JP3702603B2 - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は液晶表示装置、特に偏光分離器を備えた液晶表示装置、及びそれを用いた時計や携帯電話等の電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば従来のTN(Twisted Nematic)液晶やSTN(Super-Twisted Nematic)液晶等の偏光軸を可変な透過偏光軸可変光学素子を利用した液晶表示素子においては、この液晶表示素子を2枚の偏光板で挟んだ構成であり、光の利用効率が悪く、特に反射型の液晶表示装置にあっては、表示が暗くなってしまう等の不具合があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、表示が明るく、しかも光沢のある視認性のよい液晶表示装置および電子機器を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明による液晶表示装置および電子機器は、以下の構成としたものである。
【0005】
すなわち、本発明による液晶表示装置は、少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルの液晶はTN型の液晶であり、前記位相差板の光学軸の方向Qと、その位相差板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向R1とのなす角度αは、45°±15°の範囲内であり、前記偏光板の透過軸の方向Pと、前記位相差板の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内であり、前記液晶パネルの下基板のラビング方向R2と前記偏光分離器の透過軸Sとのなす角度γは0°±15°の範囲内であり、 前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなることを特徴とする。
また、少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルの液晶は、ねじれ角が180°〜360°のネマチック液晶であり、前記位相差板の光学軸の方向Qと、その位相差板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向R1とのなす角度αは、90°±30°の範囲内であり、前記偏光板の透過軸の方向Pと、前記位相差板の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内であり、前記液晶パネルの下基板のラビング方向R2と前記偏光分離器の透過軸Sとのなす角度γは、45°±15°の範囲内であり、前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなることを特徴とする。
また、少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルの液晶はTN型の液晶であり、 前記偏光板の透過軸の方向と、その偏光板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向とのなす角度は、0°±15°の範囲内であり、前記偏光分離器の透過軸の方向と前記位相差板の光学軸の方向とのなす角度は、45°±15°の範囲内であり、前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなることを特徴とする。
また、少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器とをこの順に有する液晶表示装置であって、前記液晶パネルの液晶はSTN型の液晶であり、 前記偏光板の透過軸の方向と、その偏光板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向とのなす角度は、45°±15°の範囲内であり、前記偏光分離器の透過軸の方向と前記位相差板の光学軸の方向とのなす角度は、90°±30°の範囲内であり、前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなることを特徴とする。
【0006】
また本発明による電子機器は、上記のような液晶表示装置を、例えば時計や携帯電話等の電子機器の表示部等に適用したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態に基づいて本発明による液晶表示装置及びそれを用いた電子機器を具体的に説明する。
【0008】
図1は本発明による液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。図示例の液晶表示装置は、偏光板1、位相差板2、液晶パネル3、偏光分離器4および光吸収体5を順に積層した構成である。
【0009】
上記の偏光板1としては、従来公知のものを用いることができる。また位相差板2は表示装置を着色するためのもので、その位相差板2としては、例えばPC(ポリカーボネイト)、PVA(ポリビニルアルコール)、PA(ポリアリレート)、PSF(ポリサルフォン)等の一軸延伸フィルムを用いることができる。
【0010】
液晶パネル3は、一対の基板31・32間に液晶層33を介在させた構成であり、その液晶層33としては、いわゆるTN型やSTN型その他従来公知の各種の液晶を用いることができる。
【0011】
偏光分離器4は、その透過軸の方向と平行な直線偏光が入射すると透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光が入射すると反射するものであり、その偏光分離器4としては、例えば図2に示すように複屈折性を有する第1のフィルム41と複屈折性を有しない第2のフィルム42とを順に複数枚積層したものを用いることができる。その第1と第2のフィルム41・42は、それぞれ透光性を有し、かつ複屈折性を有しない第2のフィルム42の屈折率が、複屈折性を有する第1のフィルム41のいずれか一方の屈折率と略等しいものであれば材質等は適宜である。
【0012】
具体的には、複屈折性を有する第1のフィルム41としては、例えばポリエチレンナフサレート(PEN;polyethylene napthalate)を5倍程度に延伸したものを用いることができ、また複屈折性を有しない第2のフィルム42としては、例えばナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル(coPEN;copolyester of naphthalene dicarboxylic acid and terephthalic or isothalic acid)を用いることができる。その第1のフィルム41の延伸方向の偏光の屈折率nAXは1.88、延伸方向と直交する偏光の屈折率nAYは1.64であり、第2のフィルム42の屈折率nBは1.64である。
【0013】
上記のように複屈折性を有する第1のフィルム41と、複屈折性を有しない第2のフィルム42とを積層した偏光分離器4に光を入射させると、図3に示すように第1のフィルムの延伸方向に直交する方向の光L1は全て透過する。一方、延伸方向と平行な方向の光L2については、特定波長の光が第1と第2のフィルム41・42の境界面で反射し、それ以外の光は透過する。その反射する光L2の波長λは、第1と第2のフィルム41・42の屈折率nAXとnB(ただし、nB=nAY)、および各フィルム41・42の厚さdA・dBとによって決定される。
【0014】
それらの関係は、下記式(1)、(2)で表すことができる。
nAX・dA=(1/4+m/2)λ ‥‥‥‥‥(1)
nB・dB =(1/4+m/2)λ ‥‥‥‥‥(2)
ただし、mは0または正の整数
【0015】
そこで、例えば上記第1と第2のフィルム41・42の屈折率nAX・nB、および各フィルム41・42の厚さdA・dBとを適宜選択すれば所望の反射光を得ることができ、また上記の屈折率または厚さのいずれか一方、例えば屈折率nAX・nBを一定とし、厚さdA・dBを適宜選択することによっても所望の反射光を得ることができる。さらに、厚さの異なる複数種類の第1と第2のフィルムを積層することによって、複数色の光を反射させ、その反射光の組合せによって所望の色の反射光を得ることもできる。尚、特表平9−506985(国際出願公報:WO/95/17692)及び国際出願公報:WO/95/27819の中には、反射偏光子又は、reflective polarizerとして上述した偏光分離器と同様のものが開示されており、そしてこの偏光分離器を用いた液晶表示装置が開示されている。
【0016】
また全可視光波長領域にわたって上記(1)、(2)式が成立することにより、全可視光波長において、偏光分離器の透過軸の方向と平行な直線偏光が入射すると透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光が入射すると反射するものである。
【0017】
なお偏光分離器4としては、前記のようなフィルム41,42以外にも例えばコレステリック液晶層と(1/4)λ板を組み合わせたもの、ブリュースターの角度を利用して反射偏光と透過偏光とに分離するもの(SID 92 DIGEST 第427頁〜第429頁)、ホログラムを利用するもの等を用いることもできる。
【0018】
また前記の光吸収体5としては、光吸収性のよい黒色のものを用いるとよく、その材質等は適宜である。
【0019】
図4は前記図1に示す液晶表示装置において液晶パネル3の液晶としてTN型の液晶を用いた場合の各軸の関係を示す説明図であり、図において、Pは偏光板1の透過軸の方向、Qは位相差板2の光学軸の方向、R1およびR2は液晶パネル3の上基板31および下基板32のラビング方向、Sは偏光分離器4の透過軸の方向を表す。
【0020】
位相差板2の光学軸の方向Qと、その位相差板2に隣接する液晶パネル3の上基板31のラビング方向R1とのなす角度αは、45°±15°の範囲内とし、偏光板1の透過軸の方向Pと、位相差板2の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内、また下基板32のラビング方向R2と偏光分離器4の透過軸Sとのなす角度は0°±15°の範囲内とすればよい。
【0021】
図5は前記図1に示す液晶表示装置において液晶パネル3の液晶としてSTN型の液晶、特にねじれ角が180°〜360°のネマチック液晶を用いた場合の各軸の関係を示す説明図であり、図において、Pは偏光板1の透過軸の方向、Qは位相差板2の光学軸の方向、R1およびR2は液晶パネル3の上基板31および下基板32のラビング方向、Sは偏光分離器4の透過軸の方向を表す。
【0022】
位相差板2の光学軸の方向Qと、その位相差板2に隣接する液晶パネル3の上基板31のラビング方向R1とのなす角度αは、90°±30°の範囲内とし、偏光板1の透過軸の方向Pと、位相差板2の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内、また下基板32のラビング方向R2と偏光分離器4の透過軸Sとのなす角度γは、45°±15°の範囲内とすればよい。
【0023】
なお上記実施形態においては、位相差板2を偏光板1と液晶パネル3との間に配置したが、液晶パネル3と偏光分離器4との間に配置してもよい。その場合、偏光板1の光学軸の方向と、その偏光板1に隣接する液晶パネル3の上基板31のラビング方向とのなす角度は、TN型液晶にあっては0°±15°、STN液晶にあっては45°±15°の範囲内とすればよく、また偏光分離器4の透過軸の方向と位相差板2の光学軸の方向とのなす角度は、TN型液晶にあっては45°±15°の範囲内、STN型液晶にあっては90°±30°の範囲内とすればよい。また上記の位相差板2は省略することもできる。
【0024】
さらに、前記図1においては偏光分離器4の下方、すなわち液晶パネル3と反対側に光吸収体5を設けたが、その光吸収体5の代わりに図6に示すようにバックライト6を設置してもよい。そのバックライト6としては、例えば図示例のように導光体もしくは光拡散板等の透光部材61と、冷陰極管等の光源62等で構成すればよい。この場合の各軸の関係は前記と同様に構成すればよい。
【0025】
また上記のような液晶表示装置を、例えば図7に示すような携帯電話Tの表示部A等に適用すれば、表示品質のよい携帯電話を提供することが可能となり、また携帯電話に限らず時計その他の各種電子機器にも適用できる。
【0026】
【実施例】
〔実施例1〕
液晶パネル2の液晶としてTN型液晶、すなわちほぼ90°にねじれ配向させたシクロヘキサン系のネマチック液晶を用いて前記図1に示すような液晶表示装置を作成した。その液晶のΔn・dは1.15μmである。また位相差板2の光学軸の方向Qと、その位相差板2に隣接する液晶パネル3の上基板31のラビング方向R1とのなす角度αを45°とし、偏光板1の透過軸の方向Pと位相差板2の光学軸の方向Qとのなす角度βを45°とした。
【0027】
さらに偏光分離板7としては、前記のPENよりなる第1のフィルム41と、coPENよりなる第2のフィルム42とを合わせて約600〜800枚積層したものを用いた。その全体の厚さは、約0.15〜0.2mmであった。そして、位相差板2のΔn・dを適宜変更して電圧印加部と無印加部の表示色を調べたところ下記表1に示すような結果が得られた。
【0028】
【表1】
【0029】
上記表1からも分かるように位相差板2のΔn・dを、340nm、440nm、560nmとしたとき、電圧無印加部でほぼ金色の表示が得られ、そのときの電圧印加部は青色であった。
【0030】
〔実施例2〕
液晶パネル2の液晶としてSTN型液晶、特に240°にねじれ配向させたネマチック液晶を用いて前記図1に示すような液晶表示装置を作成した。その液晶のΔn・dは0.80μmである。また位相差板2の光学軸の方向Qと、その位相差板2に隣接する液晶パネル3の上基板31のラビング方向R1とのなす角度αを90°とし、偏光板1の透過軸の方向Pと位相差板2の光学軸の方向Qとのなす角度βを45°とした。
【0031】
さらに偏光分離板7の第1のフィルム41と第2のフィルム42の材質・枚数厚さ等は上記実施例1と同様とし、位相差板2のΔn・dを適宜変更して電圧印加部と無印加部の表示色を調べたところ下記表2に示すような結果が得られた。
【0032】
【表2】
【0033】
上記表2からも分かるように位相差板2のΔn・dを、1740nmとしたとき、電圧無印加部でほぼ金色の表示が得られ、そのときの電圧印加部は赤紫色であった。なお、位相差板2のΔn・dが0、すなわち位相差板2を省略したときにも、電圧無印加部はほぼ金色であり、そのときの電圧印加部は青色であった。
【0034】
〔実施例3〕
液晶パネル2の液晶として上記実施例2と同様のSTN型液晶を用い、偏光分離器4の下面側に光吸収体の代わりにバックライト6を配置し、それ以外は上記実施例2と同様にして前記図6に示すような液晶表示装置を作成した。
【0035】
上記のようにして得られた液晶表示装置は、外光下では電圧無印加部は金色、電圧印加部では青色となった。また上記バックライト6の光源62として白色光源を用いて点灯したところ、電圧無印加部では青、電圧印加部では黄色となり、さらに赤色の光源に替えて点灯したところ、電圧無印加部では黒、電圧印加部では赤色となった。
【0036】
上記各実施例のような液晶表示装置を、電子機器として前記図7に示すような携帯電話Tの表示部Aに適用したところ、表示性能のよい電子機器を得ることができた。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による液晶表示装置および電子機器によれば、金色等の光沢のある表示が得られ、表示品質や視認性のよい液晶表示装置や電子機器を提供できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による液晶表示装置の一実施形態を示す概略構成の説明図。
【図2】偏光分離器の概略構成を示す説明図。
【図3】偏光分離器の原理を示す説明図。
【図4】上記液晶表示装置においてTN液晶を用いた場合の各軸の関係を示す説明図。
【図5】上記液晶表示装置においてSTN液晶を用いた場合の同上図。
【図6】本発明による液晶表示装置の他の実施形態を示す概略構成の説明図。
【図7】上記の液晶表示装置を適用した電子機器としての携帯電話の斜視図。
【符号の説明】
1 偏光板
2 位相差板
3 液晶パネル
31、32 基板
33 液晶層
4 偏光分離器
5 光吸収体
6 バックライト
61 透光部材
62 光源
Claims (5)
- 少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、
透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器と
をこの順に有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルの液晶はTN型の液晶であり、
前記位相差板の光学軸の方向Qと、その位相差板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向R1とのなす角度αは、45°±15°の範囲内であり、
前記偏光板の透過軸の方向Pと、前記位相差板の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内であり、
前記液晶パネルの下基板のラビング方向R2と前記偏光分離器の透過軸Sとのなす角度γは、0°±15°の範囲内であり、
前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなる
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、
透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器と
をこの順に有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルの液晶は、ねじれ角が180°〜360°のネマチック液晶であり、
前記位相差板の光学軸の方向Qと、その位相差板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向R1とのなす角度αは、90°±30°の範囲内であり、
前記偏光板の透過軸の方向Pと、前記位相差板の光学軸の方向Qとのなす角度βは、45°±15°の範囲内であり、
前記液晶パネルの下基板のラビング方向R2と前記偏光分離器の透過軸Sとのなす角度γは、45°±15°の範囲内であり、
前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、
透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器と
をこの順に有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルの液晶はTN型の液晶であり、
前記偏光板の透過軸の方向と、その偏光板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向とのなす角度は、0°±15°の範囲内であり、
前記偏光分離器の透過軸の方向と前記位相差板の光学軸の方向とのなす角度は、45°±15°の範囲内であり、
前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 少なくとも偏光板と、位相差板と、液晶パネルと、
透過軸の方向と平行な直線偏光の入射光を透過し、透過軸の方向と垂直な直線偏光の入射光を反射する偏光分離器と
をこの順に有する液晶表示装置であって、
前記液晶パネルの液晶はSTN型の液晶であり、
前記偏光板の透過軸の方向と、その偏光板に隣接する前記液晶パネルの上基板のラビング方向とのなす角度は、45°±15°の範囲内であり、
前記偏光分離器の透過軸の方向と前記位相差板の光学軸の方向とのなす角度は、90°±30°の範囲内であり、
前記液晶のΔn・dと前記位相差板のΔn・dの値が、前記液晶に対する電圧無印加時に光沢色が得られるように各々調整されてなる
ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記請求項1乃至4のいずれかに記載の液晶表示装置を備えた電子機器。
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