JPH11281974A

JPH11281974A - 表示装置及びそれを用いた電子機器

Info

Publication number: JPH11281974A
Application number: JP10206784A
Authority: JP
Inventors: Chiyoaki Iijima; 千代明飯島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP3460588B2; US6124905A

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶パネルの背面に反射偏光子を配置した表示
装置において、ポジネガ反転のない明るい半透過反射型
表示装置を実現する。【解決手段】液晶パネルの背面に反射偏光子を配置し、
その反射偏光子の背面に散乱板及び照明装置を配置す
る。反射表示モードの際には反射偏光子の反射光による
鏡表示と散乱版による散乱表示が得られ、透過表示モー
ドの際には暗表示と散乱板による散乱表示が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置及び電子
機器に関するものである。より具体的には、反射表示モ
ードと透過表示モードとの２つの表示モードを具備する
半透過反射型表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＴＮ（Twisted Nematic ）液晶や
ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic ）液晶等を用いた表示
装置においては、液晶パネルを２枚の偏光板で挟んだ構
造を採用していたので、光の利用効率が悪く、特に半透
過反射型の表示装置とすると、反射表示モード時に表示
が暗くなり問題となっていた。

【０００３】図１４を用いて、ＴＮ液晶パネルを用いた
従来の半透過反射型の液晶装置について説明する。図１
４において、１３０は上側偏光板、１４０はＴＮ液晶パ
ネル、１７０は下側偏光板、１８０は半透過反射板、２
１０は光源である。尚、図１４は分かりやすくするため
に各部が離れているように描かれているが、実際には、
それぞれ密着して配置される。

【０００４】反射表示モード時の白表示について説明す
ると、光１１１は、上側偏光板１３０で紙面に平行な方
向の直線偏光となり、ＴＮ液晶パネル１４０で偏光方向
が９０°ねじられ紙面に垂直な直線偏光となり下側偏光
板１７０を透過する。下側偏光板１７０を透過した光の
一部は半透過反射板１８０で反射されて下側偏光板１７
０を再び透過する。そして、ＴＮ液晶パネル１４０で偏
光方向が９０°ねじられて紙面に平行な直線偏光となっ
て上側偏光板１３０を透過する。

【０００５】ところが下側偏光板１７０は光吸収を伴う
ので、下側偏光板１７０によって光の一部が吸収されて
しまう。そのため、光の利用効率が悪くなり、反射表示
モード時に表示が暗くなるという問題があった。

【０００６】そこで我々は、所定方向の直線偏光成分の
光を反射させこれと直交する方向の直線偏光成分の光を
透過させる反射偏光子を下側偏光板１７０の代わりとし
て用いた半透過反射型の表示装置を提案した（特願平８
−２４５３４６参照）。図１５を用いてこの反射偏光子
を用いた半透過反射型の表示装置について説明する。

【０００７】図１５において、６０５はＴＮ液晶パネル
の電圧無印加領域、６０６はＴＮ液晶パネルの電圧印加
領域である。そして、１３０は上側偏光板、３０２は上
側ガラス基板、３０４は下側ガラス基板、１６０は反射
偏光子、３０７は半透過光吸収層、２１０は照明装置で
ある。

【０００８】まず反射表示モード時の表示原理について
説明する。上側偏光板１３０によって紙面に平行な方向
の直線偏光の光となった光６０１は、ＴＮ液晶パネルの
電圧無印加部６０５によって偏光方向が９０°ねじられ
て紙面に垂直な方向の直線偏光の光となる。そして反射
偏光子１６０によって反射され、再びＴＮ液晶パネルの
電圧無印加部６０５で偏光方向が９０°ねじれられて紙
面に平行な方向の直線偏光成分の光となって上側偏光板
１３０を透過する。従って、ＴＮ液晶パネルに電圧が印
加されないときは白表示となる。

【０００９】一方、上側偏光板１３０によって紙面に平
行な方向の直線偏光になった光６０３は、偏光方向をか
えずにＴＮ液晶パネルの電圧印加部６０６を透過し、そ
して反射偏光子１６０を透過する。そして半透過光吸収
層３０７で吸収される。したがって、ＴＮ液晶パネルに
電圧が印加されるときは黒表示となる。

【００１０】透過表示モード時には、照明装置２１０か
ら出射される光６０２は、半透過光吸収層３０７に設け
た開口部を透過し、反射偏光子１６０によって紙面に平
行な方向の直線偏光となる。そして、ＴＮ液晶パネルの
電圧無印加部６０５で偏光方向が９０°ねじられて紙面
に垂直な直線偏光となり、上側偏光板１３０で吸収され
る。したがって、ＴＮ液晶パネルに電圧が印加されない
ときは黒表示となる。

【００１１】照明装置２１０から出射される光６０４
は、半透過光吸収層３０７に設けた開口部を透過し、反
射偏光子１６０で紙面に平行な方向の直線偏光となる。
そして、偏光方向をかえずにＴＮ液晶パネルの電圧印加
部６０６を透過して、そして上側偏光板１３０を透過す
る。したがって、ＴＮ液晶パネルに電圧が印加されると
きは白表示となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の反射偏
光子を用いた半透過反射型の表示装置にあっては、反射
表示モードでの表示と、透過表示モードでの表示とがポ
ジネガ反転するという現象が生じる。そのため、外光の
下で光源２１０を点灯すると表示がみずらくなるという
欠点があり、用途によっては使用に適さない場合があっ
た。

【００１３】本発明の目的は、反射表示モードでの表示
と透過表示モードでの表示とがポジネガ反転しない表示
装置を提供することにある。そしてさらにはこの表示装
置を用いた電子機器を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】まず、図１、図２及び図
３を用いて、本発明の原理を説明する。図１は、偏光分
離手段として用いた反射偏光子の概略斜視図である。図
４は本発明の表示装置に外光が入射した場合の表示原理
について説明するための図であり、図５は光源が点灯し
た場合の表示原理について説明するための図である。

【００１５】図１において、反射偏光子１６０は、異な
る２つの層１（Ａ層）と２(Ｂ層)とが交互に複数層積層
された構造を有している。Ａ層１のＸ方向の屈折率（ｎ
_AX）とＹ方向の屈折率（ｎ_AY）とは異なる。Ａ層１のＹ
方向の屈折率（ｎ_AY）とＢ層２のＹ方向の屈折率
（ｎ_BY）とは実質的に等しい。

【００１６】従って、この反射偏光子１６０の上面５に
垂直な方向から反射偏光子１６０に入射した光のうちＹ
方向の直線偏光はこの反射偏光子１６０を透過し下面６
からＹ方向の直線偏光の光として出射する。また、逆に
反射偏光子１６０の下面６に垂直な方向から反射偏光子
１６０に入射した光のうちＹ方向の直線偏光の光はこの
反射偏光子１６０を透過し上面５からＹ方向の直線偏光
の光として出射する。ここで、透過する方向Ｙ方向のこ
とを透過軸と呼ぶ。

【００１７】一方、Ａ層１のＺ方向における厚みを
ｔ_A、Ｂ層２のＺ方向における厚みをｔ_Bとし、入射光の
波長をλとすると、

【００１８】

【数１】ｔ_A・ｎ_AX＋ｔ_B・ｎ_BX＝λ／２（１）となるようにすることによって、波長λの光であって反
射偏光子１６０の上面５に垂直な方向から反射偏光子１
６０に入射した光のうちＸ方向の直線偏光の光は、反射
偏光子１６０によってＸ方向の直線偏光の光として反射
される。また、波長λの光であって反射偏光子１６０の
下面６に直線偏光の光は、この反射偏光子１６０によっ
てＸ方向の直線偏光の光として反射される。ここで、反
射する方向Ｘ方向のことを反射軸と呼ぶ。

【００１９】そして、Ａ層１のＺ方向における厚みｔ_A
およびＢ層２のＺ方向における厚みｔ_Bを種々変化させ
て、可視光の全波長範囲にわたって上記（１）が成立す
るようにすることにより、単一色だけでなく、白色光全
部にわたってＸ方向の直線偏光の光をＸ方向の直線偏光
の光として反射し、Ｙ方向の直線偏光の光をＹ方向の直
線偏光の光として透過させる反射偏光子が得られる。

【００２０】この反射偏光子１６０のＡ層には例えば、
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ；polyethylene nap
htalate）を延伸したものを用い、Ｂ層には、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；copolyesterof naphtalen dicarboxylic
acid and terephthallic or isothalic acid）を用い
ることが出来る。もちろん、本発明に用いる反射偏光子
の材質はこれに限定されるものではなく、適宜その材質
を選択できる。尚、このような反射偏光子は、特表平９
−５０６９８５号公報にその詳細が開示されている。

【００２１】図２は外光が本発明の表示装置に入射した
場合について説明するための図である。この表示装置に
おいては、透過偏光軸可変手段としてＴＮ液晶パネル１
４０を使用している。ＴＮ液晶パネル１４０の上側には
偏光板１３０が設けられている。ＴＮ液晶パネル１４０
の下側には、反射偏光子１６０、光拡散層１５０、光源
１９０および反射層２００がこの順に設けられている。
偏光板１３０の透過軸と反射偏光子１６０の透過軸は直
交している。

【００２２】右側の電圧印加部１２０においては、自然
光１２１が偏光板１３０によって、紙面に平行な方向の
直線偏光となり、その後、ＴＮ液晶パネル１４０を偏光
方向を変えずに透過する。そして反射偏光子１６０によ
って反射され紙面に平行な方向の直線偏光となって、Ｔ
Ｎ液晶パネル１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光
板１３０から出射する。反射偏光子１６０は光を鏡面反
射するので、反射偏光子による反射光を正面から見る場
合のみ明るい表示となり、反射偏光子による反射光を正
面以外の方向から見た場合には暗い表示となる。

【００２３】左側の電圧無印加部１１０においては、自
然光１１１は、偏光板１３０によって、紙面に平行な方
向の直線偏光となり、ＴＮ液晶パネル１４０によって偏
光方向が９０゜捻られて紙面に垂直な方向の直線偏光と
なる。そして、反射偏光子１６０を透過し、その一部
は、拡散層１５０を透過する。散層１５０を透過した光
は、反射層２００によって反射されて拡散層１５０を再
び透過し反射偏光子側に出射される。また、反射偏光子
１６０を透過した光の一部は、拡散層１５０で拡散され
つつ反射されて反射偏光子１６０側に出射される。反射
偏光子側に出射され、反射偏光子１６０を再び透過した
紙面に垂直な直線偏光の光は、ＴＮ液晶パネル１４０に
よって偏光方向が９０゜捻られ紙面に平行な方向の直線
偏光の光となり、偏光板１３０を透過する。偏光板１３
０を透過した光は、拡散層１５０によって拡散された拡
散光であるために、あらゆる方向において白色となる。

【００２４】このように、電圧印加部１２０において
は、反射偏光子１６０によって反射された光が鏡面状の
出射光１２２となり、電圧無印加部１１０においては、
反射偏光子１６０を透過した光が拡散層１５０によりあ
らゆる方向において白色状の出射光１１２となる。従っ
て、外光下では、ほとんどの方向で白地に暗い（黒い）
ポジ表示が得られる。ただし、反射偏光子によって反射
された光の反射方向においては白地に鏡面状のポジ表示
が得られる。

【００２５】つぎに、図３を参照すると、液晶表示装置
は、図２と同じである。右側の電圧印加部１２０におい
ては、光源からの光１２５のうち反射偏光子１６０の透
過軸の方向の光は、紙面に垂直な直線偏光として反射偏
光子１６０を透過する。反射偏光子１６０を透過した光
は偏光方向を変えずにＴＮ液晶パネル１４０を透過し、
偏光板１３０によって吸収される。すなわち、暗くな
る。

【００２６】左側の電圧無印加部１１０においては、光
源からの光１１５のうち反射偏光子１６０の透過軸方向
の光は、紙面に垂直な直線偏光として反射偏光子１６０
を透過する。反射偏光子１６０を透過した光は、偏光方
向が９０゜捻られて紙面に平行な方向の直線偏光となっ
てＴＮ液晶パネルを透過し、偏光板１３０を透過する。

【００２７】このように、光源点灯下では電圧印加部１
２０においては、偏光板１３０によって吸収され暗い表
示となり、電圧無印加部１１０においては、偏光板１３
０を透過し明るい表示となる。従って、光源１９０点灯
下では光源色の背景に黒のポジ表示が得られる。

【００２８】すなわち、外光下でも、光源点灯下でも、
ポジ型の表示が得られる。

【００２９】なお、偏光板１３０の透過軸を９０°回転
して、電圧印可部と電圧無印可部の表示関係を逆にして
も良い。すなわち、外光下でも、光源点灯下でも、ネガ
型の表示が得られる。

【００３０】またなお、上記においては、ＴＮ液晶パネ
ル１４０を例にとって説明したが、ＴＮ液晶パネル１４
０に代えてＳＴＮ液晶パネルやＥＣＢ（Electrically C
ontrolled Birefringence ）液晶パネル等の他の透過偏
光軸を電圧等によって変えられるものを用いても基本的
な動作原理は同一である。

【００３１】本発明は上記原理に基づくものであり、本
発明によれば、透過偏光軸可変手段と、前記透過偏光軸
可変手段の一方の側に配置されており、第１の方向の直
線偏光成分の光を透過させるとともに前記第１の方向と
は異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収す
る第１の偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他
方の側に配置され、第２の方向の直線偏光成分の光を反
射するとともに、前記第２の方向とは異なる所定方向の
直線偏光成分の光を透過させる第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記透過篇光軸可変手
段の反対側に配置された照明手段と、前記第２の偏光分
離手段と前記照明手段との間に配置されており、前記第
２の偏光分離手段側から入射する光を拡散しつつ反射す
るとともに、前記照明手段側から入射する光を前記第２
の偏光分離手段側に透過させる光拡散手段と、を具備す
ることを特徴とする。

【００３２】透過偏光軸可変手段としては液晶パネル、
特に好ましくは、ＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液晶パネルま
たはＥＣＢ液晶パネルが用いられる。なお、このＳＴＮ
液晶パネルには、色補償用光学異方体を用いるＳＴＮ液
晶パネルも含んでいる。さらには第１の偏光分離手段と
して偏光板、第２の偏光分離手段として図３を用いて説
明した反射偏光子をそれぞれ用いると好ましい。尚、第
１の偏光分離手段として、図３を用いて説明した反射偏
光子を用いてもよい。

【００３３】照明手段としては、発光体である光源と、
その光源からの光を光拡散手段側に出射させる導光板と
を有する照明装置を用いるとよい。尚、光拡散手段は照
明手段側から入射する光を第２の偏光分離手段側に透過
する必要がある。

【００３４】照明手段の点灯時つまりは透過表示モード
の際には、透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応
じて、照明手段からの光が第１の偏光分離手段を透過し
ない暗い表示状態（以下、暗表示）と、拡散手段によっ
て拡散された光源からの光が第１の偏光分離手段を透過
する明るい表示状態（以下散乱表示）の２つの表示状態
が得られる。

【００３５】一方、外光下つまりは反射表示モードの際
には、透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じ
て、外光が前記第２の偏光分離手段によって反射される
鏡状の表示状態（以下鏡表示）と、外光が光拡散手段に
よって拡散反射される表示状態（以下散乱表示）との２
つの表示が得られる。ここで、鏡状の表示を得るために
は、第２の偏光分離手段によって反射された光の光路上
には拡散層を設けないことが望ましい。鏡表示において
は、第２の偏光分離手段による反射光を反射方向から見
る場合のみ明るい表示となり、反射偏光子による反射光
を反射方向以外の方向から見た場合には暗い表示となる
ので、全体的に見れば暗く見える。一方、散乱表示にお
いては、どの方向から表示を見ても明るく見える。その
ため、２つの表示状態とも偏光板からの出射光を視認し
ているにもかかわらず、表示に支障のないコントラスト
特性を得ることができる。

【００３６】上記した２つの表示モードにおいて、反射
表示モードでの鏡表示と透過表示モードでの暗表示、及
び反射表示モードでの散乱表示と透過表示モードでの散
乱表示がそれぞれ対応しているため、ポジネガ反転の生
じない半透過反射型表示装置が得られる。

【００３７】この場合において、光拡散手段は発色して
もよい。具体的には光拡散手段として着色されたミクロ
パールを含有する高分子フィルム等を用いることができ
る。又、光拡散手段が発光してもよい。具体的には光拡
散手段として蛍光体を用いれば散乱表示は蛍光色とな
る。

【００３８】又、照明手段に対して光拡散手段と反対の
側には照明手段側から入射する光を反射する光反射手段
を更に備え、そして、照明手段は、光拡散手段側から入
射した光を光反射手段側に透過させるとともに光反射手
段側から入射した光を拡散手段側に透過させることを特
徴とする。

【００３９】反射表示モードにおける散乱表示の際に
は、外光の一部は光拡散手段によって反射されるが、一
部は光拡散手段を透過する。透過した光は、照明手段を
透過し、そして反射手段により反射され再び光拡散手段
を透過することとなる。そのため、反射表示モードの散
乱表示が更に明るくなる。一方、透過表示モードの際の
散乱表示の際には、光拡散手段を透過した照明装置から
の光のうち第２の所定方向の偏光成分の光は第２の偏光
分離手段によって反射されてしまうが、反射された光は
再び光反射手段により反射される。そうして、反射及び
散乱を繰り返すうち一部の光はその偏光方向が変化し第
２の偏光分離手段を透過することとなる。又、光散乱手
段によって照明装置側に反射された光、及び光源から出
射された光のうち光反射手段側に出射してしまう光を光
反射手段によって反射させることができる。そのため、
光の利用効率が向上し透過表示モードの際の散乱表示が
より明るくなる。

【００４０】光反射手段が発光又は発色してもよく、発
光させたい場合には蛍光体、発色させたい場合にはホロ
グラムをそれぞれ用いるとよい。このような構成とする
と、透過表示モード及び反射表示モードの際の散乱表示
が色付くため、表示が鮮やかなものになる。

【００４１】又、照明手段と光拡散手段との間、あるい
は光拡散手段と第２の偏光分離手段との間には、入射光
を所定範囲の出射角度で出射する出射角度制御手段を更
に備えることを特徴とする。

【００４２】出射角制御手段としては、屈折率の異なる
複数の層を複数積層したフィルムを用いることができ
る。このようなフィルムは、例えば住友化学社製のルミ
スティフィルムがあげられる。

【００４３】図１２を参照して出射角制御手段を説明す
る。図中の１０００は光拡散板あるいは光反射板の上部
にルミスティフィルムを配置したフィルムである。この
フィルム１０００に光１００１が入射し、拡散光となっ
て出射するが、拡散光のなかで最も強度の強い光を１０
０２とする。入射光１００１の入射角θ１と出射光１０
０２の出射角θ２は異なる。こうすると、光がθ１で入
射した場合、フィルムで反射する光の出射角はθ２であ
るのに対し、第２の偏光分離手段で反射した光の出射角
はθ１になるので、θ２の角度からで観測するとコント
ラストがアップすることとなる。

【００４４】照明手段と光拡散手段との間には、第３の
方向の偏光成分の光を反射するとともに、第３の方向と
は異なる所定方向の偏光成分の光を透過させる第３の偏
光分離手段を更に備えることを特徴とする。第３の偏光
分離手段としては、第２の偏光分離手段と同様に図３を
用いて説明した反射偏光子を用いることができる。そし
て、第２の偏光分離手段の透過軸と第３の偏光分離手段
の透過軸をずらして配置すことによって、反射表示モー
ドの散乱表示において、第２の偏光分離手段を透過した
光が第３の偏光分離手段によって反射されるので、第１
の偏光分離手段を透過する散乱光がより多くなり散乱表
示がより明るくなる。ところが、第２の偏光分離手段の
透過軸と、第３の偏光分離手段の透過軸とのなす角が極
端に大きいと照明装置からの光が第２及び第３の偏光分
離手段を透過しにくくなるので、透過表示モードでの散
乱表示が暗くなってしまう。また、この角度が極端に小
さいと、第２の偏光分離手段を透過した光の殆どが第３
の偏光分離手段を透過するので反射表示モードの散乱表
示を明るくするという効果が小さくなる。そのため、第
２の偏光分離手段の透過軸と第３の偏光分離手段の透過
軸とのなす角は、４５〜８０度が好ましく、さらには６
０〜７５度であるとより好ましい。

【００４５】又、第２の偏光分離手段、あるいは第３の
偏光分離手段としての反射偏光子は、複屈折性を有する
層と複屈折性を有しない層とを交互に複数積層した構造
であることを特徴とする。その際、各層の厚みを調整す
ることによって全ての可視波長領域の光に対して一方の
偏光方向の光を反射し、他方の偏光方向の光を反射する
ようにすると散乱表示が白色となる。

【００４６】本発明の電子機器は、液晶パネルを有する
表示装置をその表示部として具備する電子機器であっ
て、前記表示装置は、対の基板間に液晶を挟持した液晶
パネルと、前記液晶パネルの一方の側に配置された偏光
板と、前記液晶パネルの側に配置された第１の反射偏光
子と、前記第１の反射偏光子に対して前記透過偏光軸可
変手段の反対側に配置された照明装置と、前記第１の反
射偏光子と前記照明手段との間に配置されており、前記
第１の反射偏光子側から入射する光を拡散しつつ反射す
るとともに、前記照明装置側から入射する光を前記第１
の反射偏光子側に透過させる光拡散板と、を具備するこ
とを特徴とする。

【００４７】このような構成とすることによって、本発
明の電子機器は、ポジネガ反転の生じない電子機器とな
る。

【００４８】なお、本発明の表示装置は、いわゆるパッ
シブ駆動方式の液晶パネル又は、基板上に設けた薄膜ト
ランジスタ又は薄膜ダイオードによって液晶を駆動する
アクティブ駆動式の液晶パネルのどちらにでも応用可能
である。

【００４９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００５０】（第１の実施の形態）図４は、本発明の第
１の実施の形態における表示装置を説明するための分解
断面図である。尚、本実施の形態における表示装置は、
反射表示モードと透過表示モードの２つの表示モードで
の表示が可能な半透過反射型の表示装置である。

【００５１】本実施の形態の表示装置１０においては、
透過偏光軸可変手段としてＳＴＮ液晶パネル２０を使用
している。ＳＴＮ液晶パネル２０の上側には位相差フィ
ルム１４および偏光板１２がこの順に設けられている。
ＳＴＮ液晶パネル２０の下側には、第１の偏光分離手段
として反射偏光子４０、光拡散手段として拡散板３０、
照明手段として照明装置７０および光反射手段として反
射板９０がこの順に設けられている。反射偏光子４０
は、図１を用いて説明した反射偏光子を使用する。ま
た、反射偏光子４０は、厚みが５０〜２００μｍで、ア
クリル樹脂の粘着剤を介してガラス基板２２に接着され
ている。また、拡散板３０はヘイズ値が５〜８５の範囲
で適宜である。ヘイズ値が大きいと正面での明るさは劣
るが、視野角は広がる。拡散板３０は反射偏光子４０の
表面に、ミクロ粒子を分散させた樹脂を塗布しても良
い。また、反射板９０はプラスチックフィルムにアルミ
ニウムや銀を蒸着したものやアルミ箔等が用いられる。
反射板９０の厚みは適宜であるが、１０〜２００μｍが
適当である。

【００５２】ＳＴＮ液晶パネル２０においては、２枚の
ガラス基板２１、２２とシール部材２３とによって構成
されるパネル内にＳＴＮ液晶２６が封入されている。２
枚のガラス基板２１、２２の厚みは２ｍｍ以下とする。
ガラス基板２１の下面には透明電極２４が設けられ、ガ
ラス基板２２の上面には透明電極２５が設けられてい
る。透明電極２４、２５としては、ＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）や酸化錫等を用いることができる。位相差フィ
ルム１４は、色補償用の光学異方体として用いており、
ＳＴＮ液晶パネル２０で発生する着色を補正するために
使用している。照明装置７０はＬＥＤ（Light Emittin
g Diode）７１を用い、ライトガイド（導光板）７２に
て上方に光を出射している。

【００５３】照明装置７０は、図５に示す構造とした。
ライトガイド７２はポリカーボネートやアクリル等の透
明なプラスチック板を用い、厚みは０．３〜２ｍｍであ
り、その表面に凹凸が形成されている。その大きさは約
１０〜２００μｍで、約２０〜４００μｍピッチの範囲
で適宜であり、その形状は図６（ａ）のような略半球状
の凸、（ｂ）のような円錐状の凹、（Ｃ）のような略半
球状の凹、（ｄ）のような円柱状の凸、（Ｅ）のような
円柱状の凹等、その他適宜である。また、ライトガイド
７２の表面輝度が均一になるように、凹凸の密度分布を
面内で変えても良い。ライトガイド７２は、このように
その表面に凹凸が形成されているため、拡散板の役目も
果たす。

【００５４】また、ライトガイドは光学異方性が少ない
ほうが良い。光学異方性が有ると表示外観に着色や色む
らを生じ易くなる。

【００５５】本実施の形態の半透過反射型の表示装置１
０の動作を図４を参照して説明する。

【００５６】外光下では、電圧印加領域においては、自
然光が偏光板１２によって、所定の方向の直線偏光とな
り、その後、ＳＴＮ液晶パネル２０によって偏光方向が
所定の角度捻られた直線偏光となり、反射偏光子４０で
吸収されずに反射され、ＳＴＮ液晶パネル２０によって
偏光方向が所定の角度捻られ、偏光板１２から直線偏光
として出射する。このように、電圧印加領域において
は、反射偏光子４０によって吸収されずに反射されるの
で鏡面状の表示が得られる。

【００５７】電圧無印加領域においては、自然光が偏光
板１２によって、所定の方向の直線偏光となり、その
後、ＳＴＮ液晶パネル２０を直線偏光として透過し、反
射偏光子４０も直線偏光として透過する。透過した直線
偏光は、拡散板３０によって拡散され、拡散板３０を透
過した光も反射板９０にて反射し再び拡散板３０によっ
て拡散され、ＳＴＮ液晶パネル２０および偏光板１２を
透過し、直線偏光として出射する。尚、出射光は拡散光
なので白色状である。。

【００５８】このように、電圧印加部においては、反射
偏光子４０によって反射された光は鏡面状の直線偏光と
なって出射し、電圧無印加部においては、反射偏光子４
０を透過した光が拡散板３０にて拡散され白色状の直線
偏光となって出射する。従って、白地に鏡状の表示、す
なわち暗い表示が得られる。

【００５９】光源点灯下では、電圧印加部においては、
照明装置７０から出射した光が反射偏光子４０を透過
し、その後、ＳＴＮ液晶パネル２０によって偏光方向が
所定の角度捻られた直線偏光となり、偏光板１２によっ
て吸収される。すなわち、黒くなる。

【００６０】電圧無印加部においては、光源からの光が
反射偏光子４０を透過し、その後、ＳＴＮ液晶パネル２
０によって偏光方向が所定の角度捻られた直線偏光とな
り、偏光板１２を透過する。

【００６１】このように、電圧印加部においては、偏光
板１２によって吸収され黒くなり、電圧無印加部におい
ては、偏光板１２より出射する。従って、照明装置から
の出射光色の背景色に黒の表示が得られる。

【００６２】また、拡散板３０を着色することにより、
背景色を変化させることが出来る。また、偏光板１２の
代わりに、反射偏光子４０と同じ層構造をした反射偏光
子を用いると、偏光板１２とは違い吸収を伴わないた
め、白く明るい表示が外光下では得られる。

【００６３】また、反射板９０として緑色のホログラム
を採用した所、反射表示モード及び透過表示モードの散
乱表示がある視角において緑色に着色された。

【００６４】また、反射板９０としてプリズムシートを
採用した所、ある視角において明るいの背景に、黒表示
が得られた。

【００６５】（第２の実施の形態）図７は、本発明の第
２の実施の形態の表示装置を説明するための分解断面図
である。

【００６６】本実施の形態においては、光拡散板３０と
照明装置７０との間に第３の偏光分離手段として反射偏
光子６０が配置されている。他の構成については第１の
実施の形態と同様であるのでここでは詳細説明を省略す
る。

【００６７】図８は、反射偏光子４０の透過軸と反射偏
光子６０の透過軸の関係を示す図であり、４１は反射偏
光子４１の透過軸、４２は反射偏光子６１の透過軸を示
す。本実施の形態においては、透過軸４１と透過軸６１
とのなす角θを６８度としてある。

【００６８】本実施の形態の表示装置の表示を調べた
所、反射表示モードの散乱表示において、反射偏光子４
０を透過した光が反射偏光子６０で反射されるため散乱
表示が明るくなった。

【００６９】又、θの大きさを変化させてそれぞれのθ
における表示を調べた所、以下のような傾向があること
がわかった。

【００７０】つまり、θが小さくなると、光源が点灯し
ている時に反射偏光子６０を通過してきた透過軸６１の
方向の光のうちほとんどが反射偏光子４０を透過するた
め、電圧印加部も電圧無印加部も明るくなる。一方、外
光が入射したときには反射偏光子４０を通過してきた透
過軸４１の方向の光のうちほとんどが反射偏光子６０で
反射されないため、電圧無印加部の明るさはそれ程向上
しない。このように、透過軸４１と透過軸６１のなす角
θが小さくなると、透過型で明るくなり、反射型で電圧
無印加部の表示は暗くなる。逆に透過軸４１と透過軸６
１のなす角θが大きくなると、透過型で暗くなり、反射
型で電圧無印加部は明るくなる。よって、なす角θには
最適値がある。実験の結果、なす角θは４５〜８０度が
好ましく、さらに、６０〜７５度が好ましい。

【００７１】（第３の実施の形態）図９は、本発明の第
３の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断
面図である。

【００７２】本実施の形態においては、光拡散板３０と
反射偏光子４０との間に出射角制御手段として住友化学
社製のルミスティーフィルムを配置した。他の構成につ
いては第２の実施の形態と同様であるのでここでは詳細
説明を省略する。

【００７３】拡散板３０はミクロパールを分散させたも
のであり反射手段も兼ねている半透過反射板である。住
友化学製ルミスティー８０とは、拡散板３０との組み合
わせにより、図１２に示すような光の出射角を入射角と
は異ならせる効果を持っている。これは、ルミスティー
が下記に示す構造、特性を有するためである。ルミステ
ィーはフィルム内に屈折率の異なる層が約３μｍ間隔で
並んでおり、この構造により光の回折現象が生じ光が拡
散する。層構造を調整することにより、拡散光の方向制
御出来るためである。入射角７０°のとき、出射角は９
０°である。このようにすると、画面を鉛直方向から見
る時、観察者の影により画面が暗くならず明るく見やす
くなった。また、コントラストもアップした。

【００７４】更に、位相差板１４を外した。すると、明
るい黄色背景に青文字の表示が得られた。

【００７５】（第４の実施の形態）図１０は、本発明の
第４の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解
断面図である。

【００７６】本実施の形態においては、照明装置７０と
反射板９０との間に出射角制御手段として住友化学社製
のルミスティーフィルムを配置した。他の構成について
は第１の実施の形態と同様であるのでここでは詳細説明
を省略する。

【００７７】このようにすると、上記第３の実施の形態
と同様に、外光下で画面を鉛直方向から見る時、観察者
の影にならず明るく見やすくなった。また、コントラス
トもアップした。更に、光源を点灯した時、上記第３の
実施の形態よりも明るくなった。

【００７８】（第５の実施の形態）図１１は、本発明の
第５の実施の形態の表示装置を説明するための分解断面
図である。

【００７９】本実施の形態においては、光反射手段とし
て蛍光体８１を照明装置７０の背面に配置した。他の構
成については第１の実施の形態と同様であるのでここで
は詳細説明を省略する。

【００８０】このようにすると、外光下でも光源を点灯
した時でも、蛍光体８１に光が当たり明るくなる。

【００８１】また、蛍光体８１を照明装置７０と反射偏
光子４０との間に設けても、同様の効果が得られる。

【００８２】（第６の実施の形態）図１３は本発明の第
１の実施の形態における表示装置を表示部として組み込
んだ電子機器を示すものであり、（ａ）は携帯電話、
（ｂ）は時計、（ｃ）はパーソナルコンピュータをそれ
ぞれ示す。

【００８３】本実施の形態における電子機器は、日向で
も、日陰でも、室内でも、夜中でも、明るい表示が得ら
れた。

【００８４】尚、実施例１及び実施例３〜６に示した表
示装置のうちのいずれの表示装置も本実施の携帯の電子
機器に組み込んで使用できる。

【００８５】本発明の表示装置は、実施形態に示した電
子機器の他、家電機器、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤ
ｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、電子手帳、電卓
等の各種電子機器に用いることが出来る。

【００８６】

【発明の効果】本発明の表示装置においては、外光下で
は透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、第
２の偏光分離手段から反射された光による鏡面の表示状
態と、光拡散手段からの拡散光による表示状態の２つの
表示状態が得られる。そして、鏡状の表示状態は、光の
入射角と等しい出射角の方向以外では暗くなる。散乱表
示においては、どの方向でも明るくなる。光源点灯下で
は、透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、
第１の偏光分離手段から光が透過されない暗表示と、第
１の偏光分離手段を透過した拡散光よる散乱表示の２つ
の表示状態が得られる。そのため、半透過反射型で反射
時に明るいポジ型表示となり、透過時にもポジ型表示が
得られる。

【００８７】そして、好ましくは、光拡散手段に対して
第２の偏光分離手段とは反対側に反射手段を備える。こ
のようにすると、反射時でも透過時でも明るくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射偏光子の概略斜視図。

【図２】本発明の表示装置の反射表示モードの原理を説
明するための図。

【図３】本発明の表示装置の透過表示モードの原理を説
明するための図。

【図４】本発明の第１の実施の形態における半透過反射
型表示装置を説明するための分解断面図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の表示装置に用いる
照明装置を説明するための図。

【図６】本発明の第１の実施の形態の表示装置に用いる
のライトガイドの表面形状を示す図。

【図７】本発明の第２の実施の形態の表示装置を説明す
るための分解断面図。

【図８】本発明の第２の実施の形態の表示装置に用いる
反射偏光子４０の透過軸と反射偏光子６０の透過軸の関
係を示す図。

【図９】本発明の第３の実施の形態の表示装置を説明す
るための分解断面図。

【図１０】本発明の第４の実施の形態の表示装置を説明
するための分解断面図。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の表示装置を説明
するための分解断面図。

【図１２】本発明の第３及び第４の実施の形態で用いる
出射角制御手段の機能を説明する図。

【図１３】本発明の電子機器の斜視図。

【図１４】２枚の偏光板で液晶パネルを挟んだ構造であ
る従来の半透過反射型の表示装置の断面図。

【図１５】反射偏光子を用いた従来の半透過反射型の表
示装置の断面図。

【符号の説明】

１０…表示装置１２、１３０…偏光板１４…位相差フィルム２０…ＳＴＮ液晶パネル２１、２２…ガラス基板２６…ＳＴＮ液晶３０…拡散板４０、６０、１６０…反射偏光子７０、１９０…照明装置７１…ＬＥＤ光源７２…ライトガイド９０…拡散板８０…ルミスティフィルム８１…蛍光体１１０…電圧無印加部１２０…電圧印加部１１１、１２１…自然光１１２、１２２…出射光１１５、１２５…照明措置からの１４０…ＴＮ液晶パネル１５０…光拡散板２００…反射板１０００…フィルム１００１…入射光１００２…出射光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過偏光軸可変手段と、前記透過偏光軸可変手段の一方の側に配置されており、
第１の方向の直線偏光成分の光を透過させるとともに前
記第１の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を
反射又は吸収する第１の偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に配置され、第２の
方向の直線偏光成分の光を反射するとともに、前記第２
の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を透過さ
せる第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記透過偏光軸可変手
段の反対側に配置された照明手段と、前記第２の偏光分離手段と前記照明手段との間に配置さ
れており、前記第２の偏光分離手段側から入射する光を
拡散しつつ反射するとともに、前記照明手段側から入射
する光を前記第２の偏光分離手段側に透過させる光拡散
手段と、を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項２】請求項１に記載の記載の表示装置であっ
て、前記光拡散手段は発色することを特徴とする表示装
置。
【請求項３】請求項１に記載の表示装置であって、前記
光拡散手段が発光することを特徴とする表示装置。
【請求項４】請求項１に記載の表示装置であって、前記照明手段に対して前記光拡散手段と反対の側には前
記照明手段側から入射する光を反射する光反射手段を更
に備え、前記照明手段は、前記光拡散手段側から入射した光を前
記光反射手段側に透過させるとともに前記光反射手段側
から入射した光を前記拡散手段側に透過させることを特
徴とする表示装置。
【請求項５】請求項１に記載の表示装置であって、前記
光反射手段が発光することを特徴とする表示装置。
【請求項６】請求項1に記載の表示装置であって、前記
光反射手段は発色することを特徴とする表示装置。
【請求項７】請求項１に記載の表示装置であって、前記
第２の偏光分離手段と前記光拡散手段との間に、入射光
を所定範囲の出射角度で出射する出射角度制御手段を更
に備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】請求項１に記載の表示装置であって、前記
照明手段と前記光拡散手段との間に、入射光を光を所定
範囲の出射角度で出射する出射角度制御手段を更に備え
ることを特徴とする表示装置。
【請求項９】請求項１に記載の表示装置であって、前記
照明手段と前記光拡散手段との間には、第３の方向の直
線偏光成分の光を反射し、前記第３の方向とは異なる所
定方向の直線偏光成分の光を透過させる第３の偏光分離
手段を更に備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】請求項９に記載の表示装置であって、前
記第２の方向と前記第３の方向とが異なるように前記第
２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段とを配置し
たことを特徴とする表示装置。
【請求項１１】一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネ
ルと、前記液晶パネルの一方の側に配置された偏光板と、前記液晶パネルの側に配置された第１の反射偏光子と、前記第１の反射偏光子に対して前記透過偏光軸可変手段
の反対側に配置された照明装置と、前記第１の反射偏光子と前記照明手段との間に配置され
ており、前記第１の反射偏光子側から入射する光を拡散
しつつ反射するとともに、前記照明装置側から入射する
光を前記第１の反射偏光子側に透過させる光拡散板と、
を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の表示装置であって、
前記拡散板が蛍光体であることを特徴とする表示装置。
【請求項１３】請求項１１に記載の表示装置であって、前記照明装置は、光源と実質的に透明な導光板とを有
し、前記光拡散板に対して前記照明装置の反対側には反射板
を更に備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項１４】請求項１３に記載の表示装置であって、
前記反射板がホログラムであることを特徴とする表示装
置。
【請求項１５】請求項１３に記載の表示装置であって、
前記反射板が蛍光体であることを特徴とする表示装置。
【請求項１６】請求項１１に記載の表示装置であって、
前記第１の反射偏光子と前記光拡散板との間に、屈折率
の異なる複数の層を複数積層したフィルムを配置したこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項１７】請求項１１に記載の表示装置であって、
前記第照明装置と前記光拡散板との間に、屈折率の異な
る複数の層を複数積層したフィルムを配置したことを特
徴とする表示装置。
【請求項１８】請求項１１に記載の表示装置であって、
前記光拡散板と前記照明装置との間に第２の反射偏光子
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の表示装置であって、
前記第１の反射偏光子と前記第２の反射偏光子とは各々
の透過軸をずらして配置されていることを特徴とする表
示装置。
【請求項２０】請求項１１に記載の表示装置であって、
前記第１の反射偏光子は、複屈折性を有する層と複屈折
性を有しない層とを交互に複数積層した構造であること
を特徴とする表示装置。
【請求項２１】液晶パネルを有する表示装置をその表示
部として具備する電子機器であって、前記表示装置は、一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に配置された偏光板と、前記液晶パネルの側に配置された第１の反射偏光子と、前記第１の反射偏光子に対して前記透過偏光軸可変手段
の反対側に配置された照明装置と、前記第１の反射偏光子と前記照明手段との間に配置され
ており、前記第１の反射偏光子側から入射する光を拡散
しつつ反射するとともに、前記照明装置側から入射する
光を前記第１の反射偏光子側に透過させる光拡散板と、
を具備することを特徴とする電子機器。