(57)【要約】【課題】反射モード、透過モードを備える半透過反射型の液晶表示装置において、特に透過モードにおいてコントラストの高い表示を可能とする液晶表示装置を提供する。【解決手段】下偏光層２１の透過軸と下反射偏光層６の透過軸とを略直交にし、下偏光層２１の偏光度を下反射偏光層６の偏光度よりも大きく形成した。その結果、透過モード時の表示の明るさを向上させ、高コントラストの表示を得ることが可能となった。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持されてなり、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記液晶層の上側に設けられた上偏光層と、該液晶層の下側に設けられた下反射偏光層と、該下反射偏光層のさらに下側に設けられた下偏光層と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置とを備え、
前記下反射偏光層には透光部が形成されるとともに、前記下偏光層の透過軸と前記下反射偏光層の透過軸とが略直交に形成され、前記下偏光層の偏光度が前記下反射偏光層の偏光度よりも大きく形成されてなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記下偏光層の偏光度をＰａ、前記下反射偏光層の偏光度をＰｒとした場合に、Ｐａ≧１．１Ｐｒを満たすことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記下反射偏光層が、プリズム形状をなす誘電体干渉膜を積層した構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記下反射偏光層が、金属反射膜に複数の微細なスリット状の開口部を設けた構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に係り、特に透過モード時にもコントラストの高い表示が可能な半透過反射型の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置はバックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されている。
ところが、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示を視認することが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形態の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行うことが出来るようにしたものである。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置の形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリットを形成した反射膜を下基板内面に備えた液晶表示装置が提案されている。この場合、下基板外面に設けられたバックライトからの光はスリットを抜け透過表示に供される一方、上基板側から入射された光は反射膜により反射され反射表示に供されることとなり、反射膜は半透過反射膜として機能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような液晶表示装置によれば、外光の有無に関わらず表示の視認が可能であるものの、反射モード時に比べて透過モード時の明るさが不足するという問題があった。これは、主に透過モード時の表示に寄与し得る光量が、反射膜に設けたスリットを通過した光量のみであることが一因となっている。
【０００５】
また、その他の構成の半透過反射型液晶表示装置においても、反射モードと透過モードとのバランスをとることが困難で、例えば反射モードにおいて明るく色付きの少ない条件にすると、透過モードでのコントラストが十分に得られなく、一方、透過モードにおいてコントラストの高い表示を得る条件にすると、反射モードにおいて色付き等の不具合が生じる場合があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、反射モード、透過モードを備える半透過反射型の液晶表示装置において、反射モード及び透過モードにおいて明るい表示を可能とするとともに、特に透過モードにおいてコントラストの高い表示を可能とする半透過反射型の液晶表示装置を提供することを目的とし、また、その液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、互いに対向する上基板と下基板との間に液晶層が挟持されてなり、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、前記液晶層の上側に設けられた上偏光層と、該液晶層の下側に設けられた下反射偏光層と、該下反射偏光層のさらに下側に設けられた下偏光層と、前記下基板の外面側に設けられた照明装置とを備え、前記下反射偏光層には透光部が形成されるとともに、前記下偏光層の透過軸と前記下反射偏光層の透過軸とが略直交に形成され、前記下偏光層の偏光度が前記下反射偏光層の偏光度よりも大きく形成されてなることを特徴とする。なお、本発明に言う偏光度とは、偏光層の透過軸と平行な直線偏光の該偏光層に対する透過率をＴ１、偏光層の透過軸と垂直な直線偏光の該偏光層に対する透過率をＴ２とした場合に、（Ｔ１−Ｔ２）／（Ｔ１＋Ｔ２）×１００（％）で表される値を言う。
【０００８】
このような液晶表示装置によれば、透過モード時の表示の明るさを向上させ、高コントラストの表示を得ることができるとともに、反射モード時の明るさも確保可能となり、反射モード及び透過モードの双方において明るい表示を提供することが可能となる。すなわち、本発明では透光部を備えた下反射偏光層を半透過反射膜として用いることができ、透光部を介して照明装置の光が透過表示に供されることとなる。そして、下偏光層を透過し、下反射偏光層にて反射した光をリサイクル利用することが可能となるため、透過モードにおける表示の明るさを向上させることが可能となる。さらに、下偏光層の透過軸と下反射偏光層の透過軸とを略直交するように形成し、下偏光層の偏光度を下反射偏光層の偏光度よりも大きく形成したために、例えば下偏光層では透過軸と直交する光（下反射偏光層の透過軸と平行な光）は透過し難く、仮に下偏光層にて透過軸に直交する光が透過したとしても、下反射偏光層では偏光度が相対的に小さいために、該下反射層を透過した光は下反射偏光層を透過し難く、したがって光抜けの発生を抑制することが可能となる。その結果、透過モードにおけるコントラストが向上し、表示特性に優れた液晶表示装置を提供することが可能となる。
【０００９】
なお、下偏光層の偏光度をＰａ、下反射偏光層の偏光度をＰｒとした場合に、Ｐａ≧１．１Ｐｒを満たすものとすることができ、この場合、上述した光抜け抑制効果が一層顕著となる。
【００１０】
上記下反射偏光層は、プリズム形状をなす誘電体干渉膜を積層した構成とすることができる。具体的には、表面に周期的な溝を形成した基板上に、例えばＳｉからなる層と、ＳｉＯ２からなる層とを交互に複数積層して形成された、いわゆる三次元フォトニック結晶層を下反射偏光層とすることができる。この場合、入射光のうち、基板の溝に垂直な方向の成分はフォトニック結晶を透過し、溝に平行な成分は反射するようになり、すなわち入射光のプリズム形状との方向関係により誘電体干渉膜を透過するか否かが決定される。
【００１１】
また、上記下反射偏光層は、金属反射膜に複数の微細なスリット状の開口部を設けた構成とすることができる。具体的には、基板上に形成されたアルミニウム等の反射率の高い金属反射膜に、複数のスリットを所定のピッチで形成したものを用いることができる。この場合、入射光のうち、スリットの長さ方向に平行な成分は反射され、スリットの長さ方向に垂直な成分は透過されるようになる。
【００１２】
次に、本発明の電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過モード時にコントラストの高い表示が得られる優れた表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
（液晶表示装置）
図１は第１の実施形態の液晶表示装置について部分断面構造を示す図である。
本実施形態は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００１４】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、下基板２と上基板３とが対向配置されてこの上下基板２，３に挟まれた空間にＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶からなる液晶４が挟持されて概略構成された液晶パネル１と、この液晶パネル１の後面側（下基板２の外面側）に配設されたバックライト（照明装置）５とを備えて概略構成されている。なお、各基板２，３の液晶４側を内面側、これと逆側を外面側と言うものとする。
【００１５】
ガラスや樹脂などからなる下基板２の内面側には、下反射偏光層６と、絶縁膜７とが順次積層形成されており、この絶縁膜７上にＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極８が図示横方向に延在し、この走査電極８を覆うようにポリイミド等からなる配向膜９が積層されている。また、下反射偏光層６には、バックライト５から出射された光を透過させるためのスリット（開口部）１０が各画素毎に設けられている。また、下基板２の外面側には下偏光板２１が設けられている。下偏光板２１は、その透過軸が下反射偏光板６の透過軸と略直交する形にて形成されており、さらにその偏光度が下反射偏光板６の偏光度よりも大きく構成されている。具体的には、下偏光板２１の偏光度をＰａ、下反射偏光層６の偏光度をＰｒとした場合に、Ｐａ≧１．１Ｐｒを満たすものとされており、例えば本実施形態ではＰａ＝９９％、Ｐｒ＝９０％とされている。
【００１６】
一方、ガラスや樹脂などからなる上基板３の内面側には、下基板２の走査電極８と直交するように赤、緑及び青のカラーフィルタ１１が紙面垂直方向に延在してこの順番に繰り返し配列しており、その上には、このカラーフィルタ１１によって形成された凹凸を平坦化するための平坦化膜１２が積層されている。そして、平坦化膜１２上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の信号電極１４が紙面垂直方向に延在しており、この走査電極１４上にポリイミド等からなる配向膜１５が積層形成されている。また、上基板３の外面側には、前方散乱板１６と、位相差板１７と、上偏光板１３がこの順に上基板３上に積層されて設けられている。さらに、バックライト５の下面側（液晶パネル１と反対側）には、反射板１８が設けられている。
【００１７】
下反射偏光層６は、図３に示すように、プリズム形状を成す誘電体干渉膜を積層して構成されている。図３に示す反射偏光層６は、表面に周期的な溝を形成した基板６０上に、Ｓｉを主体として構成された層６１と、ＳｉＯ２を主体として構成された層６２を交互に複数積層して形成された、いわゆる３次元フォトニック結晶層である。このように、プリズム形状を成す層が積層された構成のフォトニック結晶は、光の伝搬特性に異方性を有しており、図示上面側から光が入射された場合には、この入射光の基板６０の溝に垂直な方向の成分はフォトニック結晶を透過され、前記溝に平行な成分は反射されるようになっている。
【００１８】
すなわち、図３に示す反射偏光層６を透過した光Ｅｔは、基板６０の溝に垂直な偏光となり、反射された光Ｅｒは、前記溝に平行な偏光となる。なお、各層６１，６２の積層ピッチＤは、０．１μｍ程度とされ、基板６０上に形成された溝のピッチＰは、３〜５μｍ程度とされる。また、本実施形態においては、反射偏光層６の透過軸が図１の紙面に垂直となるよう配置されている。つまり、図３に示す基板６０の溝が、図１の紙面に平行となるように配置されており、この反射偏光層６の一部にバックライト５からの光を透過させるための開口部１０が設けられている。
【００１９】
なお、下反射偏光層６の変形例として、図４に示すように金属反射膜に複数の微細なスリット状の開口部を設けた構成の下反射偏光層６７を用いても良い。図４は、金属反射膜に複数の微細なスリットを設けた反射偏光層の一例を示す斜視図である。この場合の反射偏光層６７は、基板７０上に形成されたアルミニウムや銀などの高反射率の金属反射膜７１に、複数のスリット７２を所定のピッチで形成したものである。複数のスリット７２は、互いに平行とされ、スリット幅Ｐｓは各スリット７２でほぼ同一とされている。各部の寸法は、特に限定されるものではないが、この金属反射膜７１の膜厚ｄは、１００〜４００ｎｍ程度とされ、スリット７２の幅Ｐｓは、３０ｎｍ〜３００ｎｍとされ、１本の金属反射膜７１の幅Ｐｍは、３０ｎｍ〜３００ｎｍとされる。
【００２０】
このような構成の反射偏光層は、上面側から光が入射されると、スリット７２の長さ方向に平行な成分は反射され、スリット７２の長さ方向に垂直な成分は透過されるようになっている。つまり、図４に示す反射偏光層を透過した光Ｅｔは、スリット７２に垂直な偏光となり、この反射偏光層により反射された光Ｅｒは、スリット７２に平行な偏光となる。また、本実施形態においては、反射偏光層６７の透過軸が図１の紙面に垂直となるよう配置されている。つまり、図４に示すスリット７２の長さ方向が、図１の紙面に平行となるように配置されており、この反射偏光層６７の一部にバックライト５からの光を透過させるための開口部１０が設けられている。
【００２１】
本実施形態の液晶表示装置１は、上述したように下偏光板２１と下反射偏光層６とにおいて、それぞれの透過軸が略直交に形成され、下偏光板２１の偏光度（例えばＰａ＝９９％）が下反射偏光層６の偏光度（例えばＰｒ＝９０％）よりも大きく形成されてなる。また、下反射偏光層６はスリット１０を備えて構成され、半透過反射膜として機能する。ここで、本実施形態の液晶表示装置１の表示特性について図２を参照しつつ説明する。図２は、液晶表示装置１の表示特性を示すための概略説明図であって、構成要素の要部のみを示す模式図である。
【００２２】
この場合、例えば図２（ａ）右側に示すように、下偏光板２１を透過し、下反射偏光層にて反射した光をリサイクル利用することが可能となる。また、下偏光板２１は偏光度が相対的に大きくされているため、該下偏光板２１では透過軸（図２では紙面垂直方向）と直交する光は透過し難いものとなる。仮に、図２（ａ）左側に示すように、下偏光板２１にて透過軸に直交する光が透過したとしても、下反射偏光層６が相対的に偏光度が小さくされているため、該下反射板２１を透過した場合であっても下反射偏光層６を透過し難くなる。
【００２３】
一方、図２（ｂ）に示すように、例えば下偏光板２１’の偏光度を相対的に小さく、下反射偏光層６’の偏光度を相対的に大きく構成した場合には、下偏光板２１’では透過軸と直交する光が透過しやすくなる。また、該下偏光板２１’を透過した光が下反射偏光層６’をも透過しやすいため、これが光抜けの原因となり、コントラストの低下を招く一因となり得る。
【００２４】
このように、図２（ａ）に示した本実施形態の液晶表示装置１では、図２（ｂ）に示したような構成に比して、特に透過モードにおける光抜けの発生を抑制することが可能となり、透過モードにおけるコントラストが向上するものとなる。
【００２５】
（電子機器）
次に、上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
【００２６】
図５（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。この図において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００２７】
図５（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。この図において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００２８】
図５（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図５（ｃ）において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、透過モードで明るい表示が得られる表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００３０】
【実施例】
上記実施形態の液晶表示装置１について、下偏光板２１の偏光度Ｐａ、下反射偏光層６の偏光度Ｐｒの値を種々変化させ、透過表示におけるコントラストについて評価し、コントラストが１０以上のものを◎、５〜１０のものを○、５未満のものを△とした。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2004054130.tif 000003
【００３２】
Ｐａ／Ｐｒが１．１の実施例１では透過表示のコントラストが１４、Ｐａ／Ｐｒが１．１８の実施例２では透過表示のコントラストが１５となり、コントラストの高い、視認性に優れた表示を示した。一方、Ｐａ／Ｐｒが１．０６の実施例３では透過表示のコントラストが７となり、実施例１，２に比して若干劣る結果となった。また、Ｐａ／Ｐｒが０．９４の比較例１ではコントラストが４となり、実施例１〜３に比して低い値を示した。
【００３３】
以上の結果から、本実施形態の液晶表示装置１では、下偏光層１２の偏光度Ｐａと、下反射偏光層６の偏光度Ｐｒとにおいて、Ｐａ／Ｐｒの値が１．１以上の場合に透過モードで高コントラストの表示が可能で、少なくともＰａをＰｒよりも大きく設定することで視認性に優れた透過表示を実現できることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、下偏光層の透過軸と下反射偏光層の透過軸とを略直交にし、下偏光層の偏光度を下反射偏光層の偏光度よりも大きく形成したために、透過モード時の表示の明るさを向上させ、高コントラストの表示を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の液晶表示装置の部分断面図である。
【図２】図２は、図１の液晶表示装置の表示特性を示すための概略説明図である。
【図３】図３は、本発明の液晶表示装置の下反射偏光層の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、本発明の液晶表示装置の下反射偏光層の異なる例を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　液晶表示装置
２　下基板
３　上基板
４　液晶（液晶層）
５　バックライト（照明装置）
６　下反射偏光層
１３　上偏光板（上偏光層）
２１　下偏光板（下偏光層）
【図１】
2004054130.tif 000004
【図２】
2004054130.tif 000005
【図３】
2004054130.tif 000006
【図４】
2004054130.tif 000007
【図５】
2004054130.tif 000008