(57)【要約】【課題】バックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる半透過型液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様にかかる半透過型液晶表示装置は、透過領域１１６と反射層１０８が設けられた反射領域１１５とを有する液晶パネル１００と、液晶パネル１００の反視認側から光を照射するバックライト２００とを備える半透過型液晶表示装置であって、液晶パネル１００は、素子基板１０１の反視認側に設けられた位相差板１１２と、位相差板１１２の反視認側に設けられた偏光板１１３と、位相差板１１２と反射層１０８との間に、反射層１０８に対応して設けられた偏光制御層１０５とを備えるものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過領域と反射層が設けられた反射領域とを有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの反視認側から光を照射するバックライトとを備える半透過型液晶表示装置であって、
前記液晶パネルは、
対向配置され、液晶を挟持する一対の透明基板と、
前記一対の透明基板の反視認側に設けられた位相差板と、
前記位相差板の反視認側に設けられた偏光板と、
前記位相差板と前記反射層との間に、前記反射層に対応して設けられた偏光制御層とを備える半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記偏光制御層は、前記透過領域以外の領域に設けられている請求項１記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記一対の透明基板のうち、反視認側に設けられた一方の透明基板において、前記位相差板及び前記偏光板は前記透明基板の対向しない面に設けられ、前記偏光制御層は前記透明基板の対向する面に設けられている請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記偏光制御層は、位相差層である請求項１、２又は３に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記偏光制御層は、入射する光を層内で複数回屈折させる拡散層である請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記偏光板及び前記位相差板により、前記偏光制御層に入射する光は円偏光となる請求項１〜５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記偏光制御層は、入射する円偏光を略直線偏光にする機能を有する請求項５に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光制御層は、１／４波長板である請求項５又は６に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項９】
前記液晶パネルは、ＴＦＴを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射領域と透過領域とを有する半透過型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表示装置は人と機械とをつなぐインターフェースとして広く使用され、目ざましい進展を果たしている。液晶表示装置は、軽量・薄型・低消費電力などの利点を有することから、携帯情報端末やノートＰＣなどさまざまな用途で使用されている。
【０００３】
屋外・屋内の両方にわたって使用される携帯情報端末などの液晶表示装置としては、半透過型液晶表示装置が多く用いられている。半透過型液晶表示装置では、屋外のように外光が十分に強い環境においては、消費電力を減少させるために消費電力が大きなバックライトの利用を抑え、外光を照明光として積極的に利用する。一方、屋内のように外光が弱い環境においては、照明光としてバックライトを利用し、視認性を向上している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１０に、従来の半透過型液晶表示装置１０の構成を示す。図１０に示すように、従来の半透過型液晶表示装置１０は、液晶パネル１１と、液晶パネル１１の反視認側に設けられたバックライト１２とを有している。液晶パネル１１は対向する両基板１３間に液晶１４を挟持した構成を有している。両基板１３の外側にはλ／４板１５と偏光板１６がそれぞれ設けられている。
【０００５】
また、液晶パネル１１は、１つの画素内に反射領域１７と透過領域１８とを備えている。反射領域１7においては、一方の基板１３上に多数の微細な凹凸が形成された樹脂からなる凹凸層１９が設けられている。凹凸層１９上には、画素電極２０が設けられ、この画素電極２０上に反射層２１が設けられている。一方、透過領域１８においては、基板１３上に画素電極２０が設けられている。反射領域１７における画素電極２０と、透過領域１８における画素電極２０とは連続して設けられている。一方、他方の基板１３にはカラーフィルタ２２、対向電極２３などが設けられている。
【０００６】
また、表示特性を改善するために、液晶パネル内部にパターン化された位相差板を配置した半透過型液晶表示装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の半透過型液晶表示装置では、視認側の基板において、透過部と反射部に対応した位置に、それぞれ異なる位相差軸角度を有する位相差板を配置している。しかしながら、反視認側の基板上に、このようなパターンを有する位相差板を配置するという記述はない。
【特許文献１】特開２００３−０８４２７３号公報
【非特許文献１】「ＳＩＤ２００３  Ｄｉｇｅｓｔ  ８．１」、２００３年、Ｐ．７８−８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、バックライト１２は、液晶パネル１１の背面側から液晶パネル１１の略全面に対し光を照射している。したがって、バックライト１２からの光を照明光として利用する透過領域１８のみならず、外光を照明光として利用する反射領域１７にもバックライト１２から光が照射されることとなる。図１１に示すように、バックライト１２からの光は、偏光板１６により直線偏光となる。そして、この直線偏光は、λ／４板１５により円偏光へと変換される。したがって、反射領域１７においてもこの円偏光が入射する。このとき、この円偏光は、反射領域１７に設けられた反射層２１により反射され円偏光のまま、再度λ／４板１５に入射することとなる。
【０００８】
このため、再度入射した円偏光はλ／４板１５により、偏光板１６の透過軸とずれた方向の直線偏光となり、偏光板１６に再入射する。このため、偏光板１６に再入射した光は偏光板１６により吸収され、バックライト１２側には出射されることはない。このように、従来は、バックライト１２からの光を効率良く利用できなかった。
【０００９】
本発明は上記のような事情を背景としてなされたものであって、本発明の目的は、バックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる半透過型液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、透過領域と反射層が設けられた反射領域とを有する液晶パネルと、前記液晶パネルの反視認側から光を照射するバックライトとを備える半透過型液晶表示装置であって、前記液晶パネルは、対向配置され、液晶を挟持する一対の透明基板と、前記一対の透明基板の反視認側に設けられた位相差板と、前記位相差板の反視認側に設けられた偏光板と、前記位相差板と前記反射層との間に、前記反射層に対応して設けられた偏光制御層とを備えるものである。これよって、バックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記偏光制御層は、前記透過領域以外の領域に設けられているものである。これによって、透過領域における表示特性の低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記一対の透明基板のうち、反視認側に設けられた一方の透明基板において、前記位相差板及び前記偏光板は前記透明基板の対向しない面に設けられ、前記偏光制御層は前記透明基板の対向する面に設けられているものである。これによって、偏光制御層の位置合わせが容易となり、さらに効率よくバックライトからの光を利用し、輝度を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記偏光制御層は、位相差層であるものである。これによって、簡便にバックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記偏光制御層は、入射する光を層内で複数回屈折させる拡散層であるものである。これによって、簡便にバックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の第６の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記偏光板及び前記位相差板により、前記偏光制御層に入射する光は円偏光となるものである。本発明は、このような場合に特に有効である。
【００１６】
本発明の第７の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記偏光制御層は、入射する円偏光を略直線偏光にする機能を有するものである。本発明は、このような場合に特に有効である。
【００１７】
本発明の第８の態様にかかる半透過型カラー液晶表示装置は、上記の半透過型カラー液晶表示装置において、前記偏光制御層は、１／４波長板であるものである。本発明は、このような場合に特に有効である。
【００１８】
本発明の第９の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の半透過型液晶表示装置において、前記液晶パネルは、ＴＦＴを有するものである。本発明は、このような場合に特に有効である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バックライトからの光を効率よく利用し、輝度を向上させることができる半透過型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】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図である。図２は、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置に用いられる液晶パネル１００の構成の一例を示す断面図である。本実施の形態においては、液晶パネル１００の一例としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）型液晶パネル１００を用いた例について説明する。図３は、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置に用いられるバックライト２００の構成の一例を示す分解図である。図４は、液晶パネル１００の１画素の構成を示す模式図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置は、液晶パネル１００とバックライト２００とを備えている。液晶パネル１００は、入力される表示信号に基づいて画像表示を行う。バックライト２００は、液晶パネル１００の反視認側に配置されており、液晶パネル１００の背面側から光を照射する。
【００２３】
図２に示すように、液晶パネル１００は、素子基板１０１、対向基板１０２、シール材１０３、液晶１０４、偏光制御層１０５、凹凸層１０６、画素電極１０７、反射層１０８、カラーフィルタ１０９、対向電極１１０、スペーサ１１１、位相差板１１２、偏光板１１３などを備えている。なお、位相差板１１２は、反視認側位相差板１１２ａと視認側位相差板１１２ｂとからなる。また、偏光板１１３は、反視認側偏光板１１３ａと視認側偏光板１１３ｂとからなる。
【００２４】
また、液晶パネル１００は、１つの画素１１４中に反射領域１１５と透過領域１１６とを備えている。本発明にかかる半透過型液晶表示装置は、反射層１０８と反視認側位相差板１１２ａとの間に配置した偏光制御層１０５により、バックライト２００から照射される光の利用効率を向上させるものである。
【００２５】
液晶パネル１００は、素子基板１０１と、素子基板１０１に対向配置される対向基板１０２と、両基板を接着するシール材１０３との間の空間に液晶１０４を封入した構成を有している。素子基板１０１及び対向基板１０２は、例えば、光透過性のあるガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂などにより矩形状に形成されている。
【００２６】
素子基板１０１上には、偏光制御層１０５、凹凸層１０６、画素電極１０７、反射層１０８が積層形成されている。なお、ここでは図示しないが、素子基板１０１には、水平方向にゲート線（走査線）、垂直方向にソース線（信号線）がそれぞれ形成されており、ゲート線とソース線の交差点付近にはＴＦＴが設けられている。また、ゲート線とソース線との間にマトリクス状に形成された複数の画素電極１０７を有している。ＴＦＴのゲートがゲート線に、ソースがソース線に、ドレインが画素電極に、それぞれ接続される。画素電極１０７は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜から形成されている。
【００２７】
なお、反射領域とは、画素１１４中の反射領域１１５に限定されない。画素１１４間のゲート線やソース線及びこれらに接続される補助配線を反射特性を有する金属導電材料により形成した場合、これらの配線が形成された領域も反射領域に含む。したがって、反射特性を有する配線部分も反射層に含まれる。
【００２８】
反射領域１１５においては、素子基板１０１上には、偏光制御層１０５が形成されている。偏光制御層１０５上には、偏光制御層１０５を覆うように凹凸層１０６が設けられている。凹凸層１０６上には画素電極１０７が設けられ、その上に反射層１０８が設けられている。したがって、偏光制御層１０５は、反射層１０８に対応して設けられる。このように、素子基板１０１の内側の面に偏光制御層１０５を形成することにより、偏光制御層１０５を位置精度よく反射層１０８下に配置することができる。なお、偏光制御層１０５は、反射層１０８と反視認側位相差板１１２ａの間に配置されていればよく、素子基板１０１の外側に設けてもよい。
【００２９】
一方、透過領域１１６においては、素子基板１０１上に画素電極１０７が設けられている。透過領域１１６における画素電極１０７は、反射領域１１５における画素電極１０７と連続して形成されている。また、偏光制御層１０５は、透過領域１１６には設けられていない。すなわち、偏光制御層１０５は、透過領域１１６以外の領域に設けられている。換言すると、偏光制御層１０５は、反射領域１１５のみに設けられている。これにより、透過領域１１６における表示品質に影響を与えることがない。
【００３０】
偏光制御層１０５は、入射する光の偏光状態を変化させるものである。例えば、一軸性又は二軸性の位相差層を用いることができる。これにより、バックライト２００からの光を再利用することができる。本実施の形態においては、偏光制御層１０５としてλ／４板を用いる例について説明する。この偏光制御層１０５の機能については、後に詳述する。
【００３１】
ここで、偏光制御層１０５の形成方法の一例について、図５を参照して説明する。図５は、本実施の形態にかかる偏光制御層１０５の形成方法を説明するための図である。まず、図５（ａ）に示すように、素子基板１０１上に所定方向にラビング処理を施した配向膜１１７を成膜する。そして、図５（ｂ）に示すように、配向膜１１７上に光硬化性の液晶樹脂１１８を塗布する。光硬化性の液晶樹脂としては、例えば、アクリレート系材料、エポキシ系材料、エチオーレ系材料などを用いることができる。
【００３２】
その後、図５（ｃ）に示すように、反射領域１１５に対応する位置に開口部を有するフォトマスク１１９を用いてマスク露光を行う。これにより、図５（ｄ）に示すように、素子基板１０１の反射領域１１５に対応する位置の液晶樹脂１１８が硬化する。この液晶樹脂が硬化した部分は、一軸異方性を有する位相差板となる。そして、図５（ｅ）に示すように、液晶樹脂１１８の未硬化部分を除去し、素子基板１０１上に偏光制御層１０５のパターンを形成することができる。
【００３３】
また、液晶樹脂１１８の未硬化部分を除去する代わりに、別の方法により偏光制御層１０５のパターンを形成することもできる。この偏光制御層１０５の他の形成方法について、図６を参照して説明する。上述した例と同じように、まず、図６（ａ）に示すように、素子基板１０１上に所定方向にラビング処理を施した配向膜１１７を成膜する。そして、図６（ｂ）に示すように、配向膜１１７上に光硬化性の液晶樹脂１１８を塗布する。その後、図６（ｃ）に示すように、反射領域１１５に対応する位置に開口部を有するフォトマスク１１９を用いてマスク露光を行う。これにより、図６（ｄ）に示すように、素子基板１０１の反射領域１１５に対応する位置の液晶樹脂１１８が硬化する。
【００３４】
そして、液晶樹脂１１８が等方相（Isotropic）状態となる温度に素子基板１０１を加熱しながら、液晶樹脂１１８の未硬化部分を露光して硬化させる。これにより、図６（ｅ）に示すように、液晶樹脂１１８の未硬化部分は異方性を有しない等方性樹脂１２０となる。この場合、反射領域１１５には偏光状態を変える偏光制御層１０５が配置され、透過領域１１６には偏光制御層１０５と同一の厚みの等方相状態の等方性樹脂１２０が形成されることとなる。
【００３５】
また、偏光制御層１０５のパターンを形成する別の方法としては、以下のような方法もある。上述した配向膜１１７上に塗布した液晶樹脂１１８を全体的に露光して硬化させる。そして、硬化した液晶樹脂１１８上に、耐ドライエッチング材をパターニングする。このとき、透過領域１１６に対応する位置に開口部を設ける。そして、ドライエッチングを行い、硬化した液晶樹脂１１８透過領域１１６の領域をエッチング除去する。これにより、素子基板１０１上に偏光制御層１０５のパターンを形成することができる。
【００３６】
さらに、偏光制御層１０５として、例えば、従来から広く知られている位相差板を素子基板１０１上の反射層１０８に対応する所定の位置に貼着することができる。位相差板としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、アートン（登録商標）、ゼオノア（登録商標）などを用いることができる。
【００３７】
偏光制御層１０５としては、位相差層以外にも拡散によって、偏光状態を乱す拡散層を用いることができる。例えば、拡散層として、樹脂中に屈折率の異なる樹脂粒子を分散させたものを用いることができる。樹脂粒子としては、例えば、シリカ、ポリスチレン、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などを用いることができる。このような偏光制御層１０５においては、入射する光は層内で複数回屈折することとなる。これにより、入射する光の偏光状態を変化させることができる。
【００３８】
偏光制御層１０５は、画素サイズが大きい場合などには、素子基板１０１の内側の面ではなく、外側の面に設けることも可能である。また、素子基板１０１の内側の面（セルの内側）に偏光制御層１０５を設ける場合には、その後のＴＦＴ形成工程などでの耐薬品性、耐熱性などを備える材料を選択する必要がある。
【００３９】
図４に示すように、凹凸層１０６は、表面に微小な凹凸形状を有する樹脂である。凹凸層１０６の上から反射層１０７を形成することにより、表面に凹凸形状を有する反射層１０８が形成される。反射層１０８は、外部から入射した光を反射する。反射層１０８の表面形状が微小な凹凸形状とすることにより、光の散乱特性、すなわち反射の角度依存性を制御することが可能である。１つの画素１１４のうち、反射層１０７が設けられている領域が反射領域１１５である。
【００４０】
一方、素子基板１０１において、画素１１４のうち、反射層１１０８が設けられておらず、画素電極１０７のみが設けられている部分が透過領域１１６となる。透過領域１１６では、バックライト２００からの光が透過する。すなわち、画素１１４は、反射領域１１５及び透過領域１１６を有している。
【００４１】
一方、対向基板１０２上には、カラーフィルタ１０９及び対向電極１１０が形成されている。カラーフィルタ１０９が設けられている領域全体が表示領域となる。カラーフィルタ１０９の透過領域１１６に対応する位置には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色された樹脂からなる着色層１０９ａが配置される。一方、カラーフィルタ１０９の反射領域１１５に対応する位置には、透過領域１１６に配置した着色層１１５と同一のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかに着色された樹脂からなる着色層１０９ａと、無色透明の樹脂からなる透明樹脂層１０９ｂとが配置される。したがって、カラーフィルタ１０９の１つの画素１１４中には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）いずれかに着色された着色層１０９ａと、無色透明の透明樹脂層１０９ｂの両方が設けられる。
【００４２】
なお、ここでは図示していないが、着色層１０９ａの各色の間には、ＢＭ（Black Matrix：ブラックマトリクス）が設けられている場合もある。ＢＭは、画素１１４の間からの光の漏れを防止し、コントラストを向上させる役割を果たす。ＢＭは樹脂やクロムからなる遮光膜である。
【００４３】
また、着色層１０９ａ、透明樹脂層１０９ｂ及びＢＭの上には、略全面にわたってオーバーコート層が形成される。オーバーコート層は着色層１０９ａ、透明樹脂層１０９ｂ及びＢＭ間の凹凸をなくすために設けられる。本実施の形態においては、透明樹脂層１０９ｂとオーバーコート層とを兼用しているが、別々に形成することも可能である。
【００４４】
対向電極１１０は、実際には画素電極１０７と対向するように対向基板１０２の略全面に形成される透明電極である。対向電極１１０は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電性薄膜から形成されている。
【００４５】
素子基板１０１及び対向基板１０２の対向する面にはそれぞれ所定の方向に配向された配向膜（不図示）が設けられている。両基板の間は、スペーサ１１１によって、所定の間隔になるように維持されている。これら両基板１０１、１０２は、枠状のシール材１０３により周辺を接着され、両基板１０１、１０２とシール材１０３とで形成される空間に液晶１０４が封入される。これら両基板に挟持された液晶１０４は、配向膜１０９によって所定の方向に配向する。
【００４６】
また、素子基板１０１の外側表面には、反視認側位相差板１１２ａ及び反視認側偏光板１１３ａが貼着されている。また、対向基板１０２の外側表面には、視認側位相差板１１２ｂ及び視認側偏光板１１３ｂが貼着されている。位相差板１１２としては、λ／４板を用いる。
【００４７】
液晶パネル１００は、外部から入力される画像データに基づいて、画像の表示に必要な各種の制御信号、走査信号及び表示信号などを出力する駆動回路（不図示）によって駆動される。駆動回路は、ＣＯＧ（Chip On Glass）技術を用いて、基板上に直接、実装される。
【００４８】
液晶パネル１００の背面には、バックライト２００が備えられている。バックライト２００は、液晶パネル１００の反視認側から当該液晶パネル１００に対して光を照射する。図３に示すように、バックライト２００としては、例えば、光源２０１、導光板２０２、反射シート２０３、拡散シート２０４、プリズムシート２０５、反射偏光シート２０６などを筐体２０７内に備えた一般的な構成のものを用いることができる。
【００４９】
ここで、上述の半透過型液晶表示装置の駆動について説明する。各ゲート線には、ゲートドライバ（不図示）から走査信号が供給される。各走査信号によって、１つのゲート線に接続されているすべてのＴＦＴが同時にオンとなる。そして、ソースドライバ（不図示）から各ソース線に表示信号が供給され、画素電極に表示信号に応じた電荷が蓄積される。表示信号が書き込まれた画素電極１０７と対向電極１１０との電位差に応じて、画素電極と対向電極間の液晶の配列が変化する。
【００５０】
透過領域１１６においては、バックライト２００から入射される光は、反視認側偏光板１１３ａを透過した直線偏光となる。この直線偏光は、反視認側位相差板１１２ａを透過することにより円偏光となる。このとき、ＴＦＴ型の液晶パネル１００の場合、可視光全波長域にわたって円偏光となっている。この円偏光は、液晶１０４によって円偏光の方向が制御され、視認側位相差板１１２ｂ及び視認側偏光板１１３ｂを透過する光の透過率が制御される。したがって、透過領域１１６における照明光は、バックライト２００から照射される光である。なお、バックライト２００から照射される光は、液晶パネル１００の背面側略全面に照射される。このため、バックライト２００から照射される光は、透過領域１１６だけでなく、反射領域１１５にも入射する。
【００５１】
一方、反射領域１１５においては、視認側から入射した外光が視認側偏光板１１３ｂ及び視認側位相差板１１２ｂを透過した円偏光となり、液晶１０４に入射する。この円偏光は、液晶１０４によって偏光方向が制御され、反射層１０８により反射される。そして、液晶１０４によって再び偏光方向が制御され、再度視認側位相差板１１２ｂ及び視認側偏光板１１３ｂを透過する光の透過率が制御される。したがって、反射領域１１５における照明光は外部から入射した光である。液晶パネル１０１の各画素は、視認側から出射する光量に応じた色の濃淡とＲＧＢいずれかの色表示によりさまざまな色合いの表示を行う。
【００５２】
ここで、図７を参照して、偏光制御層１０５の機能について説明する。図７は、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置におけるバックライト２００から出射される光の各構成要素を透過するときの偏光状態を示す図である。図７においては、反視認側からバックライト２００、反視認側偏光板１１３ａ、反視認側位相差板１１２ａ、偏光制御層１０５、反射層１０８のみを図示している。ここでは、反視認側偏光板１１３ａの吸収軸、透過軸の図示は省略しているが、透過軸の方向は紙面左右方向、吸収軸の方向は紙面垂直方向とする。なお、図７において、左右方向の直線偏光は左右方向の矢印にて、垂直方向の直線偏光は上下方向の矢印にて示している。
【００５３】
図７に示すように、バックライト２００から出射される光は、ランダム偏光である。上述したように、バックライト２００から照射される光は、反射領域１１５にも照射されている。反射領域１１５に照射された光は反視認側偏光板１１３ａを透過すると、反視認側偏光板１１３ａの透過軸の方向の直線偏光となる。この直線偏光は、反視認側位相差板１１２ａを透過すると円偏光となる。
【００５４】
その後、円偏光が偏光制御層１０５を透過すると、本実施の形態ではλ／４板を用いているため、直線偏光となる。この直線偏光は、反射層１０８において反射される。このとき、反射層１０８における反射光は、直線偏光のままである。そして、この直線偏光は再度偏光制御層１０５を透過し、円偏光となる。この円偏光は再度反視認側位相差板１１２ａを透過し、直線偏光となる。この直線偏光は、反視認側偏光板１１３ａの透過軸と一致する方向となっている。このため、この直線偏光は、反視認側偏光板１１３ａを透過し、バックライト２００側に出射される。
【００５５】
バックライト２００に戻ってきた光は、バックライト２００に設けられている反射シート２０３や反射偏光シート２０６などにおいて反射され、再度液晶パネル１００のほうへ出射される。
【００５６】
従来は、反射領域において照射された光は、透過領域における照明光として利用することができなかった。しかしながら、本発明によれば、偏光制御層１０５により、反射層１０８において反射されたバックライト２００からの光を、再度透過領域１１１６に入射させることができる。したがって、バックライト２００からの光の利用効率を向上させることができ、透過領域１１６における輝度を向上させることができる。
【００５７】
上述したように、反視認側位相差板１１２ａとしてλ／４板を、偏光制御層１０５としてλ／４板を用いた場合、それぞれの軸方向を調整することにより、反視認側偏光板１１３ａに戻ってくる光を当該反視認側偏光板１１３ａの透過軸方向の直線偏光とすることができるため、特に効率よくバックライト２００からの光を再利用することができる。
【００５８】
なお、上述の説明では、偏光制御層１０５として、λ／４板を用いたが、これに限定されず、様々なものを用いることができる。例えば、３／４λ板や５／４λ板などを用いることができる。この場合も、反視認側偏光板１１３ａに戻ってくる光を当該反視認側偏光板１１３ａの透過軸方向とすることができる。また上述したように、偏光制御層１０５は透過領域１１６には設けられていない。このため、透過領域１１６における表示品質の低下を抑制することができる。
【００５９】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図８を参照して説明する。図８は、本実施の形態にかかる半透過型液晶表示装置に用いられる液晶パネル１００の１画素の構成を示す模式図である。図８において、図４と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図８に示すように、本実施の形態においては、偏光制御層１０５と凹凸層１０６とを兼用した構成を有している。具体的には、凹凸層１０６の樹脂中に、屈折率の異なる樹脂粒子を分散させ、凹凸層１０６自体が拡散層の機能を有する。樹脂粒子としては、屈折率が等方性又は異方性であってもよい。すなわち、樹脂粒子を一軸性物質又は二軸性物質としてもよい。また、樹脂粒子の形状は、球状、柱状、多角形状、いずれであってもよい。
【００６１】
ここで、本実施の形態の偏光制御層１０５の機能について説明する。反射領域１１５に照射されたバックライト２００から出射されるランダム偏光は、反視認側偏光板１１３ａを透過すると、反視認側偏光板１１３ａの透過軸の方向の直線偏光となる。この直線偏光は、反視認側位相差板１１２ａを透過すると円偏光となる。
【００６２】
その後、この円偏光は、偏光制御層１０５において複数回屈折を繰り返し、円偏光状態が保たれずランダム偏光となる。このランダム偏光は、反射層１０８において反射される。そして、このランダム偏光は、再度偏光制御層１０５を透過してもランダム偏光である。このランダム偏光は再度反視認側位相差板１１２ａを透過するが、ランダム偏光のままであり、反視認側偏光板１１３ａの吸収軸と一致する方向の光は吸収されるが、それ以外の方向では、バックライト２００側に出射される。
【００６３】
バックライト２００に戻ってきた光は、上述したようにバックライト２００に設けられている反射シート２０３や反射偏光シート２０６などにおいて反射され、再度液晶パネル１００のほうへ出射される。
【００６４】
このように、本実施の形態においても、従来は、利用することができなかったバックライト２００からの光を、再度透過領域１１６に入射させることができる。したがって、バックライト２００からの光の利用効率を向上させることができ、透過領域１１６における輝度を向上させることができる。
【００６５】
また、本実施の形態においては、偏光制御層１０５と凹凸層１０６とを同時に形成することができる。したがって、偏光制御層１０５を設ける工程を別途追加することなく、偏光制御層１０５を設けることが可能である。
【００６６】
なお、反射層１０８の表面には、凹凸形状が形成されており、入射する光を拡散することができるが、本実施の形態において説明した偏光制御層１０５のように、偏光状態を変える機能は有していない。このため、凹凸形状を有する反射層１０８を備えているからといって、バックライト２００からの光を効率よく利用できるわけではない。
【００６７】
実施例１．
本発明の実施例について、以下説明する。まず、ガラスからなる素子基板１０１上に市販のポリイミド平行配向膜を転写して仮乾燥を行った後、２５０℃で焼成した。その後、市販のレーヨン布を用いて１０００ｒｐｍの条件でラビングを行い、素子基板１０１上に配向膜１１７を作成した。
【００６８】
続いて、この配向膜１１７上に、化学式（１）で示される未硬化の硬化性化合物９．７部、ベンゾインイソプロピルエーテル０．３部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４５部、エチレングリコールモノブチルエーテル４５部からなる液晶樹脂１１８の混合物をスピンコートし、ホットプレートで溶媒を揮発させた。
【化１】
2007148256.tif 000003
【００６９】
その後、素子基板１０１を１００℃に保持し、フォトマスク１１９を介して、窒素雰囲気中で主波長が３６５ｎｍのＨｇＸｅランプにより約１０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を２分間照射した。これにより、光が照射されたところのみが硬化し、反射領域１１５に対応する位置に一軸異方性を有する位相差層を形成した。さらに、この素子基板１０１を溶媒Ｎ−メチル−２−ピロリドンに浸して未硬化部を溶解し、パターニングされた偏光制御層１０５を得た。このとき、偏光制御層１０５のリタデーション値は約１３８ｎｍであった。
【００７０】
また、偏光制御層１０５を形成した素子基板１０１上に、ＴＦＴ、画素電極１０７、反射膜１０８などを形成した。本実施例においては、１画素１１４のサイズは２４０μｍ×２４０μｍとした。一方、対向基板１０２上には、カラーフィルタ１０９及び対向電極１１０を形成した。カラーフィルタ１０９の１画素１１４のサイズは２４０μｍ×２４０μｍとし、赤、緑、青の着色層１０９ａを有するカラーフィルタ１０９のサブ画素１２１のサイズはそれぞれ２４０μｍ×８０μｍとした。
【００７１】
各サブ画素１２１において、透過領域１１６のサイズは、５０μｍ×５０μｍとした。すなわち、液晶パネル１００の全体に対する透過領域１１６の占有面積比は約１３％である。また、反射モードで表示を行う際に、液晶パネル１００の視認側から入射する光を反射するのに寄与する反射領域１１５の占有面積の割合は、液晶パネル１００全体に対して約５８％である。
【００７２】
図９に、実施例にかかるカラーフィルタ１０９の１画素１１４と偏光制御層１０５との配置関係を示す。図９に示すように、本実施例においては、偏光制御層１０５のサイズは、幅１５０μｍの帯状として配置した。すなわち、隣接する画素１１４内の反射領域１１５にわたって連続するように、偏光制御層１０５を形成した。液晶パネル１００の全体に対する偏光制御層１０５の占有面積比は約６３％である。
【００７３】
そして、素子基板１０１と対向基板１０２とを貼り合わせて液晶１０４を注入した。その後、素子基板１０１の外側には反視認側位相差板１１２ａ、反視認側位偏光板１１３ａを、対向基板１０２の外側には視認側位相差板１１２ｂ、視認側位偏光板１１３ｂをそれぞれ貼着した。これにより、反視認側偏光板１１２ａと反射膜１０８との間に偏光制御層１０５を備える半透過型液晶表示装置を得た。
【００７４】
上記のように形成した半透過型液晶表示装置と、偏光制御層１０５を形成しない従来の半透過型液晶表装置の明るさを比較した。本実施例にかかる半透過型液晶表示装置は、従来のものと比べると２倍以上の明るさを得ることができた。
【００７５】
実施例２．
実施例１においては、液晶樹脂１１８の未硬化部を除去して偏光制御層１０５を形成したが、本実施例においては、これを除去しない構成とした。具体的には、実施例１と同様に、素子基板１０１上に、一軸異方性を有する位相差層をパターニングした液晶樹脂１１８を形成する。この素子基板１０１全体を高温にし、光硬化性の液晶樹脂１１８が等方相状態となる温度に加熱した。この状態で、液晶性樹脂１１８にＵＶ光を照射し、未硬化部分を硬化させ、異方性を持たない樹脂を形成した。本実施例にかかる半透過型液晶表示装置においても、従来のものと比べると２倍以上の明るさを得ることができた。
【００７６】
実施例３．
実施例１及び２においては、偏光制御層１０５として位相差層を形成した場合について説明したが、実施例３においては、拡散層を形成した場合について説明する。偏光制御層１０５として、樹脂中に、当該樹脂と屈折率の異なる樹脂粒子を分散させた拡散層を形成した。樹脂粒子の材料としては、直径が０．７μｍ程度のシリカ粒子を用いた。本実施例にかかる半透過型液晶表示装置においても、従来のものと比べると１．５倍以上の明るさを得ることができた。
【００７７】
このように、反射膜１０８と反視認側位相差板１１２ａとの間に偏光制御素子１０５を形成することによって、バックライト２００からの光の利用効率を向上させ、透過モードにおける輝度を向上させることができた。
【００７８】
なお、上述の説明では、ＴＦＴ型のアクティブマトリクス方式の液晶パネルを用いた例について説明したが、これに限定されない。ＳＴＮ型のパッシブマトリクス型などの他の型式の液晶パネルに対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施の形態１にかかる半透過型液晶表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１にかかる液晶パネルの構成の一例を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかるバックライトの構成の一例を示す模式図である。
【図４】実施の形態１にかかる液晶パネルの１画素の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかる偏光制御層の形成方法の一例について説明するための図である。
【図６】実施の形態１にかかる偏光制御層の形成方法の他の例について説明するための図である。
【図７】実施の形態１にかかる半透過型液晶表示装置における光の偏光状態を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかる液晶パネルの１画素の構成を示す断面図である。
【図９】実施例にかかる液晶パネルの１画素の構成を示す模式図である。
【図１０】従来の液晶パネルの１画素の構成を示す断面図である。
【図１１】従来の半透過型液晶表示装置における光の偏光状態を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  液晶パネル
１０１  素子基板
１０２  対向基板
１０３  シール材
１０４  液晶
１０５  偏光制御層
１０６  凹凸層
１０７  画素電極
１０８  反射層
１０９  カラーフィルタ
１０９ａ  着色層
１０９ｂ  透明樹脂層
１１０  対向電極
１１１  スペーサ
１１２ａ  反視認側位相差板
１１２ｂ  視認側位相差板
１１３ａ  反視認側偏光板
１１３ｂ  視認側偏光板
１１４  画素
１１５  反射領域
１１６  透過領域
１１７  配向膜
１１８  液晶樹脂
１１９  フォトマスク
１２０  等方性樹脂
１２１  サブ画素
２００  バックライト
２０１  光源
２０２  導光板
２０３  反射シート
２０４  拡散シート
２０５  プリズムシート
２０６  反射偏光シート
２０７  筐体
【図１】
2007148256.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007148256.tif 000011
【図９】
2007148256.tif 000012
【図１０】
2007148256.tif 000013
【図１１】
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