JP3799981B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する反射表示と照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なう反射/透過型の液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置としては、対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなるTN(ツイステッドネマティック)型またはSTN(スーパーツイステッドネマティック)型のものが広く利用されている。
【0003】
また、液晶表示装置には、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なう反射型のものと、後側から照明光を入射させてその照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反射/透過型のものとがあり、前記反射/透過型の液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に、光の反射機能と照明光の出射機能とを有するバックライトを配置した構成となっている。
【0004】
前記反射/透過型の液晶表示装置のバックライトは、従来、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射する出射面とを有し、前記出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源と、前記導光板の出射面の前側に設けられた半透過反射板とからなっている。
【0005】
この反射/透過型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られない環境下で使用されるときに、前記バックライトから照明光を出射させて、その照明光を利用する透過表示を行なうものであり、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した光が、前記半透過反射板により反射され、その反射光が前記液晶表示素子を透過して前側に出射する。
【0006】
また、透過表示のときは、前記光源から出射した照明光が前記導光板にその入射端面から入射し、この導光板内を導かれてその出射面から出射する。そして前記導光板の出射面から出射した光は、前記半透過反射板を透過して前記液晶表示素子にその後側から入射し、この液晶表示素子を透過して前側に出射する。
【0007】
この反射/透過型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られない環境下でも使用することができ、また、前記バックライトから照明光を出射させるのは充分な明るさの外光が得られない環境下で使用するときだけでよいため、常に照明光を利用して表示する透過型液晶表示装置に比べて消費電力が少ない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射/透過型液晶表示装置は、そのバックライトが上記のような構成であるため、外光を利用する反射表示のときは、前側から入射し、液晶表示素子を透過してその後側に出射した光のうち、前記半透過反射板の反射率に応じた量の光が反射され、他の光は前記半透過反射板を透過するか、あるいは前記半透過反射板により吸収されて無駄になる。
【0009】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記光源から出射し、前記導光板の出射面から出射した光のうち、前記半透過反射板の透過率に応じた量の光が前記半透過反射板を透過して前記液晶表示素子に入射し、他の光は前記半透過反射板により後側に反射されるか、あるいは前記半透過反射板により吸収されて無駄になる。
【0010】
そのため、従来の反射/透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率がいずれも悪く、明るい表示が得られない。
【0011】
なお、照明光を利用する透過表示のときの表示の明るさは、バックライトから出射させる照明光の輝度を高くすることにより補うことができるが、バックライトから高輝度の照明光を出射させるようにしたのでは、消費電力が増大してしまう。
【0012】
この発明は、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる反射/透過型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、
対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなる液晶表示素子と、
入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面とを有し、前記入出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、
液晶表示素子とバックライトとの間に、入射光の互いに直交する2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸と、他方の偏光成分を透過させる透過軸とをもち、前記透過軸を前記液晶表示素子の後側吸収偏光板の透過軸とほぼ平行にして配置された反射偏光板と、
分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した捩れ位相板からなり、前記反射偏光板と前記バックライトとの間に、その前面の分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置され、前記反射偏光板により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板とバックライトの反射板との間を1回往復する間の前記捩れ位相板の2回の透過により、偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板にその前側から入射してこの反射偏光板を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板と前記反射板との間を2回往復する間の前記捩れ位相板の4回の透過により、前記反射偏光板を透過したときの偏光状態の光に戻す光学手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【0014】
この液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に反射偏光板と、捩れ位相板からなる光学手段と、及び上記のような構成のバックライトを配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときに、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどを前記反射板により反射し、また、照明光を利用する透過表示のときに、前記光源から出射し、前記導光板の入出射面から出射した照明光のほとんどを前記液晶表示素子に入射させることができる。
【0015】
したがって、この液晶表示装置によれば、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、液晶表示素子の背後に、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子を透過した光を入出射させる入出射面とを有し、前記液晶表示素子の背後に配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとの間に透過軸と反射軸とを有する反射偏光板と、及び前記反射偏光板と前記バックライトとの間に透過光の変更状態を変化させる光学手段を配置することにより、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができるようにしたものである。
【0017】
前記捩れ位相板は、その分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reが、θ=63°±5°,Re=195nm±5nm、θ=190°±10°,Re=583nm±10nm、θ=318°±15°,Re=972nm±15nmのいずれかに設定されているものが好ましい。
【0018】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記バックライトの反射板よりも前側で、前記液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層を設けるのが好ましい。
【0019】
【実施例】
図1はこの発明の第1の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この液晶表示装置は、液晶表示素子1と、前記液晶表示素子1の背後に配置された、光の反射機能と照明光の出射機能とを有するバックライト14とを備えている。
【0020】
前記液晶表示素子1は、STN型のものであり、対向配置された前後一対の透明基板3,4との内面にそれぞれ透明電極5,6が設けられ、これらの基板3,4間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層10が設けられた液晶セル2と、前記液晶セル2の前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板11および後側吸収偏光板12とからなっている。
【0021】
なお、この液晶表示素子1は単純マトリックス型のものであり、前記液晶セル2の一方の基板、例えば前側基板3の内面に設けられた電極5は、行方向(図1において紙面に垂直な方向)に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極、他方の基板である後側基板4の内面に設けられた電極6は、列方向(図1において紙面に平行な方向)に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極である。
【0022】
また、この液晶表示素子1は、フルカラー画像等の多色カラー画像を表示するものであり、前記液晶セル2のいずれか一方の基板、例えば後側基板4の内面に、前記複数本の走査電極5と信号電極6とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応させて、複数の色、例えば赤、緑、青のカラーフィルタ7R,7G,7Bが設けられている。なお、前記カラーフィルタ7R,7G,7Bは基板4上に形成されており、その上に前記信号電極6が形成されている。
【0023】
さらに、前記一対の基板3,4の内面にはそれぞれ前記電極5,6を覆って配向膜8,9が設けられており、これらの配向膜8,9は、その膜面を所定方向にラビングすることにより配向処理されている。
【0024】
そして、前記一対の基板3,4は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板3,4間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層10が設けられている。
【0025】
この液晶層10の液晶分子は、前記配向膜8,9によりそれぞれの基板3,4の近傍における配向方向を規制され、両基板3,4間において180〜270°の範囲の所定のツイスト角でツイスト配向している。
【0026】
なお、この参考例では、前記液晶層10の液晶分子のツイスト角を約250°±10°とするとともに、液晶表示素子1のΔnd(液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積)の値を、900nm±100nmの範囲に設定している。
【0027】
また、この液晶表示素子1は、その表示の帯色の補償とコントラストの向上および広視野角化のための光学補償板13を備えており、この光学補償板13は、前記液晶セル2の一対の基板3,4のいずれか一方とその基板側の吸収偏光板との間、例えば前側基板3と前側吸収偏光板11との間に設けられている。
【0028】
前記光学補償板13は、分子が一方の面から他方の面に向かって前記液晶セル2の液晶分子のツイスト方向とは逆方向に捩れて配列した高分子液晶フィルムからなる捩れ位相板であり、この参考例では、分子配列の捩れ角が220°±10°、リタデーションの値(位相値)が610nm±20nmのものを用いている。
【0029】
図2は、前記液晶表示素子1の液晶セル2の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板11,12の透過軸方向および光学補償板13の分子配列状態を示している。
【0030】
図2のように、前記液晶セル2の前側基板3の近傍における液晶分子配向方向(配向膜8の配向処理方向)3aは、画面の横軸xに対し、前側から見て右回りに35°±5°の方向、後側基板3の近傍における液晶分子配向方向(配向膜9の配向処理方向)4aは、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに35°±5°の方向にあり、前記液晶層10の液晶分子は、そのツイスト方向を図に破線矢印で示したように、後側基板4から前側基板3に向かい、前側から見て右回りに250°±10°のツイスト角でツイスト配向している。
【0031】
そして、前側吸収偏光板11は、その透過軸11aを、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに45°±10°の方向、つまり、前記液晶セル2の前側基板3の近傍における液晶分子配向方向3aに対して前側から見て左回りにほぼ90°ずらした方向に向けて配置され、後側吸収偏光板12は、その透過軸12aを、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに80°±10°の方向に向けて配置されている。
【0032】
すなわち、前側吸収偏光板11の透過軸11aは、前記液晶セル2の前側基板3の近傍における液晶分子配向方向3aに対し、前側から見て左回りにほぼ80°(80°±15°)ずれており、後側吸収偏光板12の透過軸12aは、前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに対し、前側から見て左回りにほぼ35°(35°±15°)ずれている。
【0033】
また、前記光学補償板13は、その分子が、図に破線矢印で示したように、後面から前面に向かい、前側から見て左回り(液晶セル2の液晶分子のツイスト方向とは逆方向)に、220°±10°の捩れ角で捩れて配列した捩れ位相板であり、この光学補償板13は、その前面における分子配列方向13aを、前記横軸xに対し、前側から見て右回りに90°±5°の方向に向け、後面における分子配列方向13bを、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに55°±5°の方向に向けて配置されている。
【0034】
すなわち、この光学補償板13は、その後面(液晶セル2に対向する面)における分子配列方向13bを、前記液晶セル2の前側基板3の近傍における液晶分子配向方向3aに対し、前側から見て左回りにほぼ85°(85°±5°)ずらし、前面(前側吸収偏光板11に対向する面)における分子配列方向12aを、前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに対し、前側から見て左回りにほぼ45°(45°±15°)ずらして配置されている。
【0035】
次に、前記液晶表示素子1の背後に配置されたバックライト14について説明すると、このバックライト14は、図1に示したように、入射端面15aと、前記入射端面15aからの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面15bとを有し、前記入出射面15bを前記液晶表示素子1の後面に対向させて配置された導光板15と、前記導光板15の後側に設けられた反射板16と、前記導光板15の入射端面15aに対向させて設けられた光源17とからなっている。
【0036】
前記導光板15は、アクリル樹脂等からなる透明板であり、その一端面が前記入射端面15aとされ、前面全体が前記入出射面15bとされている。
【0037】
また、前記反射板16は、銀等の高反射率の金属膜からなっており、この反射板16は、前記導光板15の後面に蒸着またはメッキされるか、あるいは前記導光板15の後面に貼付けられている。
【0038】
さらに、前記光源17は、例えばLED(発光ダイオード)アレイからなっており、前記導光板15の入射端面15aの側方に、前記入射端面15aの全長に対向させて配置されている。
【0039】
このバックライト14は、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光(外光の入射光)を前記導光板15を透過させて前記反射板16により前記液晶表示素子1に向けて反射するとともに、前記光源17からの照明光を前記導光板15により導いてその前面の入出射面15bから前記液晶表示素子1に向けて出射する。
【0040】
また、この液晶表示装置は、透過光を拡散させるための拡散層18を備えており、この拡散層18は、前記液晶表示素子1と前記バックライト14の導光板15との間に設けられている。この拡散層18は、例えば散乱フィラーを分散させた樹脂フィルムからなっており、前記液晶表示素子1の後側基板4の外面に貼付けられている。
【0041】
この液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では、液晶表示装置の使用環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られない環境下で使用されるときに、前記バックライト14から照明光を出射させて、その照明光を利用する透過表示を行なうものであり、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した光(外光)が図1に実線で示した透過経路で前側に出射し、透過表示のときは、バックライト14からの照明光が図1に破線で示した透過経路で前側に出射する。なお、反射表示のときも透過表示のときも、透過光が拡散層18により拡散されるが、図では便宜上、光の透過経路を簡略化して示している。
【0042】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した外部入射光が、液晶表示素子1の前側吸収偏光板11によりその吸収軸(図示せず)に沿った偏光成分の光を吸収されて前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに沿った直線偏光となり、光学補償板13を透過して液晶セル2に入射する。
【0043】
前記液晶セル2に入射した外部入射光は、この液晶セル2を透過する過程で各画素領域の電極5,6間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受ける。
【0044】
そして、前記液晶セル2を透過した外部入射光は、後側吸収偏光板12に入射し、その光のうち、前記後側吸収偏光板12の吸収軸(図示せず)に沿った偏光成分の光を吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【0045】
また、前記後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った偏光成分の外部入射光は、この後側吸収偏光板12を透過してその後側に出射し、拡散層18により拡散されてバックライト14に入射の導光板15にその前面の入出射面15bから入射する。
【0046】
前記導光板15にその前面の入出射面15bから入射した外部入射光は、この導光板15を厚さ方向に透過してその後側の反射板16により反射され、前記導光板15を再び厚さ方向に透過してその前面の入出射面15bから出射する。
【0047】
このとき、前記反射板16は、銀等の高反射率の金属膜からなっているため、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどが高い反射率で反射される。
【0048】
そして、前記導光板15の入出射面15bから出射した外部入射光は、前記拡散層18により拡散されて前記液晶表示素子1にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板12と液晶セル2と光学補償板13と前側吸収偏光板11とを順に透過して前記液晶表示素子1の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0049】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト14の光源17から出射した照明光が、前記導光板15にその入射端面15aから入射し、この導光板15の前面の入出射面15bと外気(空気)との界面での全反射と、導光板15の後面での反射板16による反射とにより屈折を繰り返しながら導光板15内を導かれ、前記入出射面15bのほぼ全域から出射する。
【0050】
前記導光板15の入出射面15bから出射した照明光は、拡散層18により拡散されて液晶表示素子1にその後側から入射し、その後側吸収偏光板12によりその吸収軸(図示せず)に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板12の透過軸12に沿った直線偏光となって液晶セル2に入射する。
【0051】
前記液晶セル2に入射した照明光は、この液晶セル2を透過する過程で各画素領域の電極5,6間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受ける。
【0052】
そして、前記液晶セル2を透過した照明光は、光学補償板13を透過して前側吸収偏光板11に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板11の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板11により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに沿った偏光成分の光がこの偏光板11を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0053】
なお、前記液晶表示素子1は、液晶セル2の一方の基板(後側基板)4の内面に、複数の画素領域にそれぞれ対応させて、赤、緑、青のカラーフィルタ7R,7G,7Bを設けたものであるため、外光を利用する反射表示のときも、照明光を利用する透過表示のときも、明表示の画素領域から出射する光は、その画素領域に対応するカラーフィルタ7R,7G,7Bの色に着色した光であり、各画素領域から出射する赤、緑、青の着色光により、フルカラー等の多色カラー画像が表示される。
【0054】
上記のように、この液晶表示装置は、液晶表示素子1の背後に、入射端面15aと、前記入射端面15aからの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子1を透過した光を入出射させる入出射面15bとを有し、前記液晶表示素子1の背後に配置された導光板15と、前記導光板15の後側に設けられた反射板16と、前記導光板15の入射端面15aに対向させて設けられた光源17とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板15を透過させて前記反射板16により前記液晶表示素子1に向けて反射するとともに、前記光源17からの照明光を前記導光板15により導いてその入出射面15bから前記液晶表示素子1に向けて出射するバックライト14を配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときに、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどを前記反射板17により反射し、また、照明光を利用する透過表示のときに、前記光源17から出射し、前記導光板15の入出射面15aから出射した照明光のほとんどを前記液晶表示素子1に入射させることができる。
【0055】
したがって、この液晶表示装置によれば、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子1を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子1への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【0056】
しかも、上記参考例では、前記液晶表示素子1と前記バックライト14の導光板15との間に拡散層18を設けているため、外光を利用する反射表示のときも、バックライトからの照明光を利用する透過表示のときも、前記拡散層18により拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらの無い良好な表示を得ることができる。
【0057】
図3および図4はこの発明の第2の参考例を示しており、図3は、液晶表示装置の一部分の断面図、図4は、液晶表示素子1の液晶セル2の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板11,12の透過軸方向および捩れ位差板13の分子配列状態と、液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に配置された反射偏光板19およびλ/4位相板21の軸方向を示す図である。
【0058】
この参考例の液晶表示装置は、上記第1の参考例の液晶表示装置の液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に、反射偏光板19と、透過光の偏光状態を変化させる光学手段20とをさらに配置したものであり、この第 1 の参考例においても、前記液晶表示素子1の後側基板4の外面に拡散層18を設けている。
【0059】
なお、前記液晶表示素子1とバックライト14は、第1の参考例と同じものであり、また、前記液晶表示素子1の液晶セル2の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板11,12の透過軸方向および捩れ位差板13の分子配列状態も第1の参考例と同じである。
【0060】
前記反射偏光板19は、ポリエチレン・ナフタレート共重合体等からなる等方性薄膜(光学的に等方性の薄膜)と異方性薄膜(光学的に異方性の薄膜)とを、多数層、全ての異方性薄膜の屈折率が最大となる方向を同じにして交互に積層した多層フィルムからなっており、入射光の互いに直交する2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸19sと、他方の偏光成分を透過させる透過軸19pとをもっている。
【0061】
すなわち、この反射偏光板19は、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸19sをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向(反射軸19sに対して直交する方向)に透過軸19pをもっており、入射光の互いに直交する2つの偏光成分のうち、前記反射軸19sに沿った振動面を有する偏光成分の光を、多数枚交互に積層された等方性薄膜と異方性薄膜とのそれぞれの界面で反射し、前記透過軸19pに沿った振動面を有する偏光成分の光を、前記界面で反射することなく透過させる。
【0062】
なお、この反射偏光板19は、その前側からの入射光に対しても、後側からの入射光に対しても同じ特性を示し、入射光が含む互いに直交する2つの偏光成分のうち、前記反射軸19sに沿った一方の偏光成分の光を反射し、前記透過軸19pに沿った他方の偏光成分の光を透過させる。
【0063】
この反射偏光板19は、前記液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に、その透過軸19pを前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aとほぼ平行にして配置されている。
【0064】
すなわち、前記反射偏光板19は、図4に示したように、その反射軸19pを、画面の横軸xに対し、前側から見て右回りに10°±10°の方向に向け、透過軸19pを、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに80°±10°の方向に向けて配置されている。
【0065】
また、前記光学手段20は、前記反射偏光板19と前記導光板15との間に配置されている。
【0066】
この光学手段20は、前記導光板15の入出射面15bから出射して前記反射偏光板19にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板19により後側に反射され、この反射偏光板19と前記バックライト14の反射板16との間を往復する照明光を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を奇数回往復する間に、前記反射偏光板19を透過する偏光状態の光に変換して前記反射偏光板19に入射させ、前記反射偏光板19にその前側から入射してこの反射偏光板19を透過し、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を往復する外部入射光を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を偶数回往復する間に、前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻して前記反射偏光板19に入射させる光学フィルムからなっている。
【0067】
この参考例で用いた光学フィルムは、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相板21であり、このλ/4位相板21は、その遅相軸21aを前記反射偏光板19の反射軸19sに対しほぼ45°の角度で交差させて配置されている。
【0068】
すなわち、前記λ/4位相板21は、図4に示したように、その遅相軸21aを、画面の横軸xに対し、前側から見て左回りに125°±10°の方向に向けて配置されている。
【0069】
このλ/4位相板21は、バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射して前記反射偏光板19により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を1回往復する間の前記λ/4位相板21の2回の透過により、偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板19にその前側から入射してこの反射偏光板19を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を2回往復する間の前記λ/4位相板21の4回の透過により、前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻す。
【0070】
この液晶表示装置の光の透過経路を説明すると、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、液晶表示素子1の前側吸収偏光板11と光学補償板13と液晶セル2とを透過して後側吸収偏光板12に入射した外部入射光のうち、前記後側吸収偏光板12の吸収軸(図示せず)に沿った偏光成分の光が、上記第1の参考例と同様に前記後側吸収偏光板12により吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【0071】
一方、前記後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った偏光成分の外部入射光は、その透過経路を図3に実線で示したように、前記後側吸収偏光板12を透過してその後側に出射し、拡散層18により拡散され、透過軸19pを前記後側吸収偏光板12の透過軸12aとほぼ平行にして配置された反射偏光板19を透過してλ/4位相板21に入射する。
【0072】
前記λ/4位相板21に入射した外部入射光(反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の直線偏光)は、このλ/4位相板21により常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えられ、円偏光となってλ/4位相板21の後側に出射する。
【0073】
前記λ/4位相板21の後側に出射した外部入射光(円偏光)は、バックライト14の反射板16により反射されて前記λ/4位相板21を再び透過し、前記反射偏光板19を透過して前記λ/4位相板21にその前側から入射した外部入射光(反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射する。
【0074】
そのため、このときは、前記バックライト14の反射板16により反射され、λ/4位相板21を再び透過して前記反射偏光板19にその後側から入射した外部入射光は、前記反射偏光板19により後側に反射される。
【0075】
この反射偏光板19により後側に反射された外部入射光(反射偏光板19の反射軸19pに沿った直線偏光)は、前記λ/4位相板21を透過して再び円偏光となり、再びバックライト14の反射板16により反射される。
【0076】
前記反射板16により再反射された外部入射光(円偏光)は、前記λ/4位相板21を再び透過し、前記反射偏光板19により反射されて前記λ/4位相板21にその前側から入射した外部入射光(反射偏光板19の反射軸19pに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0077】
前記反射偏光板19を透過してその前側に出射した外部入射光は、拡散層18により拡散されて前記液晶表示素子1にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板12と液晶セル2と光学補償板13と前側吸収偏光板11とを順に透過して前記液晶表示素子1の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0078】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光が、前記反射偏光板19を透過してこの反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を2回往復し、その間に前記λ/4位相板21の4回の透過により前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻り、その光が前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射し、この液晶表示素子1を透過して前側に出射する。
【0079】
そして、この第2の参考例では、前記反射偏光板19を、その透過軸19pを前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aをほぼ平行にして配置しているため、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光(後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った偏光成分の直線偏光)を、ほとんどロスすることなく前記反射偏光板19を透過させてその後側に出射させるとともに、前記反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を2回往復し、前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射する外部入射光も、ほとんどロスすることなく前記後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射させることができる。
【0080】
そのため、この第2の参考例の液晶表示装置は、液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に前記反射偏光板19とλ/4位相板21を配置したものであるが、反射表示のときの画面の明るさを、上述した第1の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【0081】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光が、前記λ/4位相板21を透過して前記反射偏光板19にその後側から入射する。なお、前記導光板15の入出射面15bから出射する照明光は非偏光の光であり、前記λ/4位相板21を透過してもその偏光状態は変わらない。
【0082】
そして、前記反射偏光板19にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の光は、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0083】
一方、前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の光は、その透過経路を図3に破線で示したように、前記反射偏光板19により後側に反射され、λ/4位相板21に入射する。
【0084】
前記λ/4位相板21に入射した照明光(反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の直線偏光)は、このλ/4位相板21により常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えられ、円偏光となってλ/4位相板21の後側に出射する。
【0085】
前記λ/4位相板21の後側に出射した照明光(円偏光)は、バックライト14の反射板16により反射されて前記λ/4位相板21を再び透過し、前記反射偏光板19を透過して前記λ/4位相板21にその前側から入射した照明光(反射偏光板19の反射軸19sに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0086】
すなわち、照明光を利用する透過表示のときは、バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のうち、前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板19を透過してその前側に出射するとともに、前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板19により後側に反射されてこの反射偏光板19と前記バックライト14の反射板16との間を1回往復し、その間に前記λ/4位相板21の2回の透過により偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0087】
そのため、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板19の透過軸軸19pに沿った偏光成分の直線偏光として前記反射偏光板19の前側に出射する。
【0088】
前記反射偏光板19の前側に出射した照明光は、拡散層18により拡散されて液晶表示素子1にその後側から入射し、その後側吸収偏光板12によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った直線偏光となって液晶セル2に入射する。
【0089】
このときも、前記反射偏光板19の透過軸19pと前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aとがほぼ平行であるため、前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射した照明光のほとんどを、ロスすることなく前記後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射させることができる。
【0090】
そして、前記液晶セル2に入射した照明光は、この液晶セル2を透過し、さらに光学補償板13を透過して前側吸収偏光板11に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板11の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板11により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに沿った偏光成分の光がこの偏光板11を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0091】
この参考例の液晶表示装置によれば、照明光を利用する透過表示のときに、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板19の透過軸軸19pに沿った偏光成分の直線偏光となって前記反射偏光板19の前側に出射し、その照明光をほとんがロスすることなく液晶表示素子1の後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射するため、照明光の利用効率が100%に近く、したがって、上記第1の参考例の液晶表示装置に比べ、前記バックライト14から出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、上述したように、反射表示のときの画面の明るさを、第1の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【0092】
図5および図6はこの発明の実施例を示しており、図5は、液晶表示装置の一部分の断面図、図6は、液晶表示素子1の液晶セル2の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板11,12の透過軸方向および捩れ位差板13の分子配列状態と、液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に配置された反射偏光板19および捩れ位差板22の軸方向を示す図である。
【0093】
この実施例の液晶表示装置は、上記第1の参考例の液晶表示装置の液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に、反射偏光板19を配置するとともに、この反射偏光板19と前記導光板15との間に、透過光の偏光状態を変化させる光学手段20として、捩れ位差板22を配置したものであり、この実施例においても、前記液晶表示素子1の後側基板4の外面に拡散層18を設けている。
【0094】
なお、前記液晶表示素子1とバックライト14は、第1の参考例と同じものであり、また、前記液晶表示素子1の液晶セル2の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板11,12の透過軸方向および捩れ位差板13の分子配列状態も第1の参考例と同じである。
【0095】
また、前記反射偏光板19は、上記第2の参考例と同じものであり、この反射偏光板19は、前記液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に、その透過軸19pを前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aとほぼ平行にして配置されている。
【0096】
前記反射偏光板19とバックライト14の導光板15との間に配置された捩れ位差板22は、分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した高分子液晶フィルムからなっている。
【0097】
この実施例で用いた捩れ位差板22は、分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reとを、θ=63°±5°,Re=195nm±5nmに設定したものであり、その分子配列は、図6に破線矢印で示したように、後面から前面に向かい、前側から見て右回りに捩じれている。
【0098】
この捩れ位相板22は、その前面(反射偏光板19に対向する面)における分子配列方向22aを、前記反射偏光板19の反射軸19sとほぼ平行にして配置されている。
【0099】
すなわち、前記捩れ位相板22は、図6に示したように、前面における分子配列方向22aを、画面の横軸xに対し、前側から見て右回りに10°±10°の方向に向け、後面における分子配列方向22bを、前記横軸xに対し、前側から見て左回りに53°±10°の方向に向けて配置されている。
【0100】
この捩れ位相板22は、バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射して前記反射偏光板19により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を1回往復する間の前記捩れ位相板22の2回の透過により、偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板19にその前側から入射してこの反射偏光板19を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を2回往復する間の前記捩れ位相板22の4回の透過により、前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻す。
【0101】
この実施例の液晶表示装置の光の透過経路を説明すると、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、液晶表示素子1の前側吸収偏光板11と光学補償板13と液晶セル2とを透過して後側吸収偏光板12に入射した外部入射光のうち、前記後側吸収偏光板12の吸収軸(図示せず)に沿った偏光成分の光が、上記第1の参考例と同様に前記後側吸収偏光板12により吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【0102】
一方、前記後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った偏光成分の外部入射光は、その透過経路を図5に実線で示したように、前記後側吸収偏光板12を透過してその後側に出射し、拡散層18により拡散され、透過軸19pを前記後側吸収偏光板12の透過軸12aとほぼ平行にして配置された反射偏光板19を透過して捩れ位相板22に入射する。
【0103】
前記捩れ位相板22に入射した外部入射光(反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の直線偏光)は、この捩れ位相板22により偏光状態を変ええられ、円偏光となって前記捩れ位相板22の後側に出射する。
【0104】
前記捩れ位相板22の後側に出射した外部入射光(円偏光)は、バックライト14の反射板16により反射されて前記捩れ位相板22を再び透過し、前記反射偏光板19を透過して前記捩れ位相板22にその前側から入射した外部入射光(反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射する。
【0105】
そのため、このときは、前記バックライト14の反射板16により反射され、捩れ位相板22を再び透過して前記反射偏光板19にその後側から入射した外部入射光は、前記反射偏光板19により後側に反射される。
【0106】
この反射偏光板19により後側に反射された外部入射光(反射偏光板19の反射軸19pに沿った直線偏光)は、前記捩れ位相板22を透過して再び円偏光となり、再びバックライト14の反射板16により反射される。
【0107】
前記反射板16により再反射された外部入射光(円偏光)は、前記捩れ位相板22を再び透過し、前記反射偏光板19により反射されて前記捩れ位相板22にその前側から入射した外部入射光(反射偏光板19の反射軸19pに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0108】
前記反射偏光板19を透過してその前側に出射した外部入射光は、拡散層18により拡散されて前記液晶表示素子1にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板12と液晶セル2と光学補償板13と前側吸収偏光板11とを順に透過して前記液晶表示素子1の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0109】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光が、前記反射偏光板19を透過してこの反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を2回往復し、その間に前記捩れ位相板22の4回の透過により前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻り、その光が前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射し、この液晶表示素子1を透過して前側に出射する。
【0110】
そして、この実施例では、前記反射偏光板19を、その透過軸19pを前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aをほぼ平行にして配置しているため、前記液晶表示素子1を透過してその後側に出射した外部入射光(後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った偏光成分の直線偏光)を、ほとんどロスすることなく前記反射偏光板19を透過させてその後側に出射させるとともに、前記反射偏光板19とバックライト14の反射板16との間を2回往復し、前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射する外部入射光も、ほとんどロスすることなく前記後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射させることができる。
【0111】
そのため、この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子1とバックライト14の導光板15との間に前記反射偏光板19と捩れ位相板22を配置したものであるが、反射表示のときの画面の明るさを、上述した第1の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【0112】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光が、前記捩れ位相板22を透過して前記反射偏光板19にその後側から入射する。なお、前記導光板15の入出射面15bから出射する照明光は非偏光の光であり、前記捩れ位相板22を透過してもその偏光状態は変わらない。
【0113】
そして、前記反射偏光板19にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の光は、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0114】
一方、前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の光は、その透過経路を図5に破線で示したように、前記反射偏光板19により後側に反射され、捩れ位相板22に入射する。
【0115】
前記捩れ位相板22に入射した照明光(反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の直線偏光)は、この捩れ位相板22により常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えられ、円偏光となって捩れ位相板22の後側に出射する。
【0116】
前記捩れ位相板22の後側に出射した照明光(円偏光)は、バックライト14の反射板16により反射されて前記捩れ位相板22を再び透過し、前記反射偏光板19を透過して前記捩れ位相板22にその前側から入射した照明光(反射偏光板19の反射軸19sに沿った直線偏光)に対して偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0117】
すなわち、照明光を利用する透過表示のときは、バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のうち、前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板19を透過してその前側に出射するとともに、前記反射偏光板19の反射軸19sに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板19により後側に反射されてこの反射偏光板19と前記バックライト14の反射板16との間を1回往復し、その間に前記捩れ位相板22の2回の透過により偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化して前記反射偏光板19にその後側から入射し、この反射偏光板19を透過してその前側に出射する。
【0118】
そのため、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板19の透過軸軸19pに沿った偏光成分の直線偏光として前記反射偏光板19の前側に出射する。
【0119】
前記反射偏光板19の前側に出射した照明光は、拡散層18により拡散されて液晶表示素子1にその後側から入射し、その後側吸収偏光板12によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板12の透過軸12aに沿った直線偏光となって液晶セル2に入射する。
【0120】
このときも、前記反射偏光板19の透過軸19pと前記液晶表示素子1の後側吸収偏光板12の透過軸12aとがほぼ平行であるため、前記反射偏光板19を透過して前記液晶表示素子1にその後側から入射した照明光のほとんどを、ロスすることなく前記後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射させることができる。
【0121】
そして、前記液晶セル2に入射した照明光は、この液晶セル2を透過し、さらに光学補償板13を透過して前側吸収偏光板11に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板11の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板11により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板11の透過軸11aに沿った偏光成分の光がこの偏光板11を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【0122】
この実施例の液晶表示装置によれば、照明光を利用する透過表示のときに、前記バックライト14の導光板15の入出射面15bから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板19の透過軸19pに沿った偏光成分の直線偏光となって前記反射偏光板19の前側に出射し、その照明光をほとんどがロスすることなく液晶表示素子1の後側吸収偏光板12を透過させて液晶セル2に入射するため、照明光の利用効率が100%に近く、したがって、上記第1の参考例の液晶表示装置に比べ、前記バックライト14から出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、上述したように、反射表示のときの画面の明るさを、第1の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【0123】
なお、前記捩れ位相板22は、上記実施例のように、分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reとを、θ=63°±5°,Re=195nm±5nmに設定したものが最も好ましいが、この捩れ位相板22の分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reは、θ=190°±10°,Re=583nm±10nmまたはθ=318°±15°,Re=972nm±15nmに設定してもよく、その場合も、捩れ位相板をその前面における分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置することにより、上記参考例と同等の効果を得ることができる。
【0124】
また、上記実施例では、反射偏光板19とバックライト14も導光板15との間に配置する光学手段20を、λ/4位相板21または捩れ位相板22としているが、前記光学手段20は、前記導光板15の入出射面15bから出射して前記反射偏光板19にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板19により後側に反射され、この反射偏光板19と前記バックライト14の反射板16との間を往復する照明光を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を奇数回往復する間に、前記反射偏光板19を透過する偏光状態の光に変換して前記反射偏光板19に入射させ、前記反射偏光板19にその前側から入射してこの反射偏光板19を透過し、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を往復する外部入射光を、前記反射偏光板19と前記反射板16との間を偶数回往復する間に、前記反射偏光板19を透過したときの偏光状態の光に戻して前記反射偏光板19に入射させるものであれば、他の光学フィルムでもよい。
【0125】
その場合も、照明光の利用効率を高くし、バックライトから出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、反射表示のときの画面の明るさも確保することができる。
【0126】
また、上記第1〜第2の参考例及び実施例では、拡散層18を、前記液晶表示素子1の後側基板4の外面に貼付けているが、前記拡散層18は、バックライト14の導光板15の入出射面15bに貼付けてもよい。
【0127】
さらに、前記拡散層18は、バックライト14の反射板15よりも前側で、液晶表示素子1の前側吸収偏光板11よりも後側であれば、前記導光板15の後面とその後側の反射板16との間、液晶表示素子1の後側基板4と後側吸収偏光板12との間、前記液晶表示素子1の前側基板4と光学補償板13との間、前記光学補償板13と前側吸収偏光板12との間、反射偏光板19とλ/4位相板21または捩れ位相板22との間等の任意の箇所に配置してもよい。
【0128】
また、前記拡散層18は、散乱フィラーを分散させた粘着剤により形成し、その拡散層により前後の部材(例えば反射偏光板19とλ/4位相板21または捩れ位相板22)を貼合わせてもよい。
【0129】
また、上記第1〜第2の参考例、及び前記実施例の液晶表示装置は、STN型の単純マトリックス液晶表示素子1を用いたものであるが、液晶表示素子は、液晶分子のツイスト角をほぼ90°としたTN型のものでもよく、また、単純マトリックス型に限らず、アクティブマトリックス型のものでもよい。
【0130】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子を透過した光を入出射させる入出射面とを有し、前記液晶表示素子の背後に配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとの間に透過軸と反射軸とを有する反射偏光板と、及び前記反射偏光板と前記バックライトとの間に透過光の変更状態を変化させる光学手段を配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【0131】
前記捩れ位相板は、その分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reが、θ=63°±5°,Re=195nm±5nm、θ=190°±10°,Re=583nm±10nm、θ=318°±15°,Re=972nm±15nmのいずれかに設定されているものが好ましく、このような捩れ位相板を用いることにより、照明光の利用効率を100%に近くし、バックライトから出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、反射表示のときの画面の明るさも確保することができる。
【0132】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記バックライトの反射板よりも前側で、前記液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層を設けるのが好ましく、この拡散層を設けることにより、外光を利用する反射表示のときも、バックライトからの照明光を利用する透過表示のときも、前記拡散層18により拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらの無い良好な表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図2】 第1の参考例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態を示す図。
【図3】 この発明の第2の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図4】 第2の参考例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態と、前記液晶表示素子とバックライトの導光板との間に配置された反射偏光板およびλ/4位相板の軸方向を示す図。
【図5】 この発明の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図6】 この発明の実施例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態と、前記液晶表示素子とバックライトの導光板との間に配置された反射偏光板および捩れ位相板の軸方向を示す図。
【符号の説明】
1…液晶表示素子
2…液晶セル
3,4…基板
5,6…電極
10…液晶層
11,12…吸収偏光板
13…光学補償板
14…バックライト
15…導光板
15a…入射端面
15b…入出射面
16…反射板
17…光源
18…拡散層
19…反射偏光板
19s…反射軸
19p…透過軸
20…光学手段
19…反射偏光板
21…λ/4位相板
21a…遅相軸
22…捩れ位相板
22a…捩れ位相板の前面における分子配列方向
Claims (3)
- 対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなる液晶表示素子と、
入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面とを有し、前記入出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、
液晶表示素子とバックライトの間に、入射光の互いに直交する2つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸と、他方の偏光成分を透過させる透過軸とをもち、前記透過軸を前記液晶表示素子の後側吸収偏光板の透過軸とほぼ平行にして配置された反射偏光板と、
分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した捩れ位相板からなり、前記反射偏光板と前記バックライトとの間に、その前面の分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置され、前記反射偏光板により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板とバックライトの反射板との間を1回往復する間の前記捩れ位相板の2回の透過により、偏光の振動面がほぼ90度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板にその前側から入射してこの反射偏光板を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板と前記反射板との間を2回往復する間の前記捩れ位相板の4回の透過により、前記反射偏光板を透過したときの偏光状態の光に戻す光学手段と、を備えていることを特徴とする表示装置。 - 捩れ位相板の分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Reが、θ=63°±5°,Re=195nm±5nm、θ=190°±10°,Re=583nm±10nm、θ=318°±15°,Re=972nm±15nmのいずれかに設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- バックライトの反射板よりも前側で、液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層が設けられていることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の液晶表示装置。
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