(57)【要約】      （修正有）【課題】高視野角、高輝度、高コントラストの半透過型半反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】光源側偏光板１７０及び観察者側偏光板１００と、光源側偏光板１７０と観察者側偏光板１００との間に設けられた液晶層１４３と、光源側偏光板１７０後方の光源１８０と、光源側偏光板１７０と液晶層１４３との間に設けられた半透過反射層１５０と、観察者側偏光板１００と半透過反射層１５０との間に設けられ、半透過反射層１５０からの反射光を観察者側偏光板１００から出射されるように位相変調する位相差板１２０と、観察者側偏光板１００と半透過反射層１５０との間に設けられ、透過表示モードの時に、半透過反射層１５０を透過して液晶層１４３及び位相差板１２０を通過した光を観察者側偏光板１００から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードの時に、半透過反射層１５０で反射した光を拡散する可変位相差層１１０と、を備えている。【選択図】図１
2005241804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて画像表示する液晶表示装置であって、
光源側偏光板及び観察者側偏光板と、
上記光源側偏光板と上記観察者側偏光板との間に設けられた液晶層と、
上記光源側偏光板の後方に設けられた光源と、
上記光源側偏光板と上記液晶層との間に設けられ、上記観察者側偏光板から入射して上記液晶層を通過した光を反射する一方、上記光源から出射して上記光源側偏光板を通過した光を透過する半透過反射層と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、上記半透過反射層で反射して上記液晶層を通過した光を、上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する位相差板と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散する可変位相差層と、
を備えた液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
上記可変位相差層が、ポリマー分散型液晶層で構成されている液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載された液晶表示装置において、
上記可変位相差層であるポリマー分散型液晶層が、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を透過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散するように、上記可変位相差層に所定の電圧を印加して、上記可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路を有する液晶表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載された液晶表示装置において、
上記可変位相差層であるポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能に構成されている液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過半反射型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の普及に伴い、色再現性がよく、消費電力の少ない半透過半反射型液晶表示装置の需要が増大している。
【０００３】
図７は、従来の半透過半反射型液晶表示装置２の断面図である。
【０００４】
半透過半反射型液晶表示装置２は、観察者側偏光板２００と、光源側偏光板２８０とを有する。
【０００５】
光源側偏光板２８０の後方には、光源２９０が設けられている。光源２９０は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置２を透過表示モードにより画像表示させるときに、ＳＴＮ液晶層２４０全体に均一に光を供給する機能を有する。
【０００６】
観察者側偏光板２００と光源側偏光板２８０との間には、画像を表示するためのＳＴＮ液晶層２４０が設けられている。
【０００７】
観察者側偏光板２００とＳＴＮ液晶層２４０との間には、観察者側位相差板２２０と、基板２３０が設けられている。
【０００８】
観察者側位相差板２２０は、半透過反射層２５０で反射され、ＳＴＮ液晶層２４０を通過した光が観察者側偏光板２００から出射されるように位相変調する機能を有する。
【０００９】
ＳＴＮ液晶層２４０と光源側偏光板２８０との間には、半透過反射層２５０が設けられている。半透過反射層２５０は、例えば、例えば、アルミニウムや銀等からなる金属全反射層に金属全反射層を厚さ方向に貫通する光透過用開口を設けたものや、アルミニウムや銀等の金属薄膜ハーフミラー等により形成されている。従って、半透過反射層２５０は、観察者側偏光板２００から入射し、ＳＴＮ液晶層２４０を通過した光を反射する一方、光源２８０から出射して光源側偏光板２７０を透過した光を透過する機能を有する。
【００１０】
半透過反射膜２５０と光源側偏光板２８０との間には、基板２６０と、光源側位相差板２７０が設けられている。光源側位相差板２７０は、光源２９０から出射され、半透過反射層２５０を透過し、ＳＴＮ液晶層２４０と観察者側位相差板２２０とを透過した光を観察者側偏光板２００から出射されるように位相変調する機能を有する。
【００１１】
半透過半反射型液晶表示装置２を反射表示モードにより画像表示する場合は、観察者側偏光板２００から入射した光は、観察者側位相差板２２０と、ＳＴＮ液晶層２４０とを透過した後、半透過反射層２５０により反射され、再度ＳＴＮ液晶層２４０と観察者側位相差板２２０とを透過して、観察者側偏光板２００から出射される。
【００１２】
半透過半反射型液晶表示装置２を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源２９０から出射された光は、光源側位相差板２７０と、半透過反射層２５０と、ＳＴＮ液晶層２４０とを透過した後、さらに観察者側位相差層２２０を透過し、観察者側偏光板２００から出射される。すなわち、半透過半反射型液晶表示装置２を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源２９０からの出射光は、光源側位相差板２７０と、観察者側位相差層２２０との２枚の位相差板を透過して観察者偏光板２００から出射される。
【００１３】
このように、透過表示モードと反射表示モードとでは、光の光路が異なるため（例えば、透過表示モードで光はＳＴＮ液晶層２４０を１回しか通らないことに対し、反射表示モードでは光はＳＴＮ液晶層２４０を２回通る。）、透過表示モードに適した光学システムの設計では、最適な反射表示品位は得られず、反射表示モードに適した光学システムの設計では、最適な透過表示品位を得ることはできない。そのため、それぞれの表示モードで適切な表示品位（明度、コントラストなど）を確保するために、位相差板２２０や２７０が配置されている。位相差板２２０や２７０の部分で、２枚の位相差板が積層していることもある。
【００１４】
従って、半透過半反射型液晶表示装置２を透過表示モードにより画像表示する場合は、光源２９０からの出射光は、多くの位相差板を透過して観察者側偏光板から出射されるため、半透過半反射型液晶表示装置２の透過表示モードによる画像表示は、輝度が低く、コントラストが小さいという問題があった。
【００１５】
このような問題に鑑み、マルチギャップ構造を有する半透過半反射型液晶表示装置３が提案されている(例えば、特許文献１）。
【００１６】
図８は、従来のマルチギャップ構造を有する半透過半反射型液晶表示装置３の部分断面図である。
【００１７】
半透過反射型液晶表示装置３は、光源３９０から出射された光を透過する透過領域３ａと、観察者側偏光板３００から入射した光を反射する反射領域３ｂとを備えている。
【００１８】
半透過反射型液晶表示装置３は、観察者側偏光板３００と、光源側偏光板３８０とを有する。
【００１９】
光源側偏光板３８０の後方には、光源３９０が設けられている。光源３９０は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置３を透過表示モードにより画像表示させるときに、ＳＴＮ液晶セル３４０全体に均一に光を供給する機能を有する。
【００２０】
観察者側偏光板３００と光源側偏光板３８０との間には、位相差板３２０と、ＳＴＮ液晶セル３４０とが設けられている。
【００２１】
位相差板３２０は、反射板３５０よりも観察者側に設けられており、反射板３５０で反射され、反射領域３ｂに設けられた層厚ｈ２のＳＴＮ液晶層３４３を通過した光が観察者側偏光板３００から出射されるように位相変調する機能を有する。
【００２２】
ＳＴＮ液晶セル３４０は、基板３３０と、透明電極３４１と、透明電極３４１と透明電極３４５との間に介設されたＳＴＮ液晶層３４３と、ＳＴＮ液晶層３４３を狭持するように設けられた配向膜３４２と配向膜３４４と、透明電極３４５より光源３９０側に設けられたオーバーコート層３４６とカラーフィルタ３４７と、反射領域３ｂに設けられた絶縁層３６１と、基板３６２とを有する。
【００２３】
反射板３５０は、ＳＴＮ液晶層３４３の下の反射領域３ｂ部分に設けられている。また、反射板３５０は、観察者側の表面に微細な凹凸形状が形成されており、光を拡散反射する機能を有する。従って、観察者側偏光板３００から入射した光は、ＳＴＮ液晶層３４３を透過して、反射領域３ｂに設けられた反射板３５０によって観察者側に拡散反射される。よって、反射板３５０によって反射され、観察者側偏光板３００から出射する光は指向性を示さず、半透過半反射型液晶表示装置３では、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードを実現することができる、と記載されている。
【００２４】
ＳＴＮ液晶層３４３は、透明領域３ａと反射領域３ｂとで異なる層厚を有する。透過領域３ａにおけるＳＴＮ液晶層３４３の層厚ｈ１は、光源３９０から出射され、光源側偏光板３８０と、透過領域３ａに設けられたＳＴＮ液晶セル３４０と、位相差板３２０とを通過した光が、観察者側偏光板３００から出射されるように設定されている。
【００２５】
従って、半透過半反射液晶表示装置３を、透過表示モードにより画像表示する場合は、光源３９０から出射された光は、光源側偏光板３８０と、透明領域３ａに設けられた層厚ｈ１のＳＴＮ液晶層３４３を有するＳＴＮ液晶セル３４０と、位相差板３２０とを透過し、観察者側偏光板３００から観察者側に出射される。
【００２６】
上述のように、半透過半反射型液晶表示装置３では、位相差層３２０と、透過領域３ａにおけるＳＴＮ液晶層３４３の層厚ｈ１とにより、光源３９０から出射されＳＴＮ液晶層３４３の透過領域３ａを透過した光と、反射板３５０により反射されＳＴＮ液晶層３４３の反射領域３ｂを透過した光との位相差を補償している。そのため、半透過半反射型液晶表示装置３は、より少ない枚数の位相差板により構成することができるため、高輝度かつ高コントラストな透過表示モードを実現することができる、と記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２４２２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、半透過半反射型液晶表示装置３は、マルチギャップ構造を有するＳＴＮ液晶層３４３により、透過表示モードと反射表示モードとにける位相差を補償するため、層厚ｈ１とｈ２とには高い寸法精度が要求される。
【００２８】
また、広い視野角を実現するために、反射板３５０の観察者側の表面に微細な凹凸形状を形成し、反射板３５０に光を拡散反射する機能を付与する必要がある。
【００２９】
このように半透過半反射型液晶表示装置３は、複雑かつ精密な構造を要する。従って、半透過半反射型液晶表示装置３は、製造に多くの工程を要し、製造が困難であるという問題がある。
【００３０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易に製造することができ、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高く、コントラストが大きい透過表示モードとにより画像表示することができる半透過型半反射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、反射表示モードと透過表示モードとを切り替えて画像表示する液晶表示装置であって、
光源側偏光板及び観察者側偏光板と、
上記光源側偏光板と上記観察者側偏光板との間に設けられた液晶層と、
上記光源側偏光板の後方に設けられた光源と、
上記光源側偏光板と上記液晶層との間に設けられ、上記観察者側偏光板から入射して上記液晶層を通過した光を反射する一方、上記光源から出射して上記光源側偏光板を通過した光を透過する半透過反射層と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、上記半透過反射層で反射して上記液晶層を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する位相差板と、
上記観察者側偏光板と上記半透過反射層との間に設けられ、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散する可変位相差層と、
を備えていることを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、観察者側偏光板と半透過反射層との間に、透過表示モードのときに、半透過反射層を透過して液晶層及び位相差板を通過した光を観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、半透過反射層で反射した光を拡散させる可変位相差層が設けられている。
【００３３】
従って、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置で透過表示モードにより画像表示する場合は、光源から出射された光は、光源側偏光板と、半透過反射層と、液晶層と、位相差板とを透過した後、可変位相差層に入射する。可変位相差層に入射した光は、可変位相差層によって観察者側偏光板から出射されるように位相変調され、観察者側偏光板から出射される。よって、この可変位相差層の位相変調機能により、位相差板の枚数を最小限にとどめることができる。従って、高輝度で、高コントラストな透過表示が可能な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００３４】
また、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置で反射表示モードにより画像表示する場合は、観察者側偏光板から入射した光は、可変位相差層により拡散された後、位相差板と、液晶層とを透過し、半透過反射層で反射される。半透過反射層で反射された光は、液晶層と、位相差板とを透過した後、可変位相差層によってさらに拡散され、観察者側偏光板から出射する。よって、観察者側偏光板から出射する光は指向性を示さず、視野角が広く視認性が良好な反射表示が可能な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００３５】
上述のように、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、高輝度で、高コントラストな透過表示と、視野角が広く視認性が良好な反射表示とを、半透過反射層と観察者側偏光板との間に設けられた可変位相差層により実現している。
【００３６】
従って、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置では、半透過反射膜の観察者側の表面に凹凸形状を形成する必要はなく、また、マルチギャップ構造を有する液晶セルを形成する必要もない。
【００３７】
そのため、本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置は、製造工程が少なく、製造が容易である。
【００３８】
また、本発明においては、可変位相差層が、ポリマー分散型液晶層で構成されているものであっても構わない。
【００３９】
この構成によれば、透過表示モードと反射表示モードとの切り替えをポリマー分散型液晶層への印加電圧の制御により容易に行うことができる。従って、可変位相差層の制御に複雑な機構を必要とせず、製造が容易であり、操作性の良好な半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００４０】
また、本発明においては、可変位相差層であるポリマー分散型液晶層が、透過表示モードのときに、上記半透過反射層を透過して上記液晶層及び上記位相差板を通過した光を上記観察者側偏光板から出射されるように位相変調する一方、反射表示モードのときに、上記半透過反射層で反射した光を拡散するように、可変位相差層に所定の電圧を印加して、可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路を有するものであることが好ましい。
【００４１】
この構成によれば、表示用液晶の駆動に用いる回路とは独立して、可変位相差層に含まれる液晶分子の配向方向を制御するための駆動回路が設けられている。
【００４２】
そのため、表示用液晶の表示状態に関わらず、ポリマー分散型液晶層を表示用液晶の駆動とは独立して任意に制御することができる。
【００４３】
また、本発明においては、可変位相差層であるポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能に構成されていても構わない。
【００４４】
この構成によれば、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御することにより、ポリマー分散型液晶層の光の拡散度合いを連続的に調整することができる。
【００４５】
ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向が無秩序になるに従って、半透過反射層により反射され観察者側偏光板から出射する光の拡散度合いが強くなる。よって、半透過半反射型液晶表示装置の視野角は広く、正面輝度は小さくなる。一方、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子が配向するに従って、半透過反射層により反射され観察者側偏光板から出射する光の拡散度合いが弱くなる。よって、半透過半反射型液晶表示装置の視野角は狭く、正面輝度は大きくなる。
【００４６】
従って、この構成によれば、視野角や正面輝度を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００４７】
また、 この構成によれば、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向を連続的に制御可能することにより、ポリマー分散型液晶層の有する位相差を連続的に調整することができる。
【００４８】
ポリマー分散型液晶層のポリマーは異方性を持っている。すなわち、複屈折率を有する。
ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子が完全に電極方向に配向している場合は、ポリマー分散型液晶層は位相差を有する。
【００４９】
その状態から、印加する電圧を小さくしていくと、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子の配向方向と電極方向との間にズレ角が生じる。
【００５０】
液晶分子の配向方向と電極方向との間のズレ角が大きくなるにつれ、ポリマー分散型液晶層に含まれる液晶分子とポリマーとの間に発生する屈折率差が増大するため、ポリマー分散型液晶層の複屈折が増大する。よって、ポリマー分散型液晶層の有する位相差は小さくなる。
【００５１】
このようにポリマー分散型液晶層に印加する電圧を調整し、ポリマー分散型液晶層の位相差を調整することにより、半透過半反射型液晶表示装置の表示画像の色調を調整することができる。
【００５２】
従って、この構成によれば、色調を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００５３】
以上のとおり、本発明によれば、反射表示モードにより画像表示するときは、半透過反射膜により反射された光を拡散し、一方、透過表示モードにより画像表示するときには、光源から出射された光を観察者側偏光板から出射されるように位相調整する機能を有する可変位相差層を有するので、製造が容易であり、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高く、コントラストが大きい透過表示モードとにより画像表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５５】
図１は、本発明の実施形態に係る半透過半反射型液晶表示装置１の断面図である。
【００５６】
図２は、半透過半反射型液晶表示装置１を反射表示モードで画像表示する場合の観察者側偏光板１００から入射する光の光路を示す断面図である。
【００５７】
図３は、半透過半反射型液晶表示装置１を透過表示モードで画像表示する場合の光源１８０から出射される光の光路を示す断面図である。
【００５８】
半透過半反射型液晶表示装置１は、観察者側偏光板１００と、光源側偏光板１７０とを有する。観察者側偏光板１００と、光源側偏光板１７０とは、入射光に対して特定の偏光成分のみを透過させる機能を有する。
【００５９】
観察者側偏光板１００と、光源側偏光板１７０との間には、画像を表示するためのＳＴＮ液晶層１４０が設けられている。ＳＴＮ液晶セル１４０は、基板１３０、透明電極１４１と、配向膜１４２と、ＳＴＮ液晶層１４３と、配向膜１４４と、透明電極１４５と、オーバーコート層１４６と、カラーフィルタ１４７、半透過反射層１５０、基板１６０と、を備えている。
【００６０】
透明電極１４１と透明電極１４５とは、配向膜１４２と配向膜１４４とにより狭持されたＳＴＮ液晶層１４３を狭持するように設けられている。透明電極１４１と透明電極１４５とは、例えば、酸化インジウムに１〜５重量パーセントの酸化スズを添加したインジウムスズ酸化物（以下、「ＩＴＯ」と略することがある。）等からなり、ＳＴＮ液晶層１４３に電圧を印加する機能を有する。
【００６１】
配向膜１４２と配向膜１４４とは、ＳＴＮ液晶層１４３を狭持するように設けられている。配向膜１４２と配向膜１４４とは、例えば、布などで一定方向に擦ること等によりラビング処理したポリイミド等の薄膜により構成されており、棒状の液晶分子をラビング方向に配向させる機能を有する。
【００６２】
ＳＴＮ液晶セル１４０では、配向膜１４２と配向膜１４４とは、約１８０〜２７０°ねじれたラビング方向を持つように構成されている。従って、ＳＴＮ液晶層１４３中に分散された液晶分子は、約１８０〜２７０°ねじれ構造を有する。
【００６３】
オーバーコート層１４６は、例えば、アクリル系樹脂等からなり、カラーフィルタ１４７の表面に存在する凹凸を平坦化し、液晶表示の立ち上がりを均一にする効果を奏する。
半透過反射層１５０は、例えば、例えば、アルミニウムや銀等からなる金属全反射層に金属全反射層を厚さ方向に貫通する光透過用開口を設けたものや、アルミニウムや銀等の金属薄膜ハーフミラー等により形成されている。
【００６４】
従って、半透過反射層１５０は、観察者側偏光板１００から入射し、ＳＴＮ液晶層１４３を通過した光を反射する一方、光源１８０から出射して光源側偏光板１７０を透過した光を透過する。
【００６５】
よって、半透過反射層１５０を用いることにより、透過表示モードと反射表示モードとを切り替えて画像表示することができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００６６】
光源側偏光板１７０の後方には、光源１８０が設けられている。光源１８０は、例えば、直下式バックライトや、エッジライト式バックライト等により構成され、半透過半反射型液晶表示装置１を透過表示モードにより画像表示させるときに、ＳＴＮ液晶セル１４０全体に均一に光を供給する機能を有する。
【００６７】
観察者側偏光板１００とＳＴＮ液晶セル１４０との間には、可変位相差層であるポリマー分散型液晶セル１１０と、位相差板１２０が設けられている。
【００６８】
位相差板１２０は、半透過反射層１５０で反射されＳＴＮ液晶層１４３を透過した光を観察者側偏光板１００から出射されるように位相変調する機能を有する。
【００６９】
ポリマー分散型液晶セル１１０は、可変位相差層としての機能を有し、基板１１１と、基板１１５と、基板１１１と基板１１５との間に設けられたポリマー分散型液晶層１１３と、ポリマー分散型液晶層１１３を狭持するように設けられた透明電極１１２と透明電極１１４と、を備えている。
【００７０】
基板１１１と、基板１１５と、上述の、基板１３０と、基板１６０とは、例えば、ガラス基板や樹脂製の基板等の透光性基板からなる。樹脂製の基板を用いた場合は、薄く、フレキシブルな半透過半反射液晶表示装置１を実現することができる。
【００７１】
ポリマー分散型液晶層１１３は、一軸性を持つポリマー１１７中に、液晶分子１１６を分散した層である。
【００７２】
液晶分子１１６は、電極方向に配向した場合、ポリマー１１７と同一の屈折率を有し、電極方向に配向していない場合は、ポリマー１１７と異なる屈折率を有するように形成されている。
【００７３】
電圧無印加状態では、ポリマー１１７中に液晶分子１１６がランダムな配向で存在しているため、ポリマー１１７と液晶分子１１６との間に屈折率差が生じる。そのため、ポリマー分散型液晶層１１３に入射した光は、拡散される。
【００７４】
一方、所定の電圧を印加した状態では、液晶分子１１６の配向方向と電極方向とのズレ角が小さくなるため、ポリマー１１７の屈折率と液晶分子１１６の屈折率との差が小さくなる。そのため、ポリマー分散型液晶層１１３は拡散機能を有さなくなり、ポリマー分散型液晶層１１３を透過する光の位相変調する機能を有するようになる。
【００７５】
従って、ポリマー分散型液晶セル１１０は、反射表示モードのときは、図２に示すように、ポリマー分散型液晶セル１１０に電圧を印加しないことにより、半透過反射層１５０で反射された光を拡散する機能を有し、一方、透過表示モードのときは、図３に示すように、ポリマー分散型液晶セル１１０に所定の電圧を印加することにより、ＳＴＮ液晶セル１４０と位相差板１２０とを透過した光を拡散することなく、観察者側偏光板１００から出射されるように位相変調する機能を有する。
【００７６】
よって、ポリマー分散型液晶セル１１０を用いることにより、視野角が広く視認性の良好な反射表示モードと、輝度が高くコントラストが大きい透過表示モードにより画像表示することができる半透過型半反射型液晶表示装置１を提供することができる。
【００７７】
上述のように、ポリマー分散型液晶セル１１０は、印加電圧の制御により、半透過半反射型液晶表示装置１の反射表示モードと透過表示モードとの切り替えを容易に行うことができるため、反射表示モードと透過表示モードとを切り替えるための複雑な機構を必要としない。
【００７８】
また、半透過反射層１５０による反射光は、ポリマー分散型液晶セル１１０によって拡散されるため、半透過反射層１５０の観察者側の表面に凹凸形状を形成することを要しない。
【００７９】
さらに、反射表示モードと透過表示モードとの位相差をポリマー分散型液晶セル１１０によって補償することができるため、製造が困難であるマルチギャップ構造を有する液晶セルを形成することを要しない。
【００８０】
従って、可変位相差層としてポリマー分散型液晶セル１１０を用いることにより、製造が容易で、反射表示モードと透過表示モードとの切り替えを容易に行うことができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００８１】
また、ポリマー分散型液晶セル１１０には、表示用液晶であるＳＴＮ液晶セル１４０の駆動回路１０２とは独立した駆動回路１０１が設けられている。
【００８２】
よって、ポリマー分散型液晶セル１１０は、ＳＴＮ液晶セル１４０とは別個に制御することができる。従って、ＳＴＮ液晶セル１４０の表示状態に関わらず、任意に反射表示モードと透過表示モードとを切り替えることができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００８３】
また、駆動回路１０１は、ポリマー分散型液晶セル１１０に印加する電圧を連続的に制御可能に構成されており、半透過半反射型液晶表示装置１は、可変位相差層であるポリマー分散型液晶セル１１０に含まれる液晶分子１１６の配向方向を連続的に制御可能に構成されている。
【００８４】
液晶分子１１６の配向方向を連続的に制御することにより、ポリマー分散型液晶セル１１０による光の拡散度合いまたは位相差を調整することができ、視野角、正面輝度、及び、色調を連続的に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００８５】
以下に、ポリマー分散型液晶セル１１０に印加する電圧を連続的に制御し、液晶分子１１６の配向方向を連続的に制御することにより、半透過半反射型液晶表示装置１の視野角、正面輝度、及び、色調を任意に調整することができる原理について説明する。
【００８６】
図４は、駆動回路１０１に電圧を印加していない状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【００８７】
図５は、駆動回路１０１に電圧Ｖ１を印加した状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【００８８】
図６は、駆動回路１０１に電圧Ｖ０を印加した状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【００８９】
ポリマー分散型液晶セル１１０に電圧を印加しない状態では、図４に示すように、ポリマー分散型液晶層１１３内の液晶分子１１６は、無秩序に分散している。このため、液晶分子１１６とポリマー１１７との間に屈折率差が生じる。よって、ポリマー分散型液晶セル１１０に入射した光は、ポリマー分散型液晶層１１３によって拡散される。従って、電圧無印加時における半透過半反射型液晶表示装置１は広い視野角を有する。
【００９０】
ポリマー分散型液晶セル１１０に、印加する電圧を徐々に大きくしていくと、液晶分子１１６の配向方向と電極方向との差が徐々減少していく。このため、液晶分子１１６とポリマー１１７との間の屈折率差が電圧無印加時よりも小さくなる。
【００９１】
よって、ポリマー分散型液晶セル１１０に、印加する電圧を徐々に大きくしていくにつれ、ポリマー分散型液晶セル１１０に入射した光の拡散度合いは減少する。それに伴い半透過半反射型液晶表示装置１の視野角は、電圧無印加時よりも小さくなり、正面輝度は電圧無印加時よりも大きくなる。
【００９２】
例えば、図５に示すように、ポリマー分散型液晶セル１１０に電圧Ｖ１（電圧Ｖ１は、液晶分子１１６が配向するのに十分な電圧Ｖ０よりも小さい。）を印加した場合の視野角θｂは、図４に示す、電圧無印加時の視野角θａよりも小さい。
【００９３】
このように、ポリマー分散型液晶セル１１０に印加する電圧を連続的に制御し、液晶分子１１６の配向状態を連続的に制御することにより、視野角や正面輝度を任意に制御することができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００９４】
ポリマー分散型液晶セル１１０への印加電圧を、液晶分子１１６が配向するのに十分な電圧Ｖ０付近の電圧Ｖ２（電圧Ｖ２は、電圧Ｖ０よりも小さい。）まで高くすると、液晶分子１１６の配向方向と電極方向とがほぼ近似する。よって、液晶分子１１６の屈折率とポリマー１１７の屈折率とがほぼ近似する値となる。よって、ポリマー分散型液晶層１１３は、ポリマー分散型液晶セル１１０に入射する光を散乱することはなくなる一方、ポリマー分散型液晶層１１３は、複屈折率を有するようになる。そのため、ポリマー分散型液晶セル１１０は位相差を有するようになる。
【００９５】
ポリマー分散型液晶層１１０への印加電圧を、Ｖ２からＶ０に近づけていくと、液晶分子１１６の配向方向と電極方向とのズレ角がさらに小さくなるため、ポリマー分散型液晶層１１３の複屈折率は大きくなる。従って、ポリマー分散型液晶セル１１０の有する位相差は大きくなる  一方、ポリマー分散型液晶セル１１０への印加電圧を、Ｖ２から小さくしていくと、液晶分子の配向方向と電極方向とのズレ角が大きくなるため、ポリマー分散型液晶層１１３の複屈折率は小さくなる。よって、ポリマー分散型液晶セル１１０の有する位相差は小さくなる。
【００９６】
従って、ポリマー分散型液晶セル１１０への印加電圧を液晶分子１１６が配向するのに十分な電圧Ｖ０付近で微調整することによって、ポリマー分散型液晶セル１１０の有する位相差を調整することができ、従って、色調を任意に調整することができる半透過半反射型液晶表示装置１を実現することができる。
【００９７】
以下に、半透過半反射型液晶表示装置１の製造方法について説明する。
【００９８】
まず、例えばガラス又は樹脂等からなる透光性の基板１６０の上に、例えば、アルミニウム又は銀等からなる金属薄膜をスパッタ法等の成膜方法により形成することにより半透過反射層１５０を作成する。
【００９９】
次に、半透過反射層１５０を形成した基板１６０の上に、例えば、電着法等によりカラーフィルタ層１４７を形成し、続いて、例えば、アクリル樹脂等からなるオーバーコート層１４６を形成する。
【０１００】
次にオーバーコート層１４６の上に、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物)等からなる透明導電膜を、スパッタ法等の成膜方法により成膜し、フォトリゾグラフィー技術等によりパターン加工することにより透明電極１４５を形成する。
【０１０１】
次に、透明電極１４５の上に、例えば、ロールコーター法等により配向膜１４４を形成し、ラビング処理を行う。
【０１０２】
次に、例えば、ガラス又は樹脂等からなる透光性の基板１３０の上に、基板１６０と同様に、透明電極１４１と配向膜１４２とを順に形成し、その後、ラビング処理を行う。
【０１０３】
次に、透明電極等を構成した基板１３０と基板１６０とを、互いに対向させて張り合わせ、配向膜１４２と配向膜１４４との間にＳＴＮ液晶を真空注入することにより、ＳＴＮ液晶セル１４０を形成する。
【０１０４】
次に、ポリマー分散型液晶セル１１０の製造方法について説明する。
【０１０５】
まず、例えば、ガラス又は樹脂等からなる基板１１１の上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物)等の透明導電膜を、スパッタ法等の成膜方法により成膜し、フォトリゾグラフィー技術等によりパターン加工することにより、透明電極１１２を形成する。
【０１０６】
次に、同様の方法により、例えば、ガラス又は樹脂等からなる基板１１５の上にＩＴＯ（インジウム錫酸化物)等からなる透明電極１１４を形成する。
【０１０７】
次に、透明電極を形成した基板１１１と基板１１５とを、互いに対向させて張り合わせ、透明電極１１２と透明電極１１４との間に紫外線硬化ポリマー１１７と液晶分子１１６とからなるポリマー分散型液晶の溶液を真空注入し、その後、紫外線（例えば、偏光紫外線）を照射し、ポリマー分散型液晶層１１３を形成することにより、一軸性を持ったポリマーを有するポリマー分散型液晶セル１１０を作成する。
【０１０８】
上述のように作成したポリマー分散型液晶セル１１０と、ＳＴＮ液晶セル１４０とからなる積層体と、観察者側偏光板１００と、光源側偏光板１７０と、位相差板１２０と、光源１８０と、を図１に示す順に張り合わせることにより半透過半反射型液晶表示装置１を作成する。
【０１０９】
尚、本実施形態では、可変位相差層をポリマー分散型液晶セル１１０により構成したが、可変位相差層は、反射表示モードのときに、半透過反射層１５０で反射した光を拡散させる一方、透過表示モードのときに、半透過反射層１５０を透過して光の位相変調することにより観察者側偏光板１００から出射させることができるものであれば、なんら限定されるものではない。
【０１１０】
また、本実施形態では、ポリマー分散型液晶セル１１０とＳＴＮ液晶セル１４０との間に位相差板１２０を設けたが、なんらこの構成に限定されるものではなく、位相差板１２０を観察者側偏光板１００とポリマー分散型液晶セル１１０との間に設けても構わない。
【０１１１】
また、その場合に、基板１１５と基板１３０とを共通化し、１枚の基板としても構わない。これにより、基板厚による視差の影響を抑制することができ、より鮮明な画像表示することができる半透過半反射型液晶表示装置を実現することができる。
【０１１２】
また、本実施形態では、ポリマー分散型液晶セル１１０を観察者側偏光板１００と位相差板１２０との間に設けたが、なんらこの構成に限定されるものではなく、ポリマー分散型液晶セル１１０は、半透過反射層１５０と観察者側偏光板１００との間であればどこに介設してもよく、例えば、基板１３０と透明電極１４１との間に介設しても勿論構わない。
【０１１３】
また、本実施形態は、表示用液晶層としてＳＴＮ液晶セル１４０を有するカラー半透過半反射型液晶表示装置１に関するものであるが、なんらこれに限定されるものではなく、本発明は、白黒ＳＴＮ液晶層を有する半透過反射方液晶表示装置や、ＴＦＴやＭＩＭ等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動方式の表示用液晶層を有する半透過半反射型液晶表示装置等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る半透過半反射型液晶表示装置１の断面図である。
【図２】半透過半反射型液晶表示装置１を反射表示モードで画像表示する場合の観察者側偏光板１００から入射する光の光路を示す断面図である。
【図３】半透過半反射型液晶表示装置１を透過表示モードで画像表示する場合の光源１８０から出射される光の光路を示す断面図である。
【図４】駆動回路１０１に電圧を印加していない状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【図５】駆動回路１０１に電圧Ｖ１を印加した状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【図６】駆動回路１０１に電圧Ｖ０を印加した状態のポリマー分散型液晶セル１１０の断面図である。
【図７】従来の半透過半反射型液晶表示装置２の断面図である。
【図８】従来のマルチギャップ構造を有する半透過半反射型液晶表示装置３の部分断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１、２、３  半透過半反射型液晶表示装置
３ａ  透過領域
３ｂ  反射領域
１００、２００、３００  観察者側偏光板
１０１，１０２  駆動回路
１１０  ポリマー分散型液晶セル
１１１、１１５、１３０、１６０、２３０、２６０、３３０、３６２  基板
１１２、１１４、１４１、１４５、３４１、３４５  透明電極
１１３  ポリマー分散型液晶層
１１６  液晶分子
１１７  ポリマー
１２０、３２０  位相差板
１４０、３４０  ＳＴＮ液晶セル
１４２、１４４、３４２、３４４  配向膜
１４３、２４０、３４３  ＳＴＮ液晶層
１４６、３４６  オーバーコート層
１４７、３４７  カラーフィルタ層
１５０、２５０  半透過反射層
１７０、２８０、３８０  光源側偏光板
１８０、２９０、３９０  光源
２２０  観察者側位相差板
２７０  光源側位相差板
３５０  反射板
３６１  絶縁層
【図１】
2005241804.tif 000003
【図２】
2005241804.tif 000004
【図３】
2005241804.tif 000005
【図４】
2005241804.tif 000006
【図５】
2005241804.tif 000007
【図６】
2005241804.tif 000008
【図７】
2005241804.tif 000009
【図８】
2005241804.tif 000010