液晶表示装置
【課題】液晶表示装置に反射偏光板を組み込んで、反射型表示において表示視認性を向上させる。
【解決手段】２枚の基板間に液晶層１１が封入された液晶パネル２と、液晶パネル２の表示視認側である上部に設置されて上偏光板３と、液晶パネル２の下部に設置された反射偏光板４と、反射偏光板４の下部に設置された選択波長吸収板５と、選択波長吸収板５の下部に設置された光散乱面１２とから構成される液晶表示装置とした。
【解決手段】２枚の基板間に液晶層１１が封入された液晶パネル２と、液晶パネル２の表示視認側である上部に設置されて上偏光板３と、液晶パネル２の下部に設置された反射偏光板４と、反射偏光板４の下部に設置された選択波長吸収板５と、選択波長吸収板５の下部に設置された光散乱面１２とから構成される液晶表示装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタティック駆動により表示動作を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータや携帯電話等に液晶表示装置が利用されている。液晶表示装置は、薄型軽量であり低消費電力の表示装置として広く実用化されている。近年、携帯電話等の携帯機器に使用される場合に、デザイン性が重視されてきており、特徴のある表示色が出せる液晶表示装置の要求が強くなってきている。
【０００３】
図６は、表示面にミラー機能を付加した液晶表示装置の模式的な縦断面図である（例えば特許文献１を参照）。液晶表示装置５０は、液晶セル５１と、液晶セル５１の表示視認側に設けた前偏光板５５と、その上部に設けた反射偏光板５６と、液晶セル５１の下部に設けた後偏光板５７と、その下部に設けた導光板５２と、その下部に設けた反射板５４と、導光板５２の側面に設けた冷陰極管５３から構成されている。液晶セル５１は、後透明基板５８と前透明基板６０との間にシール材６２を介して間隙が設けられ、当該間隙には液晶層Ｌｃが封入されている。更に、後透明基板５８の内面には画素電極５９が、前透明基板６０の内面には対向電極が形成され、液晶層Ｌｃに電界を印加することができるように構成されている。
【０００４】
ここで、反射偏光板５６は、互いに直行する透過軸と反射軸を備えている。透過軸方向の電界ベクトルを有する光を透過し、反射軸方向の電界ベクトルを有する光を反射する。また、前偏光板５５及び後偏光板５７のそれぞれは、互いに直行する透過軸と吸収軸を備えている。透過軸方向の電界ベクトルを有する光を透過し、吸収軸方向の電界ベクトルを有する光を吸収する。図６に示す配置においては、反射偏光板５６の透過軸、前偏光板５５の透過軸、及び後偏光板５７の透過軸を同一方向に設定している。液晶層Ｌｃは前透明基板６０の表面から後透明基板５８の表面に向けて、液晶分子が例えば９０°ツイストしている。この９０°ツイスト状態のときは、上方から下方へ、あるいは下方から上方へ進む光の電界ベクトルを９０°回転させる旋光性を備えている。液晶層Ｌｃに電界が印加されて液晶分子が立ち上がると、この旋光性が失われる。
【０００５】
この液晶表示装置５０は、次のように動作する。まず、冷陰極管５３が発光しておらず、対向電極６１と画素電極５９に電圧が印加されていないオフ状態の場合を説明する。上部から入射した光のうち、反射偏光板５６の反射軸方向に電界ベクトルを有する光は反射偏光板５６により反射される。反射偏光板５６の表面は平滑であるために、入射した光は入射角度とほぼ同じ角度で反射される。上部から入射した光のうち、反射偏光板５６の透過軸方向に電界ベクトルを有する光は、液晶セル５１側に透過する。前偏光板５５の透過軸は反射偏光板５６の透過軸と方向が一致している。そのため、反射偏光板５６を透過した光は液晶セル５１に入射する。液晶層Ｌｃに入射した光の電界ベクトルは９０°回転する。しかし後偏光板５７の透過軸は前偏光板５５の透過軸と平行であるために、液晶層Ｌｃを通過した光の電界ベクトルは、後偏光板５７の吸収軸の方向となり、後偏光板５７により吸収されて、遮断される。即ち、液晶層Ｌｃを通過した光は、反射板５４に到達する前に吸収され、液晶セル５１側から上方に散乱されない。従って、観察者は、液晶表示装置５０の表面に設置される反射偏光板５６から反射される光を見ることになり、表示面はミラーとして機能することになる。
【０００６】
次に、冷陰極管５３が発光しておらず、対向電極６１と画素電極５９に電圧が印加されたオン状態の場合を説明する。オン状態になると液晶分子が立ち上がり、液晶層Ｌｃにおいて旋光性が失われる。すると、前偏光板５５を通過した光の電界ベクトルは液晶層Ｌｃ内で回転せず、そのまま後偏光板５７に入射する。前偏光板５５と後偏光板５７の各透過軸は同じ方向に設定されているので、後偏光板５７に入射した光は後偏光板５７を透過することができる。従って、透過した透過光は反射板５４に到達して散乱される。散乱光は、入射光と同じ経路をたどって反射偏光板５６から外部に出射される。観察者は、この散乱光を観察することになる。
【０００７】
反射偏光板５６、前偏光板５５及び後偏光板５７は、通常波長依存性が少ない。反射偏光板５６は、ほぼ鏡のような表面を備え、それ自体色彩を有していない。また、反射板５４において反射される散乱光も、波長依存性が少ない。その結果、黒っぽい鏡の面にグレーの表示となり、同色系の表示となってしまう。また、反射板５４に到達する光の強度は減衰しており、更に、上方へ散乱されるときに減衰し、この散乱光が後偏光板５７、前偏光板５５及び反射偏光板５６を通過するときは、光強度は相当減少する。液晶表示装置５０の最上面に鏡面が設置されているため反射光が邪魔して、光強度の弱い表示文字、図形等をほとんど視認することができない。
【０００８】
次に、冷陰極管５３をオンして発光した場合について説明する。冷陰極管５３から出射した光は導光板５２に導入され、導光板５２の両表面において反射しながら導光板５２内全体に広がる。そして、導光板５２の上面、又は下面から漏れ出した光が反射板５４に散乱されて、液晶セル５１側に散乱光が出射される。画素電極と対向電極間に電圧が印加されていないオフ状態において、後偏光板５７を通過した光の電界ベクトルは液晶層Ｌｃにおいて９０°回転される。そして、液晶層Ｌｃから出射した光の電界ベクトルは、前偏光板５５の吸収軸方向となり、前偏光板５５により遮断されて外部へ出射されない。従って、表示面は暗いミラーとなる。
【０００９】
画素電極５９と対向電極６１間に電圧を印加したオン状態においては、液晶層Ｌｃの液晶分子は立ち上がり、旋光性が失われる。そのため、液晶層Ｌｃを通過した光は前偏光板５５及び反射偏光板５６を通過することができる。従って、観察者は、ミラー表示面の中に、白色系の文字、画像を視認することができるようになる。
【特許文献１】特開２００４-２４６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のとおり、上記従来例においては反射偏光板５６が最上部に設置されているために、表示面に入射する外光が常に反射される状態となる。そのために、冷陰極管５３をオフにして反射型で表示させようとすると、ミラー状態の表示面に表示される文字や画像は、ミラー表示面と同色系となり、ほとんど視認することができない、という課題があった。また、冷陰極管５３を点灯して透過型の表示を行う場合でも、最上部が常にミラーとして機能しているために、周囲の環境によっては表示が認識し難くなる、或いは、光源が冷陰極管５３であるために、暗いミラーに同色系のグレーの表示となり、視認性が低い、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明においては、以下の対策を講じた。
【００１２】
（１）２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルの表示視認側である上部に設置された偏光板と、前記液晶セルの下部に設置された反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に設置された選択波長吸収板と、前記選択波長吸収板の下部に設置された光散乱面とから構成される液晶表示装置とした。
【００１３】
（２）上記（１）の液晶表示装置において、前記選択波長吸収板の下部に設置される導光板と、前記導光板に光を導入する光源とを更に備え、前記導光板の上面又は下面を前記光散乱面とした。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）の液晶表示装置において、前記選択波長吸収板は、電界制御複屈折型の液晶セルとした。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１の液晶表示装置において、前記光源は、互いに発光色を異にする複数の発光源とした。
【発明の効果】
【００１５】
反射偏光板を液晶パネルの視認側とは反対側に設置したことにより、表示面において、文字や画像を表示する表示部と、その背景部の一方が鏡面状の反射面となり、他方は鏡面状の反射面が解除されるので、反射型表示においても表示の視認性が向上する。また、反射偏光板と光散乱面との間に選択波長吸収板を設けたことにより、表示面が鏡面状の反射面となる以外の領域に色彩を付与することができるので、更に表示の視認性を向上させることができる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、この液晶パネルの表示視認側である上部に設けた上偏光板と、液晶パネルの表示視認側とは反対側の下部に設けた反射偏光板と、その反射偏光板の下部に設けた選択波長吸収板と、その選択波長吸収板の下部に設けた光散乱面とから構成されている。
【００１７】
液晶パネルとしては、ＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液層パネル、ＴＦＴ液晶パネル、インプレーンスイッチング方式液晶パネル等を使用することができる。選択波長吸収板としては、色素系の色フィルターを使用したカラーフィルタフィルム、コレステリック液晶を利用した選択透過フィルム、電界制御複屈折型の液晶セルなどを使用することができる。光散乱面としては、表面を粗面にした光拡散板、透明樹脂に光散乱粒子を混入した光拡散板、透明樹脂や透明ガラスの表面に凹凸を設けた光拡散板などを使用することができる。また、選択波長吸収板の下部に導光板を設置し、その導光板の上面または下面に凹凸を設けて、光散乱面としてもよい。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は反射型として表示動作を行うことができる。液晶パネルに電圧を印加しないときは、外部から入射した光が選択波長吸収板を通過して、光散乱面により散乱され、再び選択波長吸収板を通過して、最上面の偏光板から出射される。電圧を印加すると、反射偏光板の表面で反射された外光が最上部の偏光板から出射される。従って、表示面は、カラーの背景に鏡面の文字や図形が表示される。この場合に、表示面がカラーの背景の領域は、反射偏光板からの鏡面状の反射は遮断されている。また、偏光板又は反射偏光板のいずれかの偏光方向（透過軸）の向きを変えることにより、鏡面の背景にカラーの文字や図形を表示することができる。この場合も、カラーの文字や図形が表示されている領域は、反射偏光板からの鏡面状の反射は遮断されている。そのために、視認性の向上した表示を得ることができる。
【００１９】
また、選択波長吸収板の下部に導光板を設けるとともに、導光板に光を導入するための光源を設けて、発光型の液晶表示装置とすることができる。液晶パネルに電圧を印加しないときは、選択波長吸収板を通過して光拡散面において散乱される外光と、導光板からの出射した光が選択波長吸収板を通過するので、表示面は明るいカラーの背景となる。液晶パネルに電圧を印加すると、反射面偏光板の表面で反射された外交が最上面の偏光板から出射される。しかし、導光板から出射された光は、最上面に設置した偏光板により遮断される。従って、表示面は、明るいカラーの背景に鏡面の文字や図形が表示される。また、偏光板又は反射偏光板のいずれかの偏光方向を変えることにより、鏡面の背景に明るいカラーの文字や図形を表示することができる。
【００２０】
また、選択波長吸収板を電界制御複屈折型液晶セル（以下、ＥＣＢ液晶セルという）にすることにより、液晶層に電圧を印加しないとき、又は液晶層に電圧を印加したときの背景色又は表示色を任意に変化させることができる。また、光源を互いに発光色が異なる複数の発光源とすることができる。更に、各発光源を独立に制御可能とすれば、表示面の背景色、又は表示色を適宜選択することができるので、変化に富んだ多様な表示を得ることができる。
【００２１】
以下、図面を用いて、本発明について、詳細に説明する。
（実施例１）図１は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置１の縦断面図である。液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２の表示視認側に設けた上偏光板３と、液晶パネル２の表示視認側とは反対側の下部に設けた反射偏光板４と、その下部に設けた選択波長吸収板５と、その下部に設けた導光板６と、導光板６の側部に設けた光源７とから構成されている。導光板６の上面は凹凸処理が施され、光散乱面１２をなしている。液晶パネル２は、下透明基板８と上透明基板９とをシール材１０を介して張合わされており、内部に液晶層１１が構成されている。下透明基板８の液晶層１１側には、複数のストライプ状の下透明電極１４が形成され、上透明基板９の液晶層１１側にも、複数のストライプ状の上透明電極１５が形成されている。下透明電極１４と上透明電極１５とは交差するように形成され、液晶層１１に選択的に電界を印加することができる。液晶層１１は９０°ツイストのＴＮ型である。選択波長吸収板５は、顔料又は染料を樹脂層に混入したフィルムから構成されており、特定の波長の光、例えば波長λ１０を透過する。
【００２２】
図１において、液晶表示装置１の左側の液晶層１１には電界が印加されておらず、オフ状態である。右側の液晶層１１には電界が印加されており、オン状態である。オフ状態の場合は、表示視認側から入射した入射光Ｉは、上偏光板３、液晶パネル２、反射偏光板４、選択波長吸収板５を通過して光散乱面１２に到達する。更に、光散乱面１２から散乱された散乱光の一部は、選択波長吸収板５、反射偏光板４、液晶パネル２及び上偏光板３を通過して、反射光Ｒｏｆｆとして視認することができる。反射光Ｒｏｆｆは選択波長吸収板５を２回通過しているので、選択波長吸収板５の色となる。
【００２３】
一方、オン状態の場合は、表示視認側から入射した入射光Ｉは、上偏光板３、液晶パネル２を通過した光は、反射偏光板４において鏡面反射される。そして、液晶パネル２、上偏光板３を通過して反射光Ｒｏｎとして視認することができる。反射光Ｒｏｎは、選択波長吸収板５を通過していないので、上偏光板３及び反射偏光板４の色調となる。ただし、上偏光板３及び反射偏光板４の透過光又は反射光は波長依存性が少なく、反射偏光板４の表面は平滑なので、反射光Ｒｏｎは無着色の鏡面反射となる。従って、液晶層１１に電圧が印加されない領域が選択波長吸収板５の色の着色領域となり、電圧が印加された文字又は図形の領域が鏡面となる。選択波長吸収板５のカラーを選択することにより、多様なデザインの反射型表示を得ることができる。
【００２４】
また、上偏光板３の透過軸と反射偏光板４の反射軸の相対角度を変更する（例えば、いずれか一方を９０°回転させる）ことにより、上記表示状態を反転させることができる。即ち、液晶層１１に電圧を印加しない領域を鏡面反射とし、電圧を印加した領域を選択波長吸収板５の着色領域とすることができる。いずれの表示方式においても、選択波長吸収板５の着色領域に、反射偏光板４の鏡面反射光がかぶることがないので、反射型表示の表示視認性が向上する。
【００２５】
図２は、光源７をオフにして反射型表示とした場合の、動作原理の説明図である。図２（ａ）が図１の左側に対応し、液晶層１１に電界を印加しないオフ状態の説明図であり、図２（ｂ）が図１の右側に対応し、液晶層１１に電界を印加したオン状態の説明図である。まず、図２（ａ）において、波長λ１〜λ１０の入射光Ｉが−ｚ方向に入射する。上偏光板３の透過軸はｘｙ平面内においてＰ方向（例えばｘ軸から４５°）に設定されている。上偏光板３を通過した光は電解ベクトルがＰ方向の偏光光線となる。液晶層１１の液晶分子１３は、上面から下面に向けて９０°回転するようにネジレ配向している。液晶層１１は、入射した光の電界ベクトルが９０°回転するように光学的に設定されている。従って、液晶層１１に入射した光は、電界ベクトルが９０°回転してＱ方向の偏光光線として出射される。反射偏光板４は、透過軸がＱ方向に、反射軸がこれに直行するＰ方向に向けて設置されている。液晶層１１から出射したＱ方向の偏光光線は、反射偏光板４の透過軸方向の電界ベクトルを有しているので、反射偏光板４を通過する。選択波長吸収板５は波長λ１０を透過し、その他の波長λ１〜λ９を吸収する。従って、光散乱面１２には波長λ１０の光Ｉｘ（λ１０）が到達する。
【００２６】
光散乱面１２において波長λ１０の散乱光Ｓ（λ１０）は上方に散乱される。光の偏光方向はほとんど影響を受けないので、散乱光Ｓ（λ１０）の電界ベクトルはＱ方向となる。散乱光Ｓ（λ１０）は、再び選択波長吸収板５を通過し、反射偏光板４の透過軸がＱ方向なのでこれを通過し、液晶層１１において電界ベクトルが９０°回転してＰ方向の偏光光線として出射される。上偏光板３はＰ方向の透過軸を有するので、この上偏光板３も通過して波長λ１０の反射光Ｒｘ（λ１０）が上方に反射される。
【００２７】
次に、図２（ｂ）において、波長λ１〜λ１０の入射光Ｉ（λ１〜λ１０）が−ｚ方向に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向なので、電界ベクトルがＰ方向の偏光光線が液晶層１１に入射する。液晶層１１は、電界が印加されて液晶分子が立ち上がるため旋光性を失う。従って、液晶層１１を通過した光は、電界ベクトルがＰ方向となる。反射偏光板４の反射軸はＰ方向なので、波長λ１〜λ１０の反射光Ｒ（λ１〜λ１０）として上方へ反射され、下方には透過しない。反射光Ｒ（λ１〜λ１０）は、旋光性が失われている液晶層１１をそのまま通過して上偏光板３に達する。上偏光板３の透過軸もＰ方向なので、上偏光板３を通過して反射光Ｒｘ（λ１〜λ１０）として上方に出射される。この場合、光の波長は入射光と同じで、λ１〜λ１０を有している。
【００２８】
以上のとおり、本実施例１における液晶表示装置１の表示面は、選択波長吸収板５により付与される色調、例えば波長λ１０の色の背景に、反射偏光板４により反射される波長λ１〜λ１０の色調を有し、鏡面反射光による文字、図形等が表示されることになる。また、上偏光板３の透過軸を９０°回転させる、或いは、反射偏光板４の透過軸を９０°回転させると、上記表示色は反転する。即ち、鏡面反射光の背景に、選択波長吸収板５により着色された文字、図形等を表示することができる。いずれの表示方式においても、入射光Ｉ（λ１〜λ１０）が液晶層１１を通過し、反射偏光板４を透過して光散乱面１２に到達する場合は、液晶層１１を通過した透過光に、反射偏光板４の反射軸方向の電界ベクトルを有する光が含まれないために、反射偏光板４から表示視認側に反射される光の強度は弱い。そのために、散乱光Ｓｘ（λ１０）に反射偏光板４からの反射光Ｒ（λ１〜λ１０）が重なることがない。
【００２９】
図３は、図１に示した実施例１に係る液晶表示装置１において、光源７をオンして透過型表示とした場合の光路を追記した。液晶表示装置１の構成は図１と同じなので説明を省略する。光源７をオンして導光板６に光を導入する。導光板６の表面には光散乱面１２が形成されている。散乱面から出射したバックライト光Ｂを破線で示している。まず、液晶層１１に電界が印加されていない左側のオフ状態においては、光散乱面１２から散乱したバックライト光Ｂは選択波長吸収板５を通過して着色され、反射偏光板４に入射する。反射偏光板４では、一部のバックライト光Ｂは反射され、一部のバックライト光Ｂは透過する。反射偏光板４を透過したバックライト光Ｂは液晶層１１、上偏光板３を透過してバックライト光Ｂｏｆｆとして出射される。従って、観察者は、外部から入射した入射光Ｉによる反射光Ｒｏｆｆと、バックライト光Ｂｏｆｆとが加法混色された光を観察することになる。バックライト光の色と選択波長吸収板５の色とを適宜選択することにより、多様な表示面と得ることができる。
【００３０】
一方、オン状態の場合は、導光板６の光散乱面から出射したバックライト光は、選択波長吸収板５を通過し、反射偏光板４において一部の光が透過し、液晶パネル２を通過することができる。しかし、反射偏光板４の透過軸方向と上偏光板３の吸収軸方向とが同じ方向を向いているために、反射偏光板４を透過してきたバックライトは上偏光板３で遮断される。即ち、バックライト光Ｂは外部へ出射されない。従って、明るいカラーを背景に鏡面の文字又は図形が表示される。選択波長吸収板５の色及び光源７の発光色を選定することにより、多様なデザインの透過型表示を得ることができる。
【００３１】
図４は、光源７をオンにして透過型表示とした場合の、動作原理の説明図である。図４（ａ）が図３の左側に対応し、液晶層１１に電界を印加しないオフ状態の説明図であり、図４（ｂ）が図３の右側に対応し、液晶層１１に電界を印加したオン状態の説明図である。バックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）の経路を破線で示す。図４には、外部から入射する入射光Ｉ、これに伴う散乱光Ｓ（λ１０）及び反射光Ｒ（λ１〜λ１０）も示してあるが、図２と同じなので、説明は省略する。
【００３２】
図４（ａ）において、波長λ１〜λ１０のバックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）がｚ方向に出射される。光の波長λ１０を透過する選択波長吸収板５を通過して、波長λ１０の光が透過する。反射偏光板４は、ｘｙ平面上においてＰ方向が反射軸であり、Ｑ方向が透過軸である。従って、電界ベクトルがＰ方向のバックライト光Ｂ（λ１０）は反射され、電界ベクトルがＱ方向のバックライト光Ｂ（λ１０）は透過する。バックライト光Ｂ（λ１０）は、液晶層１１において光の電界ベクトルが９０°回転して、電界ベクトルがＰ方向の偏光光線が上偏光板３に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向なので、このバックライト光Ｂ（λ１０）は上偏光板３を通過して上方に出射される。その結果、波長λ１０のバックライト光Ｂ（λ１０）とともに、外部から入射した入射光Ｉのうち、光散乱面１２において散乱された散乱光Ｓｘ（λ１０）とともに出射される。光源７の発光色、及び選択波長吸収板５の色を選定することにより、多様なデザインを構成することができる。なお、反射偏光板４により反射される光は、導光板６に戻されるので、この戻り光は再利用される。
【００３３】
図４（ｂ）において、波長λ１〜λ１０のバックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）がｚ方向に出射される。光の波長λ１０を透過する選択波長吸収板５を通過して、バックライト光Ｂ（λ１０）は波長λ１０の色調を帯びている。反射偏光板４は、Ｐ方向が反射軸なので、電界ベクトルがＰ方向の光は反射され、電界ベクトルがＱ方向の光が透過する。液晶層１１においては、旋光性が失われているので、Ｑ方向に電界ベクトルを有するバックライト光Ｂ（λ１０）が上偏光板３に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向であり、吸収軸はＱ方向なので、上偏光板３によりバックライト光Ｂ（λ１０）は遮断されて、外部へ出射されない。即ち、液晶層１１がオン状態のときは、外部から入射した入射光Ｉ（λ１〜λ１０）に基づく反射光Ｒ（λ１〜λ１０）が出射される。反射光は鏡面の色調を有する。従って、入射光に基づく散乱光Ｓ（λ１０）とバックライト光Ｂ（λ１０）が加法混色された、波長λ１０の色調を背景に、反射光Ｒｘ（λ１〜λ１０）の鏡面反射に基づく文字又は図形を見ることができる。なお、光源７の発光色、及び選択波長吸収板５の色を選定することにより、多様なデザインの表示面を構成することができる。また、上偏光板３及び反射偏光板４の透過軸を、相対的に９０°回転させることにより、上記表示状態を反転させることができる。
【００３４】
以上、図１〜図４を用いて説明した実施例１において、散乱光Ｓｘは、上偏光板３、反射偏光板４、選択波長吸収板５及び光散乱面１２において減衰するので、光強度が弱くなる。従って、光源７を点灯した透過型表示においては、背景は、バックライト光Ｂｘが支配的となり、その色調は、バックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）と選択波長吸収板５の光透過特性により定まる。また、上記実施例１において、液晶層１１が９０°ツイストするＴＮ液晶パネルについて説明したが、これを、１８０°以上ツイストするＳＴＮ液晶パネルや、ＩＰＳ型の液晶パネルを使用することができる。また、液晶層１１に電界を印加しないときが白レベルとなるノーマリーホワイト型の液晶表示装置１について説明したが、これに代えて、上偏光板３又は反射偏光板４の設置角度を９０°回転させたノーマリーブラック型とすることができる。この場合は、既に説明したとおり、電圧印加状態と無印加状態が反転する。
【００３５】
（実施例２）図５は、本発明の実施例２に係る液晶表示装置１の模式的な縦断面図である。本実施例においては、選択波長吸収板５としてＥＣＢ液層セルを使用し、また、光源７として、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の発光色を独立に制御可能としている。同一の部分又は同一の機能を有する部分については同一の符号を付した。
【００３６】
図５に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２の上部の表示視認側に設けた上偏光板３と、反対側に設けた反射偏光板４と、その下部に設けた選択波長吸収板５と、その下部に設けた導光板６と、導光板６に光を導入するための光源７とから構成されている。液晶パネル２は、下透明基板８と上透明基板９とをシール材１０を介して貼り合わせ、その間隙に液晶層１１が構成されている。導光板６の上面又は下面には図示しない光散乱面１２が形成されている。
【００３７】
選択波長吸収板５は、ＥＣＢ液晶セルにより構成されている。ＥＣＢ液晶セルは、２枚の透明基板２１ａ、２１ｂを、シール材２３を介して貼り合わせ、その間隙に液晶層２４が充填した構成を備えている。２枚の透明基板２１ａ、２１ｂの内面には、ＩＴＯ、ＺｎＯ等からなる透明電極が全面に形成されている。２枚の透明基板２１ａ、２１ｂの外面には、偏光板２０ａ、２０ｂが貼り付けられている。液晶層２４は、液晶分子が透明電極２１ｂの上面から透明電極２１ａの下面に向けて、一様な方向、又は、ツイストするように配向している。液晶層２４の上面の液晶分子の配列方向、及び、下面の液晶分子の配列方向に対して、偏光板２０ｂの偏光方向（透過軸方向）、及び、偏光板２０ａの偏光方向は概ね４５°の角度をなす。このＥＣＢ液晶セルに光が入射すると、液晶分子の複屈折性により、透過光に波長選択性が現れる。更に、透明電極２２ａ、２２ｂに駆動電圧２５を与えることにより、液晶層２４内の複屈折率を変化させて、透過光の色を変化させることができる。
【００３８】
更に、光源７は、ＲＧＢの発光源を備え、駆動電流２６ａ、２６ｇ、２６ｂを独立に制御可能としている。具体的には、Ｒ−ＬＥＤ７Ｒ、Ｇ−ＬＥＤ７Ｇ、Ｂ−ＬＥＤ７Ｂを備えている。
【００３９】
液晶表示装置１を反射型表示として使用する場合に、駆動電圧２５を変化させることにより、表示面の背景色を任意に変更することができる。また、発光型表示として使用する場合に、駆動電流２６ａ、２６ｇ、２６ｂを調整することにより、好みの色を発光させることができる。また、ＥＣＢ液晶セルに与える駆動電圧２５と、光源７に与える駆動電流２６ａ、２６ｂ、２６ｂを適宜選択することにより、利用者は、表示面を好みの色に設定することができ、変化に富んだ多様な表示を得ることができる。
【００４０】
なお、以上説明した本発明による液晶表示装置１は上記構成に限定されず、例えば、液晶パネル２と反射偏光板４との間に、反射偏光板４の透過軸方向と同じ透過軸方向を有する偏光板を挿入してもよいし、液晶パネル２と導光板６との間に光学フィルム等を挿入する構成であってもよい。また、バックライトとして導光板６の側面に光源７を設置したサイドミラー型に代えて、エレクトロルミネッセンスや冷陰極管による光源とすることができることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る液晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る液晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図６】従来公知の液晶パネルの模式的な縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
３ 上偏光板
４ 反射偏光板
５ 選択波長吸収板
６ 導光板
７ 光源
８ 下透明基板
１０ シール材
１１ 液晶層
１２ 光散乱面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタティック駆動により表示動作を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータや携帯電話等に液晶表示装置が利用されている。液晶表示装置は、薄型軽量であり低消費電力の表示装置として広く実用化されている。近年、携帯電話等の携帯機器に使用される場合に、デザイン性が重視されてきており、特徴のある表示色が出せる液晶表示装置の要求が強くなってきている。
【０００３】
図６は、表示面にミラー機能を付加した液晶表示装置の模式的な縦断面図である（例えば特許文献１を参照）。液晶表示装置５０は、液晶セル５１と、液晶セル５１の表示視認側に設けた前偏光板５５と、その上部に設けた反射偏光板５６と、液晶セル５１の下部に設けた後偏光板５７と、その下部に設けた導光板５２と、その下部に設けた反射板５４と、導光板５２の側面に設けた冷陰極管５３から構成されている。液晶セル５１は、後透明基板５８と前透明基板６０との間にシール材６２を介して間隙が設けられ、当該間隙には液晶層Ｌｃが封入されている。更に、後透明基板５８の内面には画素電極５９が、前透明基板６０の内面には対向電極が形成され、液晶層Ｌｃに電界を印加することができるように構成されている。
【０００４】
ここで、反射偏光板５６は、互いに直行する透過軸と反射軸を備えている。透過軸方向の電界ベクトルを有する光を透過し、反射軸方向の電界ベクトルを有する光を反射する。また、前偏光板５５及び後偏光板５７のそれぞれは、互いに直行する透過軸と吸収軸を備えている。透過軸方向の電界ベクトルを有する光を透過し、吸収軸方向の電界ベクトルを有する光を吸収する。図６に示す配置においては、反射偏光板５６の透過軸、前偏光板５５の透過軸、及び後偏光板５７の透過軸を同一方向に設定している。液晶層Ｌｃは前透明基板６０の表面から後透明基板５８の表面に向けて、液晶分子が例えば９０°ツイストしている。この９０°ツイスト状態のときは、上方から下方へ、あるいは下方から上方へ進む光の電界ベクトルを９０°回転させる旋光性を備えている。液晶層Ｌｃに電界が印加されて液晶分子が立ち上がると、この旋光性が失われる。
【０００５】
この液晶表示装置５０は、次のように動作する。まず、冷陰極管５３が発光しておらず、対向電極６１と画素電極５９に電圧が印加されていないオフ状態の場合を説明する。上部から入射した光のうち、反射偏光板５６の反射軸方向に電界ベクトルを有する光は反射偏光板５６により反射される。反射偏光板５６の表面は平滑であるために、入射した光は入射角度とほぼ同じ角度で反射される。上部から入射した光のうち、反射偏光板５６の透過軸方向に電界ベクトルを有する光は、液晶セル５１側に透過する。前偏光板５５の透過軸は反射偏光板５６の透過軸と方向が一致している。そのため、反射偏光板５６を透過した光は液晶セル５１に入射する。液晶層Ｌｃに入射した光の電界ベクトルは９０°回転する。しかし後偏光板５７の透過軸は前偏光板５５の透過軸と平行であるために、液晶層Ｌｃを通過した光の電界ベクトルは、後偏光板５７の吸収軸の方向となり、後偏光板５７により吸収されて、遮断される。即ち、液晶層Ｌｃを通過した光は、反射板５４に到達する前に吸収され、液晶セル５１側から上方に散乱されない。従って、観察者は、液晶表示装置５０の表面に設置される反射偏光板５６から反射される光を見ることになり、表示面はミラーとして機能することになる。
【０００６】
次に、冷陰極管５３が発光しておらず、対向電極６１と画素電極５９に電圧が印加されたオン状態の場合を説明する。オン状態になると液晶分子が立ち上がり、液晶層Ｌｃにおいて旋光性が失われる。すると、前偏光板５５を通過した光の電界ベクトルは液晶層Ｌｃ内で回転せず、そのまま後偏光板５７に入射する。前偏光板５５と後偏光板５７の各透過軸は同じ方向に設定されているので、後偏光板５７に入射した光は後偏光板５７を透過することができる。従って、透過した透過光は反射板５４に到達して散乱される。散乱光は、入射光と同じ経路をたどって反射偏光板５６から外部に出射される。観察者は、この散乱光を観察することになる。
【０００７】
反射偏光板５６、前偏光板５５及び後偏光板５７は、通常波長依存性が少ない。反射偏光板５６は、ほぼ鏡のような表面を備え、それ自体色彩を有していない。また、反射板５４において反射される散乱光も、波長依存性が少ない。その結果、黒っぽい鏡の面にグレーの表示となり、同色系の表示となってしまう。また、反射板５４に到達する光の強度は減衰しており、更に、上方へ散乱されるときに減衰し、この散乱光が後偏光板５７、前偏光板５５及び反射偏光板５６を通過するときは、光強度は相当減少する。液晶表示装置５０の最上面に鏡面が設置されているため反射光が邪魔して、光強度の弱い表示文字、図形等をほとんど視認することができない。
【０００８】
次に、冷陰極管５３をオンして発光した場合について説明する。冷陰極管５３から出射した光は導光板５２に導入され、導光板５２の両表面において反射しながら導光板５２内全体に広がる。そして、導光板５２の上面、又は下面から漏れ出した光が反射板５４に散乱されて、液晶セル５１側に散乱光が出射される。画素電極と対向電極間に電圧が印加されていないオフ状態において、後偏光板５７を通過した光の電界ベクトルは液晶層Ｌｃにおいて９０°回転される。そして、液晶層Ｌｃから出射した光の電界ベクトルは、前偏光板５５の吸収軸方向となり、前偏光板５５により遮断されて外部へ出射されない。従って、表示面は暗いミラーとなる。
【０００９】
画素電極５９と対向電極６１間に電圧を印加したオン状態においては、液晶層Ｌｃの液晶分子は立ち上がり、旋光性が失われる。そのため、液晶層Ｌｃを通過した光は前偏光板５５及び反射偏光板５６を通過することができる。従って、観察者は、ミラー表示面の中に、白色系の文字、画像を視認することができるようになる。
【特許文献１】特開２００４-２４６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のとおり、上記従来例においては反射偏光板５６が最上部に設置されているために、表示面に入射する外光が常に反射される状態となる。そのために、冷陰極管５３をオフにして反射型で表示させようとすると、ミラー状態の表示面に表示される文字や画像は、ミラー表示面と同色系となり、ほとんど視認することができない、という課題があった。また、冷陰極管５３を点灯して透過型の表示を行う場合でも、最上部が常にミラーとして機能しているために、周囲の環境によっては表示が認識し難くなる、或いは、光源が冷陰極管５３であるために、暗いミラーに同色系のグレーの表示となり、視認性が低い、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明においては、以下の対策を講じた。
【００１２】
（１）２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルの表示視認側である上部に設置された偏光板と、前記液晶セルの下部に設置された反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に設置された選択波長吸収板と、前記選択波長吸収板の下部に設置された光散乱面とから構成される液晶表示装置とした。
【００１３】
（２）上記（１）の液晶表示装置において、前記選択波長吸収板の下部に設置される導光板と、前記導光板に光を導入する光源とを更に備え、前記導光板の上面又は下面を前記光散乱面とした。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）の液晶表示装置において、前記選択波長吸収板は、電界制御複屈折型の液晶セルとした。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１の液晶表示装置において、前記光源は、互いに発光色を異にする複数の発光源とした。
【発明の効果】
【００１５】
反射偏光板を液晶パネルの視認側とは反対側に設置したことにより、表示面において、文字や画像を表示する表示部と、その背景部の一方が鏡面状の反射面となり、他方は鏡面状の反射面が解除されるので、反射型表示においても表示の視認性が向上する。また、反射偏光板と光散乱面との間に選択波長吸収板を設けたことにより、表示面が鏡面状の反射面となる以外の領域に色彩を付与することができるので、更に表示の視認性を向上させることができる、という利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、この液晶パネルの表示視認側である上部に設けた上偏光板と、液晶パネルの表示視認側とは反対側の下部に設けた反射偏光板と、その反射偏光板の下部に設けた選択波長吸収板と、その選択波長吸収板の下部に設けた光散乱面とから構成されている。
【００１７】
液晶パネルとしては、ＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液層パネル、ＴＦＴ液晶パネル、インプレーンスイッチング方式液晶パネル等を使用することができる。選択波長吸収板としては、色素系の色フィルターを使用したカラーフィルタフィルム、コレステリック液晶を利用した選択透過フィルム、電界制御複屈折型の液晶セルなどを使用することができる。光散乱面としては、表面を粗面にした光拡散板、透明樹脂に光散乱粒子を混入した光拡散板、透明樹脂や透明ガラスの表面に凹凸を設けた光拡散板などを使用することができる。また、選択波長吸収板の下部に導光板を設置し、その導光板の上面または下面に凹凸を設けて、光散乱面としてもよい。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は反射型として表示動作を行うことができる。液晶パネルに電圧を印加しないときは、外部から入射した光が選択波長吸収板を通過して、光散乱面により散乱され、再び選択波長吸収板を通過して、最上面の偏光板から出射される。電圧を印加すると、反射偏光板の表面で反射された外光が最上部の偏光板から出射される。従って、表示面は、カラーの背景に鏡面の文字や図形が表示される。この場合に、表示面がカラーの背景の領域は、反射偏光板からの鏡面状の反射は遮断されている。また、偏光板又は反射偏光板のいずれかの偏光方向（透過軸）の向きを変えることにより、鏡面の背景にカラーの文字や図形を表示することができる。この場合も、カラーの文字や図形が表示されている領域は、反射偏光板からの鏡面状の反射は遮断されている。そのために、視認性の向上した表示を得ることができる。
【００１９】
また、選択波長吸収板の下部に導光板を設けるとともに、導光板に光を導入するための光源を設けて、発光型の液晶表示装置とすることができる。液晶パネルに電圧を印加しないときは、選択波長吸収板を通過して光拡散面において散乱される外光と、導光板からの出射した光が選択波長吸収板を通過するので、表示面は明るいカラーの背景となる。液晶パネルに電圧を印加すると、反射面偏光板の表面で反射された外交が最上面の偏光板から出射される。しかし、導光板から出射された光は、最上面に設置した偏光板により遮断される。従って、表示面は、明るいカラーの背景に鏡面の文字や図形が表示される。また、偏光板又は反射偏光板のいずれかの偏光方向を変えることにより、鏡面の背景に明るいカラーの文字や図形を表示することができる。
【００２０】
また、選択波長吸収板を電界制御複屈折型液晶セル（以下、ＥＣＢ液晶セルという）にすることにより、液晶層に電圧を印加しないとき、又は液晶層に電圧を印加したときの背景色又は表示色を任意に変化させることができる。また、光源を互いに発光色が異なる複数の発光源とすることができる。更に、各発光源を独立に制御可能とすれば、表示面の背景色、又は表示色を適宜選択することができるので、変化に富んだ多様な表示を得ることができる。
【００２１】
以下、図面を用いて、本発明について、詳細に説明する。
（実施例１）図１は、本発明の実施例１に係る液晶表示装置１の縦断面図である。液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２の表示視認側に設けた上偏光板３と、液晶パネル２の表示視認側とは反対側の下部に設けた反射偏光板４と、その下部に設けた選択波長吸収板５と、その下部に設けた導光板６と、導光板６の側部に設けた光源７とから構成されている。導光板６の上面は凹凸処理が施され、光散乱面１２をなしている。液晶パネル２は、下透明基板８と上透明基板９とをシール材１０を介して張合わされており、内部に液晶層１１が構成されている。下透明基板８の液晶層１１側には、複数のストライプ状の下透明電極１４が形成され、上透明基板９の液晶層１１側にも、複数のストライプ状の上透明電極１５が形成されている。下透明電極１４と上透明電極１５とは交差するように形成され、液晶層１１に選択的に電界を印加することができる。液晶層１１は９０°ツイストのＴＮ型である。選択波長吸収板５は、顔料又は染料を樹脂層に混入したフィルムから構成されており、特定の波長の光、例えば波長λ１０を透過する。
【００２２】
図１において、液晶表示装置１の左側の液晶層１１には電界が印加されておらず、オフ状態である。右側の液晶層１１には電界が印加されており、オン状態である。オフ状態の場合は、表示視認側から入射した入射光Ｉは、上偏光板３、液晶パネル２、反射偏光板４、選択波長吸収板５を通過して光散乱面１２に到達する。更に、光散乱面１２から散乱された散乱光の一部は、選択波長吸収板５、反射偏光板４、液晶パネル２及び上偏光板３を通過して、反射光Ｒｏｆｆとして視認することができる。反射光Ｒｏｆｆは選択波長吸収板５を２回通過しているので、選択波長吸収板５の色となる。
【００２３】
一方、オン状態の場合は、表示視認側から入射した入射光Ｉは、上偏光板３、液晶パネル２を通過した光は、反射偏光板４において鏡面反射される。そして、液晶パネル２、上偏光板３を通過して反射光Ｒｏｎとして視認することができる。反射光Ｒｏｎは、選択波長吸収板５を通過していないので、上偏光板３及び反射偏光板４の色調となる。ただし、上偏光板３及び反射偏光板４の透過光又は反射光は波長依存性が少なく、反射偏光板４の表面は平滑なので、反射光Ｒｏｎは無着色の鏡面反射となる。従って、液晶層１１に電圧が印加されない領域が選択波長吸収板５の色の着色領域となり、電圧が印加された文字又は図形の領域が鏡面となる。選択波長吸収板５のカラーを選択することにより、多様なデザインの反射型表示を得ることができる。
【００２４】
また、上偏光板３の透過軸と反射偏光板４の反射軸の相対角度を変更する（例えば、いずれか一方を９０°回転させる）ことにより、上記表示状態を反転させることができる。即ち、液晶層１１に電圧を印加しない領域を鏡面反射とし、電圧を印加した領域を選択波長吸収板５の着色領域とすることができる。いずれの表示方式においても、選択波長吸収板５の着色領域に、反射偏光板４の鏡面反射光がかぶることがないので、反射型表示の表示視認性が向上する。
【００２５】
図２は、光源７をオフにして反射型表示とした場合の、動作原理の説明図である。図２（ａ）が図１の左側に対応し、液晶層１１に電界を印加しないオフ状態の説明図であり、図２（ｂ）が図１の右側に対応し、液晶層１１に電界を印加したオン状態の説明図である。まず、図２（ａ）において、波長λ１〜λ１０の入射光Ｉが−ｚ方向に入射する。上偏光板３の透過軸はｘｙ平面内においてＰ方向（例えばｘ軸から４５°）に設定されている。上偏光板３を通過した光は電解ベクトルがＰ方向の偏光光線となる。液晶層１１の液晶分子１３は、上面から下面に向けて９０°回転するようにネジレ配向している。液晶層１１は、入射した光の電界ベクトルが９０°回転するように光学的に設定されている。従って、液晶層１１に入射した光は、電界ベクトルが９０°回転してＱ方向の偏光光線として出射される。反射偏光板４は、透過軸がＱ方向に、反射軸がこれに直行するＰ方向に向けて設置されている。液晶層１１から出射したＱ方向の偏光光線は、反射偏光板４の透過軸方向の電界ベクトルを有しているので、反射偏光板４を通過する。選択波長吸収板５は波長λ１０を透過し、その他の波長λ１〜λ９を吸収する。従って、光散乱面１２には波長λ１０の光Ｉｘ（λ１０）が到達する。
【００２６】
光散乱面１２において波長λ１０の散乱光Ｓ（λ１０）は上方に散乱される。光の偏光方向はほとんど影響を受けないので、散乱光Ｓ（λ１０）の電界ベクトルはＱ方向となる。散乱光Ｓ（λ１０）は、再び選択波長吸収板５を通過し、反射偏光板４の透過軸がＱ方向なのでこれを通過し、液晶層１１において電界ベクトルが９０°回転してＰ方向の偏光光線として出射される。上偏光板３はＰ方向の透過軸を有するので、この上偏光板３も通過して波長λ１０の反射光Ｒｘ（λ１０）が上方に反射される。
【００２７】
次に、図２（ｂ）において、波長λ１〜λ１０の入射光Ｉ（λ１〜λ１０）が−ｚ方向に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向なので、電界ベクトルがＰ方向の偏光光線が液晶層１１に入射する。液晶層１１は、電界が印加されて液晶分子が立ち上がるため旋光性を失う。従って、液晶層１１を通過した光は、電界ベクトルがＰ方向となる。反射偏光板４の反射軸はＰ方向なので、波長λ１〜λ１０の反射光Ｒ（λ１〜λ１０）として上方へ反射され、下方には透過しない。反射光Ｒ（λ１〜λ１０）は、旋光性が失われている液晶層１１をそのまま通過して上偏光板３に達する。上偏光板３の透過軸もＰ方向なので、上偏光板３を通過して反射光Ｒｘ（λ１〜λ１０）として上方に出射される。この場合、光の波長は入射光と同じで、λ１〜λ１０を有している。
【００２８】
以上のとおり、本実施例１における液晶表示装置１の表示面は、選択波長吸収板５により付与される色調、例えば波長λ１０の色の背景に、反射偏光板４により反射される波長λ１〜λ１０の色調を有し、鏡面反射光による文字、図形等が表示されることになる。また、上偏光板３の透過軸を９０°回転させる、或いは、反射偏光板４の透過軸を９０°回転させると、上記表示色は反転する。即ち、鏡面反射光の背景に、選択波長吸収板５により着色された文字、図形等を表示することができる。いずれの表示方式においても、入射光Ｉ（λ１〜λ１０）が液晶層１１を通過し、反射偏光板４を透過して光散乱面１２に到達する場合は、液晶層１１を通過した透過光に、反射偏光板４の反射軸方向の電界ベクトルを有する光が含まれないために、反射偏光板４から表示視認側に反射される光の強度は弱い。そのために、散乱光Ｓｘ（λ１０）に反射偏光板４からの反射光Ｒ（λ１〜λ１０）が重なることがない。
【００２９】
図３は、図１に示した実施例１に係る液晶表示装置１において、光源７をオンして透過型表示とした場合の光路を追記した。液晶表示装置１の構成は図１と同じなので説明を省略する。光源７をオンして導光板６に光を導入する。導光板６の表面には光散乱面１２が形成されている。散乱面から出射したバックライト光Ｂを破線で示している。まず、液晶層１１に電界が印加されていない左側のオフ状態においては、光散乱面１２から散乱したバックライト光Ｂは選択波長吸収板５を通過して着色され、反射偏光板４に入射する。反射偏光板４では、一部のバックライト光Ｂは反射され、一部のバックライト光Ｂは透過する。反射偏光板４を透過したバックライト光Ｂは液晶層１１、上偏光板３を透過してバックライト光Ｂｏｆｆとして出射される。従って、観察者は、外部から入射した入射光Ｉによる反射光Ｒｏｆｆと、バックライト光Ｂｏｆｆとが加法混色された光を観察することになる。バックライト光の色と選択波長吸収板５の色とを適宜選択することにより、多様な表示面と得ることができる。
【００３０】
一方、オン状態の場合は、導光板６の光散乱面から出射したバックライト光は、選択波長吸収板５を通過し、反射偏光板４において一部の光が透過し、液晶パネル２を通過することができる。しかし、反射偏光板４の透過軸方向と上偏光板３の吸収軸方向とが同じ方向を向いているために、反射偏光板４を透過してきたバックライトは上偏光板３で遮断される。即ち、バックライト光Ｂは外部へ出射されない。従って、明るいカラーを背景に鏡面の文字又は図形が表示される。選択波長吸収板５の色及び光源７の発光色を選定することにより、多様なデザインの透過型表示を得ることができる。
【００３１】
図４は、光源７をオンにして透過型表示とした場合の、動作原理の説明図である。図４（ａ）が図３の左側に対応し、液晶層１１に電界を印加しないオフ状態の説明図であり、図４（ｂ）が図３の右側に対応し、液晶層１１に電界を印加したオン状態の説明図である。バックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）の経路を破線で示す。図４には、外部から入射する入射光Ｉ、これに伴う散乱光Ｓ（λ１０）及び反射光Ｒ（λ１〜λ１０）も示してあるが、図２と同じなので、説明は省略する。
【００３２】
図４（ａ）において、波長λ１〜λ１０のバックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）がｚ方向に出射される。光の波長λ１０を透過する選択波長吸収板５を通過して、波長λ１０の光が透過する。反射偏光板４は、ｘｙ平面上においてＰ方向が反射軸であり、Ｑ方向が透過軸である。従って、電界ベクトルがＰ方向のバックライト光Ｂ（λ１０）は反射され、電界ベクトルがＱ方向のバックライト光Ｂ（λ１０）は透過する。バックライト光Ｂ（λ１０）は、液晶層１１において光の電界ベクトルが９０°回転して、電界ベクトルがＰ方向の偏光光線が上偏光板３に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向なので、このバックライト光Ｂ（λ１０）は上偏光板３を通過して上方に出射される。その結果、波長λ１０のバックライト光Ｂ（λ１０）とともに、外部から入射した入射光Ｉのうち、光散乱面１２において散乱された散乱光Ｓｘ（λ１０）とともに出射される。光源７の発光色、及び選択波長吸収板５の色を選定することにより、多様なデザインを構成することができる。なお、反射偏光板４により反射される光は、導光板６に戻されるので、この戻り光は再利用される。
【００３３】
図４（ｂ）において、波長λ１〜λ１０のバックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）がｚ方向に出射される。光の波長λ１０を透過する選択波長吸収板５を通過して、バックライト光Ｂ（λ１０）は波長λ１０の色調を帯びている。反射偏光板４は、Ｐ方向が反射軸なので、電界ベクトルがＰ方向の光は反射され、電界ベクトルがＱ方向の光が透過する。液晶層１１においては、旋光性が失われているので、Ｑ方向に電界ベクトルを有するバックライト光Ｂ（λ１０）が上偏光板３に入射する。上偏光板３の透過軸はＰ方向であり、吸収軸はＱ方向なので、上偏光板３によりバックライト光Ｂ（λ１０）は遮断されて、外部へ出射されない。即ち、液晶層１１がオン状態のときは、外部から入射した入射光Ｉ（λ１〜λ１０）に基づく反射光Ｒ（λ１〜λ１０）が出射される。反射光は鏡面の色調を有する。従って、入射光に基づく散乱光Ｓ（λ１０）とバックライト光Ｂ（λ１０）が加法混色された、波長λ１０の色調を背景に、反射光Ｒｘ（λ１〜λ１０）の鏡面反射に基づく文字又は図形を見ることができる。なお、光源７の発光色、及び選択波長吸収板５の色を選定することにより、多様なデザインの表示面を構成することができる。また、上偏光板３及び反射偏光板４の透過軸を、相対的に９０°回転させることにより、上記表示状態を反転させることができる。
【００３４】
以上、図１〜図４を用いて説明した実施例１において、散乱光Ｓｘは、上偏光板３、反射偏光板４、選択波長吸収板５及び光散乱面１２において減衰するので、光強度が弱くなる。従って、光源７を点灯した透過型表示においては、背景は、バックライト光Ｂｘが支配的となり、その色調は、バックライト光Ｂ（λ１〜λ１０）と選択波長吸収板５の光透過特性により定まる。また、上記実施例１において、液晶層１１が９０°ツイストするＴＮ液晶パネルについて説明したが、これを、１８０°以上ツイストするＳＴＮ液晶パネルや、ＩＰＳ型の液晶パネルを使用することができる。また、液晶層１１に電界を印加しないときが白レベルとなるノーマリーホワイト型の液晶表示装置１について説明したが、これに代えて、上偏光板３又は反射偏光板４の設置角度を９０°回転させたノーマリーブラック型とすることができる。この場合は、既に説明したとおり、電圧印加状態と無印加状態が反転する。
【００３５】
（実施例２）図５は、本発明の実施例２に係る液晶表示装置１の模式的な縦断面図である。本実施例においては、選択波長吸収板５としてＥＣＢ液層セルを使用し、また、光源７として、赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）の発光色を独立に制御可能としている。同一の部分又は同一の機能を有する部分については同一の符号を付した。
【００３６】
図５に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２の上部の表示視認側に設けた上偏光板３と、反対側に設けた反射偏光板４と、その下部に設けた選択波長吸収板５と、その下部に設けた導光板６と、導光板６に光を導入するための光源７とから構成されている。液晶パネル２は、下透明基板８と上透明基板９とをシール材１０を介して貼り合わせ、その間隙に液晶層１１が構成されている。導光板６の上面又は下面には図示しない光散乱面１２が形成されている。
【００３７】
選択波長吸収板５は、ＥＣＢ液晶セルにより構成されている。ＥＣＢ液晶セルは、２枚の透明基板２１ａ、２１ｂを、シール材２３を介して貼り合わせ、その間隙に液晶層２４が充填した構成を備えている。２枚の透明基板２１ａ、２１ｂの内面には、ＩＴＯ、ＺｎＯ等からなる透明電極が全面に形成されている。２枚の透明基板２１ａ、２１ｂの外面には、偏光板２０ａ、２０ｂが貼り付けられている。液晶層２４は、液晶分子が透明電極２１ｂの上面から透明電極２１ａの下面に向けて、一様な方向、又は、ツイストするように配向している。液晶層２４の上面の液晶分子の配列方向、及び、下面の液晶分子の配列方向に対して、偏光板２０ｂの偏光方向（透過軸方向）、及び、偏光板２０ａの偏光方向は概ね４５°の角度をなす。このＥＣＢ液晶セルに光が入射すると、液晶分子の複屈折性により、透過光に波長選択性が現れる。更に、透明電極２２ａ、２２ｂに駆動電圧２５を与えることにより、液晶層２４内の複屈折率を変化させて、透過光の色を変化させることができる。
【００３８】
更に、光源７は、ＲＧＢの発光源を備え、駆動電流２６ａ、２６ｇ、２６ｂを独立に制御可能としている。具体的には、Ｒ−ＬＥＤ７Ｒ、Ｇ−ＬＥＤ７Ｇ、Ｂ−ＬＥＤ７Ｂを備えている。
【００３９】
液晶表示装置１を反射型表示として使用する場合に、駆動電圧２５を変化させることにより、表示面の背景色を任意に変更することができる。また、発光型表示として使用する場合に、駆動電流２６ａ、２６ｇ、２６ｂを調整することにより、好みの色を発光させることができる。また、ＥＣＢ液晶セルに与える駆動電圧２５と、光源７に与える駆動電流２６ａ、２６ｂ、２６ｂを適宜選択することにより、利用者は、表示面を好みの色に設定することができ、変化に富んだ多様な表示を得ることができる。
【００４０】
なお、以上説明した本発明による液晶表示装置１は上記構成に限定されず、例えば、液晶パネル２と反射偏光板４との間に、反射偏光板４の透過軸方向と同じ透過軸方向を有する偏光板を挿入してもよいし、液晶パネル２と導光板６との間に光学フィルム等を挿入する構成であってもよい。また、バックライトとして導光板６の側面に光源７を設置したサイドミラー型に代えて、エレクトロルミネッセンスや冷陰極管による光源とすることができることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る液晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る液晶表示装置の動作原理を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る液晶表示装置の模式的な縦断面図である。
【図６】従来公知の液晶パネルの模式的な縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
３ 上偏光板
４ 反射偏光板
５ 選択波長吸収板
６ 導光板
７ 光源
８ 下透明基板
１０ シール材
１１ 液晶層
１２ 光散乱面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルの表示視認側である上部に設置された偏光板と、前記液晶パネルの下部に設置された反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に設置された選択波長吸収板と、前記選択波長吸収板の下部に設置された光散乱面とから構成される液晶表示装置。
【請求項２】
前記選択波長吸収板の下部に設置される導光板と、前記導光板に光を導入する光源とを更に備え、前記導光板の上面又は下面が前記光散乱面であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記選択波長吸収板は、電界制御複屈折型の液晶セルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源は、互いに発光色を異にする複数の発光源からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
２枚の基板間に液晶層が封入された液晶パネルと、前記液晶パネルの表示視認側である上部に設置された偏光板と、前記液晶パネルの下部に設置された反射偏光板と、前記反射偏光板の下部に設置された選択波長吸収板と、前記選択波長吸収板の下部に設置された光散乱面とから構成される液晶表示装置。
【請求項２】
前記選択波長吸収板の下部に設置される導光板と、前記導光板に光を導入する光源とを更に備え、前記導光板の上面又は下面が前記光散乱面であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記選択波長吸収板は、電界制御複屈折型の液晶セルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源は、互いに発光色を異にする複数の発光源からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１９２９６１（Ｐ２００９−１９２９６１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５３８４（Ｐ２００８−３５３８４）
【出願日】平成２０年２月１６日（２００８．２．１６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１６日（２００８．２．１６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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