(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された散乱型液晶と、を備えた第１液晶パネルと、
前記第１液晶パネルの背面側に配置され、背面側から入射した偏光方向が第１方向の直線偏光を透過する第１状態と、背面側から入射した偏光方向が前記第１方向の直線偏光を吸収又は反射する第２状態とを切替可能なアクティブミラーと、
前記アクティブミラーの背面側に配置された第２液晶パネルと、を備え、
前記第２液晶パネルは、前記アクティブミラーと対向して配置され、偏光方向が前記第１方向の直線偏光を透過する偏光板を備え、
前記アクティブミラーは、前記第１液晶パネルと対向して配置され偏光方向が前記第１方向の直線偏光を吸収する偏光板と、偏光方向が前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射し偏光方向が前記第１方向の直線偏光を透過する光学シートと、前記偏光板と前記光学シートとの間に配置され、入射した光の偏光方向を変換可能な偏光変換素子と、を備えた液晶装置。
【請求項２】
一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された散乱型液晶と、を備えた第１液晶パネルと、
前記第１液晶パネルの背面側に配置され、背面側から入射した偏光方向が第１方向の直線偏光を透過する第１状態と、背面側から入射した偏光方向が前記第１方向の直線偏光を吸収又は反射する第２状態とを切替可能なアクティブミラーと、
前記アクティブミラーの背面側に配置された第２液晶パネルと、を備え、
前記第２液晶パネルは、前記アクティブミラーと対向して配置され、偏光方向が前記第１方向の直線偏光を透過する偏光板を備え、
前記アクティブミラーは、入射した光の偏光方向を変換可能な偏光変換素子と、前記第１液晶パネルと前記偏光変換素子との間に配置され偏光方向が前記第１方向の直線偏光を反射し偏光方向が前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を透過する光学シートと、を備えた液晶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、液晶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。  
また、液晶装置として、偏光板を用いた、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ(super twisted nematic)、ＩＰＳ(In-Plane Switching)、ＶＡ（vertically aligned）、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モード等の液晶装置が提案されている。  
一方、偏光板を用いない液晶装置として、散乱型液晶を利用した液晶装置が提案されている。散乱型液晶の代表的な方式として、ＰＤＬＣ（polymer dispersed liquid crystal）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２５９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、散乱型液晶装置において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動による５Ｖ程度の電圧印加では十分な散乱強度を得ることが困難で、十分な散乱強度を得るためにセルギャップを厚くせねばならず、駆動電圧を高くする必要があった。
【０００５】
また、散乱型液晶装置の背面に、黒色の光吸収体を配置すると、透過時の黒は良好に表示できるが、散乱時の白が暗く表示される場合があった。また、背面に鏡を配置すると、散乱時の白表示は比較的良好であるが、透過時は裏面の鏡面反射が見えるため角度によってはコントラストが低下する場合があった。裏面に何も配置しないと、透過時には透明に向こうが透けて見えるので未来的な印象を与えるディスプレイを実現することができるが、散乱時と透過時とのコントラストが低下する場合があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、良好な表示特性を実現する液晶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態による液晶装置は一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された散乱型液晶と、を備えた第１液晶パネルと、前記第１液晶パネルの背面側に配置され、背面側から入射した偏光方向が第１方向の直線偏光を透過する第１状態と、背面側から入射した偏光方向が前記第１方向の直線偏光を吸収又は反射する第２状態とを切替可能なアクティブミラーと、前記アクティブミラーの背面側に配置された第２液晶パネルと、を備え、前記第２液晶パネルは、前記アクティブミラーと対向して配置され、偏光方向が前記第１方向の直線偏光を透過する偏光板を備え、前記アクティブミラーは、前記第１液晶パネルと対向して配置され偏光方向が前記第１方向の直線偏光を吸収する偏光板と、偏光方向が前記第１方向と直交する第２方向の直線偏光を反射し偏光方向が前記第１方向の直線偏光を透過する光学シートと、前記偏光板と前記光学シートとの間に配置され、入射した光の偏光方向を変換可能な偏光変換素子と、を備えた液晶装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る液晶装置のミラーモードのときの一構成例を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る液晶装置の透過モードのときの一構成例を示す図である。
【図３】図１に示す液晶装置のアクティブミラーの一構成例を示す図である。
【図４】図２に示す液晶装置のアクティブミラーの一構成例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る液晶装置のアクティブミラーの一構成例を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る液晶装置のアクティブミラーの一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、第１実施形態に係る液晶装置について、図面を参照して説明する。  
図１に第１実施形態に係る液晶装置の一構成例を示す。本実施形態に係る液晶装置は、散乱型液晶パネル１０と、照明装置２０と、アクティブミラー３０と、を備えている。
【００１０】
散乱型液晶パネル１０は偏光板を用いない液晶パネルであって、一対の電極基板（第１基板１２および第２基板１４）と、一対の電極基板間に挟持された散乱型液晶と、を備えている。散乱型液晶は、例えばＰＤＬＣやＰＮＬＣ（Polymer network liquid crystal）であって、液晶に印加する電圧により散乱状態と透過状態とを切替えることができる液晶である。散乱型液晶は高分子中に液晶を分散させてあり、電圧を印加することにより透過状態となる。
【００１１】
照明装置２０は、導光体ＬＧと、光源２２とを備えている。導光体ＬＧは、略直方体形状であって、光源２２と対向する光入射面と、散乱型液晶パネル１０と対向する光出射面と、を備えている。導光体ＬＧは、光源から出射した光を散乱型液晶パネル１０へ導くとともに、背面側から入射する光を散乱型液晶パネル１０側へ透過する。
【００１２】
照明装置２０は省略することができる。導光体ＬＧと散乱型液晶パネル１０とを対向して配置すると、散乱表示状態の部分は白色に表示され、透過表示状態の部分は透過させることができる。なお、導光体ＬＧには散乱ドットやプリズムカットを施さず、透過性を重視することが望ましい。
【００１３】
アクティブミラー３０は、照明装置２０の背面側に配置され、透過状態（第１状態）と反射状態（第２状態）とを切替えることが可能である。  
図１には、アクティブミラー３０が反射状態であるときの一構成例を示す。アクティブミラー３０を反射状態とすると、散乱型液晶パネル１０のコントラストが良好な表示となる。この例では、アクティブミラー３０の背面側にさらに液晶パネル４０とバックライト５０とが配置されている。
【００１４】
液晶パネル４０は、例えばマトリクス状に配置された表示画素を含む表示部（図示せず）を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。液晶パネル４０のアクティブミラー３０と対向する側の主面には偏光板４２が配置されている。偏光板４２は、偏光方向が第２方向Ｄ２の光を透過するように配置されている。アクティブミラー３０が透過状態である場合には偏光板４２を透過する光がアクティブミラー３０を透過し、アクティブミラー３０が反射状態であるときには、偏光板４２を透過する光がアクティブミラー３０で反射される。  
バックライト５０は、液晶パネル４０の表示部を照明するように配置されている。
【００１５】
図３に反射状態のアクティブミラー３０の一構成例を示す。アクティブミラー３０は、照明装置２０と対向する偏光板３２と、光学シート３６と、偏光板３２と光学シート３６との間に配置された偏光変換素子３４と、を備えている。
【００１６】
偏光板３２は、偏光方向が第１方向Ｄ１である光を透過し、偏光方向が第２方向Ｄ２である光を吸収するように配置されている。例えば、偏光方向が第１方向Ｄ１の光はＳ波であって、偏光方向が第２方向Ｄ２の光はＰ波である。
【００１７】
偏光変換素子３４は、直線偏光を他方の直線偏光に変換できるλ／２板と、光学変調なしである状態とを切り替える。偏光変換素子３４は、対向して配置された一対の電極基板と、一対の電極基板間に挟持された光変調層としてＴＮモード液晶層を備えている。アクティブミラー３０が反射状態であるときにＴＮモード液晶に電圧が印加される。
【００１８】
本実施形態では、ＴＮモード液晶は一対の電極基板から一様に電圧が印加されるが、一対の電極基板に配置される電極を領域ごとに分割し、領域毎にＴＮモード液晶に印加する電圧を制御することができるようにしてもよい。  
光学シート３６は、偏光方向が第２方向Ｄ２である光を透過し、偏光方向が第１方向Ｄ１である光を入射側へ反射するように設計され、例えば３Ｍ社のＤＢＥＦを用いることができる。
【００１９】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第１方向Ｄ１である光は偏光板３２を透過し、偏光変換素子３４へ入射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わることなく偏光方向が第１方向Ｄ１の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光は、光学シート３６を透過せずに偏光変換素子３４側へ戻され、偏光変換素子３４および偏光板３２を再び透過して散乱型液晶パネル１０側へ出射される。
【００２０】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第２方向Ｄ２である光は、偏光板３２で吸収される。  
液晶パネル４０の偏光板４２を透過した偏光方向が第２方向Ｄ２の光は光学シート３６を透過して、偏光変換素子３４に入射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わることなく偏光方向が第２方向Ｄ２の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光は、偏光板３２で吸収される。
【００２１】
上記のようにアクティブミラー３０が反射状態である場合には、アクティブミラー３０の背面側（液晶パネル４０側）から入射する光はアクティブミラー３０を透過しない。したがって、散乱型液晶パネル１０側から背面側にあるものを透過してみることができない。また、散乱型液晶パネル１０側からアクティブミラー３０へ入射する光の一部は散乱型液晶パネル１０側へ戻されるため、外光を利用して散乱型液晶パネル１０を照明する反射型の表示装置として用いることができる。
【００２２】
図２は、アクティブミラー３０が透過状態であるときの一構成例を示す。アクティブミラー３０を透過状態とするときは、散乱型液晶パネル１０の背面側に配置された液晶パネル４０が透けて見える透明感のある演出をすることができる。アクティブミラー３０が透過状態であるときには偏光板４２を透過する光がアクティブミラー３０を透過する。
【００２３】
図４に透過状態のアクティブミラー３０の一構成例を示す。アクティブミラー３０が透過状態であるときには、ＴＮモード液晶に電圧が印加されていない。したがって偏光変換素子３４を透過する偏光の偏光方向が所定方向に変換される。
【００２４】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第１方向Ｄ１である光は偏光板３２を透過し、偏光変換素子３４へ入射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わり、偏光方向が第２方向Ｄ２の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光は光学シート３６を透過してアクティブミラー３０の背面側へ出射される。
【００２５】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第２方向Ｄ２である光は、偏光板３２で吸収される。
【００２６】
液晶パネル４０の偏光板４２を透過した偏光方向が第２方向Ｄ２の光は光学シート３６を透過して、偏光変換素子３４に入射する。偏光変換素子３４に入射した光は偏光方向が変換され、偏光方向が第１方向Ｄ１の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光は、偏光板３２を透過して散乱型液晶パネル１０側へ出射される。
【００２７】
上記のようにアクティブミラー３０が透過状態である場合には、アクティブミラー３０の背面側（液晶パネル４０側）から入射する光がアクティブミラー３０を透過するため、散乱型液晶パネル１０側から背面側にあるものを透過してみることができる。
【００２８】
また、アクティブミラー３０は、直線偏光の入力に対してのみ上記のような効果がある。そのため、アクティブミラー３０には偏光板を介して光が入射しなければならず、明るさが半減以下になる。しかし、このアクティブミラー３０の背面側に偏光板４２を備えた液晶パネル４０を配置した場合には、アクティブミラー３０の背面側にさらに偏光板４２を配置する必要がなくなり、表示が暗くなることを抑制することができる。
【００２９】
なお、アクティブミラー３０の背面側に液晶パネル４０を配置する場合、液晶パネル４０の偏光板４２から出射する光の偏光方向に合わせてアクティブミラー３０を配置する。すなわち、光学シート３６を透過する光の偏光方向と、偏光板４２を透過する光の偏光方向とが一致するように、アクティブミラー３０と液晶パネル４０とを位置あわせする。
【００３０】
上記のように、本実施形態に係る液晶装置によれば、散乱型液晶パネル１０の背面にさらに液晶パネル４０（ＬＣＤ）を配置するか、散乱型液晶パネル１０の背面にミラーを配置するかを切り替えることができる。
【００３１】
偏光変換素子３４に電圧を印加しないときには、散乱型液晶パネル１０を通して液晶パネル４０に表示された映像を視認することができる。液晶パネル４０を、散乱型液晶パネル１０を通して見るが、散乱型液晶パネル１０の透過率が８０％以上であるため、違和感なく使用することができる。また、液晶パネル４０に表示された映像上に白濁した表示を重ねることもできる。
【００３２】
また、偏光変換素子３４に電圧を印加すると、アクティブミラー３０がミラーとして動作する、散乱型液晶パネル１０のコントラストが良好な表示を行なうことができる。このとき、アクティブミラー３０は偏光方向が第２方向Ｄ２の光を吸収するため、５０％程度を吸収、残りを反射する特性になる。すなわち、散乱型液晶パネル１０の背面側に黒色吸収帯を配置した場合と、光を１００％反射するミラーを配置した場合との中間的状況になる。
【００３３】
上述のように、本実施形態に係る液晶装置によれば、良好な表示特性を実現するとともに、多層型の表示を行うことのできる液晶装置を提供することができる。
【００３４】
次に、第２実施形態に係る液晶装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る液晶装置と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る液晶装置は、アクティブミラー３０の構成が上述の第１実施形態と異なっている。
【００３５】
図５には、アクティブミラー３０が反射状態であるときの一構成例を示す。この例では、アクティブミラー３０の背面側にさらに液晶パネル４０とバックライト５０とが配置されている。
【００３６】
液晶パネル４０は、アクティブミラー３０と対向して配置された偏光板４２を備えている。偏光板４２は、偏光方向が第２方向Ｄ２の光を透過し、偏光方向が第１方向Ｄ１の光を吸収するように配置されている。アクティブミラー３０が反射状態であるときには、偏光板４２を透過する光がアクティブミラー３０で反射される。  
アクティブミラー３０は、照明装置２０と対向する光学シート３６と、光学シート３６と液晶パネル４０との間に配置された偏光変換素子３４と、を備えている。
【００３７】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第１方向Ｄ１である光は、光学シート３６を透過して偏光変換素子３４へ入射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わらずに液晶パネル４０側へ出射される。出射された偏光方向が第１方向Ｄ１の光は、液晶パネル４０の偏光板４２で吸収される。  
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第２方向Ｄ２である光は、光学シート３６で散乱型液晶パネル１０側へ反射される。
【００３８】
液晶パネル４０の偏光板４２は偏光方向が第２方向Ｄ２である光を透過し、偏光変換素子３４側へ出射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わることなく光学シート３６側へ出射される。偏光変換素子３４から出射した偏光方向が第２方向Ｄ２である光は、光学シート３６で偏光変換素子３４側へ反射される。
【００３９】
上記のようにアクティブミラー３０が反射状態である場合には、アクティブミラー３０の背面側（液晶パネル４０側）から入射する光はアクティブミラー３０を透過しない。したがって、散乱型液晶パネル１０側から背面側にあるものを透過してみることができない。また、散乱型液晶パネル１０側からアクティブミラー３０へ入射する光の一部は散乱型液晶パネル１０側へ戻されるため、外光を利用して散乱型液晶パネル１０を照明する反射型の液晶装置として用いることができる。アクティブミラー３０を反射状態とするときは、散乱型液晶パネル１０の散乱状態と透過状態とのコントラストが良好となる。
【００４０】
図６は、アクティブミラー３０が透過状態であるときの一構成例を示す。アクティブミラー３０が透過状態であるときには偏光板４２を透過する光がアクティブミラー３０を透過する。
【００４１】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第１方向Ｄ１である光は光学シート３６を透過し、偏光変換素子３４へ入射する。偏光変換素子３４に入射した光は位相が変わり、偏光方向が第２方向Ｄ２の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光はアクティブミラー３０の背面側へ出射される。
【００４２】
散乱型液晶パネル１０を透過してアクティブミラー３０に入射する光のうち、偏光方向が第２方向Ｄ２である光は、光学シート３６で散乱型液晶パネル１０側へ反射される。
【００４３】
液晶パネル４０の偏光板４２を透過した偏光方向が第２方向Ｄ２の光が偏光変換素子３４に入射すると、位相が変わって偏光方向が第１方向Ｄ１の光が出射される。偏光変換素子３４から出射した光は、光学シート３６を透過して散乱型液晶パネル１０側へ出射される。
【００４４】
上記のようにアクティブミラー３０が透過状態である場合には、アクティブミラー３０の背面側（液晶パネル４０側）から入射する光がアクティブミラー３０を透過するため、散乱型液晶パネル１０側から背面側にあるものを透過してみることができる。
【００４５】
また、アクティブミラー３０は、直線偏光の入力に対してのみ上記のような効果がある。アクティブミラー３０の背面側に液晶パネル４０を配置する場合、液晶パネル４０の偏光板４２から出射する光の偏光方向に合わせてアクティブミラー３０を配置する。本実施形態では、光学シート３６を透過する光の偏光方向と、偏光板４２を透過する光の偏光方向とが異なる（９０度回転する）ように、アクティブミラー３０と液晶パネル４０とを位置あわせする。
【００４６】
すなわち、本実施形態に係る液晶装置によれば、良好な表示特性を実現するとともに、多層型の表示を行うことのできる液晶装置を提供することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、光学シート３６の背面側に偏光変換素子としてのＴＮ型液晶パネルを配置し、その背面側は液晶パネル４０の偏光板４２が配置される。したがって、第１実施形態よりは偏光板が一枚少なくなるため、透過率を上昇させることができる。
【００４８】
一方、光学シート３６を散乱型液晶パネル１０の背面側に対向するように配置すると、アクティブミラー３０が透過状態である場合でも散乱型液晶パネル１０側から入射した光の一部が光学シート３６で反射される。したがって、アクティブミラー３０が透過状態の際に、背面側の液晶パネル４０に表示された映像を視認する場合に、反射光が視認される場合がある。また、アクティブミラー３０が反射状態である際に、若干紫色の表示となる場合もある。
【００４９】
したがって、明るさを重視する場合には本実施形態に係る液晶装置の構成を採用し、コントラストなど表示品位を重視する場合には第１実施形態に係る表示装置の構成を採用することが望ましい。
【００５０】
なお、上記実施形態では、散乱型液晶とアクティブミラーとを組み合わせたところに特徴があり、これまでに述べたように、多層型に液晶ディスプレイを重ねることは必須ではない。例えば、散乱型液晶にアクティブミラーを組み合わせ、液晶パネルの向こう側が透けて見える状態と、向こう側が透けて見えない反射状態とを切り替えながら、散乱型液晶で表示を行なうデバイスであってもよい。  
その場合、図３、図４、図５、および図６に図示した構成のみのデバイスになる。このときには、図５および図６のアクティブミラー３０の下に偏光板４２を付加する構成とする。
【００５１】
また、上記の実施形態では、偏光変換素子３４としてＴＮモードの液晶パネルを用いていたが、偏光方向を変換可能な手段であればよく、例えば他のモードの液晶パネルであってもよい。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
ＬＧ…導光体、１０…散乱型液晶パネル（第１液晶パネル）、２０…照明装置、２２…光源、３０…アクティブミラー、３２…偏光板、３４…偏光変換素子、３６…光学シート、４０…液晶パネル（第２液晶パネル）、４２…偏光板、５０…バックライト。
【図１】
0005327755.tif 000002
【図２】
0005327755.tif 000003
【図３】
0005327755.tif 000004
【図４】
0005327755.tif 000005
【図５】
0005327755.tif 000006
【図６】
0005327755.tif 000007