WO2017170400A1 - スイッチングミラーパネル、及び、スイッチングミラーデバイス - Google Patents

スイッチングミラーパネル、及び、スイッチングミラーデバイス Download PDF

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WO2017170400A1
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polarizing plate
transparent
switching mirror
crystal panel
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博之 箱井
坂井 彰
箕浦 潔
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シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a switching mirror panel and a switching mirror device. More specifically, the present invention relates to a switching mirror panel that can be switched between a transparent mode in which an image on the back side can be visually recognized and a mirror mode that functions as a mirror, and a switching mirror device that includes the switching mirror panel.
  • mirror displays that provide a display device with a mirror function by arranging a half mirror layer on the viewing surface side of the display device have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 5). reference).
  • the mirror display displays an image by display light emitted from the display device and is also used as a mirror by reflecting external light.
  • an optical member having a reflection function is used.
  • a reflective polarizing plate such as a multilayer reflective polarizing plate has been studied.
  • the reflective polarizing plate has a function of reflecting polarized light in a direction parallel to the reflection axis of incident light and transmitting polarized light in a direction orthogonal to the reflection axis. Therefore, according to the reflective polarizing plate, light emitted from the display device can be transmitted as display light to the observation surface side, and external light in a direction orthogonal to the polarization direction of the display light can be reflected to the observation surface side. it can.
  • a mirror display using a reflective polarizing plate as a half mirror layer uses such a principle to switch between a display mode and a mirror mode.
  • the mirror display there is always reflection of external light by the reflective polarizing plate. For example, even when the display device performs black display, the mirror display may become bright. there were. That is, the reflection of external light by the reflective polarizing plate is unnecessary in the display mode, and the display quality (for example, visibility) in the display mode may be deteriorated.
  • a switching mirror panel having a reflective polarizing plate, a liquid crystal panel, and an absorptive polarizing plate is studied as a half mirror layer in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel it is possible to switch between a transparent mode that does not reflect external light when the display device displays an image and a mirror mode that reflects external light when the display device does not display an image.
  • information such as characters and images cannot be displayed in the mirror mode.
  • the metal wiring is arranged on the liquid crystal panel of the switching mirror panel, the display light emitted from the display device is shielded by the metal wiring in the transparent mode, and the transmittance may be lowered.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a reflective polarization selection member, a transmission polarization axis variable unit, and an absorption polarization selection member are arranged in order from the back side to the front side as a half mirror layer. .
  • information such as characters and images cannot be displayed in the mirror mode.
  • the inventions described in Patent Documents 2 to 5 do not display information such as characters and images in the mirror mode.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and provides a switching mirror panel having high transmittance and capable of displaying information such as characters and images in a mirror mode, and a switching mirror device including the switching mirror panel. It is intended to do.
  • the inventors of the present invention have studied various switching mirror panels that have high transmittance and can display information such as characters and images in the mirror mode.
  • the liquid crystal panel of the switching mirror panel is divided into a plurality of pixel regions.
  • a pixel electrode, a transparent insulating film, and a plurality of transparent wirings overlapping the pixel electrode are arranged in order, and the pixel electrode is arranged in a plurality of positions through openings provided in the transparent insulating film.
  • the configuration of being electrically connected to at least one of the transparent wirings has been found.
  • the inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly and have reached the present invention.
  • a reflective polarizing plate in order from the back side to the front side, a reflective polarizing plate, a pair of opposing substrates, and a liquid crystal panel including a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates; And at least one of the pair of substrates is divided into a plurality of pixel regions, and each of the plurality of pixel regions includes, in order from the liquid crystal layer side, a pixel electrode, a transparent insulating film, and A plurality of transparent wirings overlapping with the pixel electrodes, the pixel electrodes are electrically connected to at least one of the plurality of transparent wirings through an opening provided in the transparent insulating film,
  • a transparent mode in which incident light from the back side of the reflective polarizing plate is transmitted through the absorbing polarizing plate Absorption type polarizing plate Incident light from the front side may be a switching mirror panel can be switched between mirror mode which is reflected by the
  • Another embodiment of the present invention may be a switching mirror device including a display device having a polarizing plate and the switching mirror panel in order from the back side to the front side.
  • Another aspect of the present invention may be a switching mirror device including a light absorber and the switching mirror panel in order from the back side to the front side.
  • Another aspect of the present invention includes a display device, a light absorber, and the switching mirror panel in order from the back side to the front side, and the display surface of the display device is the light absorber. It may be a switching mirror device on the opposite side.
  • permeability can provide the switching mirror panel which can display information, such as a character and an image, and a switching mirror device provided with the said switching mirror panel in mirror mode.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror panel of Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view showing an array substrate in FIG. 1.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror device of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror device of Modification 1 of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror device of Modification 2 of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror device according to a fourth embodiment. 6 is a schematic cross-sectional view showing a switching mirror device of Comparative Example 1.
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the switching mirror device of the comparative example 3. It is a plane schematic diagram which shows the array board
  • FIG. It is xy chromaticity diagram derived
  • FIG. FIG. 10 is an xy chromaticity diagram derived from a measurement result of reflection chromaticity with respect to the switching mirror device of Example 3.
  • FIG. 10 is an xy chromaticity diagram derived from transmission chromaticity measurement results for the switching mirror panel of Example 7.
  • 6 is an xy chromaticity diagram derived from a measurement result of transmission chromaticity with respect to the switching mirror panel of Reference Example 1.
  • FIG. 10 is an xy chromaticity diagram derived from transmission chromaticity measurement results for the switching mirror panel of Example 7.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the switching mirror panel of the first embodiment.
  • the switching mirror panel 1 a includes a reflective polarizing plate 2, a liquid crystal panel 3, and an absorption polarizing plate 4 in order from the back side to the front side.
  • the reflective polarizing plate 2 may be attached to the back side of the liquid crystal panel 3 via an adhesive or the like.
  • the absorptive polarizing plate 4 may be attached to the front side of the liquid crystal panel 3 via an adhesive or the like.
  • “back side” refers to the lower side of the switching mirror panel 1a (the reflective polarizing plate 2 side), for example, in FIG.
  • Front side refers to the upper side of the switching mirror panel 1a (the absorption polarizing plate 4 side) in FIG. 1, for example. In this embodiment, the switching mirror panel 1a is observed from the front side (absorption type polarizing plate 4 side).
  • the relationship between the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 can be appropriately set according to the liquid crystal alignment mode of the liquid crystal panel 3. From the viewpoint of improving the transparency of the transparent mode (background visibility) and the specularity of the mirror mode (mirror image visibility), the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 Are preferably parallel or orthogonal.
  • the two transmission axes are parallel means that the angle between the two is in the range of 0 ⁇ 3 °, preferably in the range of 0 ⁇ 1 °, more preferably Is in the range of 0 ⁇ 0.5 °, particularly preferably 0 ° (completely parallel).
  • the two transmission axes being orthogonal means that the angle between the two is within a range of 90 ⁇ 3 °, preferably within a range of 90 ⁇ 1 °, and more preferably within a range of 90 ⁇ 0.5 °. And is particularly preferably 90 ° (completely orthogonal).
  • the reflective polarizing plate 2 for example, a multilayer reflective polarizing plate, a nanowire grid polarizing plate, a reflective polarizing plate using selective reflection of cholesteric liquid crystal, or the like can be used.
  • the multilayer reflective polarizing plate include a reflective polarizing plate (product name: DBEF) manufactured by 3M.
  • the reflective polarizing plate using selective reflection of cholesteric liquid crystal include a reflective polarizing plate (product name: PCF) manufactured by Nitto Denko Corporation.
  • the reflectance and transmittance of the reflective polarizing plate 2 are not particularly limited, and can be arbitrarily adjusted by laminating two or more reflective polarizing plates while shifting their transmission axes. In this specification, “reflectance” refers to luminous reflectance unless otherwise specified.
  • the absorption polarizing plate 4 for example, a polyvinyl alcohol (PVA) film obtained by adsorbing and orienting an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism can be used.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the absorptive polarizing plate has a function of absorbing polarized light in a direction parallel to the absorption axis of incident light and transmitting polarized light in a direction parallel to the transmission axis perpendicular to the absorption axis.
  • the parallel transmittance of the absorption polarizing plate 4 is preferably 37% or more and 50% or less, more preferably 37% or more and 43% or less, and further preferably 37% or more and 40% or less. It is particularly preferably 38% or more and 39% or less.
  • the parallel transmittance of the absorptive polarizing plate 4 is 37% or more, the transmittance of the switching mirror panel 1a in the transparent mode is further increased. From the viewpoint of increasing the transmittance of the switching mirror panel 1a in the transparent mode, it is desirable that the parallel transmittance of the absorption polarizing plate 4 is high.
  • the parallel transmittance of the absorptive polarizing plate 4 is too high, the degree of polarization decreases, and there is a concern that the performance of the switching mirror panel 1a (switching performance between the transparent mode and the mirror mode) cannot be obtained sufficiently. .
  • the liquid crystal panel 3 includes an array substrate 5, a counter substrate 7 facing the array substrate 5, and a liquid crystal layer 6 disposed between the substrates.
  • the array substrate 5 and the counter substrate 7 are bonded to each other with a sealing material (not shown) so as to sandwich the liquid crystal layer 6.
  • the array substrate 5 includes a transparent substrate 8a, a plurality of transparent wirings 9 disposed on the surface of the transparent substrate 8a on the liquid crystal layer 6 side, a transparent insulating film 10 covering the plurality of transparent wirings 9, and a transparent insulating film 10 And a pixel electrode 11 disposed on the surface on the liquid crystal layer 6 side.
  • the plurality of transparent wirings 9 overlap with the pixel electrode 11.
  • the pixel electrode 11 is electrically connected to at least one (only one in FIG. 1) of the plurality of transparent wirings 9 through the opening provided in the transparent insulating film 10 through the contact portion 12. .
  • the pixel electrode 11 and the transparent wiring 9 are directly connected, but may be connected via a conductive film.
  • the conductive film include a transparent conductive film made of indium tin oxide (ITO) or the like; a metal film made of aluminum, titanium, or the like.
  • ITO indium tin oxide
  • the pixel electrode 11 and the transparent wiring 9 are preferably directly connected or connected via a transparent conductive film. Further, from the viewpoint of efficiently manufacturing the switching mirror panel 1a, it is more preferable that the pixel electrode 11 and the transparent wiring 9 are directly connected.
  • transparent refers to a state where the light transmittance is 80% or more.
  • Examples of the transparent substrate 8a include a glass substrate and a plastic substrate.
  • Examples of the material of the transparent wiring 9 and the pixel electrode 11 include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and zinc oxide (ZnO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • Examples of the material of the transparent insulating film 10 include an organic insulating film and a nitride film.
  • an alignment film that controls the alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6 may be disposed so as to cover the pixel electrode 11.
  • the alignment film those formed by a conventionally known method can be used.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the array substrate in FIG. FIG. 2 shows the entire array substrate, and the cross section of the portion corresponding to the line segment A-A ′ in FIG. 2 corresponds to the cross section of the array substrate in FIG.
  • the array substrate 5 is divided into a plurality of pixel regions PR, and each of the plurality of pixel regions PR has a pixel electrode 11 in order from the liquid crystal layer 6 side as shown in FIG.
  • a transparent insulating film 10 and a plurality of transparent wirings 9 overlapping the pixel electrode 11 are arranged.
  • the pixel electrode 11 corresponds to a segment electrode.
  • the plurality of transparent wirings 9 are arranged so as to overlap the pixel electrode 11, the plurality of transparent wirings 9 can be arranged efficiently, and moreover, a plurality of pixel regions PR (pixels)
  • the space between the electrodes 11) can be reduced to, for example, several ⁇ m order. Therefore, since the state in which the plurality of pixel regions PR (pixel electrodes 11) constitute one region is obtained, the mirror surface property of the mirror mode is enhanced.
  • the transparent wiring 9 is arranged on the array substrate 5 instead of the metal wiring, the transmittance of the switching mirror panel 1a is increased.
  • An integrated circuit (IC) 14 is disposed at the end of the array substrate 5 (transparent substrate 8a).
  • the integrated circuit 14 is connected to a plurality of transparent wirings 9. According to the integrated circuit 14, a voltage (signal) can be applied (sent) to each pixel electrode 11 through each transparent wiring 9.
  • Each transparent wiring 9 extends from the integrated circuit 14 longer than the contact portion 12 with each pixel electrode 11.
  • One end of a flexible printed circuit board (FPC) 15 is connected to wiring (not shown) derived from the integrated circuit 14.
  • a driving circuit 16 for applying a voltage to the integrated circuit 14 is connected to the other end of the flexible printed board 15.
  • Examples of the integrated circuit 14 include a chip-on-glass (COG) driver.
  • COG chip-on-glass
  • the length of the plurality of transparent wirings 9 is preferably the same as shown in FIG. Furthermore, the number of the plurality of transparent wirings 9 is preferably the same for each of the plurality of pixel regions PR as shown in FIG. According to such a configuration, the parasitic capacitance of each transparent wiring 9 becomes equal, and when the same voltage is applied to each transparent wiring 9, the potential of each pixel electrode 11 becomes equal. Therefore, in the mirror mode, there is no reflection unevenness and a uniform mirror surface state can be obtained.
  • the array substrate 5 is manufactured, for example, by the following method.
  • a transparent conductive material for example, ITO
  • a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method).
  • a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern.
  • the patterned transparent conductive film is baked to form a plurality of transparent wirings 9.
  • a transparent insulating material for example, an organic insulating film
  • the transparent insulating film 10 provided with openings is formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive material for example, ITO
  • ITO transparent conductive material
  • a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method).
  • a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern.
  • the pixel electrode 11 is formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the array substrate 5 is obtained.
  • the counter substrate 7 has a transparent substrate 8b and a common electrode 13 disposed on the surface of the transparent substrate 8b on the liquid crystal layer 6 side.
  • the common electrode 13 is a planar (solid) electrode.
  • Examples of the transparent substrate 8b include a glass substrate and a plastic substrate.
  • Examples of the material of the common electrode 13 include ITO, IZO, ZnO, and the like.
  • the counter substrate 7 is manufactured by, for example, the following method. First, a transparent conductive material (for example, ITO) is formed on the transparent substrate 8b by a sputtering method to form a transparent conductive film. Next, a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern. Then, the common electrode 13 is formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the counter substrate 7 is obtained.
  • a transparent conductive material for example, ITO
  • a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern.
  • the common electrode 13 is formed by baking the patterned transparent conductive film. As
  • the switching mirror panel 1a Since the role of the switching mirror panel 1a is to switch between the transparent mode and the mirror mode, it is not necessary to dispose a color filter layer on the array substrate 5 and the counter substrate 7. Further, there is no need to arrange a backlight.
  • the configuration is shown in which the array substrate 5 is arranged on the back side and the counter substrate 7 is arranged on the front side.
  • the counter substrate 7 is arranged on the back side and the array substrate 5 is arranged on the front side. It may be a configuration (Modification 2 of Embodiment 1 described later), or a configuration in which the array substrate 5 is arranged on the back side and the front side.
  • liquid crystal alignment mode of the liquid crystal panel 3 examples include a TN (Twisted Nematic) mode, a VA-ECB (Vertical Alignment-Electrically Controlled Birefringence) mode, and the like.
  • TN Transmission Nematic
  • VA-ECB Very Alignment-Electrically Controlled Birefringence
  • the TN mode is a liquid crystal alignment mode (hereinafter also referred to as an optical rotation mode) using optical rotation.
  • a horizontal alignment film is disposed on a pair of substrates constituting the TN mode liquid crystal panel.
  • the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer 6 a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy is used.
  • the horizontal alignment films disposed on the pair of substrates are rubbed in directions orthogonal to each other. Therefore, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6 are gradually twisted and horizontally aligned from one of the pair of substrates to the other, and as a result, the liquid crystal molecules in the vicinity of the pair of substrates are twisted by 90 ° relative to each other. Align horizontally.
  • the polarizing plate disposed on the back side thereof hereinafter also referred to as the back side polarizing plate
  • the polarization direction is rotated by 90 °.
  • the back-side polarizing plate and the transmission axis of the polarizing plate (hereinafter also referred to as front-side polarizing plate) arranged on the front side of the liquid crystal panel are orthogonal to each other, the back-side polarizing plate is transmitted.
  • the linearly polarized light can pass through the front side polarizing plate.
  • the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the surface of each substrate due to the electric field generated between the pair of substrates, and the twist is eliminated.
  • the transmission axis of the back-side polarizing plate and the transmission axis of the front-side polarizing plate are orthogonal, the linearly polarized light that has passed through the back-side polarizing plate cannot pass through the front-side polarizing plate. Since optical rotation has small wavelength dispersion (wavelength dependence), in a TN mode liquid crystal panel, the color of transmitted light is close to an achromatic color regardless of the presence or absence of voltage application.
  • the VA-ECB mode is a liquid crystal alignment mode that uses the birefringence of liquid crystal molecules (hereinafter also referred to as a birefringence mode).
  • the birefringence mode is a mode in which the phase difference is changed by changing the voltage applied to the liquid crystal molecules.
  • the polarization state of the linearly polarized light transmitted through the back-side polarizing plate changes depending on the birefringence of the liquid crystal panel, and is usually an ellipse corresponding to the magnitude of the applied phase difference. It is converted into elliptically polarized light having a rate. Therefore, the amount of the elliptically polarized light converted in this way passes through the front-side polarizing plate varies depending on the ellipticity (that is, applied voltage).
  • a vertical alignment film is disposed on a pair of substrates constituting a VA-ECB mode liquid crystal panel.
  • a liquid crystal material constituting the liquid crystal layer a liquid crystal material having negative dielectric anisotropy is used.
  • the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to each substrate surface, and thus the phase difference is zero.
  • the VA-ECB mode liquid crystal panel when no voltage is applied, when the transmission axis of the back side polarizing plate and the transmission axis of the front side polarizing plate are parallel, the linearly polarized light in the direction parallel to both transmission axes is It transmits without changing its polarization state. Therefore, in the VA-ECB mode liquid crystal panel, the transmitted light is achromatic when no voltage is applied.
  • the transmittance of the liquid crystal panel gradually decreases.
  • the transmittance of light having a wavelength of 550 nm is minimized.
  • the transmittance is [cos ( ⁇ ⁇ R / ⁇ )] Is proportional to 2 , for example, the transmittance is minimized when the phase difference R is half of the wavelength ⁇ .
  • light having a wavelength of 550 nm is light having the highest human visibility.
  • the effects due to the birefringence as described above that is, the effect of changing the polarization state of incident polarized light and the effect of changing the transmittance thereof have large chromatic dispersion. Therefore, in a birefringence mode liquid crystal panel, the color of the transmitted light generally does not become achromatic except for a state where the phase difference is zero. That is, the liquid crystal panel of the birefringence mode has a non-coloring mode (state in which the phase difference is zero) that does not change the polarization state of the polarized light when transmitting the incident polarized light and a color that changes the polarization state of the polarized light. It is possible to switch to a mode (state where the phase difference is not zero).
  • the non-coloring mode corresponds to a time when no voltage is applied (a state where a sufficient voltage is not applied so that birefringence does not appear).
  • the coloring mode corresponds to a time when a voltage is applied (a state in which a sufficient voltage is applied so as to develop birefringence).
  • the switching mirror panel 1a can be switched between the transparent mode and the mirror mode based on the following principle. That is, the switching mirror panel 1a can be used as a see-through display.
  • the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6 is controlled by the voltage applied to the pixel electrode 11, so that incident light from the back side of the reflective polarizing plate 2 is absorbed by the absorbing polarizing plate 4. It is the state which permeates.
  • the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6 is controlled by the voltage applied to the pixel electrode 11, so that incident light from the front side of the absorptive polarizing plate 4 is reflected by the reflective polarizing plate 2. This is a state.
  • the following specification examples will be described. (Specification example 1-1) When the liquid crystal panel 3 is a TN mode liquid crystal panel (Specification example 1-2) When the liquid crystal panel 3 is a VA-ECB mode liquid crystal panel
  • the transparent mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as to exhibit optical rotation). Specifically, it is as follows.
  • a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 to become linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the reflective polarizing plate 2 passes through the twist of the liquid crystal molecules when passing through the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied), the polarization direction is rotated by 90 °.
  • the linearly polarized light oscillates in a direction perpendicular to the transmission axis 2.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 whose transmission axis is orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2.
  • the component that vibrates in the direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is reflected on the back side of the reflective polarizing plate 2. Is reflected.
  • the back side of the switching mirror panel 1a is visible in the transparent mode.
  • components of the incident light from the front side of the absorption type polarizing plate 4 that vibrate in a direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 are the absorption type polarizing plate 4 and the liquid crystal panel 3 (no voltage applied).
  • the component that passes through the reflective polarizing plate 2 through time and vibrates in a direction perpendicular to (in parallel to the absorption axis) the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 is absorbed by the absorption polarizing plate 4. Therefore, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, visibility on the back side of the switching mirror panel 1a is not deteriorated.
  • the mirror mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that the optical rotation is lost). Specifically, it is as follows.
  • the absorption-type polarizing plate 4 First, of the incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4, a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 4 is transmitted through the absorption-type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the absorptive polarizing plate 4 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied) without changing its polarization direction.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is reflected by the reflective polarizing plate 2 whose reflection axis is parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4.
  • the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 sequentially passes through the liquid crystal panel 3 and the absorbing polarizing plate 4 and is emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by applying a voltage to some of the pixels (pixel region PR). In this case, the reflected light does not appear colored (achromatic color). On the other hand, in the pixel to which no voltage is applied, the back side of the switching mirror panel 1a is visible.
  • the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that the optical rotation is lost). Specifically, it is as follows.
  • a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 to become linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the reflective polarizing plate 2 passes through the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied) without changing the polarization direction.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 whose transmission axis is parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2.
  • the component that vibrates in the direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is reflected on the back side of the reflective polarizing plate 2. Is reflected.
  • the back side of the switching mirror panel 1a is visible in the transparent mode.
  • components that vibrate in a direction parallel to the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 4 are the absorption-type polarizing plate 4 and the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied).
  • the reflective polarizing plate 2 and vibrates in a direction perpendicular to the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 4 (parallel to the absorption axis) is absorbed by the absorption-type polarizing plate 4. Therefore, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, visibility on the back side of the switching mirror panel 1a is not deteriorated.
  • the mirror mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as to exhibit optical rotation). Specifically, it is as follows.
  • a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 4 is transmitted through the absorption-type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light transmitted through the absorptive polarizing plate 4 travels along the twist of liquid crystal molecules when transmitted through the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied), so that the polarization direction is rotated by 90 °.
  • the linearly polarized light oscillates in a direction perpendicular to the transmission axis 4.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is reflected by the reflective polarizing plate 2 whose reflection axis is orthogonal to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4. Thereafter, the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 sequentially passes through the liquid crystal panel 3 and the absorbing polarizing plate 4 and is emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting a part of the pixels (pixel region PR) to a voltage non-application state. On the other hand, in the pixel to which the voltage is applied, the back side of the switching mirror panel 1a is visible.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the absorption polarizing plate 4 is preferably orthogonal. This is because, when the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are parallel, as described above, the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3, and there is a phase difference. Because.
  • Transparent mode The transparent mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so that birefringence does not appear). Specifically, it is as follows.
  • the component that vibrates in the direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is reflected on the back side of the reflective polarizing plate 2. Is reflected.
  • the back side of the switching mirror panel 1a is visible in the transparent mode.
  • components of the incident light from the front side of the absorption type polarizing plate 4 that vibrate in a direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 are the absorption type polarizing plate 4 and the liquid crystal panel 3 (no voltage applied).
  • the component that passes through the reflective polarizing plate 2 through time and vibrates in a direction perpendicular to (in parallel to the absorption axis) the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 is absorbed by the absorption polarizing plate 4. Therefore, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, visibility on the back side of the switching mirror panel 1a is not deteriorated.
  • the mirror mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state in which a sufficient voltage is applied so as to develop birefringence). Specifically, it is as follows.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the reflective polarizing plate 2.
  • a component that vibrates in a direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is converted into linearly polarized light by the reflective polarizing plate 2. Reflected.
  • the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 changes its polarization state due to the birefringence of the liquid crystal panel 3 and is converted into elliptically polarized light when passing through the liquid crystal panel 3.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by applying a voltage to some of the pixels (pixel region PR). In this case, since the change in the polarization state due to the birefringence, and the accompanying change in transmittance and reflectance have a large chromatic dispersion, the intensity of the reflected light differs depending on the wavelength. That is, the reflected light appears colored in the mirror mode. On the other hand, in the pixel to which no voltage is applied, the back side of the switching mirror panel 1a is visible.
  • the color of the reflected light can be adjusted by an effective phase difference imparted by the liquid crystal panel 3.
  • effective phase difference also simply referred to as phase difference
  • phase difference is observed from a normal direction in a state where a voltage of a certain magnitude is applied to a liquid crystal panel in a birefringence mode. Refers to the phase difference.
  • a VA-ECB mode liquid crystal panel when no voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned vertically with respect to each substrate surface, so the effective phase difference is zero.
  • the liquid crystal molecules when a voltage is applied, the liquid crystal molecules gradually fall in a direction parallel to the surface of each substrate, and the effective phase difference gradually increases accordingly.
  • the effective phase difference is maximized.
  • the refractive index anisotropy of the liquid crystal (liquid crystal layer 6) constituting the liquid crystal panel 3 is ⁇ n and the thickness is d, the maximum effective phase difference is in principle ⁇ nd (hereinafter, liquid crystal retardation). Also.)
  • liquid crystal molecules existing in the vicinity of the substrate are difficult to move even when a voltage is applied due to the alignment regulating force of the alignment film.
  • the alignment state of the liquid crystal molecules is not uniform in the thickness direction. For this reason, the maximum value of the effective phase difference is actually not completely coincident with the liquid crystal retardation ( ⁇ nd) and is slightly smaller than the liquid crystal retardation.
  • the larger the liquid crystal retardation, the larger the maximum effective phase difference, and the range of the phase difference that can be realized by the birefringence mode liquid crystal panel 3 must be expanded. Therefore, in order to adjust the color of the reflected light, it is important to set a value for the liquid crystal retardation of the liquid crystal panel 3 in the birefringence mode, and the larger the liquid crystal retardation is, the more preferable.
  • the transmittance of the liquid crystal panel 3 in the birefringence mode is minimum when the effective phase difference is half the wavelength of the incident light. That is, changing the effective phase difference to a value larger than half the wavelength of incident light sufficiently changes the alignment state of the liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal molecules Corresponds to changing from a vertically aligned state to a horizontally aligned state with respect to each substrate surface. Therefore, in the coloring mode, if the liquid crystal panel 3 in the birefringence mode gives a phase difference (effective value) larger than half of the wavelength of the incident light, the color of the reflected light can be adjusted.
  • phase difference of the birefringence mode liquid crystal panel 3 is usually designed for light having a wavelength of 550 nm, which has the highest human visibility. Therefore, in the coloring mode, the liquid crystal panel 3 in the birefringence mode preferably changes the phase difference to a value larger than 275 nm when measured with light having a wavelength of 550 nm. Thereby, the color of reflected light can be adjusted.
  • “change the phase difference to a value larger than 275 nm” means that the phase difference is changed to the maximum X and the phase difference X is a value larger than 275 nm.
  • the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that birefringence appears). Specifically, it is as follows.
  • the reflective polarizing plate 2 First, of the incident light from the back side of the reflective polarizing plate 2, a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 to become linearly polarized light.
  • the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when a voltage is applied)
  • the polarization state changes due to the birefringence of the liquid crystal panel 3 (coloring mode) and is converted into elliptically polarized light.
  • the component that vibrates in the direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is reflected on the back side of the reflective polarizing plate 2. Is reflected.
  • the back side of the switching mirror panel 1a is visible in the transparent mode.
  • the change in the polarization state due to the birefringence and the change in the transmittance associated therewith have a large wavelength dispersion, so the intensity of the transmitted light that passes through the switching mirror panel 1a from the back side differs depending on the wavelength. That is, the transmitted light appears to be colored in the transparent mode.
  • the mirror mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as not to exhibit birefringence). Specifically, it is as follows.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting a part of the pixels (pixel region PR) to a voltage non-application state. In this case, the reflected light does not appear colored (achromatic color). On the other hand, in the pixel to which the voltage is applied, the back side of the switching mirror panel 1a is visible.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the absorption-type polarized light is preferably parallel. This is because, when the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are orthogonal, the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 as described above, and there is a phase difference. It is.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the switching mirror device according to the first embodiment.
  • the switching mirror device 17a includes a liquid crystal display device 18 and a switching mirror panel 1a in order from the back side to the front side.
  • the configuration in which the switching mirror panel 1a and the liquid crystal display device 18 are separated (via an air layer) is shown.
  • Modification 1) of the first embodiment may be used.
  • the liquid crystal display device 18 includes a backlight 19, an absorption polarizing plate 4a, a display liquid crystal panel 20, and an absorption polarizing plate 4b in order from the back side to the front side.
  • the absorption polarizing plate 4a may be attached to the back side of the display liquid crystal panel 20 via an adhesive or the like.
  • the absorptive polarizing plate 4b may be attached to the front side of the display liquid crystal panel 20 via an adhesive or the like.
  • the liquid crystal display device 18 is observed from the front side (absorption polarizing plate 4b side). That is, the display surface of the liquid crystal display device 18 is on the switching mirror panel 1a side.
  • the relationship between the transmission axis of the absorptive polarizing plate 4a and the transmission axis of the absorptive polarizing plate 4b can be appropriately set according to the liquid crystal alignment mode of the display liquid crystal panel 20.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4b are: It is preferable that they are parallel.
  • the absorption polarizing plate 4b may be omitted, and the function thereof may be replaced with the reflective polarizing plate 2.
  • the degree of polarization of the reflective polarizing plate is generally lower than that of the absorbing polarizing plate, if the absorbing polarizing plate 4b is omitted, the contrast in the display mode is lowered. In other words, if the degree of polarization of the reflective polarizing plate 2 is sufficient, the absorption polarizing plate 4b can be omitted.
  • the degree of polarization of the reflective polarizing plate 2 is preferably 90% or more (contrast ratio of 10 or more), and 99% or more (contrast ratio of 100 or more). Is more preferable.
  • the absorption polarizing plate 4a and the absorption polarizing plate 4b for example, a polyvinyl alcohol film obtained by adsorbing and orienting an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism can be used.
  • the method of the backlight 19 is not particularly limited, and examples thereof include an edge light method and a direct type.
  • the kind of the light source of the backlight 19 is not specifically limited, For example, a light emitting diode (LED), a cold cathode tube (CCFL), etc. are mentioned.
  • the display liquid crystal panel 20 has a configuration (not shown) in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates.
  • the pair of substrates constituting the display liquid crystal panel 20 are bonded to each other with a sealing material so as to sandwich the liquid crystal layer.
  • substrate which comprises the liquid crystal panel 20 for a display is not specifically limited, For example, the combination etc. of a thin-film transistor array board
  • various wirings such as thin film transistor elements may be arranged on a transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate.
  • the structure of the semiconductor layer included in the thin film transistor element is not particularly limited, and may include, for example, amorphous silicon, low-temperature polysilicon, an oxide semiconductor, or the like.
  • Examples of the structure of the oxide semiconductor include a compound composed of indium, gallium, zinc, and oxygen, a compound composed of indium, zinc, and oxygen.
  • a color filter substrate As a color filter substrate, the structure by which a color filter layer etc. may be arrange
  • the combination of colors of the color filter layer is not particularly limited, and examples thereof include a combination of red, green, and blue, a combination of red, green, blue, and yellow.
  • the liquid crystal alignment mode of the display liquid crystal panel 20 is not particularly limited.
  • MVA Multi-domain Vertical Alignment
  • FFS Flexible Field Switching
  • VA Very Alignment
  • IPS Intelligent Alignment
  • OCB Optically Compensated Birefringence
  • the MVA mode liquid crystal panel aligns liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy vertically with respect to each substrate surface when no voltage is applied. According to the MVA mode liquid crystal panel, the tilting direction of the liquid crystal molecules is controlled in a plurality of directions by applying structures such as ribs and slits arranged on at least one substrate, realizing a wide viewing angle. can do. Further, UV utilizing alignment division photo-alignment film 2 A (Ultra-violet induced multi -domain Vertical Alignment) mode is also a kind of MVA mode.
  • the alignment films disposed on the pair of substrates are rubbed in antiparallel directions to each other, so that no liquid crystal molecules are applied to each substrate surface when no voltage is applied. It is horizontally oriented.
  • a slit-like upper electrode (comb electrode), a transparent insulating film (for example, a nitride film), A planar (solid) lower electrode is disposed.
  • a fringe electric field is generated by applying a voltage between the upper layer electrode and the lower layer electrode. Therefore, according to the FFS mode liquid crystal panel, the alignment direction of the liquid crystal molecules can be changed by the fringe electric field, and as a result, the amount of transmitted light changes.
  • the configuration in which the liquid crystal display device 18 is arranged on the back side of the switching mirror panel 1a is shown.
  • another display device having a polarizing plate may be arranged.
  • display devices for example, an organic electroluminescence display device provided with an absorption-type circularly polarizing plate for preventing reflection, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) display on which a polarizing plate is attached, and the like emit polarized light.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the switching mirror device 17a can be operated on the following principle. Below, the following specification examples will be described.
  • the liquid crystal panel and the display liquid crystal panel 20 are MVA mode or FFS mode liquid crystal panels
  • the transparent mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as to exhibit optical rotation). Specifically, it is as follows.
  • linearly polarized light (linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 4b) emitted from the liquid crystal display device 18 has a transmission axis transmitted through the absorption polarizing plate 4b.
  • the light passes through the reflective polarizing plate 2 that is parallel to the axis.
  • the linearly polarized light that has passed through the reflective polarizing plate 2 passes through the twist of the liquid crystal molecules when passing through the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied), the polarization direction is rotated by 90 °.
  • the linearly polarized light oscillates in a direction perpendicular to the transmission axis 2.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 whose transmission axis is orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2. That is, although the switching mirror panel 1a is arranged, the image on the display liquid crystal panel 20 is visible as in the case where the switching mirror panel 1a is not provided.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the absorptive polarizing plate 4 passes through the liquid crystal panel 3 and travels along the twist of the liquid crystal molecules, its polarization direction rotates by 90 °, and is orthogonal to the transmission axis of the absorptive polarizing plate 4.
  • the linearly polarized light oscillates in the direction of the light.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 whose transmission axis is orthogonal to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4.
  • the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the absorbing polarizing plate 4b, but is absorbed by the absorbing polarizing plate 4a, the color filter layer of the display liquid crystal panel 20, a black matrix, or the like. Therefore, there is almost no component which returns as reflected light to the front side of the switching mirror device 17a.
  • the image on the display liquid crystal panel 20 is visible in the transparent mode. Further, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, the visibility of the image on the display liquid crystal panel 20 is not lowered. In the transparent mode, the display liquid crystal panel 20 may be in a non-display state.
  • the mirror mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that the optical rotation is lost). Specifically, it is as follows.
  • the display liquid crystal panel 20 is in a non-display state. In this case, it is preferable that the display liquid crystal panel 20 does not perform display in whole or in part. Examples of the mode in which no display is performed include a mode in which display light is not emitted from the liquid crystal display device 18 by performing black display or turning off or dimming the backlight 19.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the absorptive polarizing plate 4 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied) without changing its polarization direction.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is reflected by the reflective polarizing plate 2 whose reflection axis is parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4. Thereafter, the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 sequentially passes through the liquid crystal panel 3 and the absorbing polarizing plate 4 and is emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by applying a voltage to some of the pixels (pixel region PR). In this case, the reflected light does not appear colored (achromatic color). On the other hand, in the pixel to which no voltage is applied, the image on the display liquid crystal panel 20 is visible.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are parallel.
  • the transmission axis of the absorption polarizing plate 4a and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4b are orthogonal to each other.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4b are parallel.
  • the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that the optical rotation is lost). Specifically, it is as follows.
  • linearly polarized light (linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 4b) emitted from the liquid crystal display device 18 has a transmission axis transmitted through the absorption polarizing plate 4b.
  • the light passes through the reflective polarizing plate 2 that is parallel to the axis.
  • the linearly polarized light that has passed through the reflective polarizing plate 2 passes through the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied) without changing the polarization direction.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 whose transmission axis is parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2. That is, although the switching mirror panel 1a is arranged, the image on the display liquid crystal panel 20 is visible as in the case where the switching mirror panel 1a is not provided.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the absorptive polarizing plate 4 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when voltage is applied) without changing its polarization direction.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 whose transmission axis is parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4.
  • the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the absorbing polarizing plate 4b, but is absorbed by the absorbing polarizing plate 4a, the color filter layer of the display liquid crystal panel 20, a black matrix, or the like. Therefore, there is almost no component which returns as reflected light to the front side of the switching mirror device 17a.
  • the image on the display liquid crystal panel 20 is visible in the transparent mode. Further, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, the visibility of the image on the display liquid crystal panel 20 is not lowered. In the transparent mode, the display liquid crystal panel 20 may be in a non-display state.
  • the mirror mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as to exhibit optical rotation). Specifically, it is as follows.
  • the display liquid crystal panel 20 is in a non-display state. In this case, it is preferable that the display liquid crystal panel 20 does not perform display in whole or in part. Examples of the mode in which no display is performed include a mode in which display light is not emitted from the liquid crystal display device 18 by performing black display or turning off or dimming the backlight 19.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light transmitted through the absorptive polarizing plate 4 travels along the twist of liquid crystal molecules when transmitted through the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied), so that the polarization direction is rotated by 90 °.
  • the linearly polarized light oscillates in a direction perpendicular to the transmission axis 4.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is reflected by the reflective polarizing plate 2 whose reflection axis is orthogonal to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4. Thereafter, the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 sequentially passes through the liquid crystal panel 3 and the absorbing polarizing plate 4 and is emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting a part of the pixels (pixel region PR) to a voltage non-application state. On the other hand, in the pixel to which the voltage is applied, the image of the display liquid crystal panel 20 is visible.
  • Transparent mode The transparent mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so that birefringence does not appear). Specifically, it is as follows.
  • linearly polarized light (linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 4b) emitted from the liquid crystal display device 18 has a transmission axis transmitted through the absorption polarizing plate 4b.
  • the light passes through the reflective polarizing plate 2 that is parallel to the axis.
  • the phase difference of the liquid crystal panel 3 is zero, the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 does not change its polarization state (non-coloring mode), and the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied). Transparent.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 whose transmission axis is parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2. That is, although the switching mirror panel 1a is arranged, the image on the display liquid crystal panel 20 is visible as in the case where the switching mirror panel 1a is not provided.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light that has passed through the absorption polarizing plate 4 is transmitted through the liquid crystal panel 3 without changing its polarization state.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is transmitted through the reflective polarizing plate 2 whose transmission axis is parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4.
  • the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the absorbing polarizing plate 4b, but is absorbed by the absorbing polarizing plate 4a, the color filter layer of the display liquid crystal panel 20, a black matrix, or the like. Therefore, there is almost no component which returns as reflected light to the front side of the switching mirror device 17a.
  • the image on the display liquid crystal panel 20 is visible in the transparent mode. Further, since there is no reflection of external light (incident light from the front side of the absorption-type polarizing plate 4) by the reflective polarizing plate 2, the visibility of the image on the display liquid crystal panel 20 is not lowered. In the transparent mode, the display liquid crystal panel 20 may be in a non-display state.
  • the mirror mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state in which a sufficient voltage is applied so as to develop birefringence). Specifically, it is as follows.
  • the display liquid crystal panel 20 is in a non-display state. In this case, it is preferable that the display liquid crystal panel 20 does not perform display in whole or in part. Examples of the mode in which no display is performed include a mode in which display light is not emitted from the liquid crystal display device 18 by performing black display or turning off or dimming the backlight 19.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the absorption type polarizing plate 4 passes through the absorption type polarizing plate 4 and becomes linearly polarized light.
  • the linearly polarized light transmitted through the absorptive polarizing plate 4 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when a voltage is applied), the polarization state thereof is changed by the birefringence of the liquid crystal panel 3 (coloring mode) and is converted into elliptically polarized light.
  • the component that vibrates in the direction parallel to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the reflective polarizing plate 2, and then the absorbing polarizing plate 4a or It is absorbed by the color filter layer, black matrix, etc. of the display liquid crystal panel 20.
  • the elliptically polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 a component that vibrates in a direction orthogonal to the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 (parallel to the reflective axis) is converted into linearly polarized light by the reflective polarizing plate 2. Reflected.
  • the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 changes its polarization state due to the birefringence of the liquid crystal panel 3 and is converted into elliptically polarized light when passing through the liquid crystal panel 3. Thereafter, of the elliptically polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3, a component that vibrates in a direction parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 is transmitted through the absorption polarizing plate 4 and emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by applying a voltage to some of the pixels (pixel region PR). In this case, since the change in the polarization state due to the birefringence, and the accompanying change in transmittance and reflectance have a large chromatic dispersion, the intensity of the reflected light differs depending on the wavelength. That is, the reflected light appears colored in the mirror mode. On the other hand, in the pixel to which no voltage is applied, the image on the display liquid crystal panel 20 is visible.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are orthogonal to each other.
  • the transmission axis of the absorption polarizing plate 4a and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4b are orthogonal to each other.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4b are parallel.
  • the transparent mode is realized when a voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is applied so that birefringence appears). Specifically, it is as follows.
  • linearly polarized light (linearly polarized light transmitted through the absorption polarizing plate 4b) emitted from the liquid crystal display device 18 has a transmission axis transmitted through the absorption polarizing plate 4b.
  • the light passes through the reflective polarizing plate 2 that is parallel to the axis.
  • the linearly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate 2 is transmitted through the liquid crystal panel 3 (when a voltage is applied)
  • the polarization state changes due to the birefringence of the liquid crystal panel 3 (coloring mode) and is converted into elliptically polarized light.
  • the image on the display liquid crystal panel 20 is visible in the transparent mode.
  • the change in the polarization state due to birefringence and the accompanying change in the transmittance have a large wavelength dispersion, and therefore the intensity of the display light emitted from the liquid crystal display device 18 varies depending on the wavelength. That is, the display light appears colored in the transparent mode.
  • the display liquid crystal panel 20 may be in a non-display state.
  • the mirror mode is realized when no voltage is applied to the liquid crystal panel 3 (a state where a sufficient voltage is not applied so as not to exhibit birefringence). Specifically, it is as follows.
  • the display liquid crystal panel 20 is in a non-display state. In this case, it is preferable that the display liquid crystal panel 20 does not perform display in whole or in part. Examples of the mode in which no display is performed include a mode in which display light is not emitted from the liquid crystal display device 18 by performing black display or turning off or dimming the backlight 19.
  • the linearly polarized light transmitted through the absorption-type polarizing plate 4 does not change its polarization state (non-coloring mode), and the liquid crystal panel 3 (when no voltage is applied). Transparent.
  • the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal panel 3 is reflected by the reflective polarizing plate 2 whose reflection axis is parallel to the transmission axis of the absorption polarizing plate 4. Thereafter, the linearly polarized light reflected by the reflective polarizing plate 2 sequentially passes through the liquid crystal panel 3 and the absorbing polarizing plate 4 and is emitted as reflected light to the front side.
  • the mirror image by the reflected light is visible. Furthermore, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting a part of the pixels (pixel region PR) to a voltage non-application state. In this case, the reflected light does not appear colored (achromatic color). On the other hand, in the pixel to which the voltage is applied, the image of the display liquid crystal panel 20 is visible.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a switching mirror device according to Modification 1 of Embodiment 1.
  • the switching mirror device of the first modification of the first embodiment is the same as the switching mirror device of the first embodiment except that the switching mirror panel and the liquid crystal display device are bonded to each other via an adhesive, and therefore overlaps. The description of is omitted as appropriate.
  • the switching mirror device 17b includes a liquid crystal display device 18 and a switching mirror panel 1a in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel 1a and the liquid crystal display device 18 are bonded together via an adhesive 22.
  • Examples of the adhesive 22 include an optical transparent adhesive (OCA) sheet.
  • OCA optical transparent adhesive
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a switching mirror device according to Modification 2 of Embodiment 1.
  • the switching mirror device according to the second modification of the first embodiment is the same as the switching mirror device according to the first embodiment except that the positions of the array substrate and the counter substrate are interchanged.
  • the switching mirror device 17c includes a liquid crystal display device 18 and a switching mirror panel 1b in order from the back side to the front side.
  • the liquid crystal panel 3 includes a counter substrate 7, a liquid crystal layer 6, and an array substrate 5 in order from the back side to the front side.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the switching mirror device of the second embodiment.
  • the switching mirror device according to the second embodiment is the same as the switching mirror device according to the first embodiment except that a light absorber is disposed instead of the liquid crystal display device, and thus the description of overlapping points is omitted as appropriate.
  • the switching mirror device 17d includes a light absorber 21 and a switching mirror panel 1a in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel 1a and the light absorber 21 may be disposed via an air layer, or may be bonded together via an adhesive or the like.
  • the light absorber 21 examples include black members (plastic plates, acrylic plates, etc.), orange members (plastic plates, acrylic plates, etc.), posters, photographs, and the like.
  • the “light absorber” refers to a member having a light absorption rate of 30% or more.
  • the light absorber 21 is preferably a non-self light emitter.
  • the “non-self-luminous body” refers to a substance that does not emit light itself, and does not emit light itself as in a display device (for example, a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, etc.).
  • the switching mirror panel 1a When the switching mirror panel 1a is in the transparent mode, the light absorber 21 is visible. If the light absorber 21 is a black plastic plate, black display can be obtained.
  • the switching mirror panel 1a When the switching mirror panel 1a is in the mirror mode, a mirror image by reflected light is visible. Further, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting some pixels (pixel regions PR) to the mirror mode. On the other hand, the light absorber 21 is visible in pixels that are not in the mirror mode, that is, in pixels in the transparent mode.
  • the state in which the light absorber 21 is displayed for example, the black display state
  • the mirror state can be switched.
  • the liquid crystal panel 3 is a birefringence mode liquid crystal panel (for example, a VA-ECB mode liquid crystal panel)
  • the color of reflected light can be varied in the mirror mode by adjusting the voltage applied to the liquid crystal panel 3.
  • the color of the transmitted light can be changed (when the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are parallel), and the color of the transmitted light can be changed to various colors in the transparent mode. (When the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are orthogonal to each other).
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the switching mirror device according to the third embodiment.
  • the switching mirror device according to the third embodiment is the same as the switching mirror device according to the second embodiment except that the liquid crystal display device is disposed on the back side of the light absorber.
  • the switching mirror device 17e includes a liquid crystal display device 18, a light absorber 21, and a switching mirror panel 1a in order from the back side to the front side.
  • the light absorber 21 and the liquid crystal display device 18 may be disposed via an air layer, or may be bonded together via an adhesive or the like.
  • the liquid crystal display device 18 includes an absorption polarizing plate 4b, a display liquid crystal panel 20, an absorption polarizing plate 4a, and a backlight 19 in order from the back side to the front side.
  • the absorption polarizing plate 4a may be attached to the front side of the display liquid crystal panel 20 via an adhesive or the like.
  • the absorption polarizing plate 4b may be attached to the back side of the display liquid crystal panel 20 via an adhesive or the like.
  • the liquid crystal display device 18 is observed from the back side (absorption type polarizing plate 4b side). That is, the display surface of the liquid crystal display device 18 is on the side opposite to the light absorber 21.
  • This embodiment assumes that the structure which combined the switching mirror panel 1a and the light absorber 21 is used as a cover which covers the opposite side to the display surface of the liquid crystal display device 18 (for example, a smart phone, a tablet terminal, etc.). It is a thing.
  • the switching mirror panel 1a When the switching mirror panel 1a is in the transparent mode, the light absorber 21 is visible. If the light absorber 21 is a black plastic plate, black display can be obtained.
  • the switching mirror panel 1a When the switching mirror panel 1a is in the mirror mode, a mirror image by reflected light is visible. Further, since the liquid crystal panel 3 has segment electrodes, information such as characters and images by reflected light can be displayed by setting some pixels (pixel regions PR) to the mirror mode. On the other hand, the light absorber 21 is visible in pixels that are not in the mirror mode, that is, in pixels in the transparent mode.
  • the cover of the liquid crystal display device 18 is changed between a state where the light absorber 21 is displayed (for example, a black display state) and a mirror state. Can be switched.
  • the liquid crystal panel 3 is a birefringence mode liquid crystal panel (for example, a VA-ECB mode liquid crystal panel)
  • the color of reflected light can be varied in the mirror mode by adjusting the voltage applied to the liquid crystal panel 3.
  • the color of the transmitted light can be changed (when the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are parallel), and the color of the transmitted light can be changed to various colors in the transparent mode. (When the transmission axis of the reflective polarizing plate 2 and the transmission axis of the absorption polarizing plate 4 are orthogonal to each other).
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the switching mirror device of the fourth embodiment. Since the switching mirror device of the fourth embodiment is the same as the switching mirror device of the first embodiment except that the structure of the array substrate in the liquid crystal panel of the switching mirror panel is different, the description of overlapping points will be omitted as appropriate.
  • the switching mirror device 17f includes a liquid crystal display device 18 and a switching mirror panel 1c in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel 1 c and the liquid crystal display device 18 are bonded together with an adhesive 22.
  • the switching mirror panel 1c and the liquid crystal display device 18 may be disposed via an air layer.
  • the switching mirror panel 1c includes a reflective polarizing plate 2, a liquid crystal panel 3a, and an absorbing polarizing plate 4 in order from the back side to the front side.
  • the liquid crystal panel 3a includes an array substrate 5a, a counter substrate 7 facing the array substrate 5a, and a liquid crystal layer 6 disposed between the two substrates.
  • the array substrate 5a and the counter substrate 7 are bonded together with a sealant (not shown) so as to sandwich the liquid crystal layer 6.
  • the array substrate 5a includes a transparent substrate 8a, a plurality of transparent wirings 9 disposed on the surface of the transparent substrate 8a on the liquid crystal layer 6 side, a transparent insulating film 10 covering the plurality of transparent wirings 9, and a transparent insulating film 10 A plurality of transparent wirings 9a arranged on the surface on the liquid crystal layer 6 side, a transparent insulating film 10a covering the plurality of transparent wirings 9a, and a pixel electrode 11 arranged on the surface of the transparent insulating film 10a on the liquid crystal layer 6 side. And have. The plurality of transparent wirings 9 and the plurality of transparent wirings 9 a overlap with the pixel electrode 11.
  • the plurality of transparent wirings 9 and the plurality of transparent wirings 9a are arranged at the same pitch (distance between adjacent transparent wirings (distance in the direction across the transparent wiring): slit width) through the transparent insulating film 10. And they do not overlap each other.
  • the pixel electrode 11 includes at least one of the plurality of transparent wirings 9 (only one in FIG. 8) and the contact portion 12 through an opening provided in the transparent insulating film 10 and the transparent insulating film 10a. Electrically connected.
  • Examples of the material for the transparent wiring 9a include ITO, IZO, ZnO, and the like, as with the material for the transparent wiring 9.
  • the material of the transparent insulating film 10a for example, an organic insulating film, a nitride film, and the like can be cited as with the material of the transparent insulating film 10.
  • the array substrate 5a is manufactured, for example, by the following method.
  • a transparent conductive material for example, ITO
  • a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method).
  • a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern.
  • the patterned transparent conductive film is baked to form a plurality of transparent wirings 9.
  • a transparent insulating material for example, an organic insulating film
  • the transparent insulating film 10 provided with openings is formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive material for example, ITO is formed on the transparent insulating film 10 by sputtering to form a transparent conductive film.
  • a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern. Then, another transparent wiring 9a is formed by baking the patterned transparent conductive film.
  • a transparent insulating material for example, an organic insulating film
  • another transparent insulating film 10a in which an opening is provided at the same position as the transparent insulating film 10 is formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive material for example, ITO
  • ITO transparent conductive material
  • a resist is applied onto the transparent conductive film, and a resist pattern is formed by sequentially performing exposure, baking, and development (photolithography method).
  • a transparent conductive film is patterned by peeling a resist pattern.
  • the pixel electrode 11 is formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the array substrate 5a is obtained.
  • the liquid crystal panel of the switching mirror panel and the display liquid crystal panel of the liquid crystal display device are laminated.
  • Moire may be visually recognized in a mode (for example, when displaying an image on a display liquid crystal panel).
  • the pixel structure of the liquid crystal panel for display depends on the pattern of a plurality of transparent wirings (slit patterns of transparent wirings) arranged on the array substrate of the liquid crystal panel. It has been found that moire may occur due to interference with a pattern (for example, an arrangement pattern of a color filter layer and a black matrix).
  • Moire means that when two stripes (patterns) having different periods are overlapped or when two stripes (patterns) having the same period are overlapped at an angle (intersect), these two stripes are This is a phenomenon in which new fringes having different periods are generated.
  • the inventors of the present invention have studied various methods for suppressing the generation of moiré.
  • a light diffusion layer such as a light diffusion sheet or a light diffusion paste is inserted between the switching mirror panel and the liquid crystal display device, the moiré is reduced. It turned out that generation
  • the display image of the display liquid crystal panel is blurred due to the light scattering effect of the light diffusion layer. It has also been found that such blurring of the display image is more noticeable as the display liquid crystal panel has higher definition.
  • the plurality of transparent wirings 9 and the plurality of transparent wirings 9a are arranged at the same pitch (distance between adjacent transparent wirings: slit width) through the transparent insulating film 10. And do not overlap each other. Therefore, when the switching mirror panel 1c is viewed in plan, it seems as if no slits are provided between the transparent wirings, so that the generation of moire as described above is sufficiently suppressed. Further, in the present embodiment, the plurality of transparent wirings 9 and the plurality of transparent wirings 9a are arranged over two layers, and the number of pixel electrodes 11 that can be driven increases, so that the resolution of the liquid crystal panel 3a can be increased. Become.
  • Example 1 The switching mirror device of Embodiment 1 was produced.
  • the structural members of the switching mirror device of Example 1 were as follows.
  • the direction of the transmission axis, the reflection axis, and the absorption axis, the rubbing direction, and the orientation direction are positive (+) clockwise with respect to the longitudinal direction (long side) of the switching mirror device as a reference (0 °). Indicates the defined direction.
  • switching mirror panel 1a As the switching mirror panel 1a, a liquid crystal panel 3 having a reflective polarizing plate 2 attached to the back side and an absorption type polarizing plate 4 attached to the front side of the liquid crystal panel 3 was used.
  • the constituent members of the switching mirror panel 1a were as follows.
  • Reflective polarizing plate 2 Reflective polarizing plate 2
  • Reflective polarizing plate manufactured by 3M Process name: DBEF
  • Liquid crystal panel 3 A TN mode liquid crystal panel manufactured by the following method was used. First, after the array substrate 5 and the counter substrate 7 were washed, a horizontal alignment film was applied on each substrate. Next, temporary baking and main baking were sequentially performed on each applied horizontal alignment film. Then, the direction in which the rubbing directions in the state in which the array substrate 5 and the counter substrate 7 are bonded to each other after the main baking is orthogonal to each other (the rubbing direction of the array substrate 5: 0 °, After the rubbing process was performed so that the rubbing direction was 90 °, the array substrate 5 and the counter substrate 7 were washed.
  • plastic bead spacers (diameter: 3 ⁇ m) were sprayed on the array substrate 5 and a sealing material was applied on the counter substrate 7 by a seal printing method. Then, after the array substrate 5 and the counter substrate 7 were bonded together, firing was performed. Next, a liquid crystal layer (refractive index anisotropy ⁇ n: 0.14, dielectric anisotropy ⁇ : 9) is injected between the array substrate 5 and the counter substrate 7 and sealed, thereby sealing the liquid crystal layer. 6 (thickness d: 3 ⁇ m) was formed. Thereafter, a realignment process was performed on the liquid crystal layer 6. As a result, a liquid crystal panel 3 (TN mode liquid crystal panel) was obtained. An integrated circuit 14 (COG driver) and a flexible printed circuit board 15 are connected to the array substrate 5 of the liquid crystal panel 3.
  • COG driver integrated circuit 14
  • a flexible printed circuit board 15 are connected to the array substrate 5 of the liquid crystal panel 3.
  • a transparent conductive material ITO was formed on a transparent substrate 8a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Thereafter, the patterned transparent conductive film was baked to form a plurality of transparent wirings 9.
  • a transparent conductive material (ITO) was formed on the transparent insulating film 10 by sputtering to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the pixel electrode 11 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the array substrate 5 was obtained.
  • Counter substrate 7 As the counter substrate 7, a substrate manufactured by the following method was used. First, a transparent conductive material (ITO) was formed on a transparent substrate 8b (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film. Next, a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the common electrode 13 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the counter substrate 7 was obtained.
  • ITO transparent conductive material
  • Liquid crystal display device 18 As the liquid crystal display device 18, one having a backlight 19, an absorption polarizing plate 4 a, a display liquid crystal panel 20, and an absorption polarizing plate 4 b in order from the back side to the front side was used.
  • the absorption polarizing plate 4a, the display liquid crystal panel 20, and the absorption polarizing plate 4b were as follows.
  • Display liquid crystal panel 20 MVA mode liquid crystal panel alignment direction (direction in which liquid crystal molecules tilt when voltage is applied): 45 °, -45 °
  • Example 2 A switching mirror device was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal panel 3 and the absorption polarizing plate 4 were changed as follows.
  • Liquid crystal panel 3 A VA-ECB mode liquid crystal panel manufactured by the following method was used. First, after the array substrate 5 and the counter substrate 7 were washed, a vertical alignment film was applied on each substrate. Next, temporary baking and main baking were sequentially performed on each applied vertical alignment film. Then, the rubbing directions in a state where the array substrate 5 and the counter substrate 7 are bonded to each of the vertical alignment films after the main baking are antiparallel to each other (the rubbing direction of the array substrate 5: 225 °, After the rubbing process was performed so that the rubbing direction was 45 °, the array substrate 5 and the counter substrate 7 were washed.
  • plastic bead spacers (diameter: 7 ⁇ m) were sprayed on the array substrate 5 and a sealing material was applied on the counter substrate 7 by a seal printing method. Then, after the array substrate 5 and the counter substrate 7 were bonded together, firing was performed. Next, a liquid crystal material (refractive index anisotropy ⁇ n: 0.2, dielectric constant anisotropy ⁇ : ⁇ 3) is injected between the array substrate 5 and the counter substrate 7 to seal the liquid crystal. Layer 6 (thickness d: 7 ⁇ m) was formed. Thereafter, a realignment process was performed on the liquid crystal layer 6. As a result, a liquid crystal panel 3 (VA-ECB mode liquid crystal panel) was obtained.
  • a liquid crystal panel 3 VA-ECB mode liquid crystal panel
  • An integrated circuit 14 (COG driver) and a flexible printed circuit board 15 are connected to the array substrate 5 of the liquid crystal panel 3.
  • the liquid crystal retardation ( ⁇ nd) of the liquid crystal panel 3 was 1400 nm when measured with light having a wavelength of 550 nm.
  • Example 3 A switching mirror device of Modification 1 of Embodiment 1 was produced. Specifically, the liquid crystal panel 3, the absorption polarizing plate 4, and the display liquid crystal panel 20 are changed as follows, and the switching mirror panel 1 a and the liquid crystal display device 18 are bonded together with an adhesive 22. A switching mirror device was fabricated in the same manner as in Example 2 except that.
  • Example 4 A switching mirror device was produced in the same manner as in Example 3 except that the dielectric anisotropy ⁇ of the liquid crystal material of the liquid crystal panel 3 was ⁇ 5.
  • Example 5 A switching mirror device was produced in the same manner as in Example 4 except that the main transmittance k1 of the absorptive polarizing plate 4b was 89%.
  • Example 6 A switching mirror device of Modification 2 of Embodiment 1 was produced. Specifically, a switching mirror device was produced in the same manner as in Example 2 except that the positions of the array substrate 5 and the counter substrate 7 were changed. The rubbing direction of the array substrate 5 was 45 °, and the rubbing direction of the counter substrate 7 was 225 °.
  • Example 7 The switching mirror panel of Embodiment 1 was produced. Specifically, a switching mirror panel was produced in the same manner as in Example 4 except that the liquid crystal display device 18 was not disposed (not attached via the adhesive 22).
  • Example 8 The switching mirror device of Embodiment 2 was produced. Specifically, the liquid crystal display device 18 is not disposed (not attached via the adhesive 22), and the light absorber 21 is disposed on the back side of the switching mirror panel 1a in the same manner as in the fourth embodiment. A switching mirror device was fabricated. As the light absorber 21, a black plastic plate was used.
  • Example 9 The switching mirror device of Embodiment 3 was produced. Specifically, the light absorber 21 is disposed between the switching mirror panel 1 a and the liquid crystal display device 18, and the display surface (absorption polarizing plate 4 b side) of the liquid crystal display device 18 is opposite to the light absorber 21. A switching mirror device was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. As the light absorber 21, a black plastic plate was used.
  • Example 10 A switching mirror device of Embodiment 4 was produced. Specifically, a switching mirror device was produced in the same manner as in Example 4 except that the array substrate 5a in which the structure of the array substrate 5 was changed as follows was used.
  • array substrate 5a As the array substrate 5a, one produced by the following method was used.
  • a transparent conductive material ITO was formed on a transparent substrate 8a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Thereafter, the patterned transparent conductive film was baked to form a plurality of transparent wirings 9.
  • a transparent conductive film (ITO) was formed on the transparent insulating film 10 by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, another transparent wiring 9a was formed by baking the patterned transparent conductive film.
  • a transparent insulating material (organic insulating film) was applied so as to cover another transparent wiring 9a. Thereafter, another transparent insulating film 10a having an opening at the same position as the transparent insulating film 10 was formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive film was formed by depositing a transparent conductive material (ITO) on another transparent insulating film 10a by a sputtering method.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern.
  • the pixel electrode 11 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the array substrate 5a was obtained.
  • Example 11 A switching mirror device was produced in the same manner as in Example 10 except that the material of the organic insulating film 10 was changed to a silicon nitride (SiN) film.
  • array substrate 5a As the array substrate 5a, one produced by the following method was used.
  • a transparent conductive material ITO was formed on a transparent substrate 8a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Thereafter, the patterned transparent conductive film was baked to form a plurality of transparent wirings 9.
  • a transparent insulating material (SiN film) is formed by plasma CVD so as to cover the plurality of transparent wirings 9, and the transparent insulating film 10 (no opening is provided at this time) Formed.
  • a transparent conductive film (ITO) was formed on the transparent insulating film 10 by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to the transparent conductive film and the transparent insulating film 10, the transparent conductive film was patterned by peeling the resist pattern, and the opening was provided in the transparent insulating film 10 .
  • another transparent wiring 9a was formed by baking the patterned transparent conductive film.
  • a transparent insulating material (organic insulating film) was applied so as to cover another transparent wiring 9a. Thereafter, another transparent insulating film 10a having an opening at the same position as the transparent insulating film 10 was formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive film was formed by depositing a transparent conductive material (ITO) on another transparent insulating film 10a by a sputtering method.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern.
  • the pixel electrode 11 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the array substrate 5a was obtained.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the switching mirror device of Comparative Example 1.
  • the switching mirror device 117a includes a liquid crystal display device 118 and a switching mirror panel 101a in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel 101a includes a reflective polarizing plate 102, a liquid crystal panel 103a, and an absorption polarizing plate 104 in order from the back side to the front side.
  • the liquid crystal panel 103a includes an array substrate 105a, a liquid crystal layer 106, and a counter substrate 107 in order from the back side to the front side.
  • the array substrate 105a includes a transparent substrate 108a and a pixel electrode 111 disposed on the surface of the transparent substrate 108a on the liquid crystal layer 106 side.
  • the pixel electrode 111 is a planar (solid) electrode.
  • the counter substrate 107 includes a transparent substrate 108b and a common electrode 113 disposed on the surface of the transparent substrate 108b on the liquid crystal layer 106 side.
  • the common electrode 113 is a planar (solid) electrode.
  • the liquid crystal display device 118 includes a backlight 119, an absorption polarizing plate 104a, a display liquid crystal panel 120, and an absorption polarizing plate 104b in order from the back side to the front side.
  • the structural members of the switching mirror device of Comparative Example 1 were as follows.
  • the direction of the transmission axis, the reflection axis, and the absorption axis, the rubbing direction, and the orientation direction are positive (+) clockwise with respect to the longitudinal direction (long side) of the switching mirror device as a reference (0 °). Indicates the defined direction.
  • switching mirror panel 101a As the switching mirror panel 101a, a liquid crystal panel 103a having a reflective polarizing plate 102 attached to the back side and an absorption type polarizing plate 104 attached to the front side of the liquid crystal panel 103a was used.
  • the constituent members of the switching mirror panel 101a were as follows.
  • Reflective polarizing plate 102 Reflective polarizing plate manufactured by 3M (Product name: DBEF) Direction of transmission axis: 0 ° Direction of reflection axis: 90 °
  • Liquid crystal panel 103a A TN mode liquid crystal panel manufactured by the following method was used. First, after the array substrate 105a and the counter substrate 107 were washed, a horizontal alignment film was applied on each substrate. Next, temporary baking and main baking were sequentially performed on each applied horizontal alignment film. Then, the direction in which the rubbing directions in the state in which the array substrate 105a and the counter substrate 107 are bonded to each other after the main baking are orthogonal to each other (the rubbing direction of the array substrate 105a: 0 °, After the rubbing process was performed so that the rubbing direction was 90 °, the array substrate 105a and the counter substrate 107 were cleaned.
  • plastic bead spacers (diameter: 3 ⁇ m) were sprayed on the array substrate 105a, and a sealing material was applied on the counter substrate 107 by a seal printing method. Then, after the array substrate 105a and the counter substrate 107 were bonded together, baking was performed. Next, a liquid crystal material (refractive index anisotropy ⁇ n: 0.14, dielectric anisotropy ⁇ : 9) is injected between the array substrate 105a and the counter substrate 107 and sealed, thereby sealing the liquid crystal layer. 106 (thickness d: 3 ⁇ m) was formed. Thereafter, a realignment process was performed on the liquid crystal layer 106. As a result, a liquid crystal panel 103a (TN mode liquid crystal panel) was obtained.
  • a liquid crystal panel 103a TN mode liquid crystal panel
  • Array substrate 105a As the array substrate 105a, one produced by the following method was used. First, a transparent conductive material (ITO) was formed on a transparent substrate 108a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film. Next, a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the pixel electrode 111 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, an array substrate 105a was obtained.
  • ITO transparent conductive material
  • a substrate manufactured by the following method was used. First, a transparent conductive material (ITO) was formed on a transparent substrate 108b (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film. Next, a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the common electrode 113 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the counter substrate 107 was obtained.
  • ITO transparent conductive material
  • Liquid crystal display device 118 As the liquid crystal display device 118, a device having a backlight 119, an absorption polarizing plate 104a, a display liquid crystal panel 120, and an absorption polarizing plate 104b in this order from the back side to the front side was used.
  • the absorption polarizing plate 104a, the display liquid crystal panel 120, and the absorption polarizing plate 104b were as follows.
  • liquid crystal panel 120 for display MVA mode liquid crystal panel alignment direction (direction in which liquid crystal molecules tilt when voltage is applied): 45 °, -45 °
  • Comparative Example 2 A switching mirror device was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the liquid crystal panel 103a and the absorption polarizing plate 104 were changed as follows.
  • Liquid crystal panel 103a A VA-ECB mode liquid crystal panel manufactured by the following method was used. First, after the array substrate 105a and the counter substrate 107 were washed, a vertical alignment film was applied on each substrate. Next, temporary baking and main baking were sequentially performed on each applied vertical alignment film. Then, the rubbing directions of the state in which the array substrate 105a and the counter substrate 107 are bonded to each of the vertical alignment films after the main baking are antiparallel to each other (the rubbing direction of the array substrate 105a: 225 °, The rubbing process was performed so that the rubbing direction was 45 °, and then the array substrate 105a and the counter substrate 107 were washed.
  • plastic bead spacers (diameter: 7 ⁇ m) were sprayed on the array substrate 105a, and a sealing material was applied on the counter substrate 107 by a seal printing method. Then, after the array substrate 105a and the counter substrate 107 were bonded together, baking was performed. Next, a liquid crystal material (refractive index anisotropy ⁇ n: 0.2, dielectric anisotropy ⁇ : ⁇ 3) is injected between the array substrate 105a and the counter substrate 107 and sealed, thereby sealing the liquid crystal. Layer 106 (thickness d: 7 ⁇ m) was formed. Thereafter, a realignment process was performed on the liquid crystal layer 106.
  • liquid crystal panel 103a (VA-ECB mode liquid crystal panel) was obtained.
  • the liquid crystal retardation ( ⁇ nd) of the liquid crystal panel 103a was 1400 nm when measured with light having a wavelength of 550 nm.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the switching mirror device of Comparative Example 3.
  • a switching mirror device was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the configuration of the array substrate was changed.
  • the switching mirror device 117b includes a liquid crystal display device 118 and a switching mirror panel 101b in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel 101b includes a reflective polarizing plate 102, a liquid crystal panel 103b, and an absorption polarizing plate 104 in order from the back side to the front side.
  • the liquid crystal panel 103b includes an array substrate 105b, a liquid crystal layer 106, and a counter substrate 107 in order from the back side to the front side.
  • the array substrate 105b includes a transparent substrate 108a, a transparent wiring 109 disposed on the surface of the transparent substrate 108a on the liquid crystal layer 106 side, a transparent insulating film 110 covering the transparent wiring 109, and the liquid crystal layer 106 side of the transparent insulating film 110. And a pixel electrode 111 disposed on the surface of the substrate.
  • the transparent wiring 109 overlaps with the pixel electrode 111.
  • the pixel electrode 111 is electrically connected to the transparent wiring 109 and the contact portion 112 through an opening provided in the transparent insulating film 110.
  • FIG. 11 is a schematic plan view showing the array substrate in FIG. FIG. 11 shows the entire array substrate, and the cross section of the portion corresponding to the line segment a-a ′ in FIG. 11 corresponds to the cross section of the array substrate in FIG. 10.
  • the array substrate 105b is divided into a plurality of pixel regions Pr, and each of the plurality of pixel regions Pr has a pixel electrode 111 in order from the liquid crystal layer 6 side as shown in FIG.
  • a transparent insulating film 110 and a transparent wiring 109 overlapping the pixel electrode 111 are disposed.
  • the pixel electrode 111 corresponds to a segment electrode.
  • An integrated circuit 114 is disposed at the end of the array substrate 105b (transparent substrate 108a).
  • the integrated circuit 114 is connected to a plurality of transparent wirings 109. Unlike each embodiment (FIG. 2), each transparent wiring 109 extends only from the integrated circuit 114 to the contact portion 112 with each pixel electrode 111. Moreover, the length of each transparent wiring 109 is not the same.
  • One end of a flexible printed circuit board 115 is connected to a wiring (not shown) derived from the integrated circuit 114.
  • a drive circuit 116 for applying a voltage to the integrated circuit 114 is connected to the other end of the flexible printed board 115.
  • array substrate 105b As the array substrate 105b, one produced by the following method was used.
  • a transparent conductive material ITO was formed on a transparent substrate 108a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the transparent wiring 109 was formed by baking the patterned transparent conductive film.
  • a transparent conductive material (ITO) was formed on the transparent insulating film 110 by sputtering to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the pixel electrode 111 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, an array substrate 105b was obtained.
  • the switching mirror panel of each example described above has a configuration in which a reflective polarizing plate is disposed on the back side and an absorbing polarizing plate is disposed on the front side, but the absorbing polarizing plate is provided on both the back side and the front side.
  • a configuration in which is arranged is shown as a reference example.
  • 12 is a schematic cross-sectional view showing the switching mirror panel of Reference Example 1.
  • the switching mirror panel 201 includes an absorption polarizing plate 204a, a liquid crystal panel 203, and an absorption polarizing plate 204b in order from the back side to the front side.
  • the liquid crystal panel 203 includes an array substrate 205, a liquid crystal layer 206, and a counter substrate 207 in order from the back side to the front side.
  • the array substrate 205 includes a transparent substrate 208a, a plurality of transparent wirings 209 disposed on the surface of the transparent substrate 208a on the liquid crystal layer 206 side, a transparent insulating film 210 covering the plurality of transparent wirings 209, and a transparent insulating film 210 And a pixel electrode 211 disposed on the surface on the liquid crystal layer 206 side.
  • the plurality of transparent wirings 209 overlap with the pixel electrode 211.
  • the pixel electrode 211 is electrically connected to at least one (only one in FIG. 12) of the plurality of transparent wirings 209 through the opening provided in the transparent insulating film 210 through the contact portion 212. .
  • the configuration of the array substrate 205 (the length and number of the plurality of transparent wirings 209, etc.) is the same as the configuration shown in FIG.
  • the counter substrate 207 includes a transparent substrate 208b and a common electrode 213 disposed on the surface of the transparent substrate 208b on the liquid crystal layer 206 side.
  • the common electrode 213 is a planar (solid) electrode.
  • the switching mirror panel 201 can be used as a see-through display based on the following principle.
  • the liquid crystal panel 203 is a TN mode liquid crystal panel. If the transmission axis of the absorptive polarizing plate 204a and the transmission axis of the absorptive polarizing plate 204b are orthogonal to each other, no voltage is applied to the liquid crystal panel 203 when no voltage is applied (so that optical rotation is exhibited). In the state), the transparent mode is realized. On the other hand, as the voltage is applied to the liquid crystal panel 203, the transmittance gradually decreases, and finally, the incident light from the back side of the absorption polarizing plate 204a cannot pass through the absorption polarizing plate 204b. That is, a black display state is realized. Therefore, according to the switching mirror panel 201, grayscale display can be performed by changing the applied voltage.
  • the liquid crystal panel 203 by applying a voltage to some pixels of the liquid crystal panel 203, it is possible to display information such as characters and images by gray scale display. On the other hand, in the pixel to which no voltage is applied, the back side of the switching mirror panel 201 is visible.
  • the liquid crystal panel 203 is a VA-ECB mode liquid crystal panel. If the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 204a and the transmission axis of the absorption-type polarizing plate 204b are parallel, no voltage is applied to the liquid crystal panel 203 (a sufficient voltage is not applied so as not to exhibit birefringence). In the state), the transparent mode is realized. On the other hand, when a voltage is applied to the liquid crystal panel 203 (a state in which a sufficient voltage is applied so as to exhibit birefringence), transmission through the switching mirror panel 201 from the back side is caused by the birefringence of the liquid crystal panel 203. The light appears colored. Therefore, according to the switching mirror panel 201, color display can be performed by changing the applied voltage.
  • the plurality of transparent wirings 209 are arranged so as to overlap the pixel electrode 211, the plurality of transparent wirings 209 can be arranged efficiently, and moreover, a plurality of pixel regions (pixel electrodes) 211) can be reduced to, for example, several ⁇ m order. Therefore, it is possible to obtain a state in which a plurality of pixel areas (pixel electrodes 211) constitute one area.
  • the liquid crystal panel 203 is a TN mode liquid crystal panel, it is possible to realize a beautiful gray scale display without a feeling of dots.
  • the liquid crystal panel 203 is a VA-ECB mode liquid crystal panel, a beautiful color display without a dot feeling can be realized.
  • the see-through display using the thin film transistor array substrate has a lower transmittance than the present reference example.
  • the transmittance of the see-through display is further reduced due to light absorption of the color filter layer.
  • the field sequential color system is introduced, a high-speed response of the liquid crystal panel is required, and there is a concern about occurrence of a color break.
  • the structural members of the switching mirror panel of Reference Example 1 were as follows.
  • the direction of the transmission axis, the absorption axis, and the rubbing direction indicate directions defined as positive (+) clockwise with respect to the longitudinal direction (long side) of the switching mirror panel as a reference (0 °).
  • Liquid crystal panel 203 A VA-ECB mode liquid crystal panel manufactured by the following method was used. First, after the array substrate 205 and the counter substrate 207 were washed, a vertical alignment film was applied on each substrate. Next, temporary baking and main baking were sequentially performed on each applied vertical alignment film. Then, the rubbing directions in a state where the array substrate 205 and the counter substrate 207 are bonded to each of the vertical alignment films after the main baking are antiparallel to each other (the rubbing direction of the array substrate 205: 225 °, After the rubbing process was performed so that the rubbing direction was 45 °, the array substrate 205 and the counter substrate 207 were cleaned.
  • plastic bead spacers (diameter: 6 ⁇ m) were sprayed on the array substrate 205, and a sealing material was applied on the counter substrate 207 by a seal printing method. Then, after the array substrate 205 and the counter substrate 207 were bonded together, baking was performed. Next, a liquid crystal material (refractive index anisotropy ⁇ n: 0.2, dielectric anisotropy ⁇ : ⁇ 5) is injected between the array substrate 205 and the counter substrate 207 and sealed, thereby liquid crystal. A layer 206 (thickness d: 6 ⁇ m) was formed. Thereafter, a realignment process was performed on the liquid crystal layer 206. As a result, a liquid crystal panel 203 (VA-ECB mode liquid crystal panel) was obtained. The liquid crystal retardation ( ⁇ nd) of the liquid crystal panel 203 was 1200 nm when measured with light having a wavelength of 550 nm.
  • a transparent conductive material ITO was formed on a transparent substrate 208a (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method).
  • the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Thereafter, the patterned transparent conductive film was baked to form a plurality of transparent wirings 209.
  • a transparent insulating material (organic insulating film) was applied so as to cover the plurality of transparent wirings 209. Thereafter, a transparent insulating film 210 having an opening was formed by sequentially performing exposure, development, and baking on the applied transparent insulating material.
  • a transparent conductive material (ITO) was formed on the transparent insulating film 210 by sputtering to form a transparent conductive film.
  • a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the pixel electrode 211 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, an array substrate 205 was obtained.
  • a substrate manufactured by the following method was used. First, a transparent conductive material (ITO) was formed on a transparent substrate 208b (glass substrate) by a sputtering method to form a transparent conductive film. Next, a resist was applied on the transparent conductive film, and a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern. Then, the common electrode 213 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result, the counter substrate 207 was obtained.
  • ITO transparent conductive material
  • a resist pattern was formed by sequentially performing exposure, baking, and development (a photolithography method). And after etching through a resist pattern with respect to a transparent conductive film, the transparent conductive film was patterned by peeling a resist pattern.
  • the common electrode 213 was formed by baking the patterned transparent conductive film. As a result
  • the switching mirror panel of Reference Example 1 had the same configuration as that of the switching mirror panel of Example 7 except that the absorption polarizing plate 204a was disposed instead of the reflective polarizing plate 2.
  • the high transmission absorption type polarizing plate (main transmittance k1: 89%) is arranged on the front side of the liquid crystal panel 203, but may be arranged on the back side, and on both the front side and the back side. You may arrange. Moreover, you may arrange
  • the transmittance of the switching mirror panel increases as a result.
  • the transmittance of the high transmission absorption type polarizing plate is too high, the degree of polarization is lowered, and there is a concern that the contrast is lowered.
  • the specularity of the mirror mode As the specularity of the mirror mode, the visibility of the mirror image was evaluated. Specifically, with respect to the switching mirror device of each example, the display liquid crystal panel of the liquid crystal display device was not displayed (powered off), and a voltage of 5 V was applied to all the pixels of the liquid crystal panel of the switching mirror panel ( Mirror mode). Then, under the environment of illuminance of 750 lx, 10 observers visually observed the switching mirror device of each example from the front side, and evaluated the visibility of the mirror image.
  • Example 1 since information such as characters and images by reflected light can be displayed in the mirror mode, the information display performance was superior to that of Comparative Example 1.
  • the second embodiment in the mirror mode, not only information such as characters and images by reflected light can be displayed, but also the color of the reflected light can be changed to various colors, or multiple colors of reflected light can exist simultaneously. Therefore, the information display performance and design were superior to those of Comparative Examples 1 and 2.
  • Example 2 the reflection unevenness was not visually recognized.
  • the lengths of the plurality of transparent wirings are the same, the parasitic capacitances of the transparent wirings are equal.
  • the potential of each pixel electrode becomes equal, uneven reflection did not occur in the mirror mode.
  • Comparative Example 3 reflection unevenness was visually recognized.
  • the lengths of the transparent wirings are not the same, and the potentials of the pixel electrodes are not equal due to the parasitic capacitance, and therefore, uneven reflection occurs in the mirror mode.
  • the display liquid crystal panel of the liquid crystal display device was set in a non-display state (power off). And while changing the applied voltage with respect to all the pixels of the liquid crystal panel of a switching mirror panel from 0V to 10V at intervals of 0.1V, the reflective chromaticity of the switching mirror device of each example is measured, and xy chromaticity is calculated from the measurement result. Calculated. The reflection chromaticity was measured using a desktop spectrocolorimeter (product name: CM-2600d, integrating sphere method) manufactured by Konica Minolta.
  • CM-2600d desktop spectrocolorimeter
  • the reflection measurement mode was an SCI (Special Component Included) mode, and the measurement wavelength range was 380 to 780 nm.
  • a D65 light source was used as external light incident from the front side of the switching mirror device of each example. Further, by changing the voltage applied to the liquid crystal panel from 0 V to 10 V, the liquid crystal panel was measured from 0 nm to 1145 nm in Example 2 and from 0 nm to 930 nm in Example 3 when measured with light having a wavelength of 550 nm. In Example 4, the phase difference could be changed from 0 nm to 1090 nm.
  • FIG. 13 is an xy chromaticity diagram derived from the measurement results of the reflection chromaticity with respect to the switching mirror device of Example 2.
  • FIG. 14 is an xy chromaticity diagram derived from the measurement results of the reflection chromaticity with respect to the switching mirror device of Example 3.
  • FIG. 15 is an xy chromaticity diagram derived from the measurement results of reflection chromaticity with respect to the switching mirror device of Example 4.
  • “ ⁇ ” open circle indicates a chromaticity point corresponding to the reflection chromaticity when the voltage applied to the liquid crystal panel is 0 V
  • “ ⁇ ” open square mark
  • the luminance L1 of the liquid crystal display device alone was measured from the front side.
  • the FFS mode liquid crystal display device used in Examples 3 and 4 was used as the liquid crystal display device for luminance measurement in each example.
  • a switching mirror panel was arranged on the front side of the liquid crystal display device to produce a switching mirror device. After that, the liquid crystal panel of the switching mirror panel is brought into a state in which no voltage is applied (a state where a sufficient voltage is not applied so that optical rotation or birefringence does not appear), that is, the switching mirror panel is in a transparent mode. In this state, the luminance L2 of the switching mirror device was measured from the front side.
  • the transmittance (unit:%) 100 ⁇ L2 / L1 of the switching mirror panel in the transparent mode was calculated from the luminance L1 and the luminance L2.
  • the luminance L1 and the luminance L2 are measured using a spectroradiometer (product name: SR-UL1) manufactured by Topcon in an environment with an illuminance of 0 lx. .
  • a liquid crystal panel of a switching mirror panel and a laminate excluding a backlight from a liquid crystal display device a laminate of an absorption polarizing plate, a liquid crystal panel for display, and an absorption polarizing plate
  • the said laminated body and the liquid crystal panel of the switching mirror panel were mounted in order in the front side of the backlight, and the sample for evaluation was produced.
  • the luminance of the evaluation sample was measured from the front side in a state where the liquid crystal panel of the switching mirror panel was in a state in which no voltage was applied (a state where a sufficient voltage was not applied so as not to exhibit birefringence).
  • the measurement of luminance was performed using a spectroradiometer (product name: SR-UL1) manufactured by Topcon Corporation in an environment with an illuminance of 0 lx, and the Y value after visual correction was used as the luminance.
  • Example 5 The evaluation results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the brightness of Example 5 was higher than that of Example 4 (indicated as simply brightness in Table 2). This is because Example 5 (89%) was higher in Example 5 (89%) than Example 4 (84%) in terms of the main transmittance k1 of the front-side absorption polarizing plate in the laminate. Therefore, according to Example 5, compared with Example 4, a switching mirror device with a brighter display mode display could be realized.
  • the switching mirror panel of each example was disposed on the front side of the backlight. Then, the transmission chromaticity of the switching mirror panel of each example is measured while changing the applied voltage to all the pixels of the liquid crystal panel of the switching mirror panel of each example from 0 V to 10 V at intervals of 0.1 V, and xy is determined from the measurement result. The chromaticity was calculated. Transmission chromaticity was measured using a spectroradiometer (product name: SR-UL1) manufactured by Topcon Corporation in an environment with an illuminance of 0 lx.
  • the liquid crystal panel has a phase difference from 0 nm to 1090 nm in Example 7 and from 0 nm to 1090 nm in Reference Example 1 when measured with light having a wavelength of 550 nm. Was able to change.
  • FIG. 16 is an xy chromaticity diagram derived from transmission chromaticity measurement results for the switching mirror panel of Example 7.
  • FIG. 17 is an xy chromaticity diagram derived from transmission chromaticity measurement results for the switching mirror panel of Reference Example 1.
  • “ ⁇ ” (open circle) indicates a chromaticity point corresponding to the transmission chromaticity when the applied voltage to the liquid crystal panel is 0 V
  • “ ⁇ ” (open square) Indicates a chromaticity point corresponding to the transmission chromaticity when the voltage applied to the liquid crystal panel is 10V.
  • the switching mirror panel of Reference Example 1 cannot use incident light from the front side of the absorption polarizing plate 204b for display. Therefore, for example, when the back side (absorption polarizing plate 204a side) of the switching mirror panel of Reference Example 1 is used toward the ground, the display becomes darker than the switching mirror panel of Example 7. .
  • the switching mirror panel of Example 7 is incident from the front side of the absorption-type polarizing plate 4 even when the back side (the reflective polarizing plate 2 side) is used toward the ground. Color display can be performed by reflecting light. Therefore, according to the switching mirror panel of Example 7, as compared with the switching mirror panel of Reference Example 1, good display visibility is ensured under more various environments.
  • Example 3 The evaluation results are shown in Table 3. As shown in Table 3, in Example 4, moiré was observed even when an ND filter having a minimum transmittance of 0.1% was used (in Table 3, “ ⁇ 0.1” (less than 0.1%). On the other hand, in Example 10, the moiré disappears when the ND filter having a transmittance of 1.4% is used, and in Example 11, the moiré is obtained when the ND filter having the transmittance of 20% is used. Disappeared. That is, according to Examples 10 and 11, generation of moire was suppressed as compared with Example 4.
  • One embodiment of the present invention includes a reflective polarizing plate, a pair of opposing substrates, a liquid crystal panel including a liquid crystal layer disposed between the pair of substrates, and an absorption type in order from the back side to the front side.
  • a polarizing plate, and at least one of the pair of substrates is divided into a plurality of pixel regions, and each of the plurality of pixel regions includes, in order from the liquid crystal layer side, a pixel electrode, a transparent insulating film, and the above A plurality of transparent wirings overlapping with the pixel electrode, the pixel electrode being electrically connected to at least one of the plurality of transparent wirings through an opening provided in the transparent insulating film;
  • the front side of the polarizing plate Of incident light may be a switching mirror panel can be switched between mirror mode which is reflected by the reflective polarizer.
  • the following effects can be obtained.
  • the plurality of transparent wirings may have the same length.
  • the number of the plurality of transparent wirings may be the same for each of the plurality of pixel regions. According to such a configuration, the parasitic capacitances of the plurality of transparent wirings become equal, and when the same voltage is applied to the plurality of transparent wirings, the potentials of the plurality of pixel regions (the pixel electrodes) become equal. Therefore, in the mirror mode, there is no reflection unevenness and a uniform mirror surface state can be obtained.
  • another transparent insulating film and another plurality of transparent wirings overlapping with the pixel electrode are arranged in order from the liquid crystal layer side, and the plurality of transparent wirings And the plurality of other transparent wirings may be arranged at the same pitch with the transparent insulating film interposed therebetween and may not overlap each other. According to such a configuration, the generation of moire is sufficiently suppressed. Further, since the number of driveable pixel electrodes increases, the resolution of the liquid crystal panel can be increased.
  • the liquid crystal panel may be a birefringence mode liquid crystal panel. According to such a configuration, the present invention can be used even when a birefringence mode liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate may be parallel.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate may be orthogonal to each other. From the viewpoint of increasing the transmittance of the switching mirror panel in the transparent mode, the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate are preferably parallel.
  • the liquid crystal panel of the birefringence mode can be switched between a non-coloring mode that does not change the polarization state of the polarized light and a coloring mode that changes the polarization state of the polarized light when transmitting incident polarized light.
  • the liquid crystal panel in the birefringence mode may change the phase difference to a value larger than 275 nm when measured with light having a wavelength of 550 nm.
  • the color of reflected light can be adjusted in the mirror mode, or the color of transmitted light that passes through the switching mirror panel from the back side can be adjusted in the transparent mode. .
  • the liquid crystal panel may be an optical rotation mode liquid crystal panel. According to such a configuration, the present invention can be used even when an optical rotation mode liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel.
  • the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate may be orthogonal to each other. Further, the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate may be parallel. From the viewpoint of increasing the transmittance of the switching mirror panel in the transparent mode, it is preferable that the transmission axis of the reflective polarizing plate and the transmission axis of the absorption polarizing plate are orthogonal to each other.
  • Another embodiment of the present invention may be a switching mirror device including a display device having a polarizing plate and the switching mirror panel in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel switches between a state where the image of the display device is displayed (transparent mode) and a state where information such as characters and images by reflected light is displayed (mirror mode). Can do.
  • the display device may be a liquid crystal display device. According to such a configuration, the present invention can be used even when a liquid crystal display device is used as the display device.
  • the type of the display device is not particularly limited as long as it has a polarizing plate.
  • an organic electroluminescence display device provided with an absorption-type circular polarizing plate for antireflection
  • a display device that emits polarized light such as a MEMS display with a polarizing plate attached thereto, can be used.
  • a so-called 3D display capable of observing a stereoscopic (3D) image may be used.
  • the 3D-compatible display it is possible to provide a natural depth feeling to the display area as well as the mirror area, the design of the switching mirror device is further improved, and the switching mirror device is utilized in various applications. Can do.
  • the stereoscopic image display method of the 3D-compatible display is not particularly limited, and any method can be used, but a naked-eye method that does not require glasses is preferable.
  • Examples of the naked-eye 3D display include a lenticular lens method and a parallax barrier method.
  • the polarizing plate which the said display apparatus has refers to an absorption-type polarizing plate or a reflection-type polarizing plate, and does not refer to special polarizing plates other than these polarizing plates.
  • Each of the absorption-type polarizing plate and the reflective-type polarizing plate includes a linearly polarizing plate and a circularly polarizing plate (a ⁇ / 4 plate laminated on a linearly polarizing plate).
  • a linear polarizing plate belonging to the absorption polarizing plate is generally expressed as an absorption polarizing plate (“straight line” is not written).
  • a circularly polarizing plate belonging to the absorbing polarizing plate may be referred to as an absorbing circular polarizing plate.
  • Another aspect of the present invention may be a switching mirror device including a light absorber and the switching mirror panel in order from the back side to the front side.
  • the switching mirror panel can switch between a state where the light absorber is displayed (transparent mode) and a state where information such as characters and images by reflected light is displayed (mirror mode). it can.
  • Another aspect of the present invention includes a display device, a light absorber, and the switching mirror panel in order from the back side to the front side, and the display surface of the display device is the light absorber. It may be a switching mirror device on the opposite side. According to this aspect, the switching mirror panel displays the state in which the light absorber is displayed (transparent mode) on the side opposite to the display surface of the display device, and information such as characters and images by reflected light. Can be switched to a state (mirror mode).

Abstract

本発明は、透過率が高く、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報が表示可能なスイッチングミラーパネルを提供する。本発明のスイッチングミラーパネルは、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板と、対向する一対の基板、及び、上記一対の基板間に配置される液晶層を有する液晶パネルと、吸収型偏光板とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、複数の画素領域に分割され、上記複数の画素領域の各々には、上記液晶層側から順に、画素電極と、透明絶縁膜と、上記画素電極と重畳する複数の透明配線とが配置され、上記画素電極は、上記透明絶縁膜に設けられる開口を介して、上記複数の透明配線のうちの少なくとも1つと電気的に接続され、上記画素電極に印加された電圧により上記液晶層中の液晶分子の配向が制御されることによって、透明モードとミラーモードとに切り換え可能であるものである。

Description

スイッチングミラーパネル、及び、スイッチングミラーデバイス
本発明は、スイッチングミラーパネル、及び、スイッチングミラーデバイスに関する。より詳しくは、背面側の画像等が視認可能な透明モードとミラーとして機能するミラーモードとに切り換え可能なスイッチングミラーパネル、及び、上記スイッチングミラーパネルを備えるスイッチングミラーデバイスに関するものである。
近年、デジタルサイネージ等の用途として、表示装置の観察面側にハーフミラー層を配置することで、表示装置にミラーとしての機能を付与するミラーディスプレイが提案されている(例えば、特許文献1~5参照)。ミラーディスプレイは、表示装置から出射される表示光による画像表示を行うとともに、外光を反射することによりミラーとしても使用される。
特許第3419766号公報 特許第4348061号公報 特許第4211344号公報 特開2004-125886号公報 特許第4927557号公報
ハーフミラー層としては、反射機能を有する光学部材が用いられ、例えば、多層型反射型偏光板等の反射型偏光板が検討されている。反射型偏光板は、入射光のうちの反射軸と平行な方向の偏光を反射し、その反射軸と直交する方向の偏光を透過させる機能を有するものである。そのため、反射型偏光板によれば、表示装置から出射される光を表示光として観察面側へ透過させ、その表示光の偏光方向と直交する方向の外光を観察面側へ反射することができる。反射型偏光板をハーフミラー層として用いるミラーディスプレイは、このような原理を利用して、ディスプレイモード及びミラーモードの切り換えを行っている。しかしながら、このようなミラーディスプレイによれば、反射型偏光板による外光の反射が常に存在するため、例えば、表示装置が黒表示を行う場合であっても、ミラーディスプレイが明るくなってしまうことがあった。つまり、反射型偏光板による外光の反射は、ディスプレイモードにおいて不要なものであり、ディスプレイモードの表示品位(例えば、視認性)を低下させてしまうことがあった。
これに対して、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板、液晶パネル、及び、吸収型偏光板を有するスイッチングミラーパネルがハーフミラー層として検討されている。スイッチングミラーパネルによれば、表示装置が画像表示を行うときに外光を反射しない透明モードと、表示装置が画像表示を行わないときに外光を反射するミラーモードとに切り換え可能である。しかしながら、従来のスイッチングミラーパネルによれば、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報を表示することができなかった。また、スイッチングミラーパネルの液晶パネルに金属配線が配置されている場合、透明モードにおいて、表示装置から出射される表示光が金属配線によって遮光され、透過率が低下してしまうことがあった。
上記特許文献1は、ハーフミラー層として、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光選択部材、透過偏光軸可変部、及び、吸収型偏光選択部材が配置される構成を開示している。しかしながら、上記特許文献1に記載の発明では、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報を表示することができなかった。また、上記特許文献2~5に記載の発明も同様に、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報を表示するものではなかった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、透過率が高く、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報が表示可能なスイッチングミラーパネルと、上記スイッチングミラーパネルを備えるスイッチングミラーデバイスとを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、透過率が高く、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報が表示可能なスイッチングミラーパネルについて種々検討したところ、スイッチングミラーパネルの液晶パネルが、複数の画素領域に分割されるアレイ基板を含む構成に着目した。そして、複数の画素領域の各々に、画素電極と、透明絶縁膜と、画素電極と重畳する複数の透明配線とが順に配置され、画素電極が、透明絶縁膜に設けられる開口を介して、複数の透明配線のうちの少なくとも1つと電気的に接続される構成を見出した。これにより、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板と、対向する一対の基板、及び、上記一対の基板間に配置される液晶層を有する液晶パネルと、吸収型偏光板とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、複数の画素領域に分割され、上記複数の画素領域の各々には、上記液晶層側から順に、画素電極と、透明絶縁膜と、上記画素電極と重畳する複数の透明配線とが配置され、上記画素電極は、上記透明絶縁膜に設けられる開口を介して、上記複数の透明配線のうちの少なくとも1つと電気的に接続され、上記画素電極に印加された電圧により上記液晶層中の液晶分子の配向が制御されることによって、上記反射型偏光板の背面側からの入射光が上記吸収型偏光板を透過する透明モードと、上記吸収型偏光板の前面側からの入射光が上記反射型偏光板で反射されるミラーモードとに切り換え可能であるスイッチングミラーパネルであってもよい。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、偏光板を有する表示装置と、上記スイッチングミラーパネルとを備えるスイッチングミラーデバイスであってもよい。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、光吸収体と、上記スイッチングミラーパネルとを備えるスイッチングミラーデバイスであってもよい。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、表示装置と、光吸収体と、上記スイッチングミラーパネルとを備え、上記表示装置の表示面は、上記光吸収体とは反対側であるスイッチングミラーデバイスであってもよい。
本発明によれば、透過率が高く、ミラーモードにおいて文字、画像等の情報が表示可能なスイッチングミラーパネルと、上記スイッチングミラーパネルを備えるスイッチングミラーデバイスとを提供することができる。
実施形態1のスイッチングミラーパネルを示す断面模式図である。 図1中のアレイ基板を示す平面模式図である。 実施形態1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 実施形態1の変形例1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 実施形態1の変形例2のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 実施形態2のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 実施形態3のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 実施形態4のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 比較例1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 比較例3のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。 図10中のアレイ基板を示す平面模式図である。 参考例1のスイッチングミラーパネルを示す断面模式図である。 実施例2のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。 実施例3のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。 実施例4のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。 実施例7のスイッチングミラーパネルに対する透過色度の測定結果から導出されたxy色度図である。 参考例1のスイッチングミラーパネルに対する透過色度の測定結果から導出されたxy色度図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
[実施形態1]
図1は、実施形態1のスイッチングミラーパネルを示す断面模式図である。図1に示すように、スイッチングミラーパネル1aは、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板2と、液晶パネル3と、吸収型偏光板4とを備えている。反射型偏光板2は、液晶パネル3の背面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。吸収型偏光板4は、液晶パネル3の前面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。本明細書中、「背面側」は、例えば、図1中では、スイッチングミラーパネル1aの下側(反射型偏光板2側)を指す。「前面側」は、例えば、図1中では、スイッチングミラーパネル1aの上側(吸収型偏光板4側)を指す。本実施形態において、スイッチングミラーパネル1aは前面側(吸収型偏光板4側)から観察される。
反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸との関係は、液晶パネル3の液晶配向モードに合わせて適宜設定することができる。透明モードの透明性(背景の視認性)とミラーモードの鏡面性(鏡像の視認性)とを良好にする観点からは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とは、平行である又は直交することが好ましい。本明細書中、「2つの透過軸が平行である」とは、両者のなす角度が0±3°の範囲内であることを指し、好ましくは0±1°の範囲内であり、より好ましくは0±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは0°(完全に平行)である。2つの透過軸が直交するとは、両者のなす角度が90±3°の範囲内であることを指し、好ましくは90±1°の範囲内であり、より好ましくは90±0.5°の範囲内であり、特に好ましくは90°(完全に直交)である。
反射型偏光板2としては、例えば、多層型反射型偏光板、ナノワイヤーグリッド偏光板、コレステリック液晶の選択反射を用いる反射型偏光板等を用いることができる。多層型反射型偏光板としては、例えば、スリーエム社製の反射型偏光板(製品名:DBEF)等が挙げられる。コレステリック液晶の選択反射を用いる反射型偏光板としては、例えば、日東電工社製の反射型偏光板(製品名:PCF)等が挙げられる。反射型偏光板2の反射率及び透過率は特に限定されず、2枚以上の反射型偏光板を互いの透過軸をずらして積層することによって、任意に調整可能である。本明細書中、「反射率」は、特に断りがない限り、視感反射率を指す。
吸収型偏光板4としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたもの等を用いることができる。吸収型偏光板は、入射光のうちの吸収軸と平行な方向の偏光を吸収し、その吸収軸と直交する透過軸と平行な方向の偏光を透過させる機能を有するものである。
吸収型偏光板4の平行透過率は、37%以上、50%以下であることが好ましく、37%以上、43%以下であることがより好ましく、37%以上、40%以下であることが更に好ましく、38%以上、39%以下であることが特に好ましい。吸収型偏光板4の平行透過率が37%以上である場合、透明モードにおけるスイッチングミラーパネル1aの透過率がより高まる。透明モードにおけるスイッチングミラーパネル1aの透過率を高める観点からは、吸収型偏光板4の平行透過率が高いことが望ましい。しかしながら、吸収型偏光板4の平行透過率が高過ぎると、その偏光度が低下するため、スイッチングミラーパネル1aの性能(透明モードとミラーモードとの切り換え性能)が充分に得られなくなる懸念がある。
液晶パネル3は、アレイ基板5と、アレイ基板5に対向する対向基板7と、両基板間に配置される液晶層6とを有している。アレイ基板5、及び、対向基板7は、液晶層6を挟持するように、シール材(図示せず)を介して貼り合わされている。
アレイ基板5は、透明基板8aと、透明基板8aの液晶層6側の表面上に配置される複数の透明配線9と、複数の透明配線9を覆う透明絶縁膜10と、透明絶縁膜10の液晶層6側の表面上に配置される画素電極11とを有している。複数の透明配線9は、画素電極11と重畳している。画素電極11は、透明絶縁膜10に設けられる開口を介して、複数の透明配線9のうちの少なくとも1つ(図1中では、1つのみ)とコンタクト部12で電気的に接続されている。
図1中、画素電極11と透明配線9とは直に接続されているが、導電膜を介して接続されていてもよい。導電膜としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)等から構成される透明導電膜;アルミニウム、チタン等から構成される金属膜が挙げられる。スイッチングミラーパネル1aの透過率を高める観点から、画素電極11と透明配線9とは、直に接続されている、又は、透明導電膜を介して接続されていることが好ましい。更に、スイッチングミラーパネル1aを効率的に製造する観点から、画素電極11と透明配線9とは直に接続されていることがより好ましい。これに対して、画素電極11と透明配線9とが金属膜を介して接続されている場合、スイッチングミラーパネル1aへの入射光が金属膜によって遮光され、スイッチングミラーパネル1aの透過率が低下する懸念がある。本明細書中、「透明」とは、光透過率が80%以上である状態を指す。
透明基板8aとしては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。
透明配線9、及び、画素電極11の材料としては、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)等が挙げられる。
透明絶縁膜10の材料としては、例えば、有機絶縁膜、窒化膜等が挙げられる。
アレイ基板5において、液晶層6中の液晶分子の配向を制御する配向膜が画素電極11を覆うように配置されていてもよい。配向膜としては、従来公知の方法で形成されるものを用いることができる。
図2は、図1中のアレイ基板を示す平面模式図である。図2はアレイ基板全体を示しており、図2中の線分A-A’に対応する部分の断面は、図1中のアレイ基板の断面に相当する。図2に示すように、アレイ基板5は、複数の画素領域PRに分割されており、複数の画素領域PRの各々には、図1に示すように、液晶層6側から順に、画素電極11と、透明絶縁膜10と、画素電極11と重畳する複数の透明配線9とが配置されている。本実施形態において、画素電極11は、セグメント電極に相当する。アレイ基板5によれば、複数の透明配線9が画素電極11と重畳して配置されているため、複数の透明配線9を効率的に配置することができ、更に、複数の画素領域PR(画素電極11)間のスペースを、例えば、数μmオーダーまで狭くすることができる。よって、複数の画素領域PR(画素電極11)があたかも1つの領域を構成するような状態が得られるため、ミラーモードの鏡面性が高まる。また、アレイ基板5には、金属配線ではなく、透明配線9が配置されているため、スイッチングミラーパネル1aの透過率が高まる。
アレイ基板5(透明基板8a)の端部には、集積回路(IC)14が配置されている。集積回路14は、複数の透明配線9と接続されている。集積回路14によれば、各透明配線9を介して、各画素電極11に電圧(信号)を印加する(送る)ことができる。各透明配線9は、集積回路14から各画素電極11とのコンタクト部12よりも長く伸びている。集積回路14から導出される配線(図示せず)には、フレキシブルプリント基板(FPC)15の一端が接続されている。フレキシブルプリント基板15の他端には、集積回路14に電圧を印加するための駆動回路16が接続されている。
集積回路14としては、例えば、チップ・オン・グラス(COG)ドライバが挙げられる。
複数の透明配線9の長さは、図2に示すように、互いに同じであることが好ましい。更に、複数の透明配線9の数は、図2に示すように、複数の画素領域PR毎に同じであることが好ましい。このような構成によれば、各透明配線9の寄生容量が同等になり、各透明配線9に同じ電圧を印加すると、各画素電極11の電位が同等になる。そのため、ミラーモードにおいて、反射ムラがなく、均一な鏡面状態が得られる。
アレイ基板5は、例えば、以下の方法で製造される。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(例えば、ITO)を透明基板8a上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線9を形成する。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(例えば、有機絶縁膜)を、複数の透明配線9を覆うように塗布する。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられる透明絶縁膜10を形成する。
(3)画素電極の形成
透明導電材料(例えば、ITO)を透明絶縁膜10上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極11を形成する。以上の結果、アレイ基板5が得られる。
対向基板7は、透明基板8bと、透明基板8bの液晶層6側の表面上に配置される共通電極13とを有している。共通電極13は、平面状(ベタ状)の電極である。
透明基板8bとしては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等が挙げられる。
共通電極13の材料としては、例えば、ITO、IZO、ZnO等が挙げられる。
対向基板7は、例えば、下記の方法で製造される。まず、透明導電材料(例えば、ITO)を透明基板8b上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、共通電極13を形成する。以上の結果、対向基板7が得られる。
スイッチングミラーパネル1aの役割は透明モードとミラーモードとの切り換えであるため、アレイ基板5、及び、対向基板7にカラーフィルタ層を配置する必要はない。また、バックライトを配置する必要もない。
本実施形態では、液晶パネル3において、アレイ基板5が背面側に、対向基板7が前面側に配置される構成を示したが、対向基板7が背面側に、アレイ基板5が前面側に配置される構成(後述する実施形態1の変形例2)であってもよく、アレイ基板5が背面側及び前面側に配置される構成であってもよい。
液晶パネル3の液晶配向モードとしては、例えば、TN(Twisted Nematic)モード、VA-ECB(Vertical Alignment-Electrically Controlled Birefringence)モード等が挙げられる。
TNモードは、旋光性を利用する液晶配向モード(以下、旋光モードとも言う。)である。TNモードの液晶パネルを構成する一対の基板上には、水平配向膜が配置されている。液晶層6を構成する液晶材料としては、正の誘電率異方性を有する液晶材料が用いられる。
TNモードの液晶パネルにおいて、一対の基板上に配置される水平配向膜には、互いに直交する方向にラビング処理が施される。そのため、電圧無印加時に、液晶層6中の液晶分子は一対の基板の一方から他方に向かって徐々に捩れて水平配向し、その結果、一対の基板近傍の液晶分子は互いに90°捩れた状態で水平配向する。TNモードの液晶パネルによれば、電圧無印加時に、その背面側に配置される偏光板(以下、背面側偏光板とも言う。)を透過した直線偏光は、液晶分子の捩れに沿って進み、最終的にその偏光方向が90°回転する。この場合、背面側偏光板の透過軸と、液晶パネルの前面側に配置される偏光板(以下、前面側偏光板とも言う。)の透過軸とを直交させると、背面側偏光板を透過した直線偏光は、前面側偏光板を透過することができる。
一方、充分な電圧を印加すると、一対の基板間に発生する電界によって、液晶分子は各基板面に対して垂直配向し、その捩れが解消されるため、旋光性が消失する。この場合、背面側偏光板の透過軸と、前面側偏光板の透過軸とを直交させると、背面側偏光板を透過した直線偏光は、前面側偏光板を透過することができない。旋光性は波長分散(波長依存性)が小さいため、TNモードの液晶パネルにおいては、電圧印加の有無に関わらず、その透過光の色が無彩色に近い。
VA-ECBモードは、液晶分子の複屈折性を利用する液晶配向モード(以下、複屈折モードとも言う。)である。複屈折モードは、液晶分子への印加電圧を変化させることによって、位相差を変化させるモードである。複屈折モードの液晶パネルによれば、背面側偏光板を透過した直線偏光は、液晶パネルの複屈折性によってその偏光状態が変化し、通常は、付与される位相差の大きさに応じた楕円率を有する楕円偏光に変換される。よって、このように変換された楕円偏光が前面側偏光板を透過する量は、その楕円率(すなわち、印加電圧)によって変化することになる。
例えば、VA-ECBモードの液晶パネルを構成する一対の基板上には、垂直配向膜が配置されている。液晶層を構成する液晶材料としては、負の誘電率異方性を有する液晶材料が用いられる。
VA-ECBモードの液晶パネルにおいて、電圧無印加時に、液晶分子は各基板面に対して垂直配向するため、位相差はゼロである。VA-ECBモードの液晶パネルによれば、電圧無印加時に、背面側偏光板の透過軸と、前面側偏光板の透過軸とを平行にすると、両透過軸に平行な方向の直線偏光は、その偏光状態が変化することなく透過する。よって、VA-ECBモードの液晶パネルにおいては、電圧無印加時に、その透過光の色が無彩色となる。
一方、電圧を印加していくと、液晶分子は各基板面に対して平行な方向に徐々に倒れ、それに伴って位相差が徐々に増加する。その結果、液晶パネルの透過率が徐々に低下し、例えば、位相差が275nmであるときに波長550nmの光の透過率が最小となる。これは、透過軸が互いに平行な2枚の偏光板の間に位相差Rの媒質が配置される構成に対して、波長λの光を入射させる場合、その透過率は[cos(π×R/λ)]に比例するためであり、例えば、位相差Rが波長λの半分のときに透過率が最小となる。ちなみに、波長550nmの光は、人間の視感度が最も高い波長の光である。
上述したような複屈折性による効果、すなわち、入射する偏光の偏光状態を変化させる効果、及び、その透過率を変化させる効果は、波長分散が大きい。そのため、複屈折モードの液晶パネルにおいては、通常、位相差がゼロである状態を除いて、その透過光の色が無彩色にならない。すなわち、複屈折モードの液晶パネルは、入射する偏光を透過させるときに、その偏光の偏光状態を変化させない非着色モード(位相差がゼロである状態)と、その偏光の偏光状態を変化させる着色モード(位相差がゼロではない状態)とに切り換え可能である。非着色モードは、例えば、VA-ECBモードの液晶パネルにおいては、電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)に相当する。着色モードは、例えば、VA-ECBモードの液晶パネルにおいては、電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)に相当する。
スイッチングミラーパネル1aは、以下の原理で、透明モードとミラーモードとに切り換え可能である。すなわち、スイッチングミラーパネル1aは、シースルーディスプレイとして使用可能である。ここで、透明モードは、画素電極11に印加された電圧により液晶層6中の液晶分子の配向が制御されることによって、反射型偏光板2の背面側からの入射光が吸収型偏光板4を透過する状態である。ミラーモードは、画素電極11に印加された電圧により液晶層6中の液晶分子の配向が制御されることによって、吸収型偏光板4の前面側からの入射光が反射型偏光板2で反射される状態である。以下では、下記の仕様例について説明する。
(仕様例1-1)液晶パネル3がTNモードの液晶パネルである場合
(仕様例1-2)液晶パネル3がVA-ECBモードの液晶パネルである場合
(仕様例1-1)
まず、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合について説明する。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧無印加時(旋光性が発現するように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過することで直線偏光となる。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する際に、液晶分子の捩れに沿って進むことでその偏光方向が90°回転し、反射型偏光板2の透過軸と直交する方向に振動する直線偏光となる。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と直交する吸収型偏光板4を透過する。
一方、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で背面側に反射される。
以上より、透明モードにおいて、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。また、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4、及び、液晶パネル3(電圧無印加時)を経て反射型偏光板2を透過し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。よって、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、スイッチングミラーパネル1aの背面側の視認性が低下することもない。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧印加時(旋光性が消失するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光方向が変化することなく、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する。液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)に電圧を印加することによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、反射光は色づいて見えない(無彩色である)。一方、電圧が印加されていない画素では、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。
次に、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合について説明する。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧印加時(旋光性が消失するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過することで直線偏光となる。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、その偏光方向が変化することなく、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と平行である吸収型偏光板4を透過する。
一方、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で背面側に反射される。
以上より、透明モードにおいて、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。また、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4、及び、液晶パネル3(電圧印加時)を経て反射型偏光板2を透過し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。よって、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、スイッチングミラーパネル1aの背面側の視認性が低下することもない。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧無印加時(旋光性が発現するように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する際に、液晶分子の捩れに沿って進むことでその偏光方向が90°回転し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する方向に振動する直線偏光となる。液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と直交する反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)を電圧無印加状態にすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、電圧が印加されている画素では、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。
液晶パネル3が旋光モード(例えば、TNモード)の液晶パネルである場合、透明モードにおけるスイッチングミラーパネル1aの透過率を高める観点からは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とは直交することが好ましい。これは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合、上述したように、透明モードは液晶パネル3の電圧印加時に実現され、位相差が存在するためである。
(仕様例1-2)
まず、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合について説明する。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過することで直線偏光となる。ここで、液晶パネル3の位相差はゼロであるため、反射型偏光板2を透過した直線偏光は、その偏光状態が変化することなく(非着色モード)、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と平行である吸収型偏光板4を透過する。
一方、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で背面側に反射される。
以上より、透明モードにおいて、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。また、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4、及び、液晶パネル3(電圧無印加時)を経て反射型偏光板2を透過し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。よって、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、スイッチングミラーパネル1aの背面側の視認性が低下することもない。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し(着色モード)、楕円偏光に変換される。そして、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過する。これに対して、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で直線偏光として反射される。そして、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し、楕円偏光に変換される。その後、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過し、前面側に反射光として出射される。液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)に電圧を印加することによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、複屈折性による偏光状態の変化、並びに、それに伴う透過率及び反射率の変化は波長分散が大きいため、反射光の強度は波長によって異なることになる。すなわち、ミラーモードにおいて、反射光が色づいて見える。一方、電圧が印加されていない画素では、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。
液晶パネル3が複屈折モード(例えば、VA-ECBモード)の液晶パネルである場合、反射光の色は、液晶パネル3が付与する実効的な位相差によって調整可能である。本明細書中、「実効的な位相差」(単に、位相差とも言う。)は、複屈折モードの液晶パネルに対してある大きさの電圧を印加した状態で、その法線方向から観測される位相差のことを指す。例えば、VA-ECBモードの液晶パネルにおいて、電圧無印加時に、液晶分子は各基板面に対して垂直配向するため、実効的な位相差はゼロである。一方、電圧を印加していくと、液晶分子は各基板面に対して平行な方向に徐々に倒れ、それに伴って実効的な位相差が徐々に増加する。そして、すべての液晶分子が各基板面に対して平行な方向に一様に倒れたときに、実効的な位相差が最大となる。ここで、液晶パネル3を構成する液晶(液晶層6)の屈折率異方性をΔn、厚みをdとすると、実効的な位相差の最大値は、原理的に、Δnd(以下、液晶リタデーションとも言う。)となる。
実際の液晶パネル3の構成及び材料では、すべての液晶分子が一様に配向することは実質的に難しく、一般的には、液晶層6の厚み方向及び水平方向の少なくとも一方に対して一様に分布していない。例えば、基板近傍に存在する液晶分子は、配向膜の配向規制力のために、電圧印加時にも動きにくい。これに対して、厚み方向の中心部付近に存在する液晶分子は、電圧印加時に動きやすいため、液晶分子の配向状態は厚み方向に対して一様ではない。このような理由により、実効的な位相差の最大値は、実際は、液晶リタデーション(Δnd)と完全に一致せず、液晶リタデーションよりもやや小さくなる。しかしながら、液晶リタデーションが大きいほど、実効的な位相差の最大値が大きくなり、複屈折モードの液晶パネル3で実現可能な位相差の範囲が広がることには違いない。そのため、反射光の色を調整するためには、複屈折モードの液晶パネル3の液晶リタデーションをどのような値に設定するかが重要であり、液晶リタデーションが大きいほど好ましい。
上述したように、複屈折モードの液晶パネル3の透過率は、原理的に、実効的な位相差が入射光の波長の半分のときに最小となる。すなわち、実効的な位相差を、入射光の波長の半分よりも大きな値まで変化させることは、液晶分子の配向状態を充分に変化させる、例えば、VA-ECBモードの液晶パネルの場合、液晶分子が各基板面に対して垂直配向した状態から水平配向した状態へ変化させることに相当する。よって、着色モードにおいて、複屈折モードの液晶パネル3が、入射光の波長の半分よりも大きな位相差(実効値)を付与すれば、反射光の色を調整することができる。このような複屈折モードの液晶パネル3の位相差は、通常、人間の視感度が最も高い波長550nmの光に対して設計される。そのため、着色モードにおいて、複屈折モードの液晶パネル3は、波長550nmの光で測定したときに275nmよりも大きな値まで位相差を変化させることが好ましい。これにより、反射光の色を調整することができる。本明細書中、「275nmよりも大きな値まで位相差を変化させる」とは、位相差を最大Xまで変化させ、かつ、位相差Xが275nmよりも大きな値であることを指す。
次に、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合について説明する。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過することで直線偏光となる。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し(着色モード)、楕円偏光に変換される。そして、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過する。これに対して、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
一方、反射型偏光板2の背面側からの入射光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で背面側に反射される。
以上より、透明モードにおいて、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。この場合、複屈折性による偏光状態の変化、及び、それに伴う透過率の変化は波長分散が大きいため、背面側からスイッチングミラーパネル1aを透過する透過光の強度は波長によって異なることになる。すなわち、透明モードにおいて、透過光が色づいて見える。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
まず、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。ここで、液晶パネル3の位相差はゼロであるため、吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光状態が変化することなく(非着色モード)、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)を電圧無印加状態にすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、反射光は色づいて見えない(無彩色である)。一方、電圧が印加されている画素では、スイッチングミラーパネル1aの背面側が視認可能である。
液晶パネル3が複屈折モード(例えば、VA-ECBモード)の液晶パネルである場合、透明モードにおけるスイッチングミラーパネル1aの透過率を高める観点からは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とは平行であることが好ましい。これは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合、上述したように、透明モードは液晶パネル3の電圧印加時に実現され、位相差が存在するためである。
図3は、実施形態1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。図3に示すように、スイッチングミラーデバイス17aは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置18と、スイッチングミラーパネル1aとを備えている。本実施形態では、スイッチングミラーパネル1aと液晶表示装置18とが離間して(空気層を介して)配置される構成を示したが、両者が粘着剤等を介して貼り合わされる構成(後述する実施形態1の変形例1)であってもよい。
液晶表示装置18は、背面側から前面側に向かって順に、バックライト19と、吸収型偏光板4aと、表示用液晶パネル20と、吸収型偏光板4bとを有している。吸収型偏光板4aは、表示用液晶パネル20の背面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。吸収型偏光板4bは、表示用液晶パネル20の前面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。本実施形態において、液晶表示装置18は、前面側(吸収型偏光板4b側)から観察される。すなわち、液晶表示装置18の表示面は、スイッチングミラーパネル1a側である。
吸収型偏光板4aの透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸との関係は、表示用液晶パネル20の液晶配向モードに合わせて適宜設定することができる。透明モードにおける表示用液晶パネル20の画像の視認性と、ミラーモードにおける鏡像の視認性とを良好にする観点からは、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは平行であることが好ましい。なお、吸収型偏光板4bを省略し、その機能を反射型偏光板2に代替させてもよい。ただし、一般的に、反射型偏光板の偏光度は、吸収型偏光板の偏光度と比較して低いため、吸収型偏光板4bを省略すると、ディスプレイモードにおけるコントラストが低下する。逆に言えば、反射型偏光板2の偏光度が充分であれば、吸収型偏光板4bを省略することができる。吸収型偏光板4bを省略するためには、反射型偏光板2の偏光度は90%以上(コントラスト比が10以上)であることが好ましく、99%以上(コントラスト比が100以上)であることがより好ましい。
吸収型偏光板4a、及び、吸収型偏光板4bとしては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたもの等を用いることができる。
バックライト19の方式は特に限定されず、例えば、エッジライト方式、直下型方式等が挙げられる。バックライト19の光源の種類は特に限定されず、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極管(CCFL)等が挙げられる。
表示用液晶パネル20は、一対の基板間に液晶層を挟持する構成(図示せず)を有している。表示用液晶パネル20を構成する一対の基板は、液晶層を挟持するように、シール材を介して貼り合わされている。
表示用液晶パネル20を構成する一対の基板の種類は特に限定されず、例えば、薄膜トランジスタアレイ基板とカラーフィルタ基板との組み合わせ等が挙げられる。
薄膜トランジスタアレイ基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板上に、薄膜トランジスタ素子等の各種配線が配置される構成であってもよい。薄膜トランジスタ素子が有する半導体層の構成は特に限定されず、例えば、アモルファスシリコン、低温ポリシリコン、酸化物半導体等を含むものであってもよい。酸化物半導体の構成としては、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物、インジウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物等が挙げられる。酸化物半導体として、インジウム、ガリウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物を用いる場合は、オフリーク電流が少ないため、一旦電圧を印加すると、次のデータ信号(電圧)を書き込む(印加する)まで電圧印加状態を保持する休止駆動が可能となる。よって、低消費電力の観点からは、酸化物半導体として、インジウム、ガリウム、亜鉛、及び、酸素から構成される化合物を用いることが好ましい。
カラーフィルタ基板としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板等の透明基板上に、カラーフィルタ層等が配置される構成であってもよい。カラーフィルタ層の色の組み合わせは特に限定されず、例えば、赤色、緑色、及び、青色の組み合わせ、赤色、緑色、青色、及び、黄色の組み合わせ等が挙げられる。
表示用液晶パネル20の液晶配向モードは特に限定されず、例えば、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード、FFS(Fringe Field Switching)モード、VA(Vertical Alignment)モード、IPS(In-Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensated Birefringence)モード、TNモード等が挙げられる。
MVAモードの液晶パネルは、電圧無印加時に、負の誘電率異方性を有する液晶分子を各基板面に対して垂直配向させるものである。MVAモードの液晶パネルによれば、少なくとも一方の基板に配置されるリブ、スリット等の構造体によって、電圧印加時に、液晶分子の倒れる方向が複数の方向に制御されるため、広視野角を実現することができる。また、光配向膜の配向分割を利用したUVA(Ultra-violet induced multi-domain Vertical Alignment)モードも、MVAモードの一種である。
FFSモードの液晶パネルにおいて、一対の基板上に配置される配向膜には、互いに反平行(アンチパラレル)方向にラビング処理が施されているため、電圧無印加時に、液晶分子は各基板面に対して水平配向する。ここで、FFSモードの液晶パネルを構成する一対の基板のうちの一方には、液晶層側から順に、スリット状の上層電極(櫛歯電極)と、透明絶縁膜(例えば、窒化膜)と、平面状(ベタ状)の下層電極とが配置されている。このような構成によれば、上層電極と下層電極との間に電圧を印加することによって、フリンジ電界が発生する。よって、FFSモードの液晶パネルによれば、フリンジ電界によって液晶分子の配向方向を変化させることができ、その結果、透過光量が変化する。
本実施形態では、スイッチングミラーパネル1aの背面側に、液晶表示装置18が配置される構成を示したが、液晶表示装置18の代わりに、偏光板を有する他の表示装置が配置されていてもよい。他の表示装置としては、例えば、反射防止用の吸収型円偏光板が設けられた有機エレクトロルミネッセンス表示装置、偏光板が貼り付けられたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ディスプレイ等の、偏光を出射する表示装置が挙げられる。
スイッチングミラーデバイス17aは、以下の原理で動作させることができる。以下では、下記の仕様例について説明する。
(仕様例2-1)液晶パネル3がTNモードの液晶パネル、表示用液晶パネル20がMVAモード又はFFSモードの液晶パネルである場合
(仕様例2-2)液晶パネル3がVA-ECBモードの液晶パネル、表示用液晶パネル20がMVAモード又はFFSモードの液晶パネルである場合
(仕様例2-1)
まず、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合について説明する。液晶表示装置18において、吸収型偏光板4aの透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは直交する。反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは平行である。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧無印加時(旋光性が発現するように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20が画像を表示する場合(ディスプレイモード)、液晶表示装置18から出射される直線偏光(吸収型偏光板4bを透過した直線偏光)は、透過軸が吸収型偏光板4bの透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する際に、液晶分子の捩れに沿って進むことでその偏光方向が90°回転し、反射型偏光板2の透過軸と直交する方向に振動する直線偏光となる。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と直交する吸収型偏光板4を透過する。すなわち、スイッチングミラーパネル1aが配置されているにも関わらず、それが無い場合と同様に表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、液晶パネル3を透過する際に、液晶分子の捩れに沿って進むことでその偏光方向が90°回転し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する方向に振動する直線偏光となる。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が吸収型偏光板4の透過軸と直交する反射型偏光板2を透過する。その後、反射型偏光板2を透過した直線偏光は吸収型偏光板4bを透過するが、吸収型偏光板4a、又は、表示用液晶パネル20が有するカラーフィルタ層、ブラックマトリクス等で吸収される。そのため、スイッチングミラーデバイス17aの前面側に反射光として戻る成分はほとんどない。
以上より、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。また、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、表示用液晶パネル20の画像の視認性が低下することもない。なお、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20は非表示状態であってもよい。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧印加時(旋光性が消失するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20は非表示状態である。この場合、表示用液晶パネル20は、その全体又は一部で表示を行わないことが好ましい。表示を行わない形態としては、黒表示を行ったり、バックライト19を消灯又は減光したりして、液晶表示装置18から表示光を出射しない形態も含まれる。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光方向が変化することなく、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する。液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)に電圧を印加することによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、反射光は色づいて見えない(無彩色である)。一方、電圧が印加されていない画素では、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
次に、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合について説明する。液晶表示装置18において、吸収型偏光板4aの透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは直交する。反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは平行である。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧印加時(旋光性が消失するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20が画像を表示する場合(ディスプレイモード)、液晶表示装置18から出射される直線偏光(吸収型偏光板4bを透過した直線偏光)は、透過軸が吸収型偏光板4bの透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、その偏光方向が変化することなく、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と平行である吸収型偏光板4を透過する。すなわち、スイッチングミラーパネル1aが配置されているにも関わらず、それが無い場合と同様に表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光方向が変化することなく、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。その後、反射型偏光板2を透過した直線偏光は吸収型偏光板4bを透過するが、吸収型偏光板4a、又は、表示用液晶パネル20が有するカラーフィルタ層、ブラックマトリクス等で吸収される。そのため、スイッチングミラーデバイス17aの前面側に反射光として戻る成分はほとんどない。
以上より、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。また、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、表示用液晶パネル20の画像の視認性が低下することもない。なお、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20は非表示状態であってもよい。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧無印加時(旋光性が発現するように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20は非表示状態である。この場合、表示用液晶パネル20は、その全体又は一部で表示を行わないことが好ましい。表示を行わない形態としては、黒表示を行ったり、バックライト19を消灯又は減光したりして、液晶表示装置18から表示光を出射しない形態も含まれる。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する際に、液晶分子の捩れに沿って進むことでその偏光方向が90°回転し、吸収型偏光板4の透過軸と直交する方向に振動する直線偏光となる。液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と直交する反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)を電圧無印加状態にすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、電圧が印加されている画素では、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
(仕様例2-2)
まず、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合について説明する。液晶表示装置18において、吸収型偏光板4aの透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは直交する。反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは平行である。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20が画像を表示する場合(ディスプレイモード)、液晶表示装置18から出射される直線偏光(吸収型偏光板4bを透過した直線偏光)は、透過軸が吸収型偏光板4bの透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。ここで、液晶パネル3の位相差はゼロであるため、反射型偏光板2を透過した直線偏光は、その偏光状態が変化することなく(非着色モード)、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が反射型偏光板2の透過軸と平行である吸収型偏光板4を透過する。すなわち、スイッチングミラーパネル1aが配置されているにも関わらず、それが無い場合と同様に表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光状態が変化することなく、液晶パネル3を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、透過軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。その後、反射型偏光板2を透過した直線偏光は吸収型偏光板4bを透過するが、吸収型偏光板4a、又は、表示用液晶パネル20が有するカラーフィルタ層、ブラックマトリクス等で吸収される。そのため、スイッチングミラーデバイス17aの前面側に反射光として戻る成分はほとんどない。
以上より、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。また、反射型偏光板2による外光(吸収型偏光板4の前面側からの入射光)の反射がないため、表示用液晶パネル20の画像の視認性が低下することもない。なお、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20は非表示状態であってもよい。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20は非表示状態である。この場合、表示用液晶パネル20は、その全体又は一部で表示を行わないことが好ましい。表示を行わない形態としては、黒表示を行ったり、バックライト19を消灯又は減光したりして、液晶表示装置18から表示光を出射しない形態も含まれる。
一方、吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し(着色モード)、楕円偏光に変換される。そして、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、反射型偏光板2の透過軸と平行な方向に振動する成分は、反射型偏光板2を透過し、その後、吸収型偏光板4a、又は、表示用液晶パネル20が有するカラーフィルタ層、ブラックマトリクス等で吸収される。これに対して、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、反射型偏光板2の透過軸と直交する(反射軸と平行な)方向に振動する成分は、反射型偏光板2で直線偏光として反射される。そして、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し、楕円偏光に変換される。その後、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過し、前面側に反射光として出射される。液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)に電圧を印加することによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、複屈折性による偏光状態の変化、並びに、それに伴う透過率及び反射率の変化は波長分散が大きいため、反射光の強度は波長によって異なることになる。すなわち、ミラーモードにおいて、反射光が色づいて見える。一方、電圧が印加されていない画素では、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
次に、スイッチングミラーパネル1aにおいて、反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合について説明する。液晶表示装置18において、吸収型偏光板4aの透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは直交する。反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4bの透過軸とは平行である。
(透明モード)
透明モードは、液晶パネル3の電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20が画像を表示する場合(ディスプレイモード)、液晶表示装置18から出射される直線偏光(吸収型偏光板4bを透過した直線偏光)は、透過軸が吸収型偏光板4bの透過軸と平行である反射型偏光板2を透過する。反射型偏光板2を透過した直線偏光は、液晶パネル3(電圧印加時)を透過する際に、液晶パネル3の複屈折性によってその偏光状態が変化し(着色モード)、楕円偏光に変換される。そして、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過する。これに対して、液晶パネル3を透過した楕円偏光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と直交する(吸収軸と平行な)方向に振動する成分は、吸収型偏光板4で吸収される。以上より、スイッチングミラーパネル1aが配置されているにも関わらず、それが無い場合と同様に表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
以上より、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。この場合、複屈折性による偏光状態の変化、及び、それに伴う透過率の変化は波長分散が大きいため、液晶表示装置18から出射される表示光の強度は波長によって異なることになる。すなわち、透明モードにおいて、表示光が色づいて見える。なお、透明モードにおいて、表示用液晶パネル20は非表示状態であってもよい。
(ミラーモード)
ミラーモードは、液晶パネル3の電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)に実現される。具体的には、以下の通りである。
表示用液晶パネル20は非表示状態である。この場合、表示用液晶パネル20は、その全体又は一部で表示を行わないことが好ましい。表示を行わない形態としては、黒表示を行ったり、バックライト19を消灯又は減光したりして、液晶表示装置18から表示光を出射しない形態も含まれる。
吸収型偏光板4の前面側からの入射光のうち、吸収型偏光板4の透過軸と平行な方向に振動する成分は、吸収型偏光板4を透過することで直線偏光となる。ここで、液晶パネル3の位相差はゼロであるため、吸収型偏光板4を透過した直線偏光は、その偏光状態が変化することなく(非着色モード)、液晶パネル3(電圧無印加時)を透過する。そして、液晶パネル3を透過した直線偏光は、反射軸が吸収型偏光板4の透過軸と平行である反射型偏光板2で反射される。その後、反射型偏光板2で反射された直線偏光は、液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を順に透過し、前面側に反射光として出射される。
以上より、ミラーモードにおいて、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)を電圧無印加状態にすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。この場合、反射光は色づいて見えない(無彩色である)。一方、電圧が印加されている画素では、表示用液晶パネル20の画像が視認可能である。
[実施形態1の変形例1]
図4は、実施形態1の変形例1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。実施形態1の変形例1のスイッチングミラーデバイスは、スイッチングミラーパネルと液晶表示装置とが粘着剤を介して貼り合わされていること以外、実施形態1のスイッチングミラーデバイスと同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
スイッチングミラーデバイス17bは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置18と、スイッチングミラーパネル1aとを備えている。スイッチングミラーパネル1aと液晶表示装置18とは、粘着剤22を介して貼り合わされている。
粘着剤22としては、例えば、光学透明粘着(OCA)シート等が挙げられる。
[実施形態1の変形例2]
図5は、実施形態1の変形例2のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。実施形態1の変形例2のスイッチングミラーデバイスは、アレイ基板及び対向基板の位置が入れ換わること以外、実施形態1のスイッチングミラーデバイスと同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
スイッチングミラーデバイス17cは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置18と、スイッチングミラーパネル1bとを備えている。スイッチングミラーパネル1bにおいて、液晶パネル3は、背面側から前面側に向かって順に、対向基板7と、液晶層6と、アレイ基板5とを有している。
[実施形態2]
図6は、実施形態2のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。実施形態2のスイッチングミラーデバイスは、液晶表示装置の代わりに光吸収体が配置されること以外、実施形態1のスイッチングミラーデバイスと同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
スイッチングミラーデバイス17dは、背面側から前面側に向かって順に、光吸収体21と、スイッチングミラーパネル1aとを備えている。スイッチングミラーパネル1aと光吸収体21とは、空気層を介して配置されていてもよく、粘着剤等を介して貼り合わされていてもよい。
光吸収体21としては、例えば、黒色の部材(プラスチック板、アクリル板等)、オレンジ色の部材(プラスチック板、アクリル板等)、ポスター、写真等が挙げられる。本明細書中、「光吸収体」は、光吸収率が30%以上である部材を指す。光吸収体21は、非自発光体であることが好ましい。本明細書中、「非自発光体」は、自ら光を出射しないものを指し、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置等)のように自ら光を出射するものではない。
スイッチングミラーパネル1aが透明モードである場合、光吸収体21が視認可能である。光吸収体21が黒色のプラスチック板であれば、黒表示が得られる。
スイッチングミラーパネル1aがミラーモードである場合、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)をミラーモードにすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、ミラーモードではない画素、すなわち、透明モードの画素では、光吸収体21が視認可能である。
以上より、スイッチングミラーパネル1aの液晶パネル3に対する印加電圧を変更することによって、光吸収体21が表示される状態(例えば、黒表示の状態)とミラー状態とを切り換えることができる。また、液晶パネル3が複屈折モードの液晶パネル(例えば、VA-ECBモードの液晶パネル)であれば、液晶パネル3に対する印加電圧を調整することによって、ミラーモードにおいて、反射光の色を様々な色に変化させることができたり(反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合)、透明モードにおいて、透過光の色を様々な色に変化させることができたりする(反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合)。
[実施形態3]
図7は、実施形態3のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。実施形態3のスイッチングミラーデバイスは、光吸収体の背面側に液晶表示装置が配置されること以外、実施形態2のスイッチングミラーデバイスと同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
スイッチングミラーデバイス17eは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置18と、光吸収体21と、スイッチングミラーパネル1aとを備えている。光吸収体21と液晶表示装置18とは、空気層を介して配置されていてもよく、粘着剤等を介して貼り合わされていてもよい。
液晶表示装置18は、背面側から前面側に向かって順に、吸収型偏光板4bと、表示用液晶パネル20と、吸収型偏光板4aと、バックライト19とを有している。吸収型偏光板4aは、表示用液晶パネル20の前面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。吸収型偏光板4bは、表示用液晶パネル20の背面側に、粘着剤等を介して貼り付けられていてもよい。本実施形態において、液晶表示装置18は、背面側(吸収型偏光板4b側)から観察される。すなわち、液晶表示装置18の表示面は、光吸収体21とは反対側である。本実施形態は、スイッチングミラーパネル1aと光吸収体21とを組み合わせた構成を、液晶表示装置18(例えば、スマートフォン、タブレット端末等)の表示面とは反対側を覆うカバーとして使用することを想定したものである。
スイッチングミラーパネル1aが透明モードである場合、光吸収体21が視認可能である。光吸収体21が黒色のプラスチック板であれば、黒表示が得られる。
スイッチングミラーパネル1aがミラーモードである場合、反射光による鏡像が視認可能である。更に、液晶パネル3はセグメント電極を有しているため、一部の画素(画素領域PR)をミラーモードにすることによって、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、ミラーモードではない画素、すなわち、透明モードの画素では、光吸収体21が視認可能である。
以上より、スイッチングミラーパネル1aの液晶パネル3に対する印加電圧を変更することによって、液晶表示装置18のカバーを、光吸収体21が表示される状態(例えば、黒表示の状態)とミラー状態とに切り換えることができる。また、液晶パネル3が複屈折モードの液晶パネル(例えば、VA-ECBモードの液晶パネル)であれば、液晶パネル3に対する印加電圧を調整することによって、ミラーモードにおいて、反射光の色を様々な色に変化させることができたり(反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが平行である場合)、透明モードにおいて、透過光の色を様々な色に変化させることができたりする(反射型偏光板2の透過軸と吸収型偏光板4の透過軸とが直交する場合)。
[実施形態4]
図8は、実施形態4のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。実施形態4のスイッチングミラーデバイスは、スイッチングミラーパネルの液晶パネルにおけるアレイ基板の構造が異なること以外、実施形態1のスイッチングミラーデバイスと同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
スイッチングミラーデバイス17fは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置18と、スイッチングミラーパネル1cとを備えている。スイッチングミラーパネル1cと液晶表示装置18とは、粘着剤22を介して貼り合わされている。スイッチングミラーパネル1cと液晶表示装置18とは、空気層を介して配置されていてもよい。
スイッチングミラーパネル1cは、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板2と、液晶パネル3aと、吸収型偏光板4とを備えている。
液晶パネル3aは、アレイ基板5aと、アレイ基板5aに対向する対向基板7と、両基板間に配置される液晶層6とを有している。アレイ基板5a、及び、対向基板7は、液晶層6を挟持するように、シール材(図示せず)を介して貼り合わされている。
アレイ基板5aは、透明基板8aと、透明基板8aの液晶層6側の表面上に配置される複数の透明配線9と、複数の透明配線9を覆う透明絶縁膜10と、透明絶縁膜10の液晶層6側の表面上に配置される複数の透明配線9aと、複数の透明配線9aを覆う透明絶縁膜10aと、透明絶縁膜10aの液晶層6側の表面上に配置される画素電極11とを有している。複数の透明配線9、及び、複数の透明配線9aは、画素電極11と重畳している。複数の透明配線9、及び、複数の透明配線9aは、透明絶縁膜10を介して、互いに同じピッチ(隣接する透明配線間の距離(透明配線を横切る方向の距離):スリット幅)で配置され、かつ、互いに重畳していない。画素電極11は、透明絶縁膜10、及び、透明絶縁膜10aに設けられる開口を介して、複数の透明配線9のうちの少なくとも1つ(図8中では、1つのみ)とコンタクト部12で電気的に接続されている。
透明配線9aの材料としては、透明配線9の材料と同様に、例えば、ITO、IZO、ZnO等が挙げられる。
透明絶縁膜10aの材料としては、透明絶縁膜10の材料と同様に、例えば、有機絶縁膜、窒化膜等が挙げられる。
アレイ基板5aは、例えば、以下の方法で製造される。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(例えば、ITO)を透明基板8a上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線9を形成する。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(例えば、有機絶縁膜)を、複数の透明配線9を覆うように塗布する。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられる透明絶縁膜10を形成する。
(3)別の透明配線の形成
透明導電材料(例えば、ITO)を透明絶縁膜10上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、別の複数の透明配線9aを形成する。
(4)別の透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(例えば、有機絶縁膜)を、別の複数の透明配線9aを覆うように塗布する。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、透明絶縁膜10と同じ位置に開口が設けられる別の透明絶縁膜10aを形成する。
(5)画素電極の形成
透明導電材料(例えば、ITO)を別の透明絶縁膜10a上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成する。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成する。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行う。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極11を形成する。以上の結果、アレイ基板5aが得られる。
実施形態1のスイッチングミラーデバイスにおいては、上述したように、スイッチングミラーパネルの液晶パネルと、液晶表示装置の表示用液晶パネルとが積層されているが、本発明者らの検討によれば、透明モード(例えば、表示用液晶パネルの画像表示時)においてモアレが視認されてしまうことがあった。このようなモアレが発生する原因について本発明者らが調査したところ、液晶パネルのアレイ基板に配置される複数の透明配線のパターン(透明配線のスリットパターン)によっては、表示用液晶パネルの画素構造パターン(例えば、カラーフィルタ層及びブラックマトリクスの配置パターン)と干渉することで、モアレが発生する可能性があることが分かった。モアレとは、異なる周期を有する2つの縞(パターン)を重ねる場合、又は、同じ周期を有する2つの縞(パターン)を角度をつけて(交差させて)重ねる場合に、これら2つの縞とは異なる周期を有する新たな縞が発生する現象である。
本発明者らは、モアレの発生を抑制する方法を種々検討したところ、スイッチングミラーパネルと液晶表示装置との間に、光拡散シート、光拡散糊等の光拡散層を挿入すれば、モアレの発生を抑制することができることが分かった。しかしながら、本発明者らが更に検討したところ、このような構成によれば、光拡散層による光散乱効果が原因で、表示用液晶パネルの表示画像にボケが発生してしまうことが分かった。また、このような表示画像のボケは、表示用液晶パネルの精細度が高いほど顕著に発生してしまうことも分かった。
これに対して、本実施形態では、複数の透明配線9、及び、複数の透明配線9aが、透明絶縁膜10を介して、互いに同じピッチ(隣接する透明配線間の距離:スリット幅)で配置され、かつ、互いに重畳していない。そのため、スイッチングミラーパネル1cを平面視したとき、各透明配線間にはあたかもスリットが設けられていないように見えるため、上述したようなモアレの発生が充分に抑制される。また、本実施形態では、複数の透明配線9、及び、複数の透明配線9aが2層にわたって配置され、駆動可能な画素電極11の数が増加するため、液晶パネル3aの高解像度化が可能となる。
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
(実施例1)
実施形態1のスイッチングミラーデバイスを作製した。実施例1のスイッチングミラーデバイスの構成部材は、以下の通りであった。なお、透過軸、反射軸、及び、吸収軸の方向と、ラビング方向と、配向方向とは、スイッチングミラーデバイスの長手方向(長辺)を基準(0°)に時計回りに正(+)と定義した方向を示す。
(スイッチングミラーパネル1a)
スイッチングミラーパネル1aとしては、液晶パネル3の背面側に反射型偏光板2を貼り付け、液晶パネル3の前面側に吸収型偏光板4を貼り付けたものを用いた。スイッチングミラーパネル1aの構成部材は、以下の通りであった。
(反射型偏光板2)
スリーエム社製の反射型偏光板(製品名:DBEF)
透過軸の方向:0°
反射軸の方向:90°
(液晶パネル3)
下記の方法で作製したTNモードの液晶パネルを用いた。まず、アレイ基板5、及び、対向基板7を洗浄した後、各基板上に水平配向膜を塗布した。次に、塗布された各水平配向膜に対して、仮焼成、及び、本焼成を順に行った。そして、本焼成後の各水平配向膜に対して、アレイ基板5と対向基板7とを貼り合わせた状態のラビング方向が互いに直交する方向(アレイ基板5のラビング方向:0°、対向基板7のラビング方向:90°)になるようにラビング処理を施した後、アレイ基板5、及び、対向基板7を洗浄した。次に、プラスチックビーズスペーサー(径:3μm)をアレイ基板5上に散布し、シール材を対向基板7上にシール印刷法によって塗布した。そして、アレイ基板5と対向基板7とを貼り合わせた後、焼成を行った。次に、アレイ基板5と対向基板7との間に、液晶材料(屈折率異方性Δn:0.14、誘電率異方性Δε:9)を注入し、封止することによって、液晶層6(厚みd:3μm)を形成した。その後、液晶層6に対して再配向処理を行った。その結果、液晶パネル3(TNモードの液晶パネル)が得られた。液晶パネル3のアレイ基板5には、集積回路14(COGドライバ)、及び、フレキシブルプリント基板15を接続した。
(アレイ基板5)
アレイ基板5としては、以下の方法で作製したものを用いた。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(ITO)を透明基板8a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線9を形成した。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、複数の透明配線9を覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられた透明絶縁膜10を形成した。
(3)画素電極の形成
透明導電材料(ITO)を透明絶縁膜10上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極11を形成した。以上の結果、アレイ基板5が得られた。
(対向基板7)
対向基板7としては、下記の方法で作製したものを用いた。まず、透明導電材料(ITO)を透明基板8b(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、共通電極13を形成した。以上の結果、対向基板7が得られた。
(吸収型偏光板4)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:90°
吸収軸の方向:0°
主透過率k1:84%
(液晶表示装置18)
液晶表示装置18としては、背面側から前面側に向かって順に、バックライト19と、吸収型偏光板4aと、表示用液晶パネル20と、吸収型偏光板4bとを有するものを用いた。吸収型偏光板4a、表示用液晶パネル20、及び、吸収型偏光板4bは、以下の通りであった。
(吸収型偏光板4a)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:90°
吸収軸の方向:0°
主透過率k1:84%
(表示用液晶パネル20)
MVAモードの液晶パネル
配向方向(電圧印加時に液晶分子が倒れる方向):45°、-45°
(吸収型偏光板4b)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:84%
以上で得られたスイッチングミラーパネル1aと、液晶表示装置18とを筺体に組み込んだ後、各々を駆動回路(例えば、駆動回路16)と接続することによって、スイッチングミラーデバイス17aが完成した。
(実施例2)
液晶パネル3、及び、吸収型偏光板4を以下のように変更したこと以外、実施例1と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(液晶パネル3)
下記の方法で作製したVA-ECBモードの液晶パネルを用いた。まず、アレイ基板5、及び、対向基板7を洗浄した後、各基板上に垂直配向膜を塗布した。次に、塗布された各垂直配向膜に対して、仮焼成、及び、本焼成を順に行った。そして、本焼成後の各垂直配向膜に対して、アレイ基板5と対向基板7とを貼り合わせた状態のラビング方向が互いに反平行方向(アレイ基板5のラビング方向:225°、対向基板7のラビング方向:45°)になるようにラビング処理を施した後、アレイ基板5、及び、対向基板7を洗浄した。次に、プラスチックビーズスペーサー(径:7μm)をアレイ基板5上に散布し、シール材を対向基板7上にシール印刷法によって塗布した。そして、アレイ基板5と対向基板7とを貼り合わせた後、焼成を行った。次に、アレイ基板5と対向基板7との間に、液晶材料(屈折率異方性Δn:0.2、誘電率異方性Δε:-3)を注入し、封止することによって、液晶層6(厚みd:7μm)を形成した。その後、液晶層6に対して再配向処理を行った。その結果、液晶パネル3(VA-ECBモードの液晶パネル)が得られた。液晶パネル3のアレイ基板5には、集積回路14(COGドライバ)、及び、フレキシブルプリント基板15を接続した。液晶パネル3の液晶リタデーション(Δnd)は、波長550nmの光で測定したとき、1400nmであった。
(吸収型偏光板4)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:84%
(実施例3)
実施形態1の変形例1のスイッチングミラーデバイスを作製した。具体的には、液晶パネル3、吸収型偏光板4、及び、表示用液晶パネル20を以下のように変更し、スイッチングミラーパネル1aと液晶表示装置18とを粘着剤22を介して貼り合わせたこと以外、実施例2と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(液晶パネル3)
プラスチックビーズスペーサーの径:6μm
液晶リタデーション:1200nm
(吸収型偏光板4)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:89%
(表示用液晶パネル20)
FFSモードの液晶パネル
背面側基板のラビング方向:270°
前面側基板のラビング方向:90°
(粘着剤22)
パナック社製の光学透明粘着シート(製品名:PD-S1)
(実施例4)
液晶パネル3の液晶材料の誘電率異方性Δεを-5としたこと以外、実施例3と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(実施例5)
吸収型偏光板4bの主透過率k1を89%としたこと以外、実施例4と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(実施例6)
実施形態1の変形例2のスイッチングミラーデバイスを作製した。具体的には、アレイ基板5、及び、対向基板7の位置を入れ換えたこと以外、実施例2と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。アレイ基板5のラビング方向は45°であり、対向基板7のラビング方向は225°であった。
(実施例7)
実施形態1のスイッチングミラーパネルを作製した。具体的には、液晶表示装置18を配置しなかった(粘着剤22を介して貼り付けなかった)こと以外、実施例4と同様にしてスイッチングミラーパネルを作製した。
(実施例8)
実施形態2のスイッチングミラーデバイスを作製した。具体的には、液晶表示装置18を配置せず(粘着剤22を介して貼り付けず)、光吸収体21をスイッチングミラーパネル1aの背面側に配置したこと以外、実施例4と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。光吸収体21としては、黒色のプラスチック板を用いた。
(実施例9)
実施形態3のスイッチングミラーデバイスを作製した。具体的には、スイッチングミラーパネル1aと液晶表示装置18との間に光吸収体21を配置し、液晶表示装置18の表示面(吸収型偏光板4b側)を光吸収体21とは反対側にしたこと以外、実施例1と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。光吸収体21としては、黒色のプラスチック板を用いた。
(実施例10)
実施形態4のスイッチングミラーデバイスを作製した。具体的には、アレイ基板5の構造が以下のように変更されたアレイ基板5aを用いたこと以外、実施例4と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(アレイ基板5a)
アレイ基板5aとしては、以下の方法で作製したものを用いた。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(ITO)を透明基板8a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線9を形成した。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、複数の透明配線9を覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられた透明絶縁膜10を形成した。
(3)別の透明配線の形成
透明導電材料(ITO)を透明絶縁膜10上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、別の複数の透明配線9aを形成した。
(4)別の透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、別の複数の透明配線9aを覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、透明絶縁膜10と同じ位置に開口が設けられた別の透明絶縁膜10aを形成した。
(5)画素電極の形成
透明導電材料(ITO)を別の透明絶縁膜10a上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極11を形成した。以上の結果、アレイ基板5aが得られた。
(実施例11)
有機絶縁膜10の材料を窒化ケイ素(SiN)膜に変更したこと以外、実施例10と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(アレイ基板5a)
アレイ基板5aとしては、以下の方法で作製したものを用いた。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(ITO)を透明基板8a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線9を形成した。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(SiN膜)を、複数の透明配線9を覆うようにプラズマCVD法によって成膜し、透明絶縁膜10(この時点では、開口が設けられていない)を形成した。
(3)別の透明配線の形成
透明導電材料(ITO)を透明絶縁膜10上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜及び透明絶縁膜10に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行い、透明絶縁膜10に開口を設けた。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、別の複数の透明配線9aを形成した。
(4)別の透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、別の複数の透明配線9aを覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、透明絶縁膜10と同じ位置に開口が設けられた別の透明絶縁膜10aを形成した。
(5)画素電極の形成
透明導電材料(ITO)を別の透明絶縁膜10a上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極11を形成した。以上の結果、アレイ基板5aが得られた。
(比較例1)
図9は、比較例1のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。図9に示すように、スイッチングミラーデバイス117aは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置118と、スイッチングミラーパネル101aとを備えている。
スイッチングミラーパネル101aは、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板102と、液晶パネル103aと、吸収型偏光板104とを有している。
液晶パネル103aは、背面側から前面側に向かって順に、アレイ基板105aと、液晶層106と、対向基板107とを有している。
アレイ基板105aは、透明基板108aと、透明基板108aの液晶層106側の表面上に配置される画素電極111とを有している。画素電極111は、平面状(ベタ状)の電極である。
対向基板107は、透明基板108bと、透明基板108bの液晶層106側の表面上に配置される共通電極113とを有している。共通電極113は、平面状(ベタ状)の電極である。
液晶表示装置118は、背面側から前面側に向かって順に、バックライト119と、吸収型偏光板104aと、表示用液晶パネル120と、吸収型偏光板104bとを有している。
比較例1のスイッチングミラーデバイスの構成部材は、以下の通りであった。なお、透過軸、反射軸、及び、吸収軸の方向と、ラビング方向と、配向方向とは、スイッチングミラーデバイスの長手方向(長辺)を基準(0°)に時計回りに正(+)と定義した方向を示す。
(スイッチングミラーパネル101a)
スイッチングミラーパネル101aとしては、液晶パネル103aの背面側に反射型偏光板102を貼り付け、液晶パネル103aの前面側に吸収型偏光板104を貼り付けたものを用いた。スイッチングミラーパネル101aの構成部材は、以下の通りであった。
(反射型偏光板102)
スリーエム社製の反射型偏光板(製品名:DBEF)
透過軸の方向:0°
反射軸の方向:90°
(液晶パネル103a)
下記の方法で作製したTNモードの液晶パネルを用いた。まず、アレイ基板105a、及び、対向基板107を洗浄した後、各基板上に水平配向膜を塗布した。次に、塗布された各水平配向膜に対して、仮焼成、及び、本焼成を順に行った。そして、本焼成後の各水平配向膜に対して、アレイ基板105aと対向基板107とを貼り合わせた状態のラビング方向が互いに直交する方向(アレイ基板105aのラビング方向:0°、対向基板107のラビング方向:90°)になるようにラビング処理を施した後、アレイ基板105a、及び、対向基板107を洗浄した。次に、プラスチックビーズスペーサー(径:3μm)をアレイ基板105a上に散布し、シール材を対向基板107上にシール印刷法によって塗布した。そして、アレイ基板105aと対向基板107とを貼り合わせた後、焼成を行った。次に、アレイ基板105aと対向基板107との間に、液晶材料(屈折率異方性Δn:0.14、誘電率異方性Δε:9)を注入し、封止することによって、液晶層106(厚みd:3μm)を形成した。その後、液晶層106に対して再配向処理を行った。その結果、液晶パネル103a(TNモードの液晶パネル)が得られた。
(アレイ基板105a)
アレイ基板105aとしては、下記の方法で作製したものを用いた。まず、透明導電材料(ITO)を透明基板108a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極111を形成した。以上の結果、アレイ基板105aが得られた。
(対向基板107)
対向基板107としては、下記の方法で作製したものを用いた。まず、透明導電材料(ITO)を透明基板108b(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、共通電極113を形成した。以上の結果、対向基板107が得られた。
(吸収型偏光板104)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:90°
吸収軸の方向:0°
主透過率k1:84%
(液晶表示装置118)
液晶表示装置118としては、背面側から前面側に向かって順に、バックライト119と、吸収型偏光板104aと、表示用液晶パネル120と、吸収型偏光板104bとを有するものを用いた。吸収型偏光板104a、表示用液晶パネル120、及び、吸収型偏光板104bは、以下の通りであった。
(吸収型偏光板104a)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:90°
吸収軸の方向:0°
主透過率k1:84%
(表示用液晶パネル120)
MVAモードの液晶パネル
配向方向(電圧印加時に液晶分子が倒れる方向):45°、-45°
(吸収型偏光板104b)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:84%
以上で得られたスイッチングミラーパネル101aと、液晶表示装置118とを筺体に組み込んだ後、各々を駆動回路と接続することによって、スイッチングミラーデバイス117aが完成した。
(比較例2)
液晶パネル103a、及び、吸収型偏光板104を以下のように変更したこと以外、比較例1と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
(液晶パネル103a)
下記の方法で作製したVA-ECBモードの液晶パネルを用いた。まず、アレイ基板105a、及び、対向基板107を洗浄した後、各基板上に垂直配向膜を塗布した。次に、塗布された各垂直配向膜に対して、仮焼成、及び、本焼成を順に行った。そして、本焼成後の各垂直配向膜に対して、アレイ基板105aと対向基板107とを貼り合わせた状態のラビング方向が互いに反平行方向(アレイ基板105aのラビング方向:225°、対向基板107のラビング方向:45°)になるようにラビング処理を施した後、アレイ基板105a、及び、対向基板107を洗浄した。次に、プラスチックビーズスペーサー(径:7μm)をアレイ基板105a上に散布し、シール材を対向基板107上にシール印刷法によって塗布した。そして、アレイ基板105aと対向基板107とを貼り合わせた後、焼成を行った。次に、アレイ基板105aと対向基板107との間に、液晶材料(屈折率異方性Δn:0.2、誘電率異方性Δε:-3)を注入し、封止することによって、液晶層106(厚みd:7μm)を形成した。その後、液晶層106に対して再配向処理を行った。その結果、液晶パネル103a(VA-ECBモードの液晶パネル)が得られた。液晶パネル103aの液晶リタデーション(Δnd)は、波長550nmの光で測定したとき、1400nmであった。
(吸収型偏光板104)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:84%
(比較例3)
図10は、比較例3のスイッチングミラーデバイスを示す断面模式図である。アレイ基板の構成を変更したこと以外、比較例2と同様にしてスイッチングミラーデバイスを作製した。
スイッチングミラーデバイス117bは、背面側から前面側に向かって順に、液晶表示装置118と、スイッチングミラーパネル101bとを備えている。
スイッチングミラーパネル101bは、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板102と、液晶パネル103bと、吸収型偏光板104とを有している。
液晶パネル103bは、背面側から前面側に向かって順に、アレイ基板105bと、液晶層106と、対向基板107とを有している。
アレイ基板105bは、透明基板108aと、透明基板108aの液晶層106側の表面上に配置される透明配線109と、透明配線109を覆う透明絶縁膜110と、透明絶縁膜110の液晶層106側の表面上に配置される画素電極111とを有している。透明配線109は、画素電極111と重畳している。画素電極111は、透明絶縁膜110に設けられる開口を介して、透明配線109とコンタクト部112で電気的に接続されている。
図11は、図10中のアレイ基板を示す平面模式図である。図11はアレイ基板全体を示しており、図11中の線分a-a’に対応する部分の断面は、図10中のアレイ基板の断面に相当する。図11に示すように、アレイ基板105bは、複数の画素領域Prに分割されており、複数の画素領域Prの各々には、図10に示すように、液晶層6側から順に、画素電極111と、透明絶縁膜110と、画素電極111と重畳する透明配線109とが配置されている。本比較例において、画素電極111は、セグメント電極に相当する。画素領域Prによっては、画素電極111と重畳する透明配線109が複数存在するが、各実施例(図2)と異なり、すべての画素電極Prにおいて、画素電極111と重畳する透明配線109が複数ではない。
アレイ基板105b(透明基板108a)の端部には、集積回路114が配置されている。集積回路114は、複数の透明配線109と接続されている。各透明配線109は、各実施例(図2)と異なり、集積回路114から各画素電極111とのコンタクト部112までしか伸びていない。また、各透明配線109の長さは同じではない。集積回路114から導出される配線(図示せず)には、フレキシブルプリント基板115の一端が接続されている。フレキシブルプリント基板115の他端には、集積回路114に電圧を印加するための駆動回路116が接続されている。
(アレイ基板105b)
アレイ基板105bとしては、以下の方法で作製したものを用いた。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(ITO)を透明基板108a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、透明配線109を形成した。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、透明配線109を覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられた透明絶縁膜110を形成した。
(3)画素電極の形成
透明導電材料(ITO)を透明絶縁膜110上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極111を形成した。以上の結果、アレイ基板105bが得られた。
(参考例1)
上述した各例のスイッチングミラーパネルは、背面側に反射型偏光板が配置され、前面側に吸収型偏光板が配置された構成であったが、背面側及び前面側の両側に吸収型偏光板が配置された構成を参考例として示す。図12は、参考例1のスイッチングミラーパネルを示す断面模式図である。図12に示すように、スイッチングミラーパネル201は、背面側から前面側に向かって順に、吸収型偏光板204aと、液晶パネル203と、吸収型偏光板204bとを備えている。
液晶パネル203は、背面側から前面側に向かって順に、アレイ基板205と、液晶層206と、対向基板207とを有している。
アレイ基板205は、透明基板208aと、透明基板208aの液晶層206側の表面上に配置される複数の透明配線209と、複数の透明配線209を覆う透明絶縁膜210と、透明絶縁膜210の液晶層206側の表面上に配置される画素電極211とを有している。複数の透明配線209は、画素電極211と重畳している。画素電極211は、透明絶縁膜210に設けられる開口を介して、複数の透明配線209のうちの少なくとも1つ(図12中では、1つのみ)とコンタクト部212で電気的に接続されている。アレイ基板205の構成(複数の透明配線209の長さ及び数、等)は、図2に示した構成と同様である。
対向基板207は、透明基板208bと、透明基板208bの液晶層206側の表面上に配置される共通電極213とを有している。共通電極213は、平面状(ベタ状)の電極である。
スイッチングミラーパネル201は、以下の原理で、シースルーディスプレイとして使用可能である。
まず、液晶パネル203がTNモードの液晶パネルである場合について説明する。吸収型偏光板204aの透過軸と吸収型偏光板204bの透過軸とが直交していれば、液晶パネル203の電圧無印加時(旋光性が発現するように、充分な電圧を印加していない状態)には透明モードが実現される。一方、液晶パネル203に電圧を印加していくと、透過率が徐々に低下し、最終的には、吸収型偏光板204aの背面側からの入射光が吸収型偏光板204bを透過できない状態、すなわち、黒表示状態が実現される。よって、スイッチングミラーパネル201によれば、印加電圧を変化させることによって、グレースケール表示を行うことができる。
以上より、液晶パネル203の一部の画素に電圧を印加することによって、グレースケール表示による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、電圧が印加されていない画素では、スイッチングミラーパネル201の背面側が視認可能である。
次に、液晶パネル203がVA-ECBモードの液晶パネルである場合について説明する。吸収型偏光板204aの透過軸と吸収型偏光板204bの透過軸とが平行であれば、液晶パネル203の電圧無印加時(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)には透明モードが実現される。一方、液晶パネル203の電圧印加時(複屈折性が発現するように、充分な電圧を印加した状態)には、液晶パネル203の複屈折性によって、背面側からスイッチングミラーパネル201を透過する透過光が色づいて見える。よって、スイッチングミラーパネル201によれば、印加電圧を変化させることによって、カラー表示を行うことができる。
以上より、液晶パネル203の一部の画素に電圧を印加することによって、カラー表示による文字、画像等の情報が表示可能である。一方、電圧が印加されていない画素では、スイッチングミラーパネル201の背面側が視認可能である。
アレイ基板205によれば、複数の透明配線209が画素電極211と重畳して配置されているため、複数の透明配線209を効率的に配置することができ、更に、複数の画素領域(画素電極211)間のスペースを、例えば、数μmオーダーまで狭くすることができる。よって、複数の画素領域(画素電極211)があたかも1つの領域を構成するような状態が得られる。その結果、液晶パネル203がTNモードの液晶パネルである場合、ドット感のない美しいグレースケール表示が実現可能である。一方、液晶パネル203がVA-ECBモードの液晶パネルである場合、ドット感のない美しいカラー表示が実現可能である。
本参考例とは異なり、薄膜トランジスタアレイ基板を用いたシースルーディスプレイにおいては、薄膜トランジスタ素子、金属配線等による透過率の損失がある。そのため、薄膜トランジスタアレイ基板を用いたシースルーディスプレイは、本参考例よりも透過率が低くなる。また、薄膜トランジスタアレイ基板を用いたシースルーディスプレイでカラー表示を行うためには、カラーフィルタ層を配置する、又は、フィールドシーケンシャルカラー方式を導入することが求められる。しかしながら、カラーフィルタ層を配置する場合は、カラーフィルタ層の光吸収によって、シースルーディスプレイの透過率が更に低下してしまう。一方、フィールドシーケンシャルカラー方式を導入する場合は、液晶パネルの高速応答化が求められ、カラーブレイクの発生が懸念される。
参考例1のスイッチングミラーパネルの構成部材は、以下の通りであった。なお、透過軸、及び、吸収軸の方向と、ラビング方向とは、スイッチングミラーパネルの長手方向(長辺)を基準(0°)に時計回りに正(+)と定義した方向を示す。
(吸収型偏光板204a)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:84%
(液晶パネル203)
下記の方法で作製したVA-ECBモードの液晶パネルを用いた。まず、アレイ基板205、及び、対向基板207を洗浄した後、各基板上に垂直配向膜を塗布した。次に、塗布された各垂直配向膜に対して、仮焼成、及び、本焼成を順に行った。そして、本焼成後の各垂直配向膜に対して、アレイ基板205と対向基板207とを貼り合わせた状態のラビング方向が互いに反平行方向(アレイ基板205のラビング方向:225°、対向基板207のラビング方向:45°)になるようにラビング処理を施した後、アレイ基板205、及び、対向基板207を洗浄した。次に、プラスチックビーズスペーサー(径:6μm)をアレイ基板205上に散布し、シール材を対向基板207上にシール印刷法によって塗布した。そして、アレイ基板205と対向基板207とを貼り合わせた後、焼成を行った。次に、アレイ基板205と対向基板207との間に、液晶材料(屈折率異方性Δn:0.2、誘電率異方性Δε:-5)を注入し、封止することによって、液晶層206(厚みd:6μm)を形成した。その後、液晶層206に対して再配向処理を行った。その結果、液晶パネル203(VA-ECBモードの液晶パネル)が得られた。液晶パネル203の液晶リタデーション(Δnd)は、波長550nmの光で測定したとき、1200nmであった。
(アレイ基板205)
アレイ基板205としては、以下の方法で作製したものを用いた。
(1)透明配線の形成
まず、透明導電材料(ITO)を透明基板208a(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、複数の透明配線209を形成した。
(2)透明絶縁膜の形成
透明絶縁材料(有機絶縁膜)を、複数の透明配線209を覆うように塗布した。その後、塗布された透明絶縁材料に対して、露光、現像、及び、焼成を順に行うことによって、開口が設けられた透明絶縁膜210を形成した。
(3)画素電極の形成
透明導電材料(ITO)を透明絶縁膜210上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、画素電極211を形成した。以上の結果、アレイ基板205が得られた。
(対向基板207)
対向基板207としては、下記の方法で作製したものを用いた。まず、透明導電材料(ITO)を透明基板208b(ガラス基板)上にスパッタリング法によって成膜し、透明導電膜を形成した。次に、透明導電膜上にレジストを塗布し、露光、焼成、及び、現像を順に行うこと(フォトリソグラフィー法)によって、レジストパターンを形成した。そして、透明導電膜に対して、レジストパターンを介してエッチングを行った後、レジストパターンを剥離することによって、透明導電膜のパターニングを行った。その後、パターニングされた透明導電膜を焼成することによって、共通電極213を形成した。以上の結果、対向基板207が得られた。
(吸収型偏光板204b)
PVAフィルムにヨウ素錯体を吸着配向させた偏光子
透過軸の方向:0°
吸収軸の方向:90°
主透過率k1:89%
参考例1のスイッチングミラーパネルは、反射型偏光板2の代わりに吸収型偏光板204aが配置されたこと以外、実施例7のスイッチングミラーパネルと同様の構成であった。本参考例では、高透過吸収型偏光板(主透過率k1:89%)を、液晶パネル203の前面側に配置したが、背面側に配置してもよく、前面側及び背面側の両側に配置してもよい。また、高透過タイプではない吸収型偏光板(主透過率k1:84%)を前面側及び背面側の両側に配置してもよい。高透過吸収型偏光板の配置数が多いほど透過率が高まるため、結果として、スイッチングミラーパネル(シースルーディスプレイ)の透過率が高まる。しかしながら、高透過吸収型偏光板の透過率が高過ぎると、その偏光度が低下するため、コントラストが低下してしまう懸念がある。
[評価1]
実施例1、2、6、及び、比較例1、2のスイッチングミラーデバイスについて、ミラーモードの鏡面性を評価した。
(評価方法)
ミラーモードの鏡面性としては、鏡像の視認性を評価した。具体的には、各例のスイッチングミラーデバイスに対して、液晶表示装置の表示用液晶パネルを非表示状態(電源オフ)にし、スイッチングミラーパネルの液晶パネルの全画素に5Vの電圧を印加した(ミラーモード)。そして、照度750lxの環境下にて、10人の観察者が各例のスイッチングミラーデバイスを前面側から目視観察し、鏡像の視認性を評価した。
(評価結果)
実施例1、2、6、及び、比較例1、2において、ミラーモードの鏡面性に差はなかった。実施例1、2、6においては、複数の透明配線が画素電極と重畳して配置されているため、画素領域(画素電極)間のスペースが数μmオーダーまで狭くなっている。そのため、実施例1、2、6においては、複数の画素領域(画素電極)があたかも1つの領域を構成するような状態となり、画素電極が平面状(ベタ状)である比較例1、2と同等の鏡面性が得られた。なお、アレイ基板、及び、対向基板の位置が互いに入れ換わった実施例2と実施例6とを比較しても、ミラーモードの鏡面性に差はなかった。
[評価2]
実施例1、2、及び、比較例1、2のスイッチングミラーデバイスについて、ミラーモードにおける情報表示性能及びデザイン性を評価した。
(評価結果)
実施例1によれば、ミラーモードにおいて、反射光による文字、画像等の情報が表示可能であるため、比較例1よりも情報表示性能が優れていた。実施例2によれば、ミラーモードにおいて、反射光による文字、画像等の情報が表示可能であるだけではなく、反射光の色を様々な色に変化させたり、複数色の反射光が同時に存在する状態を実現したりすることができるため、比較例1、2よりも情報表示性能及びデザイン性が優れていた。
[評価3]
実施例2、及び、比較例3のスイッチングミラーデバイスについて、ミラーモードにおける鏡面状態の均一性を評価した。
(評価方法)
ミラーモードにおける鏡面状態の均一性としては、反射ムラの有無を評価した。具体的には、各例のスイッチングミラーデバイスに対して、液晶表示装置の表示用液晶パネルを非表示状態(電源オフ)にし、スイッチングミラーパネルの液晶パネルの全画素に5Vの電圧を印加した(ミラーモード)。そして、照度750lxの環境下にて、10人の観察者が各例のスイッチングミラーデバイスを前面側から目視観察し、反射ムラの有無を評価した。
(評価結果)
実施例2において、反射ムラは視認されなかった。実施例2においては、複数の透明配線の長さが互いに同じであるため、各透明配線の寄生容量が同等になる。その結果、各画素電極の電位が同等になるため、ミラーモードにおいて、反射ムラが発生しなかった。一方、比較例3においては、反射ムラが視認された。比較例3においては、透明配線の長さが互いに同じではなく、その寄生容量によって各画素電極の電位が同等にならないため、ミラーモードにおいて、反射ムラが発生した。
[評価4]
実施例2~4のスイッチングミラーデバイスについて、ミラーモードにおける反射光の色の印加電圧依存性を評価した。
(評価方法)
各例のスイッチングミラーデバイスに対して、液晶表示装置の表示用液晶パネルを非表示状態(電源オフ)にした。そして、スイッチングミラーパネルの液晶パネルの全画素に対する印加電圧を0Vから10Vまで0.1V間隔で変化させながら、各例のスイッチングミラーデバイスの反射色度を測定し、その測定結果からxy色度を算出した。反射色度の測定は、コニカミノルタ社製の卓上型分光測色計(製品名:CM-2600d、積分球方式)を用いて行った。反射測定モードはSCI(Specular Component Included)モードであり、測定波長範囲は380~780nmであった。各例のスイッチングミラーデバイスの前面側から入射する外光としては、D65光源を用いた。また、液晶パネルに対する印加電圧を0Vから10Vまで変化させることによって、液晶パネルは、波長550nmの光で測定したときに、実施例2で0nmから1145nmまで、実施例3で0nmから930nmまで、実施例4で0nmから1090nmまで位相差を変化させることができた。
(評価結果)
図13は、実施例2のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。図14は、実施例3のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。図15は、実施例4のスイッチングミラーデバイスに対する反射色度の測定結果から導出されたxy色度図である。図13~15中、「○」(白抜きの丸印)は、液晶パネルに対する印加電圧が0Vである場合の反射色度に対応する色度点を示し、「□」(白抜きの四角印)は、液晶パネルに対する印加電圧が10Vである場合の反射色度に対応する色度点を示す。液晶パネルに対する印加電圧を0Vから10Vまで変化させると、色度点は、「○」から「□」まで点線に沿って変化する。図13~15に示すように、実施例2~4においては、いずれも、反射光の色が印加電圧に応じて変化することが確認できた。
[評価5]
実施例1~4、及び、比較例1のスイッチングミラーパネルについて、透明モードにおける透過率を測定した。
(評価方法)
各例において、まず、液晶表示装置単独の輝度L1を前面側から測定した。各例の輝度測定用の液晶表示装置としては、実施例3、4で用いたFFSモードの液晶表示装置を用いた。次に、液晶表示装置の前面側にスイッチングミラーパネルを配置し、スイッチングミラーデバイスを作製した。その後、スイッチングミラーパネルの液晶パネルを電圧無印加状態(旋光性が発現する又は複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)にする、すなわち、スイッチングミラーパネルを透明モードにした状態で、スイッチングミラーデバイスの輝度L2を前面側から測定した。そして、輝度L1、及び、輝度L2によって、透明モードにおけるスイッチングミラーパネルの透過率(単位:%)=100×L2/L1を算出した。輝度L1、及び、輝度L2の測定は、照度0lxの環境下にて、トプコン社製の分光放射計(製品名:SR-UL1)を用いて行い、視感補正されたY値を輝度とした。
(評価結果)
評価結果を表1に示す。表1に示すように、実施例1~4はいずれも、透明モードにおけるスイッチングミラーパネルの透過率(表1中では、単に透過率と示す。)が比較例1と同等以上であった。よって、実施例1~4によれば、比較例1と比較して、ディスプレイモードの表示が明るいスイッチングミラーデバイスを実現することができた。また、実施例1~4はいずれも、透明モードにおけるスイッチングミラーパネルの透過率が70%を超えており、一般的なハーフミラー層を配置したミラーディスプレイの透過率(50%以下)よりも充分に高かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[評価6]
実施例4、5のスイッチングミラーデバイスについて、輝度を測定した。
(評価方法)
各例のスイッチングミラーデバイスに対して、スイッチングミラーパネルの液晶パネルと、液晶表示装置からバックライトを除いた積層体(吸収型偏光板、表示用液晶パネル、及び、吸収型偏光板の積層体)と、バックライトとに分離した。そして、バックライトの前面側に、上記積層体と、スイッチングミラーパネルの液晶パネルとを順に載置し、評価用サンプルを作製した。その後、スイッチングミラーパネルの液晶パネルを電圧無印加状態(複屈折性が発現しないように、充分な電圧を印加していない状態)にした状態で、評価用サンプルの輝度を前面側から測定した。輝度の測定は、照度0lxの環境下にて、トプコン社製の分光放射計(製品名:SR-UL1)を用いて行い、視感補正されたY値を輝度とした。
(評価結果)
評価結果を表2に示す。表2に示すように、実施例5は、実施例4よりも輝度(表2中では、単に輝度と示す。)が高かった。これは、上記積層体中の前面側の吸収型偏光板の主透過率k1について、実施例4(84%)よりも実施例5(89%)の方が高かったためである。よって、実施例5によれば、実施例4と比較して、ディスプレイモードの表示がより明るいスイッチングミラーデバイスを実現することができた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[評価7]
実施例7、及び、参考例1のスイッチングミラーパネルについて、透過光の色の印加電圧依存性を評価した。
(評価方法)
各例のスイッチングミラーパネルをバックライトの前面側に配置した。そして、各例のスイッチングミラーパネルの液晶パネルの全画素に対する印加電圧を0Vから10Vまで0.1V間隔で変化させながら、各例のスイッチングミラーパネルの透過色度を測定し、その測定結果からxy色度を算出した。透過色度の測定は、照度0lxの環境下にて、トプコン社製の分光放射計(製品名:SR-UL1)を用いて行った。また、液晶パネルに対する印加電圧を0Vから10Vまで変化させることによって、液晶パネルは、波長550nmの光で測定したときに、実施例7で0nmから1090nmまで、参考例1で0nmから1090nmまで位相差を変化させることができた。
(評価結果)
図16は、実施例7のスイッチングミラーパネルに対する透過色度の測定結果から導出されたxy色度図である。図17は、参考例1のスイッチングミラーパネルに対する透過色度の測定結果から導出されたxy色度図である。図16及び図17中、「○」(白抜きの丸印)は、液晶パネルに対する印加電圧が0Vである場合の透過色度に対応する色度点を示し、「□」(白抜きの四角印)は、液晶パネルに対する印加電圧が10Vである場合の透過色度に対応する色度点を示す。液晶パネルに対する印加電圧を0Vから10Vまで変化させると、色度点は、「○」から「□」まで点線に沿って変化する。図16及び図17に示すように、実施例7、及び、参考例1においては、いずれも、透過光の色が印加電圧に応じて変化することが確認できた。ただし、参考例1のスイッチングミラーパネルは、吸収型偏光板204bの前面側からの入射光を表示用に利用することができない。そのため、参考例1のスイッチングミラーパネルは、例えば、その背面側(吸収型偏光板204a側)が地面に向けて使用される場合、実施例7のスイッチングミラーパネルと比較して、表示が暗くなる。これに対して、実施例7のスイッチングミラーパネルは、その背面側(反射型偏光板2側)が地面に向けて使用される場合であっても、吸収型偏光板4の前面側からの入射光を反射することによって、カラー表示を行うことができる。よって、実施例7のスイッチングミラーパネルによれば、参考例1のスイッチングミラーパネルと比較して、より多様な環境下で良好な表示視認性が確保される。
[評価8]
実施例4、10、11のスイッチングミラーデバイスについて、モアレの濃さを評価した。
(評価方法)
各例のスイッチングミラーデバイスに対して、液晶表示装置の表示用液晶パネルに白画面を表示させた。そして、照度0lxの環境下(暗室)にて、10人の観察者が、各例のスイッチングミラーデバイスを前面側から、透過率が互いに異なる複数のNDフィルタ(最小透過率:0.1%)越しに目視観察してモアレの濃さを評価し、モアレが見えなくなったときのNDフィルタの透過率を記録した。この際、モアレが見えなくなったときのNDフィルタの透過率が高いほど、モアレの発生が抑制されている(モアレが薄い)と判断した。
(評価結果)
評価結果を表3に示す。表3に示すように、実施例4では最小透過率0.1%を有するNDフィルタを用いてもモアレが見えた(表3中では、「<0.1」(0.1%未満)と示す。)のに対して、実施例10では透過率1.4%を有するNDフィルタを用いた場合にモアレが見えなくなり、実施例11では透過率20%を有するNDフィルタを用いた場合にモアレが見えなくなった。つまり、実施例10、11によれば、実施例4と比較して、モアレの発生が抑制されていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
[付記]
本発明の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、反射型偏光板と、対向する一対の基板、及び、上記一対の基板間に配置される液晶層を有する液晶パネルと、吸収型偏光板とを備え、上記一対の基板の少なくとも一方は、複数の画素領域に分割され、上記複数の画素領域の各々には、上記液晶層側から順に、画素電極と、透明絶縁膜と、上記画素電極と重畳する複数の透明配線とが配置され、上記画素電極は、上記透明絶縁膜に設けられる開口を介して、上記複数の透明配線のうちの少なくとも1つと電気的に接続され、上記画素電極に印加された電圧により上記液晶層中の液晶分子の配向が制御されることによって、上記反射型偏光板の背面側からの入射光が上記吸収型偏光板を透過する透明モードと、上記吸収型偏光板の前面側からの入射光が上記反射型偏光板で反射されるミラーモードとに切り換え可能であるスイッチングミラーパネルであってもよい。この態様によれば、下記の効果を奏することができる。
(1)ミラーモードにおいて、反射光による文字、画像等の情報が表示可能である。
(2)上記複数の透明配線が上記画素電極と重畳して配置されているため、上記複数の透明配線を効率的に配置することができ、更に、上記複数の画素領域(上記画素電極)間のスペースを狭くすることができる。よって、上記複数の画素領域(上記画素電極)があたかも1つの領域を構成するような状態が得られるため、ミラーモードの鏡面性が高まる。
(3)金属配線ではなく、上記複数の透明配線が配置されているため、上記スイッチングミラーパネルの透過率が高まる。
上記複数の透明配線の長さは、互いに同じであってもよい。上記複数の透明配線の数は、上記複数の画素領域毎に同じであってもよい。このような構成によれば、上記複数の透明配線の寄生容量が同等になり、上記複数の透明配線に同じ電圧を印加すると、上記複数の画素領域(上記画素電極)の電位が同等になる。そのため、ミラーモードにおいて、反射ムラがなく、均一な鏡面状態が得られる。
上記画素電極と上記透明絶縁膜との間には、上記液晶層側から順に、別の透明絶縁膜と、上記画素電極と重畳する別の複数の透明配線とが配置され、上記複数の透明配線と上記別の複数の透明配線とは、上記透明絶縁膜を介して、互いに同じピッチで配置され、かつ、互いに重畳していなくてもよい。このような構成によれば、モアレの発生が充分に抑制される。また、駆動可能な上記画素電極の数が増加するため、上記液晶パネルの高解像度化が可能となる。
上記液晶パネルは、複屈折モードの液晶パネルであってもよい。このような構成によれば、上記液晶パネルとして複屈折モードの液晶パネルを用いる場合においても、本発明を利用することができる。
上記液晶パネルが複屈折モードの液晶パネルである場合、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、平行であってもよい。また、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、直交していてもよい。透明モードにおける上記スイッチングミラーパネルの透過率を高める観点からは、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、平行であることが好ましい。
上記複屈折モードの液晶パネルは、入射する偏光を透過させるときに、上記偏光の偏光状態を変化させない非着色モードと、上記偏光の偏光状態を変化させる着色モードとに切り換え可能であり、上記着色モードにおいて、上記複屈折モードの液晶パネルは、波長550nmの光で測定したときに275nmよりも大きな値まで位相差を変化させるものであってもよい。このような構成によれば、ミラーモードにおいて、反射光の色を調整することができたり、透明モードにおいて、背面側から上記スイッチングミラーパネルを透過する透過光の色を調整することができたりする。
上記液晶パネルは、旋光モードの液晶パネルであってもよい。このような構成によれば、上記液晶パネルとして旋光モードの液晶パネルを用いる場合においても、本発明を利用することができる。
上記液晶パネルが旋光モードの液晶パネルである場合、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、直交していてもよい。また、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、平行であってもよい。透明モードにおける上記スイッチングミラーパネルの透過率を高める観点からは、上記反射型偏光板の透過軸と上記吸収型偏光板の透過軸とは、直交することが好ましい。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、偏光板を有する表示装置と、上記スイッチングミラーパネルとを備えるスイッチングミラーデバイスであってもよい。この態様によれば、上記スイッチングミラーパネルによって、上記表示装置の画像が表示される状態(透明モード)と、反射光による文字、画像等の情報が表示される状態(ミラーモード)とを切り換えることができる。
上記表示装置は、液晶表示装置であってもよい。このような構成によれば、上記表示装置として液晶表示装置を用いる場合においても、本発明を利用することができる。
上記表示装置としては、偏光板を有するものであれば、その種類は特に限定されず、液晶表示装置の他に、例えば、反射防止用の吸収型円偏光板が設けられた有機エレクトロルミネッセンス表示装置、偏光板が貼り付けられたMEMSディスプレイ等の、偏光を出射する表示装置を用いることができる。また、立体(3D)映像を観察することができる、いわゆる3D対応ディスプレイであってもよい。3D対応ディスプレイによれば、ミラー領域と同様にディスプレイ領域にも自然な奥行感を提供することができ、上記スイッチングミラーデバイスのデザイン性がより高まり、多様な用途において上記スイッチングミラーデバイスを活用することができる。3D対応ディスプレイの立体映像表示方式は特に限定されず、任意の方式が利用できるが、メガネを必要としない裸眼方式が好ましい。裸眼方式の3D対応ディスプレイとしては、例えば、レンチキュラーレンズ方式、視差バリア方式等が挙げられる。
上記表示装置が有する偏光板は、吸収型偏光板又は反射型偏光板を指し、これらの偏光板以外の特別な偏光板を指すものではない。吸収型偏光板及び反射型偏光板は、各々、直線偏光板と、円偏光板(直線偏光板にλ/4板を積層させたもの)とを含む。例えば、吸収型偏光板に属する直線偏光板は、一般的に、吸収型偏光板(「直線」が表記されない)と表記される。一方、吸収型偏光板に属する円偏光板は、吸収型円偏光板と表記されることがある。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、光吸収体と、上記スイッチングミラーパネルとを備えるスイッチングミラーデバイスであってもよい。この態様によれば、上記スイッチングミラーパネルによって、上記光吸収体が表示される状態(透明モード)と、反射光による文字、画像等の情報が表示される状態(ミラーモード)とを切り換えることができる。
本発明の別の一態様は、背面側から前面側に向かって順に、表示装置と、光吸収体と、上記スイッチングミラーパネルとを備え、上記表示装置の表示面は、上記光吸収体とは反対側であるスイッチングミラーデバイスであってもよい。この態様によれば、上記スイッチングミラーパネルによって、上記表示装置の表示面とは反対側を、上記光吸収体が表示される状態(透明モード)と、反射光による文字、画像等の情報が表示される状態(ミラーモード)とに切り換えることができる。
1a、1b、1c、101a、101b、201:スイッチングミラーパネル
2、102:反射型偏光板
3、3a、103a、103b、203:液晶パネル
4、4a、4b、104、104a、104b、204a、204b:吸収型偏光板
5、5a、105a、105b、205:アレイ基板
6、106、206:液晶層
7、107、207:対向基板
8a、8b、108a、108b、208a、208b:透明基板
9、9a、109、209:透明配線
10、10a、110、210:透明絶縁膜
11、111、211:画素電極
12、112、212:コンタクト部
13、113、213:共通電極
14、114:集積回路
15、115:フレキシブルプリント基板
16、116:駆動回路
17a、17b、17c、17d、17e、17f、117a、117b:スイッチングミラーデバイス
18、118:液晶表示装置
19、119:バックライト
20、120:表示用液晶パネル
21:光吸収体
22:粘着剤
PR、Pr:画素領域

Claims (15)

  1. 背面側から前面側に向かって順に、
    反射型偏光板と、
    対向する一対の基板、及び、前記一対の基板間に配置される液晶層を有する液晶パネルと、
    吸収型偏光板とを備え、
    前記一対の基板の少なくとも一方は、複数の画素領域に分割され、
    前記複数の画素領域の各々には、前記液晶層側から順に、画素電極と、透明絶縁膜と、前記画素電極と重畳する複数の透明配線とが配置され、
    前記画素電極は、前記透明絶縁膜に設けられる開口を介して、前記複数の透明配線のうちの少なくとも1つと電気的に接続され、
    前記画素電極に印加された電圧により前記液晶層中の液晶分子の配向が制御されることによって、前記反射型偏光板の背面側からの入射光が前記吸収型偏光板を透過する透明モードと、前記吸収型偏光板の前面側からの入射光が前記反射型偏光板で反射されるミラーモードとに切り換え可能であることを特徴とするスイッチングミラーパネル。
  2. 前記複数の透明配線の長さは、互いに同じであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングミラーパネル。
  3. 前記複数の透明配線の数は、前記複数の画素領域毎に同じであることを特徴とする請求項2に記載のスイッチングミラーパネル。
  4. 前記画素電極と前記透明絶縁膜との間には、前記液晶層側から順に、別の透明絶縁膜と、前記画素電極と重畳する別の複数の透明配線とが配置され、
    前記複数の透明配線と前記別の複数の透明配線とは、前記透明絶縁膜を介して、互いに同じピッチで配置され、かつ、互いに重畳していないことを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のスイッチングミラーパネル。
  5. 前記液晶パネルは、複屈折モードの液晶パネルであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のスイッチングミラーパネル。
  6. 前記反射型偏光板の透過軸と前記吸収型偏光板の透過軸とは、平行であることを特徴とする請求項5に記載のスイッチングミラーパネル。
  7. 前記反射型偏光板の透過軸と前記吸収型偏光板の透過軸とは、直交することを特徴とする請求項5に記載のスイッチングミラーパネル。
  8. 前記複屈折モードの液晶パネルは、入射する偏光を透過させるときに、前記偏光の偏光状態を変化させない非着色モードと、前記偏光の偏光状態を変化させる着色モードとに切り換え可能であり、
    前記着色モードにおいて、前記複屈折モードの液晶パネルは、波長550nmの光で測定したときに275nmよりも大きな値まで位相差を変化させることを特徴とする請求項5~7のいずれかに記載のスイッチングミラーパネル。
  9. 前記液晶パネルは、旋光モードの液晶パネルであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のスイッチングミラーパネル。
  10. 前記反射型偏光板の透過軸と前記吸収型偏光板の透過軸とは、直交することを特徴とする請求項9に記載のスイッチングミラーパネル。
  11. 前記反射型偏光板の透過軸と前記吸収型偏光板の透過軸とは、平行であることを特徴とする請求項9に記載のスイッチングミラーパネル。
  12. 背面側から前面側に向かって順に、偏光板を有する表示装置と、請求項1~11のいずれかに記載のスイッチングミラーパネルとを備えることを特徴とするスイッチングミラーデバイス。
  13. 前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項12に記載のスイッチングミラーデバイス。
  14. 背面側から前面側に向かって順に、光吸収体と、請求項1~11のいずれかに記載のスイッチングミラーパネルとを備えることを特徴とするスイッチングミラーデバイス。
  15. 背面側から前面側に向かって順に、表示装置と、光吸収体と、請求項1~11のいずれかに記載のスイッチングミラーパネルとを備え、
    前記表示装置の表示面は、前記光吸収体とは反対側であることを特徴とするスイッチングミラーデバイス。
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