(57)【要約】【課題】複雑で見栄えの良い表示を実現する液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶表示素子１は、透過軸と直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板２と、その背面側に配置され、反射偏光板２の側から、第１の液晶パネル１１と第１の偏光板１２と第１のバックライト１３とをこの順で配置して構成された第１の液晶ユニット４と、反射偏光板２の前面側に配置され、反射偏光板２の側から、第２の液晶パネル１５と第２の偏光板１６と第２のバックライト１７とをこの順で配置して構成された第２の液晶ユニット５とを有する。反射偏光板２の透過軸は、上下方向に対して３０°〜６０°傾いて配置される。液晶表示素子１は、第１の液晶ユニット４から出射されて反射偏光板２を透過する光と、第２の液晶ユニット５から出射されて反射偏光板２で反射される光とを用いて表示を行うように構成される。【選択図】図１
2014021389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過軸と直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板と
前記反射偏光板の背面側に配置され、前記反射偏光板の側から、第１の液晶パネルと第１の偏光板と第１のバックライトとをこの順で配置して構成された第１の液晶ユニットと、
前記反射偏光板の前面側に配置され、前記反射偏光板の側から、第２の液晶パネルと第２の偏光板と第２のバックライトとをこの順で配置して構成された第２の液晶ユニットとを有し、
前記第１の液晶ユニットから出射されて前記反射偏光板を透過する光と、前記第２の液晶ユニットから出射されて前記反射偏光板で反射される光とを用いて表示を行う液晶表示素子であって、
前記反射偏光板の前記透過軸が、上下方向に対して３０°〜６０°傾いて配置されるように構成されたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１の偏光板は、その透過軸の方向が前記反射偏光板の前記透過軸の方向と一致するように配置され、
前記第２の偏光板は、その透過軸の方向が前記反射偏光板の前記透過軸の方向と直交するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記反射偏光板は、前記第１の液晶ユニットの主視角方向との間で角度αをなすように配置され、
前記第２の液晶ユニットは、その主視角方向が前記反射偏光板の法線方向との間で角度（９０°−α）をなすように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記反射偏光板と前記第１の液晶ユニットとの間の距離が、前記反射偏光板と前記第２の液晶ユニットとの間の距離と異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記反射偏光板は、前記第１の液晶ユニットの前記第１の液晶パネルの上に配置され、
前記第２の液晶ユニットの前記第２の液晶パネルの上には、第３の偏光板が配置されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記第１の液晶パネルおよび前記第２の液晶パネルはそれぞれ、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＩＰＳモード、ＶＡモードおよびＯＣＢモードよりなる群から選ばれる少なくとも１つの液晶モードの液晶パネルであることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示素子は、液晶パネルを用いて構成される。液晶パネルは、一対の透明な基板間に液晶層を挟持して構成される。液晶パネルの液晶層は、例えば、ネマチック相の液晶（以下、ネマチック液晶とも言う。）から形成できる。各基板の液晶層側の面には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等の透明導電材料からなる、パターニングされた電極を設けることができる。液晶パネルの電極の形状は、液晶表示素子における表示のパターンに対応する。
【０００３】
液晶パネルの各基板上の電極と液晶層との間には、液晶層の均一な初期配向を実現する液晶配向膜を設けることが好ましい。液晶層を挟持する各基板上には、例えば、液晶層を挟んでクロスニコル配置となるように、一対の偏光板が設けられることが好ましい。そして、液晶パネルでは、各基板上の電極間に印加される電界に応じて、液晶層が初期の状態から配向変化する。液晶表示素子は、液晶パネルにおける液晶層の配向変化を利用し、液晶層および偏光板間を透過する光を制御して、画像の表示を行っている。
【０００４】
液晶表示素子は、薄型、高解像度、および低駆動電圧等の特徴を備え、時計、電卓、家電製品、スロットマシーン等の遊技機、自動車のインストルメントパネル、またはパソコン等の表示用の素子として広く用いられるようになっている。
【０００５】
こうした液晶表示素子は、上述した液晶パネルのパターニングされた電極が画素を構成する。例えば、画素数の少ないセグメント表示方式の液晶表示素子では、液晶パネルの１つの電極パターンによって１つの画素を構成することがある。その場合、液晶表示素子は、１つの画素で、黒表示と白表示、または、黒表示とカラーフィルタによって付与される色の表示の２種類の表示を行うことになる。そのため、画素数の少ないセグメント表示方式では、混色によって色のバリエーションを多様化する方法が困難で、得られる表示は単調となる傾向があった。
【０００６】
近年、遊技機や自動車のインストルメントパネルの分野等のようにセグメント表示が多用される分野においては、より複雑な表示への対応が求められている。
そのため、例えば、複数の液晶パネルを用いて液晶表示素子を構成し、より複雑な画像表示を実現する検討がなされている。その場合、特許文献１に記載されるように、２つの液晶パネルを用い、それらを積層して液晶表示素子を構成する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２７３７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数の液晶パネルを積層して液晶表示素子を構成する場合、それぞれの液晶パネルに対して必要な電極の取り出しが煩雑なものとなるという問題があった。
以上のように、液晶表示素子では、より複雑な表示に対応できる技術が求められている。そして、液晶表示素子は、多層表示等の複雑な表示を見栄え良く実現することが求められている。
【０００９】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、複雑で見栄えの良い表示を実現する液晶表示素子を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、透過軸と直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板と
反射偏光板の背面側に配置され、反射偏光板の側から、第１の液晶パネルと第１の偏光板と第１のバックライトとをこの順で配置して構成された第１の液晶ユニットと、
反射偏光板の前面側に配置され、反射偏光板の側から、第２の液晶パネルと第２の偏光板と第２のバックライトとをこの順で配置して構成された第２の液晶ユニットとを有し、
第１の液晶ユニットから出射されて反射偏光板を透過する光と、第２の液晶ユニットから出射されて反射偏光板で反射される光とを用いて表示を行う液晶表示素子であって、
反射偏光板の透過軸が、上下方向に対して３０°〜６０°傾いて配置されるように構成されたことを特徴とする液晶表示素子に関する。
【００１２】
本発明において、第１の偏光板は、その透過軸の方向が反射偏光板の透過軸の方向と一致するように配置され、
第２の偏光板は、その透過軸の方向が反射偏光板の透過軸の方向と直交するように配置されることが好ましい。
【００１３】
本発明において、反射偏光板は、第１の液晶ユニットの主視角方向との間で角度αをなすように配置され、
第２の液晶ユニットは、その主視角方向が反射偏光板の法線方向との間で角度（９０°−α）をなすように配置されることが好ましい。
【００１４】
本発明において、反射偏光板と第１の液晶ユニットとの間の距離が、反射偏光板と第２の液晶ユニットとの間の距離と異なることが好ましい。
【００１５】
本発明において、反射偏光板は、第１の液晶ユニットの第１の液晶パネルの上に配置され、
第２の液晶ユニットの第２の液晶パネルの上には、第３の偏光板が配置されることが好ましい。
【００１６】
本発明において、第１の液晶パネルおよび第２の液晶パネルはそれぞれ、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードおよびＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードよりなる群から選ばれる少なくとも１つの液晶モードの液晶パネルであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複雑で見栄えの良い表示を実現する液晶表示素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の液晶表示素子の構成を模式的に説明する断面図である。
【図２】本発明の実施形態の液晶表示素子の反射偏光板の透過軸と、第１の液晶ユニットの第１の偏光板の透過軸と、第２の液晶ユニットの第２の偏光板の透過軸の好ましい配置関係例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態の液晶表示素子の構成を模式的に説明する断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施形態の液晶表示素子１は、透過軸と直交する方向に偏光した光を反射する反射偏光板２と、観察者３に対して、反射偏光板２の背面側に配置された第１の液晶ユニット４と、観察者３の側である、反射偏光板２の前面側に配置された第２の液晶ユニット５とを有する。
【００２１】
尚、液晶表示素子１は、反射偏光板２と、第１の液晶ユニット４と、第２の液晶ユニット５と、第１の液晶ユニット４を駆動するための駆動回路（図示されない）と第２の液晶ユニット５を駆動するための駆動回路(図示されない）と、それらを支持するフレーム(図示されない）等がモジュール化されて、液晶モジュールを構成することができる。
【００２２】
反射偏光板２は、上述したように、特定方向に偏光した光だけに限って透過させる透過軸を有し、その透過軸と直交する方向に偏光した光は反射させる偏光板である。従来の偏光板は、透過軸と直交する方向に偏光した光が吸収され、光の利用効率は５０％以下となっていた。それに対し、本実施形態において用いられる反射偏光板２は、光を吸収せず、透過軸と直交する方向に偏光した光を反射する。そのため、反射偏光を再利用すれば５０％以上の光利用効率も可能である。
【００２３】
本実施形態の反射偏光板２としては、市販されているものを用いることができ、例えば、住友スリーエム社によるＤＢＥＦ（登録商標）シリーズ等の反射偏光板を用いることができる。
【００２４】
第１の液晶ユニット４は、反射偏光板２の側から、第１の液晶パネル１１と第１の偏光板１２と第１のバックライト１３とをこの順で配置して構成される。第２の液晶ユニット５は、反射偏光板２の側から、第２の液晶パネル１５と第２の偏光板１６と第２のバックライト１７とをこの順で配置して構成される。
【００２５】
第１の液晶ユニット４の第１の液晶パネル１１は、透過型の液晶パネルである。
透過型の第１の液晶パネル１１は、例えば、ガラス基板である、観察者３の側に配置される透明な基板（図示省略する。）と、この透明な基板に対向して観察者３とは反対側に配置される透明な基板（図示省略する。）との間に、液晶層（図示省略する。）が挟持されて構成される。
【００２６】
第１の液晶パネル１１の液晶層は、例えば、ネマチック液晶から形成することができる。各基板の液晶層側の面には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等の透明導電材料からなる、パターニングされた電極（図示省略する。）を設けることができる。第１の液晶パネル１１の電極の形状は、液晶表示素子１における表示のパターンに対応する。
そしてまた、第１の液晶パネル１１は、液晶層を挟持する基板上にカラーフィルタを設けることができ、カラーフィルタを用いたカラー液晶パネルとするも可能である。
【００２７】
第１の液晶パネル１１の各基板上の電極と液晶層との間には、液晶層の均一な初期配向を実現する液晶配向膜（図示省略する。）を設けることが好ましい。
【００２８】
第１の液晶パネル１１は、一対の偏光板を用いて液晶層を挟持することによって、透過型を構成する液晶モードの液晶パネルとすることが好ましい。
例えば、第１の液晶パネル１１は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードおよびＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードよりなる群から選ばれる少なくとも１つの液晶モードの構成に好適な液晶パネルとすることができる。
【００２９】
以上で例示された液晶モードでは、表示を行うために、各基板上であって、液晶層とは反対の側の面に、一対の偏光板が設けることが好ましい。例えば、ノーマリホワイトモードのＴＮモードの他、ＩＰＳモード、ＶＡモード、ＯＣＢモードでは、一対の偏光板をクロスニコル配置することが好ましい。また、ノーマリブラックモードのＴＮモードでは、一対の偏光板の透過軸の方向を一致させるように配置することが好ましい。
【００３０】
本実施の形態の第１の液晶ユニット４は、第１の液晶パネル１１の裏面側に第１の偏光板１２を配置して有する。そして、第１の液晶パネル１１の前面側には、反射偏光板２が配置されている。したがって、第１の液晶ユニット４では、第１の液晶パネル１１を挟んで配置された第１の偏光板１２と反射偏光板２とが、上述した液晶モードの一対の偏光板として機能する。
【００３１】
例えば、第１の液晶ユニット４が、液晶モードにノーマリホワイトモードのＴＮモードを選択する場合、上述したように、第１の偏光板１２と反射偏光板２とが液晶層を挟んでクロスニコル配置となるように配置される。すなわち、第１の偏光板１２と反射偏光板２とは、第１の偏光板１２の透過軸と反射偏光板２の透過軸とが直交するように、第１の液晶パネル１１を挟持して配置される。
【００３２】
また、第１の液晶ユニット４が、液晶モードにノーマリブラックモードのＴＮモードを選択する場合、上述したように、液晶層を挟んで互いの透過軸の方向が一致するように、第１の偏光板１２と反射偏光板２とが配置される。すなわち、第１の偏光板１２と反射偏光板２とは、第１の偏光板１２の透過軸の方向と、反射偏光板２の透過軸の方向とが一致するように、第１の液晶パネル１１を挟持して配置される。
【００３３】
その場合、第１の液晶パネル１１はノーマリホワイトモードやノーマリブラックモードのＴＮモードの構成に好適となるように構成される。第１の液晶パネル１１の一対の基板間に挟持される液晶層の液晶分子の配向は、各基板が離間する方向に沿って約９０°ねじれた状態（ツイスト配向）となっている。そして、第１の液晶パネル１１を挟持する第１の偏光板１２と反射偏光板２とは、その液晶分子のツイスト配向に対応するようにされ、上述したような互いの透過軸の設定がなされて配置されている。
【００３４】
このため、第１の液晶パネル１１がノーマリホワイトモードのＴＮモードである場合、第１のバックライト１３から照射された無偏光の光は、第１の偏光板１２を透過して直線偏光に変換され、第１の液晶パネル１１の液晶層に入射する。液晶層に入射した直線偏光は、その偏光軸が液晶層の液晶分子のツイスト配向に沿って約９０°回転しながら通過する。液晶層を通過する光は、第１の液晶パネル１１がカラーフィルタを有する場合、そのカラーフィルタで着色される。液晶層を通過した直線偏光は、その偏光軸が反射偏光板２の透過軸の方向と一致した結果、反射偏光板２を透過する。すなわち、第１の液晶ユニット４は、液晶層に電界が生じていない場合、第１のバックライト１３から照射され、第１の偏光板１２を透過した直線偏光の大部分が第１の液晶パネル１１と反射偏光板２とを透過して、明状態を形成する。
【００３５】
一方、第１の液晶パネル１１の各基板上の電極を用いて液晶層に電圧を印加した場合、その電極間の液晶層の液晶分子の配向は、各基板の離間方向に沿って直線的に揃うように配向変化することができる。すなわち、各基板間でのツイスト配向が解消され、各基板に対する液晶分子の垂直配向が実現されるようになる。このため、第１のバックライト１３から照射され、第１の偏光板１２を透過して液晶層に入射した直線偏光は、その偏光方向を変化させることなく液晶層を通過する。その結果、反射偏光板２を透過することができず、暗状態(黒表示）を形成する。
【００３６】
本実施形態の液晶表示素子１は、液晶層に印加する電圧を制御し、第１の液晶ユニット４の第１の偏光板１２と反射偏光板２との間の透過率を制御し、明暗(コントラスト）や色の変化を生じさせて画像の表示に利用することができる。そして、第１の液晶ユニット４の、例えば、正面方向となる主視角方向から観察する観察者３は、第１の液晶ユニット４上の高品位の画像を観察することができる。
【００３７】
次に、第２の液晶ユニット５は、上述したように、反射偏光板２の側から、第２の液晶パネル１５と第２の偏光板１６と第２のバックライト１７とをこの順で配置して構成される。
【００３８】
第２の液晶ユニット５の第２の液晶パネル１５は、透過型の液晶パネルである。液晶パネル１５は、上述した第１の液晶パネル１１と同様の構造を有することができる。第２の液晶パネル１５は、例えば、それぞれガラス基板である、一対の透明な基板間に液晶層（図示省略する。）が挟持されて構成される。
尚、第２の液晶ユニット５は、第２のバックライト１７の代わりに、投影型の光学系を配置して構成することも可能である。
【００３９】
第２の液晶パネル１５の各基板上の電極と液晶層との間には、液晶層の均一な初期配向を実現する液晶配向膜（図示省略する。）を設けることが好ましい。
【００４０】
そして、第２の液晶パネル１５は、一対の偏光板を用いて液晶層を挟持することにより透過型を構成できる液晶モードの液晶パネルとすることが好ましい。
例えば、第１の液晶パネル１１は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅｓ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードおよびＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードよりなる群から選ばれる少なくとも１つの液晶モードの構成に好適な液晶パネルとすることができる。
【００４１】
本実施の形態の第２の液晶ユニット５は、第２の液晶パネル１５の、反射偏光板２とは反対側となる裏面側に、第２の偏光板１６を配置して有する。したがって、第２の液晶ユニット５では、第２の液晶パネル１５を挟んで配置された第２の偏光板１６と反射偏光板２とが、一対の偏光板として機能する。
【００４２】
例えば、第１の液晶ユニット４と同様に、第２の液晶ユニット５が、液晶モードにノーマリホワイトとなるＴＮモードを選択する場合、第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、第２の偏光板１６の透過軸の方向と、反射偏光板２の透過軸の方向とが一致するように、第２の液晶パネル１５を挟持して配置される。すなわち、第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、第２の偏光板１６の透過軸と、反射偏光板２の反射偏光軸とが直交するように、第２の液晶パネル１５を挟持して配置される。
【００４３】
また、例えば、第２の液晶ユニット５が、液晶モードにノーマリブラックモードとなるＴＮモードを選択する場合、第２の偏光板１６と反射偏光板２とが、液晶層を挟んでクロスニコル配置となるように配置される。すなわち、第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、第２の偏光板１６の透過軸と、反射偏光板２の透過軸とが直交するように、第２の液晶パネル１５を挟持して配置される。
【００４４】
その場合、第２の液晶パネル１５は、ノーマリホワイトやノーマリブラックの状態を示すＴＮモードの構成に好適となるように構成される。第２の液晶パネル１５の一対の基板間に挟持される液晶層の液晶分子の配向は、各基板が離間する方向に沿って約９０°ねじれた状態（ツイスト配向）となっている。そして、第２の液晶パネル１５を挟持する第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、その液晶分子のツイスト配向に対応するようにされ、上述したような互いの透過軸の設定がなされて配置されている。例えば、ノーマリホワイトの状態とする場合、第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、第２の偏光板１６の透過軸と、反射偏光板２の反射偏光軸とが直交するように配置されている。また、ノーマリブラックの状態とする場合、第２の偏光板１６と反射偏光板２とは、第２の偏光板１６の透過軸と、反射偏光板２の反射偏光軸との方向が一致するように配置されている。
【００４５】
このため、第２の液晶パネル１５がノーマリホワイトのＴＮモードである場合、第２のバックライト１７から照射された無偏光の光は、第２の偏光板１６を透過して直線偏光に変換され、第２の液晶パネル１５の液晶層に入射する。液晶層に入射した直線偏光は、その偏光軸が液晶層の液晶分子のツイスト配向に沿って約９０°回転しながら通過する。液晶層を通過する光は、第２の液晶パネル１５がカラーフィルタを有する場合、そのカラーフィルタで着色される。液晶層を通過した直線偏光は、その偏光軸が反射偏光板２の反射偏光軸の方向と一致した結果、反射偏光板２によって反射される。すなわち、第２の液晶ユニット５は、液晶層に電界が生じていない場合、第２のバックライト１７から照射され、第２の偏光板１６を透過した直線偏光の大部分が第２の液晶パネル１５を透過し、反射偏光板２で反射され、明状態を形成する。
【００４６】
一方、第２の液晶パネル１５の各基板上の電極を用いて液晶層に電圧を印加した場合、その電極間の液晶層の液晶分子の配向は、各基板の離間方向に沿って直線的に揃うように配向変化することができる。すなわち、各基板間でのツイスト配向が解消され、各基板に対する液晶分子の垂直配向が実現されるようになる。このため、第２のバックライト１７から照射され、第２の偏光板１６を透過して液晶層に入射した直線偏光は、その偏光方向を変化させることなく液晶層を通過する。その結果、その直線偏光は反射偏光板２を透過し、観察者３の側には反射されず、暗状態(黒表示）を形成する。
【００４７】
本実施形態の液晶表示素子１は、液晶層に印加する電圧を制御し、第２の液晶ユニット５の第２の偏光板１６を透過して、反射偏光板２で観察者３側に反射される光の割合を制御する。液晶表示素子１は、反射偏光板２を鏡と同様の機能を示すことが可能な反射偏光板として用い、明暗(コントラスト）や色の変化を生じさせて画像の表示に利用することができる。そして、反射偏光板２と対向する観察者３は、鏡として機能する反射偏光板２に映った画像を、第２の液晶ユニット５上の画像として観察することができる。
【００４８】
上述の構成の本実施形態の液晶表示素子１は、第１の液晶ユニット４と反射偏光板２、および、第２の液晶ユニット５と反射偏光板２をそれぞれ用い、それぞれの第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５のそれぞれによる２種類の画像を同時に用いて、１つの合成画像を形成することができる。すなわち、液晶表示素子１は、第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５とを、それぞれ独立に制御し、画像形成を行い、それを所望とする方法で組み合わせて、複雑で見栄えの良い画像を表示することができる。
【００４９】
以上のように、本実施形態の液晶表示素子１においては、反射偏光板２が重要な構成要素となる。そして、上述したように、反射偏光板２の透過軸と第１の液晶ユニット４の第１の偏光板１２の透過軸との配置関係、および、反射偏光板２の透過軸と第２の液晶ユニット５の第２の偏光板１６の透過軸との配置関係が特に重要となる。
【００５０】
その場合、基準となる反射偏光板２の透過軸について、単に上下方向に伸びるように設定することができる。そして、それに対応して、第１の偏光板１２の透過軸と第２の偏光板１６の透過軸とを、第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５それぞれの液晶モードに好適となるように設定して配置することができる。例えば、上述したように、第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５のそれぞれが、ノーマリホワイトのＴＮモードを構成する場合、第１の偏光板１２の透過軸は、反射偏光板２の透過軸と直交するように配置し、第２の偏光板１６の透過軸は、反射偏光板２の透過軸の方向と一致するように配置することができる。
【００５１】
また、上述したように、第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５のそれぞれが、ノーマリブラックのＴＮモードを構成する場合、第１の偏光板１２の透過軸の方向は、反射偏光板２の透過軸の方向と一致するように配置し、第２の偏光板１６の透過軸は、反射偏光板２の透過軸と直交するように配置することができる。
【００５２】
しかしながら、そうした反射偏光板２の透過軸設定を行う場合、問題となる事象を生じさせる懸念がある。それは、観察者３がサングラス等の偏光メガネを着用して、液晶表示素子１による画像を観察する場合である。
【００５３】
サングラス等の偏光メガネは、通常は、それを着用した場合に上下方向となる方向に偏光軸を有して構成される。そのような構成の偏光メガネを観察者３が着用し、液晶表示素子１の画像を観察する場合、上述した反射偏光板２の透過軸の設定と対応し、観察者３は、第１の液晶ユニット４または第２の液晶ユニット５の画像を観察できない場合がある。
【００５４】
そこで、本実施形態の液晶表示素子１は、そうした観察者３による偏光メガネの着用も考慮し、反射偏光板２の透過軸の設定をすることが好ましい。そして、その反射偏光板２の透過軸設定に対応して、第１の液晶ユニット４の第１の偏光板１２の透過軸および第２の液晶ユニット５の第２の偏光板１６の透過軸の設定を行うことが好ましい。
【００５５】
図２は、本発明の実施形態の液晶表示素子の反射偏光板の透過軸と、第１の液晶ユニットの第１の偏光板の透過軸と、第２の液晶ユニットの第２の偏光板の透過軸の好ましい配置関係例を説明する図である。
【００５６】
図２に示すように、液晶表示素子１の反射偏光板２の透過軸２１は、図２中点線で示された矢印２２の示す上下方向に対し、傾いた方向となるように設定されることが好ましい。
【００５７】
そして、図１の第１の液晶ユニット４が、ノーマリホワイトモードのＴＮモードのように、クロスニコル配置された一対の偏光板を用いて構成される液晶モードである場合、第１の偏光板１２の透過軸の方向は、反射偏光板２の透過軸の方向と一致するように配置され、第２の偏光板１６の透過軸は、反射偏光板２の透過軸と直交するように配置することができる。
【００５８】
また、図１の第１の液晶ユニット４が、ノーマリブラックモードのＴＮモードのように、透過軸の方向が一致した一対の偏光板を用いて構成される液晶モードである場合、図２に例示するように、第１の偏光板１２の透過軸２３の方向は、反射偏光板２の透過軸２１の方向と一致するように配置され、第２の偏光板１６の透過軸２４は、反射偏光板２の透過軸２１と直交するように配置することができる。
【００５９】
図２に示すように、本発明の実施形態の液晶表示素子１は、基準となる反射偏光板２の透過軸２１の設定を、上下方向に対し３０°〜６０°傾いて配置される設定とすることがより好ましい。液晶表示素子１は、例えば、基準となる反射偏光板２の透過軸２１の設定を、上下方向に対し４５°傾いて配置される設定とすることができる。ここで、上下方向とは、観察者３（図２中、図示されない。）が立つ地面方向である水平方向に対し、垂直な方向を意味する。
【００６０】
本発明の実施形態の液晶表示素子１は、反射偏光板２と第１の偏光板１１と第２の偏光板１６において、このような透過軸設定を行うことで、観察者３が偏光メガネを着用した場合の問題を回避することができる。
【００６１】
次に、本発明の実施形態の液晶表示素子１の、第１の液晶ユニット４と、反射偏光板２と、第２の液晶ユニット５とにおける好ましい配置について説明する。
【００６２】
図１に示すように、液晶表示素子１において、反射偏光板２は、第１の液晶ユニット４の観察者３の視線の方向（図１中、一点鎖線により示される。）と一致する主視角方向との間で、９０°より小さい角度αをなすように配置される。角度αは、例えば、４５°とすることができる。
【００６３】
そして、第２の液晶ユニット５は、その主視角方向が反射偏光板２の法線方向（図１中、二点鎖線により示される。）との間の角度βをなすように配置される。第２の液晶ユニット５は、この角度βが、角度（９０°−α）と一致するように配置されることは好ましい。
【００６４】
このような配置を行うことで、第１の液晶ユニット４から出射された光ととともに、第２の液晶ユニット５から出射され、反射偏光板２で反射された光が、観察者３に効率良く到達し、観察者３は明るく見栄えの良い表示を観察することができる。
【００６５】
尚、反射偏光板２は、第１の液晶ユニット４の第１の液晶パネル１１上に配置することも可能である。その場合、第１の液晶ユニット４の主視角方向を観察者３の視線方向に対応させるように構成するとともに、第１の液晶ユニット４の配置角度を傾けて、反射偏光板２が観察者３の視線の方向と上述の角度αをなすようにすることが好ましい。
【００６６】
そしてさらに、反射偏光板２が第１の液晶ユニット４の第１の液晶パネル１１上に配置された場合、第２の液晶ユニット５の、反射偏光板２と対向する第２の液晶パネル１５の上には、第３の偏光板（図示されない）を設けることが好ましい。第３の偏光板を設けることで、反射偏光板２で反射される偏光方向の光以外の光成分を除去することができる。そして、第２の液晶ユニット５からの光のうち反射偏光板２を透過する偏光方向の光が第１の液晶ユニット４の表面で反射され、第１の液晶ユニット４で形成される画像に第２の液晶ユニット５で形成される画像が重なって表示されて、液晶表示素子１の表示品位が損なわれることを防止することができる。
【００６７】
また、本発明の実施形態の液晶表示素子１は、反射偏光板２と第１の液晶ユニット４との間の距離が、反射偏光板２と第２の液晶ユニット５との間の距離と異なるように配置することができる。
【００６８】
例えば、図１に示すように、反射偏光板２と第２の液晶ユニット５との間の距離が、反射偏光板２と第１の液晶ユニット４との間の距離より大きくなるように構成することができる。
【００６９】
その場合、観察者３は、鏡のように機能する反射偏光板２の効果により、図１中で模式的に示された第２の液晶ユニット５’で画像が形成されているように認識し、第１の液晶ユニット４および第２の液晶ユニット５からの画像を観察することになる。
【００７０】
こうした構成を有することにより、液晶表示素子１は、第１の液晶ユニット４による画像と第２の液晶ユニット５による画像が重なって表示され、複層表示のような、立体的で奥行きのある画像を形成することができる。そして、観察者３は、液晶表示素子１の複雑で見栄えの良い表示を観察することができる。
【００７１】
次に、本発明の液晶表示素子１において、見栄えのよい表示を可能にする、明るさの性能について説明する。
【００７２】
図１に示すように、液晶表示素子１は、第１の液晶ユニット４を用いて明状態を形成しようとする場合、第１の液晶ユニット４から出射された光は、実質的に１００％が、反射偏光板２を透過して、明状態を形成する。同様に、液晶表示素子１は、第２の液晶ユニット５を用いて明状態を形成しようとする場合、第２の液晶ユニット５から出射された光は、実質的に１００％が、反射偏光板２で反射され、明状態を形成する。つまり、光の利用効率が高く、明るい表示を可能とすることがわかる。
【００７３】
尚、第１の液晶ユニット４の第１のバックライト１３の背面側に、散乱板を設けることも可能である。この散乱板の効果により、反射偏光板２によって反射されて第１の液晶ユニット４側に戻される光を再度、第１の液晶ユニット４での表示の形成に利用することができる。そして、液晶表示素子１の光の利用効率をさらに高めることができる。
【００７４】
一方、例えば、反射偏光板２の代わりに従来から知られた、反射率が５０％で透過率が５０％の半透過反射板を用い、液晶表示素子を構成することも可能である、その場合、第１の液晶ユニット４の第１の液晶パネル１１の上および第２の液晶ユニット５の第２の液晶パネル１５の上にはそれぞれ、第１の偏光板１２および第２の偏光板１６とそれぞれ対をなす２枚の偏光板を設ける必要がある。
【００７５】
この比較例となる液晶表示素子の場合、第１の液晶ユニット４を用いて明状態を形成しようとする場合、第１の液晶ユニット４から出射された光は、実質的にその半分である５０％が、半透過反射板を透過して、明状態を形成する。同様に、比較例となる液晶表示素子は、第２の液晶ユニット５を用いて明状態を形成しようとする場合、第２の液晶ユニット５から出射された光は、実質的にその半分である５０％が、半透過反射板で反射され、明状態を形成する。したがって、光の利用効率が低く、本実施形態の液晶表示素子１に比べて、明るい表示が得られないことがわかる。
【００７６】
以上の検討から、本発明の液晶表示素子１は、明るく、見栄えのよい表示を可能にすることが分かる。
【００７７】
尚、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【００７８】
例えば、本発明の液晶表示素子を構成する各液晶ユニットの液晶パネルは、上述したように、カラーフィルタを設け、カラーフィルタを備えたカラー液晶パネルを構成することができる。
また、本発明の液晶表示素子を構成する各液晶ユニットの液晶パネルは、各画素を構成する電極とともに、画素毎にＴＦＴ等のスイッチング素子を設け、低電圧駆動が可能なアクティブマトリクス型の液晶パネルとすることも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１    液晶表示素子
２    反射偏光板
３    観察者
４    第１の液晶ユニット
５、５’    第２の液晶ユニット
１１    第１の液晶パネル
１２    第１の偏光板
１３    第１のバックライト
１５    第２の液晶パネル
１６    第２の偏光板
１７    第２のバックライト
２１、２３、２４    透過軸
２２    上下方向を示す矢印
【図１】
2014021389.tif 000003
【図２】
2014021389.tif 000004