WO2005008322A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

　液晶表示装置は、裏面側から表面側に向かって、ｘ方向の直線偏光を反射しｙ方向の直線偏光を透過する偏光選択反射板(12)と、ｘ方向の直線偏光を透過する第１偏光板(4)と、液晶表示パネル(13)と、ｙ方向の直線偏光を透過する第２偏光板(8)とを配置する。偏光選択反射板(12)は、液晶表示パネル(13)に対して裏面側にのみに配置する。そして、裏面側から入射した光のｙ方向の直線偏光が偏光選択反射板(12)で反射することで、フライバシーを保護できる。そして、透過したｘ方向の直線偏光が第１偏光板(4)、液晶表示パネル(13)及び第２偏光板(8)を経て表面側へ抜ける。これにより、周囲光が強い環境下でも良好な画面表示を行うことができる液晶表示装置を実現できる。

Description

明 細 書

液晶表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、強い周囲光下でも、視認性に優 れた透過型液晶表示装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、数ある表示媒体の中でも、液晶を用いた液晶表示装置 (Liquid Crystal

Display； LCD)は、低消費電力で表示が可能であるために最も実用化が進んでいる。 この液晶表示装置の表示モード及び駆動方法として、単純マトリクス方式及びァクテ イブマトリクス方式の 2方式が提案されている。一方、情報のマルチメディア化が進む につれ、ディスプレイの高解像度化、高コントラスト化、多諧調（マルチカラー、フル力 ラー）ィ匕及び高視野角化が要求されるようになっている。このような要求に対し、単純 マトリクス方式では対応が困難であると考えられる。そこで、個々の画素にスィッチン グ素子 (アクティブ素子）を設けて、駆動可能な走査線電極の本数を増加させるァク ティブマトリクス方式が提案されてレ、る。

[0003] このアクティブマトリクス方式の技術により、ディスプレイの高解像度化、高コントラス ト化、多諧調化及び高視野角化が達成されつつある。アクティブマトリクス方式の液 晶表示装置では、マトリクス状に設けられた画素電極と、該画素電極の近傍を通る走 查線とが、スイッチング素子を介して電気的に接続された構成になっている。このスィ ツチング素子としては、 2端子の非線形素子と 3端子の非線形素子とがあり、現在採 用されているスイッチング素子の代表格は、 3端子素子の薄膜トランジスタ (Thin Film Transistor; T T)である。

[0004] また、近年、このようなアクティブマトリクス方式の液晶表示装置は、携帯電話等に 代表されるモパイル機器に急速に普及している。

[0005] 従来の透過型液晶表示装置は、液晶表示パネルの裏面にバックライトユニットを配 置して透過表示を行っている。この方法は、室内など周囲光が比較的弱い環境下で は、良好な画面表示を得ることができる。し力 ながら、屋外や窓際などの直射日光 が当たる、周囲光が強い環境下では、液晶表示パネルの表面や内部配線で周囲光 が反射する。この反射光の光量はバックライトユニットから出射され液晶パネルを透 過する光の光量を上回るため、実質的には周囲光の強い環境下で画面表示を確認 すること（良好な視認性を得ること）は不可能であった。

[0006] そこで、周囲光の強い環境下においても良好な視認性を得ることができる技術とし て、反射型及び半透過型液晶表示装置が開発されてきた。この反射型及び半透過 型液晶表示装置は、周囲光を液晶表示パネルの内部で反射し画面表示を行うため の反射部（反射板）を有している。このような構造では、明るさは確保すること力 Sできる が色純度は低下する。また、反射部に対応するカラーフィルター濃度を高くすると、 明るさが不足する。このように反射部を用いた表示では、実質的に美しい画像表示を 実現することは不可能であった。

[0007] これに対して、例えば、特許文献 1 (以下、従来例 1とする）または特許文献 2 (以下 、従来例 2とする）には、透過型液晶表示装置の裏面に設けられた導光板に外部光（ 周囲光）を集める手段を備えた集光機構付液晶表示装置が開示されている。これら の特許文献に開示されている液晶表示装置は導光板の端部にレンズ形状の集光部 (採光部）を形成している。

[0008] 従来例 1の液晶表示装置は、楔形の集光部である第 1の照光部と、楔形の光源部 である第 2の照光部とが、互いに厚みを補完する形で、 LCDパネルとともに重ね合わ された構成になっている。一方、従来例 2の液晶表示装置は、 LCDの背後に導光部 が設けられ、この導光部と光路を接続する集光部が設けられている。導光部には、 L CDへの光射出面及び集光部からの光導入口を除き、周囲に鏡面が形成されてレ、る 。これら従来例 1及び従来例 2のいずれの液晶表示装置でも、上記集光部にて集光 された外部光は、導光部（照光部）に導かれて乱反射されて、平面光源として LCD へ照射される。

[0009] また、周囲光を利用して表示を行う液晶表示装置としては、透過型液晶表示装置 に利用されている導光板の、液晶パネルとは反対側 (裏面側）に配置した反射シート をなくし、裏面側を透明にした液晶表示装置（以下、従来例 3とする）がある。この構 造では周囲光が液晶表示パネルの裏面から入射するため、十分な光取り込み口を 確保することができ、強い周囲光の環境下で良好な表示を行うことが可能になる。

[0010] さらに、周囲光を利用して表示を行う他の液晶表示装置としては、導光体の裏面に 半透過板を設けるものが、例えば、特許文献 3に開示されている。特許文献 3 (以下、 従来例 4とする）に開示されている液晶表示装置は、バックライトを用いて画面表示を 行う透過型液晶表示装置である。この透過型液晶表示装置は、導光体の後方に半 透過板（半透過部材)及び遮光用液晶素子 (TN型液晶素子）を配した構成になって いる。すなわち、この液晶表示装置において、遮光用液晶素子は、半透過板の導光 体側とは反対側に設けられ、外部光を透過させる透過状態と外部光を遮る遮光状態 とに切換可能である。この遮光用液晶素子を透過状態とすることにより、裏面側から の外部光を利用することができ、さらに遮光状態とすることにより、裏面側から表示画 面が見えることを防止してプライバシーを保護することが可能になる。また、半透過板 によって、導光体の裏面側から出射する光を利用することができる。

[0011] (特許文献 1)

特開平 11-52374号公報（1999年 2月 26日公開）

(特許文献 2)

特開平 11-95199号公報（1999年 4月 9日公開）

(特許文献 3)

特開平 9-265069号公報（1997年 10月 7日公開）

し力 ながら、上述した従来の液晶表示装置において、それぞれ次に示すような課 題を有している。

[0012] まず、従来例 1及び従来例 2の液晶表示装置では、導光部（照光部）の端部にレン ズ形状を形成している。このため、このレンズにより取り込むことができる周囲光の量 は、レンズ部の面積に比例する。したがって、より多くの周囲光を取り込むためには、 上記レンズ部の面積を増大させなければならなレ、。これにより、レンズ部が形成され た導光部の厚みを増大させなければならなレ、。し力、しながら、実際の導光部は数ミリ 厚にしか増大することができないため、十分な光量の周囲光を利用することは不可能 である。したがって、上記の液晶表示装置では、周囲光を有効に利用し良好な画面 表示を行うことができない。 [0013] また、従来例 3の液晶表示装置では、液晶表示パネルの裏面側が透明であるため 、裏面側力らも液晶表示パネルの表示画面が見えてしまレ、、プライバシーの点で問 題が生じる。

[0014] 一方、従来例 4の液晶表示装置は、遮光用液晶素子を備えているため、プライバシ 一を守りながら周囲光を利用することができる。しかしながら、周囲光が強い環境下 で遮光用液晶素子を透過状態に切り換えたとき、プライバシーの問題を解決すること ができない。すなわち、従来例 4の液晶表示装置では、プライバシーの保護と、周囲 光が強い環境下での視認性の向上とを両立することができなレ、。さらに、従来例 4の 液晶表示装置では、上記遮光用液晶素子を遮光状態にしたとき、導光体から裏面方 向へ出射する光の利用効率を向上させるために、導光体と遮光用液晶素子との間に 半透過板が配置されている。し力 ながら、この半透過板は光の透過率が低ぐ遮光 用液晶素子を透過状態に切り換えたとき、周囲光の光利用効率が低下してしまうとい う問題を有している。

[0015] 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、周囲光が強い環 境下でも良好な画面表示を可能にしながら、プライバシーを保護することができる液 晶表示装置を提供することにある。

発明の開示

[0016] 本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、一対をなす第 1 および第 2の偏光板の間に液晶層が設けられている液晶表示媒体と、上記液晶表示 媒体に対向して第 1の偏光板側の位置に設けられ、上記液晶表示媒体側の面とは 反対側の面から入射する光のうち、第 1の偏光状態を有する成分の光を透過する一 方、第 1の偏光状態とは異なる第 2の偏光状態を有する成分の光を反射する偏光選 択反射手段とを備えることを特徴としてレ、る。

[0017] 上記の構成によれば、例えば、液晶表示媒体における第 1の偏光板は第 1の偏光 状態を有する成分の光を透過させ、第 2の偏光板は第 2の偏光状態を有する成分の 光を透過させる。

[0018] 偏光選択反射手段に対して液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光（ 周囲光）のうち、第 1の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段を透過する 一方、第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段にて反射される。

[0019] 偏光選択反射手段を透過した第 1の偏光状態を有する成分の光は、液晶表示媒 体の第 1の偏光板を透過して液晶層に入射し、この液晶層を経て第 2の偏光状態を 有する成分の光となり、第 2の偏光板を透過して観察者に到達する。これにより、液晶 表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光 (周囲光)を有効に利用することが でき、周囲光が強レ、環境下でも良好な画面表示が可能となる。

[0020] また、上記のように、周囲光のうち、第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択 反射手段にて反射されるので、液晶表示装置の裏面側からは表示画面を見ることが できなくなる。したがって、使用者のプライバシーを保護することができる。

[0021] 本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、一対をなす第 1 および第 2の偏光板の間に液晶層が設けられている液晶表示媒体と、上記液晶表示 媒体に対向して第 1の偏光板側の位置に設けられ、上記液晶表示媒体側の面とは 反対側の面から入射する光のうち、第 1の偏光状態を有する成分の光を透過する一 方、第 1の偏光状態とは異なる第 2の偏光状態を有する成分の光を反射する偏光選 択反射手段と、上記偏光選択反射手段と上記液晶表示媒体との間に設けられ、光 源からの光を液晶表示媒体に照射する光照射手段とを備えていることを特徴として いる。

[0022] 上記の構成によれば、例えば、液晶表示媒体における第 1の偏光板は第 1の偏光 状態を有する成分の光を透過させ、第 2の偏光板は第 2の偏光状態を有する成分の 光を透過させる。

[0023] したがって、光照射手段から液晶表示媒体側へ出射する光源からの光のうち、第 1 の偏光状態の成分を有する光は第 1の偏光板を透過し、液晶層に入射する。このと き、第 1の偏光板を通過した第 1の偏光状態を有する成分の光が第 2の偏光状態を 有する光の成分となるように、液晶層を動作させれば、その光は観察者に到達する。 これにより、光照射手段から液晶表示媒体側へ出射した光源からの光を用いて、良 好な画面表示を行うことができる。

[0024] 一方、光照射手段から偏光選択反射手段側へ出射した光源からの光のうち、第 1 の偏光状態の成分を有する光は、偏光選択反射手段を透過する。また、第 2の偏光 状態の成分の光は、偏光選択反射手段にて反射され、液晶表示媒体に照射される ものの、第 1の偏光板にて吸収される。したがって、光照射手段から偏光選択反射手 段へ出射された光源からの光は、画面表示に利用されない。

[0025] また、偏光選択反射手段に対して液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射 する光 (周囲光）のうち、第 1の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段を透 過する一方、第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段にて反射され る。

[0026] 偏光選択反射手段を透過した第 1の偏光状態を有する成分の光は、液晶表示媒 体の第 1の偏光板を透過して液晶層に入射し、この液晶層を経て第 2の偏光状態を 有する成分の光となり、第 2の偏光板を透過して観察者に到達する。これにより、液晶 表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光 (周囲光)を有効に利用することが でき、周囲光が強レ、環境下でも良好な画面表示が可能となる。

[0027] また、上記のように、周囲光のうち、第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択 反射手段にて反射されるので、液晶表示装置の裏面側からは表示画面を見ることが できなくなる。したがって、使用者のプライバシーを保護することができる。

[0028] この結果、周囲光が強い環境下でも良好な画面表示を可能にしながら、周囲光が 弱い環境下においても明るい画面表示を得ることができる液晶表示装置を提供する こと力 Sできる。

[0029] また、本発明の液晶表示装置は、一対をなす第 1および第 2の偏光板の間に液晶 層が設けられてレ、る液晶表示媒体と、上記液晶表示媒体に対向して第 1の偏光板側 の位置に設けられ、上記液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち 、第 1の偏光状態を有する成分の光を透過する一方、第 1の偏光状態とは異なる第 2 の偏光状態を有する成分の光を反射する偏光選択反射手段と、上記偏光選択反射 手段と上記液晶表示媒体との間に設けられ、光源からの光を液晶表示媒体に照射 する光照射手段と、上記偏光選択反射手段と上記光照射手段との間に設けられ、偏 光選択反射手段から液晶表示媒体へ向かう光の偏光状態を制御する偏光制御手段 とを備えてレ、ることを特徴としてレ、る。

[0030] 上記の構成によれば、例えば、液晶表示媒体における第 1の偏光板は第 1の偏光 状態を有する成分の光を透過させ、第 2の偏光板は第 2の偏光状態を有する成分の 光を透過させる。

[0031] したがって、光照射手段から液晶表示媒体側へ出射する光源からの光うち、第 1の 偏光状態の成分を有する光は第 1の偏光板を透過し、液晶層に入射する。このとき、 第 1の偏光板を通過した第 1の偏光状態を有する成分の光が第 2の偏光状態を有す る光の成分となるように、液晶層を動作させれば、その光は観察者に到達する。

[0032] 一方、光照射手段から偏光選択反射手段側へ出射した光のうち、第 2の偏光状態 の成分を有する光は、偏光選択反射手段にて反射され、液晶表示媒体へ向かう。こ の場合、偏光制御手段は、液晶表示媒体へ向かう光の偏光状態を制御する。このと き、偏光制御手段は、例えば液晶層における液晶分子の配向状態により、偏光選択 反射手段にて反射された第 2の偏光状態を有する成分の光を第 1の偏光状態を有す る成分の光に変化させる。これにより、偏光制御手段を経た光は、液晶表示媒体の 第 1の偏光板を透過し、第 2の偏光板を経て観察者に到達する。したがって、光照射 手段から出射した光を有効に利用することができる。これにより、周囲光が弱い環境 下におレ、ても明るレ、画面表示を得ることができる。

[0033] さらに、偏光選択反射手段の液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射した光

(周囲光）のうち、第 1の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段を透過し、 第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択反射手段にて反射される。

[0034] このとき、偏光制御手段は例えば液晶層における液晶分子の配向状態により第 1の 偏光状態を有する成分の光の偏光状態を変えなレ、ようにすれば、偏光選択反射手 段を透過した光は、偏光制御手段を第 1の偏光状態で透過し、さらに液晶表示媒体 の第 1の偏光板を透過し、第 2の偏光板を経て観察者に到達する。

[0035] すなわち、偏光選択反射手段の液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射す る光が強い環境下でも、上記偏光制御液晶媒体による偏光制御により良好な画面表 示を行う液晶表示装置を実現することができる。

[0036] また、上記のように、周囲光のうち、第 2の偏光状態を有する成分の光は偏光選択 反射手段にて反射されるので、液晶表示装置の裏面側からは表示画面を見ることが できなくなる。したがって、使用者のプライバシーを保護することができる。 [0037] この結果、周囲光が強い環境下でも良好な画面表示を可能にしながら、周囲光が 弱レ、環境下におレ、ても明るレ、画面表示を得ることができるとともに、周囲光が弱レ、環 境下におレ、ても明るレ、画面表示を得ることができる。

[0038] 上記の液晶表示装置は、外面を覆う筐体を有し、この筐体における上記液晶表示 媒体側の面に表示窓が形成され、上記偏光選択反射手段側の面に採光窓が形成さ れている構成としてもよい。

[0039] 上記の構成によれば、上記液晶表示媒体、上記光照射手段、及び上記偏光選択 反射手段は、筐体により外面を覆われている。また、この筐体における上記液晶表示 媒体側の面に表示窓が形成され、上記偏光選択反射手段側の面に採光窓が形成さ れている。

[0040] これにより、この液晶表示装置を携帯電話等に採用することができ、採光窓からの 光を有効に利用できると共に、裏面側から表示画面を見ることができない液晶表示 装置を実現することができる。

[0041] 上記の液晶表示装置にぉレ、て、上記偏光制御手段は、液晶層における液晶分子 の配向状態により光の偏光状態を制御する偏光制御液晶媒体である構成としてもよ レ、。

[0042] 上記の構成によれば、上記偏光制御手段として偏光制御液晶媒体を用いることに より、上記の光照射手段から偏光選択反射手段側へ出射した光を有効に画面表示 に利用することができる。

[0043] 上記の液晶表示装置において、上記偏光選択反射手段は、上記液晶表示媒体側 の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 1の直線偏光を透過する一方、第 1の 直線偏光に垂直な第 2の直線偏光を反射する構成としてもよい。

[0044] 例えば、第 1の偏光板は第 1の直線偏光を透過し、第 2の偏光板は第 2の直線偏光 を透過するとする。上記の構成によれば、液晶表示媒体側の面とは反対側の面から 入射する光 (周囲光）のうち、第 1の直線偏光は偏光選択反射手段を透過する。この 直線偏光は、第 1の偏光板をそのまま透過し、液晶層で第 2の直線偏光になり、第 2 の偏光板を透過し観察者へ到達する。これにより、周囲光を有効に利用することがで きる液晶表示装置を実現することができる。 [0045] さらに、上記の構成によれば、液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射する 光 (周囲光）のうち、第 2の直線偏光は偏光選択反射手段にて反射される。この反射 光により、裏面側から、表示画面を見ることができなくなる。

[0046] 上記の液晶表示装置において、上記偏光選択反射手段は、上記液晶表示媒体側 の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 1の円偏光を透過し、第 1の円偏光と は回転方向が逆の第 2の円偏光を反射するものであり、上記偏光選択反射手段が透 過した第 1の円偏光を直線偏光に変える位相差板をさらに備えている構成としてもよ レ、。

[0047] 上記の構成によれば、液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち 、第 1の円偏光は偏光選択反射手段を透過する。この第 1の円偏光は、位相差板に より直線偏光に変わる。この直線偏光は偏光制御液晶媒体を通過する。このとき、偏 光制御液晶媒体がこの直線偏光の向きを第 1の偏光板の透過軸の方向と平行にな る方向になるようにすれば、この直線偏光は偏光状態を変えずに第 1の偏光板を透 過する。そして、液晶表示媒体及び第 2の偏光板を経て観察者に到達する。これによ り、周囲光を有効に利用することができる液晶表示装置を実現することができる。

[0048] さらに、上記の構成によれば、従来のように、周囲光が強い環境下で、裏面側から 表示画面が見えるという問題は招来しない。すなわち、上記の構成によれば、偏光選 択反射手段は、液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 2の 円偏光を反射している。この反射光により、第 1の側から表示画面を見ることができな くなる。

[0049] よって、上記の構成によれば、周囲光を有効に利用することができると共に裏面側 力 表示画面を見ることができない液晶表示装置を実現することができる。

[0050] 上記の液晶表示装置において、上記偏光制御液晶媒体の液晶層はッイストネマテ イツク液晶層である構成としてもよい。

[0051] 上記の構成によれば、ツイストネマティック液晶層である偏光制御液晶媒体は、この 液晶層における液晶分子の配向状態により、直線偏光の向きを変えることができる。 これにより、周囲光を有効に利用することができると共に裏面側から表示画面を見る ことができない液晶表示装置を実現することができる。 [0052] 上記の液晶表示装置において、上記偏光制御液晶媒体の液晶層は平行配向のネ マティック液晶層である構成としてもょレ、。

[0053] 上記の構成によれば、平行配向のネマティック液晶層である偏光制御液晶媒体を

、上記直線偏光の方向が 90° 捻れるように設定することにより、上記ネマティック液 晶層のときと同様に、直線偏光の方向を制御することが可能になる。

[0054] 本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十 分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白にな るであろう。

図面の簡単な説明

[0055] [図 1]本発明の第 1の実施の形態にかかる液晶表示装置の表示方法を説明する動作 図である。

[図 2(a)]本発明の第 1の実施の形態に力かる液晶表示装置の構成を示す断面図であ る。

[図 2(b)]上記液晶表示装置をケースで保護'固定したときの構成を示す概略断面図 である。

[図 3]図 2の液晶表示装置のスイッチング素子の拡大断面図である。

[図 4]図 2の液晶表示装置の平面図である。

[図 5]図 2の液晶表示装置における各軸の設定を説明する軸設計図である。

[図 6]本発明の第 2の実施の形態に力、かる液晶表示装置の構成を示す断面図である

[図 7]図 6の液晶表示装置における各軸の設定を説明する軸設計図である。

[図 8]周囲光が強くない環境下での本発明の第 2の実施の形態に力、かる液晶表示装 置の表示方法を説明する動作図である。

[図 9]周囲光が強い環境下での本発明の第 2の実施の形態に力かる液晶表示装置 の表示方法を説明する動作図である。

[図 10]本発明の第 3の実施の形態に力かる液晶表示装置の構成を示す断面図であ る。

[図 11]図 10の液晶表示装置における各軸の設定を説明する軸設計図である。 [図 12调囲光が強くない環境下での本発明の第 3の実施の形態に力かる液晶表示 装置の表示方法を説明する動作図である。

[図 13调囲光が強い環境下での本発明の第 3の実施の形態に力かる液晶表示装置 の表示方法を説明する動作図である。

[図 14]本発明の第 4の実施の形態に力、かる液晶表示装置の構成を示す断面図であ る。

発明を実施するための最良の形態

[0056] [実施の形態 1]

本発明の実施の一形態について、図 1一図 5に基づいて説明すれば、以下の通り である。

[0057] 図 2 (a)に、本実施例にかかる液晶表示装置 100の構成の断面を示す。図 2 (a)に 示すように、液晶表示装置 100は、光源 1、導光板 2、液晶表示パネル (液晶表示媒 体） 13、及び偏光選択反射板 (偏光選択反射手段） 12よりなつている。光源 1及び導 光板 2によりバックライト（光照射手段） 14を構成し、このバックライト 14を挟んで、液 晶表示パネル 13と偏光選択反射板 12とが設けられている。また、本明細書では、バ ックライト 14に対して、液晶表示パネル 13が設けられている側を表面側（第 2の側）と し、その反対の偏光選択反射板 12が設けられている側を裏面側（第 1の側）とする。 また、導光板 2から液晶表示パネル 13への方向を上方向とし、その反対方向を下方 向とする。また、種々の部材において、表面側の面を単に表面とし裏面側の面を裏 面とする。

[0058] 上記導光板 2は散舌しカ卩工面を有している。光源 1から発せられた光は、導光板 2の 散乱加工面 3により散乱され、該導光板 2から前面側へ向けて照射される光と、裏面 側へ向けて照射される光とに分かれる。なお、バックライト 14は、光源 1及び導光板 2 を備えていれば、図示のものに特に限定しない。

[0059] 液晶表示装置 100の裏面側に配置されている偏光選択反射板 12は、自身に入射 する直線偏光の偏光方向が反射軸と平行であるときには、この光を反射し、偏光方 向が透過軸と平行であるときにはこの光を透過させる。これにより、バックライト 14から 無偏光の光が偏光選択反射板 12に入射すると、特定の偏光方向の光（一方直線偏 光）は反射し、それとは異なる偏光方向の光（他方直線偏光）は透過する。すなわち

、偏光選択反射板 12は、透過軸及び反射軸の設定により、異なる偏光方向の光を 選択的に透過もしくは反射させる機能を有する。本実施の形態では、高分子膜を積 層することで作成された既知の偏光選択反射板を用いたが、一方直線偏光を透過し 、他方直線偏光を反射する偏光選択反射板であればょレ、。

[0060] また図 2 (b)に、上記液晶表示装置 100を携帯電話等に採用した場合の構成の概 略断面図を示す。ケース 613の表面側には液晶表示パネル 13の画面表示領域を空 けた表示窓 615を、裏面側には表示窓 615とほぼ同じ大きさの採光窓 616を設けて いる。

[0061] 上記液晶表示パネル 13は、第 1偏光板 4、第 1透明基板 5、スイッチング素子 605、 液晶層 6、透明電極 607、カラーフィルター 608、第 2透明基板 7、及び第 2偏光板 8 を備えている。一対の透明基板である第 1透明基板 5と第 2透明基板 7との間に液晶 層 6を挟んだ構成になっており、裏面側に第 1透明基板 5、表面側に第 2透明基板 7 が設けられている。第 1偏光板 4は、第 1透明基板 5の裏面に設けられており、第 2偏 光板 8は第 2透明基板 7の表面に設けられている。なお、第 1透明基板 5にはスィッチ ング素子 605が設けられ、第 2透明基板 7にはカラーフィルター 608及び透明電極 6 07が設けられている。

[0062] 液晶層 6は、例えば TN (Twist Nematic)液晶からなる。本実施の形態では、液晶層

6は、 自身に入射されて通過する直線偏光の光に対して電圧の無印加時に偏光方 向を 90° 回転させる制御を行い、電圧の印加時に偏光方向を回転させない制御を 行う。液晶層 6は、 TN液晶に限定されず、通過する光の偏光状態を制御することが できる液晶であればよい。

[0063] 第 1偏光板 4及び第 2偏光板 8は、所定の向きに設定された透過軸を有し、透過軸 方向の直線偏光の成分となる光のみを透過させる。バックライト 14から無偏光の光が 第 1偏光板 4に入射すると、第 1偏光板 4はその透過軸に平行な直線偏光のみを透 過する。また、上記液晶層 6を透過した直線偏光が、第 2偏光板 8に入射すると、第 2 偏光板 8はその透過軸に平行な直線偏光のみを透過する。

[0064] 第 1偏光板 4及び第 2偏光板 8の材料としては、高分子樹脂フィルムにヨウ素、二色 性染料等の吸収体を混入し延伸することで配向させたものが好ましいが、これに限定 されず、特定の直線偏光を透過させることができるものであればょレ、。

[0065] カラーフィルター 608は、第 2透明基板 7の裏面に RGBの 3色分がそれぞれ設けら れている。

[0066] 透明電極 607は、第 2透明基板 7上でカラーフィルター 608の液晶層 6側の面に設 けられている。透明電極材料としては ITO (酸化インジウムと酸化錫からなる合金）が 好適であるが、これに限定されず、他の透明性を有する導電性金属膜を用いてもよ レ、。又、本実施例では金属からなる透明電極材料を用いた例を記載している力 金 属以外の樹脂、半導体等の透明性を有する導電性材料であればよい。

[0067] スイッチング素子 605は、第 1透明基板 5の表面に設けられ、各画素を駆動するた

[0068] ここで、例えば TFT素子を用いた場合のスイッチング素子 605の構成について、図

3及び図 4を用いて説明する。

[0069] スイッチング素子 605は、図 3に示すように、ゲート電極（ゲート電極線） 701、ゲート 絶縁膜 702、 i型アモルファスシリコン層 703、 n +型アモルファスシリコン層 704、ソ ース電極（ソース電極線） 705、画素電極 706により形成されている。

[0070] また、図 4に示すように、第 1透明基板 5上において、ゲート電極 (ゲート電極線） 70 1とソース電極 (ソース電極線） 705とが格子状に設けられている。さらに、隣り合うゲ ート電極（ゲート電極線） 701の間には、該ゲート電極（ゲート電極線） 701と平行して 補助容量配線 802が配置されてレ、る。

[0071] スイッチング素子 605は、図 3に示すように、第 1透明基板 5上に、ゲート電極 701を 有し、その上にゲート絶縁層 702を有している。

[0072] ゲート電極 701上には上記ゲート絶縁層 702を介して i型アモルファスシリコン層 70 3が形成されている。さらにその上に n +型アモルファスシリコン層 704を介してソース 電極 705及び画素電極 706が形成されてレ、る。ソース電極 705及び画素電極 706 の端部は i型ァモルファスシリコン層 703上に位置する。ソース電極 705の他端部は ゲート絶縁層 702上に位置する。また、画素電極 706の他端部はゲート絶縁層 702 上に位置する。 [0073] ここで、液晶表示装置 100において、偏光を制御する部材の軸構成（ここで、軸構 成とは、透過軸、反射軸、及び液晶層の配向方向の構成とする）について図 5を用い て説明する。上記部材として、偏光選択反射板 12、第 1偏光板 4、液晶層 6及び第 2 偏光板 8が挙げられる。図 5の白抜き矢印は偏光板の透過軸を示している。また、参 照符号 6a及び 6bは、それぞれ液晶層 6の表面側の液晶分子層と裏面側の液晶分 子層を示しており、実線の矢印は液晶分子の配向方向を示している。

[0074] 液晶表示パネル 13は、図 5に示すように、第 1偏光板 4及び第 2偏光板 8によって 液晶層 6を挟む構造となっており、液晶層 6は厚さ方向に 90° 捩れた TN配向を有し ている。

[0075] また、第 1偏光板 4及び第 2偏光板 8の透過軸は、互いに直交するように設定されて いる。さらに、偏光選択反射板 12の透過軸は、第 1偏光板 4と同じ方向になるように 設定されている。また、反射軸は、この透過軸と直交するように設定されている。

[0076] このような構造を用いることにより、偏光選択反射板 12の裏面から入射した周囲光 、第 1偏光板 4をほとんどロス無く通過できるため、強い周囲光下でも十分な視認 十生を得ること力 Sできる。

[0077] 例えば、直射日光下（60000ルクス）で、通常の透過型液晶表示装置はバックライ トからの光の輝度が、液晶表示パネル表面反射に対して十分でないため、コントラス トは 10以下に低下するのに対して、本実施の形態にかかる液晶表示装置 100は裏 面からの光を利用することでコントラスト 20以上が確保でき、非常に美しい画像が表 示できることが確認できた。さらに、液晶表示装置 100の最も裏面側に偏光選択反射 板 12を配置しているため、裏面からは表示を確認することができず、十分にプライバ シーを保護できる事が確認できた。

[0078] 次に、上記液晶層 6が TN層である場合の表示方法について、図 1を用いて説明す る。図 1は、本実施の形態にかかる液晶表示装置 100の構成の概略及び画面表示 の原理を示す断面図である。ここでは、第 1偏光板 4、第 2偏光板 8、及び偏光選択 反射板 12の軸構成を、下記のように、紙面に対して平行方向（以下、 X方向（図 5に 示す X方向）とする)もしくは垂直方向（以下、 y方向（図 5に示す y方向）とする）に設 定した場合にっレ、て説明する。 [0079] 図 1では、第 1偏光板 4の透過軸は、 X方向（第 1の偏光状態）に設定され、第 2偏光 板 8の透過軸は、 y方向（第 2の偏光状態）に設定されている。また、偏光選択反射板 12の反射軸を y方向に設定し、透過軸を X方向に設定してレ、る。

[0080] 液晶表示装置 100は、画面表示のために、バックライト 14から発せられる光及び裏 面に照射される周囲光を利用することができる。

[0081] まず、液晶表示装置 100の裏面に照射される周囲光（無偏光の光）の動作につい て図 1により説明する。なお、図 1、図 8、図 9、図 12、及び図 13において、両方向矢 印及び八方方向の矢印並びに〇付の X印は、それぞれ光の偏光状態を示している 。すなわち、両方向矢印は X方向の偏光状態を表わし、八方方向の矢印は無偏光の 状態を表わし、〇付の X印は y方向の偏光状態を表わしている。図 1に示すように、 液晶表示装置 100の裏面に照射される周囲光のうち、偏光選択反射板 12により y方 向の直線偏光は反射され、 X方向の直線偏光は透過する。偏光選択反射板 12を透 過した X方向の直線偏光（第 1の直線偏光）は、液晶表示パネル 13へ到達する。そし て、第 1偏光板 4を偏光方向を変えずに透過し、液晶層 6により偏光方向を 90° 回転 して y方向の直線偏光（第 2の直線偏光）になる。さらに、この光は、第 2偏光板 8を偏 光方向を変えずに透過し、観察者に到達する。

[0082] このように、液晶表示装置 100の裏面に照射される周囲光（無偏光の光）のうち、 y 方向の直線偏光は偏光選択反射板 12で反射する。したがって、観察者が液晶表示 装置 100の裏面側から観察すると鏡のように見える。このため、観察者は、液晶表示 装置 100の裏面側から表示画面を確認することができなくなりプライバシーを保護す ること力 Sできる。

[0083] また、偏光選択反射板 12は、周囲光のうち X方向の直線偏光を透過する。そして、 その光が液晶表示装置 100の画面表示に使用される。これにより、液晶表示装置 10 0の裏面に照射される周囲光を効率的に画面表示に利用することができる。すなわち

、周囲光が強い環境下でも良好な画面表示を可能にする液晶表示装置を実現する こと力 Sできる。

[0084] 次に、バックライト 14から発せられた光の動作について説明する。この光は、上述し たように、導光板 2に形成された散舌しカ卩工面 3で散乱され、上方向の光と下方向の光 に分かれる。上方向の光は液晶表示パネル 13に到達し、下方向の光は偏光選択反 射板 12に到達する。

[0085] 上記の上方向の光（無偏光の光）は、第 1偏光板 4を通過し X方向の直線偏光にな る。さらに液晶層 6にて偏光方向を 90° 回転し y方向の直線偏光となる。この光は、 偏光方向を変えずに第 2偏光板 8を通過して観察者に到達する。

[0086] 一方、上記の下方向の光（無偏光の光）のうち、偏光選択反射板 12で y方向の直 線偏光成分は反射され、液晶表示パネル 13に到達する。また、 X方向の直線偏光成 分は偏光選択反射板 12を透過し裏面側へ出射される。上記の液晶表示パネル 13 に到達した、 y方向の直線偏光成分の反射光は、その偏光方向が第 1偏光板 4の透 過軸方向と異なることから、第 1偏光板 4で吸収される。したがって、この下方向の光 は画面表示に使用されなレ、。

[0087] ここでは、偏光選択反射板 12の反射軸及び透過軸を、 y方向の直線偏光を反射し て、 X方向の直線偏光を透過するように設定したが、これに限らず、偏光選択反射板 12の透過軸を y方向から 0° 力 90° のうち任意の角度に捻った配置とすることも可 能である。これにより、ノ ックライト 14から偏光選択反射板 12に反射した光と液晶表 示装置 100の裏面へ入射する周囲光との利用程度を制御することができる。

[0088] また、ここでは特定の直線偏光を反射し、これに垂直な直線偏光を透過する偏光選 択反射板 12を使用した場合について説明したが、これに限らず、特定の円偏光を反 射し、これと逆回転の円偏光を透過する円偏光選択反射板を用いても同様の効果が 得られる。このとき、円偏光選択反射板と導光板の間に位相差板を配置し、任意の位 相差を選択する事で、上記した偏光選択反射板 12の透過軸方向を変化させるのと 同等の効果が得られる。

[0089] [実施の形態 2]

本発明に力かる他の実施形態について、図 6 図 9に基づいて説明すれば、以下 のとおりである。なお、説明の便宜上、上記実施の形態 1にて説明した部材と同じ機 能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、上記実 施の形態 1で述べた各種の特徴点については、本実施の形態についても組み合わ せて適用し得るものとする。 [0090] 図 6は、本実施の形態に力かる液晶表示装置 101の概略構成を示す断面図である

[0091] 上記実施の形態 1にかかる液晶表示装置 100では、バックライト 14において液晶表 示パネル 13と反対側に偏光選択反射板 12を設けた構成であった。これに対して、 本実施の形態にかかる液晶表示装置 101は、バックライト 14の裏面側において、偏 光選択反射板 212に加えて偏光制御液晶パネル 15を設けることにより、バックライト 14から発せられた光をより有効に利用することができるものである。

[0092] すなわち、液晶表示装置 101は、光源 1及び導光板 2からなるバックライト 14、液晶 表示パネル (液晶表示媒体） 13、偏光制御液晶パネル (偏光制御液晶媒体） 15、及 び偏光選択反射板 (偏光選択反射手段） 212を備えている。バックライト 14に対して 表面側に液晶表示パネル 13が設けられ、裏面側に偏光選択反射板 212が設けられ ている。また、バックライト 14と偏光選択反射板 212との間に偏光制御液晶パネル 15 が配置されている。

[0093] この構成において、偏光制御液晶パネル 15は、駆動電圧の印加の有無により、 自 身を通過する光の偏光方向を制御することができる。これにより、ノくックライト 14から 下方向に照射される光を有効に画面表示に利用することができる。

[0094] 上記偏光制御液晶パネル 15は、第 1透明基板 9、第 1透明電極 1002、偏光制御 用液晶層 10、第 2透明電極 1004、第 2透明基板 11、及び駆動回路 1006を備えて いる。第 1透明基板 9と第 2透明基板 11との間に偏光制御用液晶層 10を挟んだ構成 になっており、表面側に第 1透明基板 9、裏面側に第 2透明基板 11が設けられている

[0095] また、第 1透明基板 9及び第 2透明基板 11は、それぞれ第 1透明電極 1002及び第 2透明電極 1004を介して偏光制御用液晶層 10と接触している。ここで第 1透明電極 1002及び第 2透明電極 1004は、少なくとも液晶表示パネル 13の画面表示領域を 含むように一面に配置されており、偏光制御用液晶層 10は、駆動回路 1006によつ て全面同時に駆動される。

[0096] 偏光制御用液晶層 10は、例えば TN液晶からなる。本実施の形態では、偏光制御 用液晶層 10は、 自身に入射されて通過する直線偏光の光に対して電圧の無印加時 に偏光方向を 90° 回転させる制御を行い、電圧の印加時に偏光方向を回転させな い制御を行う。液晶層 10は、 TN液晶に限定されず、通過する光の偏光状態を制御 することができる液晶であればょレ、。

[0097] このような液晶としては、例えば、平行配向液晶が挙げられる。この場合、その位相 差を; I Z2となるように設定することにより、 TN液晶の場合と同様に直線偏光を 90° 捻ること力 Sできる。さらに電圧を印加することにより、液晶分子を基板に対して垂直に 配向させると、位相差が消失し、通過する光の偏光軸は変化しない。このように、平 行配向液晶を用いても、 TN液晶と全く同様の動作を行うことが可能になる。

[0098] 次に、液晶表示装置 101において偏光方向を制御する部材の軸構成を図 7に示 す。図 11において、偏光方向を制御するものとしては、液晶表示パネル 13と偏光制 御用液晶層 10と偏光選択反射板 212が挙げられる。液晶表示パネル 13の軸構成 は上記実施の形態 1と同一である。したがって、ここでは、偏光制御用液晶層 10及び 偏光選択反射板 212の軸構成に関して説明する。

[0099] ここで、 10a及び 10bはそれぞれ偏光制御用液晶層 10の表面側の液晶分子層と 裏面側の液晶分子層を示している。図 7に示すように、偏光制御用液晶層 10は厚さ 方向に 90° 捩れた TN配向を有している。

[0100] さらに、偏光選択反射板 212の透過軸は、第 1偏光板 4の透過軸に直交するように 設定されている。そして、反射軸はこの透過軸と直交するように設定されている。ここ で、液晶表示装置 101の偏光選択反射板 212としては、住友 3M社製の D-BEFフ イルムを用いた。しかし、偏光選択反射板 212として、これに限定されず、 A1薄膜を 1 /4波長以下でスリット状に形成するワイヤーグリッド偏光板なども使用可能である。 また、偏光選択反射板 212の軸構成は、これに限定されず、透過軸を第 1偏光板 4 の透過軸に対して平行に設定することも可能である。

[0101] 上述のように軸構成を設定すると、偏光制御用液晶層 10に電圧を印加しない状態 では、偏光選択反射板 212を透過した周囲光の直線偏光は、偏光制御用液晶層 10 によって 90° 捻られ、第 1偏光板 4の透過軸と同じになる。そして、ほとんどロス無く 第 1偏光板 4を通過することができるため、強い周囲光下でも十分な視認性を得るこ とができる。 [0102] 例えば、直射日光下（60000ルクス）で、通常の透過型液晶表示装置は、バックラ イトからの光の輝度がパネル表面反射に対して十分でないため、コントラストが 10以 下に低下してしまう。これに対して、液晶表示装置 101は、裏面からの周囲光を利用 することにより、コントラストを 20以上に確保することができる。したがって、周囲光が 十分強い環境下でも非常に美しい画像が表示することができる液晶表示装置を提供 すること力 Sできる。

[0103] ただし、この場合、後述するバックライト 14から下方向に出射した光は有効に使うこ とができないため、室内など周囲光が比較的弱い環境では、通常の透過型液晶表示 装置より暗くなる。

[0104] そこで、偏光制御用液晶層 10に十分に大きな電圧を印加すると、偏光制御用液晶 層 10の液晶分子は基板に対し垂直に配向する。これにより偏光制御用液晶層 10を 通過する光の偏光状態は変化しなくなる。

[0105] このような状態では、偏光選択反射板 212を反射した導光板 2からの光は、偏光状 態を変化することなく偏光制御用液晶層 10を透過し第 1偏光板 4に到達するため、 導光板 2からの光を最も効率よく利用することが可能となる。また、このときの画面表 示が通常の透過型液晶表示装置と全く同等の明るさである事を確認することができ た。

[0106] ここでは、偏光制御液晶パネル 15に対して十分に大きな電圧を印加した場合と、 電圧を印加しない場合とを記載したが、その中間の電圧を印加することで、周囲光を 利用する状態と導光板裏面出射光を利用する状態を連続的に切り換えることも可能 である。

[0107] また、液晶表示装置 101の最も裏面側に偏光選択反射板 212を配置しているため 、裏面からは表示を確認することができず、十分にプライバシーを保護することができ る。

[0108] 次に、上記液晶層 6及び偏光制御用液晶層 10が TN層である場合の表示方法に ついて、図 8及び図 9を用いて詳細に説明する。ここで偏光選択反射板 212は、 X方 向の直線偏光は反射し、 y方向の偏光は透過するように軸構成を設定している。

[0109] はじめに、図 8を用いて、室内など比較的周囲光が強くない環境で、光源 1から発 せられる光を最も有効に利用する場合を説明する。

[0110] 上述したように、光源 1より出射した光は、導光板 2に形成された散舌しカ卩工面 3で散 乱し、上方向に出射した光 (無偏光）と下方向に出射した光（無偏光）とに分かれる。

[0111] 上方向に出射した光は、液晶表示パネル 13に到達し、第 1偏光板 4を通過する時 、 X方向の偏光だけが選択的に透過し、液晶層 6にて 90° 捻られ、 y方向の偏光とな り、第 2偏光板 8を通過して観察者に到達する。

[0112] 一方、下方向に出射した光は、偏光制御液晶パネル 15を通過し、偏光反射板 212 に到達する。そして、偏光選択反射板 212で X方向の直線偏光のみが反射される。 偏光制御液晶パネル 15に電圧を印加して偏光制御用液晶層 10を垂直配向状態に すると、反射された X方向の直線偏光は、偏光方向を変えずに偏光制御液晶パネル 15を透過し液晶表示パネル 13に到達する。そして、この光は第 1偏光板 4をロス無く 透過し、液晶層 6及び第 2偏光板 8を経て観察者に到達する。このように、偏光制御 液晶パネル 15に電圧を印加することにより、下方向に出射した光を有効に画面表示 に利用することができる。

[0113] 次に、図 9を用いて、周囲光が強い環境で、裏面からの周囲光を有効に利用する 方法を説明する。この環境下では、偏光制御液晶パネル 15に電圧を印加しないこと により、裏面からの周囲光を有効に画面表示に利用することができる。

[0114] 光源 1より出射した光は導光板 2に入射し、導光板 2に形成された散乱加工面 3で 散乱し、上下方向に出射される。上方向に出射した光は、画像表示用の第一の液晶 表示パネル 13に到達し、第 1偏光板 4を通過する時、 X方向の直線偏光だけが選択 的に透過し、液晶層 6にて 90° 捻られ y方向の直線偏光となり、第 2偏光板 8を通過 して観察者に到達する。

[0115] 下方向に出射した光は、偏光制御液晶パネル 15を通過し、偏光選択反射板 212 に到達する。偏光制御液晶パネル 15に電圧を印加しない状態にすると、偏光制御 用液晶層 10は TN液晶になる。これにより、偏光選択反射板 212で反射した X方向の 直線偏光は、偏光制御用液晶層 10を通過すると 90° 捻られ y方向の直線偏光にな り、第 1偏光板 4にて吸収される。したがって、この下方向に出射した光は、画面表示 に利用されない。 [0116] 一方、偏光選択反射板 212の裏面側から入射した周囲光は、偏光選択反射板 21 2を通過する時、 y方向の直線偏光になる。さらに、偏光制御液晶パネル 15を通過す ると 90° 捻られ、 X方向の直線偏光となる。そして、この光は、液晶表示パネル 13の 第 1偏光板 4をロス無く透過し、液晶層 6及び第 2偏光板 8を経て観察者に到達する。 このように、偏光制御液晶パネル 15に電圧を印加しない状態にすることにより、周囲 光が強い環境下でも画面表示が良好な液晶表示装置 101を実現することができる。

[0117] 以上のことから、電圧の印加、無印加により光の偏光方向を制御する偏光制御液 晶パネル 15を設けることにより、周囲光が比較的強くない環境下でも、光源 1からの 光を画面表示に有効に利用できる液晶表示装置を実現することができる。

[0118] また、偏光選択反射板 212の軸構成を、 X方向の直線偏光は反射し y方向の偏光 は透過するように設定していた力 これに限定されず、 y方向の直線偏光は反射し、 X 方向の偏光は透過するように設定してもよレ、。

[0119] この場合、周囲光が強い環境下で偏光制御用液晶層 10の駆動電圧を印加し、周 囲光が比較的強くない環境下でこの駆動電圧を印加しないことにより、上記の光源 1 力 の光を有効に利用できる液晶表示装置を実現することができる。

[0120] [実施の形態 3]

本発明に力かるさらに他の実施形態について、図 10—図 13に基づいて説明すれ ば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態 1及び実施の形態 2 にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説 明を省略する。また、前記実施の形態 1及び実施の形態 2で述べた各種の特徴点に ついては、本実施の形態についても組み合わせて適用し得るものとする。

[0121] 実施の形態 1ないし 2では、偏光選択反射板として、直線偏光を透過もしくは反射さ せるものを用いたが、他の偏光選択反射板を用いても同じことが言える。本実施の形 態では、偏光選択反射板として、円偏光を透過もしくは反射させるものを用いた場合 を説明する。

[0122] 図 10に、液晶表示装置 102の断面構成を示す。液晶表示装置 102は、液晶表示 パネル 13、光源 1、導光板 2、偏光制御液晶パネル 315、位相差板 16、及び偏光選 択反射板 312を備えている。光源 1及び導光板 2でバックライト 14を形成している。バ ックライト 14に対して最も裏面側に偏光選択反射板 312が設けられている。偏光選 択反射板 312からバックライト 14に向かって順に位相差板 16及び偏光制御液晶パ ネノレ 315力 S設けられてレ、る。

[0123] 上記偏光制御液晶パネル 315は、第 1透明基板 39、第 1透明電極 3002、偏光制 御用液晶層 310、第 2透明電極 3004、第 2透明基板 311、及び駆動回路 3006を備 えている。第 1透明基板 39と第 2透明基板 311との間に偏光制御用液晶層 310を挟 んだ構成になっており、表面側に第 1透明基板 39、裏面側に第 2透明基板 311が設 けられている。

[0124] また、第 1透明基板 39及び第 2透明基板 311は、それぞれ第 1透明電極 3002及 び第 2透明電極 3004を介して偏光制御用液晶層 310と接触している。ここで第 1透 明電極 3002及び第 2透明電極 3004は、少なくとも液晶表示パネル 13の画面表示 領域を含むように一面に配置されており、偏光制御用液晶層 310は、駆動回路 300 6によつて全面同時に駆動される。

[0125] 上記偏光制御用液晶層 310は、リタデーシヨンが約 /2 (An' d = 220nm :ここ で Δηは液晶の複屈折、 dは液晶のセル厚）の平行配向のネマティック液晶層である

[0126] 上記位相差板 16は、裏面側から入射する円偏光の光を直線偏光にする。

[0127] また、偏光選択反射板 312は、入射する右円偏光の光を反射させ左円偏光の光を 透過させるものである。液晶表示装置 103では、偏光選択反射板 312として日東電 ェ製 PCFフィルムを用いた力 これに限らず、コレステリック液晶を高分子に分散させ た、コレステリック液晶ポリマーなども使用可能である。また、左円偏光の光を反射さ せ右円偏光の光を透過させた偏光選択反射板でもよい。

[0128] 次に、液晶表示装置 102において偏光方向を制御する部材の軸構成を図 11に示 す。偏光方向を制御するものとして、液晶表示パネル 13と偏光制御用液晶層 310と 位相差板 16と偏光選択反射板 312が挙げられる。液晶表示パネル 13の軸構成は 上記実施の形態 1及び実施の形態 2と同一である。ここでは、偏光制御用液晶層 31 0及び位相差板 16並びに偏光選択反射板 312の軸構成に関して説明する。

[0129] ここで、 310a及び 310bはそれぞれ偏光制御用液晶層 310の表面側の液晶分子 層と裏面側の液晶分子層を示している。図 11に示すように、偏光制御用液晶層 310 は厚さ方向に捩れのない平行配向を有しており、その配向方向は第 1偏光板 4の透 過軸に対して 45° 右捩れの方向となるよう設定されている。

[0130] さらに、位相差板 16の遅相軸は、偏光制御用液晶層 310の配向方向と 90° 捩れ た方向とし、そのリタデーシヨンは λ /4となるように設定した。

[0131] 偏光選択反射板 312の透過回転方向は左回りであるものを配置した。

[0132] 上述のような構造を用いると、偏光制御用液晶層 310に電圧を印加しない状態で は、偏光選択反射板 312の裏面側から入射した左回りの直線偏光が、位相差板 16 によって、第 1偏光板 4の透過軸に垂直な方向の直線偏光となり、更に偏光制御用 液晶層 310によって、第 1偏光板 4の透過軸に平行な方向の直線偏光となる。従って 、第 1偏光板 4をほとんどロス無く通過できるため、強い周囲光下でも十分な視認性を 得ること力 Sできた。

[0133] 例えば、直射日光下（60000ルクス）で、通常の透過型液晶表示装置はバックライ トの輝度力 パネル表面反射に対して十分でないため、コントラストは 10以下に低下 するのに対して、液晶表示装置 103は裏面からの光を利用することでコントラスト 50 以上が確保でき、非常に美しい画像が表示できることが確認できた。ただし、この場 合導光板 2から下方向に出射した光は有効に使うことができないため、室内など周囲 光が比較的弱い環境では、通常の透過型液晶表示装置より暗くなる。

[0134] そこで偏光制御用液晶層 310に十分に大きな電圧を印加すると、偏光制御用液晶 層 310の液晶分子が立ち上がり、 自身を通過する光の偏光状態は変化しなくなる。こ のような状態では導光板 2より下向きに出射した光のうち、右回りの円偏光が偏光選 択反射板 312で反射し、位相差板 16を通過することで、第 1偏光板 4の透過軸と平 行な直線偏光となる。ここで、偏光制御用液晶層 310には十分な電圧を印加され、 垂直配向をしているため、偏光状態を変化させないので、導光板からの光を最も効 率よく利用することが可能となる。このような状態では通常の透過型液晶表示装置と 全く同等の明るさである事が確認できた。

[0135] ここでは、偏光制御用液晶層 310に対して十分に大きな電圧を印加した場合と、電 圧を印加しない場合を記載したが、その中間の電圧を印加することで、周囲光を利 用する状態と導光板 2から下向きに出射された光を利用する状態とを連続的に切り 換えることも可能である。

[0136] また、偏光制御用液晶層 310の最も裏面側に偏光選択反射板 312を配置している ため、裏面側からは表示を確認することができず、十分にプライバシーを保護するこ とができる。

[0137] 次に、液晶表示装置 103の表示方法について、図 12及び図 13を用いて詳細に説 明する。ここで、偏光選択反射板 312は、右円偏光の光を反射させ左円偏光の光を 透過させるように設定されている。

[0138] はじめに、図 12を用いて、室内など周囲光の強くない環境で、バックライト 14からの 光を最も有効に利用する場合を説明する。

[0139] 上述のように、ノ /クライト 14から上方向に出射した光は、偏光板 4を通過する時、 X 方向の直線偏光だけが選択的に透過し、液晶層 6にて 90° 捻られ y方向の直線偏 光となり、偏光板 8を通過して観察者に到達する。

[0140] 一方、下方向に出射した光は、偏光制御用液晶層 310、位相差板 16を経て、偏光 反射板 12に到達する。下方向に出射した光は偏光選択反射板 312に到達したとき は、まだランダム偏光のままである。し力 ながら、偏光選択反射板 312によって、右 円偏光は反射し左円偏光は透過する。反射された右円偏光は位相差板 16を通過す るとき偏光状態が変化し、位相差板 16をえ /4条件に設定すると、位相差板 16の遅 相軸に対して右 45° 方向の直線偏光となる。ここでは簡単のため X方向の直線偏光 となることとする。

[0141] さらに、偏光制御用液晶層 310に電圧を印加して垂直配向状態にすると、この X方 向の直線偏光は、偏光状態を変えずに液晶表示パネル 13に到達する。そして、この 光は、第 1偏光板 4をロス無く透過し、液晶層 6及び第 2偏光板 8を経て観察者に到 達する。

[0142] 次に、周囲光が強い環境で、液晶表示装置 103の裏面側からの入射光を有効に 利用する方法を、図 13を用いて説明する。

[0143] 光源 1から発せられた光のうち、導光板 2の散乱加工面 3により上方向に出射した 光は、図 12と同様に液晶表示パネル 13を経て観察者に到達する。 [0144] 一方、下方向に出射した光は、偏光制御用液晶層 310及び位相差板 16を通過し 、偏光選択反射板 312に到達する。偏光選択反射板 312で反射した右円偏光の光 は、位相差板 16により X方向の直線偏光になる。

[0145] さらに、偏光制御用液晶層 310に電圧を印加せずに平行配向状態にする。ここで 偏光制御用液晶層 310は平行配向状態で位相差板 16の遅相軸と垂直な方向に遅 相軸を有しており、その位相差は I Z2であるように設定されている。このような構成 により、 X方向の直線偏光は偏光制御用液晶層 310を通過することで 90° 捩れ、 y方 向の直線偏光となる。従って、上記の X方向の直線偏光は、第 1偏光板 4に到達する と吸収されるため、有効に利用することはできない。

[0146] し力、しながら、裏面から入射した周囲光は、偏光選択反射板 312を透過するとき、 左円偏光となり、更に位相差板 16、偏光制御用液晶層 310を通過すると X方向の直 線偏光となり、更に液晶表示パネル 13に到達し、ロス無く利用することが可能となる。

[0147] このように液晶表示パネル 13には第 1偏光板 4が配置されており、この場合は X方 向の直線偏光だけを利用するため、裏面側に配置した偏光反射板 12が、左円偏光 だけを透過してもロスは発生せず、全く有効に光を利用することが可能となる。

[0148] この時、図 12, 5おいて、偏光制御用液晶層 310の平行配向液晶に代わって、 TN 液晶を配置しても平行配向液晶と同様に偏光軸を 90° 捻ることが可能となる。更に 偏光制御用液晶層 310に電圧を印加する事によって、液晶分子を垂直配向させると 、通過する光の偏光方向は変化しない。この様に TN液晶を用いても、平行配向液 晶と全く同等の動作を行うことが可能となる。

[実施の形態 4]

本発明にかかるさらに他の実施形態について、図 14に基づいて説明すれば、以下 のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態にて説明した部材と同じ機能 を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。また、前記実施 の形態で述べた各種の特徴点については、本実施の形態についても組み合わせて 適用し得るものとする。

[0149] 図 14は、本実施の形態における液晶表示装置 104の構成を示す断面図である。

同図に示すように、液晶表示装置 104は、前面側から背面側に向かって、液晶表示 パネル (液晶表示媒体） 13、バックライト 14、図示しない前記の偏光選択反射板 (偏 光選択反射手段） 12、およびプリズムアレイ（光屈折手段） 17を備えている。プリズム アレイ 17は、液晶表示装置 104の最背面側の位置に設けられている。

[0150] 液晶表示装置 104は、図 2(b)に示したケース（筐体） 613にて外面が覆われている 。このケース 613における背面側の採光窓 616は、液晶表示パネル 13の全背面から の採光が可能な大きさに形成されている。前記プリズムアレイ 17は例えばケース 613 の採光窓 616に嵌め込まれてレ、てもよレ、。

[0151] 液晶表示装置 104は、プリズムアレイ 17が設けられている構成およびこれによる作 用以外は、実施の形態 1において示した液晶表示装置 100と同一の構成および作 用を有するである。

[0152] ここで、液晶表示装置 104を屋外のような周囲が明るい環境にて使用する場合、液 晶表示装置 104の背面の採光窓 616から採光すると液晶表示装置 104の輝度が向 上し、視認性が向上する。し力しながら、液晶表示パネル 13は、表示面が上を向くよ うに傾けた状態にて使用されるのが通常である。したがって、この場合には、採光方 位が背面下方となってしまい（液晶表示装置 104の背面に対して垂直な入射方向が 斜め上向きとなってしまい）、大きな採光効果が得られない。そこで、液晶表示装置 1 04では、より光量の多い液晶表示装置 104の背面上方から採光するために、上記の ようにプリズムアレイ 17を設けている。即ち、プリズムアレイ 17は、液晶表示装置 104 の背面に対して斜め上方から入射した光を液晶表示装置 104の前面方向に屈折さ せる機能を有する。

[0153] 上記のプリズムアレイ 17は、例えば光屈折フィルムからなり、複数のプリズム 17aが 並設された構造を有する透明基材である。各プリズム 17aは、液晶表示パネル 13の 表示面に対して傾いた傾斜面 17alを有し、この面の境界前後で屈折率が異なる。

[0154] 本実施の形態において、プリズムアレイ 17は、屈折率が 1. 57の透明基材にて形 成され、各プリズム 17aは、空気界面に対して 22度傾斜した傾斜面 17alを有する。 このプリズムアレイ 17は、プリズム 17aの形成面である凹凸面が液晶表示パネル 13 側を向き、かつ傾斜面 17alが液晶表示装置 104の上方を向く状態にて配置されて いる。 [0155] 上記の構成において、液晶表示装置 104の背面の斜め上方から液晶表示装置 10 4の背面に入射した光は、直進するのではなぐ観察者が液晶表示装置 104を観視 する方向（液晶表示装置 104の前面方向）にプリズムアレイ 17によって屈折される。

[0156] 実際に様々な環境にて照度を測定した結果を表 1に示す。測定環境は屋外（直射 日光下）、屋外（日陰）、室内、室内（廊下）、室内（窓際)であり、それぞれの環境下 において測定器を上方、横方向、下方に向けてそれぞれ測定した。その結果、各所 の照度はいずれの場所であっても、測定器を上方に向けて測定した場合の方が下 方に向けて測定した場合よりも 3 6倍の照度があった。この結果から、下方からより も上方から採光した場合の方が大きな採光効果が得られることが容易に理解できる。

[0157] [表 1]

また、プリズムアレイ 17を配置した構成 (液晶表示装置 104)とそうでない構成 (液 晶表示装置 104からプリズムアレイ 17を除いた構成）とにおいて、表示装置の正面 輝度を測定したところ、特に屋外や窓際において採光効果の差が顕著に現れ、プリ ズムアレイ 17を配置した場合の方が輝度が高く視認性の高い表示が得られた。

[0158] 本実施の形態においては、光屈折手段として傾斜角 22度、屈折率 1. 57のプリズ ムアレイを用いた。し力 ながら、本質的には表示装置背面の光量が大きい方位から の光を観察者の方位へ屈折する作用を有する部材であれば問題無く本発明に適用 でき、基材の材質や形状は適宜選択される。例えば 3Μ社製の BEFと呼ばれる、図 1 4に示したものとは異なる形状のプリズムアレイや透過ホログラムディフューザ一など も使用できる。

[0159] 尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様また は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような 具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなぐ本発明の精神と次に記 載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。 産業上の利用の可能性

本発明は、周囲光が強い環境下でも良好な画面表示が求められる例えばァクティ ブマトリクス型の透過型液晶表示装置において好適に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 一対をなす第 1および第 2の偏光板の間に液晶層が設けられている液晶表示媒体 と、

上記液晶表示媒体に対向して第 1の偏光板側の位置に設けられ、上記液晶表示 媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 1の偏光状態を有する成分の 光を透過する一方、第 1の偏光状態とは異なる第 2の偏光状態を有する成分の光を 反射する偏光選択反射手段とを備えることを特徴とする液晶表示装置。

[2] 一対をなす第 1および第 2の偏光板の間に液晶層が設けられている液晶表示媒体 と、

上記液晶表示媒体に対向して第 1の偏光板側の位置に設けられ、上記液晶表示 媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 1の偏光状態を有する成分の 光を透過する一方、第 1の偏光状態とは異なる第 2の偏光状態を有する成分の光を 反射する偏光選択反射手段と、

上記偏光選択反射手段と上記液晶表示媒体との間に設けられ、光源からの光を液 晶表示媒体に照射する光照射手段とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。

[3] 一対をなす第 1および第 2の偏光板の間に液晶層が設けられている液晶表示媒体 と、

上記液晶表示媒体に対向して第 1の偏光板側の位置に設けられ、上記液晶表示 媒体側の面とは反対側の面から入射する光のうち、第 1の偏光状態を有する成分の 光を透過する一方、第 1の偏光状態とは異なる第 2の偏光状態を有する成分の光を 反射する偏光選択反射手段と、

上記偏光選択反射手段と上記液晶表示媒体との間に設けられ、光源からの光を液 晶表示媒体に照射する光照射手段と、

上記偏光選択反射手段と上記光照射手段との間に設けられ、偏光選択反射手段 力 液晶表示媒体へ向力う光の偏光状態を制御する偏光制御手段とを備えているこ とを特徴とする液晶表示装置。

[4] 外面を覆う筐体を有し、この筐体における上記液晶表示媒体側の面に表示窓が形 成され、上記偏光選択反射手段側の面に採光窓が形成されていることを特徴とする 請求項 2または 3に記載の液晶表示装置。

[5] 上記偏光制御手段は、液晶層における液晶分子の配向状態により光の偏光状態 を制御する偏光制御液晶媒体であることを特徴とする請求項 3に記載の液晶表示装 置。

[6] 上記偏光選択反射手段は、上記液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射す る光のうち、第 1の直線偏光を透過する一方、第 1の直線偏光に垂直な第 2の直線偏 光を反射することを特徴とする請求項 1から 3の何れか 1項に記載の液晶表示装置。

[7] 上記偏光選択反射手段は、上記液晶表示媒体側の面とは反対側の面から入射す る光のうち、第 1の円偏光を透過し、第 1の円偏光とは回転方向が逆の第 2の円偏光 を反射するものであり、

上記偏光選択反射手段が透過した第 1の円偏光を直線偏光に変える位相差板を さらに備えていることを特徴とする請求項 1から 3の何れか 1項に記載の液晶表示装 置。

[8] 上記偏光制御液晶媒体の液晶層はッイストネマティック液晶層であることを特徴と する請求項 5に記載の液晶表示装置。

[9] 上記偏光制御液晶媒体の液晶層は平行配向のネマティック液晶層であることを特 徴とする請求項 5に記載の液晶表示装置。

[10] 前記液晶表示媒体における背面の垂直方向に対して傾斜する入射光を液晶表示 媒体の前面方向に屈折させる光屈折手段を前記筐体における採光窓に備えている ことを特徴とする請求項 4に記載の液晶表示装置。