(57)【要約】【課題】  コントラストの低下を抑制した半透過型液晶表示装置を提供する。【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１００は、一対の基板１０７、１０８間にＳＴＮ型液晶１０９を挟持した液晶セル１０１と、液晶セル１０１の反視認側の基板１０７の外側に配置された反射偏光板１０４と、反射偏光板１０４の反視認側に配置されたバックライト１０６とを有する半透過型液晶表示装置１００であって、反射偏光板１０４とバックライト１０６との間に配置され、その光学軸が反射偏光板１０４の透過軸に対し略４５度の角度となるよう配置されたλ／４板１０５を備えるものである。【選択図】図１
2007011049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶を挟持した液晶セルと、
前記液晶セルの反視認側基板の外側に配置された反射偏光板と、
前記反射偏光板の反視認側に配置されたバックライトとを有する半透過型液晶表示装置であって、
前記反射偏光板と前記バックライトとの間にλ／４板を備える半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
前記λ／４板は、その光学軸が前記反射偏光板の透過軸に対し４０〜５０度の角度となるよう配置されている請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記反射偏光板と前記λ／４板との間に配置された偏光板をさらに備え、
前記偏光板は、その透過軸が前記反射偏光板の透過軸と略平行となるよう配置されている請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射偏光板を用いた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】
屋内・屋外の両方にわたって使用される携帯情報端末などの表示装置としては、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として、液晶セルの反視認側に反射偏光板を配置することで、ネガ・ポジ反転機能を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この半透過型液晶表示装置は、屋内のように外光が弱い環境において、バックライトを照明光として利用する場合(透過モード)、視認性が良好であるネガ表示を行う。一方、屋外のように外光が十分に強い環境において、外光を照明光として利用する場合（反射モード）、明るい表示を得ることができるポジ表示を行う。また、逆に、透過モードでポジ表示、反射モードでネガ表示を行ってもよい。ここで、ポジ表示とは電圧不印加時に白表示を行うことをいい、ネガ表示とは電圧不印加時に黒表示を行うことをいう。
【０００４】
図５に、このような半透過型液晶表示装置の構成を示す。図５に示すように、半透過型液晶表示装置１０は、一対の基板１１間に液晶１２を挟持した液晶セル１３と、液晶セル１３の視認側の基板１１の外側に貼着された偏光板１４と、反視認側の基板１１の外側に貼着された反射偏光板１５とを有している。また、反射偏光板１５の反視認側にはバックライト１６が備えられている。
【０００５】
バックライト１６を利用して表示を行う場合（透過モード）、電圧不印加時に、バックライト１６からの光を透過させ、この透過光を液晶１２を通過させ、さらに偏光板１４の透過軸に直行する方向に偏光させ黒表示を行う。一方、外光を利用して表示を行う場合（反射モード）、電圧不印加時に、視認側から入射した外光を反射偏光板１５において反射させ、この反射光を偏光板１４の透過軸に平行な方向に偏光させ白表示を行う。
【特許文献１】特開２００３−２２２８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の半透過型液晶表示装置では、反射モードにおいて、視認側から入射した外光が反射偏光板１５に到達したときに、反射軸と平行な成分を持たないようにすると黒化度の高い黒表示となる。しかし、このとき、外光は全て透過軸と平行な成分となるため、光が反射偏光板を透過する。その反射偏光板１５を透過した光は、液晶セル１３の裏側、例えばバックライト１６に備えられている反射板などで反射し、再度液晶セル１３内に入射することとなる。
【０００７】
上記のようにバックライト１６などで反射した光が入射することにより、偏光板１４の透過軸と平行な光が偏光板１４に到達してしまう場合がある。このため、視認側に光が漏れてしまい、黒表示が白く浮いたような状態となり、コントラストが低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、コントラストの低下を抑制した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】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかる半透過型液晶表示装置は、一対の基板間に液晶を挟持した液晶セルと、前記液晶セルの反視認側基板の外側に配置された反射偏光板と、前記反射偏光板の反視認側に配置されたバックライトとを有する半透過型液晶表示装置であって、前記反射偏光板と前記バックライトとの間にλ／４板を備えるものである。これによって、コントラストの低下を抑制することができる。
【００１０】
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λ／４板は、その光学軸が前記反射偏光板の透過軸に対し４０〜５０度の角度となるよう配置されているものである。このような構成とすることによって、偏光板から反視認側に漏れる光を円偏光とし、バックライトなどで反射された光の再入射を防ぎ、確実にコントラストの低下を抑制することができる。
【００１１】
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、前記反射偏光板と前記λ／４板との間に配置された偏光板をさらに備え、前記偏光板は、その透過軸が前記反射偏光板の透過軸と略平行となるよう配置されているものである。このような構成とすることによって、コントラストの向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コントラストの低下を抑制した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】
【００１３】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施例を説明するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる半透過型液晶表示装置の構成について、図１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（以下、液晶表示装置とする）１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置１００は、液晶のΔｎｄが８４０ｎｍで、２４０°左ツイストのＳＴＮ型の液晶セル１０１、位相差値が５７０ｎｍの位相差板１０２、偏光板１０３、反射偏光板１０４、λ／４板１０５、バックライト１０６を備えている。図１において、上側（偏光板１０３側）が視認側である。
【００１５】
この液晶表示装置１００は、外光が弱い暗い環境においては、バックライト１０６を照明光として利用し、視認性が良好であるネガ表示を行う（透過モード）。一方、外光が十分に強い明るい環境においては、外光を照明光として利用し低消費電力化を図るとともに、明るい表示を得ることができるポジ表示を行う（反射モード）。すなわち、本実施の形態にかかる液晶表示装置１００は、透過モードと反射モードとでネガ・ポジ反転機能を有する。
【００１６】
また、本明細書では、入射光のうち偏光板の透過軸に平行な偏光成分を透過させ、偏光板の透過軸に直交する吸収軸に平行な偏光成分を吸収する偏光板（二色性偏光板）を単に「偏光板」と呼ぶ。また、入射光のうち偏光板の透過軸に平行な偏光成分を透過させ、偏光板の透過軸に直交する反射軸に平行な偏光成分を反射する偏光板を「反射偏光板」と呼ぶ。
【００１７】
液晶セル１０１は、基板１０７、対向基板１０８、ＳＴＮ型の液晶１０９を備える。基板１０７及び対向基板１０８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。
【００１８】
基板１０７には、走査電極（不図示）が設けられている。走査電極は、水平方向に一定間隔を隔てて平行に並設される。一方、基板１０７に対向配置される対向基板１０８には、信号電極（不図示）が設けられている。信号電極は、走査電極に直交する垂直方向に一定間隔を隔てて、互いに平行に配設される。走査電極及び信号電極は、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。走査電極と信号電極との交差部が画素となる。
【００１９】
基板１０７及び対向基板１０８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１０７、１０８の間は、スペーサ（不図示）によって、所定の間隔になるように保持されている。これら両基板１０７、１０８は、枠状のシール材（不図示）により周辺を接着されている。両基板１０７、１０８とシール材とで形成される空間にＳＴＮ型の液晶１０９が封入される。これら両基板１０７、１０８に挟持された液晶１０９は、配向膜によって所定の方向に配向する。
【００２０】
対向基板１０８の外側表面（視認側）には、位相差板１０２が配置される。位相差板１０２としては、液晶性高分子フィルムなどを用いることができる。また、位相差板１０２の視認側には、偏光板１０３が配置される。偏光板１０３としては、ＰＶＡなどからなる二色性偏光板を用いる。一方、基板１０７の外側表面（反視認側）には、反射偏光板１０４が配置される。
【００２１】
図２に、偏光板１０３、反射偏光板１０４、λ／４板１０５を含む各構成部材の軸配置を示す。
【００２２】
反射偏光板１０４としては、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製）、ＮＩＰＯＣＳ（登録商標）（日東電工製）などを用いることができる。ＤＢＥＦは、入射する光を透過させる透過軸と、透過軸に直交し、入射する光を反射させる反射軸とを有している。また、ＤＢＥＦの視認側の面には拡散層が設けられている。なお、この拡散層はなくてもよい。また、反射モードで、鏡面のような見栄えが要求される場合はＤＢＥＦを用い、視野角を広げたい場合は拡散層が設けられたＲＤＦ−Ｃ（３Ｍ社製）、ＴＤＦ（３Ｍ社製）を用いるとよい。
【００２３】
また、ＮＩＰＯＣＳ（登録商標）は、右回り円偏光を反射し、左回り円偏光を透過させる円偏光板とλ／４板と組み合わせたものであり、この組み合わせによって、上記のＤＢＥＦと同様に、光を透過させる透過軸、光を反射させる反射軸とを有する反射偏光板となる。なお、ＮＩＰＯＣＳ（登録商標）に用いられるλ／４板は基板１０７側に配置され、その反視認側に上記の円偏光板が配置されることとなるため、本実施の形態にかかるλ／４板１０５の配置位置とは異なる。
【００２４】
反射偏光板１０４の反視認側には、λ／４板１０５が配置される。図２に示すように、λ／４板１０５は、その光学軸（遅相軸及び進相軸）が反射偏光板１０４の反射軸と４０〜５０度、好ましくは４５度の角度となるように配置される。前記範囲を超えると、円偏光に楕円偏光成分が含まれるため、バックライトなどからの反射光を制御することが難しくなる。本実施の形態においては、液晶セル１０１に位相差板１０２、偏光板１０３、反射偏光板１０４、λ／４板１０５を貼着したものが、液晶パネルとなる。請求の範囲に記載した半透過型液晶表示装置とは、バックライト１０６、駆動回路などを含めた液晶表示装置１００全体及び液晶パネルをさすものとする。
【００２５】
λ／４板１０５の反視認側には、バックライト１０６が配置される。バックライト１０６としては、例えば、光源となるＬＥＤなどの他、導光板、プリズムシート、反射板などの構成を備えた一般的な構成のものを用いる。このバックライト１０６は、透過モードにおける照明光となる。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。まず、バックライト１０６からの照明光を透過させてこの透過光により表示を行う場合（透過モード）であって、液晶セル１０１の各電極に電圧が印加されていない状態について説明する。上述したように、本実施形態の液晶表示装置１００において透過モードでは、暗い場所においても視認性が良好であるネガ表示を行う。
【００２７】
まず、バックライト１０６からの照明光は、λ／４板１０５に入射し、反射偏光板１０４に入射する。このとき、入射した光のうち反射偏光板１０４の透過軸に平行な成分は透過し、直線偏光となって液晶セル１０１に入射する。この直線偏光となった透過光は、液晶セル１０１を透過するときＳＴＮ型の液晶１０９の複屈折の影響を受け楕円偏光となり、位相差板１０２に入射する。そして、この楕円偏光となった透過光は、位相差板１０２により偏光板１０３の透過軸と直交する角度の略直線偏光となる。この偏光となった透過光は偏光板１０３の透過軸と直交しているので、偏光板１０３によりその大部分が遮光される。これにより、電圧不印加時に黒表示となるネガ表示を行うことができる。
【００２８】
次に、外光を反射させてこの反射光により表示を行う場合（反射モード）であって、液晶セル１０１の各電極に電圧が印加されていない状態について説明する。また、上述したように、本実施形態の液晶表示装置１００において反射モードでは、明るい表示を得ることができることができるポジ表示を行う。
【００２９】
まず、外部から照射された光（外光）は、偏光板１０３を透過することにより直線偏光となり、位相差板１０２に入射する。この直線偏光となった光は、位相差板１０２を透過することにより楕円偏光となって液晶セル１０１に入射する。この楕円偏光となった光は、液晶セル１０１を透過することにより液晶１０９の複屈折の影響を受けて、反射偏光板１０４の反射軸と平行な角度の略直線偏光となり、反射偏光板１０４に入射する。この略直線偏光は、反射偏光板１０４により反射され、再び液晶セル１０１に入射する。
【００３０】
この反射光は、液晶セル１０１を透過するとき再び液晶１０９の複屈折の影響を受け楕円偏光となり、位相差板１０２に入射する。この楕円偏光となった反射光は、位相差板１０２を通過することにより偏光板１０３の透過軸と平行な角度の略直線偏光となっているので、そのほとんどが偏光板１０３を透過する。これにより、電圧不印加時に白表示となるポジ表示を行うことができる。
【００３１】
ここで、反射モードにおいて、液晶セル１０１の各電極に電圧が印加される状態について説明する。上述したように、本実施形態の液晶表示装置１００において反射モードではポジ表示であるため、電圧印加時には黒表示となる。
【００３２】
外部から照射された光（外光）は、偏光板１０３を透過することにより直線偏光となり、位相差板１０２に入射する。この直線偏光は、位相差板１０２を透過することにより楕円偏光となって液晶セル１０１に入射する。この楕円偏光となった光は、液晶１０９には電圧が印加されているため、電圧不印加時とは異なる複屈折の影響を受けて反射偏光板１０４の反射軸と直交する角度の略直線偏光となる。この略直線偏光は、反射偏光板の透過軸と平行であるため、反射偏光板を透過する。
【００３３】
反射偏光板１０４を透過した光は、λ／４板１０５に入射し、バックライト１０６側に出射する。この出射した光は、例えばバックライト１０６に備えられている反射板などにより反射され、λ／４板１０５に再度入射する。すなわち、反射偏光板１０４を透過した光はバックライト１０６に設けられた反射板などによって反射され、再び反射偏光板１０４に戻ってくるが、その光路においてλ/４板１０５を２回透過する。そのため、反射偏光板１０４を透過した光は、９０度ねじられた偏光成分の光となって反射偏光板１０４に再び戻ることとなる。このとき、反射偏光板１０４に戻る光は、反射偏光板１０４の透過軸と直交する方向の直線偏光となるため、反射偏光板１０４により遮光される。
【００３４】
これにより、反射モードにおいて黒表示を行っている場合（電圧印加時）に、従来のようにバックライト１０６などで反射した光が入射することにより、視認側に光が漏れてしまい、黒表示が白く浮いたような状態となり、コントラストが低下するという問題を解決でき、良好な表示を行うことが可能となる。
【００３５】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる半透過型液晶表示装置について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態にかかる液晶表示装置１００の構成を示す図である。本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、反射偏光板１０４とλ／４板１０５との間に第２偏光板１１０を配置した点である。なお、図３において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態にかかる液晶表示装置１００は、液晶セル１０１、位相差板１０２、偏光板１０３、反射偏光板１０４、λ／４板１０５、バックライト１０６、第２偏光板１１０を備える。本実施の形態においては、液晶セル１０１に位相差板１０２、偏光板１０３、反射偏光板１０４、λ／４板１０５、第２偏光板１１０を貼着したものが液晶パネルとなる。第２偏光板１１０は、液晶セル１０１の基板１０７の反視認側に配置された反射偏光板１０４の反視認側に配置される。
【００３７】
図４は、本実施の形態にかかる偏光板１０３、反射偏光板１０４、第２偏光板１１０、λ／４板１０５の軸配置を示す図である。図４に示すように、第２偏光板１１０は、その透過軸が反射偏光板１０４の透過軸と平行となるように配置される。第２偏光板１１０としては、偏光板１０３と同じＰＶＡなどからなる二色性偏光板を用いることができる。また、第２偏光板１１０の偏光度は、反射偏光板１０４の偏光度よりも高い。
【００３８】
図３に示すように、第２偏光板１１０の反視認側には、λ／４板１０５が配置される。図４に示すように、λ／４板１０５は、その光学軸が第２偏光板１１０の透過軸と４５度の角度を成すように配置される。したがって、λ／４板１０５の光学軸は、反射偏光板１０４の透過軸と４５度の角度を成す。
【００３９】
このような構成を有する液晶表示装置１００の作用について、以下に説明する。まず、バックライト１０６からの照明光を透過させてこの透過光により表示を行う場合（透過モード）であって、液晶セル１０１の各電極に電圧が印加されていない状態について説明する。
【００４０】
まず、バックライト１０６からの照明光は、λ／４板１０５に入射し、第２偏光板１１０に入射する。このとき、入射した光のうち第２偏光板１１０の透過軸に平行な成分は透過し、直線偏光となって反射偏光板１０４に入射する。第２偏光板１１０の透過軸と反射偏光板１０４の透過軸とは平行であるため、反射偏光板１０４に入射した光は、液晶セル１０１に入射する。この直線偏光となった透過光は、液晶セル１０１を透過するときＳＴＮ型の液晶１０９の複屈折の影響を受け楕円偏光となり、位相差板１０２に入射する。そして、この楕円偏光となった透過光は、位相差板１０２により偏光板１０３の透過軸と直交する角度の偏光となる。この偏光となった透過光は偏光板１０３の透過軸と直交しているので、偏光板１０３によりその大部分が遮光される。
【００４１】
従来から、反射偏光板１０４は、二色性偏光板と比較すると偏光度が低いことが知られている。したがって、従来の構成の半透過型液晶表示装置において反射偏光板１０４を用いて透過モードで表示を行うと、黒表示が白く浮いた状態となり、コントラストが低下していた。しかし、本実施の形態にかかる構成の液晶表示装置１００では、反射偏光板１０４よりも偏光度の高い第２偏光板１１０を配置しているため、上記の問題を解決でき、透過モードのコントラストの改善を行うことができる。
【００４２】
また、実施の形態１において説明したように、反射モードにおいて、液晶セル１０１の各電極に電圧が印加され黒表示を行う場合については、λ／４板１０５を配置していることにより、コントラストの低下を抑制することができる。また、バックライト１０６で反射された光が、再度反射偏光板１０４に戻る前に第２偏光板１１０で吸収されるため、コントラスト低下の抑制効果がさらに高くなる。したがって、実施の形態２のように、λ／４板１０５と第２偏光板１１０とを組み合わせて配置することにより、反射モードにおけるコントラストの低下を抑制でき、さらに、透過モードにおけるコントラストの改善を行うことができるため、より良好な表示を行うことが可能である。
【００４３】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。例えば、基板１０７と走査電極との間、あるいは信号電極と対向基板１０８との間にカラーフィルタを配置し、カラー半透過型液晶表示装置としてもよい。これにより、従来ではコントラスト比が低く視認識性に問題があったカラー半透過型液晶表示装置において、十分な視認識性を有する半透過型液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【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の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる偏光板、反射偏光板、λ／４板の軸配置を示す図である。
【図３】実施の形態２にかかる半透過型液晶表示装置の構成の一例を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる偏光板、反射偏光板、第２偏光板、λ／４板の軸配置を示す図である。
【図５】従来の半透過型液晶表示装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  半透過型液晶表示装置
１０１  液晶セル
１０２  位相差板
１０３  偏光板
１０４  反射偏光板
１０５  λ／４板
１０６  バックライト
１０７  基板
１０８  対向基板
１０９  液晶
１１０  第２偏光板
【図１】
2007011049.tif 000003
【図２】
2007011049.tif 000004
【図３】
2007011049.tif 000005
【図４】
2007011049.tif 000006
【図５】
2007011049.tif 000007