JP4178882B2 - 表示ユニット、電子機器および光学素子 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気光学物質を利用して画像を表示する技術に関し、特に、複数の電気光学パネルを表示面が相互に反対を向くように配置した表示ユニットに関する。さらに本発明は、この表示ユニットを備えた電子機器、およびこの表示ユニットに用いて好適な光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、液晶や有機EL(Electro Luminescent)などの電気光学物質を利用した電気光学パネルは、携帯電話機やパーソナルコンピュータといった各種の電子機器の表示装置として広く用いられている。さらに近年、表示面が相互に反対側を向くように配置された一対の電気光学パネルを備えた電子機器も提案されるに至っている。この種の電子機器の典型的な例は折畳型の携帯電話機である。この携帯電話機においては、一対の筐体がヒンジによって連結されており、一方の筐体を他方の筐体に対して回転させることができるようになっている。そして、両筐体が開かれているとき(折り畳まれていないとき)には第1の電気光学パネルによって画像が表示され、両筐体が折り畳まれて第1の電気光学パネルの表示面が両筐体間に隠れたときには、第1の電気光学パネルとは反対側に表示面を有する第2の電気光学パネルによって画像が表示される。
【0003】
図11は、この種の電子機器に搭載される表示ユニットの構成を示す断面図である。同図においては、電気光学物質に液晶を用いた液晶表示パネルを電気光学パネルとして採用した構成が例示されている。この図に示すように、この表示ユニットは、図面上側の観察者に向けて画像を表示するための第1液晶表示パネル711と、図面下側の観察者に向けて画像を表示するための第2液晶表示パネル721とを有する。さらに、第1液晶表示パネル711の背面側にはバックライトユニット712が配置され、第2液晶表示パネル721の背面側にはバックライトユニット722が配置されている。バックライトユニット712および722の各々は、光源741と、光源741から側端面への入射光を液晶表示パネル側に導く導光板742とを有する。さらに、導光板742のうち液晶表示パネルと対向する面には拡散板743やプリズムシート744および745が貼着される一方、これとは反対側の面には、導光板742から液晶表示パネルとは反対側に出射する光を液晶表示パネル側に反射させる反射板746が貼着されている。
【0004】
この構成において、第1液晶表示パネル711による透過型表示がなされる場合(例えば折畳型の携帯電話機が開かれている場合)にはバックライトユニット712の光源741が点灯する。そして、このバックライトユニット712からの出射光が第1液晶表示パネル711を透過し、この光が観察者によって画像として認識される(例えば特開平6−324332号公報参照)。一方、第2液晶表示パネル721による透過型表示がなされる場合(例えば携帯電話機が折り畳まれた場合)には、バックライトユニット722の光源741が点灯する。そして、このバックライトユニット722からの出射光が第2液晶表示パネル721を透過し、この光が観察者に認識される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成の表示ユニットにおいては2つのバックライトユニット712および722が積み重ねられているため、液晶表示パネルとバックライトユニットとをひとつずつ備えた表示ユニットと比較して厚さが大幅に増大してしまうという問題がある。ここで、この問題を解決すべく、図12に示すようにひとつのバックライトユニット730から第1液晶表示パネル711および第2液晶表示パネル721の双方に光を照射する構成(すなわち第1液晶表示パネル711と第2液晶表示パネル721とでバックライトユニット730を共用する構成)も考えられる。しかしながら、この構成のもとではバックライトユニット730からの出射光量の損失が大きくなる。なぜなら、例えば第1液晶表示パネル711による透過型表示を行なっているときに、バックライトユニット730からの出射光の一部が第2液晶表示パネル721側に漏れてしまうからである。この結果、図12に示した構成によっては、各液晶表示パネルによる透過型表示に利用できる光量を十分に確保することができず、ひいては表示画像の明るさを高い水準に維持することが困難であるという問題が生じる。
【0006】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、表示面が反対方向に向けられた複数の電気光学パネルを備えた構成であっても光量の損失を抑えつつ薄型化を図ることができる表示ユニット、この表示ユニットに用いられる光学素子、および本発明に係る表示ユニットを備える電子機器を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る表示ユニットは、第1の電気光学パネルと、第2の電気光学パネルと、前記第1の電気光学パネルと前記第2の電気光学パネルとの間に配置されて前記第1の電気光学パネル側と前記第2の電気光学パネル側とに光を出射する照明装置と、前記照明装置と前記第2の電気光学パネルとの間に配置され、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる状態と当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる状態とを切り替え可能な光学素子とを具備し、前記光学素子は、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち特定の偏光成分を透過させる偏光子と、前記偏光子を透過した偏光成分を第1の偏光状態および第2の偏光状態のいずれかとして出射させる光変調素子と、前記第1の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第2の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる反射偏光子とを有することを特徴とする。
【0008】
この構成によれば、第1の電気光学パネルと第2の電気光学パネルとによってひとつの照明装置を共用することができるから、各電気光学パネルごとに照明装置を設けた構成と比較して表示ユニットの薄型化を図ることができる。しかも、光学素子は、照明装置から第2の電気光学パネル側への出射光を第1の電気光学パネル側に反射させる状態をとり得るから、第1の電気光学パネルによって透過型表示を行なうときに第2の電気光学パネル側への光漏れが生じるのを抑えることができる。
【0009】
この構成において、光変調素子が、相互に対向する面に電極が設けられた一対の板状部材と、前記一対の板状部材の間に封止された電気光学物質とを有する構成とすれば、光変調素子の薄型化を図ることができ、しかも電気光学物質を駆動するために要する電流は極めて小さいから低消費電力化を図ることもできる。
【0010】
また、上述した光変調素子は、前記第1の電気光学パネルによって表示が行なわれるときに前記偏光子からの透過光を前記第1の偏光状態として出射させる一方、前記第2の電気光学パネルによって表示が行なわれるときに前記偏光子からの透過光を前記第2の偏光状態として出射させることが望ましい。こうすれば、第1の電気光学ユニットが透過型表示を行なう場合、および第2の電気光学ユニットが透過型表示を行なう場合の双方について、表示に供されるべき光の損失を抑えることができる。
【0011】
さらに、上述した望ましい構成においては、前記偏光子が、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち前記特定の偏光成分以外の成分を反射させることが好ましい。この構成によれば、特定の偏光成分以外の成分が偏光子によって反射させられるから、この成分が偏光子によって吸収される構成と比較して光の損失をより有効に抑えることができる。なお、特定の偏光成分以外の成分を反射させる機能を偏光子に持たせるのではなく、この偏光子とは別個に反射偏光子を設ける構成としてもよい。すなわち、光学素子が、前記偏光子からみて照明装置側に配置され、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち前記特定の偏光成分を透過させる一方、当該特定の偏光成分以外の成分を反射させる第2の反射偏光子を備える構成としてもよい。
【0012】
また、本発明は、上述した表示ユニットを表示装置として備える電子機器を提供する。上述したように本発明に係る表示ユニットによれば光の損失を抑えつつ薄型化を図ることができるから、この表示ユニットを備える電子機器においても表示画像の明るさを高い水準で維持しつつ薄型化を図ることができる。
【0013】
この種の電子機器としては折畳型の電子機器が考えられる。すなわち、この電子機器は、本発明に係る表示ユニットと、前記表示ユニットを収容する筐体であって当該表示ユニットの第1の電気光学パネルおよび第2の電気光学パネルの表示面を露出させるための開口部を有する第1の筐体と、利用者による操作を受け付ける操作部を有する第2の筐体と、前記第1の筐体および前記第2の筐体の一方が他方に対して回転するように前記第1の筐体の縁端部と前記第2の筐体の縁端部とを連結する連結部材とを具備することを特徴としている。この構成によれば、第1の電気光学パネルおよび第2の電気光学パネルのいずれか一方が第2の筐体と対向した状態となっても他方の電気光学パネルによる表示画像を視認することができる。
【0014】
さらに、前記連結部材が、前記第1の筐体に収容された前記第1の電気光学パネルの表示面と第2の筐体とが相互に対向する閉状態と、前記第1の筐体と前記第2の筐体との仰角が所定の角度をなす開状態との間において前記第1の筐体と前記第2の筐体とが回転するように両筐体を連結するものである場合には、前記表示ユニットの光学素子が、前記第1の筐体と前記第2の筐体とが前記開状態にあるときに前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第1の筐体と前記第2の筐体とが前記閉状態にあるときに当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させることが望ましい。この構成によれば、閉状態において第2の電気光学パネルによる表示画像を視認できるだけでなく、開状態においても第1の電気光学パネルによる明るい画像を視認できる。
【0015】
また、本発明は、上述した表示ユニットに用いられる光学素子としても特定され得る。すなわち、この光学素子は、第1の電気光学パネルおよび第2の電気光学パネルと、両電気光学パネルの間に配置されて前記第1の電気光学パネル側と前記第2の電気光学パネル側に光を出射する照明装置とを備える表示ユニットに用いられ、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる状態と当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる状態とを切り替える光学素子であって、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち特定の偏光成分を透過させる偏光子と、前記偏光子を透過した偏光成分を第1の偏光状態および第2の偏光状態のいずれかとして出射させる光変調素子と、前記第1の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第2の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる反射偏光子とを有することを特徴とする。この光学素子によれば、表示ユニットにおいて透過型表示に供されるべき光の損失を抑え、しかも薄型化を図ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明に係る技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。なお、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材ごとに縮尺を異ならせてある。
【0017】
<A:実施形態の構成>
まず、本発明の実施形態に係る表示ユニットを採用した電子機器の構成を説明する。本実施形態においては、画像を表示するための手段たる電気光学パネルとして、電気光学物質に液晶を用いた液晶表示パネルを採用した表示ユニットを例示する。
【0018】
図1および図2は、この電子機器の一例たる折畳型の携帯電話機の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、この携帯電話機500は、第1の筐体510と第2の筐体520とを有する。第1の筐体510と第2の筐体520とは、各々の縁端部近傍においてヒンジ530を介して連結されている。利用者は、図1に示すように両筐体を開いた状態としたうえで、当該携帯電話機500を用いた音声通話やデータ通信を行なう。一方、図2に示すように、携帯電話機500を持ち運ぶ際には、利用者は、ヒンジ530を軸として第1の筐体510を第2の筐体520側に(あるいは第2の筐体520を第1の筐体側510に)折り畳むことができる。本明細書においては、図1に示したように第1の筐体510と第2の筐体520との仰角が所定の角度をなすように開かれた状態を「開状態」と表記する一方、図2に示したように第1の筐体510と第2の筐体520とが相互に対向させられた状態を「閉状態」と表記する。
【0019】
図1に示すように、第2の筐体520には、利用者による操作を受け付ける複数の操作キー521や音声を入力するためのマイクロホン522が配設されるとともに、当該携帯電話機500の動作を制御するためのマイクロプロセッサやメモリといった各種の電子部品(図示略)が収容されている。
【0020】
一方、第1の筐体510には、音声を出力するスピーカ511や無線基地局との間で無線通信を行なうためのアンテナ512が配設されるほか、本発明に係る表示ユニットが収容されている。図3に示すように、この表示ユニット10は、表示面が相互に反対を向くように配置された第1液晶表示パネル101と第2液晶表示パネル102とを有する。このうち第1液晶表示パネル101の表示面は、図1に示すように、第1の筐体510のうち閉状態において第2の筐体520と対向する面に設けられた開口部515を介して外部に露出している。これに対し、第2液晶表示パネル102の表示面は、図2に示すように、第1の筐体510のうち開口部515に背後する面に設けられた開口部516を介して外部に露出している。この構成のもと、利用者は、開状態において第1液晶表示パネル101による表示画像を視認できるだけでなく、閉状態にあっても第2液晶表示パネル102による表示画像を視認することができる。
【0021】
次に、図3を参照して、本実施形態に係る表示ユニット10の構成を説明する。この表示ユニット10は、上述した第1液晶表示パネル101と第2液晶表示パネル102のほか、両液晶表示パネルの間に配置されたバックライトユニット300と光学素子400とを備えている。すなわち、本実施形態に係る表示ユニット10は、第1液晶表示パネル101、バックライトユニット300、光学素子400および第2液晶表示パネル102が、この順に積み重ねられた構成となっている。なお、以下では図3に示すように、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102の表示面と平行な面内において相互に直交する2つの軸を「x軸」および「y軸」と表記する。
【0022】
図3に示すバックライトユニット300は、第1液晶表示パネル101側と第2液晶表示パネル102側とに光を出射する照明装置であり、同図に示すように光源301と導光板302とを有する。このうち光源301は、導光板302の側端面と対向するように配置されてこの側端面に光を照射する。光源301としては、例えばLED(Light Emitting Diode)や冷陰極管などを利用することができる。ここで、光源301は常に点灯しているわけではなく、利用者からの指示に応じて点灯するようになっている。例えば、操作キー521に対する操作が最後になされてから一定の時間が経過するまで点灯を維持するといった具合である。もっとも、光源301を点灯させる要因はこれに限られるものではない。例えば、携帯電話機500の周囲の光量を検知するセンサを設け、このセンサにより検出される光量が十分でない場合に光源301を点灯させる構成としてもよい。
【0023】
一方、導光板302は、側端面に入射した光源301からの光を第1液晶表示パネル101側および第2液晶表示パネル102側(光学素子400側)に導くための板状部材である。この導光板302のうち第1液晶表示パネル101と対向する面には拡散板303が貼り付けられている。この拡散板303は、導光板302からの出射光を適度に散乱させて輝度ムラを防止するための板状部材であり、例えばビーズが分散されたプラスチックフィルムである。さらに、導光板302の両面には、x軸方向への光の拡散を抑えるためのプリズムシート304および306と、y軸方向への光の拡散を抑えるためのプリズムシート305および307とがそれぞれ設けられている。
【0024】
図3に示すように、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102は、相互に対向する観察側基板111と背面側基板121とが枠状のシール材(図示略)を介して貼り合わされるとともに、両基板とシール材とによって囲まれた領域にTN(Twisted Nematic)型やSTN(Super Twisted Nematic)型などの液晶が封止された構成となっている。なお、以下では図3に示すように、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102のいずれかに着目したときに、当該液晶表示パネルの液晶からみてバックライトユニット300および光学素子400が位置する側を「背面側」と表記する一方、これとは反対側、すなわち液晶表示パネルによる表示画像を視認する観察者が位置する側を「観察側」と表記する。本実施形態における第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102はいずれも、外部からの入射光を観察側に反射させて表示を行なう反射型表示と、背面側からの入射光を観察側に透過させて表示を行なう透過型表示を行なうことができる、いわゆる半透過反射型の液晶表示パネルである。
【0025】
図4は、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102の構成を示す断面図である。同図においては、双方の液晶表示パネルに共通する構成要素について同一の符号が付されている。以下、この共通する符号を用いて、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102の構成を一括して説明する。ここで、図3に示した第2液晶表示パネル102においては、図4に示す観察側と背面側との上下関係が逆転することに留意されたい。
【0026】
図4に示すように、観察側基板111の外側(液晶132とは反対側)表面には、光の複屈折の波長依存性を光学的に補償するための位相差板112と、入射光を偏光させるための偏光子113とが貼り付けられている。同様に、背面側基板121の外側表面には、位相差板122と偏光子123とが貼り付けられている。
【0027】
また、観察側基板111の内側には複数のコモン電極114が形成されている。各コモン電極114はx軸方向に延在する帯状の電極であり、例えばITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電材料によって形成される。一方、背面側基板121の面上には複数のセグメント電極126が設けられている。各セグメント電極126は、コモン電極114と同様にITOなどの透明導電材料によって形成された帯状の電極であり、コモン電極114と直交する方向(すなわちy軸方向)に延在する。
【0028】
図4に示すように、コモン電極114およびセグメント電極126は、それぞれ配向膜115および127によって覆われている。配向膜115および127は、例えばポリイミドなどの有機材料によって形成された薄膜であり、電圧が印加されていないときの液晶132の配向方向を規定するためのラビング処理が施されている。かかる構成のもと、観察側基板111と背面側基板121との間に挟持された液晶132は、コモン電極114とセグメント電極126との間に印加された電圧に応じてその配向方向が変化する。すなわち、コモン電極114とセグメント電極126との交差領域が、表示の最小単位たるひとつの画素として機能する。
【0029】
また、背面側基板121の内側表面には、反射層124と、この反射層124を覆う絶縁層125とが形成されている。上述したセグメント電極126および配向膜127は絶縁層125の面上に形成されている。一方、反射層124は光反射性を有する薄膜であり、例えばアルミニウムや銀などの金属、あるいはこれらの金属を主成分とする合金によって形成されている。観察側から液晶表示パネルに入射した太陽光や室内照明光などの外光は、観察側基板111および液晶132を透過して反射層124に至るとともに、その表面で反射して観察側に出射する。この出射光が観察者によって視認される結果、反射型表示がなされる。なお、背面側基板121の内側表面は粗面化されており(図示略)、反射層124の表面にはこの粗面を反映した散乱構造が形成されている。
【0030】
さらに、図4に示すように、反射層124のうち画素に相当する領域の中央部近傍には透光部124aが設けられている。この透光部124aは、液晶表示パネルに対して背面側から入射した光を観察側に通過させるために開口した部分である。すなわち、背面側から当該液晶表示パネルに入射した光は、反射層124の透光部124aを通って観察側に出射する。この光が観察者によって視認される結果、透過型表示が実現されるのである。
【0031】
次に、図3に示した光学素子400は、バックライトユニット300から当該光学素子400側に出射した光を第1液晶表示パネル101側に反射させる状態と、この出射光を第2液晶表示パネル102側に透過させる状態とを切り替えるためのものである。
【0032】
図5は光学素子400の要部構成を示す分解斜視図であり、図6は図5におけるA−A’線からみた断面図である。これらの図に示すように、この光学素子400は液晶セル410を有する。この液晶セル410は、相互に対向する第1基材411と第2基材412とがほぼ長方形枠状のシール材413を介して貼り合わされるとともに、両基材とシール材413とによって囲まれた領域に液晶414が封止された構成となっている。より詳細には、図5に示すように、シール材413に設けられた開口部413aから液晶が注入された後にこの開口部413aが封止される。
【0033】
第1基材411および第2基材412は光透過性を有する板状の部材である。本実施形態においては、フィルム状の部材を第1基材411および第2基材412として用いた場合を想定する。この種のフィルム状部材は、例えばプラスチックなどによって形成される。もっとも、第1基材411および第2基材412の材料はこれに限られるものではなく、ガラスや石英といったその他の材料からなる板状部材を用いることもできる。ただし、本実施形態のようにフィルム状の部材を採用すれば光学素子400の薄型化(ひいては表示ユニット10の薄型化)が図れる点で有利である。
【0034】
第1基材411の内側(液晶414側)表面には電極421が形成されている。この電極421は、第1基材411の内側表面のうちシール材413によって囲まれた領域の大部分を覆う薄膜である。一方、第2基材412の内側表面にも同様の電極425が設けられている。したがって、電極421と電極425とはシール413材によって囲まれた領域の大部分において液晶414を挟んで相互に対向する。電極421および電極425は、例えばITOなどの透明導電材料によって形成される。
【0035】
図5に示すように、第2基材412は、第1基材411の一辺から張り出した領域(以下「張出領域」という)412aを有する。この張出領域412aには端子428および端子429が形成されている。このうち端子428は、張出領域412aの縁端部近傍からシール材413によって囲まれた領域内に至るように延在して電極425に連結される。一方、端子429は、張出領域412aの縁端部近傍から、第2基材412のうちシール材413によって覆われた領域に至るように延在する。一方、第1基材411上の電極421は、第1基材411のうちシール材413によって覆われる領域に突出して端子429と対向する部分421aを有する。この構成のもと、第1基板411上の電極421と第2基板412上の端子429とは、シール材413中に分散された導電性粒子(図示略)を介して電気的に導通する。したがって、端子428と端子429との間に電圧が印加されると、この電圧が電極425および電極421を介して液晶414に印加されることとなる。
【0036】
また、図6に示すように、電極421が形成された第1基材411の表面は配向膜422(図5においては図示略)によって覆われている。同様に、電極425が形成された第2基材412の表面は配向膜426によって覆われている。配向膜422および426は、例えばポリイミドなどからなる有機薄膜であり、液晶414の配向方向を規定するためのラビング処理が施されている。本実施形態においては、電圧が印加されていないときに液晶分子のねじれ角が90度となるように配向膜422および426のラビング方向が設定されている。図6においては、電圧が印加されていないときの液晶分子の様子が模式的に図示されている。同図に示すように、電極421と電極425との間に電圧が印加されていないときには、第1基板411表面における液晶分子414aの長軸がx軸方向を向くとともに、第1基板411表面から第2基板412表面にかけて液晶分子414aの長軸が90度にわたってねじれ、第2基板412表面における液晶分子414aの長軸がy軸方向を向くようになっている(以下、この状態を「オフ状態」という)。一方、電極421と電極425との間に所定の電圧が印加されると、液晶分子414aはその長軸が電場方向と平行方向を向くように再配列させられる(以下、この状態を「オン状態」という)。
【0037】
本実施形態においては、図1に示した携帯電話機500が閉状態および開状態のいずれにあるかに応じて、液晶414がオン状態およびオフ状態のいずれとされるか(すなわち電極421と電極425との間に電圧を印加するか否か)が適宜に切り替えられるようになっている。具体的には、携帯電話機500が開状態にあるときには液晶414がオン状態とされる一方、携帯電話機500が閉状態にあるときには液晶414がオフ状態とされる。ここで、液晶414の劣化を防ぐ観点からすると、液晶414をオン状態にする期間において電極421と電極425とに印加される電圧の極性を一定時間ごとに反転させる(いわゆる交流駆動を行なう)ことが望ましい。
【0038】
一方、第1基材411の外側(液晶414とは反対側)表面には偏光子430が貼り付けられている。この偏光子430は、当該偏光子430に到達したバックライトユニット300からの光のうち透過軸方向の偏光成分のみを選択的に透過させる一方、その他の偏光成分を吸収する板状部材である。図5および図6に示すように、偏光子430の透過軸430Tは配向膜422のラビング方向と一致する方向(x軸方向)に設定されている。一方、偏光子430の吸収軸430Aは透過軸430Tと直交する方向(y軸方向)に設定されている。
【0039】
さらに、第2基材412の外側(液晶414とは反対側)表面には反射偏光子440が貼り付けられている。この反射偏光子440は、液晶セル410を透過して当該反射偏光子440に到達した光のうち透過軸方向の偏光成分を透過させる一方、これと垂直な偏光成分を反射させる板状部材である。図5および図6に示すように、反射偏光子440の透過軸440Tは配向膜426のラビング方向と一致する方向(y軸方向)に設定されている。一方、反射偏光子440の反射軸440Rは透過軸440Tと直交する方向(x軸方向)に設定されている。
【0040】
次に、図7を参照して、第1液晶表示パネル101または第2液晶表示パネル102を用いて透過型表示を行なうときにバックライトユニット300から光学素子400に至った光の進路について説明する。なお、図7に模式的に図示された液晶セル410、偏光子430および反射偏光子440の断面は、図6に示した断面と同様に、図5におけるA−A’線からみた断面である。
【0041】
(1)携帯電話機500が開状態にある場合
携帯電話機500が開状態にある場合、すなわち第1液晶表示パネル101によって透過型表示が行なわれる場合には、電極421と電極425との間に電圧が印加されて液晶414がオン状態とされる。この状態においてバックライトユニット300からの出射光が光学素子400の偏光子430に到達すると、この光のうち透過軸430T方向(x軸方向)の偏光成分のみが偏光子430を透過して液晶セル410に入射する一方、その他の偏光成分は吸収される。いま、液晶セル410の液晶414はオン状態にあるから、この液晶セル410への入射光は偏光方向をx軸方向に維持したまま当該液晶セル410を透過して反射偏光子440に至る。ここで、反射偏光子440の反射軸440Rはx軸方向に設定されている。したがって、液晶セル410からの出射光は反射偏光子440の表面において反射させられる。この反射光は、これまでの経路を逆にたどって偏光子430からバックライトユニット300側に出射する。
【0042】
こうして偏光子430から出射した光は、バックライトユニット300の導光板302を透過して第1液晶表示パネル101側に出射し、光源301から導光板302を介して第1液晶表示パネル101側に出射した光とともに第1液晶表示パネル101による透過型表示のために供される。
【0043】
(2)携帯電話機500が閉状態にある場合
一方、携帯電話機500が閉状態にある場合、すなわち第2液晶表示パネル102によって透過型表示が行なわれる場合には液晶414がオフ状態とされる。この状態においてバックライトユニット300からの光が光学素子400の偏光子430に到達すると、この光のうち透過軸430T方向の偏光成分のみが選択的に偏光子430を透過して液晶セル410に入射する。いま、液晶セル410の液晶414はオフ状態(図6に示した状態)にあるから、この液晶セル410への入射光は偏光方向を90度回転させられた後に液晶セル410から出射する。すなわち、y軸方向の偏光成分が液晶セル410から出射することとなる。ここで、反射偏光子440の透過軸440Tはy軸方向に設定されている。したがって、液晶セル410からの出射光は反射偏光子440を透過して第2液晶表示パネル102側に出射する。こうして反射偏光子440から出射した光は、第2液晶表示パネル102による透過型表示のために供される。
【0044】
このように本実施形態においては、バックライトユニット300から第2液晶表示パネル102側への出射光を第1液晶表示パネル101側に反射させる状態と、当該出射光を第2液晶表示パネル102側に透過させる状態とが光学素子400によって切り替えられるようになっている。したがって、光学素子400の液晶414をオン状態としたうえで第2液晶表示パネル102による透過型表示を行なうことができるほか、第1液晶表示パネル101によって透過型表示を行なうときに光学素子400の液晶414をオフ状態とすることによって第2液晶表示パネル102側への光漏れを抑えることができる。すなわち本実施形態によれば、第2液晶表示パネル102側への光漏れを抑えて第1液晶表示パネル101による透過型表示に供される光量を十分に確保することができるのである。
【0045】
しかも、本実施形態においては、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102による透過型表示に際してひとつのバックライトユニット300が共用されるようになっているから、図11に示した複数のバックライトユニットを備える構成と比較して表示ユニット10の薄型化を図ることができる。具体的には以下の通りである。
【0046】
光源301から導光板302を介して出射して表示に供される光の損失を抑えるためには、導光板302にある程度の厚さが要求される。具体的には、一般的な携帯電話機500に用いられるバックライトユニット300の導光板302には概ね0.75mm(ミリメートル)程度の厚さが必要となる。さらに、この導光板302の両面には図3に示した拡散板303やプリズムシートが貼着されるため、バックライトユニット300の厚さは約1mm程度となる。
【0047】
一方、光学素子400の第1基材411および第2基材412は厚さ0.1mm程度のフィルム状部材である。また、偏光子430の厚さは約0.18mmであり、反射偏光子440の厚さは約0.13mmである。したがって、光学素子400としての厚さは概ね0.5mm程度となる。このように、光学素子400はバックライトユニット300と比較して厚さを低減することができるから、本実施形態によれば、図11に示した2つのバックライトを積み重ねた構成よりも表示ユニット10の薄型化を図ることができるのである。
【0048】
<B:変形例>
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【0049】
<B−1:変形例1>
図8に示すように、上記実施形態に係る光学素子400の偏光子430の表面に反射偏光子460を貼り付けた構成としてもよい。この反射偏光子460は、透過軸460Tが偏光子430の透過軸430Tと同一方向に設定される一方、反射軸460Rはこれと直交する方向に設定されている。この構成によれば、バックライトユニット300から光学素子400に至った光のうち反射偏光子460の反射軸460R方向の偏光成分を、当該反射偏光子460の表面で反射させて再びバックライトユニット300に入射させることができる。したがって、上記実施形態に示したように偏光子430の吸収軸430A方向の偏光成分を吸収させる構成と比較して、光の損失をさらに抑えることができる。
【0050】
また、図8に示した構成では偏光子430に加えて反射偏光子460を設けた構成を例示したが、図9に示すように、偏光子430の代わりに反射偏光子460を設けた構成としてもよい。この構成においても、バックライトユニット300から光学素子400に至った光のうち反射偏光子460の透過軸460T方向の偏光成分を液晶セル410側に透過させる一方、反射軸460R方向の偏光成分をバックライトユニット300側に反射させることができるから、図8に示した構成と同様の効果が得られる。加えて、図9に示した構成によれば偏光子430を不要とすることができるから、図8に示した構成と比較して表示ユニットの薄型化や製造コストの低減を図ることができる。
【0051】
<B−2:変形例2>
上記実施形態および変形例においては、光学素子400の反射偏光子400とは別個に第2液晶表示パネル102の偏光子123を設けた構成を例示したが、光学素子400の反射偏光子440が第2液晶表示パネル102の偏光子の機能を兼ねる構成としてもよい。具体的には図10に示すように、第2液晶表示パネル102の背面側基板121を光学素子400の反射偏光子440に貼り付ける構成としてもよい。この構成において、反射偏光子440は、反射軸方向の偏光成分を反射させる機能のほか、透過軸方向の偏光成分のみを選択して背面側基板121に入射させるという偏光子123(図3参照)と同様の機能を有するから、上記実施形態と同様の表示が可能である。この構成によれば、第2液晶表示パネル102に偏光子123を独立に設ける必要はないから、表示ユニット10の薄型化や製造コストの低減を図ることができる。
【0052】
<B−3:変形例3>
上記実施形態および各変形例においては、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102がカラーフィルタを持たない構成を例示したが、これらの液晶表示パネルにカラーフィルタを設けてカラー表示を行なうようにしてもよいことはもちろんである。また、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102のいずれか一方のみにカラーフィルタを設けてカラー表示を行なわせるとともに、他方にはカラーフィルタを設けずにモノクロ表示を行なわせる構成としてもよい。
【0053】
また、上記実施形態においては、第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102として反射型表示および透過型表示の双方が可能な半透過反射型の液晶表示パネルを例示したが、反射型表示を行なわない透過型液晶表示パネルを第1液晶表示パネル101および第2液晶表示パネル102の少なくとも一方として採用してもよい。
【0054】
<B−4:変形例4>
上記実施形態および各変形例においては、電気光学パネルとして液晶表示パネルを採用した表示ユニットを例示したが、その他の電気光学パネルを採用することもできる。すなわち、本発明においては、電気光学物質として有機EL(Electro Luminescent)素子を用いたELパネルや、電気光学物質としてヘリウムやネオンなどの高圧ガスを用いたPDP(Plasma Display Panel)、あるいは電気光学物質として蛍光体を用いたFED(field emission display)などを電気光学パネルとして利用することができる。このように、本発明における「電気光学パネル」とは、電気的な作用によって電気光学物質の光学的特性が変化することを利用して画像の表示を行なうすべての装置を含む概念である。
【0055】
<B−5:変形例5>
上記実施形態においては本発明に係る表示ユニットを携帯電話機に搭載した場合を例示したが、本発明を適用し得る電子機器は携帯電話機に限られない。また、本発明に係る表示ユニットは、閉状態において一方の電気光学パネルの表示面が隠れる構成の電子機器に適用した場合に特に顕著な効果を奏するが、これ以外の構成の電子機器にも本発明を適用できる。本発明に係る表示ユニットを適用可能なその他の電子機器としては、ノート型パーソナルコンピュータやテレビ、PHS(Personal Handyphone System;登録商標)、ページャ、電子手帳、電卓、PDA(Personal Digital Assistance)、タッチパネルを備えた機器などが挙げられる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示面が反対方向に向けられた複数の電気光学パネルを備えた構成のもとでも光量の損失を抑えつつ薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る携帯電話機の構成を示す斜視図である。
【図2】 同携帯電話機が折り畳まれたときの構成を示す斜視図である。
【図3】 同実施形態に係る表示ユニットの構成を示す断面図である。
【図4】 同表示ユニットにおける液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図5】 同表示ユニットにおける光学素子の構成を示す分解斜視図である。
【図6】 同光学素子の構成を示す断面図である。
【図7】 同光学素子の作用を説明するための図である。
【図8】 本発明の変形例に係る表示ユニットの構成を示す断面図である。
【図9】 本発明の変形例に係る表示ユニットの構成を示す断面図である。
【図10】 本発明の変形例に係る液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図11】 従来の表示ユニットの構成を示す断面図である。
【図12】 従来の表示ユニットの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
10……表示ユニット、101……第1液晶表示パネル(第1の電気光学パネル)、102……第2液晶表示パネル(第2の電気光学パネル)、111……観察側基板、121……背面側基板、124……反射層、124a……透光部、132……液晶(電気光学物質)、300……バックライトユニット、301……光源、302……導光板、303……拡散板、304,305,306,307……プリズムシート、400……光学素子、410……液晶セル(光変調素子)、411……第1基材、412……第2基材、413……シール材、413a……開口部、414……液晶、421,425……電極、422,426……配向膜、428,429……端子、430……偏光子、430T……透過軸、430A……吸収軸、440,460……反射偏光子、440T,460T……透過軸、440R,460R……反射軸、500……携帯電話機、510……第1の筐体、515,516……開口部、520……第2の筐体、521……操作キー、530……ヒンジ(連結部材)。
Claims (9)
- 第1の電気光学パネルと、
第2の電気光学パネルと、
前記第1の電気光学パネルと前記第2の電気光学パネルとの間に配置されて前記第1の電気光学パネル側と前記第2の電気光学パネル側とに光を出射する照明装置と、
前記照明装置と前記第2の電気光学パネルとの間に配置され、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる状態と当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる状態とを切り替え可能な光学素子と
を具備し、
前記光学素子は、
前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち特定の偏光成分を透過させる偏光子と、
前記偏光子を透過した偏光成分を第1の偏光状態および第2の偏光状態のいずれかとして出射させる光変調素子と、
前記第1の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第2の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる反射偏光子とを有する
ことを特徴とする表示ユニット。 - 前記光変調素子は、
相互に対向する面に電極が設けられた一対の板状部材と、
前記一対の板状部材の間に封止された電気光学物質とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の表示ユニット。 - 前記光変調素子は、前記第1の電気光学パネルによって表示が行なわれるときに前記偏光子からの透過光を前記第1の偏光状態として出射させる一方、前記第2の電気光学パネルによって表示が行なわれるときに前記偏光子からの透過光を前記第2の偏光状態として出射させる
ことを特徴とする請求項1に記載の表示ユニット。 - 前記偏光子は、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち前記特定の偏光成分以外の成分を反射させる
ことを特徴とする請求項1に記載の表示ユニット。 - 前記光学素子は、
前記偏光子からみて照明装置側に配置され、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち前記特定の偏光成分を透過させる一方、当該特定の偏光成分以外の成分を反射させる第2の反射偏光子をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の表示ユニット。 - 請求項1から5のいずれかに記載の表示ユニットを備えることを特徴とする電子機器。
- 請求項1から5のいずれかに記載の表示ユニットと、
前記表示ユニットを収容する筐体であって当該表示ユニットの第1の電気光学パネルおよび第2の電気光学パネルの表示面に対応した開口部を有する第1の筐体と、
利用者による操作を受け付ける操作部を有する第2の筐体と、
前記第1の筐体および前記第2の筐体の一方が他方に対して回転するように前記第1の筐体の縁端部と前記第2の筐体の縁端部とを連結する連結部材と
を具備することを特徴とする電子機器。 - 前記連結部材は、前記第1の筐体に収容された前記第1の電気光学パネルの表示面と第2の筐体とが相互に対向する閉状態と、前記第1の筐体と前記第2の筐体との仰角が所定の角度をなす開状態との間において前記第1の筐体と前記第2の筐体とが回転するように両筐体を連結するものであり、
前記表示ユニットの光学素子は、前記第1の筐体と前記第2の筐体とが前記開状態にあるときに、前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第1の筐体と前記第2の筐体とが前記閉状態にあるときに、当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる
ことを特徴とする請求項7に記載の電子機器。 - 第1の電気光学パネルおよび第2の電気光学パネルと、両電気光学パネルの間に配置されて前記第1の電気光学パネル側と前記第2の電気光学パネル側に光を出射する照明装置とを備える表示ユニットに用いられ、
前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる状態と当該出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる状態とを切り替える光学素子であって、
前記照明装置から前記第2の電気光学パネル側への出射光のうち特定の偏光成分を透過させる偏光子と、
前記偏光子を透過した偏光成分を第1の偏光状態および第2の偏光状態のいずれかとして出射させる光変調素子と、
前記第1の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第1の電気光学パネル側に反射させる一方、前記第2の偏光状態にある前記光変調素子からの出射光を前記第2の電気光学パネル側に透過させる反射偏光子と
を有することを特徴とする光学素子。
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