JP4356725B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は液晶装置に係り、特に反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することの
できる半透過反射型の液晶装置に関する。更にはこれら液晶装置を表示部として備える電
子機器に関する。

従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表示部などに
多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を
読みとることができないという問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射型
液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にし
た形式の液晶装置が提案されている。このような液晶装置は、図９に示すように、液晶パ
ネル２００の内面に開口部２０１を有し、表面が凹凸形状の半透過反射膜２０２を設け、
外面に偏光板２０３、バックライト２０４を順次配置した構成をしている。この液晶装置
では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射膜２０２にて反射された光を利
用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライト２０４を点灯して半透過反射膜
の開口部を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。尚、このような
半透過反射型の液晶装置は特開平７−３１８９２９号公報等で紹介されている。

ところで、上記公報に記載されている液晶装置は、半透過反射膜に凹凸を設けて半透過
反射膜によって反射される光を散乱光にすることにより明るい反射型表示を得ている。と
ころが、半透過反射膜を透過する光源からの光についてはその光路中に何ら散乱手段が設
けられていないため、光源からの光が散乱されないまま液晶パネルを透過してしまうので
透過型の表示が暗くなりがちである。

もちろん光源からの出射光の光路中に散乱板を設けることにより透過型の表示を散乱光
によって行うことが可能となるが、半透過反射板によって反射される光の光路中に散乱板
を設けると半透過反射板によって反射される光が散乱板によって減衰してしまい反射型の
表示が暗くなってしまう。

そこで本発明は、反射型の表示の明るさを維持したまま透過型の表示を明るくする半透
過反射型の液晶装置を得ることをその目的とする。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。

本発明の液晶装置は、半透過反射膜、及び前記半透過反射膜に向けて光を出射する照明装置を備え、前記半透過反射膜を反射する外光により反射型の表示をし、前記光源からの光を半透過反射膜を透過させて透過型の表示をする液晶装置において、前記照明装置からの光を前方散乱させる散乱層を有するとともに、前記半透過反射膜には凹凸が設けられてなり、前記半透過反射膜に設けられた凹凸及び前記散乱層のうち、前記半透過反射膜に設けられた凹凸のみにより前記外光が散乱され、前記散乱層のみにより前記照明装置からの光が散乱されるように、前記散乱層は記照明装置と前記半透過反射膜との間に配置されることを特徴とする。また、本発明の液晶装置は、光を反射させる第１領域、及び光を透過させる第２領域を含んでなる液晶パネル、及び前記液晶パネルに向けて光を出射する照明装置を備え、前記第１領域光を反射する外光により反射型の表示を行い、前記照明装置からの光を前記第２領域を透過させて透過型の表示を行う液晶装置において、前記照明装置からの光を前方散乱させる散乱層を具備してなり、前記第１領域で前記外光を反射させる際に前記外光を散乱させ、前記第２領域で前記照明装置からの光を前記散乱層によって散乱させることにより、前記反射型及び透過型の表示の両方を散乱光で行い、前記第１領域で反射される前記外光が前記散乱層を透過することのないように、前記散乱層は前記照明装置と前記液晶パネルとの間に配置されることを特徴とする。

本発明の液晶装置によれば、外光を利用する反射型表示を行う際には、液晶装置にその
表面側から入射する外光を半透過反射膜又は光を反射する第１領域で反射することによっ
て表示を行う。半透過反射膜の表面には凹凸が設けられているので、表示は散乱光によっ
て行われる。一方、照明装置から出射する光を利用して透過型表示を行う際には、半透過
反射膜、又は液晶パネルと照明装置との間に設けた散乱層を照明装置からの光が必ず透過
するので、表示は散乱光によって行われる。

ここで、散乱層は半透過反射膜、又は液晶パネルと照明装置との間に設けられているの
で、半透過反射膜又は第１領域によって反射される外光はこの散乱層を通過しない。その
ため、反射型表示の際に利用する外光が散乱層によって減衰しないので、明るい反射型表
示を維持したまま透過型表示を散乱光によって行うことができる。もちろん液晶パネルの
前面側には散乱層を設けないのが好ましい。

また、前記半透過反射膜又は液晶パネルと、前記照明装置との間に偏光板を更に有する
ことを特徴とする。

また、照明装置は、光源と、前記光源から出射した光を前記偏光板側に向けて出射する
導光板と、を有し、前記導光板は光を散乱するための拡散パターンが設けられていると好
ましい。導光板に形成された拡散パターンを拡散層として利用している。拡散パターンは
導光板前面に設けてもかまわないが、半透過反射膜の光を透過する領域、又は第２領域に
対応する位置に拡散パターンを設ければ本発明の目的は達成できる。

前記散乱層の他例としては前記照明装置と前記液晶パネルとの間に設ける散乱板があげ
られる。その際、散乱板は前方散乱、つまり半透過反射膜側に出射する光を効率よく散乱
する散乱板を用いると好ましい。

また、記液晶装置は、走査信号電極とデータ信号電極とをマトリクス状に配列し前記走
査信号電極と前記データ信号電極とに挟まれた領域の液晶を駆動する単純マトリクス型の
液晶装置であって、前記半透過反射膜は、開口部を設けた走査信号電極又はデータ信号電
極であることを特徴とする。

本発明によれば、データ信号電極又は走査信号電極に設けた開口部を透過する光を利用
して透過表示を行う。尚、半透過反射膜として走査信号電極を選択するかデータ信号電極
を選択するかは適宜選択できるが、下側基板に設けた電極に開口部を設けて半透過反射膜
とする。

本発明の電子機器は上述の液晶装置を表示部として備えている。そのため昼間は反射型
表示を行い、夜間は明るい透過型表示を行うことができる電子機器が実現する。

次に、添付図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。

（実施例１）
図１は本実施例に係る液晶装置の構造を示す断面図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）は走
査信号電極とデータ信号電極との交差部分の拡大図である。

本実施例における液晶パネル１０は、ガラス基板等からなる上基板１１と下基板１２と
の間に液晶層１３を挟んだ構成となっている。上側基板１１の内面つまりは液晶層１３側
にはＩＴＯからなる走査信号電極１４がストライプ状に形成されており、走査信号電極１
４上には青、赤及び緑の着色層（図示せず）及び所定方向にラビングされた配向膜（図示
せず）が形成されている。また、上側基板１１の外面には位相差板１５及び偏光板１６が
この順に配置されている。

一方、下側基板１２の内面すなわち液晶層１３側にはアルミニウム薄膜からなるデータ
信号電極１７が、走査信号電極１４とマトリクス配列となるように形成されており、走査
信号電極１４とデータ信号電極１７との交点部分が画素領域となっている。データ信号電
極１７には図２に示すような開口部２０が設けられており、半透過反射膜を兼ねている。
そして、走査信号電極１４上には配向膜（図示せず）が設けられている。尚、開口部２０
の表示面全体に占める割合はおおよそ１５％とした。表示面に対する開口部の占有率は高
ければ高い程照明装置からの光の利用率は高まるが、あまり高くすると反射表示に悪影響
を及ぼすので、概ね５％乃至３０％の範囲内において液晶装置の利用用途によって適宜選
択するとよい。また図３に示すようにデータ信号電極１７には高さｈが概ね０．５μｍの
凹凸段差を設けているのでデータ信号電極１７に入射した外光はこの凹凸によって散乱さ
れつつ反射されることとなる。一方、下側基板１２の外面には反射偏光板１８が設けられ
ている。図４に示すように反射偏光板は、異なる２つの層、すなわちＡ層４１とＢ層４２
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。反射偏光板１８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、全体としても数百μ
ｍ程度の厚さの薄い板状である。

この反射偏光板１８においては、Ａ層４１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４２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。

Ｎａｘ ≠ Ｎａｙ
Ｎｂｘ ＝ Ｎｂｙ
Ｎａｙ ＝ Ｎｂｙ
このように形成された反射偏光板１８は、Ｙ軸方向の直線偏光をそのまま透過させる。

さらに、本例の反射偏光板１８は、互いに隣接する一対のＡ層４１およびＢ層４２にお
いて、Ａ層４１の厚さＴａとＢ層４２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。

Ｔａ・Ｎａｘ ＋ Ｔｂ・Ｎｂｘ ＝ λ／２ （１）
このように、反射偏光板１８を形成することによって、Ｚ軸方向から反射偏光板１８に
入射した波長λのＸ軸方向の直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光として反射される。

さらに、Ａ層４１とＢ層４２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
、反射偏光板１８は、可視領域の全波長にわたるＸ軸方向の直線偏光を、Ｘ軸方向の直線
偏光として反射することになる。

したがって、反射偏光板１８は、全可視領域において、Ｘ軸方向の直線偏光をＸ軸方向
の直線偏光として反射し、Ｙ軸方向の直線偏光をＹ軸方向の直線偏光として透過させる。

尚、このような反射偏光板は特表平９−５０６９８５号公報等にその詳の細が開示され
ている。また、反射偏光板としては図４に示したものの他にも、コレステリック層をλ/
４板で挟んだもの等があり代替可能である。

もちろん反射偏光板に限らず、吸収と透過によって光を分離する吸収型の偏光板も使用
可能である。

反射偏光板１８の裏面側には、光源としての蛍光ランプ１９Ａとアクリル樹脂等からな
る導光板１９Ｂを有する照明装置２３が設けられている。導光板１９Ｂの反射偏光板側の
面には、図５に示すような拡散パターン１９Ｃが設けられている。拡散パターン１９Ｃは
導光板から均一に光を出射させるために、光源１９Ａからの距離が大きくなるにしたがっ
てその面積が小さくなるように形成されている。

本実施例の液晶装置を用いてにあっては、外光を利用する反射型表示を行う際には、液
晶装置にその表面側から入射する外光６０が偏光板１６によって直線偏光となって液晶パ
ネル１０に入射する。そして液晶層１３を透過した後、半透過反射膜（データ信号電極１
７）によって散乱反射された光が再度液晶層１３を透過して偏光板１６を透過するあるい
は吸収されることによって画像を形成している。

照明装置１９からの光を利用して透過型表示を行う際には、照明装置１９からの光６０
は拡散パターン１９Ｃによって散乱された後、反射偏光板１８の偏光作用によって偏光方
向を揃えられて液晶パネル１０側に出射する。そして液晶層を透過した光が偏光板１６に
よって透過するあるいは吸収されるので透過画像が形成される。

つまり、本実施例の液晶装置にあっては照明装置１９から出射する光は拡散パターンに
よって散乱されて液晶層を通過し透過表示に寄与し、外光は半透過反射膜によって散乱反
射されて反射型表示に寄与する。その際、半透過反射膜によって散乱反射された光は拡散
パターンを透過しないので、光の減衰があまりおこらず、明るい透過型表示が得られる。

尚、本実施例においては単純マトリクス型液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴ
ＦＴ素子やＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリクス型の液晶装置に応用
できることはいうまでもない。

（実施例２）
実施例１においては導光板に拡散パターンを設けることによって、照明装置から出射し
た光を拡散パターンによって散乱させているが、本実施例においては照明装置と液晶パネ
ルとの間に散乱板を設けることによって照明装置から出射する光を散乱する。

尚、散乱板以外の構成要素及び表示作用は実施例１同様であるので、図面に同一の符号
を付与し重複する説明のはここでは省略する。

図７は本実施例に係る液晶装置の構造を示す断面図である。

反射偏光板１８の裏面側には、光源としての蛍光ランプ１９Ａとアクリル樹脂等からな
る導光板１９Ｂを有する照明装置１９が設けられている。そして、導光板と反射偏光板１
８との間には、散乱板７０が設けられている。ここで、散乱層７０としては、いわゆる前
方散乱特性の散乱板、つまり液晶パネル側に出射する光の散乱特性が導光板側に出射する
光の散乱特性より強い散乱板を用いた。尚、本実施例においては照明装置と反射偏光板と
の間に散乱板を設けたが、散乱板を設ける位置は半透過反射膜と照明装置との間であれば
どの位置にであっても本実施例と同等の作用効果がある。一例としては散乱板を反射偏光
板と液晶パネルとの間に設けることができる。

本実施例の液晶装置を用いてにあっては、外光を利用する反射型表示を行う際には、液
晶装置にその表面側から入射する外光６０が偏光板１６によって直線偏光となって液晶パ
ネル１０に入射する。そして液晶層１３を透過した後、半透過反射膜（データ信号電極１
７）によって散乱反射された光が再度液晶層１３を透過して偏光板１６を透過するあるい
は吸収されることによって画像を形成している。

照明装置１９からの光を利用して透過型表示を行う際には、照明装置１９からの光６０
aは散乱板７０によって散乱された後、反射偏光板１８の偏光作用によって偏光方向を揃
えられて液晶パネル１０側に出射する。そして液晶層を透過した光が偏光板１６によって
透過するあるいは吸収されるので透過画像が形成される。

つまり、本実施例の液晶装置にあっては照明装置１９から出射する光は散乱板によって
散乱されて液晶層を通過し透過表示に寄与し、外光は半透過反射膜によって散乱反射され
て反射型表示に寄与する。その際、半透過反射膜によって散乱反射された光は散乱板を透
過しないので、光の減衰があまりおこらず、明るい透過型表示が得られる。

尚、本実施例においては単純マトリクス型液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴ
ＦＴ素子やＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリクス型の液晶装置に応用
できることはいうまでもない。

（実施例３）
図８（ａ）は携帯電話を示す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、そのうち
の１００１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である。

図８（ｂ）は、腕時計型電子機器を示す図である。１１００は時計本体を示す斜視図で
ある。１１０１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である。この液晶
パネルは、従来の時計表示部に比べて透過型表示が明るい画像表示が可能であるので夜間
においての使用が快適となる。

図８（ｃ）は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置を示す図である。１２００
は情報処理装置を示し、１２０２はキーボード等の入力部、１２０６は本発明の半透過反
射型液晶パネルを用いた表示部、１２０４は情報処理装置本体を示す。

本実施例の電子機器は、昼間は反射型の表示を行い、夜間は透過型の表示をともに散乱
光で行うことができる。

以上説明したように本発明によれば、照明装置から出射する光が半透過反射膜と照明装
置との間に設けた散乱層によって散乱されるので反射型表示に利用する外光を減衰させる
ことなく透過型表示を散乱光で行うことができる。

実施例１液晶装置の断面模式図である。 は実施例１及び実施例２の液晶装置の走査信号電極とデータ信号電極との交差部分の拡大図である。 実施例１及び２における液晶装置の半透過反射膜上の凹凸を示す図である。 実施例１及び２における反射偏光板の模式図である。 実施例１おける拡散パターンを示す図である。 実施例１及び実施例２の液晶装置における表示作用を示す模式図である。 実施例２の液晶装置の断面模式図である。 本発明の電子機器を示す図であり、（ａ）は携帯電話、（ｂ）は腕時計、（ｃ）は携帯用情報処理装置である。 従来の半透過反射型の液晶装置である。

符号の説明

１０…液晶パネル、１１…上側基板、１２…下側基板、１３…液晶層、１４…透明電極
（走査信号電極）、１５…位相差板、１６…偏光板、１７…半透過反射膜（データ信号電
極）、１８…反射偏光板、１９…照明装置、１９ａ…光源、１９ｂ…導光板、２０…開口
部。

Claims (5)

1. 半透過反射膜、及び前記半透過反射膜に向けて光を出射する照明装置を備え、前記半透過反射膜を反射する外光により反射型の表示をし、前記光源からの光を半透過反射膜を透過させて透過型の表示をする液晶装置において、
   前記照明装置からの光を前方散乱させる散乱層を有するとともに、前記半透過反射膜には凹凸が設けられてなり、
   前記半透過反射膜に設けられた凹凸及び前記散乱層のうち、前記半透過反射膜に設けられた凹凸のみにより前記外光が散乱され、前記散乱層のみにより前記照明装置からの光が散乱されるように、前記散乱層は記照明装置と前記半透過反射膜との間に配置されることを特徴とする液晶装置。
2. 光を反射させる第１領域、及び光を透過させる第２領域を含んでなる液晶パネル、及び前記液晶パネルに向けて光を出射する照明装置を備え、前記第１領域光を反射する外光により反射型の表示を行い、前記照明装置からの光を前記第２領域を透過させて透過型の表示を行う液晶装置において、前記照明装置からの光を前方散乱させる散乱層を具備してなり、前記第１領域で前記外光を反射させる際に前記外光を散乱させ、前記第２領域で前記照明装置からの光を前記散乱層によって散乱させることにより、前記反射型及び透過型の表示の両方を散乱光で行い、前記第１領域で反射される前記外光が前記散乱層を透過することのないように、前記散乱層は前記照明装置と前記液晶パネルとの間に配置されることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１又は２に記載の液晶装置であり、前記半透過反射膜又は液晶パネルと、前記照明装置との間に偏光板を更に有することを特徴とする液晶装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶装置であり、前記照明装置は、光源と、前記光源から出射した光を前記半透過反射膜に向けて出射する導光板と、を有し、前記導光板は光を散乱するための拡散パターンが設けられていること特徴とする液晶装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶装置を表示部として備えたことを特徴とする電子機器。

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