JPH11258593A - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射偏光板を備えた液晶表示装置及びそれを
用いた電子機器に係り、上記の反射偏光板による反射性
能を向上させて、より明るい表示が得られるようにす
る。 【解決手段】 液晶層２３を有する液晶パネル２と、該
液晶パネル２の一方の側に偏光板１を、他方の側に反射
偏光板４をそれぞれ配置してなる液晶表示装置であっ
て、上記液晶パネル２を透過して反射偏光板４に入射す
る直線偏光の偏光軸方向（楕円偏光の場合には長軸方
向）と、上記反射偏光板４の反射軸方向とが、該反射偏
光板４で反射させようとする波長毎に、それぞれ略同一
の方向となるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は液晶表示装置、特に
反射偏光板を備えた液晶表示装置、及びそれを用いた時
計や携帯電話等の電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば従来のＴＮ(Twisted Nematic)液
晶やＳＴＮ(Super-Twisted Nematic)液晶等の偏光軸を
可変な透過偏光軸可変光学素子を利用した液晶表示素子
においては、この液晶表示素子を２枚の偏光板で挟んだ
構成であり、光の利用効率が悪く、特に反射型の液晶表
示装置にあっては、表示が暗くなってしまう等の不具合
がある。

【０００３】そこで、上記２枚の偏光板のうち一方の偏
光板の代わりに反射偏光板（偏光分離器）を用いること
によって、反射効率を高め、それによって明るい表示が
得られるようにした液晶表示装置が提案されている。例
えば、特表平９−５０６９８５（国際出願公開：ＷＯ／
９５／１７６９２）及び国際出願公開：ＷＯ／９５／２
７８１９の中には反射偏光子またはリフレクティブポラ
ライザー(reflectivepolarizer)として上述の反射偏光
板が示されており、更にこの反射偏光板を用いた液晶表
示装置が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な反射偏光板をそのまま液晶表示装置に用いても必ずし
も充分に高い反射効率が得られるものではなく、また充
分に満足できる明るさの表示が得られものではなかっ
た。

【０００５】本発明は上記の問題点に鑑みて提案された
もので、反射効率を更に向上させてより明るい表示を得
ることのできる液晶表示装置、及びそれを用いた電子機
器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による液晶表示装置および電子機器は、以下
の構成としたものである。

【０００７】即ち、本発明による液晶表示装置は、液晶
層を有する液晶パネルと、該液晶パネルの一方の側に偏
光板を、他方の側に反射偏光板をそれぞれ配置してなる
液晶表示装置であって、上記液晶パネルを透過して反射
偏光板に入射する光の振動方向のうちその振幅が最大と
なる振動方向と、上記反射偏光板の反射軸方向とが、該
反射偏光板で反射させようとする波長毎に、それぞれ略
同一の方向となるようにしたことを特徴とする。尚、こ
こでいう振幅が最大となる振動方向とは、反射偏光板に
入射する光が直線偏光の場合にあってはその振動方向
（偏光軸方向）を指し、光が楕円偏光の場合にあっては
楕円偏光の長軸方向を指す。

【０００８】前記反射偏光板としては、例えば光の三原
色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対応する波長の光を反射させる構成
とし、その各波長毎に液晶パネルを透過して反射偏光板
に入射する光の振動方向のうちその振幅が最大となる振
動方向と、反射偏光板の反射軸方向とを略同一方向とな
るようにする。

【０００９】また前記の反射偏光板としては、例えば複
屈折性を有する第１のフィルムと、複屈折性を有しない
第２のフィルムとを有し、前記第１のフィルムのいずれ
かの屈折率と、前記第２のフィルムの屈折率とが実質的
に等しいもの等を用いることができる。

【００１０】さらに前記偏光板と液晶パネルとの間、も
しくは液晶パネルと反射偏光板との間には、位相差板を
介在させてもよく、さらに液晶パネルと反射偏光板との
間には光拡散層を介在させることもできる。

【００１１】また上記のような液晶表示装置は、例えば
時計や携帯電話等の電子機器の表示部等に適用すること
ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態に基づい
て本発明による液晶表示装置及びそれを用いた電子機器
を具体的に説明する。

【００１３】図１は本発明による液晶表示装置の概略構
成を示す断面図である。図示例の液晶表示装置は、偏光
板１、液晶パネル２、光散乱体３、反射偏光板４、光吸
収体５を順に重ねて配置した構成である。偏光板１とし
ては、従来公知のものを用いることができる。液晶パネ
ル２は、ガラス等よりなる一対の基板２１，２２間に液
晶層２３を介在させた構成であり、その液晶層２３とし
ては、いわゆるＴＮ型やＳＴＮ型その他従来公知の各種
の液晶を用いることができる。

【００１４】また光散乱体３としては、例えば乳白色の
プラスチックフィルムやシート等を用いることができ
る。その光散乱体３は必要に応じて設ければよく、その
光散乱体３を設けた場合には、光が均一に拡散され、設
けない場合には鏡面的反射外観となる。さらに光吸収体
５は反射偏光板４を透過した光を吸収させるためのもの
で、その光吸収体５としては、例えば光吸収性のよい黒
色のプラスチックフィルムやシート等を用いることがで
き、その材質等は適宜であり、また場合によっては省略
することもできる。

【００１５】反射偏光板４としては、例えば図２に示す
ように複屈折性を有する第１のフィルム４１と複屈折性
を有しない第２のフィルム４２とを順に複数枚積層した
ものを用いることができる。その第１と第２のフィルム
４１，４２は、それぞれ透光性を有し、かつ複屈折性を
有しない第２のフィルム４２の屈折率が、複屈折性を有
する第１のフィルム４１のいずれか一方の屈折率と略等
しいものであれば材質等は適宜である。

【００１６】具体的には例えば、複屈折性を有する第１
のフィルム４１としてポリエチレンナフサレート（ＰＥ
Ｎ；polyethylene napthalate)を５倍延伸したものを
用い、また複屈折性を有しない第２のフィルム４２とし
ては、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸との
コポリエステル（ｃｏＰＥＮ；copolyester of napht
halene dicarboxylic acid and terephthalic or
isothalic acid)を用いることができる。その第１の
フィルム４１の延伸方向の偏光の屈折率ｎ_AXは１．８
８、延伸方向と直交する偏光の屈折率ｎ_AYは１．６４で
あり、第２のフィルム４２の屈折率ｎ_Bは１．６４であ
る。

【００１７】上記のように複屈折性を有する第１のフィ
ルム４１と、複屈折性を有しない第２のフィルム４２と
を積層した反射偏光板４に光を入射させると、図３に示
すように第１のフィルムの延伸方向に直交する方向の光
Ｌ１は、上記第１と第２のフィルム４１，４２間に屈折
率の境界面がないため、そのまま透過する。尚、ここで
はこの方向を透過軸と呼ぶ。一方、上記の延伸方向と平
行な方向の光Ｌ２は、第１と第２のフィルム４１，４２
の境界面で所定の波長のみが選択的に反射され、それ以
外の光は透過する。尚、ここではこの方向を反射軸と呼
ぶ。その反射する光の波長λは、第１と第２のフィルム
４１，４２の屈折率ｎ_AXとｎ_B(ただし、ｎ_B＝ｎ_AY）、
および各フィルム４１，４２の厚さｄ_A，ｄ_Bとによって
決定される。

【００１８】それらの関係は、下記式（１）、（２）で
表すことができる。

【００１９】 ｎ_AX・ｄ_A＝（１／４＋ｍ／２）λ ‥‥‥‥‥（１） ｎ_B・ｄ_B＝（１／４＋ｍ／２）λ ‥‥‥‥‥（２） ただし、ｍは０または正の整数 従って、上記第１と第２のフィルム４１，４２の屈折率
ｎ_AX，ｎ_Bと、各フィルム４１，４２の厚さｄ_A，ｄ_Bと
を適宜選択すれば所望の波長の光を反射させることがで
きる。また上記の屈折率と厚さのいずれか一方または両
方を適宜変更することによって、それぞれ異なる波長の
光を反射させることが可能であり、更にそれらの屈折率
と厚さのいずれか一方もしくは両方が異なる複数種類の
第１と第２のフィルムを積層することによって、複数種
類の波長（色）の光を反射させることができる。

【００２０】図４は複数種類の波長の光を反射させる反
射偏光板の構成の一例を示すもので、所定の波長λａを
反射するように所定の厚さに設定した第１と第２のフィ
ルム４１・４２を複数枚重ねたものを１つのブロックａ
とし、反射波長の異なる複数種類のブロックａ、ブロッ
クｂ、ブロックｃ…を順に積層したものである。なお本
実施形態においては上記各ブロックの第１と第２のフィ
ルム４１，４２の材質はそれぞれ同一で厚さのみが異な
り、また各ブロック内の各フィルム４１，４２の厚さは
それぞれ同一に設定されている。

【００２１】上記各ブロックの第１と第２のフィルム４
１・４２の枚数は適宜であるが、一般に枚数を増やすほ
ど所定波長の光の反射率を高めることができる。例えば
前記の材質よりなる第１と第２のフィルム４１・４２を
用いた場合、両フィルム４１・４２を合わせて１０枚程
度積層すれば約５０％の反射率が得られ、２０枚程度積
層すれば約８０％の反射率が得られる。また複数個の各
ブロックの反射率、すなわち複数の波長の反射率を適宜
設定することによって反射光の色彩や明度等を調整する
こともできる。なお上記各ブロックの第１と第２のフィ
ルム４１・４２の枚数（層数）は必ずしも同数でなくて
もよい。

【００２２】上記のように構成した反射偏光板４を液晶
表示装置に適用する場合には、前記図１のように液晶パ
ネル２の下面側に配置するもので、そのときの表示原理
をＴＮ型液晶を用いた場合を例にして図５により説明す
る。尚図５において反射偏光板４の反射軸方向が図の前
後方向（表裏方向）となるように第１のフィルム４１の
延伸方向を図の前後方向（表裏方向）とした。

【００２３】図５において、液晶表示装置の外側から装
置内に入射する光Ｌは、偏光板１によりその偏光軸と平
行な方向（図の左右方向）の直線偏光成分の光のみが透
過する。その偏光板１を透過した光は、図５で左半部の
オン状態（選択電圧印加状態）においては、液晶分子が
基板面にほぼ垂直に配向しているため、偏光方向を変え
ずに液晶パネル２を透過し、さらに光散乱体３および反
射偏光板４を透過したのち光吸収体５で吸収されて暗い
表示となる。

【００２４】一方、図５で右半部のオフ状態（非選択電
圧印加状態）においては、偏光板１を通過した偏光軸と
平行な方向（図の左右方向）の直線偏光成分の光は液晶
パネル２によって偏光方向が略９０゜捻られて光散乱体
３をそのまま通過し、反射偏光板４の延伸方向と平行な
方向（図の前後方向）の直線偏光成分の光となって反射
偏光板４に入射する。その入射光は反射偏光板４によっ
て偏光方向を変えずに反射され、再び液晶パネル２に入
射する。そして、そのパネル２により再度ほぼ９０゜偏
光方向が捻られて偏光板１の偏光軸と平行な方向（図の
左右方向）の直線偏光成分の光となって偏光板１を透過
するので明るい表示となる。

【００２５】ところが、上記のように反射偏光板４で反
射させる際の反射偏光板４への入射光、すなわち液晶パ
ネル２で捻られて反射偏光板４に入射する際の光は、全
てが偏光板１の偏光軸と直角方向に向くのではなく、波
長によって僅かに方向が異なる。即ち、偏光板１を通っ
て液晶パネルに入射した光は、例えばＴＮ型液晶にあっ
ては、いわゆる旋光分散によって略直線偏光の状態で波
長毎に旋回角度が変化しで図６（ａ）のように光軸のば
らつきが生じる。なお同図（ａ）において、ｒ、ｇ、ｂ
はそれぞれ赤色、緑色、青色を代表する波長６５０ｎ
ｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの光の偏光状態を示してい
る。また同図（ａ）においてＲ、Ｇ、Ｂは略直線偏光で
あるｒ、ｇ、ｂの偏光軸方向を示している。

【００２６】一方、ＳＴＮ型の液晶にあっては図６
（ｂ）のように波長毎に長軸方向や離心率が異なる楕円
偏光となる。同図（ｂ）において、ｒ、ｇ、ｂはそれぞ
れ赤色、緑色、青色を代表する波長６５０ｎｍ、５５０
ｎｍ、４５０ｎｍの光の偏光状態を示し、Ｒ、Ｇ、Ｂは
楕円偏光であるｒ、ｇ、ｂの長軸方向を示している。

【００２７】そのため、反射偏光板４の反射軸方向（前
記図３の反射偏光板４にあっては延伸軸方向）を、図６
（ａ）における略直線偏光であるｇの偏光軸方向Ｇと平
行に配置した場合には、上記反射偏光板４によるｇの反
射光量は多いが、ｒやｂの偏光軸方向Ｒ、Ｂとは平行で
ないために、ｒやｂの反射光量はｇに比べて少なくな
る。そのために反射光は着色するという不具合がある。

【００２８】同様に反射偏光板４の反射軸方向を、図６
（ｂ）における楕円偏光であるｇの長軸方向Ｇと平行に
配置した場合には上記反射偏光板４によるｇの反射光量
は多いが、ｒやｂの偏光軸方向Ｒ、Ｂとは平行でないた
めに、ｒやｂの反射光量はｇに比べてかなり少なくな
る。そのため反射光は白色でなくかなり着色する。

【００２９】そこで、本発明においては、反射偏光板４
で反射する波長（色）毎に反射偏光板４の反射軸方向
と、液晶パネル２を透過して反射偏光板４に入射する光
の直線偏光の偏光軸方向（楕円偏光の場合にあっては長
軸方向）とを略一致させる（略平行になる）ようにした
ものである。具体的には、例えば前記図４の反射偏光板
におけるブロックａで赤（ｒ）、ブロックｂで緑
（ｇ）、ブロックｃで青（ｂ）の波長をそれぞれ反射さ
せる構成とし、その各ブロックａ〜ｃの反射軸方向（延
伸方向）を、図６における液晶パネルから反射偏光板に
入射する各波長の直線偏光の偏光軸方向（楕円偏光の場
合にあっては長軸方向）Ｒ、Ｇ、Ｂと一致させる、すな
わち略平行になるようにすればよい。

【００３０】なお、反射偏光板４で反射する波長（色）
は上記のようなＲ，Ｇ，Ｂの三種類に限らず、それ以上
設けてもよく、その場合にも各波長毎に反射偏光板４の
反射軸方向と、反射偏光板４に入射する対応する波長の
直線偏光の偏光軸方向（楕円偏光の場合には長軸方向）
とを一致させればよい。

【００３１】上記のように反射偏光板４で反射する波長
毎に、反射偏光板４の反射軸方向と、反射偏光板４に入
射する直線偏光の偏光軸方向（楕円偏光の場合には長軸
方向）とを一致させるようにしたことによって、液晶パ
ネル２から反射偏光板４に入射して反射する光の量を可
及的に増大させることが可能となり、より明るい表示を
得ることが可能となるものである。また、ＳＴＮ型の液
晶にあっては明るくなるだけでなく反射光の着色も解消
できる。

【００３２】なお反射偏光板４としては、前記のような
フィルム４１，４２以外にも例えばコレステリック液晶
層と（１／４）λ板を組み合わせたもの、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も
の（ＳＩＤ ９２ ＤＩＧＥＳＴ 第４２７頁乃至第４
２９頁）、ホログラムを利用するもの、国際公開された
国際出願（国際出願公開：ＷＯ９５／２７８１９及びＷ
Ｏ９５／１７６９２）に開示されたもの等を用いること
もできる。

【００３３】また本発明は、液晶パネル２で生じる着色
を解消するための位相差板を備えた液晶表示装置にも適
用できる。図７はその一例を示すもので、同図（ａ）は
偏光板１と液晶パネル２との間に位相差板６を介在させ
た例、同図（ｂ）は液晶パネル２と光散乱体３との間に
位相差板６を介在させた例を示す。その位相差板６とし
ては従来公知の各種材質のものが使用可能である。

【００３４】さらに本発明は、いわゆる反射型の液晶表
示装置に限らず、反射兼透過型の液晶表示装置にも適用
可能である。図８はその一例を示すもので、同図（ａ）
は前記図１における光吸収体５の代わりに光半透過体７
とバックライト８とを配置した構成、図８（ｂ）は前記
図７（ｂ）において光吸収体５の代わりに光半透過体７
とバックライト８とを配置した構成である。なお図８
（ｂ）においては位相差板６を液晶パネル２と光散乱体
３との間に配置したが、前記図７（ａ）と同様に偏光板
１と液晶パネル２との間に配置することもできる。

【００３５】上記の光半透過体７としては、例えば灰色
の半透明フィルムや、黒色のフィルムに透光孔を形成し
たもの等その他適宜である。またバックライト８として
は、図の場合は光拡散体８１の側方に光源８２と反射板
８３とを配置した構成であるが、いわゆる導光体を用い
たもの、その他各種構成のものが適用可能である。

【００３６】上記各実施形態のような液晶表示装置を、
例えば図９に示すような携帯電話Ｔの表示部Ａ等に適用
すれば、表示品質のよい携帯電話を提供することが可能
となり、また携帯電話に限らず時計その他の各種電子機
器にも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明による液晶表
示装置は、複数種類の波長を反射する反射偏光板４を液
晶パネル２の背面側に配置し、その液晶パネル２を透過
して反射偏光板４に入射する際の直線偏光の偏光軸方向
（楕円偏光の場合には長軸方向）と、上記反射偏光板４
の反射軸方向とが、該反射偏光板４で反射させようとす
る波長毎に、それぞれ略同一の方向となるようにしたか
ら、反射偏光板４による反射効率を増大させることが可
能となり、着色のない明るい液晶表示装置や電子機器を
提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施形態を示す
概略構成の説明図。

【図２】反射偏光板の概略構成を示す説明図。

【図３】反射偏光板の反射原理を示す説明図。

【図４】反射偏光板の積層構成を説明図。

【図５】反射偏光板を備えた液晶表示装置の表示原理を
示す説明図。

【図６】（ａ）、（ｂ）は液晶パネルから反射偏光板に
入射する光の状態の説明図。

【図７】本発明による液晶表示装置の他の実施形態を示
す概略構成の説明図。

【図８】本発明による液晶表示装置の他の実施形態を示
す概略構成の説明図。

【図９】本発明による液晶表示装置を適用した電子機器
としての携帯電話の斜視図。

【符号の説明】

１ 偏光板 ２ 液晶パネル ４ 反射偏光板 ５ 光吸収体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パ
   ネルの一方の側に偏光板を、他方の側に反射偏光板をそ
   れぞれ配置してなる液晶表示装置であって、 上記液晶パネルを透過して反射偏光板に入射する光の振
   動方向のうちその振幅が最大となる振動方向と、上記反
   射偏光板の反射軸方向とが、該反射偏光板で反射させよ
   うとする波長毎に、それぞれ略同一の方向となるように
   したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射偏光板を、光の三原色に対応す
   る波長の光を反射させる構成とし、その各波長毎に液晶
   パネルを透過して反射偏光板に入射する光の振動方向の
   うちその振幅が最大となる振動方向と、反射偏光板の反
   射軸方向とを略同一方向となるようにしたことを特徴と
   する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記反射偏光板は複屈折性を有する第１
   のフィルムと、複屈折性を有しない第２のフィルムとを
   含み、前記第１のフィルムのいずれかの屈折率と、前記
   第２のフィルムの屈折率とが実質的に等しいものである
   請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記偏光板と液晶パネルとの間、もしく
   は液晶パネルと反射偏光板との間に位相差板を介在させ
   てなる請求項１、２または３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 液晶表示装置を表示部として備える電子
   機器であって、 前記液晶表示装置は、 液晶層を有する液晶パネルと、該液晶パネルの一方の側
   に偏光板を、他方の側に反射偏光板をそれぞれ配置して
   なる液晶表示装置であって、 上記液晶パネルを透過して反射偏光板に入射する光の振
   動方向のうちその振幅が最大となる振動方向と、上記反
   射偏光板の反射軸方向とが、該反射偏光板で反射させよ
   うとする波長毎に、それぞれ略同一の方向となるように
   したことを特徴とする電子機器。