(57)【要約】【課題】バックライト光を利用する透過モードと、外光を利用する反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】バックライト４と、表示すべき画像信号に応じて液晶が駆動されるメイン液晶パネル１と、バックライト４とメイン液晶パネル１との間に配置され、駆動電圧に応じて透過光の偏光状態を切り替えるスイッチ液晶パネル２と、スイッチ液晶パネル２とバックライト４との間に配置された反射型偏光板３とを備えた液晶表示装置であって、バックライト４の点灯／消灯の切り替えと、スイッチ液晶パネル２の駆動電圧の切り替えとにより、表示状態を反射モードと透過モードとの間で切り替える。【選択図】図４
2007219172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトと、
表示すべき画像信号に応じて液晶が駆動されるメイン液晶パネルと、
前記バックライトとメイン液晶パネルとの間に配置され、駆動電圧に応じて透過光の偏光状態を切り替えるスイッチ液晶パネルと、
前記スイッチ液晶パネルとバックライトとの間に配置された反射型偏光板とを備え、
前記バックライトの点灯／消灯の切り替えと、前記スイッチ液晶パネルの駆動電圧の切り替えとにより、表示状態を反射モードと透過モードとの間で切り替えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された第１および第２の偏光板とを備え、
前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に平行または直交するよう配置され、
前記スイッチ液晶パネルは、
前記バックライトが点灯しているときに、前記バックライトから出射され、前記反射型偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうちスイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記第２の偏光板の偏光透過軸に平行とすることにより表示状態を透過モードとし、
前記バックライトが消灯しているときに、前記メイン液晶パネルから前記第２の偏光板へ入射し、当該第２の偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記反射型偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記反射型偏光板の偏光透過軸に対して直角とすることにより表示状態を反射モードとする、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に直交するよう配置され、
前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、
前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加せず、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加するスイッチ回路をさらに備えた、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸と平行になるよう配置され、
前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、
前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加し、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加しないスイッチ回路をさらに備えた、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射型偏光板と前記メイン液晶パネルの液晶層との間に、拡散板をさらに備えた、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された一対の偏光板とを備え、
前記拡散板が、前記メイン液晶パネルにおいて、前記液晶層よりもスイッチ液晶パネル側に配置された透明基板と偏光板との間に配置された、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、９０度ツイスト配向のネマティック液晶を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記反射型偏光板が直線偏光分離フィルムである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、バックライトを利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能な液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話、携帯型ゲーム機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等の携帯型電子機器の表示装置として、液晶表示装置が広く用いられている。液晶表示素子は、それ自体は発光しない、いわゆる非発光型の表示素子であるので、何らかの光源を必要とする。このため、従来の液晶表示装置は、（１）液晶表示素子の背面側にバックライトを備え、バックライト光を利用して表示を行う透過型液晶表示装置と、（２）液晶表示素子の背面に反射板を備え、外光を利用して表示を行う反射型液晶表示装置との２種類に大別される。反射型液晶表示装置は、バックライトが不要であるため、特に装置全体の低消費電力化に寄与するという利点があるので、屋外で使用されることが多い携帯型電子機器に採用されている。
【０００３】
しかし、補助的な光源を一切持たない完全な反射型液晶表示装置では、外光から十分な光量が得られない場合、コントラストが下がってしまい、特にカラー表示の際に、十分に高品位な画像を表示できないという問題があった。一方、透過型液晶表示装置は、バックライト光によって安定して十分なコントラストが得られる反面、バックライトの電力消費が大きいという問題がある。
【０００４】
そのため、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置との上記の問題を相互に補うべく、１台で反射モードと透過モードとの両方のモードによる表示を切り替え可能な、いわゆる半透過型液晶表示装置も提案されている（例えば特許文献１，２参照）。半透過型液晶表示装置は、十分な外光が得られる場合はバックライトを消灯して反射モードによる表示を行い、外光が十分でない場合はバックライト光を用いた透過モードによる表示を行うものである。
【０００５】
特許文献１の図９には、液晶表示素子とバックライトとの間に半透過反射板を備えた構成が開示されている。この構成によれば、１台で反射モードと透過モードとの両方のモードによる表示が可能であるが、半透過反射板自体が１０％程度光を吸収するので、光量の減少が発生する。これを改善するために、同文献の図１には、液晶表示装置において液晶を挟持する一対の基板の一方に、外光を反射させる反射板と、バックライトからの光を液晶層へ向かって透過させる開口部とを所定の面積比で設けた構成が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、バックライト付き液晶ディスプレイの表示部の反射板を着脱自在にし、明所では反射板を付けると共にバックライトを消灯して全反射型の表示とし、暗所では反射板を取り外すと共にバックライトを点灯して全透過型の表示とする構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１２５０９４号公報（図１，図９）
【特許文献２】特開平５−１８８３６８号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の図１に開示された従来の構成によっても、光量の減少を皆無にすることはできない。反射モードでは、開口部から背面側への光の漏れが生じ、透過モードでは、バックライト光が反射板の背面でバックライト側へ反射されるからである。また、上記特許文献２に開示された構成では、光利用率は向上されるものの、反射板の脱着の手間がかかり、また、反射板を取り外したときの保管が面倒であるという問題がある。
【０００８】
これらの問題を鑑み、本発明は、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる液晶表示装置は、バックライトと、表示すべき画像信号に応じて液晶が駆動されるメイン液晶パネルと、前記バックライトとメイン液晶パネルとの間に配置され、駆動電圧に応じて透過光の偏光状態を切り替えるスイッチ液晶パネルと、前記スイッチ液晶パネルとバックライトとの間に配置された反射型偏光板とを備え、前記バックライトの点灯／消灯の切り替えと、前記スイッチ液晶パネルの駆動電圧の切り替えとにより、表示状態を反射モードと透過モードとの間で切り替えることを特徴とする（第１の構成）。
【００１０】
この第１の構成によれば、反射型偏光板を用いることにより、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供することができる。
【００１１】
本発明にかかる液晶表示装置において、前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された第１および第２の偏光板とを備え、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に平行または直交するよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、前記バックライトが点灯しているときに、前記バックライトから出射され、前記反射型偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうちスイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記第２の偏光板の偏光透過軸に平行とすることにより表示状態を透過モードとし、前記バックライトが消灯しているときに、前記メイン液晶パネルから前記第２の偏光板へ入射し、当該第２の偏光板を透過してスイッチ液晶パネルへ入射し、スイッチ液晶パネルから前記反射型偏光板に出射される偏光の偏波面を、前記反射型偏光板の偏光透過軸に対して直角とすることにより表示状態を反射モードとすることが好ましい（第２の構成）。
【００１２】
上記の第２の構成において、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸に直交するよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加せず、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加するスイッチ回路をさらに備えたことが好ましい（第３の構成）。この第３の構成によれば、バックライトの点灯時すなわち透過モード時にスイッチ液晶パネルに駆動電圧を印加しないので、透過モードでの使用頻度が高い場合に、消費電力を節減できる。
【００１３】
上記の第２の構成において、前記反射型偏光板は、その偏光透過軸が、前記メイン液晶パネルの一対の偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側に配置された第２の偏光板の偏光透過軸と平行になるよう配置され、前記スイッチ液晶パネルは、駆動電圧が印加されない状態では入射光の偏波面を９０度回転させて透過させ、所定の駆動電圧が印加されると入射光の偏波面を回転させずに透過させ、前記バックライトを点灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ前記所定の駆動電圧を印加し、前記バックライトを消灯する場合は前記スイッチ液晶パネルへ駆動電圧を印加しないスイッチ回路をさらに備えたことが好ましい（第４の構成）。
【００１４】
本発明にかかる液晶表示装置において、前記反射型偏光板と前記メイン液晶パネルの液晶層との間に、拡散板をさらに備えたことが好ましい（第５の構成）。反射型偏光板による反射は鏡面反射であるので、前記反射型偏光板と前記メイン液晶パネルの液晶層との間に拡散板を配置することにより、表示ムラを低減できるからである。
【００１５】
この第５の構成においては、前記メイン液晶パネルが、一対の透明基板と、前記一対の透明基板に挟持された液晶層と、前記一対の透明基板を間に挟んで配置された一対の偏光板とを備え、前記拡散板が、前記メイン液晶パネルにおいて、前記液晶層よりもスイッチ液晶パネル側に配置された透明基板と偏光板との間に配置されたことがさらに好ましい（第６の構成）。拡散板がメイン液晶パネルの液晶層にできるだけ近く、かつ、反射型偏光板からできるだけ遠くにある方が、メイン液晶パネルの画像の影が、反射型偏光板へ映り込むことを効果的に防止できるからである。
【００１６】
本発明にかかる液晶表示装置において、前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、９０度ツイスト配向のネマティック液晶を含むことが好ましい（第７の構成）。あるいは、本発明にかかる液晶表示装置において、前記スイッチ液晶パネルの液晶層が、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶を含むことも好ましい（第８の構成）。
【００１７】
本発明にかかる液晶表示装置において、前記反射型偏光板としては、直線偏光分離フィルムを用いることができる（第９の構成）。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能であって、かつ光の利用効率が高い液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。なお、図１は、説明の便宜上、本発明の実施形態にかかる液晶表示装置の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明にかかる液晶表示装置は、図１および本明細書で参照する各図に示されていない、任意の構成部材を備え得る。また、図１および本明細書で参照する各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００は、画像を表示するメイン液晶パネル１と、液晶表示装置１００の表示モードを透過モードと反射モードとの間で切り替えるために用いられるスイッチ液晶パネル２との２枚の液晶パネルを備えている。なお、図１において、図中の上側が観察者側である。すなわち、メイン液晶パネル１が観察者側に配置され、スイッチ液晶パネル２は、メイン液晶パネル１の背面側に配置される。スイッチ液晶パネル２の背面側には、バックライト４が設けられている。
【００２１】
メイン液晶パネル１は、一対の透明基板１１，１２と、偏光板（吸収型偏光板）１４，１５とを備えている。透明基板１１，１２の間に、液晶層（図示せず）が挟持されている。メイン液晶パネル１としては、文字または画像を表示可能な液晶パネルであれば、任意の液晶パネルを用いることができる。メイン液晶パネル１の液晶モード、パネル構造、および駆動モード等には何ら限定がない。また、メイン液晶パネル１は、カラー表示が可能なパネルであっても良いし、モノクロ表示専用のパネルであっても良い。また、バックライト４も、公知の任意のバックライトを適用できる。
【００２２】
メイン液晶パネル１の偏光板１４，１５は、偏光透過軸に平行な偏光成分を透過させ、他の偏光成分を吸収する。偏光板１４，１５は、それぞれ適宜配置される。また、メイン液晶パネル１において、透明基板１２と偏光板１４との間には、拡散板１３が配置されている。
【００２３】
スイッチ液晶パネル２も、メイン液晶パネル１と同様に、一対の透明基板２１，２２を備え、その間に液晶層（図示せず）を挟持している。
【００２４】
スイッチ液晶パネル２とバックライト４との間には、反射型偏光板３が配置されている。反射型偏光板３は、一般的には、複屈折性を有する高分子フィルムの積層体であり、偏光透過軸に平行な偏光成分のみを透過させ、他の偏光成分を反射する。反射型偏光板３には、大別して、直線偏光分離フィルムと円偏光分離フィルムとがあり、本発明にはいずれも適用可能である。なお、本実施形態では、反射型偏光板３として直線偏光分離フィルム（ｐ波ｓ波分離フィルム）を用いるものとして、以下の説明を行う。直線偏光分離フィルムとしては、例えば、住友スリーエム株式会社製のＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film、商品名）等を市場にて入手可能である。反射型偏光板３は、その偏光透過軸が、偏光板１４の偏光透過軸と平行あるいは直交するように配置される。
【００２５】
メイン液晶パネル１とスイッチ液晶パネル２とは、それぞれ独立した駆動回路（図示せず）によって駆動される。メイン液晶パネル１は、所望の画像を表示すべく、メイン液晶パネル１の駆動回路によって駆動制御される。メイン液晶パネル１は、上述したとおり、液晶モードや駆動方法等に何らの限定もない。一方、スイッチ液晶パネル２としては、本実施形態では反射型偏光板３として直線偏光分離フィルム（ｐ波ｓ波分離フィルム）を用いるので、液晶層に対する印加電圧（液晶印加電圧）のＯＮ／ＯＦＦ切り替えによって、透過光の偏波面を９０度回転させる液晶パネルを用いる。このようなスイッチ液晶パネル２の好適な例としては、これらのみに限定されないが、例えば、９０度ツイスト配向のネマティック液晶セル（ＴＮモード）や、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶セル等が挙げられる。
【００２６】
スイッチ液晶パネル２は、面全体として透過光の偏光状態を切り替えられれば良いので、画素単位での制御を必要とするメイン液晶パネル１とは異なり、液晶を駆動するための電極構造は簡単で良い。本実施形態では、スイッチ液晶パネル２の透明基板２１，２２は、単純マトリクス型の透明電極を有するものとする。ただし、透明基板２１，２２のそれぞれにベタ状の共通電極（透明基板２１，２２の全面に設けられた電極）が設けられた構成であっても良い。
【００２７】
また、上述のとおり、スイッチ液晶パネル２のＯＮ／ＯＦＦによって、液晶表示装置１００の透過モードと反射モードとが切り替えられるので、スイッチ液晶パネル２の駆動回路は、バックライト４の点灯制御回路と連動していることが好ましい。すなわち、透過モードではバックライト４を点灯させ、反射モードではバックライト４を消灯させるためである。
【００２８】
前記のとおり、液晶表示装置１００において、反射型偏光板３は、その偏光透過軸が、偏光板１４の偏光透過軸と平行または直交するように配置される。ここで、図２および図３に、液晶表示装置１００における各軸の配置関係の具体的な例をいくつか示す。
【００２９】
図２は、スイッチ液晶パネル２としてＴＮ配向の液晶セルを用いた場合の例、図３は、スイッチ液晶パネル２としてホモジニアス配向の液晶セルを用いた場合の例を示す。なお、図２および図３は、あくまでも本発明の実施例を提示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲をこれらの構成に限定する意図はない。
【００３０】
図２（ａ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸Ｒ21とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸Ｒ22と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、４００〜２０００ｎｍである。
【００３１】
図２（ｂ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸と、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸とが平行である。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸と、反射型偏光板３の偏光透過軸とは直交する。また、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、４００〜２０００ｎｍである。
【００３２】
図３（ａ）および（ｂ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がホモジニアス配向（並行配向）の液晶セルである。これらの構成においては、偏光板１４の偏光透過軸に対して、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸が４５度の傾きを有する。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸は、上側の透明基板２１の配向軸と平行である。反射型偏光板３の偏光透過軸は、偏光板１４の偏光透過軸に直交する。この構成により、スイッチ液晶パネル２は、１／２波長板のように機能する。すなわち、液晶層に電圧が印加されない状態では、１／２波長板として、入射する直線偏光の偏波面を９０°回転させ、液晶層に電圧が印加されると偏波面を回転させない。また、可視光の波長がおよそ４００〜７６０ｎｍであり、ＢＧＲの各色光の波長がおよそ４４０〜６４０ｎｍの範囲にあることから、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションは、ＢＧＲ光の波長の約半分の範囲、すなわち、およそ２２０〜３２０ｎｍの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
図３（ｃ）および（ｄ）の構成では、スイッチ液晶パネル２がホモジニアス配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸に対して、スイッチ液晶パネル２の上側（観察者側）の透明基板２１の配向軸が４５度の傾きを有する。また、スイッチ液晶パネル２の下側の透明基板２２の配向軸は、上側の透明基板２１の配向軸と平行である。反射型偏光板３の偏光透過軸は、偏光板１４の偏光透過軸に平行である。また、図３（ａ）および（ｂ）の構成と同様に、スイッチ液晶パネル２の液晶レタデーションはおよそ２２０〜３２０ｎｍの範囲とすることが好ましい。
【００３４】
なお、図２および図３では、偏光板１４の偏光透過軸と反射型偏光板３の偏光透過軸とを示したが、偏光板１４の偏光吸収軸と反射型偏光板３の偏光反射軸とが、図２および図３に示す関係と同様に配置されていれば、図２および図３に示した構成と同様の効果を奏する。
【００３５】
また、図２および図３では、偏光板１４および反射型偏光板３の偏光透過軸が、パネルの短辺または長辺と平行な構成例のみを示したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。上述したように、メイン液晶パネル１の下側の偏光板１４の偏光透過軸に対して、反射型偏光板３の偏光透過軸が平行または直交するように配置されれば良い。すなわち、メイン液晶パネル１の偏光板１４は、メイン液晶パネル１に要求される表示特性に合わせて軸配置が決定されているので、偏光板１４の偏光透過軸は、必ずしも、メイン液晶パネル１の短辺または長辺と平行ではない。従って、反射型偏光板３の偏光透過軸の向きは、メイン液晶パネル１の下側の偏光板１４の軸配置に応じて決定すれば良い。また、このように決定された反射型偏光板３の偏光透過軸の向きに応じて、スイッチ液晶パネル２の配向軸方向を決定すれば良い。
【００３６】
ここで、図４，５を参照して、液晶表示装置１００の表示モードを透過モードと反射モードとの間で切り替える動作の原理について説明する。なお、図４，５では、拡散板１３の図示を省略している。また、図４，５において、両矢印記号は偏波面が紙面に平行な状態を表し、白丸の中に黒点を示した記号は、偏波面が紙面に垂直な状態を表す。
【００３７】
図４（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）に示したように、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが直交するように配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。図５（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）に示したように、スイッチ液晶パネル２がＴＮ配向の液晶セルであり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。
【００３８】
図４（ａ）および（ｂ）に示した場合、並びに図５（ａ）および（ｂ）に示した場合のいずれにおいても、スイッチ液晶パネル２は、バックライト４が点灯しているときは、バックライト４から出射され、反射型偏光板３を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２からメイン液晶パネル１の下側の偏光板１４に出射される偏光の偏波面を、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ3に平行とすることにより、表示状態を透過モードとする。また、スイッチ液晶パネル２は、バックライト４が消灯しているときは、メイン液晶パネル１から偏光板１４へ入射し、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２から反射型偏光板３に出射される偏光の偏波面を、反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3に対して直角とすることにより、表示状態を反射モードとする。
【００３９】
図２（ａ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが直交するように配置された場合は、透過モードでは、図４（ａ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を点灯すると共に、スイッチ液晶パネル２を電圧無印加状態（ＯＦＦ）とする。これにより、バックライト４から出射する光（非偏光）のうち、反射型偏光板３の偏光透過軸に平行な偏光成分が反射型偏光板３を透過して、スイッチ液晶パネル２へ入射し、スイッチ液晶パネル２のＴＮ液晶層により、偏波面が９０度回転される。従って、スイッチ液晶パネル２から出射する光は、偏光板１４を透過し、メイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが直交するように配置された構成では、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとすることにより、透過モードでの表示が可能となる。
【００４０】
また、反射モードにする場合は、図４（ｂ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を消灯すると共に、スイッチ液晶パネル２へ液晶を駆動する所定の電圧（駆動電圧）を印加する。これにより、外光（非偏光）のうち、偏光板１５の偏光透過軸に平行な偏光成分は、メイン液晶パネル１によって、その偏波面が偏光板１４の偏光透過軸と平行になるよう回転されると、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２の液晶層は、入射した偏光を、その偏波面を回転させずにそのまま透過させる。偏光板１４の偏光透過軸と反射型偏光板３の偏光透過軸は直交しているので、スイッチ液晶パネル２を透過して反射型偏光板３へ入射した偏光は、反射型偏光板３で反射され、スイッチ液晶パネル２へ再入射し、偏光板１４を透過してメイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、図２（ａ）で示したように偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが直交するように配置された構成では、バックライト４を消灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＮとすることにより、反射モードでの表示が可能となる。
【００４１】
一方、図２（ｂ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された構成の場合、透過モードでは、図５（ａ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２へ、液晶を駆動する所定の電圧を印加する。これにより、バックライト４から出射する光（非偏光）のうち、反射型偏光板３の偏光透過軸に平行な偏光成分が、反射型偏光板３を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２の液晶層は、入射した偏光を、その偏波面を回転させずにそのまま透過させる。スイッチ液晶パネル２から出射した偏光は、偏光板１４を透過し、メイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された構成では、バックライト４を点灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＮとすることにより、透過モードでの表示が可能となる。
【００４２】
また、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された構成の場合、反射モードでは、図５（ｂ）に示すように、スイッチ回路２５が、バックライト４を消灯すると共に、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとする。これにより、外光（非偏光）のうち、偏光板１５の偏光透過軸に平行な偏光成分は、メイン液晶パネル１によって、その偏波面が偏光板１４の偏光透過軸と平行になるよう回転されると、偏光板１４を透過してスイッチ液晶パネル２へ入射する。ここで、スイッチ液晶パネル２のＴＮ液晶層は、入射した偏光の偏波面を９０度回転させる。これにより、スイッチ液晶パネル２から出射した光は、反射型偏光板３で反射され、スイッチ液晶パネル２へ再入射し、偏光板１４を透過してメイン液晶パネル１へ入射する。以上のとおり、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された構成では、バックライト４を消灯し、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦとすることにより、反射モードでの表示が可能となる。
【００４３】
図４および図５では、メイン液晶パネル１とスイッチ液晶パネル２がＴＮ液晶である構成を例示したが、前述したように、メイン液晶パネル１の液晶モードは任意であり、スイッチ液晶パネル２の液晶モードもＴＮ液晶に限定されない。例えば、スイッチ液晶パネル２として、図３（ａ）〜（ｄ）に示したように、リタデーションがλ／２のホモジニアス配向のネマティック液晶セルを用いる場合、図３（ａ）および（ｂ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが直交するように配置された構成の場合、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦにすることにより透過モードとなり、ＯＮ（液晶駆動電圧を印加）にすることにより反射モードとなる。また、図３（ｃ）および（ｄ）に示したように、偏光板１４の偏光透過軸Ｘ14と反射型偏光板３の偏光透過軸Ｘ3とが平行に配置された構成の場合、スイッチ液晶パネル２をＯＦＦにすることにより反射モードとなり、ＯＮ（液晶駆動電圧を印加）にすることにより透過モードとなる。
【００４４】
図４および図５では、スイッチ液晶パネル２のＯＮ／ＯＦＦを制御する回路と、バックライト４の点灯／消灯を制御する回路とが共通である例を示したが、これらの回路は独立に設けられていても良い。
【００４５】
また、上記したいずれの構成においても、透過モード時は、バックライト４からの光は、反射型偏光板３およびスイッチ液晶パネル２でほとんど吸収されずに透過するので、透過率のロスがない。また、反射型偏光板３が、バックライト４からの出射光のうち、反射型偏光板３を透過しなかった光をバックライト４へ再帰反射させるので、光の利用効率が向上する。
【００４６】
なお、図４（ａ）および（ｂ）に示したように透過モードの際にスイッチ液晶パネル２に電圧を印加しない構成の方が、図５（ａ）および（ｂ）の構成よりも消費電力が少なくて済む。液晶表示装置１００は、一般的に、透過モードで使用される頻度が高いからである。また、図４（ａ）および（ｂ）の構成は、図５（ａ）および（ｂ）の構成よりも、反射モード時のスイッチ液晶パネル２での光のロスが少なく、反射率が高いという利点もある。
【００４７】
また、図１では、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に拡散板１３が配置された構成を例示した。しかし、拡散板１３の位置は図１の例に限定されない。拡散板１３は、図６（ａ）に示すように偏光板１４とスイッチ液晶パネル２との間に配置されても良いし、図６（ｂ）に示すように偏光板１４と反射型偏光板３との間でも良い。
【００４８】
ただし、図１に示すように、拡散板１３は、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されることが最も好ましい。その理由について、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）に示すように、拡散板１３が、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されていると、メイン液晶パネル１に表示された画像１０１の周辺から入射した光が、拡散板１３によって広い範囲に拡散された状態で反射型偏光板３へ入射する。これにより、反射型偏光板３へ映り込む画像１０１の影が不鮮明となり、観察者から視認されにくくなる。一方、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、拡散板１３の位置がメイン液晶パネル１から遠ざかるほど、メイン液晶パネル１の画像１０１の周辺から入射した光の拡散範囲が狭くなるので、画像１０１の影が鮮明となり、観察者から視認され易くなる。従って、拡散板１３は、メイン液晶パネル１にできるだけ近い位置、すなわち、メイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されることが最も好ましい。
【００４９】
さらに、図８に示すように、拡散板１３がメイン液晶パネル１と偏光板１４との間に配置されていると、反射モード時の入射光Ｌ1は、拡散板１３で散乱された光が、遠く離れた反射型偏光板３で反射され、メイン液晶パネル１へ再入射する。これにより、メイン液晶パネル１がカラーフィルタを有する場合、入射光Ｌ1の反射光Ｌ2は、メイン液晶パネル１において、入射光Ｌ1と同じカラーフィルタを通過しないので、視差による色変化が防止されるという効果もある。
【００５０】
以上のように、本実施形態にかかる液晶表示装置１００によれば、メイン液晶パネル１の背面に、スイッチ液晶パネル２と反射型偏光板３とを備えたことにより、光の利用効率を高く維持しつつ、バックライト光を利用して表示を行う透過モードと、外光を利用して表示を行う反射モードとの切り替えが可能となる。なお、液晶表示装置１００において、透過モードと反射モードとの切り替えは、操作者から入力されるモード切り替え指示に従って行うようにしても良いし、外光の明るさを検知するセンサ（アンビエントセンサ）によって自動的にモード切り替えを行うようにしても良い。
【００５１】
なお、上記の実施形態では、偏光板１４，１５を備えたメイン液晶パネル１を例示したが、例えばゲストホスト型液晶パネルのように偏光板を必要としない液晶パネルをメイン液晶パネル１として用いることも可能である。ただし、この場合、メイン液晶パネル１と、スイッチ液晶パネル２との間に、偏光板を、その偏光透過軸が反射型偏光板３の偏光透過軸と平行あるいは直交するように配置する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、透過モードと反射モードとの切り替えが可能な液晶表示装置として産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルとしてＴＮ配向の液晶セルを用いた場合の構成例を示す模式図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、スイッチ液晶パネルとしてホモジニアス配向の液晶セルを用いた場合の構成例を示す模式図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルがＴＮ配向の液晶セルであり、メイン液晶パネルの下側の偏光板の偏光透過軸と、反射型偏光板の偏光透過軸とが直交するように配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、スイッチ液晶パネルがＴＮ配向の液晶セルであり、メイン液晶パネルの下側の偏光板の偏光透過軸と、反射型偏光板の偏光透過軸とが平行に配置された場合の、透過モードと反射モードのそれぞれにおける光の状態を示す模式図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図１に示した液晶表示装置の変形例として、拡散板の位置が異なる構成をそれぞれ示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、拡散板の位置による効果の違いを示す断面模式図である。
【図８】拡散板による他の効果を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      メイン液晶パネル
２      スイッチ液晶パネル
３      反射型偏光板
４      バックライト
１１    透明基板
１２    透明基板
１３    拡散板
１４    偏光板
１５    偏光板
２１    透明基板
２２    透明基板
２５    スイッチ回路
【図１】
2007219172.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007219172.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007219172.tif 000009
【図８】
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