JP3763678B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、携帯端末装置、各種家電機器等の情報の表示に用いられる反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶は、それ自体は発光せず、液晶を透過する外部の光を制御して表示機能を発揮する。外部の光に液晶を透過させる方法として２つの方法がある。１つはバックライトを観察者から見て液晶より後方に配置し、そのバックライトが発する光に液晶を透過させる直視型または透過型であり、他の１つは液晶より後方に配置した反射板により液晶の前方から入った光を反射させ、その反射光に液晶を透過させる反射型である。反射型液晶表示装置は、バックライトが不要であるため、省電力、薄型、かつ軽量であり、技術開発が強力に推進されている。さらに、バックライトの部材が不要なのでコスト低減も可能となる。
【０００３】
反射型液晶表示装置として、従来より各種の構成が提案されている（たとえば、ＬＣＤ Intelligence 1997 年 4月号,pp.54-58 に反射型液晶表示装置の各種の構成が示されている）。反射型液晶表示装置では、観察者の視認性を良くするために、すなわち液晶画面の全ての位置から十分な光が観察者に届くように、液晶部分を透過した光は散乱性を有することが必要である。このため、反射型液晶表示装置は、いずれかの構成部分に散乱性を与える部材を有することとなる。この散乱性を付与する光学部材の位置の観点から、反射型液晶表示装置の構成を分類すると、（１）観察者から見て液晶より後方で散乱性を持たせる場合、（２）液晶より前方で散乱性を持たせる場合、（３）液晶自体に散乱性を持たせる場合、の３つに分けられる。
【０００４】
図７は、上記の分類（１）の場合の反射型液晶表示装置の一例を示す図である。同図において、１、５は偏光板を、２、４はガラス、プラスチック等の透明基板を、３は液晶を、６は散乱性の白色樹脂または銀、アルミ等の反射率の高い金属表面を散乱処理した反射板を表す。同図において、観察者は上方、すなわち前方に位置し、入射光は上方から入射する。偏光板１により、一の方向に直角方向の偏光成分（Ｓ偏光と記す）が吸収され、一の方向に平行な偏光成分（Ｐ偏光と記す）が透過する。液晶３は、最も一般的な９０°ねじれのＴＮ（ Twisted Nematic）液晶とする。偏光板５は、偏光板１と吸収軸方向が直交の関係（クロスニコル）にあるとする。偏光板１では、入射光のうちＳ偏光は吸収され、Ｐ偏光は透過する。液晶３への印加電圧がオフのときは９０°ねじれのＴＮ液晶３を透過した上記のＰ偏光は、Ｓ偏光に変換され、その後偏光板５を透過する。反射板６で散乱されたＳ偏光は、再びＴＮ液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【０００５】
このとき、白表示でなくカラー表示も可能である。カラーフィルタを観察者と反射板の間に挿入すれば、カラー表示となる。また、反射板が特定の波長を選択反射するものであっても、カラー化することができる。
【０００６】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解けるので、入射したＰ偏光は、液晶３をＰ偏光のまま透過し、反射板５により吸収される。光は反射してこないので観察者には届かず、黒く見えることになる。
【０００７】
なお、偏光板１、５の吸収軸の向きを直交関係ではなく、平行とすれば、液晶への印加電圧がオフ状態のとき黒、またオン状態のとき白となる。また、カラーの動作モードももちろん可能である。
【０００８】
上記の例では、光は偏光板を合計４回透過して観察者に届くことになる。理想的な偏光板は光の吸収がないと考えられるが、実際には、数〜１０％程度の吸収があるので、光が偏光板を透過する回数はなるべく少ないことが、表示を明るくするために望ましい。
【０００９】
これらの問題を解決するために、最近、新しい反射型液晶表示装置が提案されている（たとえば、特開平１０−３０７８号公報）。図８は、この新しく提案された反射型液晶表示装置を示す。図８において、番号６１は散乱（拡散）板を、７１は入射光のうち一の方向に平行な偏光成分は透過し、その一の方向に直角な第２の偏光成分は反射する特性を有する偏光分離板（反射型偏光板）を、また、８は光吸収板を表す。偏光板１では、入射光のうちＳ偏光が吸収され、Ｐ偏光が透過する。
【００１０】
液晶３への印加電圧がオフ状態では、９０°ねじれの液晶３を透過したＰ偏光はＳ偏光へと変換される。この後、このＳ偏光は散乱板６１で散乱され、偏光分離板７１で反射される。散乱板６１で再度散乱されたＳ偏光は、再び、液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【００１１】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解かれるので、液晶３へ入射したＰ偏光は、Ｐ偏光のまま液晶３を透過し、散乱板６１で散乱され、偏光分離板７１を透過し、光吸収板８で吸収される。光は反射して前方へ出てこないので観察者には届かず、黒く見える。
【００１２】
上記の図８に示す従来例では、片方の偏光板が不要となり、偏光分離板７１が反射板と偏光板の機能を有するので、その分だけ明るい表示が得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図８に示す反射型液晶表示装置を用いた場合、必要な散乱性を得るために、散乱板６１と偏光分離板７１との組合せが必要となる。このとき、通常の散乱板では偏光に関係なく一部の光は後方散乱するので、コントラストの低下を生ずる。また、散乱板６１を透過した入射光は、偏光分離板７１に対し垂直入射ではなくなるので、Ｓ偏光およびＰ偏光を分離する偏光分離板７１の偏光分離性能が劣化する場合がある。
【００１４】
また、上記したように、従来の反射型液晶表示装置では、暗いところでは入射光がないので使用できないという問題がある。これを解決しようとして、反射板にハーフミラーを用いたり、また反射板の一部に開口部を設けて一部の光を透過する構造にして、後方にバックライトを配置して透過型としても使用できるようにした反射型液晶表示装置もある。しかし、上記の構造の反射板では反射性能が劣るために、画面表示が暗くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は、従来よりも明るく、かつ暗いところでも使用が可能な、構成が簡単で新しい反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置の基本的な第１の構成は次のようなものである。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、第１の基板の前方に配置された偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置され、光の一の方向の偏光成分を透過し、一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板とを備える反射型液晶表示装置の構成をとる。
【００１７】
上記の構成をとることにより、従来よりも明るくかつ構成が簡単な反射型液晶表示装置を得ることができる。また、後方散乱偏光板を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００１８】
上記の液晶表示装置は、後方散乱偏光板の後方に配置された光吸収体をさらに備えている構成とする場合が多い。
【００１９】
このような構成を採用することにより、光が前方に出射しない、黒の状態を完全なものとし、コントラストを強くすることができ、その結果表示品位を高く保つことが可能となる。
【００２０】
本発明の基本的な第２の構成として、暗い場所で反射型液晶表示装置を使用する場合等に前方からの光の入射が期待できないのでバックライトを備える。この場合、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、第１の基板の前方に配置された偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置された、光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板と、その後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える反射型液晶表示装置とする。
【００２１】
このような構成をとることにより反射型においては従来よりも明るく、また暗いところではバックライトを使うことにより構成が簡単な反射型液晶表示装置を得ることが可能となる。また、必ずしも暗所でなくても、一層明るい表示を得ようとする場合には、上記のバックライトを用いることができる。また、後方散乱偏光板を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００２２】
本発明の基本的な第３の型の構成は次のものである。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、液晶の前方に配置された、偏光板および光の一の方向の偏光成分を透過し一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置された反射板とを備える構成とする。
【００２３】
このような反射型液晶表示装置の構成とすることにより、入射光の往復により前方散乱偏光板による散乱が２回あるので散乱効果が増加し、高品位の画面表示が可能となる。また、反射板を透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００２４】
本発明の第４の基本的な構成として、バックライトを備えた次のものがある。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される液晶表示装置であって、液晶の前方に配置された、偏光板、および光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、液晶の後方に配置された、光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射させる後方散乱偏光板と、その後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える構成とする。
【００２５】
上記のような構成とすることにより、バックライト消灯時には本来の反射型液晶表示装置として使用することが可能で、このとき偏光板を透過する回数が少ないので、明るい表示を得ることが可能である。また、前方散乱偏光板および後方散乱偏光板により２回の散乱を受けるので、高い散乱性が得られ高品位の画面表示が可能となる。また、暗所での使用はもちろんのこと、暗所でなくても一層明るい表示を得ようとする場合には、バックライトを点灯して使用することができる。
【００２６】
バックライトを備えた反射型液晶表示装置においては、光の利用効率を高めるためにつぎの構成とするのが良い。バックライト点灯時にバックライトを発した光のうち、後方散乱偏光板に散乱反射させられた光を反射して、上記の一の方向の偏光成分をも含ませて後方散乱偏光板に向かわせる反射部材をさらに備える構成とする。
【００２７】
この結果、光の利用率の向上も図れ、一層明るい画面表示が得られるようになる。
【００２８】
上記のバックライトを備えた反射型液晶表示装置は、バックライト消灯時には、バックライトに向かって進行してきた光を前記後方散乱偏光板に戻すものではない構造をとることが望ましい。
【００２９】
このようなバックライトの構造とすることにより、画面のコントラストを高くすることができ、高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００３０】
上記したように、液晶部から観察者に届く光は散乱性を有していなければならない。したがって、後方散乱偏光板における一の方向の偏光成分の透過は、散乱を伴うのがよい。
【００３１】
後方散乱偏光板がこのような特性を備える結果、後方散乱偏光板と偏光板とバックライトのみで液晶表示装置を構成する場合にも、バックライト側に散乱（拡散）板を用いずに良好な視認性を確保することができる。また、前方散乱偏光板とともに用いる場合には、一層大きな散乱性を得ることができ、その分視認性も向上する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施例１
次に本発明について実施例を説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、１は偏光板を、２、４はガラス、プラスチック等の透明基板を、３は液晶を表す。また、７は入射光の一の方向に平行な偏光成分（Ｐ偏光）は透過し、一の方向に直角な第２の偏光成分（Ｓ偏光）は後方散乱する散乱偏光板を、また、８は可視光の全波長を吸収する黒色シートを表す。この８の黒色シートは、特定波長の光を吸収して、その他の波長は散乱反射することによりカラー化する光吸収板であってもよい。
【００３４】
図１において、観察者は上方、すなわち液晶の前方におり、入射光は上方から入射する。偏光板１により、入射光のうちＳ偏光が吸収され、Ｐ偏光は透過する。液晶３は、最も一般的な使用形態である９０°ねじれのＴＮ（Twisted Nematic ）液晶とする。後方散乱偏光板７は、偏光板１を透過するＰ偏光は透過し、これと直角方向の偏光成分のＳ偏光は、後方に散乱反射するものとする。
【００３５】
この後方散乱偏光板は、２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を単に反射するのではなく、進行方向と逆方向（後方）に放射状に散乱し、他方の偏光成分を直進して透過し、または少し散乱させながら透過（少し散乱する部分は図示せず）するものであれば何でもよく、特に制限はない。構造的には、高分子フィルム中に、主たる材料であるバインダーとは異なる、その屈折率に異方性がある透明な材料が一様に分散されているものが望ましい。このような後方散乱偏光板は、蒸着のような複雑な工程や高度な液晶配向技術を用いることなく容易に作製できる。これら材料は比較的容易に入手できるため、安価に製造することができる。また、これら後方散乱偏光板と従来の偏光板とを組合わせて一体化したものも、後方散乱偏光板として利用することができる。
【００３６】
偏光板１を透過したＰ偏光は、液晶３への印加電圧がオフの状態のときには、９０°ねじれの液晶３を透過中に、Ｓ偏光に変換される。このＳ偏光は、次の後方散乱偏光板７により後方に散乱反射される。後方散乱偏光板７により後方に散乱反射されたＳ偏光は、再び液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【００３７】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解かれるので、液晶３へ入射したＰ偏光は、Ｐ偏光のまま液晶３を透過し、後方散乱偏光板７を透過し、光吸収板８で吸収される。光は観察者には届かないので、黒く見える。表示は、このとき、白と黒との動作モードになる。
【００３８】
カラー表示を行なう場合には、光吸収板８を特定波長のみ吸収し、他の波長の光は散乱反射するものにする。この結果、吸収されない光は散乱反射し、反射した波長のＰ偏光は再び後方散乱偏光板７、液晶３、偏光板１を透過して観察者に届き、反射した波長域のカラーの光が見える。この場合は、白とカラーとの動作モードになる。
【００３９】
この他に、従来と同様に、カラーフィルタを観察者と後方散乱偏光板との間のいずれかの場所に挿入してもよい。この場合は、表示はカラーと黒との動作モードになる。
【００４０】
上記のように、後方散乱偏光板７は、偏光板と散乱性のある反射板との２つの機能を有するので、白黒表示では反射板が不要となる。また、偏光板を透過する回数を少なくできるので、従来よりも明るい表示が可能となる。
【００４１】
このとき、後方散乱偏光板７と光吸収板８とを予め貼り合わせたシート構成とすることにより、反射型液晶表示装置の組立性を改善することが可能となる。
【００４２】
なお、光を制御する液晶３と後方散乱偏光板７との間にある透明基板４の厚さによる視差（パララックス）発生の問題をなくすために、透明基板４は極力薄いことが望ましい。また、後方散乱偏光板７を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板４と液晶３との間に配置することが視差をなくすうえで望ましい。
【００４３】
従来の反射型液晶表示装置では、反射層を液晶の後方に配置すると、偏光板は前面に１枚しか配置できないので、液晶は９０°ねじれのＴＮ結晶としてはそのまま使用できず、４５°ねじれのＴＮ液晶などを用いていた。しかしながら、本発明では、散乱反射層が偏光分離機能をも兼ね備えているので、上記のように９０°ねじれのＴＮ液晶も使用することが可能となった。
【００４４】
実施例２
図２は、バックライトを備えた本発明に係る反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、９はバックライトである。実施例２の場合、バックライトを点灯していないとき、すなわち、反射型液晶表示装置本来の使い方をするときは、後方散乱偏光板７を透過してバックライト９に入射した光が、反射部材１１に反射されてこないようにする。このとき、反射部材１１を含むバックライト９は光吸収板と同等の機能を有することとなり、観察者には光がほとんど届かないので、黒く見える。この他の動作原理は、実施例１と同じである。
【００４５】
観察者の周囲が暗くて、反射型液晶表示装置に入射する光がほとんどないときは、反射型液晶表示装置としては使用できない。しかしながら、この実施例２では、バックライトを備えているので、バックライト９を点灯することにより、直視型液晶表示装置として利用することができる。すなわち、バックライト９から出射した光に対して、後方散乱偏光板７はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光は後方散乱してバックライト９に戻す。この散乱された光は、バックライト９内の部分反射等によりＳ偏光状態が部分的に解消され、反射部材１１により反射され、Ｐ偏光を含んで再出射されるようにすれば、光利用効率の向上も可能となる。
【００４６】
また、このとき、散乱偏光板７を透過するＰ偏光は直進して透過するのではなく、少し散乱を伴いながら透過させる（少し散乱を伴う部分は図示せず）。この場合、バックライト側の散乱（拡散）板が省略できる。少し散乱を伴うことによって、液晶画面の各位置から観察者に光が届き、高い視認性を得ることが可能となる。
【００４７】
液晶への印加電圧がオフのとき、液晶へ入射したＰ偏光は、液晶３によりＳ偏光に変換される。Ｓ偏光は偏光板１により吸収され、観察者の目に届くことがないので、黒く見える。
【００４８】
液晶への印加電圧がオンのときには、液晶のねじれが解けるので、液晶へ入射したＰ偏光はそのままＰ偏光として透過する。Ｐ偏光は偏光板１を透過して、観察者の目に届き、白く見える。
【００４９】
なお、このとき、バックライト９が点灯時の透過型と消灯時の反射型では、液晶への印加電圧がオンとオフのときの表示の白黒が反転するので、液晶への印加電圧のオンとオフの信号を反転する。
【００５０】
実施例３
図３は、本発明に係る第２の型の反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、１０は前方散乱偏光板で、入射光の一の方向の偏光成分は透過し、それに直角な方向の偏光成分は前方に散乱透過する特性を有する。１は偏光板を、１２は４５°ねじれのＴＮ液晶を、また、１３は透明基板４より液晶側に配置されたアルミ、銀等の金属からなる反射層を表す。この反射層は、散乱性を有していなくてもよい。この実施例３では、前方散乱偏光板１０はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を前方に散乱透過する。偏光板１は前方散乱偏光板を透過したＰ偏光を吸収し、散乱してきたＳ偏光は透過する。
【００５１】
液晶への印加電圧がオフのとき、液晶へ入射したＳ偏光は４５°ＴＮ液晶１２で楕円偏光になり、反射層１３で反射され、もう一度４５°ＴＮ液晶１２を透過することによりＰ偏光に変換されて出てくる。Ｐ偏光は偏光板１により吸収され、観察者の目に届かないので、黒に見える。
【００５２】
液晶への印加電圧がオンのとき、液晶のねじれが解けるので、液晶へ入射したＳ偏光は反射層１３で反射され、Ｓ偏光としてそのまま出てくる。Ｓ偏光は偏光板１を透過して前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、観察者の目に届き、白く見える。このように入射光の往復により、前方散乱偏光板１０での散乱が２回あるので散乱効果が増加し、視認性が向上し、高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００５３】
実施例４
図４は、本発明に係る反射型液晶表示装置のもう１つの構成図である。この実施例では、図３（実施例３）の前方散乱偏光板１０と偏光板１の配置を入れ換えたもので、他の構成は同一である。Ｓ偏光は偏光板１により吸収される。Ｐ偏光は偏光板１を透過し、前方散乱偏光板１０により前方散乱される。液晶へ入射したＰ偏光は、液晶への印加電圧がオフのとき、４５°ＴＮ液晶１２で楕円偏光になり、反射層１３で反射され、もう一度４５°ＴＮ液晶１２を通ることによりＳ偏光に変換されて出てくる。Ｓ偏光は前方散乱偏光板１０で再度前方散乱されるが、偏光板１で吸収され、観察者の目には届かないので、黒く見える。
【００５４】
液晶への印加電圧がオンのときには、液晶ねじれが解けるので、液晶へ入射したＰ偏光はそのまま透過し反射層１３で反射され、液晶に入射しＰ偏光としてそのまま出てくる。Ｐ偏光は、前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、偏光板１を透過して観察者の目に届くので、白く見える。このときも、光の往復により前方散乱偏光板１０での散乱が２回あるので、散乱効果が増加し、視認性が向上し高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００５５】
また、上記の実施例３および４においては、前方散乱偏光板１０と偏光板１とを予め貼り合わせたシート構成とすることにより、反射型液晶表示装置の組立性を向上することが可能となる。
【００５６】
実施例５
図５は、バックライトを備えた本発明に係るもう１つの反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、３は９０°ねじれのＴＮ液晶を、７は一方の偏光成分は透過し、これに直角方向の偏光成分は後方散乱する特性を有する後方散乱偏光板を、また、９はバックライトを表す。この場合、前方散乱偏光板１０は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を前方散乱し、一方、後方散乱偏光板７はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を後方散乱するものとする。
【００５７】
バックライト９が消灯の場合、すなわち反射型液晶表示装置本来の使い方をする場合について、まず説明する。偏光板１は前方散乱偏光板１０を透過したＰ偏光を吸収し、前方散乱してきたＳ偏光は散乱光のまま透過する。液晶への印加電圧がオフのときには、液晶３へ入射したＳ偏光はＰ偏光に変換され、Ｐ偏光は後方散乱偏光板７を透過してバックライト９へ入射する。バックライト９に入射したＰ偏光は、反射部材１１によって反射してこないようにしておけば、観察者の目に届くことがないので、黒く見える。
【００５８】
液晶への印加電圧がオンの場合には、液晶３のねじれは解け、液晶３へ入射したＳ偏光は、Ｓ偏光のまま透過する。Ｓ偏光は後方散乱偏光板７により後方散乱される。Ｓ偏光は偏光板１を透過して前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、観察者の目に届き白く見える。
【００５９】
次に、観察者の周囲が暗くバックライト９を点灯した場合、すなわち直視型液晶表示装置として用いる場合について、図６を用いて説明する。バックライト９から出射した光に対して、後方散乱偏光板７は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光は後方散乱させて再度バックライト９に戻す。この散乱光は、バックライト９を通り、反射部材１１により反射される過程で偏光状態が変化してＰ偏光成分を含む光となる。このように、Ｓ偏光とＰ偏光の両方の成分を含んで再出射するようにすれば、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
液晶への印加電圧がオフの場合には、９０°ＴＮ液晶３へ入射したＰ偏光はＳ偏光に変換され、偏光板１を透過し、前方散乱偏光板１０で前方散乱され、観察者の目に届き白く見える。液晶への印加電圧がオンの場合には、液晶３へ入射したＰ偏光はＰ偏光のまま透過し、偏光板１により吸収され、観察者には届かないので黒く見える。
【００６１】
なお、このとき、上記したように、バックライト９が点灯時の直視型と消灯時の反射型とでは、液晶への印加電圧がオンとオフのときの表示の白黒が反転するので、バックライト９を使用したときには、液晶への印加電圧のオンオフ信号を反転する。
【００６２】
なお、上記の実施例においては、液晶として、９０°および４５°ねじれのＴＮ液晶を用いた場合について説明した。しかしながら、上記の効果は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）液晶、平行電界（ＩＰＳ:In-Plane Switching ）、垂直配向（ＶＡ:Vertical Arrangement ）等のその他の液晶モードの場合にも当てはまる。また、液晶の駆動方式としては、セグメント型、単純マトリックス型、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal) 等の２端子素子型およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の３端子素子型は問わず、いずれであってもよい。
【００６３】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更を含むことを意図するものである。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、偏光板と散乱板の機能を兼ね備えた前方散乱偏光板および後方散乱偏光板のいずれか一方または両方を用いることにより、従来よりも明るい画面表示の反射型液晶表示装置が得られる。また、バックライトを配置することにより、直視型としても使え、暗いところでも使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例１の構成図である。
【図２】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例２の構成図である。
【図３】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例３の構成図である。
【図４】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例４の構成図である。
【図５】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例５のバックライト消灯のときの構成図である。
【図６】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例５のバックライト点灯のときの構成図である。
【図７】 従来の反射型液晶表示装置を示す構成図である。
【図８】 従来のその他の反射型液晶表示装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 偏光板、２ 透明基板、３ 液晶（９０°ＴＮモード）、４ 透明基板、５ 偏光板、６ 反射板、７ 後方散乱偏光板、８ 光吸収板、９ バックライト、１０ 前方散乱偏光板、１１ 反射部材、１２ 液晶（４５°ＴＮモード）、１３ 反射層、６１ 散乱（拡散）板、７１ 偏光分離板（反射型偏光板）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、携帯端末装置、各種家電機器等の情報の表示に用いられる反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶は、それ自体は発光せず、液晶を透過する外部の光を制御して表示機能を発揮する。外部の光に液晶を透過させる方法として２つの方法がある。１つはバックライトを観察者から見て液晶より後方に配置し、そのバックライトが発する光に液晶を透過させる直視型または透過型であり、他の１つは液晶より後方に配置した反射板により液晶の前方から入った光を反射させ、その反射光に液晶を透過させる反射型である。反射型液晶表示装置は、バックライトが不要であるため、省電力、薄型、かつ軽量であり、技術開発が強力に推進されている。さらに、バックライトの部材が不要なのでコスト低減も可能となる。
【０００３】
反射型液晶表示装置として、従来より各種の構成が提案されている（たとえば、ＬＣＤ Intelligence 1997 年 4月号,pp.54-58 に反射型液晶表示装置の各種の構成が示されている）。反射型液晶表示装置では、観察者の視認性を良くするために、すなわち液晶画面の全ての位置から十分な光が観察者に届くように、液晶部分を透過した光は散乱性を有することが必要である。このため、反射型液晶表示装置は、いずれかの構成部分に散乱性を与える部材を有することとなる。この散乱性を付与する光学部材の位置の観点から、反射型液晶表示装置の構成を分類すると、（１）観察者から見て液晶より後方で散乱性を持たせる場合、（２）液晶より前方で散乱性を持たせる場合、（３）液晶自体に散乱性を持たせる場合、の３つに分けられる。
【０００４】
図７は、上記の分類（１）の場合の反射型液晶表示装置の一例を示す図である。同図において、１、５は偏光板を、２、４はガラス、プラスチック等の透明基板を、３は液晶を、６は散乱性の白色樹脂または銀、アルミ等の反射率の高い金属表面を散乱処理した反射板を表す。同図において、観察者は上方、すなわち前方に位置し、入射光は上方から入射する。偏光板１により、一の方向に直角方向の偏光成分（Ｓ偏光と記す）が吸収され、一の方向に平行な偏光成分（Ｐ偏光と記す）が透過する。液晶３は、最も一般的な９０°ねじれのＴＮ（ Twisted Nematic）液晶とする。偏光板５は、偏光板１と吸収軸方向が直交の関係（クロスニコル）にあるとする。偏光板１では、入射光のうちＳ偏光は吸収され、Ｐ偏光は透過する。液晶３への印加電圧がオフのときは９０°ねじれのＴＮ液晶３を透過した上記のＰ偏光は、Ｓ偏光に変換され、その後偏光板５を透過する。反射板６で散乱されたＳ偏光は、再びＴＮ液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【０００５】
このとき、白表示でなくカラー表示も可能である。カラーフィルタを観察者と反射板の間に挿入すれば、カラー表示となる。また、反射板が特定の波長を選択反射するものであっても、カラー化することができる。
【０００６】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解けるので、入射したＰ偏光は、液晶３をＰ偏光のまま透過し、反射板５により吸収される。光は反射してこないので観察者には届かず、黒く見えることになる。
【０００７】
なお、偏光板１、５の吸収軸の向きを直交関係ではなく、平行とすれば、液晶への印加電圧がオフ状態のとき黒、またオン状態のとき白となる。また、カラーの動作モードももちろん可能である。
【０００８】
上記の例では、光は偏光板を合計４回透過して観察者に届くことになる。理想的な偏光板は光の吸収がないと考えられるが、実際には、数〜１０％程度の吸収があるので、光が偏光板を透過する回数はなるべく少ないことが、表示を明るくするために望ましい。
【０００９】
これらの問題を解決するために、最近、新しい反射型液晶表示装置が提案されている（たとえば、特開平１０−３０７８号公報）。図８は、この新しく提案された反射型液晶表示装置を示す。図８において、番号６１は散乱（拡散）板を、７１は入射光のうち一の方向に平行な偏光成分は透過し、その一の方向に直角な第２の偏光成分は反射する特性を有する偏光分離板（反射型偏光板）を、また、８は光吸収板を表す。偏光板１では、入射光のうちＳ偏光が吸収され、Ｐ偏光が透過する。
【００１０】
液晶３への印加電圧がオフ状態では、９０°ねじれの液晶３を透過したＰ偏光はＳ偏光へと変換される。この後、このＳ偏光は散乱板６１で散乱され、偏光分離板７１で反射される。散乱板６１で再度散乱されたＳ偏光は、再び、液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【００１１】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解かれるので、液晶３へ入射したＰ偏光は、Ｐ偏光のまま液晶３を透過し、散乱板６１で散乱され、偏光分離板７１を透過し、光吸収板８で吸収される。光は反射して前方へ出てこないので観察者には届かず、黒く見える。
【００１２】
上記の図８に示す従来例では、片方の偏光板が不要となり、偏光分離板７１が反射板と偏光板の機能を有するので、その分だけ明るい表示が得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図８に示す反射型液晶表示装置を用いた場合、必要な散乱性を得るために、散乱板６１と偏光分離板７１との組合せが必要となる。このとき、通常の散乱板では偏光に関係なく一部の光は後方散乱するので、コントラストの低下を生ずる。また、散乱板６１を透過した入射光は、偏光分離板７１に対し垂直入射ではなくなるので、Ｓ偏光およびＰ偏光を分離する偏光分離板７１の偏光分離性能が劣化する場合がある。
【００１４】
また、上記したように、従来の反射型液晶表示装置では、暗いところでは入射光がないので使用できないという問題がある。これを解決しようとして、反射板にハーフミラーを用いたり、また反射板の一部に開口部を設けて一部の光を透過する構造にして、後方にバックライトを配置して透過型としても使用できるようにした反射型液晶表示装置もある。しかし、上記の構造の反射板では反射性能が劣るために、画面表示が暗くなるという問題があった。
【００１５】
本発明は、従来よりも明るく、かつ暗いところでも使用が可能な、構成が簡単で新しい反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型液晶表示装置の基本的な第１の構成は次のようなものである。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、第１の基板の前方に配置された偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置され、光の一の方向の偏光成分を透過し、一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板とを備える反射型液晶表示装置の構成をとる。
【００１７】
上記の構成をとることにより、従来よりも明るくかつ構成が簡単な反射型液晶表示装置を得ることができる。また、後方散乱偏光板を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００１８】
上記の液晶表示装置は、後方散乱偏光板の後方に配置された光吸収体をさらに備えている構成とする場合が多い。
【００１９】
このような構成を採用することにより、光が前方に出射しない、黒の状態を完全なものとし、コントラストを強くすることができ、その結果表示品位を高く保つことが可能となる。
【００２０】
本発明の基本的な第２の構成として、暗い場所で反射型液晶表示装置を使用する場合等に前方からの光の入射が期待できないのでバックライトを備える。この場合、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、第１の基板の前方に配置された偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置された、光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板と、その後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える反射型液晶表示装置とする。
【００２１】
このような構成をとることにより反射型においては従来よりも明るく、また暗いところではバックライトを使うことにより構成が簡単な反射型液晶表示装置を得ることが可能となる。また、必ずしも暗所でなくても、一層明るい表示を得ようとする場合には、上記のバックライトを用いることができる。また、後方散乱偏光板を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００２２】
本発明の基本的な第３の型の構成は次のものである。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、液晶の前方に配置された、偏光板および光の一の方向の偏光成分を透過し一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、液晶と第２の基板との間に配置された反射板とを備える構成とする。
【００２３】
このような反射型液晶表示装置の構成とすることにより、入射光の往復により前方散乱偏光板による散乱が２回あるので散乱効果が増加し、高品位の画面表示が可能となる。また、反射板を透明基板（第２の基板）と液晶との間に配置することにより視差をなくすことができる。
【００２４】
本発明の第４の基本的な構成として、バックライトを備えた次のものがある。すなわち、前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される液晶表示装置であって、液晶の前方に配置された、偏光板、および光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、液晶の後方に配置された、光の一の方向の偏光成分を透過し、その一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射させる後方散乱偏光板と、その後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える構成とする。
【００２５】
上記のような構成とすることにより、バックライト消灯時には本来の反射型液晶表示装置として使用することが可能で、このとき偏光板を透過する回数が少ないので、明るい表示を得ることが可能である。また、前方散乱偏光板および後方散乱偏光板により２回の散乱を受けるので、高い散乱性が得られ高品位の画面表示が可能となる。また、暗所での使用はもちろんのこと、暗所でなくても一層明るい表示を得ようとする場合には、バックライトを点灯して使用することができる。
【００２６】
バックライトを備えた反射型液晶表示装置においては、光の利用効率を高めるためにつぎの構成とするのが良い。バックライト点灯時にバックライトを発した光のうち、後方散乱偏光板に散乱反射させられた光を反射して、上記の一の方向の偏光成分をも含ませて後方散乱偏光板に向かわせる反射部材をさらに備える構成とする。
【００２７】
この結果、光の利用率の向上も図れ、一層明るい画面表示が得られるようになる。
【００２８】
上記のバックライトを備えた反射型液晶表示装置は、バックライト消灯時には、バックライトに向かって進行してきた光を前記後方散乱偏光板に戻すものではない構造をとることが望ましい。
【００２９】
このようなバックライトの構造とすることにより、画面のコントラストを高くすることができ、高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００３０】
上記したように、液晶部から観察者に届く光は散乱性を有していなければならない。したがって、後方散乱偏光板における一の方向の偏光成分の透過は、散乱を伴うのがよい。
【００３１】
後方散乱偏光板がこのような特性を備える結果、後方散乱偏光板と偏光板とバックライトのみで液晶表示装置を構成する場合にも、バックライト側に散乱（拡散）板を用いずに良好な視認性を確保することができる。また、前方散乱偏光板とともに用いる場合には、一層大きな散乱性を得ることができ、その分視認性も向上する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
実施例１
次に本発明について実施例を説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、１は偏光板を、２、４はガラス、プラスチック等の透明基板を、３は液晶を表す。また、７は入射光の一の方向に平行な偏光成分（Ｐ偏光）は透過し、一の方向に直角な第２の偏光成分（Ｓ偏光）は後方散乱する散乱偏光板を、また、８は可視光の全波長を吸収する黒色シートを表す。この８の黒色シートは、特定波長の光を吸収して、その他の波長は散乱反射することによりカラー化する光吸収板であってもよい。
【００３４】
図１において、観察者は上方、すなわち液晶の前方におり、入射光は上方から入射する。偏光板１により、入射光のうちＳ偏光が吸収され、Ｐ偏光は透過する。液晶３は、最も一般的な使用形態である９０°ねじれのＴＮ（Twisted Nematic ）液晶とする。後方散乱偏光板７は、偏光板１を透過するＰ偏光は透過し、これと直角方向の偏光成分のＳ偏光は、後方に散乱反射するものとする。
【００３５】
この後方散乱偏光板は、２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を単に反射するのではなく、進行方向と逆方向（後方）に放射状に散乱し、他方の偏光成分を直進して透過し、または少し散乱させながら透過（少し散乱する部分は図示せず）するものであれば何でもよく、特に制限はない。構造的には、高分子フィルム中に、主たる材料であるバインダーとは異なる、その屈折率に異方性がある透明な材料が一様に分散されているものが望ましい。このような後方散乱偏光板は、蒸着のような複雑な工程や高度な液晶配向技術を用いることなく容易に作製できる。これら材料は比較的容易に入手できるため、安価に製造することができる。また、これら後方散乱偏光板と従来の偏光板とを組合わせて一体化したものも、後方散乱偏光板として利用することができる。
【００３６】
偏光板１を透過したＰ偏光は、液晶３への印加電圧がオフの状態のときには、９０°ねじれの液晶３を透過中に、Ｓ偏光に変換される。このＳ偏光は、次の後方散乱偏光板７により後方に散乱反射される。後方散乱偏光板７により後方に散乱反射されたＳ偏光は、再び液晶３でＰ偏光に戻り、偏光板１を透過して観察者に届くので、白く見える。
【００３７】
液晶３への印加電圧がオンの状態では、液晶３の９０°ねじれは解かれるので、液晶３へ入射したＰ偏光は、Ｐ偏光のまま液晶３を透過し、後方散乱偏光板７を透過し、光吸収板８で吸収される。光は観察者には届かないので、黒く見える。表示は、このとき、白と黒との動作モードになる。
【００３８】
カラー表示を行なう場合には、光吸収板８を特定波長のみ吸収し、他の波長の光は散乱反射するものにする。この結果、吸収されない光は散乱反射し、反射した波長のＰ偏光は再び後方散乱偏光板７、液晶３、偏光板１を透過して観察者に届き、反射した波長域のカラーの光が見える。この場合は、白とカラーとの動作モードになる。
【００３９】
この他に、従来と同様に、カラーフィルタを観察者と後方散乱偏光板との間のいずれかの場所に挿入してもよい。この場合は、表示はカラーと黒との動作モードになる。
【００４０】
上記のように、後方散乱偏光板７は、偏光板と散乱性のある反射板との２つの機能を有するので、白黒表示では反射板が不要となる。また、偏光板を透過する回数を少なくできるので、従来よりも明るい表示が可能となる。
【００４１】
このとき、後方散乱偏光板７と光吸収板８とを予め貼り合わせたシート構成とすることにより、反射型液晶表示装置の組立性を改善することが可能となる。
【００４２】
なお、光を制御する液晶３と後方散乱偏光板７との間にある透明基板４の厚さによる視差（パララックス）発生の問題をなくすために、透明基板４は極力薄いことが望ましい。また、後方散乱偏光板７を薄膜化等して、散乱反射層として透明基板４と液晶３との間に配置することが視差をなくすうえで望ましい。
【００４３】
従来の反射型液晶表示装置では、反射層を液晶の後方に配置すると、偏光板は前面に１枚しか配置できないので、液晶は９０°ねじれのＴＮ結晶としてはそのまま使用できず、４５°ねじれのＴＮ液晶などを用いていた。しかしながら、本発明では、散乱反射層が偏光分離機能をも兼ね備えているので、上記のように９０°ねじれのＴＮ液晶も使用することが可能となった。
【００４４】
実施例２
図２は、バックライトを備えた本発明に係る反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、９はバックライトである。実施例２の場合、バックライトを点灯していないとき、すなわち、反射型液晶表示装置本来の使い方をするときは、後方散乱偏光板７を透過してバックライト９に入射した光が、反射部材１１に反射されてこないようにする。このとき、反射部材１１を含むバックライト９は光吸収板と同等の機能を有することとなり、観察者には光がほとんど届かないので、黒く見える。この他の動作原理は、実施例１と同じである。
【００４５】
観察者の周囲が暗くて、反射型液晶表示装置に入射する光がほとんどないときは、反射型液晶表示装置としては使用できない。しかしながら、この実施例２では、バックライトを備えているので、バックライト９を点灯することにより、直視型液晶表示装置として利用することができる。すなわち、バックライト９から出射した光に対して、後方散乱偏光板７はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光は後方散乱してバックライト９に戻す。この散乱された光は、バックライト９内の部分反射等によりＳ偏光状態が部分的に解消され、反射部材１１により反射され、Ｐ偏光を含んで再出射されるようにすれば、光利用効率の向上も可能となる。
【００４６】
また、このとき、散乱偏光板７を透過するＰ偏光は直進して透過するのではなく、少し散乱を伴いながら透過させる（少し散乱を伴う部分は図示せず）。この場合、バックライト側の散乱（拡散）板が省略できる。少し散乱を伴うことによって、液晶画面の各位置から観察者に光が届き、高い視認性を得ることが可能となる。
【００４７】
液晶への印加電圧がオフのとき、液晶へ入射したＰ偏光は、液晶３によりＳ偏光に変換される。Ｓ偏光は偏光板１により吸収され、観察者の目に届くことがないので、黒く見える。
【００４８】
液晶への印加電圧がオンのときには、液晶のねじれが解けるので、液晶へ入射したＰ偏光はそのままＰ偏光として透過する。Ｐ偏光は偏光板１を透過して、観察者の目に届き、白く見える。
【００４９】
なお、このとき、バックライト９が点灯時の透過型と消灯時の反射型では、液晶への印加電圧がオンとオフのときの表示の白黒が反転するので、液晶への印加電圧のオンとオフの信号を反転する。
【００５０】
実施例３
図３は、本発明に係る第２の型の反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、１０は前方散乱偏光板で、入射光の一の方向の偏光成分は透過し、それに直角な方向の偏光成分は前方に散乱透過する特性を有する。１は偏光板を、１２は４５°ねじれのＴＮ液晶を、また、１３は透明基板４より液晶側に配置されたアルミ、銀等の金属からなる反射層を表す。この反射層は、散乱性を有していなくてもよい。この実施例３では、前方散乱偏光板１０はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を前方に散乱透過する。偏光板１は前方散乱偏光板を透過したＰ偏光を吸収し、散乱してきたＳ偏光は透過する。
【００５１】
液晶への印加電圧がオフのとき、液晶へ入射したＳ偏光は４５°ＴＮ液晶１２で楕円偏光になり、反射層１３で反射され、もう一度４５°ＴＮ液晶１２を透過することによりＰ偏光に変換されて出てくる。Ｐ偏光は偏光板１により吸収され、観察者の目に届かないので、黒に見える。
【００５２】
液晶への印加電圧がオンのとき、液晶のねじれが解けるので、液晶へ入射したＳ偏光は反射層１３で反射され、Ｓ偏光としてそのまま出てくる。Ｓ偏光は偏光板１を透過して前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、観察者の目に届き、白く見える。このように入射光の往復により、前方散乱偏光板１０での散乱が２回あるので散乱効果が増加し、視認性が向上し、高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００５３】
実施例４
図４は、本発明に係る反射型液晶表示装置のもう１つの構成図である。この実施例では、図３（実施例３）の前方散乱偏光板１０と偏光板１の配置を入れ換えたもので、他の構成は同一である。Ｓ偏光は偏光板１により吸収される。Ｐ偏光は偏光板１を透過し、前方散乱偏光板１０により前方散乱される。液晶へ入射したＰ偏光は、液晶への印加電圧がオフのとき、４５°ＴＮ液晶１２で楕円偏光になり、反射層１３で反射され、もう一度４５°ＴＮ液晶１２を通ることによりＳ偏光に変換されて出てくる。Ｓ偏光は前方散乱偏光板１０で再度前方散乱されるが、偏光板１で吸収され、観察者の目には届かないので、黒く見える。
【００５４】
液晶への印加電圧がオンのときには、液晶ねじれが解けるので、液晶へ入射したＰ偏光はそのまま透過し反射層１３で反射され、液晶に入射しＰ偏光としてそのまま出てくる。Ｐ偏光は、前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、偏光板１を透過して観察者の目に届くので、白く見える。このときも、光の往復により前方散乱偏光板１０での散乱が２回あるので、散乱効果が増加し、視認性が向上し高品位の画面表示を得ることが可能となる。
【００５５】
また、上記の実施例３および４においては、前方散乱偏光板１０と偏光板１とを予め貼り合わせたシート構成とすることにより、反射型液晶表示装置の組立性を向上することが可能となる。
【００５６】
実施例５
図５は、バックライトを備えた本発明に係るもう１つの反射型液晶表示装置の構成図である。同図において、３は９０°ねじれのＴＮ液晶を、７は一方の偏光成分は透過し、これに直角方向の偏光成分は後方散乱する特性を有する後方散乱偏光板を、また、９はバックライトを表す。この場合、前方散乱偏光板１０は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を前方散乱し、一方、後方散乱偏光板７はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を後方散乱するものとする。
【００５７】
バックライト９が消灯の場合、すなわち反射型液晶表示装置本来の使い方をする場合について、まず説明する。偏光板１は前方散乱偏光板１０を透過したＰ偏光を吸収し、前方散乱してきたＳ偏光は散乱光のまま透過する。液晶への印加電圧がオフのときには、液晶３へ入射したＳ偏光はＰ偏光に変換され、Ｐ偏光は後方散乱偏光板７を透過してバックライト９へ入射する。バックライト９に入射したＰ偏光は、反射部材１１によって反射してこないようにしておけば、観察者の目に届くことがないので、黒く見える。
【００５８】
液晶への印加電圧がオンの場合には、液晶３のねじれは解け、液晶３へ入射したＳ偏光は、Ｓ偏光のまま透過する。Ｓ偏光は後方散乱偏光板７により後方散乱される。Ｓ偏光は偏光板１を透過して前方散乱偏光板１０で再度前方散乱され、観察者の目に届き白く見える。
【００５９】
次に、観察者の周囲が暗くバックライト９を点灯した場合、すなわち直視型液晶表示装置として用いる場合について、図６を用いて説明する。バックライト９から出射した光に対して、後方散乱偏光板７は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光は後方散乱させて再度バックライト９に戻す。この散乱光は、バックライト９を通り、反射部材１１により反射される過程で偏光状態が変化してＰ偏光成分を含む光となる。このように、Ｓ偏光とＰ偏光の両方の成分を含んで再出射するようにすれば、光の利用効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
液晶への印加電圧がオフの場合には、９０°ＴＮ液晶３へ入射したＰ偏光はＳ偏光に変換され、偏光板１を透過し、前方散乱偏光板１０で前方散乱され、観察者の目に届き白く見える。液晶への印加電圧がオンの場合には、液晶３へ入射したＰ偏光はＰ偏光のまま透過し、偏光板１により吸収され、観察者には届かないので黒く見える。
【００６１】
なお、このとき、上記したように、バックライト９が点灯時の直視型と消灯時の反射型とでは、液晶への印加電圧がオンとオフのときの表示の白黒が反転するので、バックライト９を使用したときには、液晶への印加電圧のオンオフ信号を反転する。
【００６２】
なお、上記の実施例においては、液晶として、９０°および４５°ねじれのＴＮ液晶を用いた場合について説明した。しかしながら、上記の効果は、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic ）液晶、平行電界（ＩＰＳ:In-Plane Switching ）、垂直配向（ＶＡ:Vertical Arrangement ）等のその他の液晶モードの場合にも当てはまる。また、液晶の駆動方式としては、セグメント型、単純マトリックス型、ＭＩＭ(Metal Insulator Metal) 等の２端子素子型およびＴＦＴ（Thin Film Transistor）等の３端子素子型は問わず、いずれであってもよい。
【００６３】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更を含むことを意図するものである。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、偏光板と散乱板の機能を兼ね備えた前方散乱偏光板および後方散乱偏光板のいずれか一方または両方を用いることにより、従来よりも明るい画面表示の反射型液晶表示装置が得られる。また、バックライトを配置することにより、直視型としても使え、暗いところでも使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例１の構成図である。
【図２】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例２の構成図である。
【図３】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例３の構成図である。
【図４】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例４の構成図である。
【図５】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例５のバックライト消灯のときの構成図である。
【図６】 本発明の反射型液晶表示装置である実施例５のバックライト点灯のときの構成図である。
【図７】 従来の反射型液晶表示装置を示す構成図である。
【図８】 従来のその他の反射型液晶表示装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 偏光板、２ 透明基板、３ 液晶（９０°ＴＮモード）、４ 透明基板、５ 偏光板、６ 反射板、７ 後方散乱偏光板、８ 光吸収板、９ バックライト、１０ 前方散乱偏光板、１１ 反射部材、１２ 液晶（４５°ＴＮモード）、１３ 反射層、６１ 散乱（拡散）板、７１ 偏光分離板（反射型偏光板）。
Claims (8)
- 前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、
前記液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、
前記第１の基板の前方に配置された偏光板と、
前記液晶と前記第２の基板との間に配置され、光の一の方向の偏光成分を透過し、前記一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板とを備える反射型液晶表示装置。 - 前記後方散乱偏光板の後方に配置された光吸収体をさらに備えている請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
- 前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、
前記液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、
前記第１の基板の前方に配置された偏光板と、
前記液晶と前記第２の基板との間に配置された、光の一の方向の偏光成分を透過し、前記一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射する後方散乱偏光板と、
前記後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える反射型液晶表示装置。 - 前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される反射型液晶表示装置であって、
前記液晶を間に挟んで支持する、当該液晶の前方に配置された第１の基板および当該液晶の後方に配置された第２の基板と、
前記液晶の前方に配置された、偏光板および光の一の方向の偏光成分を透過し前記一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、
前記液晶と前記第２の基板との間に配置された反射板とを備える反射型液晶表示装置。 - 前方から入射した光が液晶の後方で反射されて、その反射光が後方から液晶を透過することにより、前方から液晶部の表示が観察される液晶表示装置であって、
前記液晶の前方に配置された、偏光板、および光の一の方向の偏光成分を透過し、前記一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と同方向に散乱透過させる前方散乱偏光板と、
前記液晶の後方に配置された、前記光の一の方向の偏光成分を透過し、前記一の方向と直角方向の偏光成分を光の進行方向と逆方向に散乱反射させる後方散乱偏光板と、
前記後方散乱偏光板の後方に配置された、点灯と消灯の切換ができるバックライトとを備える反射型液晶表示装置。 - 前記バックライトを点灯して使用するとき、前記バックライトを発した光のうち、前記後方散乱偏光板に散乱反射させられた光を反射して、前記一の方向の偏光成分をも含ませて前記後方散乱偏光板に向かわせる反射部材をさらに備える請求項３または５に記載の反射型液晶表示装置。
- 前記反射部材は、バックライトの消灯時に、その反射部材に向かって進行してきた光を前記後方散乱偏光板に戻すものではない請求項３または５に記載の反射型液晶表示装置。
- 前記後方散乱偏光板における前記一の方向の偏光成分の透過は、散乱を伴うものである請求項１、２、３、５、６または７に記載の反射型液晶表示装置。
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