JP4211342B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及び電子機器に関し、特に表示面を鏡状態と画像等を表示する表示状態とに変換可能な表示装置と、これを備えた電子機器とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等の表示装置において、従来から透過表示と反射表示を可能にした半透過反射型の表示装置や、観察側から入射される自然光を利用して明るい表示を可能とする技術を備えた表示装置等が知られている。例えば、特許文献１では、表示の観察側である前側の基板と、この前側基板に対向する後側基板との内面にそれぞれ電極を設け、これら基板間に、液晶分子を１８０°〜２７０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層を備えてなる液晶素子と、該液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、液晶素子の後側に設けられた反射手段とを備えた構成の半透過反射型の液晶表示装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−４９０３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液晶表示装置においては、前側からの入射光を有効に利用して、明るい画面を得ることを目的としたもので、すなわち、前側からの入射光のうち、反射偏光板により反射された光により画面全体の明るさを底上げしたものである。また、上記公報では、その反射光を利用して明るい画面を得るための構成が開示されている。このように反射偏光板を用いた半透過反射型の液晶表示装置は幾つか提案されているものの、反射偏光板にて反射される光を鏡表示として利用する一方、特に表示状態における明るさを十分に確保するのに好適な条件等については開示されていない。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みなされたもので、表示面を鏡として好適に機能させつつ、表示状態においては十分な明るさを確保することが可能な表示装置と、それを備えた電子機器と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】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、第１の偏光を表示光として出射可能な表示手段と、該表示手段を制御する制御手段とを有し、前記表示手段は、その観察側に観測側の表面が平坦な反射型偏光選択手段を有し、前記反射型偏光選択手段は、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、前記制御手段は、前記表示手段から前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、前記反射型偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
このような表示装置によると、制御手段が表示モードにある場合、第１の偏光が表示手段から出射され、表示光として表示面にて視認される。一方、制御手段が鏡モードにある場合、第１の偏光が表示手段から出射されず、さらに当該表示手段に観察側から入射した外光に含まれる第１の偏光が、該反射型偏光選択手段を透過して観察側とは反対側の背面側に入射する一方、外光に含まれる第２の偏光が該反射型偏光選択手段にて反射されるため、当該表示装置の表示面は鏡面状に視認される。ここで、反射型偏光選択手段の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角度を０°より大きく、４５°以下の範囲に設定したため、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって表示モードの明るさが高まることとなる。したがって、当該表示装置は鏡モードと表示モードとを多肢に亙って利用できるもので、通常の観察者は鏡状態と通常の表示状態とを偏りなく併用できる表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示モード利用に適した表示装置となる。なお、本発明に言う表示面の上下軸とは、視認時における当該表示面の上下方向の軸を意味するものとする。
【０００８】
上記表示装置において、前記制御手段は、前記反射型偏光選択手段の背面側に配置された透過偏光軸可変手段であって、上記表示手段は、前記反射型偏光選択手段（第１反射型偏光選択手段とも言う）と前記制御手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備えるものとすることができる。
【０００９】
制御手段（透過偏光軸可変手段）が表示モードの状態にあっては、第１の偏光を第１反射型偏光選択手段に出射するモードとなるが、上記構成においては、制御手段と第１反射型偏光選択手段との間に第１吸収型偏光選択手段を設けたため、偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを高めることが可能となる。
【００１０】
前記表示手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えるものとすることができる。この照明手段により、表示モードにおける画像等の表示状態を確実に確保可能となる。なお、照明手段の非点灯時において、前記制御手段が前記鏡モードにあるものとすることができる。鏡モードは、照明手段の非点灯と、制御手段による光遮断機能とのいずれでも実現できるが、照明手段を非点灯状態とし、且つ制御手段を光遮断状態とすることによって、光漏れをさらに低減でき、鏡モードにおける鏡面状態をより良好に構成できるようになる。また、上記制御手段は、鏡モードにおいて前記表示手段からの光の出射を停止させることが好ましい。これにより鏡モードにおいて表示手段から光が出射することがなくなるため、鏡面品位を一層向上させることが可能となる。
【００１１】
また、前記制御手段と前記照明手段との間に、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記制御手段側からこの順に備えるものとすることができる。
【００１２】
この場合、照明手段から制御手段に入射される照明光の偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを一層高めることが可能となる。また、第２反射型偏光選択手段を第２吸収型偏光選択手段よりも照明手段側に設けたため、照明光のうち第２反射型偏光選択手段にて反射した反射光を、照明手段側において散乱や反射により偏光状態を変化させた上で再び観察側に戻すことが可能となるため、表示を明るく構成することが可能となる。
【００１３】
なお、上記構成の表示装置において、透過偏光軸可変手段たる制御手段は電気光学パネル、好ましくは液晶を用いた液晶パネルにて構成することができ、表示手段は該液晶パネルと上記反射型偏光選択手段とを含んだ構成とすることができる。このように液晶パネル等の電気光学パネルを制御手段として含んで表示手段を構成することで、薄型構造が可能になり、携帯機器などにも適用可能な表示装置が実現できる。
【００１４】
次に、上記目的を達成するために、透過偏光軸可変手段を備えた表示装置であって、前記透過偏光軸可変手段の観察側に配置され観測側の表面が平坦な第１偏光選択手段と、前記透過偏光軸可変手段の背面側に配置された第２偏光選択手段とを有し、前記第１偏光選択手段は、第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、前記第２偏光選択手段は、第３の偏光を透過し、前記第３の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第４の偏光を吸収及び／又は反射し、前記透過偏光軸可変手段は、前記第３の偏光の少なくとも一部を前記第１の偏光に変換可能であり、前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、前記第１偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
このような表示装置によると、第２偏光選択手段を透過して透過偏光軸可変手段に入射した第３の偏光が、該透過偏光軸可変手段にて第１の偏光に変換された場合、該第１の偏光が第１偏光選択手段を透過して表示に供されることとなる。一方、透過偏光軸可変手段に入射した第３の偏光が、該透過偏光軸可変手段にて第１の偏光に変換されない場合、該第１の偏光と交差する偏光（すなわち第２の偏光）が第１偏光選択手段に反射されるため、背面側から表示が供されることはない。この状態において、観察側に配置された第１偏光選択手段によって外光に含まれる第２の偏光が反射されることにより、表示面において鏡面状態を得ることが可能となる。ここで、第１偏光選択手段の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角度θを０°より大きく、４５°以下の範囲に設定したため、透過偏光軸が上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって背面側からの透過表示の明るさが高まることとなる。したがって、当該表示装置は第２の偏光の反射により得られる鏡面状態と、第１の偏光の透過により得られる表示状態との利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡面状態と表示状態とを偏りなく併用できる表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示状態利用用途に適した表示装置となる。なお、本発明に言う表示面の上下軸とは、視認時における当該表示面の上下方向の軸を意味するものとする。
【００１６】
上記表示装置において、前記第１偏光選択手段を第１反射型偏光選択手段とし、前記透過偏光軸可変手段と前記第１反射型偏光選択手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備える一方、前記第２偏光選択手段として、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記透過偏光軸可変手段側からこの順に備えるものとすることができる。
【００１７】
このように透過偏光軸可変手段と第１反射型偏光選択手段との間に第１吸収型偏光選択手段を設けることで、透過偏光軸可変手段が、第３の偏光を第１の偏光に変換して出射させる状態にあっては、第１の偏光を選択的に透過させる偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを高めることが可能となる。さらに、透過偏光軸可変手段の背面側に第２吸収型偏光選択手段と、第２反射型偏光選択手段とを設けたため、透過偏光軸可変手段に入射する光の偏光度も一層高いものとなり、更に表示のコントラストが高まる構成となっている。また、第２反射型偏光選択手段を第２吸収型偏光選択手段よりも照明手段側に設けたため、照明光のうち第２反射型偏光選択手段にて反射した反射光を、照明手段側において散乱や反射により偏光状態を変化させた上で再び観察側に戻すことが可能となるため、表示を明るく構成することが可能となる。
【００１８】
前記第２偏光選択手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えるものとすることができる。この照明手段により、表示モードにおける画像等の表示状態を確実に確保可能となる。なお、照明手段の非点灯時において、前記透過偏光軸可変手段が前記第１の偏光を透過させない状態にあることが好ましい。第１の偏光を透過させない場合は、当該表示装置は鏡モードとなり表示面にて鏡面が視認されることとなるが、該鏡モードは、照明手段の非点灯と、透過偏光軸可変手段による第１の偏光の遮断とのいずれでも実現できるが、照明手段を非点灯状態とし、且つ透過偏光軸可変手段を第１の偏光を遮断する状態とすることによって、光漏れをさらに低減でき、鏡モードにおける鏡面状態をより良好に構成できるようになる。
【００１９】
なお、上記構成の表示装置において、透過偏光軸可変手段として液晶を用い、液晶の配向制御により透過偏光軸を変換可能にすることができる。このように液晶を用いた液晶パネル等の電気光学パネルによって本発明を構成することで、表示装置全体の薄型構造が可能になり、携帯機器などにも適用可能な表示装置が実現できる。
【００２０】
次に、上記第１偏光選択手段における観察側の表面が平坦であることが好ましい。第１偏光選択手段の観察側の表面が平坦であることにより、鏡モードの鏡面状態をより良好に実現できるとともに、表示モードにおいも観察者の目に入る外光の正反射光以外の散乱光を低減することができるため、表示状態における視認性を向上させることができる。
【００２１】
また、上記第１偏光選択手段における観察側の表面上に透明な保護膜が形成されていることが望ましい。これにより、第１偏光選択手段の観察側の表面に直接、傷が生じたり塵埃が付着したりすることを防止することができる。この場合には、保護膜の表面に硬化処理が施されているか、或いは、透明な硬質膜が形成されていることが望ましい。
【００２２】
また、上記第１偏光選択手段よりも背面側にカラーフィルタが配置されていることが好ましい。第１偏光選択手段よりも背面側にカラーフィルタを配置することで、表示モードにおいてカラー表示が可能となる。
【００２３】
さらに、上記第１偏光選択手段と上記透過偏光軸可変手段の間に位相差板が配置されていることが好ましい。この位相差板は、色付きなどを低減する光学補償板、或いは視野角特性を改善する視角補償板として用いることができる。
【００２４】
次に、本発明の電子機器は上記記載の表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、鏡モードと表示モードとを切換可能となり、特に携帯用途として、例えば携帯電話の表示部に上記表示装置を適用することで、鏡モードにおいては化粧時のコンパクトに代用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２６】
［第１実施形態］
図１は本発明の表示装置の一実施形態としての液晶表示装置の概略構成を示す断面図で、図２は同液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２に示す液晶表示装置１００においては、観察側（図示上側）から、反射偏光板１１０、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０、バックライト１６０が順次配置されている。
【００２７】
反射偏光板１１０は、反射型偏光選択手段として構成され、その透過偏光軸と平行な振動面を有する偏光成分を透過し、透過偏光軸と交差する（好ましくは直交する）方向に平行な振動面を有する偏光成分を反射するものである。反射偏光板としては、国際出願公開ＷＯ９５／２７９１９号に記載された、複数種類の相互に異なる複屈折性高分子フィルムを積層した積層体、或いはコレステリック液晶の表裏に１／４波長板を配置したものなどを用いることができる。上記積層体としては、３Ｍ社により提供されるＤＢＥＦ（商品名）を例示できる。
【００２８】
反射偏光板１１０は、図２に示すように、その透過軸（透過偏光軸）と液晶表示装置１００の表示面１０１の上下軸とのなす角θが０°より大きく、４５°以下の範囲となるように構成されている。なお、この場合の上下軸は、表示面を視認した場合の上下方向を言うものとする。
【００２９】
偏光板１２０，１５０としては、その偏光透過軸と平行な振動面を有する偏光成分を透過し、偏光透過軸と交差する（好ましくは直交する）方向に平行な振動面を有する偏光成分を吸収する公知の吸収型偏光板が用いられている。偏光板１２０と偏光板１５０は、液晶表示装置１００の構成上必要な配置、例えば液晶パネル１４０が９０°ツイスト角を有するＴＮ液晶セルである場合には直交ニコル配置に設定される。
【００３０】
偏光板１２０は、その偏光透過軸が反射偏光板１１０の偏光透過軸と一致するように配置されている。反射偏光板１１０の偏光透過軸と偏光板１２０の偏光透過軸との交差角は必ずしも０°である必要はないが、交差角が大きくなるに従って表示のコントラストは低下するので、例えば交差角が１５°以下であることが好ましく、特に５°以下であることが好ましい。
【００３１】
光学的には偏光板１２０は省略することができる。ただし、一般に反射偏光板１１０の偏光選択度（入射した自然光に対する透過光中の、偏光透過軸に平行な振動面を有する偏光成分の割合）は吸収型の偏光板に比べて低いため、偏光板１２０を省略すると、バックライト１６０からの透過光を利用した表示モードにおけるコントラストが低下する。なお、偏光板１５０としては、偏光板１２０のような吸収型偏光板ではなく、上記反射偏光板１１０と同様に構成された反射偏光板を用いることも可能である。
【００３２】
位相差板１３０は、特に液晶パネル１４０がＳＴＮモードである場合には、バックライト１６０からの透過光を利用した表示の着色を低減するための光学補償板として機能する。また、液晶表示の視野角依存性を向上させる視角補償板として機能するように構成することもできる。なお、位相差板１３０を設けなくても表示自体は可能である。
【００３３】
液晶パネル１４０は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板１４１，１４２を含んで構成され、基板間の電圧変化に基づいて当該液晶表示装置１００を表示モードと鏡モードとの間で切換可能にする制御手段として構成されている。基板１４１の内面上にはカラーフィルタ１４４が形成され、カラーフィルタ１４４には、例えば赤、緑、青等の複数色の着色層が、所定の配列パターン（ストライプ配列、デルタ配列、斜めモザイク配列など）で配列されている。これらの着色層は透明な保護膜で覆われることが好ましい。
【００３４】
また、カラーフィルタ１４４上には、ＩＴＯ等で構成された透明電極１４５が上記着色層の配列に対応した配列で形成されている。透明電極１４５上にはポリイミド樹脂等で構成される配向膜１４６が形成されている。また、基板１４２の内面上には、上記と同様の透明電極１４７及び配向膜１４８が形成されている。
【００３５】
上記のパネル構造においては、パネル構造を構成する一対の基板が、その素材としてガラス（石英を含む）を用いたもの、樹脂（プラスチック）を用いたもの、或いは一方にガラス、他方に樹脂を用いたもののいずれであっても良い。特に、基板の素材として樹脂材料を用いることによって装置の薄型化を図ることができるとともに、耐衝撃性の向上を図ることができる。
【００３６】
上記の基板１４１，１４２は、シール材１４３を介して貼り合わせられ、その内部に液晶１４９が封入されている。このようにして構成された液晶パネル１４０の液晶モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等が好ましい。これらの液晶モードによる表示方法においては、いずれも偏光板を用いて表示態様を実現するように構成されているため、比較的低い駆動電圧で高い表示品位を得ることができ、特に携帯型電子機器に搭載する場合に望ましい。
【００３７】
また、液晶パネル１４０の駆動モードとしては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）やＴＦＤ（Thin Film Diode）等の能動素子を用いたアクティブマトリクス駆動等のアクティブ駆動モードと、上記のような能動素子を用いない単純駆動若しくはマルチプレックス駆動等のパッシブ駆動モードのいずれであってもよい。
【００３８】
バックライト１６０は、背後から液晶パネル１４０に対して略均一な照度で照明を行うことができるものである。具体的には、導光板１６２と、この導光板１６２の端面部に配置された光源１６１とを含む端面発光型のバックライトが適用されている。導光板１６２には、光源１６１から導入された光を液晶パネル１４０側に略均一に導くための金属層や印刷層などの光反射要素若しくは光散乱要素１６３が設けられている。なお、端面発光型以外にも、導光板と、この導光板の背面に配置された光源とを含む背面発光型のバックライトなどを適用することも可能である。
【００３９】
本実施形態において、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０及びバックライト１６０は、反射偏光板１１０に対して所定の偏光軸を備えた偏光（第１の偏光）のみを出射する表示手段として機能している。バックライト１６０からの透過光を利用した表示が行われる表示モードにおいては、液晶パネル１４０内に構成された複数の画素についてそれぞれ第１の偏光の出射の有無、若しくは第１の偏光の出射量が制御され、その結果、所定の表示画像が構成される。
【００４０】
本実施形態の液晶表示装置１００では、バックライト１６０を点灯状態とし、液晶パネル１４０の各透明電極１４５，１４７の間に印加する電圧を制御することにより、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０により構成される液晶表示体で所定の表示を行うことによって、偏光板１２０から出射される光が反射偏光板１１０を透過して視認される表示モードを実現することができる。一方、上記の液晶表示体をオフ状態（光遮断状態）にする、すなわち液晶表示体の全画素を光遮断状態とするか、或いはバックライト１６０を非点灯状態とすることによって、表示面１０１が鏡のように視認される鏡モードを実現することができる。
【００４１】
液晶表示体１００には、通常の使用状態において外光Ｏが観察側から入射するが、その外光Ｏのうち、反射偏光板１１０の偏光透過軸と平行な振動面を有する偏光成分は反射偏光板１１０を透過して内部に導入され、反射偏光板１１０の偏光透過軸と直交する振動面を有する偏光成分は反射偏光板１１０により反射され、反射光Ｒとして観察側に戻る。一方、バックライト１６０から放出された照明光は、偏光板１５０を通過して直線偏光になり、液晶パネル１４０にてその偏光状態が変換されるか、或いはそのまま変換されることなく通過し、偏光板１２０においてその偏光透過軸に平行な振動面を有する偏光成分のみが出射される。この偏光成分は、反射偏光板１１０もそのまま透過し、観察側において視認される。したがって、液晶表示体が所定の表示画像を表示する状態にあれば、その表示画像に応じて形成される透過領域において、光は透過し、反射偏光板１１０を透過して透過光Ｔとして視認される。
【００４２】
ここで、表示モードにおいては、上記透過光Ｔによって所定の表示画像が視認されるが、そのとき、外光Ｏに起因する反射光Ｒが存在するため、表示画像の視認性が低下するように思われる。しかし、外光Ｏは通常、主としてユーザ（観察者）の観察方向とは異なる方向から液晶表示装置１００に入射するので、反射偏光板１１０にて生ずる反射光Ｒ（正反射光）のうちユーザの目に直接入射する光量は少なく、大部分はユーザの目とは異なる方向に反射されていく。したがって、透過光Ｔが十分に強ければ、反射光Ｒによる表示画像の視認性の低下は限定されたものとなる。
【００４３】
一方、鏡モードにおいては、液晶表示体が光遮断状態となることにより、或いはバックライト１６０が非点灯状態となることにより、透過光Ｔは殆ど存在しなくなるため、その分、反射光Ｒが強く感じられることとなり、表示面全体が鏡状に視認される。なお、鏡モードを構成する場合、液晶表示体を光遮断状態にするとともに、バックライト１６０を非点灯状態にすることが好ましい。このようにすると、光漏れをほぼ完全に防止することができるため、透過光Ｔをさらに低減することが可能となり、より良好な鏡面状態を得ることができる。
【００４４】
本実施形態では、図２に示したように、反射偏光板１１０が、その透過軸（透過偏光軸）と液晶表示装置１００の表示面１０１の上下軸とのなす角θを０°より大きく、４５°以下の範囲となるように構成されているため、透過軸（透過偏光軸）が表示面１０１の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラス１０５を装着したユーザ（観察者）にとって表示モードにおける明るさが高まるものとされている。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００は、表示モード及び鏡モードを兼備した表示装置としての利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡モードと表示モードとを偏りなく併用できる液晶表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示モード利用用途に適した液晶表示装置となる。なお、θが０°の場合、鏡表示を利用することができなくなる一方、θが４５°を超えると、偏光サングラス越しに明るい表示状態が得られなくなる場合がある。
【００４５】
また、本実施形態では、反射偏光板１１０の観察側の表面は平坦であることが望ましい。反射偏光板１１０の観察側の表面が平坦であれば、上記鏡面状態をより良好に構成でき、鏡としての品位を高めることができるとともに、表面が平坦でない場合に生じ得る、表示モードにおいて光強度の高い外光Ｏの正反射光がユーザの目に入り易くなるといった事態が発生しなくなるため、表示画像の視認性の低下を防止できる。上記表面は、特に可視光領域において光学的に平坦（オプティカルフラット）であることが好ましい。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る第２実施形態の液晶表示装置について説明する。この実施形態では、上記第１実施形態と同様の構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態では、観察側から順に、反射偏光板１１０、吸収偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、吸収偏光板１５０、反射偏光板１７０、バックライト１６０が配置されている。
【００４７】
ここで、反射偏光板１７０は、反射偏光板１１０と同じものであるが、その透過偏光軸が偏光板１５０の透過偏光軸と一致する態様で配置されている。また、反射偏光板１７０は、バックライト１６０から出射された照明光のうち、偏光板１５０を透過しない偏光成分をバックライト１６０側に反射する。この反射された偏光成分は、導光板１６２内に入射し、少なくとも一部の偏光状態が変化して再び観察側に反射され、その一部が反射偏光板１７０及び偏光板１５０を透過し、透過光Ｔの一部となる。したがって、第１実施形態では表示に利用されなかった光の一部を再利用することが可能となるため、表示モードにおける表示画像の明るさを向上させることができ、該表示モードの表示品位を高めることが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態において、偏光板１５０を省略して反射偏光板１７０のみで液晶表示体の表示を可能にすることもできる。ただし、この場合には、反射偏光板１７０の偏光選択度（透過偏光軸と平行な振動面を有する偏光成分の透過率、或いは透過偏光軸と直交する振動面を有する偏光成分の反射率）が吸収型の偏光板に比して低いことから、表示のコントラストが低下したり、表示の明るさが低下したりする。また、外光Ｏのうち、観察側の反射偏光板１１０を透過した光の少なくとも一部（例えば光遮断状態にある画素に入射する光）が、反射偏光板１７０において反射されて、その反射により表示画像の視認性が低下する惧れもある。
【００４９】
［第３実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る第３実施形態の液晶表示装置について説明する。この第３実施形態では、第２実施形態と同様の構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態では、観察側から順に、反射偏光板１１０、吸収偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、吸収偏光板１５０、反射偏光板１７０、バックライト１６０が配置されているが、さらに、反射偏光板１１０の観察側の表面上に、透明な保護膜１１１が形成されている。
【００５０】
保護膜１１１は、アクリル樹脂、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などの薄膜で構成できる。特に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などの無機ガラスと同等以上の硬度を有する硬質保護膜であることが好ましい。保護膜は透明な素材で構成されたフィルムやシートなどを貼着したものであってもよく、反射偏光板１１０の表面上に、塗布、蒸着、スパッタリング等により直接成膜したものであってもよい。
【００５１】
このように本実施形態の液晶表示装置では、反射偏光板１１０の観察側の表面上に透明な保護膜１１１が形成されているため、反射偏光板１１０の表面に傷が付いたり、異物が付着したりすることを防止ないし抑制することが可能となり、特に鏡面状態を良好に構成することが可能となる。
【００５２】
なお、第１〜第３実施形態の液晶表示装置において、バックライト１６０と偏光板１５０（若しくは反射偏光板１７０）との間に、拡散フィルム、プリズムシート等を設けることもできる。この場合、バックライト１６０からの透過光による表示において正面方向の輝度を向上させることが可能となる。また、特に反射偏光板１７０とバックライト１６０との間に設けた場合には、反射偏光板１７０にて反射して戻ってきた光を、該拡散フィルム、プリズムシートにより偏光解消することが可能となる。
【００５３】
［第４実施形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る第４実施形態の電子機器について説明する。本発明の電子機器の一実施形態たる携帯電話１０００は、本体部１００１と、表示体部１００２とを有し、表示体部１００２の内部に上記液晶表示装置１００が配置され、表示体部１００２にて表示画面１００３を視認できるように構成されている。このような携帯電話１０００によると、各種操作や各種状況に応じて、表示画面１００３において、表示モードによる所定の表示画面や、鏡モードによる鏡面を視認することできるようになる。
【００５４】
以上、本発明の表示装置に係る液晶表示装置、及び本発明の電子機器に係る携帯電話の実施形態をそれぞれ示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、表示装置として電気光学装置の一種である液晶表示装置の例を示したが、本発明はこれに限定されず、エレクトロルミネッセンス装置、特に有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置や、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置、電気泳動装置、薄型のブラウン管、液晶シャッタ等を用いた小型テレビなどの各種の電気光学装置に適用できる。なお、特に自発光型の発光部を備える表示装置においては、当該発光部を非点灯とする制御により、鏡モードを得ることができる。
【００５５】
［実施例］
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。
まず、図１に示した第１実施形態の液晶表示装置１００を用意し、この液晶表示装置において、反射偏光板１１０の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角θを０°〜６０°まで変化させて、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した輝度計でθの値毎に表示モードの明るさを評価するとともに、同じくθの値毎に鏡モードにおける表示の視認性を評価した。
【００５６】
なお、スポット光源を、液晶表示装置の表示面の法線方向から該表示面の上側に２０°傾けて当該液晶表示装置に照射し、法線方向から逆の２０°方向（下側）に反射する正反射光（−２０°）の輝度を輝度計で測定した。また、偏光サングラスを装着していない輝度計で、前述の表示モードの明るさを測定したときの明るさが１になるように規格化を行った。さらに、そのときの鏡モードの視認性も同時に確認し、鏡モードにおける各視認性の評価は、この場合に対する相対評価を行ったものである。
結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
このようにθ＝０°のときは最も明るい透過表示状態を得ることができるが、反射偏光板１１０の反射軸と、偏光サングラスの透過軸とが直交してしまうため、鏡状態を視認することができなかった。また、θが４５°を超え、例えばθ＝６０°のときは、表示モードにおいて十分な明るさを得ることができなかった。一方、θが０°より大きく４５°以下のとき、十分に明るい表示状態を得ることができた。また、鏡モードの視認性も確保できた。
【００５９】
以上の結果から、θを０°より大きく４５°以下とすることで、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって鏡表示の明るさが高まることが分かる。このように、本発明に係る本実施形態の液晶表示装置は、表示モードと鏡モードとを兼備した表示装置としての利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡状態と通常の表示状態とを偏りなく併用でき、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に鏡利用用途に適することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図２】 同じく第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。
【図３】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図４】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図５】 本発明の第４実施形態の電子機器の概略構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１００ 液晶表示装置（表示装置）、１１０ 反射偏光板、１２０ 吸収偏光板、１４０ 液晶パネル、１５０ 吸収偏光板、１６０ バックライト
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及び電子機器に関し、特に表示面を鏡状態と画像等を表示する表示状態とに変換可能な表示装置と、これを備えた電子機器とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等の表示装置において、従来から透過表示と反射表示を可能にした半透過反射型の表示装置や、観察側から入射される自然光を利用して明るい表示を可能とする技術を備えた表示装置等が知られている。例えば、特許文献１では、表示の観察側である前側の基板と、この前側基板に対向する後側基板との内面にそれぞれ電極を設け、これら基板間に、液晶分子を１８０°〜２７０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶層を備えてなる液晶素子と、該液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、液晶素子の後側に設けられた反射手段とを備えた構成の半透過反射型の液晶表示装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−４９０３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記液晶表示装置においては、前側からの入射光を有効に利用して、明るい画面を得ることを目的としたもので、すなわち、前側からの入射光のうち、反射偏光板により反射された光により画面全体の明るさを底上げしたものである。また、上記公報では、その反射光を利用して明るい画面を得るための構成が開示されている。このように反射偏光板を用いた半透過反射型の液晶表示装置は幾つか提案されているものの、反射偏光板にて反射される光を鏡表示として利用する一方、特に表示状態における明るさを十分に確保するのに好適な条件等については開示されていない。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑みなされたもので、表示面を鏡として好適に機能させつつ、表示状態においては十分な明るさを確保することが可能な表示装置と、それを備えた電子機器と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】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、第１の偏光を表示光として出射可能な表示手段と、該表示手段を制御する制御手段とを有し、前記表示手段は、その観察側に観測側の表面が平坦な反射型偏光選択手段を有し、前記反射型偏光選択手段は、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、前記制御手段は、前記表示手段から前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、前記反射型偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００７】
このような表示装置によると、制御手段が表示モードにある場合、第１の偏光が表示手段から出射され、表示光として表示面にて視認される。一方、制御手段が鏡モードにある場合、第１の偏光が表示手段から出射されず、さらに当該表示手段に観察側から入射した外光に含まれる第１の偏光が、該反射型偏光選択手段を透過して観察側とは反対側の背面側に入射する一方、外光に含まれる第２の偏光が該反射型偏光選択手段にて反射されるため、当該表示装置の表示面は鏡面状に視認される。ここで、反射型偏光選択手段の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角度を０°より大きく、４５°以下の範囲に設定したため、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって表示モードの明るさが高まることとなる。したがって、当該表示装置は鏡モードと表示モードとを多肢に亙って利用できるもので、通常の観察者は鏡状態と通常の表示状態とを偏りなく併用できる表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示モード利用に適した表示装置となる。なお、本発明に言う表示面の上下軸とは、視認時における当該表示面の上下方向の軸を意味するものとする。
【０００８】
上記表示装置において、前記制御手段は、前記反射型偏光選択手段の背面側に配置された透過偏光軸可変手段であって、上記表示手段は、前記反射型偏光選択手段（第１反射型偏光選択手段とも言う）と前記制御手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備えるものとすることができる。
【０００９】
制御手段（透過偏光軸可変手段）が表示モードの状態にあっては、第１の偏光を第１反射型偏光選択手段に出射するモードとなるが、上記構成においては、制御手段と第１反射型偏光選択手段との間に第１吸収型偏光選択手段を設けたため、偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを高めることが可能となる。
【００１０】
前記表示手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えるものとすることができる。この照明手段により、表示モードにおける画像等の表示状態を確実に確保可能となる。なお、照明手段の非点灯時において、前記制御手段が前記鏡モードにあるものとすることができる。鏡モードは、照明手段の非点灯と、制御手段による光遮断機能とのいずれでも実現できるが、照明手段を非点灯状態とし、且つ制御手段を光遮断状態とすることによって、光漏れをさらに低減でき、鏡モードにおける鏡面状態をより良好に構成できるようになる。また、上記制御手段は、鏡モードにおいて前記表示手段からの光の出射を停止させることが好ましい。これにより鏡モードにおいて表示手段から光が出射することがなくなるため、鏡面品位を一層向上させることが可能となる。
【００１１】
また、前記制御手段と前記照明手段との間に、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記制御手段側からこの順に備えるものとすることができる。
【００１２】
この場合、照明手段から制御手段に入射される照明光の偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを一層高めることが可能となる。また、第２反射型偏光選択手段を第２吸収型偏光選択手段よりも照明手段側に設けたため、照明光のうち第２反射型偏光選択手段にて反射した反射光を、照明手段側において散乱や反射により偏光状態を変化させた上で再び観察側に戻すことが可能となるため、表示を明るく構成することが可能となる。
【００１３】
なお、上記構成の表示装置において、透過偏光軸可変手段たる制御手段は電気光学パネル、好ましくは液晶を用いた液晶パネルにて構成することができ、表示手段は該液晶パネルと上記反射型偏光選択手段とを含んだ構成とすることができる。このように液晶パネル等の電気光学パネルを制御手段として含んで表示手段を構成することで、薄型構造が可能になり、携帯機器などにも適用可能な表示装置が実現できる。
【００１４】
次に、上記目的を達成するために、透過偏光軸可変手段を備えた表示装置であって、前記透過偏光軸可変手段の観察側に配置され観測側の表面が平坦な第１偏光選択手段と、前記透過偏光軸可変手段の背面側に配置された第２偏光選択手段とを有し、前記第１偏光選択手段は、第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、前記第２偏光選択手段は、第３の偏光を透過し、前記第３の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第４の偏光を吸収及び／又は反射し、前記透過偏光軸可変手段は、前記第３の偏光の少なくとも一部を前記第１の偏光に変換可能であり、前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、前記第１偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
このような表示装置によると、第２偏光選択手段を透過して透過偏光軸可変手段に入射した第３の偏光が、該透過偏光軸可変手段にて第１の偏光に変換された場合、該第１の偏光が第１偏光選択手段を透過して表示に供されることとなる。一方、透過偏光軸可変手段に入射した第３の偏光が、該透過偏光軸可変手段にて第１の偏光に変換されない場合、該第１の偏光と交差する偏光（すなわち第２の偏光）が第１偏光選択手段に反射されるため、背面側から表示が供されることはない。この状態において、観察側に配置された第１偏光選択手段によって外光に含まれる第２の偏光が反射されることにより、表示面において鏡面状態を得ることが可能となる。ここで、第１偏光選択手段の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角度θを０°より大きく、４５°以下の範囲に設定したため、透過偏光軸が上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって背面側からの透過表示の明るさが高まることとなる。したがって、当該表示装置は第２の偏光の反射により得られる鏡面状態と、第１の偏光の透過により得られる表示状態との利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡面状態と表示状態とを偏りなく併用できる表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示状態利用用途に適した表示装置となる。なお、本発明に言う表示面の上下軸とは、視認時における当該表示面の上下方向の軸を意味するものとする。
【００１６】
上記表示装置において、前記第１偏光選択手段を第１反射型偏光選択手段とし、前記透過偏光軸可変手段と前記第１反射型偏光選択手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備える一方、前記第２偏光選択手段として、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記透過偏光軸可変手段側からこの順に備えるものとすることができる。
【００１７】
このように透過偏光軸可変手段と第１反射型偏光選択手段との間に第１吸収型偏光選択手段を設けることで、透過偏光軸可変手段が、第３の偏光を第１の偏光に変換して出射させる状態にあっては、第１の偏光を選択的に透過させる偏光選択度を向上させることができ、表示モードにおける表示のコントラストを高めることが可能となる。さらに、透過偏光軸可変手段の背面側に第２吸収型偏光選択手段と、第２反射型偏光選択手段とを設けたため、透過偏光軸可変手段に入射する光の偏光度も一層高いものとなり、更に表示のコントラストが高まる構成となっている。また、第２反射型偏光選択手段を第２吸収型偏光選択手段よりも照明手段側に設けたため、照明光のうち第２反射型偏光選択手段にて反射した反射光を、照明手段側において散乱や反射により偏光状態を変化させた上で再び観察側に戻すことが可能となるため、表示を明るく構成することが可能となる。
【００１８】
前記第２偏光選択手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えるものとすることができる。この照明手段により、表示モードにおける画像等の表示状態を確実に確保可能となる。なお、照明手段の非点灯時において、前記透過偏光軸可変手段が前記第１の偏光を透過させない状態にあることが好ましい。第１の偏光を透過させない場合は、当該表示装置は鏡モードとなり表示面にて鏡面が視認されることとなるが、該鏡モードは、照明手段の非点灯と、透過偏光軸可変手段による第１の偏光の遮断とのいずれでも実現できるが、照明手段を非点灯状態とし、且つ透過偏光軸可変手段を第１の偏光を遮断する状態とすることによって、光漏れをさらに低減でき、鏡モードにおける鏡面状態をより良好に構成できるようになる。
【００１９】
なお、上記構成の表示装置において、透過偏光軸可変手段として液晶を用い、液晶の配向制御により透過偏光軸を変換可能にすることができる。このように液晶を用いた液晶パネル等の電気光学パネルによって本発明を構成することで、表示装置全体の薄型構造が可能になり、携帯機器などにも適用可能な表示装置が実現できる。
【００２０】
次に、上記第１偏光選択手段における観察側の表面が平坦であることが好ましい。第１偏光選択手段の観察側の表面が平坦であることにより、鏡モードの鏡面状態をより良好に実現できるとともに、表示モードにおいも観察者の目に入る外光の正反射光以外の散乱光を低減することができるため、表示状態における視認性を向上させることができる。
【００２１】
また、上記第１偏光選択手段における観察側の表面上に透明な保護膜が形成されていることが望ましい。これにより、第１偏光選択手段の観察側の表面に直接、傷が生じたり塵埃が付着したりすることを防止することができる。この場合には、保護膜の表面に硬化処理が施されているか、或いは、透明な硬質膜が形成されていることが望ましい。
【００２２】
また、上記第１偏光選択手段よりも背面側にカラーフィルタが配置されていることが好ましい。第１偏光選択手段よりも背面側にカラーフィルタを配置することで、表示モードにおいてカラー表示が可能となる。
【００２３】
さらに、上記第１偏光選択手段と上記透過偏光軸可変手段の間に位相差板が配置されていることが好ましい。この位相差板は、色付きなどを低減する光学補償板、或いは視野角特性を改善する視角補償板として用いることができる。
【００２４】
次に、本発明の電子機器は上記記載の表示装置を備えたことを特徴とする。このような電子機器によると、鏡モードと表示モードとを切換可能となり、特に携帯用途として、例えば携帯電話の表示部に上記表示装置を適用することで、鏡モードにおいては化粧時のコンパクトに代用することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２６】
［第１実施形態］
図１は本発明の表示装置の一実施形態としての液晶表示装置の概略構成を示す断面図で、図２は同液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２に示す液晶表示装置１００においては、観察側（図示上側）から、反射偏光板１１０、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０、バックライト１６０が順次配置されている。
【００２７】
反射偏光板１１０は、反射型偏光選択手段として構成され、その透過偏光軸と平行な振動面を有する偏光成分を透過し、透過偏光軸と交差する（好ましくは直交する）方向に平行な振動面を有する偏光成分を反射するものである。反射偏光板としては、国際出願公開ＷＯ９５／２７９１９号に記載された、複数種類の相互に異なる複屈折性高分子フィルムを積層した積層体、或いはコレステリック液晶の表裏に１／４波長板を配置したものなどを用いることができる。上記積層体としては、３Ｍ社により提供されるＤＢＥＦ（商品名）を例示できる。
【００２８】
反射偏光板１１０は、図２に示すように、その透過軸（透過偏光軸）と液晶表示装置１００の表示面１０１の上下軸とのなす角θが０°より大きく、４５°以下の範囲となるように構成されている。なお、この場合の上下軸は、表示面を視認した場合の上下方向を言うものとする。
【００２９】
偏光板１２０，１５０としては、その偏光透過軸と平行な振動面を有する偏光成分を透過し、偏光透過軸と交差する（好ましくは直交する）方向に平行な振動面を有する偏光成分を吸収する公知の吸収型偏光板が用いられている。偏光板１２０と偏光板１５０は、液晶表示装置１００の構成上必要な配置、例えば液晶パネル１４０が９０°ツイスト角を有するＴＮ液晶セルである場合には直交ニコル配置に設定される。
【００３０】
偏光板１２０は、その偏光透過軸が反射偏光板１１０の偏光透過軸と一致するように配置されている。反射偏光板１１０の偏光透過軸と偏光板１２０の偏光透過軸との交差角は必ずしも０°である必要はないが、交差角が大きくなるに従って表示のコントラストは低下するので、例えば交差角が１５°以下であることが好ましく、特に５°以下であることが好ましい。
【００３１】
光学的には偏光板１２０は省略することができる。ただし、一般に反射偏光板１１０の偏光選択度（入射した自然光に対する透過光中の、偏光透過軸に平行な振動面を有する偏光成分の割合）は吸収型の偏光板に比べて低いため、偏光板１２０を省略すると、バックライト１６０からの透過光を利用した表示モードにおけるコントラストが低下する。なお、偏光板１５０としては、偏光板１２０のような吸収型偏光板ではなく、上記反射偏光板１１０と同様に構成された反射偏光板を用いることも可能である。
【００３２】
位相差板１３０は、特に液晶パネル１４０がＳＴＮモードである場合には、バックライト１６０からの透過光を利用した表示の着色を低減するための光学補償板として機能する。また、液晶表示の視野角依存性を向上させる視角補償板として機能するように構成することもできる。なお、位相差板１３０を設けなくても表示自体は可能である。
【００３３】
液晶パネル１４０は、ガラスやプラスチック等の透明基板で構成される２枚の基板１４１，１４２を含んで構成され、基板間の電圧変化に基づいて当該液晶表示装置１００を表示モードと鏡モードとの間で切換可能にする制御手段として構成されている。基板１４１の内面上にはカラーフィルタ１４４が形成され、カラーフィルタ１４４には、例えば赤、緑、青等の複数色の着色層が、所定の配列パターン（ストライプ配列、デルタ配列、斜めモザイク配列など）で配列されている。これらの着色層は透明な保護膜で覆われることが好ましい。
【００３４】
また、カラーフィルタ１４４上には、ＩＴＯ等で構成された透明電極１４５が上記着色層の配列に対応した配列で形成されている。透明電極１４５上にはポリイミド樹脂等で構成される配向膜１４６が形成されている。また、基板１４２の内面上には、上記と同様の透明電極１４７及び配向膜１４８が形成されている。
【００３５】
上記のパネル構造においては、パネル構造を構成する一対の基板が、その素材としてガラス（石英を含む）を用いたもの、樹脂（プラスチック）を用いたもの、或いは一方にガラス、他方に樹脂を用いたもののいずれであっても良い。特に、基板の素材として樹脂材料を用いることによって装置の薄型化を図ることができるとともに、耐衝撃性の向上を図ることができる。
【００３６】
上記の基板１４１，１４２は、シール材１４３を介して貼り合わせられ、その内部に液晶１４９が封入されている。このようにして構成された液晶パネル１４０の液晶モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード等が好ましい。これらの液晶モードによる表示方法においては、いずれも偏光板を用いて表示態様を実現するように構成されているため、比較的低い駆動電圧で高い表示品位を得ることができ、特に携帯型電子機器に搭載する場合に望ましい。
【００３７】
また、液晶パネル１４０の駆動モードとしては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）やＴＦＤ（Thin Film Diode）等の能動素子を用いたアクティブマトリクス駆動等のアクティブ駆動モードと、上記のような能動素子を用いない単純駆動若しくはマルチプレックス駆動等のパッシブ駆動モードのいずれであってもよい。
【００３８】
バックライト１６０は、背後から液晶パネル１４０に対して略均一な照度で照明を行うことができるものである。具体的には、導光板１６２と、この導光板１６２の端面部に配置された光源１６１とを含む端面発光型のバックライトが適用されている。導光板１６２には、光源１６１から導入された光を液晶パネル１４０側に略均一に導くための金属層や印刷層などの光反射要素若しくは光散乱要素１６３が設けられている。なお、端面発光型以外にも、導光板と、この導光板の背面に配置された光源とを含む背面発光型のバックライトなどを適用することも可能である。
【００３９】
本実施形態において、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０及びバックライト１６０は、反射偏光板１１０に対して所定の偏光軸を備えた偏光（第１の偏光）のみを出射する表示手段として機能している。バックライト１６０からの透過光を利用した表示が行われる表示モードにおいては、液晶パネル１４０内に構成された複数の画素についてそれぞれ第１の偏光の出射の有無、若しくは第１の偏光の出射量が制御され、その結果、所定の表示画像が構成される。
【００４０】
本実施形態の液晶表示装置１００では、バックライト１６０を点灯状態とし、液晶パネル１４０の各透明電極１４５，１４７の間に印加する電圧を制御することにより、偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、偏光板１５０により構成される液晶表示体で所定の表示を行うことによって、偏光板１２０から出射される光が反射偏光板１１０を透過して視認される表示モードを実現することができる。一方、上記の液晶表示体をオフ状態（光遮断状態）にする、すなわち液晶表示体の全画素を光遮断状態とするか、或いはバックライト１６０を非点灯状態とすることによって、表示面１０１が鏡のように視認される鏡モードを実現することができる。
【００４１】
液晶表示体１００には、通常の使用状態において外光Ｏが観察側から入射するが、その外光Ｏのうち、反射偏光板１１０の偏光透過軸と平行な振動面を有する偏光成分は反射偏光板１１０を透過して内部に導入され、反射偏光板１１０の偏光透過軸と直交する振動面を有する偏光成分は反射偏光板１１０により反射され、反射光Ｒとして観察側に戻る。一方、バックライト１６０から放出された照明光は、偏光板１５０を通過して直線偏光になり、液晶パネル１４０にてその偏光状態が変換されるか、或いはそのまま変換されることなく通過し、偏光板１２０においてその偏光透過軸に平行な振動面を有する偏光成分のみが出射される。この偏光成分は、反射偏光板１１０もそのまま透過し、観察側において視認される。したがって、液晶表示体が所定の表示画像を表示する状態にあれば、その表示画像に応じて形成される透過領域において、光は透過し、反射偏光板１１０を透過して透過光Ｔとして視認される。
【００４２】
ここで、表示モードにおいては、上記透過光Ｔによって所定の表示画像が視認されるが、そのとき、外光Ｏに起因する反射光Ｒが存在するため、表示画像の視認性が低下するように思われる。しかし、外光Ｏは通常、主としてユーザ（観察者）の観察方向とは異なる方向から液晶表示装置１００に入射するので、反射偏光板１１０にて生ずる反射光Ｒ（正反射光）のうちユーザの目に直接入射する光量は少なく、大部分はユーザの目とは異なる方向に反射されていく。したがって、透過光Ｔが十分に強ければ、反射光Ｒによる表示画像の視認性の低下は限定されたものとなる。
【００４３】
一方、鏡モードにおいては、液晶表示体が光遮断状態となることにより、或いはバックライト１６０が非点灯状態となることにより、透過光Ｔは殆ど存在しなくなるため、その分、反射光Ｒが強く感じられることとなり、表示面全体が鏡状に視認される。なお、鏡モードを構成する場合、液晶表示体を光遮断状態にするとともに、バックライト１６０を非点灯状態にすることが好ましい。このようにすると、光漏れをほぼ完全に防止することができるため、透過光Ｔをさらに低減することが可能となり、より良好な鏡面状態を得ることができる。
【００４４】
本実施形態では、図２に示したように、反射偏光板１１０が、その透過軸（透過偏光軸）と液晶表示装置１００の表示面１０１の上下軸とのなす角θを０°より大きく、４５°以下の範囲となるように構成されているため、透過軸（透過偏光軸）が表示面１０１の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラス１０５を装着したユーザ（観察者）にとって表示モードにおける明るさが高まるものとされている。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００は、表示モード及び鏡モードを兼備した表示装置としての利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡モードと表示モードとを偏りなく併用できる液晶表示装置となり、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に表示モード利用用途に適した液晶表示装置となる。なお、θが０°の場合、鏡表示を利用することができなくなる一方、θが４５°を超えると、偏光サングラス越しに明るい表示状態が得られなくなる場合がある。
【００４５】
また、本実施形態では、反射偏光板１１０の観察側の表面は平坦であることが望ましい。反射偏光板１１０の観察側の表面が平坦であれば、上記鏡面状態をより良好に構成でき、鏡としての品位を高めることができるとともに、表面が平坦でない場合に生じ得る、表示モードにおいて光強度の高い外光Ｏの正反射光がユーザの目に入り易くなるといった事態が発生しなくなるため、表示画像の視認性の低下を防止できる。上記表面は、特に可視光領域において光学的に平坦（オプティカルフラット）であることが好ましい。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る第２実施形態の液晶表示装置について説明する。この実施形態では、上記第１実施形態と同様の構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態では、観察側から順に、反射偏光板１１０、吸収偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、吸収偏光板１５０、反射偏光板１７０、バックライト１６０が配置されている。
【００４７】
ここで、反射偏光板１７０は、反射偏光板１１０と同じものであるが、その透過偏光軸が偏光板１５０の透過偏光軸と一致する態様で配置されている。また、反射偏光板１７０は、バックライト１６０から出射された照明光のうち、偏光板１５０を透過しない偏光成分をバックライト１６０側に反射する。この反射された偏光成分は、導光板１６２内に入射し、少なくとも一部の偏光状態が変化して再び観察側に反射され、その一部が反射偏光板１７０及び偏光板１５０を透過し、透過光Ｔの一部となる。したがって、第１実施形態では表示に利用されなかった光の一部を再利用することが可能となるため、表示モードにおける表示画像の明るさを向上させることができ、該表示モードの表示品位を高めることが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態において、偏光板１５０を省略して反射偏光板１７０のみで液晶表示体の表示を可能にすることもできる。ただし、この場合には、反射偏光板１７０の偏光選択度（透過偏光軸と平行な振動面を有する偏光成分の透過率、或いは透過偏光軸と直交する振動面を有する偏光成分の反射率）が吸収型の偏光板に比して低いことから、表示のコントラストが低下したり、表示の明るさが低下したりする。また、外光Ｏのうち、観察側の反射偏光板１１０を透過した光の少なくとも一部（例えば光遮断状態にある画素に入射する光）が、反射偏光板１７０において反射されて、その反射により表示画像の視認性が低下する惧れもある。
【００４９】
［第３実施形態］
次に、図４を参照して、本発明に係る第３実施形態の液晶表示装置について説明する。この第３実施形態では、第２実施形態と同様の構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。本実施形態では、観察側から順に、反射偏光板１１０、吸収偏光板１２０、位相差板１３０、液晶パネル１４０、吸収偏光板１５０、反射偏光板１７０、バックライト１６０が配置されているが、さらに、反射偏光板１１０の観察側の表面上に、透明な保護膜１１１が形成されている。
【００５０】
保護膜１１１は、アクリル樹脂、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などの薄膜で構成できる。特に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２などの無機ガラスと同等以上の硬度を有する硬質保護膜であることが好ましい。保護膜は透明な素材で構成されたフィルムやシートなどを貼着したものであってもよく、反射偏光板１１０の表面上に、塗布、蒸着、スパッタリング等により直接成膜したものであってもよい。
【００５１】
このように本実施形態の液晶表示装置では、反射偏光板１１０の観察側の表面上に透明な保護膜１１１が形成されているため、反射偏光板１１０の表面に傷が付いたり、異物が付着したりすることを防止ないし抑制することが可能となり、特に鏡面状態を良好に構成することが可能となる。
【００５２】
なお、第１〜第３実施形態の液晶表示装置において、バックライト１６０と偏光板１５０（若しくは反射偏光板１７０）との間に、拡散フィルム、プリズムシート等を設けることもできる。この場合、バックライト１６０からの透過光による表示において正面方向の輝度を向上させることが可能となる。また、特に反射偏光板１７０とバックライト１６０との間に設けた場合には、反射偏光板１７０にて反射して戻ってきた光を、該拡散フィルム、プリズムシートにより偏光解消することが可能となる。
【００５３】
［第４実施形態］
次に、図５を参照して、本発明に係る第４実施形態の電子機器について説明する。本発明の電子機器の一実施形態たる携帯電話１０００は、本体部１００１と、表示体部１００２とを有し、表示体部１００２の内部に上記液晶表示装置１００が配置され、表示体部１００２にて表示画面１００３を視認できるように構成されている。このような携帯電話１０００によると、各種操作や各種状況に応じて、表示画面１００３において、表示モードによる所定の表示画面や、鏡モードによる鏡面を視認することできるようになる。
【００５４】
以上、本発明の表示装置に係る液晶表示装置、及び本発明の電子機器に係る携帯電話の実施形態をそれぞれ示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、表示装置として電気光学装置の一種である液晶表示装置の例を示したが、本発明はこれに限定されず、エレクトロルミネッセンス装置、特に有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置や、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）装置、電気泳動装置、薄型のブラウン管、液晶シャッタ等を用いた小型テレビなどの各種の電気光学装置に適用できる。なお、特に自発光型の発光部を備える表示装置においては、当該発光部を非点灯とする制御により、鏡モードを得ることができる。
【００５５】
［実施例］
本発明の効果を確認するために、以下の実験を行った。
まず、図１に示した第１実施形態の液晶表示装置１００を用意し、この液晶表示装置において、反射偏光板１１０の透過軸と、表示面の上下軸とのなす角θを０°〜６０°まで変化させて、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した輝度計でθの値毎に表示モードの明るさを評価するとともに、同じくθの値毎に鏡モードにおける表示の視認性を評価した。
【００５６】
なお、スポット光源を、液晶表示装置の表示面の法線方向から該表示面の上側に２０°傾けて当該液晶表示装置に照射し、法線方向から逆の２０°方向（下側）に反射する正反射光（−２０°）の輝度を輝度計で測定した。また、偏光サングラスを装着していない輝度計で、前述の表示モードの明るさを測定したときの明るさが１になるように規格化を行った。さらに、そのときの鏡モードの視認性も同時に確認し、鏡モードにおける各視認性の評価は、この場合に対する相対評価を行ったものである。
結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
このようにθ＝０°のときは最も明るい透過表示状態を得ることができるが、反射偏光板１１０の反射軸と、偏光サングラスの透過軸とが直交してしまうため、鏡状態を視認することができなかった。また、θが４５°を超え、例えばθ＝６０°のときは、表示モードにおいて十分な明るさを得ることができなかった。一方、θが０°より大きく４５°以下のとき、十分に明るい表示状態を得ることができた。また、鏡モードの視認性も確保できた。
【００５９】
以上の結果から、θを０°より大きく４５°以下とすることで、透過偏光軸が表示面の上下軸と略平行となるように上下方向に設定された偏光サングラスを装着した観察者にとって鏡表示の明るさが高まることが分かる。このように、本発明に係る本実施形態の液晶表示装置は、表示モードと鏡モードとを兼備した表示装置としての利用性を多肢に亙って高めたものとなり、通常の観察者は鏡状態と通常の表示状態とを偏りなく併用でき、さらに偏光サングラス装着者にとっては特に鏡利用用途に適することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図２】 同じく第１実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す斜視図。
【図３】 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図４】 本発明の第３実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図。
【図５】 本発明の第４実施形態の電子機器の概略構成を示す斜視図。
【符号の説明】
１００ 液晶表示装置（表示装置）、１１０ 反射偏光板、１２０ 吸収偏光板、１４０ 液晶パネル、１５０ 吸収偏光板、１６０ バックライト
Claims (10)
- 第１の偏光を表示光として出射可能な表示手段と、該表示手段を制御する制御手段とを有し、
前記表示手段は、その観察側に観測側の表面が平坦な反射型偏光選択手段を有し、
前記反射型偏光選択手段は、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、
前記制御手段は、前記表示手段から前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、
前記反射型偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする表示装置。 - 前記制御手段は、前記反射型偏光選択手段の背面側に配置された透過偏光軸可変手段であって、
前記表示手段は、前記反射型偏光選択手段（第１反射型偏光選択手段とも言う）と前記制御手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。 - 前記表示手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
- 前記照明手段の非点灯時において、前記制御手段が前記鏡モードにあることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
- 前記制御手段と前記照明手段との間に、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記制御手段側からこの順に備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の表示装置。
- 透過偏光軸可変手段を備えた表示装置であって、
前記透過偏光軸可変手段の観察側に配置され観測側の表面が平坦な第１偏光選択手段と、前記透過偏光軸可変手段の背面側に配置された第２偏光選択手段とを有し、
前記第１偏光選択手段は、第１の偏光を透過するとともに、前記第１の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第２の偏光を反射し、
前記第２偏光選択手段は、第３の偏光を透過し、前記第３の偏光の偏光軸に交差する偏光軸を有する第４の偏光を吸収及び／又は反射し、
前記透過偏光軸可変手段は、前記第３の偏光の少なくとも一部を前記第１の偏光に変換可能であり、前記第１の偏光を表示光として出射する表示モードと、前記表示手段から前記第１の偏光を出射させない鏡モードとを切換制御可能に構成された電気光学装置からなり、
前記第１偏光選択手段の透過軸と、当該表示装置の表示面の上下軸とのなす角度θが０°より大きく、４５°以下の範囲に設定されていることを特徴とする表示装置。 - 前記第１偏光選択手段を第１反射型偏光選択手段とし、前記透過偏光軸可変手段と前記第１反射型偏光選択手段との間に、前記第１の偏光を透過するとともに、前記第２の偏光を吸収する第１吸収型偏光選択手段を備える一方、
前記第２偏光選択手段として、前記第１吸収型偏光選択手段と吸収軸が交差する第２吸収型偏光選択手段と、前記第１反射型偏光選択手段と反射軸が交差する第２反射型偏光選択手段とを前記透過偏光軸可変手段側からこの順に備えることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。 - 前記第２偏光選択手段の背面側に、観察側に光を出射する照明手段を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の表示装置。
- 前記照明手段の非点灯時において、前記透過偏光軸可変手段が前記第１の偏光を透過させない状態にあることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
- 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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