JP3687376B2 - 液晶表示装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、両面表示が可能な液晶表示装置に対する需要があり、いくつかの構造が提案されてきた。
【０００３】
その一つは、２枚の透過型の液晶表示パネルを、バックライトを挟んで背中合わせに配置することによって、両面表示を行うものである。
【０００４】
他の一つは、特開平１０−１９８２９１に開示されており、１枚の反射型液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部については一方の側に反射板を配置し、その表示面の残りの部分については他方の側に反射板を配置するものである。これによって、１枚の液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部は一方の側に対する表示を行い、表示面の残りの部分は他方の側に対する表示を行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２枚の透過型の液晶表示パネルをバックライトを挟んで配置することによって両面表示を可能とするタイプにおいては、２枚の液晶表示パネルを用意する必要があり、部品点数および重量が増加し、外形も大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、一枚の反射型の液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部は一方の側に対しての表示に用い、残りの部分については他方の側に対する表示に用いることによって両面表示を可能とするタイプにおいては、それぞれの側において、液晶パネルの全面にわたる表示ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、２枚の液晶表示パネルを必要とすることなく、液晶パネルの全面にわたる表示を両面において行うことができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明に係る液晶表示装置は、
内面側にそれぞれ透明電極が設けられた一対の基板の間に液晶を封入して形成された液晶セルと、
前記液晶セルの一方の面側に配置され、第１反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第１反射軸方向とは異なる方向の第１透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第１反射偏光子と、
前記液晶セルの他方の面側に配置され、第２反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第２反射軸方向とは異なる方向の第２透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第２反射偏光子と、
前記液晶セルの少なくともいずれかの側の、最も外面側に、着脱可能な光吸収層と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、液晶セルの一方の側に第１反射偏光子が配置され、液晶セルの他方の側に第２反射偏光子が配置され、最も外面側に光吸収層が着脱可能に配置されている。したがって、第１反射偏光子の側を表示面として用いる場合は第２反射偏光子を反射板として用いた反射型の液晶表示装置となり、第２反射偏光子の側を表示面として用いる場合は第１反射偏光子を反射板として用いた反射型の液晶表示装置となる。このように、本発明によれば、１枚の液晶セルを用いて両面表示を行うことのできる反射型の液晶表示装置が得られ、２枚の液晶表示パネルを用いて両面表示を行う液晶表示装置に比し、部品点数、重量、および厚さを削減することができる。しかも、本発明の液晶表示装置は、液晶セルの全面にわたる反射偏光子が両面に配置され、それらが反射板として作用する反射型の液晶表示装置となるため、液晶セルの全面にわたる両面表示を行うことができる。その上、更に、最も外面側に光吸収層が着脱可能に配置されるため、液晶セルの光吸収層が用いられていない側を表示面側として用いたときに反射板として機能する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子を透過した光、および、第１または第２吸収型偏光子に向けて入射する外光が、この光吸収層によって吸収される。したがって、光吸収層がない場合に比べてこの領域からの光の反射量および外光の入射量が減少し、コントラストを改善することができる。また、この光吸収層は、着脱可能に設けられているため、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層が取り付けられた状態とすることによって、液晶セルのいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。
【００１０】
さらに、第１および第２反射偏光子は所定の方向の偏光面を持つ偏光を、殆ど反射することができるため、明るい反射型の液晶表示装置とすることができる。
【００１１】
（２） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記第１反射偏光子の外面側に配置され前記第１透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第１吸収型偏光子、および／または、前記第２反射偏光子の外面側に配置され前記第２透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第２吸収型偏光子を、さらに有することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記において、外面側とは、液晶セルから遠い側を示す。また、吸収型の偏光子とは、透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過し、透過軸方向とは異なる方向の吸収軸方向の偏光面を有する偏光を透過する偏光子である。
【００１３】
本発明の液晶表示装置によれば、第１および第２反射偏光子の少なくともいずれか一方の外面側に吸収型の偏光子すなわち第１吸収型偏光子または第２吸収型偏光子が配置されており、その吸収型の偏光子の透過軸は、隣接する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子とほぼ平行となっている。したがって、この吸収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光はそのまま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射偏光子が反射することになる偏光は、この吸収型の偏光子が吸収する。そのため、この吸収型の偏光子がない場合に偏光性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に反射光となって表示コントラストの低下を招くことになる偏光成分を、この吸収型の偏光子によって吸収することができる。これによって、吸収型の偏光子が配置された側を表示面側とする表示において、表示のコントラストが改善され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実現することができる。
【００１４】
（３） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記液晶セルの外面の少なくともいずれかに配置された散乱層を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、第１または第２反射偏光子によって反射されて液晶セル側に戻り表示面に向かう光が散乱層によって散乱されるため、第１反射偏光子によって反射された部分に対応する表示が、鏡面状ではなくペーパーホワイト状の見やすい表示となる。
【００１６】
（４） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記液晶セルは、ＴＮ型、ＳＴＮ型、およびＢＴＮ型のいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
ここで、ＢＴＮ型の液晶セルとは、カイラルネマチック液晶を用いた２つの準安定状態を持つ液晶セルであり、特公平１−５１８１８号公報、特開平１０−１７０８８８号公報などに開示されているものである。
【００１８】
本発明によれば、さまざまなタイプの液晶セルについて、前述の作用効果を奏する液晶表示装置を形成することができる。
【００２１】
（６） 本発明の電子機器は、前記いずれかに記載の液晶表示装置を表示手段として有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、前記各液晶表示装置について上述したいずれかの作用効果を持ち、反射型の液晶表示装置を用いているため低消費電力の表示手段を有する電子機器が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
＜液晶表示装置の構造＞
図１は、本実施形態の液晶表示装置１０を示す模式的な断面図である。この図に示すように、液晶表示装置１０は、液晶セル２２の一方の側に第１反射偏光子１８を配置し、液晶セル２２の他方の側に第２反射偏光子４２を配置して形成されている。また、第１反射偏光子１８の外面側すなわち液晶セル２２から遠い側には第１吸収型偏光子１４が配置されている。また、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間には、散乱層３８が配置されている。そして、第２反射偏光子４２の外面側には第２吸収型偏光子４６が配置され、第２吸収型偏光子の外面側には着脱自在に光吸収層５０が配置されている。なお、図１および同様な他の図面においては、液晶表示装置１０を構成する各要素間に隙間があるように描かれているが、これは図示の明確化のためであり、実際は各要素が互いにほぼ密着する状態となっている。
【００２５】
液晶セル２２は、ストライプ状の透明電極２６が片面に形成された基板２４と、やはりストライプ状の透明電極３０が片面に形成された基板３２とが、ギャップ材（図示せず）などによって所定間隔離され、対向する基板２４，３２の透明電極２６，３０同士が格子状に対向する単純マトリックス型の液晶セル２２となっている。これら一対の基板２４，３２の間にはＴＮ型の液晶２８が充填され、それら基板２４，３２の対向する周縁がシール材３４によって封止されている。なお、図１においては、一対の基板２４，３２の間を広く離して描いてあるが、これは図示を明確化するためであり、実際には一対の基板２４，３２は数μｍないし十数μｍの狭いギャップを隔てて対向している。
【００２６】
第１および第２反射偏光子１８，４２は、国際公開（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されたものと同様であり、図２に説明図として示すように、異なる２つの層、すなわちＡ層とＢ層とが交互に、Ｚ軸方向に多くの層が積層された構造となっている。第１および第２反射偏光子１８，４２は、各層が１μｍに満たない程度の厚さの多くの層が積層されて形成され、全体としても２００μｍ程度の厚さの薄い板状である。
【００２７】
第１および第２反射偏光子１８，４２においては、Ａ層のＸ軸方向の屈折率をＮａｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮａｙとし、Ｂ層のＸ軸方向の屈折率をＮｂｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮｂｙとすると、それら屈折率の間には次のような関係がある。
【００２８】
Ｎａｘ ≠ Ｎａｙ
Ｎｂｘ ＝ Ｎｂｙ
Ｎａｙ ＝ Ｎｂｙ
このように形成された第１および第２反射偏光子１８，４２は、Ｙ軸方向の偏光面を持つ直線偏光をそのまま透過させる。
【００２９】
さらに、第１および第２反射偏光子１８，４２は、互いに隣接する一対のＡ層およびＢ層において、Ａ層の厚さＴａとＢ層の厚さＴｂとが、所定の可視光の波長λに対して、次の関係となるように形成されている。
【００３０】
Ｔａ・Ｎａｘ ＋ Ｔｂ・Ｎｂｘ ＝ λ／２ （１）
このように、第１および第２反射偏光子１８，４２を形成することによって、Ｚ軸方向から反射偏光子１８，４２に入射した波長λのＸ軸方向の偏光面を持つ直線偏光は、Ｘ軸方向の偏光面を持つ直線偏光として反射される。
【００３１】
さらに、Ａ層とＢ層の多数の対は、可視領域内の様々な波長λの光に対して式（１）の関係が満たされるように、様々な厚さの組み合わせとなっている。これによって、反射偏光子１８，４２は、可視領域の全波長にわたるＸ軸方向の偏光面を持つ直線偏光を、Ｘ軸方向の偏光面を持つ直線偏光として反射することになる。
【００３２】
したがって、第１および第２反射偏光子１８，４２は、全可視領域において、Ｘ軸方向すなわち第１および第２反射軸方向の偏光面を持つ直線偏光をその方向の偏光面を持つ直線偏光として反射し、Ｙ軸方向すなわち第１および第２透過軸方向の偏光面を持つ直線偏光をその方向の偏光面を持つ直線偏光として透過させる。
【００３３】
また、第１および第２吸収型偏光子１４，４６は、吸収型の偏光子であり、透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過し、透過軸方向とは異なる方向の吸収軸方向の偏光面を有する偏光を吸収する。第１および第２吸収型偏光子は、例えば、ヨウ素等のハロゲン物質や染料等の二色性色素を用いて形成される。
【００３４】
なお、第１吸収型偏光子１４は第１反射型偏光子１８の外面側すなわち液晶セル２２から遠い側に配置され、第２吸収型偏光子４６は第２反射型偏光子４２の外面側に配置されている。また、本実施形態においては、第１反射偏光子１８の透過軸と第１吸収型偏光子１４の透過軸とがほぼ平行となり、第２反射偏光子４２の透過軸と第２吸収型偏光子４６の透過軸とがほぼ平行となるように、配置されている。
【００３５】
このように、液晶表示装置１０においては、第１および第２反射偏光子１８，４２の外面側に吸収型の偏光子すなわち第１吸収型偏光子１４または第２吸収型偏光子４６が配置されており、それらの透過軸は、隣接する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子１８，４２とほぼ平行となっている。したがって、これら吸収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光はそのまま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射偏光子が反射することになる偏光は、この吸収型の偏光子が吸収する。そのため、この吸収型の偏光子がない場合に偏光性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に反射光となって表示コントラストの低下を招くことになる偏光成分を、この吸収型の偏光子によって吸収することができる。これによって、吸収型の偏光子が配置された側を表示面側とする表示において、表示のコントラストが改善され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実現することができる。
【００３６】
散乱層３８は、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間に配置され、光を散乱させ拡散させる機能を持っている。散乱層３８を省略することも可能ではあるが、これがない場合は、第２反射偏光子４２で反射された部分に対応する表示が、鏡面により反射された光であるとの印象を与える表示となってしまう。散乱層３８は、このような状態を防止し、第２反射偏光子４２で反射された部分に対応する表示をペーパーホワイトに近い表示とする。散乱層３８は、例えば、ビーズを分散させたプラスチックフィルムとして形成されている。また、隣接する層同士、例えば液晶セル２２と第１または第２反射偏光子１８，４２とを接着する光学接着剤からなる接着層中にビーズを混入させて散乱層３８を形成してもよい。
【００３７】
なお、散乱層３８は、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間に限らず、液晶セル２２と第１反射偏光子４２との間、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間、第１吸収型偏光子１４と第１反射偏光子１８との間、第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２との間、第１吸収型偏光子１４の外面側、第２吸収型偏光子４６の外面側の、少なくともいずれかに配置するようにしてもよい。
【００３８】
光吸収層５０は、前述した液晶表示装置１０を構成する各要素のうち最も外面側に着脱可能に配置される。液晶セル２２の光吸収層５０が用いられていない側を表示面側として用いたときに反射板として機能する第１または第２反射偏光子１８，４２を透過した光は、この光吸収層５０によって吸収される。そのため、光吸収層５０がない場合に比べてこの領域からの光の反射量が減少し、しかも、第１または第２吸収型偏光子１４，４６に向けて入射する外光が光吸収層５０によって吸収されるため、コントラストが改善される。また、この光吸収層５０は、着脱可能に設けられているため、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層５０が取り付けられた状態とすることによって、液晶セル２２のいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。なお、光吸収層５０は、第２吸収型偏光子の外面側に代えて、あるいは加えて、第１吸収型偏光子１４の外面側にも着脱自在に設けられていてもよい。
【００３９】
また、液晶表示装置１０は、図１に図示した構成要素以外にも、液晶２４に面して設けられる配向膜、そして駆動回路なども備えている。
【００４０】
＜液晶表示装置の動作＞
上記のように形成された液晶表示装置１０を、明るい光のもとで反射型として用いる場合の動作を図３とともに説明する。なお、この図において、左側半分の図３（Ａ）は通過する光の偏光面を液晶セル２２が９０°旋光させるスイッチング状態である場合を示し、右側半分の図３（Ｂ）は通過する光の偏光面を液晶セル２２が旋光させないスイッチング状態である場合を示している。また、図３および同様な他の図においては、アスタリスク状の記号は偏光性のない光を示し、左右両方向を示す矢印の記号は紙面と平行な偏光面を持つ偏光または軸方向を持つ偏光分離素子を示し、丸の中に小さい黒丸の記号は紙面に垂直な偏光面を持つ偏光または軸方向を持つ偏光分離素子を示している。
【００４１】
まず、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合、すなわち図３（Ａ）左側に示した場合について説明する。この場合、入射した外光６０は、第１吸収型偏光子１４の吸収軸１４Ａ方向の偏光成分は第１吸収型偏光子１４によって吸収され、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔ方向の偏光成分のみが第１吸収型偏光子１４を透過し、その透過軸１４Ｔの方向の偏光面を持つ直線偏光６０ａとして出射する。その直線偏光６０ａは第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行に配置された透過軸１８Ｔを持つ第１反射偏光子１８をそのまま透過し、液晶セル２２を通過すると９０°旋光された直線偏光６０ｂとなる。その直線偏光６０ｂは、散乱層３８で散乱されるが偏光方向はそのままの直線偏光６０ｃとして反射偏光子４２に入射する。反射偏光子４２に入射した直線偏光６０ｃは、その偏光面が反射偏光子４２の反射軸４２Ｒとほぼ平行であるため、反射偏光子４２によって反射される。反射された直線偏光６０ｄは、反射偏光子４２の反射軸４２Ｒにほぼ平行な偏光面を持ち、再び、散乱層３８で散乱され、偏光面は変わらない直線偏光６０ｅとして液晶セル２２に入射する。そして、液晶セル２２で９０°旋光されて第１反射偏光子１８の透過軸１８Ｔと平行な偏光面を持つ偏光６０ｆとなり、第１反射偏光子１８をそのまま透過し、さらに第１反射偏光子１８の透過軸１８Ｔとほぼ平行に配置された透過軸１４Ｔを持つ第１吸収型偏光子１４を透過して表示面に達する。
【００４２】
また、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第２吸収型偏光子４６の側から入射した場合は、第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２が、液晶セル２２を境に第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８と対称に配置されており、散乱層３８は対称な配置ではなく第２反射偏光子４２の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えないため、第２吸収型偏光子４２の側から入射した光の挙動は、図３（Ａ）の右側に示したとおり、前述した液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合と、液晶セル２２を境にしてほぼ対称な挙動となる。したがって、第２吸収型偏光子に入射した外光６１は、第２吸収型偏光子の透過軸４６Ｔと平行な偏光６１ｆとして第２吸収型偏光子４６側の表示面に達する。
【００４３】
このように、この液晶表示装置１０においては、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の時に液晶セル２２に入射した外光は、その殆どが第１または第２反射偏光子１８，４２で反射されて入射と逆の経路を辿って出射するため、第１または第２吸収型偏光子１４，４６のいずれの側から外光が入射した場合でも、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態となっている領域は明るい白色表示となる。
【００４４】
次に、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光６２が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合、すなわち図３（Ｂ）の左側に示した場合について説明する。この場合、入射した外光６２は、第１吸収型偏光子１４の吸収軸１４Ａ方向の偏光成分が第１吸収型偏光子１４によって吸収され、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔ方向の偏光成分が第１吸収型偏光子１４を透過して、その透過軸１４Ｔの方向の偏光面を持つ直線偏光６２ａとして第１吸収型偏光子１４から出射する。その直線偏光６２ａは、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行な透過軸１８Ｔを持つ第１反射偏光子１８をそのままの状態で透過し、旋光されることなく液晶セル２２を通過し、散乱層３８を透過して散乱されるが偏光面は変わらない直線偏光６２ｂとなり、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行な透過軸４２Ｔを持つ第２反射偏光子４２を透過し、そして第２反射偏光子４２の透過軸４２Ｔとほぼ平行な透過軸４６Ｔを持つ第２吸収型偏光子４６を透過してそのまま進行し、表示面である入射側には戻らない。なお、図３では図示しながったが、図１に示したように、第２吸収型偏光子４６の外面側に光吸収層５０を配置した状態とすれば第２吸収型偏光子４６を透過した光が何かに反射して表示面である入射側に戻ることを確実に防ぐことができる。
【００４５】
また、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光が第２吸収型偏光子４６の側から入射した場合は、第２吸収型偏光子４６および第２反射偏光子４２が、液晶セル２２を境に第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８と対称に配置されており、散乱層３８は対称な配置ではなく第２反射偏光子４２の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えないため、第２吸収型偏光子４２の側から入射した光の挙動は、図３（Ｂ）の右側に示したとおり、前述した液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合と、液晶セル２２を境にしてほぼ対称な挙動となる。したがって、第２吸収型偏光子４６に入射した外光６３は、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔと平行な偏光６３ｂとして第１吸収型偏光子１４を透過してそのまま出射され、表示面である入射側には戻らない。
【００４６】
このように、この液晶表示装置１０においては、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の時に液晶セル２２に入射した外光は、入射した側とは逆側に透過してしまい、入射側には戻らないため、第１または第２吸収型偏光子１４，４６のいずれの側から外光が入射した場合でも、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態となっている領域は暗い表示となる。
【００４７】
なお、光の入射側とは逆側の最も外面側に光吸収層５０を位置させれば、光吸収層５０が用いられていない液晶セル２２の側を表示面側として用いたときに反射板として機能する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子１８，４２を透過した光、および、その第１または第２吸収型偏光子１４，４６に向けて入射する外光が、光吸収層５０によって吸収される。したがって、光吸収層５０がない場合に比べてこの領域からの光の反射量および外光の入射量が減少し、コントラストを改善することができる。また、この光吸収層５０を着脱可能に設けることによって、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層５０が取り付けられた状態とすることが容易に行え、液晶セル２２のいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０は、明るい外光のもとで液晶表示装置１０を反射型として使用した場合、液晶セル２２が光を９０°旋光させる領域は、液晶セル２２のいずれの側を表示面として用いた場合でも、明るい白の表示領域となる。また、本実施形態の液晶表示装置１０は、液晶セル２２が光を旋光させない領域は、明るい外光のもとで液晶表示装置１０を反射型として使用した場合、液晶セルのいずれの側を表示面として用いた場合でも、暗い表示領域となる。このように、液晶表示装置１０は、明るい光のもとで反射型として用いる場合、液晶セルのいずれの側を表示面として用いた場合でも、液晶セルが光を９０°旋光させる領域は明るい表示となり、液晶セルが光を旋光させない領域は暗い表示となる両面表示を行うことができる。
【００４９】
なお、液晶セル２２は、光を９０°旋光する状態と、光を旋光しない状態との中間の状態もとることができ、このとき、中間調表示が行われる。
【００５０】
図４および図５は、本実施形態の液晶表示装置１０をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【００５１】
図４は、光吸収層５０を用いない場合の表示例であり、図４（Ａ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させない領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させる領域とした場合の表示例を示している。数字部分は表示面の裏側からの入射光によってパネルの裏が透けて見え、背景部分は第１あるいは第２反射偏光子１８，４２によって反射され散乱層３８で散乱されて白表示となる。
【００５２】
図４（Ｂ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分と背景部分の表示状態が、図４（Ａ）に示した表示とは反転している。
【００５３】
図５は、光吸収層５０を用いた場合の表示例であり、図５（Ａ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させない領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させる領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分は、その部分を透過した光が吸収層５０によって吸収されて、黒表示となる。背景部分は、第１あるいは第２反射偏光子１８，４２によって反射され散乱層３８で散乱されて白表示となる。
【００５４】
図５（Ｂ）は数字を表示した部分を液晶セルが光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分と背景部分との表示状態が、図５（Ａ）で示した場合とは反転する。
【００５５】
なお、図４および図５において白表示の部分は、散乱層３８を用いない構成の場合は、鏡面状体の表示となる。
【００５６】
このように、光吸収層５０を用いることによってコントラストを改善することができる。
【００５７】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１０は、１枚の液晶セル２２を用いて両面表示を行うことのできる反射型の液晶表示装置１０となり、２枚の液晶表示パネルを用いて両面表示を行う液晶表示装置に比し、部品点数、重量、および厚さを削減することができる。しかも、液晶表示装置１０は、液晶セル２２の全面にわたる反射偏光子１８，４２が両面に配置され、それらが反射板として作用する反射型の液晶表示装置１０となるため、液晶セル２２の全面にわたる両面表示を行うことができる。
【００５８】
さらに、第１および第２反射偏光子１８，４２は、所定の方向の偏光面を持つ偏光を殆ど反射することができるため、明るい反射型の液晶表示装置１０となる。
【００５９】
＜液晶表示装置を備えた電子機器＞
図６は、本実施形態の液晶表示装置１０を表示部として用いた電子機器としての携帯用コンピュータ９６を示す外観図である。携帯用コンピュータ９６は、液晶表示装置１０からなる表示部と入力部９８とを備えており、表示部が設けられた蓋９９の部分を閉じた状態（図示せず）でも表示できるようになっている。携帯用コンピュータ９６は、液晶表示装置１０の他に、図示しないが、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などを含んで構成される。
【００６０】
なお、本実施形態の液晶表示装置１０が組み込まれる電子機器としては、携帯電話機、腕時計、および携帯用コンピュータに限らず、携帯電話機、ノート型パソコン、電子手帳、ページャ、電卓、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤなど様々な電子機器が考えられる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、液晶セルとしてＳＴＮ型の液晶セルが用いられている点と、ＳＴＮ型の液晶セルに付随して発生する着色を解消するための位相差板が追加されている点、そして、第１吸収型偏光子および第１反射偏光子の透過軸と、第２吸収型偏光子および第２反射偏光子の透過軸との間の角度がほぼ平行ではなく、ＳＴＮ型の液晶セルの２つのスイッチング状態におけるツイスト角のＴＮ型の場合との違いに対応させてそれらの透過軸間の角度が決定されている点が、第１実施形態と異なる。それ以外の点は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において対応する部分には第１実施形態と同一の符号を付す。
【００６２】
図７は、本実施形態の液晶表示装置７０を示す模式的な断面図である。この図に示すように、液晶表示装置７０は、ＳＴＮ型の液晶７２を用いた液晶セル７４を用い、第１吸収型偏光子１４と第１反射偏光子１８との間、および第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２との間に、位相差板７６，７６を備えている。この位相差板７６によって、ＳＴＮ型の液晶セル７４によって発生する着色を解消することができる。
【００６３】
また、本実施形態の液晶表示装置７０においては、第１実施形態の場合と同様に、第１吸収型偏光子１４の透過軸と第１反射偏光子１８の透過軸とがほぼ平行であり、第２吸収型偏光子４６の透過軸と第２反射偏光子４２の透過軸とがほぼ平行である。しかしながら、第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８の透過軸と、第２吸収型偏光子４６および第２反射偏光子４２の透過軸との間の角度は、ＳＴＮ型の液晶セル７４の２つのスイッチング状態におけるツイスト角のＴＮ型の場合との違いに対応させて、それらの透過軸間の角度が決定されている。
【００６４】
そして、本実施形態の液晶表示装置７０の動作は、ＳＴＮ型の液晶セル７４に付随する位相ずれを、位相差板７６を透過させることによって補償する点を除いて、第１実施形態の液晶表示装置１０とほぼ同様となる。
【００６５】
なお、位相差板７６，７６はＳＴＮ型の液晶セル７４を用いたことによる着色を解消するために用いられているものであって、その着色が問題にならないのであれば、必ずしも用いる必要はない。したがって、そのような場合は、位相差板７６，７６の少なくとも一方を用いない構成とすることもできる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲内で各種の変形実施が可能である。
【００６７】
例えば、上記各実施形態では、液晶セルが、ＴＮ型、またはＳＴＮ型で単純マトリックス型の液晶セルである例を示したが、本発明の液晶表示装置に用いられる液晶セルは、パネル自体にスイッチング素子を用いないもので言えばスタティック駆動型の液晶セルであってもよいし、またＴＦＴで代表される三端子スイッチング素子あるいはＭＩＭで代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶セルであってもよい。さらに、液晶セルは、電気光学特性で言えば、ＢＴＮ型の液晶セルであってもよい。なお、ＢＴＮ型の液晶セルとは、カイラルネマチック液晶を用いた２つの準安定状態を持つ液晶セルであり、特公平１−５１８１８号公報、特開平１０−１７０８８８号公報などに開示されているものである。
【００６８】
また、上記各実施形態では、第１および第２反射偏光子として積層型のもの用いた例を示したが、第１および第２反射偏光子はこのタイプに限らず、コレステリック液晶層と１／４波長板とを組み合わせるもの（特開平８−２７１８９２号公報）、ブリュースターの角度を利用して反射された偏光と透過された偏光とに分離するもの（SID 92 DIGEST P.427-429）、あるいは、ホログラムを利用するもの等を用いることもできる。
【００６９】
さらに、上記各実施形態では、液晶表示装置が白黒表示用として形成された例を示したが、液晶セル内または液晶セルに近い位置にカラーフィルタを配置することによって、カラー表示用の液晶表示装置とすることもできる。
【００７０】
そして、上記各実施形態においては、第１および第２吸収型偏光子を用いた液晶表示装置を示したが、第１および第２吸収型偏光子のいずれか、または両方がなくとも表示を液晶表示装置は両面表示を行うことができる。なお、液晶セルの表示面とする側に第１または第２吸収型偏光子が用いられていない場合、表示コントラストは低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の液晶表示装置を示す模式的な断面図である。
【図２】第１および第２反射偏光子の構造を示す模式的な斜視図である。
【図３】第１実施形態の液晶表示装置の動作を説明する模式図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の液晶表示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の液晶表示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【図６】第１実施形態の液晶表示装置を用いた電子機器としての携帯用コンピュータを示す外観図である。
【図７】第２実施形態の液晶表示装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０，７０ 液晶表示装置
１４ 第１吸収型偏光子
１８ 第１反射偏光子
２２，７４ 液晶セル
２４，３２ 基板
２６，３０ 透明電極
２８，７２ 液晶
３８ 散乱層
４２ 第２反射偏光子
４６ 第２吸収型偏光子
５０ 光吸収層
７６ 位相差板
９６ 携帯用コンピュータ（電子機器）
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびそれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、両面表示が可能な液晶表示装置に対する需要があり、いくつかの構造が提案されてきた。
【０００３】
その一つは、２枚の透過型の液晶表示パネルを、バックライトを挟んで背中合わせに配置することによって、両面表示を行うものである。
【０００４】
他の一つは、特開平１０−１９８２９１に開示されており、１枚の反射型液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部については一方の側に反射板を配置し、その表示面の残りの部分については他方の側に反射板を配置するものである。これによって、１枚の液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部は一方の側に対する表示を行い、表示面の残りの部分は他方の側に対する表示を行うことが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２枚の透過型の液晶表示パネルをバックライトを挟んで配置することによって両面表示を可能とするタイプにおいては、２枚の液晶表示パネルを用意する必要があり、部品点数および重量が増加し、外形も大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】
また、一枚の反射型の液晶表示パネルにおいて、その表示面の一部は一方の側に対しての表示に用い、残りの部分については他方の側に対する表示に用いることによって両面表示を可能とするタイプにおいては、それぞれの側において、液晶パネルの全面にわたる表示ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、２枚の液晶表示パネルを必要とすることなく、液晶パネルの全面にわたる表示を両面において行うことができる液晶表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１） 本発明に係る液晶表示装置は、
内面側にそれぞれ透明電極が設けられた一対の基板の間に液晶を封入して形成された液晶セルと、
前記液晶セルの一方の面側に配置され、第１反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第１反射軸方向とは異なる方向の第１透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第１反射偏光子と、
前記液晶セルの他方の面側に配置され、第２反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第２反射軸方向とは異なる方向の第２透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第２反射偏光子と、
前記液晶セルの少なくともいずれかの側の、最も外面側に、着脱可能な光吸収層と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、液晶セルの一方の側に第１反射偏光子が配置され、液晶セルの他方の側に第２反射偏光子が配置され、最も外面側に光吸収層が着脱可能に配置されている。したがって、第１反射偏光子の側を表示面として用いる場合は第２反射偏光子を反射板として用いた反射型の液晶表示装置となり、第２反射偏光子の側を表示面として用いる場合は第１反射偏光子を反射板として用いた反射型の液晶表示装置となる。このように、本発明によれば、１枚の液晶セルを用いて両面表示を行うことのできる反射型の液晶表示装置が得られ、２枚の液晶表示パネルを用いて両面表示を行う液晶表示装置に比し、部品点数、重量、および厚さを削減することができる。しかも、本発明の液晶表示装置は、液晶セルの全面にわたる反射偏光子が両面に配置され、それらが反射板として作用する反射型の液晶表示装置となるため、液晶セルの全面にわたる両面表示を行うことができる。その上、更に、最も外面側に光吸収層が着脱可能に配置されるため、液晶セルの光吸収層が用いられていない側を表示面側として用いたときに反射板として機能する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子を透過した光、および、第１または第２吸収型偏光子に向けて入射する外光が、この光吸収層によって吸収される。したがって、光吸収層がない場合に比べてこの領域からの光の反射量および外光の入射量が減少し、コントラストを改善することができる。また、この光吸収層は、着脱可能に設けられているため、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層が取り付けられた状態とすることによって、液晶セルのいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。
【００１０】
さらに、第１および第２反射偏光子は所定の方向の偏光面を持つ偏光を、殆ど反射することができるため、明るい反射型の液晶表示装置とすることができる。
【００１１】
（２） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記第１反射偏光子の外面側に配置され前記第１透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第１吸収型偏光子、および／または、前記第２反射偏光子の外面側に配置され前記第２透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第２吸収型偏光子を、さらに有することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記において、外面側とは、液晶セルから遠い側を示す。また、吸収型の偏光子とは、透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過し、透過軸方向とは異なる方向の吸収軸方向の偏光面を有する偏光を透過する偏光子である。
【００１３】
本発明の液晶表示装置によれば、第１および第２反射偏光子の少なくともいずれか一方の外面側に吸収型の偏光子すなわち第１吸収型偏光子または第２吸収型偏光子が配置されており、その吸収型の偏光子の透過軸は、隣接する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子とほぼ平行となっている。したがって、この吸収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光はそのまま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射偏光子が反射することになる偏光は、この吸収型の偏光子が吸収する。そのため、この吸収型の偏光子がない場合に偏光性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に反射光となって表示コントラストの低下を招くことになる偏光成分を、この吸収型の偏光子によって吸収することができる。これによって、吸収型の偏光子が配置された側を表示面側とする表示において、表示のコントラストが改善され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実現することができる。
【００１４】
（３） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記液晶セルの外面の少なくともいずれかに配置された散乱層を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、第１または第２反射偏光子によって反射されて液晶セル側に戻り表示面に向かう光が散乱層によって散乱されるため、第１反射偏光子によって反射された部分に対応する表示が、鏡面状ではなくペーパーホワイト状の見やすい表示となる。
【００１６】
（４） さらに好ましくは、本発明の液晶表示装置は、
前記液晶セルは、ＴＮ型、ＳＴＮ型、およびＢＴＮ型のいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
ここで、ＢＴＮ型の液晶セルとは、カイラルネマチック液晶を用いた２つの準安定状態を持つ液晶セルであり、特公平１−５１８１８号公報、特開平１０−１７０８８８号公報などに開示されているものである。
【００１８】
本発明によれば、さまざまなタイプの液晶セルについて、前述の作用効果を奏する液晶表示装置を形成することができる。
【００２１】
（６） 本発明の電子機器は、前記いずれかに記載の液晶表示装置を表示手段として有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、前記各液晶表示装置について上述したいずれかの作用効果を持ち、反射型の液晶表示装置を用いているため低消費電力の表示手段を有する電子機器が得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら、さらに具体的に説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
＜液晶表示装置の構造＞
図１は、本実施形態の液晶表示装置１０を示す模式的な断面図である。この図に示すように、液晶表示装置１０は、液晶セル２２の一方の側に第１反射偏光子１８を配置し、液晶セル２２の他方の側に第２反射偏光子４２を配置して形成されている。また、第１反射偏光子１８の外面側すなわち液晶セル２２から遠い側には第１吸収型偏光子１４が配置されている。また、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間には、散乱層３８が配置されている。そして、第２反射偏光子４２の外面側には第２吸収型偏光子４６が配置され、第２吸収型偏光子の外面側には着脱自在に光吸収層５０が配置されている。なお、図１および同様な他の図面においては、液晶表示装置１０を構成する各要素間に隙間があるように描かれているが、これは図示の明確化のためであり、実際は各要素が互いにほぼ密着する状態となっている。
【００２５】
液晶セル２２は、ストライプ状の透明電極２６が片面に形成された基板２４と、やはりストライプ状の透明電極３０が片面に形成された基板３２とが、ギャップ材（図示せず）などによって所定間隔離され、対向する基板２４，３２の透明電極２６，３０同士が格子状に対向する単純マトリックス型の液晶セル２２となっている。これら一対の基板２４，３２の間にはＴＮ型の液晶２８が充填され、それら基板２４，３２の対向する周縁がシール材３４によって封止されている。なお、図１においては、一対の基板２４，３２の間を広く離して描いてあるが、これは図示を明確化するためであり、実際には一対の基板２４，３２は数μｍないし十数μｍの狭いギャップを隔てて対向している。
【００２６】
第１および第２反射偏光子１８，４２は、国際公開（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されたものと同様であり、図２に説明図として示すように、異なる２つの層、すなわちＡ層とＢ層とが交互に、Ｚ軸方向に多くの層が積層された構造となっている。第１および第２反射偏光子１８，４２は、各層が１μｍに満たない程度の厚さの多くの層が積層されて形成され、全体としても２００μｍ程度の厚さの薄い板状である。
【００２７】
第１および第２反射偏光子１８，４２においては、Ａ層のＸ軸方向の屈折率をＮａｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮａｙとし、Ｂ層のＸ軸方向の屈折率をＮｂｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮｂｙとすると、それら屈折率の間には次のような関係がある。
【００２８】
Ｎａｘ ≠ Ｎａｙ
Ｎｂｘ ＝ Ｎｂｙ
Ｎａｙ ＝ Ｎｂｙ
このように形成された第１および第２反射偏光子１８，４２は、Ｙ軸方向の偏光面を持つ直線偏光をそのまま透過させる。
【００２９】
さらに、第１および第２反射偏光子１８，４２は、互いに隣接する一対のＡ層およびＢ層において、Ａ層の厚さＴａとＢ層の厚さＴｂとが、所定の可視光の波長λに対して、次の関係となるように形成されている。
【００３０】
Ｔａ・Ｎａｘ ＋ Ｔｂ・Ｎｂｘ ＝ λ／２ （１）
このように、第１および第２反射偏光子１８，４２を形成することによって、Ｚ軸方向から反射偏光子１８，４２に入射した波長λのＸ軸方向の偏光面を持つ直線偏光は、Ｘ軸方向の偏光面を持つ直線偏光として反射される。
【００３１】
さらに、Ａ層とＢ層の多数の対は、可視領域内の様々な波長λの光に対して式（１）の関係が満たされるように、様々な厚さの組み合わせとなっている。これによって、反射偏光子１８，４２は、可視領域の全波長にわたるＸ軸方向の偏光面を持つ直線偏光を、Ｘ軸方向の偏光面を持つ直線偏光として反射することになる。
【００３２】
したがって、第１および第２反射偏光子１８，４２は、全可視領域において、Ｘ軸方向すなわち第１および第２反射軸方向の偏光面を持つ直線偏光をその方向の偏光面を持つ直線偏光として反射し、Ｙ軸方向すなわち第１および第２透過軸方向の偏光面を持つ直線偏光をその方向の偏光面を持つ直線偏光として透過させる。
【００３３】
また、第１および第２吸収型偏光子１４，４６は、吸収型の偏光子であり、透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過し、透過軸方向とは異なる方向の吸収軸方向の偏光面を有する偏光を吸収する。第１および第２吸収型偏光子は、例えば、ヨウ素等のハロゲン物質や染料等の二色性色素を用いて形成される。
【００３４】
なお、第１吸収型偏光子１４は第１反射型偏光子１８の外面側すなわち液晶セル２２から遠い側に配置され、第２吸収型偏光子４６は第２反射型偏光子４２の外面側に配置されている。また、本実施形態においては、第１反射偏光子１８の透過軸と第１吸収型偏光子１４の透過軸とがほぼ平行となり、第２反射偏光子４２の透過軸と第２吸収型偏光子４６の透過軸とがほぼ平行となるように、配置されている。
【００３５】
このように、液晶表示装置１０においては、第１および第２反射偏光子１８，４２の外面側に吸収型の偏光子すなわち第１吸収型偏光子１４または第２吸収型偏光子４６が配置されており、それらの透過軸は、隣接する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子１８，４２とほぼ平行となっている。したがって、これら吸収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光はそのまま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射偏光子が反射することになる偏光は、この吸収型の偏光子が吸収する。そのため、この吸収型の偏光子がない場合に偏光性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に反射光となって表示コントラストの低下を招くことになる偏光成分を、この吸収型の偏光子によって吸収することができる。これによって、吸収型の偏光子が配置された側を表示面側とする表示において、表示のコントラストが改善され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実現することができる。
【００３６】
散乱層３８は、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間に配置され、光を散乱させ拡散させる機能を持っている。散乱層３８を省略することも可能ではあるが、これがない場合は、第２反射偏光子４２で反射された部分に対応する表示が、鏡面により反射された光であるとの印象を与える表示となってしまう。散乱層３８は、このような状態を防止し、第２反射偏光子４２で反射された部分に対応する表示をペーパーホワイトに近い表示とする。散乱層３８は、例えば、ビーズを分散させたプラスチックフィルムとして形成されている。また、隣接する層同士、例えば液晶セル２２と第１または第２反射偏光子１８，４２とを接着する光学接着剤からなる接着層中にビーズを混入させて散乱層３８を形成してもよい。
【００３７】
なお、散乱層３８は、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間に限らず、液晶セル２２と第１反射偏光子４２との間、液晶セル２２と第２反射偏光子４２との間、第１吸収型偏光子１４と第１反射偏光子１８との間、第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２との間、第１吸収型偏光子１４の外面側、第２吸収型偏光子４６の外面側の、少なくともいずれかに配置するようにしてもよい。
【００３８】
光吸収層５０は、前述した液晶表示装置１０を構成する各要素のうち最も外面側に着脱可能に配置される。液晶セル２２の光吸収層５０が用いられていない側を表示面側として用いたときに反射板として機能する第１または第２反射偏光子１８，４２を透過した光は、この光吸収層５０によって吸収される。そのため、光吸収層５０がない場合に比べてこの領域からの光の反射量が減少し、しかも、第１または第２吸収型偏光子１４，４６に向けて入射する外光が光吸収層５０によって吸収されるため、コントラストが改善される。また、この光吸収層５０は、着脱可能に設けられているため、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層５０が取り付けられた状態とすることによって、液晶セル２２のいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。なお、光吸収層５０は、第２吸収型偏光子の外面側に代えて、あるいは加えて、第１吸収型偏光子１４の外面側にも着脱自在に設けられていてもよい。
【００３９】
また、液晶表示装置１０は、図１に図示した構成要素以外にも、液晶２４に面して設けられる配向膜、そして駆動回路なども備えている。
【００４０】
＜液晶表示装置の動作＞
上記のように形成された液晶表示装置１０を、明るい光のもとで反射型として用いる場合の動作を図３とともに説明する。なお、この図において、左側半分の図３（Ａ）は通過する光の偏光面を液晶セル２２が９０°旋光させるスイッチング状態である場合を示し、右側半分の図３（Ｂ）は通過する光の偏光面を液晶セル２２が旋光させないスイッチング状態である場合を示している。また、図３および同様な他の図においては、アスタリスク状の記号は偏光性のない光を示し、左右両方向を示す矢印の記号は紙面と平行な偏光面を持つ偏光または軸方向を持つ偏光分離素子を示し、丸の中に小さい黒丸の記号は紙面に垂直な偏光面を持つ偏光または軸方向を持つ偏光分離素子を示している。
【００４１】
まず、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合、すなわち図３（Ａ）左側に示した場合について説明する。この場合、入射した外光６０は、第１吸収型偏光子１４の吸収軸１４Ａ方向の偏光成分は第１吸収型偏光子１４によって吸収され、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔ方向の偏光成分のみが第１吸収型偏光子１４を透過し、その透過軸１４Ｔの方向の偏光面を持つ直線偏光６０ａとして出射する。その直線偏光６０ａは第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行に配置された透過軸１８Ｔを持つ第１反射偏光子１８をそのまま透過し、液晶セル２２を通過すると９０°旋光された直線偏光６０ｂとなる。その直線偏光６０ｂは、散乱層３８で散乱されるが偏光方向はそのままの直線偏光６０ｃとして反射偏光子４２に入射する。反射偏光子４２に入射した直線偏光６０ｃは、その偏光面が反射偏光子４２の反射軸４２Ｒとほぼ平行であるため、反射偏光子４２によって反射される。反射された直線偏光６０ｄは、反射偏光子４２の反射軸４２Ｒにほぼ平行な偏光面を持ち、再び、散乱層３８で散乱され、偏光面は変わらない直線偏光６０ｅとして液晶セル２２に入射する。そして、液晶セル２２で９０°旋光されて第１反射偏光子１８の透過軸１８Ｔと平行な偏光面を持つ偏光６０ｆとなり、第１反射偏光子１８をそのまま透過し、さらに第１反射偏光子１８の透過軸１８Ｔとほぼ平行に配置された透過軸１４Ｔを持つ第１吸収型偏光子１４を透過して表示面に達する。
【００４２】
また、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第２吸収型偏光子４６の側から入射した場合は、第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２が、液晶セル２２を境に第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８と対称に配置されており、散乱層３８は対称な配置ではなく第２反射偏光子４２の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えないため、第２吸収型偏光子４２の側から入射した光の挙動は、図３（Ａ）の右側に示したとおり、前述した液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合と、液晶セル２２を境にしてほぼ対称な挙動となる。したがって、第２吸収型偏光子に入射した外光６１は、第２吸収型偏光子の透過軸４６Ｔと平行な偏光６１ｆとして第２吸収型偏光子４６側の表示面に達する。
【００４３】
このように、この液晶表示装置１０においては、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態の時に液晶セル２２に入射した外光は、その殆どが第１または第２反射偏光子１８，４２で反射されて入射と逆の経路を辿って出射するため、第１または第２吸収型偏光子１４，４６のいずれの側から外光が入射した場合でも、液晶セル２２が光を９０°旋光させるスイッチング状態となっている領域は明るい白色表示となる。
【００４４】
次に、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光６２が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合、すなわち図３（Ｂ）の左側に示した場合について説明する。この場合、入射した外光６２は、第１吸収型偏光子１４の吸収軸１４Ａ方向の偏光成分が第１吸収型偏光子１４によって吸収され、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔ方向の偏光成分が第１吸収型偏光子１４を透過して、その透過軸１４Ｔの方向の偏光面を持つ直線偏光６２ａとして第１吸収型偏光子１４から出射する。その直線偏光６２ａは、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行な透過軸１８Ｔを持つ第１反射偏光子１８をそのままの状態で透過し、旋光されることなく液晶セル２２を通過し、散乱層３８を透過して散乱されるが偏光面は変わらない直線偏光６２ｂとなり、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔとほぼ平行な透過軸４２Ｔを持つ第２反射偏光子４２を透過し、そして第２反射偏光子４２の透過軸４２Ｔとほぼ平行な透過軸４６Ｔを持つ第２吸収型偏光子４６を透過してそのまま進行し、表示面である入射側には戻らない。なお、図３では図示しながったが、図１に示したように、第２吸収型偏光子４６の外面側に光吸収層５０を配置した状態とすれば第２吸収型偏光子４６を透過した光が何かに反射して表示面である入射側に戻ることを確実に防ぐことができる。
【００４５】
また、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光が第２吸収型偏光子４６の側から入射した場合は、第２吸収型偏光子４６および第２反射偏光子４２が、液晶セル２２を境に第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８と対称に配置されており、散乱層３８は対称な配置ではなく第２反射偏光子４２の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えないため、第２吸収型偏光子４２の側から入射した光の挙動は、図３（Ｂ）の右側に示したとおり、前述した液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の領域に外光が第１吸収型偏光子１４の側から入射した場合と、液晶セル２２を境にしてほぼ対称な挙動となる。したがって、第２吸収型偏光子４６に入射した外光６３は、第１吸収型偏光子１４の透過軸１４Ｔと平行な偏光６３ｂとして第１吸収型偏光子１４を透過してそのまま出射され、表示面である入射側には戻らない。
【００４６】
このように、この液晶表示装置１０においては、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態の時に液晶セル２２に入射した外光は、入射した側とは逆側に透過してしまい、入射側には戻らないため、第１または第２吸収型偏光子１４，４６のいずれの側から外光が入射した場合でも、液晶セル２２が光を旋光させないスイッチング状態となっている領域は暗い表示となる。
【００４７】
なお、光の入射側とは逆側の最も外面側に光吸収層５０を位置させれば、光吸収層５０が用いられていない液晶セル２２の側を表示面側として用いたときに反射板として機能する反射偏光子すなわち第１または第２反射偏光子１８，４２を透過した光、および、その第１または第２吸収型偏光子１４，４６に向けて入射する外光が、光吸収層５０によって吸収される。したがって、光吸収層５０がない場合に比べてこの領域からの光の反射量および外光の入射量が減少し、コントラストを改善することができる。また、この光吸収層５０を着脱可能に設けることによって、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層５０が取り付けられた状態とすることが容易に行え、液晶セル２２のいずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現することができる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１０は、明るい外光のもとで液晶表示装置１０を反射型として使用した場合、液晶セル２２が光を９０°旋光させる領域は、液晶セル２２のいずれの側を表示面として用いた場合でも、明るい白の表示領域となる。また、本実施形態の液晶表示装置１０は、液晶セル２２が光を旋光させない領域は、明るい外光のもとで液晶表示装置１０を反射型として使用した場合、液晶セルのいずれの側を表示面として用いた場合でも、暗い表示領域となる。このように、液晶表示装置１０は、明るい光のもとで反射型として用いる場合、液晶セルのいずれの側を表示面として用いた場合でも、液晶セルが光を９０°旋光させる領域は明るい表示となり、液晶セルが光を旋光させない領域は暗い表示となる両面表示を行うことができる。
【００４９】
なお、液晶セル２２は、光を９０°旋光する状態と、光を旋光しない状態との中間の状態もとることができ、このとき、中間調表示が行われる。
【００５０】
図４および図５は、本実施形態の液晶表示装置１０をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【００５１】
図４は、光吸収層５０を用いない場合の表示例であり、図４（Ａ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させない領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させる領域とした場合の表示例を示している。数字部分は表示面の裏側からの入射光によってパネルの裏が透けて見え、背景部分は第１あるいは第２反射偏光子１８，４２によって反射され散乱層３８で散乱されて白表示となる。
【００５２】
図４（Ｂ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分と背景部分の表示状態が、図４（Ａ）に示した表示とは反転している。
【００５３】
図５は、光吸収層５０を用いた場合の表示例であり、図５（Ａ）は数字を表示した部分を液晶セル２２が光を旋光させない領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させる領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分は、その部分を透過した光が吸収層５０によって吸収されて、黒表示となる。背景部分は、第１あるいは第２反射偏光子１８，４２によって反射され散乱層３８で散乱されて白表示となる。
【００５４】
図５（Ｂ）は数字を表示した部分を液晶セルが光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル２２が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示している。この表示においては、数字部分と背景部分との表示状態が、図５（Ａ）で示した場合とは反転する。
【００５５】
なお、図４および図５において白表示の部分は、散乱層３８を用いない構成の場合は、鏡面状体の表示となる。
【００５６】
このように、光吸収層５０を用いることによってコントラストを改善することができる。
【００５７】
上述したように、本実施形態の液晶表示装置１０は、１枚の液晶セル２２を用いて両面表示を行うことのできる反射型の液晶表示装置１０となり、２枚の液晶表示パネルを用いて両面表示を行う液晶表示装置に比し、部品点数、重量、および厚さを削減することができる。しかも、液晶表示装置１０は、液晶セル２２の全面にわたる反射偏光子１８，４２が両面に配置され、それらが反射板として作用する反射型の液晶表示装置１０となるため、液晶セル２２の全面にわたる両面表示を行うことができる。
【００５８】
さらに、第１および第２反射偏光子１８，４２は、所定の方向の偏光面を持つ偏光を殆ど反射することができるため、明るい反射型の液晶表示装置１０となる。
【００５９】
＜液晶表示装置を備えた電子機器＞
図６は、本実施形態の液晶表示装置１０を表示部として用いた電子機器としての携帯用コンピュータ９６を示す外観図である。携帯用コンピュータ９６は、液晶表示装置１０からなる表示部と入力部９８とを備えており、表示部が設けられた蓋９９の部分を閉じた状態（図示せず）でも表示できるようになっている。携帯用コンピュータ９６は、液晶表示装置１０の他に、図示しないが、表示情報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路などを含んで構成される。
【００６０】
なお、本実施形態の液晶表示装置１０が組み込まれる電子機器としては、携帯電話機、腕時計、および携帯用コンピュータに限らず、携帯電話機、ノート型パソコン、電子手帳、ページャ、電卓、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤなど様々な電子機器が考えられる。
【００６１】
〔第２実施形態〕
第２実施形態は、液晶セルとしてＳＴＮ型の液晶セルが用いられている点と、ＳＴＮ型の液晶セルに付随して発生する着色を解消するための位相差板が追加されている点、そして、第１吸収型偏光子および第１反射偏光子の透過軸と、第２吸収型偏光子および第２反射偏光子の透過軸との間の角度がほぼ平行ではなく、ＳＴＮ型の液晶セルの２つのスイッチング状態におけるツイスト角のＴＮ型の場合との違いに対応させてそれらの透過軸間の角度が決定されている点が、第１実施形態と異なる。それ以外の点は、第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図面において対応する部分には第１実施形態と同一の符号を付す。
【００６２】
図７は、本実施形態の液晶表示装置７０を示す模式的な断面図である。この図に示すように、液晶表示装置７０は、ＳＴＮ型の液晶７２を用いた液晶セル７４を用い、第１吸収型偏光子１４と第１反射偏光子１８との間、および第２吸収型偏光子４６と第２反射偏光子４２との間に、位相差板７６，７６を備えている。この位相差板７６によって、ＳＴＮ型の液晶セル７４によって発生する着色を解消することができる。
【００６３】
また、本実施形態の液晶表示装置７０においては、第１実施形態の場合と同様に、第１吸収型偏光子１４の透過軸と第１反射偏光子１８の透過軸とがほぼ平行であり、第２吸収型偏光子４６の透過軸と第２反射偏光子４２の透過軸とがほぼ平行である。しかしながら、第１吸収型偏光子１４および第１反射偏光子１８の透過軸と、第２吸収型偏光子４６および第２反射偏光子４２の透過軸との間の角度は、ＳＴＮ型の液晶セル７４の２つのスイッチング状態におけるツイスト角のＴＮ型の場合との違いに対応させて、それらの透過軸間の角度が決定されている。
【００６４】
そして、本実施形態の液晶表示装置７０の動作は、ＳＴＮ型の液晶セル７４に付随する位相ずれを、位相差板７６を透過させることによって補償する点を除いて、第１実施形態の液晶表示装置１０とほぼ同様となる。
【００６５】
なお、位相差板７６，７６はＳＴＮ型の液晶セル７４を用いたことによる着色を解消するために用いられているものであって、その着色が問題にならないのであれば、必ずしも用いる必要はない。したがって、そのような場合は、位相差板７６，７６の少なくとも一方を用いない構成とすることもできる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲内で各種の変形実施が可能である。
【００６７】
例えば、上記各実施形態では、液晶セルが、ＴＮ型、またはＳＴＮ型で単純マトリックス型の液晶セルである例を示したが、本発明の液晶表示装置に用いられる液晶セルは、パネル自体にスイッチング素子を用いないもので言えばスタティック駆動型の液晶セルであってもよいし、またＴＦＴで代表される三端子スイッチング素子あるいはＭＩＭで代表される二端子スイッチング素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶セルであってもよい。さらに、液晶セルは、電気光学特性で言えば、ＢＴＮ型の液晶セルであってもよい。なお、ＢＴＮ型の液晶セルとは、カイラルネマチック液晶を用いた２つの準安定状態を持つ液晶セルであり、特公平１−５１８１８号公報、特開平１０−１７０８８８号公報などに開示されているものである。
【００６８】
また、上記各実施形態では、第１および第２反射偏光子として積層型のもの用いた例を示したが、第１および第２反射偏光子はこのタイプに限らず、コレステリック液晶層と１／４波長板とを組み合わせるもの（特開平８−２７１８９２号公報）、ブリュースターの角度を利用して反射された偏光と透過された偏光とに分離するもの（SID 92 DIGEST P.427-429）、あるいは、ホログラムを利用するもの等を用いることもできる。
【００６９】
さらに、上記各実施形態では、液晶表示装置が白黒表示用として形成された例を示したが、液晶セル内または液晶セルに近い位置にカラーフィルタを配置することによって、カラー表示用の液晶表示装置とすることもできる。
【００７０】
そして、上記各実施形態においては、第１および第２吸収型偏光子を用いた液晶表示装置を示したが、第１および第２吸収型偏光子のいずれか、または両方がなくとも表示を液晶表示装置は両面表示を行うことができる。なお、液晶セルの表示面とする側に第１または第２吸収型偏光子が用いられていない場合、表示コントラストは低下する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の液晶表示装置を示す模式的な断面図である。
【図２】第１および第２反射偏光子の構造を示す模式的な斜視図である。
【図３】第１実施形態の液晶表示装置の動作を説明する模式図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の液晶表示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【図５】（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の液晶表示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場合における表示例である。
【図６】第１実施形態の液晶表示装置を用いた電子機器としての携帯用コンピュータを示す外観図である。
【図７】第２実施形態の液晶表示装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０，７０ 液晶表示装置
１４ 第１吸収型偏光子
１８ 第１反射偏光子
２２，７４ 液晶セル
２４，３２ 基板
２６，３０ 透明電極
２８，７２ 液晶
３８ 散乱層
４２ 第２反射偏光子
４６ 第２吸収型偏光子
５０ 光吸収層
７６ 位相差板
９６ 携帯用コンピュータ（電子機器）
Claims (5)
- 内面側にそれぞれ透明電極が設けられた一対の基板の間に液晶を封入して形成された液晶セルと、
前記液晶セルの一方の面側に配置され、第１反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第１反射軸方向とは異なる方向の第１透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第１反射偏光子と、
前記液晶セルの他方の面側に配置され、第２反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射し、前記第２反射軸方向とは異なる方向の第２透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過する第２反射偏光子と、
前記液晶セルの少なくともいずれかの側の、最も外面側に、着脱可能な光吸収層と、
を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１において、
前記第１反射偏光子の外面側に配置され前記第１透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第１吸収型偏光子、および／または、前記第２反射偏光子の外面側に配置され前記第２透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第２吸収型偏光子を、さらに有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１または請求項２において、
前記液晶セルの外面の少なくともいずれかに配置された散乱層を有することを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、
前記液晶セルは、ＴＮ型、ＳＴＮ型、およびＢＴＮ型のいずれかであることを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置を表示手段として有することを特徴とする電子機器。
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