JP2018084648A - 液晶表示装置および車載用ルームミラー - Google Patents

Abstract

【課題】装置表面に情報を反射像に重畳して表示する表示モードと、装置表面を鏡面として用いるミラーモードとに切り換え自在で、偏光サングラスの使用が可能な液晶表示装置を提供する。【解決手段】光源部１０と、第１偏光板１１と、液晶表示パネル部１３と、第２偏光板１２と、偏光制御板１４と、半透過反射板１５とをこの順序で備えて液晶表示装置Ｄを構成する。偏光制御板１４がコレステリック液晶層を備え、半透過反射板１５が金属の反射膜１５ｍを備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、装置表面に情報を表示する表示モードと、装置表面を鏡面として用いるミラーモードとに切り換え可能な液晶表示装置および車載用ルームミラーに関する。

上記のように構成された液晶表示装置として特許文献１には、液晶パネルの装置表面の位置に反射型偏光板を配置した技術が開示されている。

国際公開第２０１５／０１９８５８号パンフレット

表示モードとミラーモードとに切り換え自在な液晶表示装置は、例えば、車両のルーム内にルームミラーの位置に備えることが可能である。このような液晶表示装置は、車両の運転時には、表示モードにセットすることにより運転に必要な情報を表面の反射像に重畳して表示し、必要に応じてミラーモードに切り換えることにより液晶表示装置の表面の反射像から車両の後方を確認しやすくすることも可能となる。

しかしながら、特許文献１に記載される液晶表示装置では、反射型偏光板で入射光の特定振動方向の直線偏光を反射し、それと直交する振動方向の直線偏光を透過させるため、反射光による反射像が偏光する。このような理由から、特許文献１の構成の液晶表示装置を車両のルーム内に備え、運転者が偏光サングラスを使用していると、この液晶表示装置の偏光の偏光軸の方向によっては、偏光サングラスが反射光を透過できないブラックアウト状態となり、車両の後方の視認が不能になることも考えられた。

また、表示モードとミラーモードとに切り換え自在な液晶表示装置として装置表面にハーフミラーを配置したものでは、ハーフミラーで入射光の一部を反射し、一部を透過させるため、運転者が偏光サングラスを使用していてもブラックアウト状態に陥ることはない。ハーフミラーの反射光と透過光との割合は、反射膜の厚みが薄いと透過光が、厚いと反射光が増えるが、反射膜は金属の蒸着等によって形成されるので、反射率が決まった値となり、この反射率の調整を可能にすることも望まれている。特に、反射率を調整できるように構成したものを想定すると、反射率の設定により、表示モードで使用する際に、反射率を低下させることにより、液晶表示装置に重ねて表示される情報を見やすくできる。一方、ミラーモードで使用する際に、反射率を上昇させることにより、液晶表示装置の表面の反射像から車両の後方を見やすくできる。

即ち、反射光の割合と透過光の割合とを調整が自在で、重畳表示された情報と表面の反射像を見やすくできるとともに、偏光サングラスの使用が可能な液晶表示装置および車載用ルームミラーが求められる。

本発明の特徴は、可視光を発光する光源部と、
前記光源部からの光線を偏光させる第１偏光板と、
前記第１偏光板からの光線を表示画像に応じて偏光させる液晶表示パネル部と、
前記液晶表示パネル部からの光線を偏光させる第２偏光板と、
前記第２偏光板からの直線偏光を透過させることが可能な偏光制御板と、
半透過反射板と、がこの順序で配置されると共に、
前記偏光制御板が、コレステリック液晶層を備えて形成され、前記半透過反射板が金属の反射膜を備えている点にある。

この特徴構成によると、表示モードで使用する場合には、光源部を駆動して発光させ、液晶表示パネル部を制御することにより装置表面（視認する者に最も近い面）の反射像に重畳して情報を表示できる。また、ミラーモードで使用する場合には、光源部を発光させない状態で、光線の一部を半透過反射板で反射させ、コレステリック液晶においても反射させることが可能となり反射像を得る。また、この半透過反射板では、反射光が偏光しないため、例えば、偏光サングラスを使用しても反射像を視認できない状況に陥ることもない。

また、コレステリック液晶は、電圧を印加することにより光線の反射率および透過率の調整が可能であるため、例えば、コレステリック液晶に印加する電圧の調整により、ミラーモードにおいて必要とする反射率を得ることも可能となり、表示モードにおいて必要とする透過率を得ることも可能となる。
従って、表示モードとミラーモードとにおいて、反射光の割合と透過光の割合とを調整自在で、重畳表示される情報と表面の反射像を見やすくできるとともに、偏光サングラスの使用が可能な液晶表示装置が構成された。

他の構成として、前記偏光制御板が、複数の前記コレステリック液晶層と、これらを挟み込む位置に配置される透明電極とを備えると共に、複数の前記コレステリック液晶層の各々が、異なる波長の可視光を反射し、且つ反射状態から透過状態に切り換わる電圧値が異なる値に設定されても良い。

これによると、ミラーモードにおいて、透明電極に印加する電圧を設定することにより反射光の波長を選択することが可能となり、結果として、反射像の色合いを変化させることが可能となる。例えば、コレステリック液晶層をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に対応する波長を選択的に反射する性質のものを用いた場合には、電圧の設定により、可視光域で複数の色相に対応する光線の反射が可能となり、ミラーモードでの反射像を任意の色調で表示することも可能となる。また、表示モードにおいて、透明電極に印加する電圧を設定することにより透過光の波長を選択することが可能となり、結果として、重畳表示される情報の色調を変化させることが可能となる。

本発明の特徴は、可視光を発光する光源部と、
前記光源部からの光線を偏光させる第１偏光板と、
前記第１偏光板からの光線を表示画像に応じて偏光させる液晶表示パネル部と、
前記液晶表示パネル部からの光線を偏光させる第２偏光板と、
半透過反射板と、がこの順序で配置されると共に、
前記半透過反射板は金属の反射膜を備え、前記反射膜上に着色層または拡散層が積層されている点にある。

この特徴構成によると、表示モードで使用する場合には、光源部を駆動して発光させ、液晶表示パネル部を制御することにより装置表面に情報を表示できる。また、ミラーモードで使用する場合には、光源部を発光させない状態で、光線の一部を半透過反射板で反射させることが可能となり反射像を得る。また、この半透過反射板では、反射光が偏光しないため、例えば、偏光サングラスを使用しても反射像を視認できない状況に陥ることもない。更に、半透過反射板が金属の反射膜上に着色層または拡散層が形成されるため、装置表面（反射面）の状態を任意の色調にすることも可能となる。
従って、表示モードとミラーモードとに切り換え自在で、装置表面を任意の色調にできるとともに、偏光サングラスの使用が可能な液晶表示装置が構成された。

他の構成として、前記半透過反射板の前記反射膜が、スパッタリングで形成されるアルミニウム膜と、このアルミニウム膜上に紫外線硬化樹脂で成る着色層とを含んで構成されても良い。

これによると、密着性に優れたアルミニウム膜の表面に対して、例えば、色素を含ませた紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線を照射する簡易な手段で着色でき、また、金属光沢を得ることも可能となる。

他の構成として、前記液晶表示パネル部が、誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層を有し、当該液晶層は液晶分子の傾斜角であるプレティルト角が付与される、垂直配向を有しても良い。

液晶表示パネル部の外側に、それぞれ配置される偏光板は、吸収軸がそれぞれ、液晶層面内で液晶分子の傾斜方向であるプレティルト方向に対して略４５°をなすように、クロスニコル配置されている場合、液晶層に駆動電圧を印加しないと液晶層の液晶分子が垂直配向状態にある場合には、光線を透過させず、液晶層に駆動電圧を印加して、液晶層の液晶分子が垂直配向状態にない場合（非垂直配向状態）には、光線を透過させる。従って、この構成によると、例えば、液晶表示パネル部の一部の領域を、光線が透過しない状態に設定することにより、その領域をミラーとして機能させ、光線が透過する領域では、光源部からの光線を透過させ、白色等の表示が可能となる。この構成では、光源部が発光する状態で液晶表示パネル部において光線が透過する領域と、光線が透過しない状態により表示を実現する。

他の構成として、前記第１偏光板と前記第２偏光板とのいずれか少なくとも一方は位相差板を含み、当該位相差板は、平面方向の屈折率に異方性を持つＡプレートと、厚さ方向の屈折率に異方性を持つＣプレートとのいずれか少なくとも一方から成っても良い。

これによると、斜めから見ることにより、液晶表示パネル部の外側に、それぞれ配置される偏光板は、吸収軸がクロスニコル配置からずれることで光抜けが起こるのをＡプレートを配置することで光学補償できる。また、垂直配向状態の液晶層はポジティブＣプレートとしての作用をするのでネガティブＣプレートを配置することで、光学補償できる。即ち、表示モードでの表示画像の視野角を拡大し、斜めから見てもコントラスト比を高めることが可能となる。

他の構成として、前記液晶表示パネル部と前記第２偏光板との間に、前記液晶表示パネル部からの偏光された可視光の偏光方向を変換する液晶変換パネルを備えても良い。

これによると、液晶変換パネルにより液晶表示パネル部からの光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態と、偏光方向をそのまま透過させる状態とを作り出すことが可能となる。その結果、液晶変換パネルを、光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態に制御することにより、光源部が発光する状態で液晶表示パネル部において、第２偏光板を、光線が透過する領域を光線が透過しない状態に、光線が透過しない領域を光線が透過する状態にする。この構成では、液晶変換パネルの制御により、第２偏光板を光線が透過する領域と、光線が透過しない領域とを、設定により互いに反転する関係にすることが可能となり、ネガ表示とポジ表示とを実現する。

他の構成として、前記第１偏光板と前記液晶表示パネル部との間に、前記第１偏光板からの偏光された可視光の偏光方向を変換する液晶変換パネルを備えても良い。

これによると、液晶変換パネルにより第１偏光板からの光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態と、偏光方向をそのまま透過させる状態とを作り出すことが可能となる。その結果、液晶変換パネルを光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態に制御することにより、光源部が発光する状態で液晶表示パネル部において、第２偏光板を、光線が透過する領域を光線が透過しない状態に、光線が透過しない領域を光線が透過する状態にする。この構成では、液晶変換パネルの制御により、第２偏光板を光線が透過する領域と、光線が透過しない領域とを、設定により互いに反転する関係が可能となり、ネガ表示とポジ表示とを実現する。

他の構成として、前記液晶変換パネルは、液晶層を有し、前記液晶層は液晶分子のねじれ角が９０度ツイスト配向であっても良い。

これによると、液晶変換パネルは電圧の印加により偏光状態を９０度変化させることができるため、例えば、液晶表示パネル部を制御し、文字や記号の情報を表示させ、液晶変換パネルを制御することにより、光源部からの光線を透過させ、反射する背景に文字や記号の情報を白色等で表示することや、白色等の背景に文字や記号の情報を反射する形態で表示することが可能となる。

他の構成として、前記液晶表示パネル部と液晶変換パネルとの間に光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向のディスコティック液晶層からなる光学補償板と、前記第１偏光板又は前記第２偏光板が、光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向のディスコティック液晶層からなる光学補償板を密着状態あるいは離間状態で備えても良い。

これによると、液晶変換パネルの液晶層に用いられる光学的に正の一軸性を示す棒状液晶が連続して光軸が変化する配向に対応して、光学的に負の一軸性を示す円盤状のディスコティック液晶を光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向の光学補償板を配置することで光学補償できる。即ち、斜めから見ても互いの複屈折を打ち消すことになるので、表示モードでの表示画像の視野角を拡大することが可能となる。

本発明の特徴は、液晶表示装置を備えてルームミラーを構成した点にある。

この特徴によると、車両の運転座席の近傍に配置されるルームミラーを、その装置表面に情報を表示する表示モードと、装置表面を鏡面として用いるミラーモードとに切り換えて使用できる。

ルームミラーと表示制御装置とを示す斜視図である。 第１実施形態の液晶表示装置の分解斜視図である。 第１実施形態の液晶表示装置の断面図である。 第２実施形態の液晶表示装置の断面図である。 第２実施形態の偏光制御板の各層における電圧と反射率との関係を示すグラフである。 第３実施形態の液晶表示装置の分解斜視図である。 第３実施形態の液晶表示装置の断面図である。 第４実施形態の液晶表示装置の断面図である。 液晶変換パネルと液晶表示パネル部との詳細を示す断面図である。 ネガ表示での光線の透過状況を示す図である。 ポジ表示での光線の透過状況を示す図である。 第５実施形態の液晶表示装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

〔ルームミラー〕
図１に示すように、車両の運転座席の近傍に配置されるルームミラーＭ（車載用ルームミラーの一例）が構成されている。このルームミラーＭは、フレーム１に液晶表示装置Ｄが支持され、このフレーム１はステー２を介して車内の壁面等に支持されている。

液晶表示装置Ｄは、光源部１０を発光させた状態の表示モードと、光源部１０の発光を停止した状態のミラーモードとに切り換え可能に構成されている。そして、表示モードでは装置表面に対して必要な情報を表示し、ミラーモードでは、装置表面に車体後方の状況を、反射像として映し出すように構成されている。

このルームミラーＭでは、液晶表示装置Ｄを制御する表示制御装置３を備えており、表示制御装置３は、人為的なスイッチ操作や、例えば、シフトレバーの操作に基づいて表示モードとミラーモードとの切り換えを実現する。更に、表示モードではカーナビゲーションの情報や、車体の後方や、運転座席から死角になる領域の撮影画像等を表示する。

このルームミラーの液晶表示装置Ｄは、以下の第１〜５実施形態において詳細を説明する何れか１つの構成を備えている。

特に、以下の第１〜５実施形態において説明する液晶表示装置Ｄは、半透過反射板１５では反射光が偏光しないため、運転者が偏光サングラスを用いても反射像を確認できないブラックアウトに陥ることがなく、運転者の後方の状態を反射像から良好に把握できるように構成されている。

〔第１実施形態〕
図２及び図３には第１実施形態の液晶表示装置Ｄの分解斜視及び断面を示している。この液晶表示装置Ｄは、バックライトとしての光源部１０を備えると共に、この光源部１０から光線が送り出される方向に第１偏光板１１と、液晶表示パネル部１３と、第２偏光板１２と、偏光制御板１４と、半透過反射板１５とを、この順序で重ね合わせるように配置して構成されている。

光源部１０は、発光ダイオードや、蛍光灯等を用い、可視光を発光するように構成されている。第１偏光板１１と第２偏光板１２とは、光源部１０からの光線を偏光させる樹脂材が用いられ、各々の偏光方向は液晶表示パネル部１３を構成する液晶層の液晶分子の配向に対応して相対的な偏光方向が設定される（例えば、クロスニコルやパラレルニコル）。

偏光制御板１４は、第２偏光板１２からの直線偏光を透過させ、半透過反射板１５からの光線の反射率および透過率を調整する。半透過反射板１５は光線の一部を透過させ、光線の他の一部を反射可能に構成されている。

また、第２偏光板１２のうち、液晶表示パネル部１３に向かう面には、光線の位相差を作り出すＡプレートまたはＣプレートで成る位相差板１２ａが第２偏光板１２に密着状態あるいは離間状態で備えられている。尚、この位相差板１２ａを、第１偏光板１１のうち、液晶表示パネル部１３に向かう面に備えても良い。また、この液晶表示装置Ｄでは、位相差板を、第２偏光板１２と第１偏光板１１との間との双方に備えても良い。

これによると、斜めから見ることにより、液晶表示パネル部１３の外側に、それぞれ配置される第１偏光板１１と第２偏光板１２とは、吸収軸がクロスニコル配置からずれることで光抜けが起こるのをＡプレートとしての位相差板１２ａを配置することで光学補償できる。また、垂直配向状態の液晶層はポジティブＣプレートとしての作用をするので、ネガティブＣプレートの位相差板１２ａを配置することで、光学補償できる。即ち、表示モードでの表示画像の視野角を拡大し、斜めから見てもコントラスト比を高めることが可能となる。

<液晶表示パネル部>
液晶表示パネル部１３は、ノートパソコンのディスプレイに用いられるものと同様に、一対の透明基板に液晶層を挟み込んだ構造を有しており、透明基板には、１つの画素に対応してＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の三原色のフィルターと、三原色に対応する３つの透明電極が形成されている。三原色フィルターと、三原色に対応する３つの透明電極が形成されるものに限定されることなく、三原色フィルターを有しないセグメント表示、キャラクタ表示、ドットマトリクス表示であってもよい。

この液晶表示パネル部１３は、液晶分子の傾斜角であるプレティルト角が付与される、垂直配向を有している液晶層を備えており、透明電極に印加する電界の作用により液晶層の液晶分子の配向を変化させ、画素単位で光線を透過する状態と遮断する状態とを切り換えを実現するように、第１偏光板１１と第２偏光板１２との間に配置される。

<偏光制御板・半透過反射板>
偏光制御板１４は、一対の透明基板の全面または一部に透明電極を有し、この一対の透明基板の間にコレステリック液晶層を備えて構成されている。また、半透過反射板１５が、樹脂やガラス等の透明な板材の表面に金属の反射膜１５ｍをスパッタリングや真空蒸着等の技術により形成している。

コレステリック液晶層は、電圧が印加されない状態でプレーナ状態を維持して光線を反射し、印加電圧を高めることによりフォーカルコニック状態に遷移して光線の反射量を低減し透明化する性質のものが用いられている。尚、このコレステリック液晶は、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とにおいて安定して状態を維持する性質であるため、フォーカルコニック状態に達してから更に印加電圧を高めた後に印加電圧を解除（零電位まで低下）した際にプレーナ状態に遷移する現象を利用しており、このような電圧の制御により反射状態と透過状態との選択が行われる。ここで、透過状態は電圧印加を継続してホメオトロピック状態を利用しても良い。

<表示モードとミラーモード>
この第１実施形態の構成から、表示制御装置３の制御により表示モードで使用する場合には、光源部１０を発光させ、印加電圧の制御で偏光制御板１４を透明化した状態で、液晶表示パネル部１３を制御することにより、液晶表示装置Ｄの装置表面に画像情報の表示を実現する。また、ミラーモードで使用する場合には、光源部１０の発光を停止し、偏光制御板１４を反射状態に設定することにより、偏光制御板１４と半透過反射板１５とにおいて光線を反射させる結果、液晶表示装置Ｄの装置表面で光線の高い反射率を実現する。

更に、液晶表示パネル部１３の液晶層は、液晶分子の傾斜角であるプレティルト角が付与される垂直配向する誘電率異方性が負の液晶材料であるため、液晶表示パネル部１３の外側に、それぞれ配置される偏光板は、吸収軸がそれぞれ、液晶層面内で液晶分子の傾斜方向であるプレティルト方向に対して略４５°をなすように、クロスニコル配置されている場合、液晶層に駆動電圧を印加しないと液晶層の液晶分子が垂直配向状態にある場合には、光線を透過させず、液晶層に駆動電圧を印加して、液晶層の液晶分子が垂直配向状態にない場合（非垂直配向状態）には、光線を透過させる。

つまり、液晶表示パネル部１３の外側に、配置される第１偏光板１１と第２偏光板１２とは、吸収軸がそれぞれ、液晶層面内で液晶分子の傾斜方向であるプレティルト方向に対して略４５°をなすように、クロスニコル配置されている場合、液晶層に駆動電圧を印加しない状態では、液晶層の液晶分子が垂直配向状態にある場合には、光線を透過させず、液晶層に駆動電圧を印加して、液晶層の液晶分子が垂直配向状態にない場合（非垂直配向状態）には、光線を透過させるのである。

これにより、例えば、液晶表示パネル部１３の一部の領域を、光線が透過しない状態に設定することにより、その領域をミラーとして機能させ、光線が透過する領域では、光源部１０からの光線を透過させ、白色等の表示が可能となる。この構成では、光源部１０が発光する状態で液晶表示パネル部１３において光線が透過する領域と、光線が透過しない状態により表示を実現する。

この表示は、偏光制御板１４による光線の反射率と透過率との制御と組み合わせて使用することでミラーモードにおいて必要とする反射率を得ることも可能となり、また、表示モードにおいて必要とする透過率を得ることも可能となる。

〔第２実施形態〕
この第２実施形態は、図４に示すように、光源部１０と、第１偏光板１１と、第２偏光板１２と、液晶表示パネル部１３と、偏光制御板１４と、半透過反射板１５とを備えるものであるが、偏光制御板１４が第１実施形態と異なる構成を有している。

偏光制御板１４は、第１層１４ａと第２層１４ｂと第３層１４ｃとで構成される３層のコレステリック液晶を有すると共に、これらを挟み込む位置に配置され、全面に透明電極を形成した一対の透明基板を備えて構成されている。また、３層のコレステリック液晶の各々が、異なる波長の可視光を反射し、且つ反射状態から透過状態に切り換わる電圧値が異なる値に設定されている。ここでは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の三原色に対応する３つの層が形成される場合について説明したが、これに限定されることなく複数の層から構成されればよい。

また、この偏光制御板１４において、電極間に印加される電圧と、第１層１４ａと第２層１４ｂと第３層１４ｃとにおける反射率の変化を図５に示している。また、同図には、第１層１４ａに対応する第１反射特性ａと、第２層１４ｂに対応する第２反射特性ｂと、第３層１４ｃに対応する第３反射特性ｃとをグラフに示している。

図５のグラフから理解できるように、電極に印加する電圧の設定により第１層１４ａと第２層１４ｂと第３層１４ｃとのうち反射させる層を選択し、可視光域で複数の色相に対応する光線の反射が可能となり、反射像を任意の色調で表示することも可能となる。

この第２実施形態の構成から、表示モードで使用する場合には、光源部１０を発光させ、偏光制御板１４を必要とする透過率が得られる状態にし、液晶表示パネル部１３を制御することにより、液晶表示装置Ｄの装置表面に、反射像に重畳して画像情報の表示を実現する。また、ミラーモードで使用する場合には、光源部１０の発光を停止し、偏光制御板１４を反射状態に設定することにより、偏光制御板１４と半透過反射板１５とにおいて光線を反射させる結果、液晶表示装置Ｄの装置表面で光線の反射を実現する。

特に、偏光制御板１４の電極（透明電極）に印加する電圧の設定により、反射像を任意の色調で表示することも可能となる。

〔第３実施形態〕
図６及び図７には第３実施形態の液晶表示装置Ｄの分解斜視及び断面を示している。この液晶表示装置Ｄは、光源部１０と、第１偏光板１１と、第２偏光板１２と、第１偏光板１１および第２偏光板１２の中間に配置される液晶表示パネル部１３と、半透過反射板１５とを備えて構成されている。

この第３実施形態の液晶表示装置Ｄは、第１実施形態の構成に示した偏光制御板１４を備えない構成である。また、半透過反射板１５が、樹脂やガラス等の透明な板材の表面にアルミニウム膜（金属の反射膜の一例）で成る反射膜１５ｍが形成され、更に、この上面に着色層または拡散層が付加層１５ｎとして形成されている。

また、反射膜１５ｍを形成するアルミニウム膜は、スパッタリングの技術（真空蒸着の技術でも良い）により形成され、この上面の付加層１５ｎとして着色層を形成する際には、紫外線硬化樹脂が用いられる。つまり、例えば、色素を含ませた紫外線硬化樹脂をアルミニウム膜の表面に塗布し、紫外線の照射により硬化させる処理が行われる。

この第３実施形態の構成から、表示モードで使用する場合には、光源部１０を発光した状態で、液晶表示パネル部１３を制御することにより、液晶表示装置Ｄの装置表面に画像情報の表示を実現する。また、ミラーモードで使用する場合には、光源部１０の発光を停止することにより、半透過反射板１５において光線を反射させる結果、液晶表示装置Ｄの装置表面で光線の反射を実現する。

特に、この第３実施形態では、反射面にメタリック調の金属光沢を作り出すことが可能となるとともに、付加層１５ｎで反射像の色調を調整することができ、更に、反射膜１５ｍを形成するアルミニウム膜の劣化を保護することもできる。

〔第４実施形態〕
この第４実施形態は、図８に示すように、液晶表示装置Ｄは、光源部１０と、第１偏光板１１と、第２偏光板１２と、液晶表示パネル部１３と、偏光制御板１４と、半透過反射板１５とを備えると共に、液晶表示パネル部１３と第１偏光板１１との間に液晶変換パネル１７を備えて構成されている。

つまり、この第４実施形態は、第１実施形態で説明した液晶表示装置Ｄの構成に対し、液晶変換パネル１７を付加して構成されている。更に、この第４実施形態では、液晶変換パネル１７の液晶層が、液晶分子のねじれ角が９０度ツイスト配向となる材料が用いられている。

液晶変換パネル１７は、液晶層を挟み込む位置に、全面または一部に光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態と、偏光方向をそのまま透過させる状態との切り換えが可能な透明電極を形成した一対の透明基板を有している。

この第４実施形態の液晶表示パネル部１３と、液晶変換パネル１７との詳細を図９に示している。同図に示すように、液晶表示パネル部１３は一対の透明基板１３ａの内側に透明電極１３ｂを形成し、更にこれらの内側に配向層１３ｃを配置し、この配向層１３ｃに挟み込まれる位置に液晶分子の傾斜角であるプレティルト角が付与される、垂直配向を有している液晶層１３ｄを配置して構成されている。

また、液晶変換パネル１７は、一対の透明基板１７ａの内側に透明電極１７ｂを形成し、更にこれらの内側に配向層１７ｃを配置し、この配向層１７ｃに挟み込まれる位置に液晶分子のねじれ角が９０°ツイスト配向である液晶層１７ｄを配置して構成されている。

液晶変換パネル１７は、電圧が印加されない状態で光線Ｌの偏光方向を９０°変換し、電圧が印加されることにより光線Ｌの偏光方向を維持するように機能する。特に、この液晶表示装置Ｄでは、ネガ表示を行う場合には、液晶変換パネル１７に電圧を印加する状態で液晶表示パネル部１３が制御される。

図１０においてネガ表示を行うために液晶変換パネル１７に電圧を印加した状態において、液晶表示パネル部１３に電圧を印加しない場合の光線Ｌの透過状況を図中（ａ）の光路上に示しており、液晶表示パネル部１３に電圧を印加した場合の光線Ｌの透過状況を図中（ｂ）光路上に示している。

つまり、第１偏光板１１による吸収軸方向Ａを左４５°とし、第２偏光板１２の吸収軸方向Ａを右４５°としている。液晶変換パネル１７の一対の配向層１７ｃのうち光源部１０に近い位置のものの配向方向Ｃを右４５°とし、この反対側のものの配向方向Ｃを左４５°としている。液晶表示パネル部１３の一対の配向層１３ｃの何れの配向方向Ｃも０°としている。

これにより、ネガ表示を行う場合には、光源部１０の光線Ｌが第１偏光板１１を透過することにより右４５°に偏光する偏光光線Ｂとなる。この偏光光線Ｂの偏光方向は、液晶変換パネル１７を透過しても維持される。次に、（ａ）の光路に示す如く液晶表示パネル部１３において電圧が印加されない領域では偏光光線Ｂの偏光方向が右４５°となるため、この偏光光線Ｂが第２偏光板１２に吸収され、この第２偏光板１２を透過することができず、暗く表示される。

これとは逆に、（ｂ）の光路に示す如く液晶表示パネル部１３において電圧が印加される領域では、偏光光線Ｂの偏光方向が左４５°となり、この偏光光線Ｂが第２偏光板１２に吸収されないため、この偏光光線Ｂが第２偏光板１２を透過することが可能となり、明るく表示される。

前述したように、液晶変換パネル１７は、電圧が印加されない状態で光線Ｌの偏光方向を９０°変換し、電圧が印加されることにより光線Ｌの偏光方向を維持するように機能する。従って、この液晶表示装置Ｄでポジ表示を行う場合には、液晶変換パネル１７に電圧を印加しない状態で液晶表示パネル部１３が制御される。

図１１においてポジ表示を行うために液晶変換パネル１７に電圧を印加しない状態において、液晶表示パネル部１３に電圧を印加しない場合の光線Ｌの透過状況を図中（ａ）の光路上に示しており、液晶表示パネル部１３に電圧を印加した場合の光線Ｌの透過状況を図中（ｂ）光路上に示している。

これにより、ポジ表示を行う場合には、光源部１０の光線Ｌが第１偏光板１１を透過することにより右４５°の偏光光線Ｂとなり、この偏光光線Ｂは、液晶変換パネル１７を透過することで偏光方向が左４５°に変換される。次に（ａ）の光路に示す如く液晶表示パネル部１３において電圧が印加されない領域（本来なら暗く表示される領域）では、偏光光線Ｂの偏光方向が左４５°であるため、この偏光光線Ｂは第２偏光板１２に吸収されず明るく表示される。

これとは逆に、（ｂ）の光路に示す如く液晶表示パネル部１３において電圧が印加される領域（本来なら明るく表示される領域）では、偏光光線Ｂの偏光方向が右４５°となり、この偏光光線Ｂが第２偏光板１２に吸収されるため、この偏光光線Ｂが第２偏光板１２を透過できず、暗く表示される。尚、液晶表示装置Ｄとして、白と黒とだけを表示するものでは、ネガ表示とポジ表示との切り換えを行うことで、階調が逆の階調となり、白と黒との表示が切り換わるだけであるが、カラー表示を行う構成では、ネガ表示とポジ表示との切り換えを行うことによりカラー表示が、補色に切り換わり、階調も逆の階調となる。

このように第４実施形態では、液晶変換パネル１７により第１偏光板１１からの光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態と、偏光方向をそのまま透過させる状態とを作り出している。その結果、液晶変換パネル１７を光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態に制御することにより、光源部１０が発光する状態で液晶表示パネル部１３において、第２偏光板１２を光線が透過する領域を光線が透過しない状態に、光線が透過しない領域を光線が透過する状態にする。この構成では、液晶変換パネル１７の制御により、第２偏光板１２を光線が透過する領域と、光線が透過しない領域とを、設定により互いに反転する関係が可能となり、ネガ表示とポジ表示とを実現する。

これによると、液晶変換パネル１７は電圧の印加により偏光状態を９０度変化させることができるため、例えば、液晶表示パネル部１３を制御し、文字や記号の情報を表示させ、液晶変換パネル１７を制御することにより、光源部１０からの光線を透過させ、反射する背景に文字や記号の情報を白色等で表示することや、白色等の背景に文字や記号の情報を反射する形態で表示することが可能となる。

この第４実施形態では、偏光制御板１４を備えた構成を示しているが、第３実施形態に示すものと同様に偏光制御板１４を備えない液晶表示装置Ｄに液晶変換パネル１７を付加して構成を構成することも可能である。

〔第４実施形態の変形例〕
第４実施形態は、液晶表示パネル部１３と第１偏光板１１との間に液晶変換パネル１７を備えた構成であったが、この変形は、これに代えて、液晶表示パネル部１３と第２偏光板１２との間に液晶変換パネル１７を備えて液晶表示装置Ｄを構成しても良い。

この変形例の構成では、液晶変換パネル１７により液晶表示パネル部１３からの光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態と、偏光方向をそのまま透過させる状態を作り出すことが可能となる。その結果、液晶変換パネル１７を、光線の偏光方向を９０度回転して透過する状態に制御することにより、光源部１０が発光する状態で液晶表示パネル部１３において、第２偏光板１２を、光線が透過する領域を光線が透過しない状態に、光線が透過しない領域を光線が透過する状態にする。この構成では、液晶変換パネル１７の制御により、第２偏光板１２を光線が透過する領域と、光線が透過しない領域とを、設定により互いに反転する関係にすることが可能となり、ネガ表示とポジ表示とを実現する。

これと同様に、液晶変換パネル１７は電圧の印加により偏光状態を９０度変化させることができるため、例えば、液晶表示パネル部１３を制御し、文字や記号の情報を表示させ、液晶変換パネル１７を制御することにより、光源部１０からの光線を透過させ、反射する背景に文字や記号の情報を白色等で表示することや、白色等の背景に文字や記号の情報を反射する形態で表示することが可能となる。

この変形例においても、第３実施形態に示すように偏光制御板１４を備えない液晶表示装置Ｄに液晶変換パネル１７を付加して構成を構成することも可能である。

〔第５実施形態〕
この第５実施形態は、図１２に示すように、液晶表示装置Ｄは、光源部１０と、第１偏光板１１と、第２偏光板１２と、液晶表示パネル部１３と、偏光制御板１４と、半透過反射板１５と、を備えると共に、液晶変換パネル１７と液晶表示パネル部１３との間に、光学補償板１８ａを、および液晶変換パネル１７と、第１偏光板１１との間に、光学補償板１８ｂを備えて構成されている。光学補償板１８ａ、１８ｂは液晶変換パネル１７の光線の位相差を作り出す。

つまり、この第５実施形態では、第４実施形態で説明した液晶表示装置Ｄの構成に対し、光学補償板１８ａ、１８ｂを付加して構成されている。

光学補償板１８ａ、１８ｂは、ディスコティック液晶層を有している。また、この第５実施形態では、光学補償板１８ｂが第１偏光板１１に密着状態あるいは離間状態で備えられている。

この第５実施形態の構成から、液晶変換パネル１７の液晶層に用いられる光学的に正の一軸性を示す棒状液晶が連続して光軸が変化する配向に対応して、光学的に負の一軸性を示す円盤状のディスコティック液晶を光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向の光学補償板１８ａ、１８ｂを配置することで光学補償できる。即ち、斜めから見ても互いの複屈折を打ち消すことになるので、表示モードでの表示画像の視野角を拡大することが可能となる。

この第５実施形態では、偏光制御板１４を備えた構成を示しているが、第３実施形態に示すものと同様に偏光制御板１４を備えない液晶表示装置Ｄに光学補償板１８ａ、１８ｂを付加して構成を構成することも可能である。

〔第５実施形態の変形例〕
この変形例は、第４実施形態の変形例のように、液晶表示パネル部１３と第２偏光板１２との間に液晶変換パネル１７を備えた構成において、液晶変換パネル１７と液晶表示パネル部１３との間に、光学補償板１８ａを、および液晶変換パネル１７と、第２偏光板１２との間に、光学補償板１８ｂを配置しても良い。光学補償板１８ａ、１８ｂは液晶変換パネル１７の光線の位相差を作り出す。

光学補償板１８ａ、１８ｂは、ディスコティック液晶層を有している。また、この変形例においては、光学補償板１８ｂが第２偏光板１２に密着状態あるいは離間状態で備えられている。

この変形例の構成でも、液晶変換パネル１７の液晶層に用いられる光学的に正の一軸性を示す棒状液晶が連続して光軸が変化する配向に対応して、光学的に負の一軸性を示す円盤状のディスコティック液晶を光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向の光学補償板１８ａ、１８ｂを配置することで光学補償できる。即ち、斜めから見ても互いの複屈折を打ち消すことになるので、表示モードでの表示画像の視野角を拡大することが可能となる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

液晶表示装置Ｄは、ルームミラーＭに限らず、各種の表示装置に利用することが可能である。特に、複数のミラーを組み合わせたヘッドアップディスプレイでは、複数のミラーの１つに、表示モードとミラーモードとに切り換え自在な液晶表示装置Ｄを使用することも考えられる。車載用に限らず液晶表示装置Ｄは、家庭電気製品や携帯電子機器などの表示に用いることができ、鏡面の反射像に重畳して情報を表示するなど、意外性のある表示を実現できる。また、表示の背景色を製品の色調に合わせることも考えられる。

本発明は、光源部を発光させた状態で装置表面に情報を反射像に重畳して表示する表示モードと、光源部の発光を停止した状態で装置表面を鏡面として用いるミラーモードとに切り換え可能な液晶表示装置および車載用ルームミラーに利用することができる。

１０ 光源部
１１ 第１偏光板
１２ 第２偏光板
１２ａ 位相差板
１３ 液晶表示パネル部
１４ 偏光制御板
１５ 半透過反射板
１５ｍ 反射膜
１５ｎ 付加層（着色層・拡散層）
１７ 液晶変換パネル
１８ａ 光学補償板

Claims (11)

1. 可視光を発光する光源部と、
   前記光源部からの光線を偏光させる第１偏光板と、
   前記第１偏光板からの光線を表示画像に応じて偏光させる液晶表示パネル部と、
   前記液晶表示パネル部からの光線を偏光させる第２偏光板と、
   前記第２偏光板からの直線偏光を透過させることが可能な偏光制御板と、
   半透過反射板と、がこの順序で配置されると共に、
   前記偏光制御板が、コレステリック液晶層を備えて形成され、前記半透過反射板が金属の反射膜を備えている液晶表示装置。
2. 前記偏光制御板が、複数の前記コレステリック液晶層と、これらを挟み込む位置に配置される透明電極とを備えると共に、複数の前記コレステリック液晶層の各々が、異なる波長の可視光を反射し、且つ反射状態から透過状態に切り換わる電圧値が異なる値に設定されている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 可視光を発光する光源部と、
   前記光源部からの光線を偏光させる第１偏光板と、
   前記第１偏光板からの光線を表示画像に応じて偏光させる液晶表示パネル部と、
   前記液晶表示パネル部からの光線を偏光させる第２偏光板と、
   半透過反射板と、がこの順序で配置されると共に、
   前記半透過反射板は金属の反射膜を備え、前記反射膜上に着色層または拡散層が積層されている液晶表示装置。
4. 前記半透過反射板の前記反射膜が、スパッタリングで形成されるアルミニウム膜と、このアルミニウム膜上に紫外線硬化樹脂で成る着色層とを含んで構成されている請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶表示パネル部が、誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層を有し、当該液晶層は液晶分子の傾斜角であるプレティルト角が付与される、垂直配向を有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１偏光板と前記第２偏光板とのいずれか少なくとも一方は位相差板を含み、当該位相差板は、平面方向の屈折率に異方性を持つＡプレートと、厚さ方向の屈折率に異方性を持つＣプレートとのいずれか少なくとも一方から成る請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示パネル部と前記第２偏光板との間に、前記液晶表示パネル部からの偏光された可視光の偏光方向を変換する液晶変換パネルを備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１偏光板と前記液晶表示パネル部との間に、前記第１偏光板からの偏光された可視光の偏光方向を変換する液晶変換パネルを備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
9. 前記液晶変換パネルは、液晶層を有し、前記液晶層は液晶分子のねじれ角が９０度ツイスト配向である請求項７又は８に記載の液晶表示装置。
10. 前記液晶表示パネル部と前記液晶変換パネルとの間に光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向のディスコティック液晶層からなる光学補償板と、前記第１偏光板又は前記第２偏光板が、光軸傾斜が連続して変化するハイブリッド配向のディスコティック液晶層からなる光学補償板を密着状態あるいは離間状態で備えている請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の液晶表示装置を備えている車載用ルームミラー。
    

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