JP2000206523A

JP2000206523A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2000206523A
Application number: JP11004003A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Suzuki; 信孝鈴木; Yutaka Ozawa; 裕小澤; Seiichi Iino; 聖一飯野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】両面表示方式の液晶装置において照明装置を
用いた透過型の表示形態を実現する。【解決手段】液晶６を挟んで互いに対向する一対の基
板３ａ，３ｂを有する液晶装置であって、それら一対の
基板３ａ，３ｂの両面から像を表示する両面表示方式の
液晶装置である。一対の基板３ａ，３ｂの側面の一部又
は全部に光を照射する照明装置５を設ける。照明装置５
からの光は基板３ａ，３ｂを伝搬して平面的に広がり、
この光を利用して液晶パネル１Ａの表裏両面に像が表示
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の基板間に封
止した液晶の配向を制御することによって文字、数字、
絵柄等といった像を表示する液晶装置に関する。また本
発明は、その液晶装置を用いて構成される電子機器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、携帯電話機、携帯情報端末機等と
いった電子機器において液晶装置が広く用いられてい
る。多くの場合は、文字、数字、絵柄等といった情報を
表示するためにその液晶装置が用いられている。

【０００３】この液晶装置は、一般に、一対の基板によ
って挟持される液晶を有し、その液晶に印加する電圧を
制御することによってその液晶の配向を制御する。この
配向制御により、液晶に入射する光を変調して表示を行
う。この液晶装置では、多くの場合、一対の基板のいず
れか一方の裏面に光反射層やバックライトが配設され、
それに対向する基板の表面に像が表示される。つまり多
くの場合は、片面表示方式である。

【０００４】また、従来の液晶装置として、例えば特開
平１０−１９８２９１号公報に示されるように、液晶パ
ネルの表裏両面において表示を行う方式の、いわゆる両
面表示方式の液晶装置も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記両面表示方式の液
晶装置に関しては、液晶パネルの表裏両面を用いて表示
が行われる関係上、照明装置を配設することが難しく、
太陽光等といった外部光を用いた反射型としての使用方
法が考えられるだけで、照明装置を用いた透過型の使用
方法は考えられていなかった。

【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであって、両面表示方式の液晶装置において照明装
置を用いた表示形態を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（１）上記の目的を達
成するため、本発明に係る液晶装置は、液晶を挟んで互
いに対向する一対の基板を有する液晶装置であって、そ
れら一対の基板の両面で表示を行う両面表示方式の液晶
装置において、前記一対の基板の側面に光を照射する照
明手段を設けたことを特徴とする。

【０００８】この液晶装置においては、基板の側面に照
射された光は基板の内部を伝搬して平面的に広がり、こ
の光を液晶で変調することにより表示が行われる。そし
てこれにより、両面透過型の液晶装置が実現する。

【０００９】（２）上記構成の液晶装置において照明
手段は、例えば、端面から入射した光を導光部材等によ
りライン状に照射できるように構成できる。より具体的
には、照明手段は、光を放出する光源と、その光源から
の光を前記一対の基板の側面へ導く導光部材とによって
構成できる。この導光部材を用いることにより、液晶パ
ネルに均一な光を供給できる。また、照明手段として、
冷陰極管や、ＬＥＤをライン状に並べ面状に発光できる
ように構成したもの等を用いることもできる。

【００１０】以上の各照明手段に関しては、いずれも、
液晶パネルの端面の厚さ及び幅と光の出射部分の寸法と
が同じかそれ以下になるように構成することが望まし
い。また、照明手段側の光出射寸法の方が大きい場合に
は、スリットやレンズによってその出射光を絞ることが
望ましい。

【００１１】照明手段の出射光の寸法を以上のように規
制すれば、ガラス端面以外へ光が漏れることが無く、光
の利用効率が上がり、迷光による不具合が生じないとい
う効果が得られる。

【００１２】（３）上記構成の液晶装置においては、
一対の基板のうち光が導入される面の反対面に光反射層
を設けることができる。こうすれば、基板の内部を伝搬
する光が表示に寄与することなく外部へ無意味に放射さ
れることを防止できる。

【００１３】（４）上記構成の液晶装置に関しては、
照明手段によって一対の基板の側面の全周に光を照射す
ることができる。こうすれば、両面表示方式の液晶装置
において非常に明るい表示を行うことができる。

【００１４】（５）次に、本発明に係る電子機器は、
液晶装置と、その液晶装置を収容する筐体とを有する電
子機器において、前記液晶装置は、（１）から（４）の
各項に記載した液晶装置によって構成されることを特徴
とする。このような電子機器としては、例えば、携帯電
話機、携帯情報端末機等が考えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
に係る液晶装置の一実施形態を示している。この液晶装
置は、液晶パネル１Ａに照明装置５及び液晶駆動用ＩＣ
（図示せず）を組み付けることによって構成される。本
実施形態の液晶パネル１Ａは、アクティブ素子を用いな
い単純マトリクス方式の液晶パネルとする。

【００１６】この液晶パネル１Ａは、シール材２によっ
て周辺が接合された一対の基板、すなわちコモン基板３
ａ及びセグメント基板３ｂを有する。これらの基板の間
隔、いわゆるセルギャップＧはスペーサ４によって一定
の大きさに維持され、そのセルギャップ内に液晶６が封
止される。

【００１７】コモン基板３ａは透明な材料基板７ａを有
し、その材料基板７ａの内側表面にコモン電極８ａが所
定形状にパターニングされ、さらにその上に配向膜９ａ
が成膜される。また、材料基板７ａの外側表面には、そ
の表面のほぼ全域に偏光板１１ａが貼着され、さらにそ
の材料基板７ａの表面の一部領域に第１反射層１２ａが
設けられる。

【００１８】コモン基板３ａに対向するセグメント基板
３ｂは透明な材料基板７ｂを有する。この材料基板７ｂ
の内側表面にはセグメント電極８ｂが所定形状にパター
ニングされ、さらにその上に配向膜９ｂが成膜される。
また、材料基板７ｂの外側表面には、その表面のほぼ全
域に偏光板１１ｂが貼着され、さらにその材料基板７ｂ
の表面の一部領域に第２反射層１２ｂが設けられる。こ
の第２反射層１２ｂは、コモン基板３ａ側の第１反射層
１２ａが設けられていない領域に対応して設けられる。
すなわち、第１反射層１２ａと第２反射層１２ｂとは、
平面的に見て互いに位置を補完する関係で設けられてい
る。

【００１９】液晶パネル１Ａの側面には照明装置５が配
設される。この照明装置５は、例えば図２に示すよう
に、液晶パネル１Ａの４辺のうちの１辺に対応して設け
られた導光部材１３と、その導光部材１３の端部に設け
られた光源１４とによって形成される。導光部材１３
は、一端から取り込んだ光をライン状に出射する構造を
有しており、そのライン状に出射する光が一対の材料基
板７ａ及び７ｂの側面に照射される。このような構造
は、例えば図１において、液晶パネル１Ａの側面に対応
する部分１３ａに、光を横方向へ導くための適宜の凹凸
パターンを形成し、それ以外の表面領域に反射層１７を
設けることによって達成できる。なお、照明装置５から
の光が無意味に外部へ放散するのを防止するため、各材
料基板７ａ及び７ｂの反対側の端部に光反射層１６を設
けることが望ましい。

【００２０】なお、照明装置５は、液晶パネル１Ａの１
辺のみならず、その側面の全周にわたって配設すること
もでき、こうすれば、液晶パネル１Ａの全面を均一に照
明することができる。

【００２１】以上の構成において、材料基板７ａ及び７
ｂは、例えばガラス、プラスチック等といった透明な材
料によって形成される。また、コモン電極８ａ及びセグ
メント電極８ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide：
インジウムスズ酸化物）によって形成される。また、配
向膜９ａ及び９ｂは、例えばポリイミド等によって形成
される。また、偏光板１１ａ及び１１ｂは、周知の通
り、ある一方向を向く直線偏光を透過させ、それ以外の
偏光を吸収等によって透過させない機能を有する偏光分
離要素である。

【００２２】第１反射層１２ａ及び第２反射層１２ｂは
非透明材料によって形成されるので、本実施形態の液晶
パネル１Ａでは、各反射層１２ａ及び１２ｂの正面側が
観察側であり、観察者は矢印Ｃで示す表裏両面から液晶
パネル１Ａを観察して像を確認する。つまり、本実施形
態では、１つの液晶パネル１Ａの表裏両側に像を表示す
ることができる。

【００２３】今、太陽光等といった外部光を用いて反射
型の液晶パネルとして表示を行う場合を考えれば、図３
に示すように、第１反射層１２ａ及び第２反射層１２ｂ
で反射する光と偏光板１１ａ及び１１ｂによって吸収さ
れる光との間のコントラストによって、液晶パネル１Ａ
の表裏両側に像が表示される。

【００２４】また、外部光を利用できない暗所において
は、照明装置５から出射して各材料基板７ａ及び７ｂに
よって平面方向へ導かれる光によって、液晶パネル１Ａ
の表裏両側に像が表示される。

【００２５】（第２実施形態）図４は、本発明に係る液
晶装置の他の実施形態を示している。この図において、
図１に示した部材と同じものは同じ符号を付して示すこ
とにして、それらについての説明は省略する。本実施形
態に係る液晶パネル１Ｂが図１に示す液晶パネル１Ａと
異なる点は、コモン基板３ａを構成する素材基板７ａの
外側表面の全域及びセグメント基板３ｂを構成する素材
基板７ｂの外側表面の全域に、それぞれ、反射偏光子２
１ａ，２１ｂを設けること及びそれらの反射偏光子２１
ａ，２１ｂの外側表面の全域に、それぞれ、偏光板２２
ａ，２２ｂを貼着したことである。

【００２６】これらの反射偏光子２１ａ，２１ｂについ
て説明すれば次の通りである。一般的な偏光板が、ある
一方向を向く直線偏光を透過させると共にそれ以外の偏
光を吸収、分散等によって透過させないという機能を奏
するのに対し、これらの反射偏光子２１ａ，２１ｂは、
ある一方向の直線偏光を透過させると共にそれ以外の直
線偏光を反射し、特に、透過偏光軸に対して直角方向の
直線偏光は全反射するという機能を奏するものである。

【００２７】このような反射偏光子は、国際公開され
た国際出願（国際出願番号ＷＯ９５／１７６９２又はＷ
Ｏ９５／２７９１９）に開示されたように、薄膜を多数
枚積層した構造の偏光分離フィルムや、コレステリッ
ク液晶層の両側又は片側に（１／４）λ板を配設した構
造の偏光分離板や、ブリュースターの角度を利用して
反射偏光と透過偏光とに分離する構造の偏光分離部材
（ＳＩＤ９２ＤＩＧＥＳＴ第４２７頁から第４２
９頁）や、あるいはホログラムを利用した偏光分離部
材等を用いて構成できる。

【００２８】この反射偏光子２１ａ，２１ｂは、例えば
図５に示すように、２種類の層Ａ，Ｂを交互に積層して
形成される複数層構造を有し、そして、それらの複数層
Ａ，Ｂのうち積層方向に互いに隣り合う２層間におい
て、ある一方向の屈折率はそれら２層間で等しく、それ
と直角方向の屈折率はそれら２層間で異なるように設定
し、さらに、個々の層の層厚に変化を持たせている。

【００２９】図５において、ＸＹＺの直交３軸方向を考
えるとき、Ａ，Ｂの２層は例えば押出し成形によって多
層状態に形成され、さらに、一方向（例えば、Ｘ方向）
に沿って引き延ばされ、他の一方向（すなわち、Ｙ方
向）には引き延ばされない。すなわち、Ｘ軸方向が延伸
方向であり、Ｙ軸方向がそれに対する横方向である。Ｂ
材料は屈折率ｎ_Ｓ（例えば、ｎ_Ｓ＝１．６４）を有し、
これは延伸処理によっても実質的に変化しない。一方、
Ａ材料は延伸処理によって屈折率が変化する特性を有す
る。例えば、Ａ材料から成るシートを一軸方向に延伸処
理すると、延伸方向（すなわち、Ｘ方向）に一つの屈折
率ｎ_ＡＸ（例えば、ｎ_ＡＸ＝１．８８）を有し、横方向
（すなわち、Ｙ方向）には異なる屈折率ｎ_ＡＹ（例え
ば、ｎ_ＡＹ＝１．６４）を有するようになる。

【００３０】Ａ，Ｂ材料から成る図５の積層構造をＸ方
向へ延伸すれば、その延伸方向に関して大きな屈折率差
Δｎ＝１．８８−１．６４＝０．２４が発生する。その
一方、それと直角なＹ方向に関しては、Ａ，Ｂ各層間の
屈折率差Δｎ＝１．６４−１．６４＝０であり、屈折率
に差は生じない。このような光学特性のため、本反射偏
光子に光が入射すると、その入射光のうち透過軸Ｅ方向
の偏光成分（ａ）はこの反射偏光子を透過する。他方、
入射光のうちの吸光軸Ｆ方向の偏光成分（ｂ）は屈折率
差Δｎに直面することになり、それ故、その部分で反射
する。

【００３１】さらに、Ａ，Ｂ各層間の層厚ｔ１，ｔ２，
ｔ３，… … … は少しずつ寸法に変化が加えられ、
それ故、図６に示すように各層の境界面で波長の異なっ
た光（ｂ−１）、（ｂ−２）、… … … を反射でき
るようになっている。つまり、層厚を異ならせたＡ，Ｂ
２種類の多層構造により、あらゆる種類の波長を含む光
を効率良く反射することが可能となる。

【００３２】ところで、各層の層厚ｔ１，ｔ２，ｔ３，
… … … が全ての波長の光を反射するような厚さに
組み合わされれば、最終的に得られる反射光は白色光と
なる。一方、各層の層厚ｔ１，ｔ２，ｔ３，… … …
を適当な組み合わせに設定すれば、希望の波長、すな
わち希望の色の光だけを選択的に反射偏光子によって反
射できる。

【００３３】本実施形態では図７に示すように、液晶パ
ネル１Ｂの全面にわたって、反射偏光子２１ａ及び２１
ｂで反射する光と液晶パネル１Ｂを透過する光との間の
コントラストによって液晶パネル１Ｂの全面にわたって
表裏両面で像を表示することができる。また、外部光を
利用できない暗所においては、照明装置５から出射して
各材料基板７ａ及び７ｂによって平面方向へ導かれる光
によって、液晶パネル１Ｂの表裏両面に像が表示され
る。

【００３４】（第３実施形態）図８は、本発明に係る液
晶装置のさらに他の実施形態を示している。この図にお
いて、図１に示した部材と同じものは同じ符号を付して
示すことにして、それらについての説明は省略する。

【００３５】本実施形態に係る液晶パネル１Ｃは図１に
示す液晶パネル１Ａと比べて以下の点で相違する。すな
わち、コモン基板３ａの内側表面の一部領域にＡｌ（ア
ルミニウム）等によって内面電極２３ａを形成し、さら
にセグメント基板３ｂの内側表面の一部領域に同じくＡ
ｌ等によって内面電極２３ｂを形成する。内面電極２３
ａ及び２３ｂは互いに相手が設けられていない領域、つ
まり、平面的に見て互いに位置を補完する関係に設けら
れている。

【００３６】そして、セグメント基板３ｂの外側表面に
おいて相手側基板３ａ上の内面電極２３ａに対向して偏
光板１１ｂを貼着する。また、コモン基板３ａの外側表
面において相手側基板３ｂ上の内面電極２３ｂに対向し
て偏光板１１ａを貼着する。

【００３７】この実施形態では、各基板３ａ及び３ｂに
関して部分的に内面電極２３ａ及び２３ｂを設けるの
で、セルギャップＧにはそれに対応した段差が形成され
る。しかしながら、セルギャップＧの大きさそれ自体は
液晶パネル１Ｃの全面にわたって一定に維持される。

【００３８】図１に示した実施形態では、液晶パネル１
Ａの表裏両面に１枚ずつ、合計で２枚の偏光板１１ａ及
び１１ｂが存在する。これに対し、図８に示す本実施形
態では、一方の内面電極２３ａに対して１枚の偏光板１
１ｂが存在し、他方の内面電極２３ｂに対して１枚の偏
光板１１ａが存在する。このパネル構造によれば、各領
域に関して偏光板の数を１枚減らした分だけ、このパネ
ルを通過する光の減衰を低減でき、よって、明るい表示
を得ることができる。

【００３９】本実施形態は、内面電極２３ａ及び２３ｂ
に対向する正面側が観察側であり、観察者は矢印Ｃに従
って液晶パネル１Ｃの表裏両面から表示を確認できる。
本実施形態で外部光を利用する場合には、図９に示すよ
うに、図の右側に示す一方の領域において内面電極２３
ａで反射して偏光板１１ｂを透過する光と、その偏光板
１１ｂで吸収される光との間のコントラストによって表
裏一方の側の表示が行われる。

【００４０】他方、図の左側に示す他方の領域におい
て、内面電極２３ｂで反射して偏光板１１ａを透過する
光と、その偏光板１１ａで吸収される光との間のコント
ラストによって表裏他方の側の表示が行われる。

【００４１】また、外部光を利用できない暗所において
は、照明装置５から出射して各材料基板７ａ及び７ｂに
よって平面方向へ導かれる光によって、液晶パネル１Ｃ
の表裏両面に像が表示される。

【００４２】（第４実施形態）図１０は、本発明に係る
電子機器の一実施形態である携帯情報端末機を示してい
る。この携帯情報端末機２６は第１筐体２７及び第２筐
体２８を有する。第２筐体２８は図１１及び図１０に示
すように第１筐体２７に対して開閉可能であり、その第
２筐体２８の内部には液晶装置２９が収納される。この
液晶装置２９は、例えば液晶パネル１Ａ（図１）、液晶
パネル１Ｂ（図４）、液晶パネル１Ｃ（図８）のいずれ
かを用いて構成できる。

【００４３】図１０に示すように、第２筐体２８の表面
には開口すなわち窓３１が形成され、その窓３１を通し
て液晶装置２９の表面側の一部が外部へ露出する。ま
た、図１１に示すように、第２筐体２８の裏面にも開口
すなわち窓３２が形成され、その窓３２を通して液晶装
置２９の裏面側の一部が外部へ露出する。符号３３はキ
ーボードスイッチを示している。

【００４４】今、液晶装置２９の表面側に７セグメント
表示を行い、液晶装置の裏面側にドットマトリクス表示
を行うようにすれば、携帯情報端末機２６を閉じた状態
で窓３１を通して７セグメントの表示を視認できる。ま
た、携帯情報端末機２６を開いた状態で窓３２を通して
ドットマトリクス表示を視認できる。

【００４５】（その他の実施形態）以上、好ましい実施
形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形
態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明
の範囲内で種々に改変できる。

【００４６】例えば、本発明は単純マトリクス方式の液
晶パネルに限られず、ＴＦＴ（ThinFilm Transisto
r）、ＴＦＤ（Thin Film Diode）等といった非線形素子
をアクティブ素子として用いる構造のアクティブマトリ
クス方式の液晶パネルに対しても適用できる。また、本
発明に係る電子機器は、携帯情報端末機に限られず、携
帯電話機その他任意の電子機器とすることができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係る液晶装置及び電子機器によ
れば、基板の側面に照射された光が基板の内部を伝搬し
て平面的に広がり、この光を液晶で変調することによ
り、表示を行うことができる。これにより、照明装置か
らの光を利用して液晶パネルの表裏両面に像を表示する
構造の両面透過型の液晶装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶装置の一実施形態の断面構造
を示す断面図である。

【図２】図１の液晶装置の全体の外観を示す斜視図であ
る。

【図３】図１の液晶装置に関する表示状態を模式的に示
す断面図である。

【図４】本発明に係る液晶装置の他の一実施形態の断面
構造を示す断面図である。

【図５】反射偏光子の一例の構造を模式的に示す斜視図
である。

【図６】図５の反射偏光子の機能を説明するための図で
ある。

【図７】図４の液晶装置に関する表示状態を模式的に示
す断面図である。

【図８】本発明に係る液晶装置のさらに他の一実施形態
の断面構造を示す断面図である。

【図９】図８の液晶装置に関する表示状態を模式的に示
す断面図である。

【図１０】本発明に係る電子機器の一実施形態である携
帯情報端末機を示す斜視図である。

【図１１】図１０の携帯情報端末機の筐体を開いた状態
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ液晶パネル２シール材３ａコモン基板３ｂセグメント基板４スペーサ５照明装置６液晶７ａ，７ｂ材料基板８ａコモン電極８ｂセグメント電極９ａ，９ｂ配向膜１１ａ，１１ｂ偏光板１２ａ第１反射層１２ｂ第２反射層１３導光部材１３ａ光散乱部分１４光源１６光反射層１７光反射層２１ａ，２１ｂ反射偏光子２２ａ，２２ｂ偏光板２３ａ，２３ｂ内面電極Ｅ透過軸Ｆ吸光軸Ｇセルギャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飯野聖一長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA41Z FC08 FD08 FD15 GA01 GA13 KA01 LA13 LA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を挟んで互いに対向する一対の基板
を有し、それら一対の基板の両面で表示を行う両面表示
方式の液晶装置において、前記一対の基板の側面に光を
照射する照明手段を設けたことを特徴とする液晶装置。
【請求項２】請求項１において、前記照明手段は、光
を放出する光源と、その光源からの光を前記一対の基板
の側面へ導く導光部材とを有することを特徴とする液晶
装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記一
対の基板の側面のうち光が導入される面の反対面に光反
射層を設けたことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記照
明手段は前記一対の基板の側面の全周に光を照射するこ
とを特徴とする液晶装置。
【請求項５】液晶装置と、その液晶装置を収容する筐
体とを有する電子機器において、前記液晶装置は請求項
１から請求項４の少なくともいずれか１つに記載の液晶
装置によって構成されることを特徴とする電子機器。