That is, when no voltage is applied to the liquid crystal layer, the polarization plane of the incident linearly polarized light is rotated by 90 ° as a half-wave plate, and when the voltage is applied to the liquid crystal layer, the polarization plane is not rotated. Further, since the wavelength of visible light is about 400 to 760 nm and the wavelength of each color light of BGR is in the range of about 440 to 640 nm, the liquid crystal retardation of the switch liquid crystal panel 2 is in the range of about half of the wavelength of BGR light. That is, it is preferable to set it in the range of about 220 to 320 nm.

図３（ｃ）および（ｄ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がホモジニアス配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸に対して、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸が４５度の傾きを有する。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸は、上側の透明基板２１の配向軸と平行である。反射型偏光板３の偏光透過軸は、偏光板１４の偏光透過軸に平行である。また、図３（ａ）および（ｂ）の構成と同様に、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションはおよそ２２０〜３２０ｎｍの範囲とすることが好ましい。 3C and 3D, the switch liquid crystal panel 2 is a homogeneously oriented liquid crystal cell, and is transparent above the switch liquid crystal panel 2 (observer side) with respect to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14. The orientation axis of the substrate 21 has an inclination of 45 degrees. The alignment axis of the lower transparent substrate 22 on the switch liquid crystal panel 2 is parallel to the alignment axis of the upper transparent substrate 21. The polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 is parallel to the polarization transmission axis of the polarizing plate 14. Moreover, it is preferable that the liquid crystal retardation of the switch liquid crystal panel 2 be in the range of about 220 to 320 nm, as in the configurations of FIGS. 3 (a) and 3 (b).

なお、図２および図３では、偏光板１４の偏光透過軸と反射型偏光板３の偏光透過軸とを示したが、偏光板１４の偏光吸収軸と反射型偏光板３の偏光反射軸とが、図２および図３に示す関係と同様に配置されていれば、図２および図３に示した構成と同様の効果を奏する。 2 and 3, the polarization transmission axis of the polarizing plate 14 and the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 are shown. However, the polarization absorption axis of the polarizing plate 14 and the polarization reflection axis of the reflective polarizing plate 3 However, if they are arranged in the same manner as in the relationship shown in FIGS. 2 and 3, the same effects as in the configuration shown in FIGS.

また、図２および図３では、偏光板１４および反射型偏光板３の偏光透過軸が、パネルの短辺または長辺と平行な構成例のみを示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。上述したように、メイン液晶パネル１の下側の偏光板１４の偏光透過軸に対して、反射型偏光板３の偏光透過軸が平行または直交するように配置されれば良い。すなわち、メイン液晶パネル１の偏光板１４は、メイン液晶パネル１に要求される表示特性に合わせて軸配置が決定されているので、偏光板１４の偏光透過軸は、必ずしも、メイン液晶パネル１の短辺または長辺と平行ではない。従って、反射型偏光板３の偏光透過軸の向きは、メイン液晶パネル１の下側の偏光板１４の軸配置に応じて決定すれば良い。また、このように決定された反射型偏光板３の偏光透過軸の向きに応じて、スイッチ液晶パネル２の配向軸方向を決定すれば良い。 2 and 3, only the configuration example in which the polarization transmission axes of the polarizing plate 14 and the reflective polarizing plate 3 are parallel to the short side or the long side of the panel is shown, but the embodiment of the present invention is not limited thereto. It is not limited. As described above, the polarizing transmission axis of the reflective polarizing plate 3 may be arranged so as to be parallel or orthogonal to the polarizing transmission axis of the polarizing plate 14 on the lower side of the main liquid crystal panel 1. That is, since the polarizing plate 14 of the main liquid crystal panel 1 has an axial arrangement determined in accordance with the display characteristics required for the main liquid crystal panel 1, the polarizing transmission axis of the polarizing plate 14 is not necessarily the same as that of the main liquid crystal panel 1. Not parallel to short or long side. Therefore, the direction of the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 may be determined according to the axial arrangement of the polarizing plate 14 on the lower side of the main liquid crystal panel 1. Further, the orientation axis direction of the switch liquid crystal panel 2 may be determined according to the direction of the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 thus determined.

ここで、図４，５を参照して、液晶表示装置１００の表示モードを透過モードと反射モードとの間で切り替える動作の原理について説明する。なお、図４，５では、拡散板１３の図示を省略している。また、図４，５において、両矢印記号は偏波面が紙面に平行な状態を表し、白丸の中に黒点を示した記号は、偏波面が紙面に垂直な状態を表す。 Here, the principle of the operation of switching the display mode of the liquid crystal display device 100 between the transmission mode and the reflection mode will be described with reference to FIGS. 4 and 5, illustration of the diffusion plate 13 is omitted. 4 and 5, a double-headed arrow symbol indicates a state in which the plane of polarization is parallel to the paper surface, and a symbol having a black dot in a white circle indicates a state in which the polarization surface is perpendicular to the paper surface.

図４（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）に示したように、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが直交するように配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。図５（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）に示したように、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。 4A and 4B, as shown in FIG. 2A, the switch liquid crystal panel 2 is a TN-oriented liquid crystal cell, and the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate ₁₄ and the reflective polarizing plate FIG. 6 is a schematic diagram showing the state of light in each of a transmission mode and a reflection mode when arranged so that _three polarization transmission axes X ₃ are orthogonal to each other. 5A and 5B, as shown in FIG. 2A, the switch liquid crystal panel 2 is a TN-oriented liquid crystal cell, and the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate ₁₄ and the reflective polarizing plate It is a schematic diagram which shows the state of the light in each of the transmission mode and reflection mode when the polarization transmission axis X3 of ₃ is arrange | positioned in parallel.

図４（ａ）および（ｂ）に示した場合、並びに図５（ａ）および（ｂ）に示した場合のいずれにおいても、スイッチ液晶パネル２は、バックライト４が点灯しているときは、バックライト４から出射され、反射型偏光板３を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２からメイン液晶パネル１の下側の偏光板１４に出射される偏光の偏波面を、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₃に平行とすることにより、表示状態を透過モードとする。また、スイッチ液晶パネル２は、バックライト４が消灯しているときは、メイン液晶パネル１から偏光板１４へ入射し、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２から反射型偏光板３に出射される偏光の偏波面を、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃に対して直角とすることにより、表示状態を反射モードとする。 In any of the cases shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) and the cases shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the switch liquid crystal panel 2 can be used when the backlight 4 is lit. A polarization plane of polarized light emitted from the backlight 4, transmitted through the reflective polarizing plate 3 and incident on the switch liquid crystal panel 2, and emitted from the switch liquid crystal panel 2 to the polarizing plate 14 below the main liquid crystal panel 1, By making the polarizing plate 14 parallel to the polarization transmission axis X ₃ , the display state is set to the transmission mode. When the backlight 4 is turned off, the switch liquid crystal panel 2 enters the polarizing plate 14 from the main liquid crystal panel 1, passes through the polarizing plate 14 and enters the switch liquid crystal panel 2. By making the plane of polarization of the polarized light emitted from the reflection polarizing plate 3 perpendicular to the polarization transmission axis X ₃ of the reflection polarizing plate 3, the display state is set to the reflection mode.

図２（ａ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが直交するように配置された場合は、透過モードでは、図４（ａ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を点灯すると共に、スイッチ液晶パネル２を電圧無印加状態（ＯＦＦ）とする。これにより、バックライト４から出射する光（非偏光）のうち、反射型偏光板３の偏光透過軸に平行な偏光成分が反射型偏光板３を透過して、スイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２のＴＮ液晶層により、偏波面が９０度回転される。従って、スイッチ液晶パネル２から出射する光は、偏光板１４を透過し、メイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが直交するように配置された構成では、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとすることにより、透過モードでの表示が可能となる。 As shown in FIG. 2 (a), if the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is arranged perpendicular, in the transmission mode, Fig 4 As shown in (a), the switch circuit 25 turns on the backlight 4 and sets the switch liquid crystal panel 2 in a voltage non-application state (OFF). Thereby, of the light (non-polarized light) emitted from the backlight 4, the polarization component parallel to the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 is transmitted through the reflective polarizing plate 3 and is incident on the switch liquid crystal panel 2. The plane of polarization is rotated 90 degrees by the TN liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel 2. Accordingly, the light emitted from the switch liquid crystal panel 2 passes through the polarizing plate 14 and enters the main liquid crystal panel 1. As described above, in the deployed configuration to the polarizing transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is perpendicular, backlighting 4, OFF the switching liquid crystal panel 2 By doing so, display in the transmissive mode is possible.

また、反射モードにする場合は、図４（ｂ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を消灯すると共に、スイッチ液晶パネル２へ液晶を駆動する所定の電圧（駆動電圧）を印加する。これにより、外光（非偏光）のうち、偏光板１５の偏光透過軸に平行な偏光成分は、メイン液晶パネル１によって、その偏波面が偏光板１４の偏光透過軸と平行になるよう回転されると、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２の液晶層は、入射した偏光を、その偏波面を回転させずにそのまま透過させる。偏光板１４の偏光透過軸と反射型偏光板３の偏光透過軸は直交しているので、スイッチ液晶パネル２を透過して反射型偏光板３へ入射した偏光は、反射型偏光板３で反射され、スイッチ液晶パネル２へ再入射し、偏光板１４を透過してメイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、図２（ａ）で示したように偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが直交するように配置された構成では、バックライト４を消灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＮとすることにより、反射モードでの表示が可能となる。 In the reflection mode, as shown in FIG. 4B, the switch circuit 25 turns off the backlight 4 and applies a predetermined voltage (drive voltage) for driving the liquid crystal to the switch liquid crystal panel 2. To do. Thereby, the polarization component parallel to the polarization transmission axis of the polarizing plate 15 in the external light (non-polarized light) is rotated by the main liquid crystal panel 1 so that the polarization plane is parallel to the polarization transmission axis of the polarization plate 14. Then, the light passes through the polarizing plate 14 and enters the switch liquid crystal panel 2. Here, the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel 2 transmits the incident polarized light as it is without rotating its polarization plane. Since the polarization transmission axis of the polarizing plate 14 and the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 are orthogonal to each other, the polarized light transmitted through the switch liquid crystal panel 2 and incident on the reflective polarizing plate 3 is reflected by the reflective polarizing plate 3. Then, the light reenters the switch liquid crystal panel 2, passes through the polarizing plate 14, and enters the main liquid crystal panel 1. As described above, in the configuration in which the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is arranged so as to be perpendicular as shown in FIG. 2 (a), the backlight 4 Is turned off and the switch liquid crystal panel 2 is turned on to enable display in the reflection mode.

一方、図２（ｂ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された構成の場合、透過モードでは、図５（ａ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２へ、液晶を駆動する所定の電圧を印加する。これにより、バックライト４から出射する光（非偏光）のうち、反射型偏光板３の偏光透過軸に平行な偏光成分が、反射型偏光板３を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２の液晶層は、入射した偏光を、その偏波面を回転させずにそのまま透過させる。スイッチ液晶パネル２から出射した偏光は、偏光板１４を透過し、メイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された構成では、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＮとすることにより、透過モードでの表示が可能となる。 On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), if the configuration and the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 are arranged in parallel, in the transmission mode, Fig. As shown in FIG. 5A, the switch circuit 25 turns on the backlight 4 and applies a predetermined voltage for driving the liquid crystal to the switch liquid crystal panel 2. Thereby, of the light (non-polarized light) emitted from the backlight 4, the polarization component parallel to the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3 is transmitted through the reflective polarizing plate 3 and enters the switch liquid crystal panel 2. Here, the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel 2 transmits the incident polarized light as it is without rotating its polarization plane. The polarized light emitted from the switch liquid crystal panel 2 passes through the polarizing plate 14 and enters the main liquid crystal panel 1. As described above, in the configuration in which the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 are arranged in parallel, backlighting 4, and ON the switching liquid crystal panel 2 As a result, display in the transmissive mode is possible.

また、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された構成の場合、反射モードでは、図５（ｂ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を消灯すると共に、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとする。これにより、外光（非偏光）のうち、偏光板１５の偏光透過軸に平行な偏光成分は、メイン液晶パネル１によって、その偏波面が偏光板１４の偏光透過軸と平行になるよう回転されると、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２のＴＮ液晶層は、入射した偏光の偏波面を９０度回転させる。これにより、スイッチ液晶パネル２から出射した光は、反射型偏光板３で反射され、スイッチ液晶パネル２へ再入射し、偏光板１４を透過してメイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された構成では、バックライト４を消灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとすることにより、反射モードでの表示が可能となる。 Further, in the case of the configuration in which the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 are arranged in parallel, in the reflection mode, as shown in FIG. 5 (b), the switch circuit 25 turns off the backlight 4 and turns off the switch liquid crystal panel 2. Thereby, the polarization component parallel to the polarization transmission axis of the polarizing plate 15 in the external light (non-polarized light) is rotated by the main liquid crystal panel 1 so that the polarization plane is parallel to the polarization transmission axis of the polarization plate 14. Then, the light passes through the polarizing plate 14 and enters the switch liquid crystal panel 2. Here, the TN liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel 2 rotates the polarization plane of the incident polarized light by 90 degrees. Thereby, the light emitted from the switch liquid crystal panel 2 is reflected by the reflective polarizing plate 3, reenters the switch liquid crystal panel 2, passes through the polarizing plate 14, and enters the main liquid crystal panel 1. As described above, in the polarization transmission axis X ₁₄ and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is parallel to the arrangement of the polarizer 14, and turns off the backlight 4, and OFF the switching liquid crystal panel 2 Thus, display in the reflection mode becomes possible.

図４および図５では、メイン液晶パネル１とスイッチ液晶パネル２がＴＮ液晶である構成を例示したが、前述したように、メイン液晶パネル１の液晶モードは任意であり、スイッチ液晶パネル２の液晶モードもＴＮ液晶に限定されない。例えば、スイッチ液晶パネル２として、図３（ａ）〜（ｄ）に示したように、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶セルを用いる場合、図３（ａ）および（ｂ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが直交するように配置された構成の場合、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦにすることにより透過モードとなり、ＯＮ（液晶駆動電圧を印加）にすることにより反射モードとなる。また、図３（ｃ）および（ｄ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ₁₄と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ₃とが平行に配置された構成の場合、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦにすることにより反射モードとなり、ＯＮ（液晶駆動電圧を印加）にすることにより透過モードとなる。 4 and 5 exemplify a configuration in which the main liquid crystal panel 1 and the switch liquid crystal panel 2 are TN liquid crystals, but as described above, the liquid crystal mode of the main liquid crystal panel 1 is arbitrary, and the liquid crystal of the switch liquid crystal panel 2 is arbitrary. The mode is not limited to TN liquid crystal. For example, when a homogeneous alignment nematic liquid crystal cell having a retardation of λ / 2 is used as the switch liquid crystal panel 2 as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), it is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). as, in the configuration where the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is arranged perpendicular, transmission mode by the OFF switch liquid crystal panel 2 Thus, the reflection mode is set by turning on (applying the liquid crystal driving voltage). Further, as shown in FIG. 3 (c) and (d), if the configuration where the polarization transmission axis X ₁₄ of the polarizing plate 14 and the polarizing transmission axis X ₃ of the reflective polarizer 3 is arranged parallel to the switches When the liquid crystal panel 2 is turned off, the reflection mode is set. When the liquid crystal panel 2 is turned on (a liquid crystal driving voltage is applied), the transmission mode is set.

図４および図５では、スイッチ液晶パネル２のＯＮ／ＯＦＦを制御する回路と、バックライト４の点灯／消灯を制御する回路とが共通である例を示したが、これらの回路は独立に設けられていても良い。 4 and 5 show an example in which the circuit for controlling ON / OFF of the switch liquid crystal panel 2 and the circuit for controlling turning on / off of the backlight 4 are common, these circuits are provided independently. It may be done.

また、上記したいずれの構成においても、透過モード時は、バックライト４からの光は、反射型偏光板３およびスイッチ液晶パネル２でほとんど吸収されずに透過するので、透過率のロスがない。また、反射型偏光板３が、バックライト４からの出射光のうち、反射型偏光板３を透過しなかった光をバックライト４へ再帰反射させるので、光の利用効率が向上する。 In any configuration described above, in the transmission mode, light from the backlight 4 is transmitted without being absorbed by the reflective polarizing plate 3 and the switch liquid crystal panel 2, so that there is no loss of transmittance. Further, since the reflective polarizing plate 3 retroreflects the light that has not passed through the reflective polarizing plate 3 out of the light emitted from the backlight 4, the light utilization efficiency is improved.

なお、図４（ａ）および（ｂ）に示したように透過モードの際にスイッチ液晶パネル２に電圧を印加しない構成の方が、図５（ａ）および（ｂ）の構成よりも消費電力が少なくて済む。液晶表示装置１００は、一般的に、透過モードで使用される頻度が高いからである。また、図４（ａ）および（ｂ）の構成は、図５（ａ）および（ｂ）の構成よりも、反射モード時のスイッチ液晶パネル２での光のロスが少なく、反射率が高いという利点もある。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the configuration in which no voltage is applied to the switch liquid crystal panel 2 in the transmissive mode consumes more power than the configuration in FIGS. 5A and 5B. Is less. This is because the liquid crystal display device 100 is generally used frequently in the transmission mode. 4 (a) and 4 (b) has less light loss and higher reflectivity in the switch liquid crystal panel 2 in the reflection mode than the configurations of FIGS. 5 (a) and 5 (b). There are also advantages.

また、図１では、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に拡散板１３が配置された構成を例示した。しかし、拡散板１３の位置は図１の例に限定されない。拡散板１３は、図６（ａ）に示すように偏光板１４とスイッチ液晶パネル２との間に配置されても良いし、図６（ｂ）に示すように偏光板１４と反射型偏光板３との間でも良い。 FIG. 1 illustrates a configuration in which the diffusion plate 13 is disposed between the main liquid crystal panel 1 and the polarizing plate 14. However, the position of the diffusion plate 13 is not limited to the example of FIG. The diffusion plate 13 may be disposed between the polarizing plate 14 and the switch liquid crystal panel 2 as shown in FIG. 6A, or the polarizing plate 14 and the reflective polarizing plate as shown in FIG. 6B. It may be between 3.

ただし、図１に示すように、拡散板１３は、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されることが最も好ましい。その理由について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）に示すように、拡散板１３が、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されていると、メイン液晶パネル１に表示された画像１０１の周辺から入射した光が、拡散板１３によって広い範囲に拡散された状態で反射型偏光板３へ入射する。これにより、反射型偏光板３へ映り込む画像１０１の影が不鮮明となり、観察者から視認されにくくなる。一方、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、拡散板１３の位置がメイン液晶パネル１から遠ざかるほど、メイン液晶パネル１の画像１０１の周辺から入射した光の拡散範囲が狭くなるので、画像１０１の影が鮮明となり、観察者から視認され易くなる。従って、拡散板１３は、メイン液晶パネル１にできるだけ近い位置、すなわち、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されることが最も好ましい。 However, as shown in FIG. 1, the diffusion plate 13 is most preferably disposed between the main liquid crystal panel 1 and the polarizing plate 14. The reason will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, when the diffusion plate 13 is disposed between the main liquid crystal panel 1 and the polarizing plate 14, light incident from the periphery of the image 101 displayed on the main liquid crystal panel 1 is transmitted. Then, the light is incident on the reflective polarizing plate 3 while being diffused in a wide range by the diffusion plate 13. As a result, the shadow of the image 101 reflected on the reflective polarizing plate 3 becomes unclear and is not easily seen by the observer. On the other hand, as shown in FIGS. 7B and 7C, the diffusion range of light incident from the periphery of the image 101 of the main liquid crystal panel 1 becomes narrower as the position of the diffusion plate 13 is further away from the main liquid crystal panel 1. As a result, the shadow of the image 101 becomes clear and is easily recognized by the observer. Therefore, it is most preferable that the diffusing plate 13 is disposed as close as possible to the main liquid crystal panel 1, that is, between the main liquid crystal panel 1 and the polarizing plate 14.

さらに、図８に示すように、拡散板１３がメイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されていると、反射モード時の入射光Ｌ₁は、拡散板１３で散乱された光が、遠く離れた反射型偏光板３で反射され、メイン液晶パネル１へ再入射する。これにより、メイン液晶パネル１がカラーフィルタを有する場合、入射光Ｌ₁の反射光Ｌ₂は、メイン液晶パネル１において、入射光Ｌ₁と同じカラーフィルタを通過しないので、視差による色変化が防止されるという効果もある。 Furthermore, as shown in FIG. 8, when the diffusion plate 13 is disposed between the main liquid crystal panel 1 and the polarizing plate 14, the incident light L _{1 in the} reflection mode is the light scattered by the diffusion plate 13. Then, the light is reflected by the reflection type polarizing plate 3 that is far away, and reenters the main liquid crystal panel 1. Thus, if the main liquid crystal panel 1 has a color filter, the reflected light L ₂ of the incident light L ₁ is prevented in the main liquid crystal panel 1, it does not pass through the same color filter as incident light L _1, the color change due to parallax There is also an effect that is done.

以上のように、本実施形態にかかる液晶表示装置１００によれば、メイン液晶パネル１の背面に、スイッチ液晶パネル２と反射型偏光板３とを備えたことにより、光の利用効率を高く維持しつつ、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能となる。なお、液晶表示装置１００において、透過モードと反射モードとの切り替えは、操作者から入力されるモード切り替え指示に従って行うようにしても良いし、外光の明るさを検知するセンサ（アンビエントセンサ）によって自動的にモード切り替えを行うようにしても良い。 As described above, according to the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment, the switch liquid crystal panel 2 and the reflective polarizing plate 3 are provided on the back surface of the main liquid crystal panel 1 so that the light use efficiency is maintained high. However, it is possible to switch between a transmission mode in which display is performed using backlight light and a reflection mode in which display is performed using external light. In the liquid crystal display device 100, the switching between the transmission mode and the reflection mode may be performed according to a mode switching instruction input from an operator, or by a sensor (ambient sensor) that detects the brightness of external light. Mode switching may be performed automatically.

なお、上記の実施形態では、偏光板１４，１５を備えたメイン液晶パネル１を例示したが、例えばゲストホスト型液晶パネルのように偏光板を必要としない液晶パネルをメイン液晶パネル１として用いることも可能である。ただし、この場合、メイン液晶パネル１と、スイッチ液晶パネル２との間に、偏光板を、その偏光透過軸が反射型偏光板３の偏光透過軸と平行あるいは直交するように配置する必要がある。 In the above embodiment, the main liquid crystal panel 1 including the polarizing plates 14 and 15 is illustrated. However, for example, a liquid crystal panel that does not require a polarizing plate such as a guest-host type liquid crystal panel is used as the main liquid crystal panel 1. Is also possible. However, in this case, it is necessary to dispose the polarizing plate between the main liquid crystal panel 1 and the switch liquid crystal panel 2 so that the polarization transmission axis thereof is parallel or orthogonal to the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate 3. .

本発明は、透過モードと反射モードとの切り替えが可能な液晶表示装置として産業上利用可能である。 The present invention is industrially applicable as a liquid crystal display device capable of switching between a transmission mode and a reflection mode.

本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the liquid crystal display device concerning one Embodiment of this invention. （ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルとしてＴＮ配向の液晶セルを用いた場合の構成例を示す模式図である。(A) And (b) is a schematic diagram which shows the structural example at the time of using the liquid crystal cell of TN orientation as a switch liquid crystal panel. （ａ）〜（ｄ）は、スイッチ液晶パネルとしてホモジニアス配向の液晶セルを用いた場合の構成例を示す模式図である。(A)-(d) is a schematic diagram which shows the structural example at the time of using the liquid crystal cell of homogeneous orientation as a switch liquid crystal panel. （ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルがＴＮ配向の液晶セルであり、メイン液晶パネルの下側の偏光板の偏光透過軸と、反射型偏光板の偏光透過軸とが直交するように配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。(A) and (b) are liquid crystal cells in which the switch liquid crystal panel has a TN orientation, and the polarization transmission axis of the polarizing plate below the main liquid crystal panel and the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate are orthogonal to each other. It is a schematic diagram which shows the state of the light in each of transmission mode and reflection mode when arrange | positioning. （ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルがＴＮ配向の液晶セルであり、メイン液晶パネルの下側の偏光板の偏光透過軸と、反射型偏光板の偏光透過軸とが平行に配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。(A) and (b) are liquid crystal cells in which the switch liquid crystal panel has a TN orientation, and the polarization transmission axis of the polarizing plate below the main liquid crystal panel and the polarization transmission axis of the reflective polarizing plate are arranged in parallel. It is a schematic diagram which shows the state of the light in each of transmissive mode and reflective mode in the case of. （ａ）および（ｂ）は、図１に示した液晶表示装置の変形例として、拡散板の位置が異なる構成をそれぞれ示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which each shows the structure from which the position of a diffusion plate differs as a modification of the liquid crystal display device shown in FIG. （ａ）〜（ｃ）は、拡散板の位置による効果の違いを示す断面模式図である。(A)-(c) is a cross-sectional schematic diagram which shows the difference in the effect by the position of a diffusion plate. 拡散板による他の効果を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other effect by a diffusion plate.

Explanation of symbols

１メイン液晶パネル
２スイッチ液晶パネル
３反射型偏光板
４バックライト
１１透明基板
１２透明基板
１３拡散板
１４偏光板
１５偏光板
２１透明基板
２２透明基板
２５スイッチ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main liquid crystal panel 2 Switch liquid crystal panel 3 Reflective polarizing plate 4 Backlight 11 Transparent substrate 12 Transparent substrate 13 Diffusion plate 14 Polarizing plate 15 Polarizing plate 21 Transparent substrate 22 Transparent substrate 25 Switch circuit

Claims

With backlight,
A main liquid crystal panel in which liquid crystal is driven according to an image signal to be displayed;
A switch liquid crystal panel that is disposed between the backlight and the main liquid crystal panel and switches a polarization state of transmitted light according to a driving voltage;
A reflective polarizing plate disposed between the switch liquid crystal panel and the backlight;
A liquid crystal display device characterized in that a display state is switched between a reflection mode and a transmission mode by switching between turning on / off the backlight and switching a driving voltage of the switch liquid crystal panel.

The main liquid crystal panel includes a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent substrates, and first and second polarizing plates disposed with the pair of transparent substrates interposed therebetween,
The reflective polarizing plate is arranged such that its polarization transmission axis is parallel or perpendicular to the polarization transmission axis of the second polarizing plate arranged on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates,
The switch liquid crystal panel is
When the backlight is turned on, the light is emitted from the backlight, passes through the reflective polarizing plate, enters the switch liquid crystal panel, and switches from the switch liquid crystal panel to the main liquid crystal panel. By making the polarization plane of polarized light emitted to the second polarizing plate disposed on the liquid crystal panel side parallel to the polarization transmission axis of the second polarizing plate, the display state is set to the transmission mode,
When the backlight is turned off, the light enters the second polarizing plate from the main liquid crystal panel, passes through the second polarizing plate and enters the switch liquid crystal panel, and the reflection type from the switch liquid crystal panel. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a display state is set to a reflection mode by setting a polarization plane of polarized light emitted to the polarizing plate to be perpendicular to a polarization transmission axis of the reflective polarizing plate.

The reflective polarizing plate is disposed such that the polarization transmission axis thereof is orthogonal to the polarization transmission axis of the second polarizing plate disposed on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates of the main liquid crystal panel,
The switch liquid crystal panel rotates the polarization plane of incident light by 90 degrees in a state where no driving voltage is applied, and transmits the polarization plane of incident light without rotation when a predetermined driving voltage is applied,
The switch circuit further includes a switch circuit that does not apply a drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned on, and applies the predetermined drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned off. 2. A liquid crystal display device according to 2.

The reflective polarizing plate is arranged such that its polarization transmission axis is parallel to the polarization transmission axis of the second polarizing plate arranged on the switch liquid crystal panel side of the pair of polarizing plates of the main liquid crystal panel,
The switch liquid crystal panel rotates the polarization plane of incident light by 90 degrees in a state where no driving voltage is applied, and transmits the polarization plane of incident light without rotation when a predetermined driving voltage is applied,
The switch circuit further includes a switch circuit that applies the predetermined drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned on and does not apply a drive voltage to the switch liquid crystal panel when the backlight is turned off. A liquid crystal display device according to 1.

The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a diffusion plate between the reflective polarizing plate and the liquid crystal layer of the main liquid crystal panel.

The main liquid crystal panel includes a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the pair of transparent substrates, and a pair of polarizing plates disposed with the pair of transparent substrates interposed therebetween,
The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the diffusion plate is disposed between the transparent substrate disposed on the switch liquid crystal panel side with respect to the liquid crystal layer and the polarizing plate in the main liquid crystal panel.

The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel includes nematic liquid crystal having a twist orientation of 90 degrees.

The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer of the switch liquid crystal panel includes a homogeneously aligned nematic liquid crystal having a retardation of λ / 2.

The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the reflective polarizing plate is a linearly polarized light separating film.