JPH10260403A

JPH10260403A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JPH10260403A
Application number: JP9287157A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okumura; 治奥村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1998-09-29
Also published as: EP0877282A2; CN1188902A; DE69826059T2; EP0877282A3; EP0877282B1; US6008871A; CN1133890C; TW520456B; DE69826059D1

Abstract

(57)【要約】【課題】反射表示の明るさを損なうことなく、しかも効
率的な透過表示を可能にした半透過反射型の液晶装置を
提供する。【解決手段】透明電極（１０４）を備えた一対の基板
（１０３、１０６）間に液晶組成物（１０５）を挟んで
互いに対向して成る液晶パネルと、前記液晶パネルの観
察者側に配置した偏光板（１０１）と、前記液晶パネル
に対して前記偏光板と反対側に配置した反射偏光子（１
０８）と照明装置（１０９，１０）と、を備えた半透過
反射型の液晶装置であって、前記反射偏光子が所定状態
の偏光成分を反射しそれとは異なる偏光成分を透過する
機能を有し、かつ前記照明装置が非発光時に実質的に黒
色である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置に関す
る。より具体的には、透過表示と反射表示とを照明装置
のオン／オフによって切り換え可能であるいわゆる半透
過反射型の液晶装置に関する。さらには、この液晶装置
を表示部として搭載した電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置は基本的に受光型の表示装置で
あるために、反射型の液晶装置を暗闇で観察しようとす
ると、何らかの補助光源が必要である。そこで液晶パネ
ル背面に照明装置を配置し、必要に応じて反射表示と透
過表示を切り替えて使う液晶装置が考案された。これが
いわゆる半透過反射型の液晶装置である。

【０００３】従来の半透過反射型の液晶装置の構成を図
１１を用いて説明する。図１１において、１１０１は上
側偏光板、１１０２は位相差フィルム、１１０３は上側
ガラス基板、１１０４は透明電極、１１０５は液晶層、
１１０６は下側ガラス基板、１１０７は下側偏光板、１
１０８は半透過反射板、１１０９は照明装置である。半
透過反射板１１０８は、例えばパール顔料ビーズを樹脂
中に分散したシートであり、入射光量の７０％を反射し
３０％を透過する（別のタイプでは５０％を反射し５０
％を透過する）機能がある。反射表示と透過表示の切り
替えは、照明装置のオン／オフによって行う。

【０００４】次に照明装置１１０９の構成を、図１２を
用いて説明する。図１２において、１２０１と１２０２
は光拡散板、１２０３は導光板、１２０４は光源、１２
０５は光反射板である。導光板の表面には光散乱体１２
０６が印刷される。光散乱板１２０１、１２０２は、こ
のように複数重ねて用いることが多いが、１枚だけ用い
ることもある。また光散乱板１２０１の下にプリズムシ
ートを配置することもある。この照明装置は、光散乱板
が白っぽい拡散色、導光板が透明、光反射板が光沢のあ
る白色であるため、非発光時に白色の外観を呈する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半透過反射型の液晶装置においては、半透過反
射板に入射した光の一部が半透過反射板を透過してしま
うため、その透過光の分だけ反射表示が暗く（純粋の反
射型の液晶装置に比べて５０％〜７０％程度の明るさ）
なるとう課題があった。さらには、照明装置から出射し
た光が半透過反射板を通過することによって減衰してし
まうので透過表示も暗くなってしまい、その結果照明装
置の光の利用効率が悪くなるという課題があった。

【０００６】本発明は、反射表示の明るさを損なうこと
なく、しかも照明装置の光を効率的に利用した明るい透
過表示を可能とした液晶装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明の液晶装置は、一対の基板間に液晶を挟ん
でなる液晶パネルと、前記液晶パネルの観察者側に配置
された偏光板と、前記液晶パネルに対して前記偏光板の
反対側に配置され、所定状態の偏光成分の光を反射しそ
れとは異なる偏光成分の光を透過する機能を有する反射
偏光子と、前記反射偏光子に対して前記液晶パネルの反
対側に配置され、非発光時に光吸収能を有する照明装置
と、を具備することを特徴とする。

【０００８】反射表示時においては、液晶パネル側から
反射偏光子に入射する光のうち所定状態の偏光成分の光
は、ほぼ１００％液晶パネル側に反射される。つまり、
液晶パネルを透過した光が所定方向の偏光成分の光であ
る場合には明表示状態が得られる。一方、液晶パネル側
から反射偏光子に入射する光のうち所定状態の偏光成分
とは異なる光は反射偏光子を透過し光吸収能を有する照
明装置側に出射する。つまり、液晶パネルを透過した光
が所定方向の偏光成分とは異なる光である場合には暗表
示状態が得られる。

【０００９】また、透過表示時においては、照明装置か
ら出射する光のうち所定状態の偏光成分とは異なる光は
反射偏光子を透過して液晶パネル側に出射する。一方、
照明装置から出射する光のうち所定状態の偏光成分の光
は反射偏光子によって照明装置側に反射されるが、その
一部は照明装置の表面などで散乱又は反射されることに
より、その偏光状態が変化し、いずれは反射偏光子を透
過することとなる。つまり、照明装置から出射する光の
大部分が反射偏光子を透過することとなるので、照明装
置の光の利用効率が良くなり、結果、明るい透過表示が
得られる。

【００１０】本発明における反射偏光子としては複屈折
性の誘電体多層膜を用いると好ましい。また、この他に
も、コレステリック層を１／４波長板で挟んだ構成の反
射偏光子等も利用可能である。

【００１１】また本発明における非発光時に光吸収能を
有する照明装置には、反射偏光子側に光を出射させる発
光部と、反射偏光子側から入射する光を吸収する光吸収
体と、を具備する照明装置を用いることができる。

【００１２】この場合において、光吸収体を、実質的に
透明な発光部の背面に設けると好ましい。このように構
成すると、透過表示時においては、発光部からの光が光
吸収体によって吸収されることなく反射偏光子側に出射
される。反射表示時においては、反射偏光子側から照明
装置に入射した光が発光部を透過し、そして光吸収体に
吸収される。このような照明装置の具体例としてはＥＬ
素子の背面に光吸収体を配置した照明装置等が上げられ
る。

【００１３】また、本発明における非発光時に光吸収能
を有する照明装置には、光源と、光源からの光を反射偏
光子側に出射させる導光体と、反射偏光子側から入射す
る光を吸収する光吸収体と、を具備する照明装置を利用
することもできる。この場合において、光吸収体を、
導光体の背面に設けると好ましい。このように構成する
と、透過表示時においては、発光部からの光が光吸収体
によって吸収されることなく反射偏光子側に出射され
る。反射表示時においては、反射偏光子側から照明装置
に入射した光が、導光体を透過し、そして光吸収体に吸
収される。このような照明装置の具体例としては、蛍光
管又はＬＥＤと、背面に光吸収体を配置した導光板と、
を組み合わせた照明装置等が上げられる。

【００１４】また、照明装置として、有機ＬＥＤ、ＶＦ
Ｄ（蛍光表示管）、ＬＥＤアレイ又は平面ＣＲＴ等の照
明装置も利用可能であり、この場合には光吸収体を別途
設けなくとも非発光時に光吸収能を有するという利点が
ある。なぜならば、これらの照明装置は、それ自体が非
発光時に光吸収能を持つよう構成することが可能である
からである。

【００１５】尚、本発明における「光吸収能」とは、反
射表示時において、明表示状態と比較して十分に暗い表
示の暗表示状態を得られる程度に、液晶パネルからの入
射光を吸収できる機能をいう。より具体的に言えば、照
明装置の非発光時の輝度率が４０％以下であると好まし
く、２０％以下であるとより好ましい。さらには、照明
装置が非発光時に実質的に黒色であれば、最良のコント
ラスト特性が得られる。尚、ここでいう輝度率とは、Ｊ
ＩＳＺ８７２２（１９８２）「物体色の測定方法」
の２（３）で定義されるように、「同一条件で照明及び
観測した物体の輝度と、完全拡散反射面の輝度との比」
を指す。またその照明条件は、同じくＪＩＳＺ８７
２２（１９８２）の４．３．１（３）で定義される条件
ｃを採用した。条件ｃとは即ち、「試料をあらゆる方向
から均等に照明し、試料面の法線とのなす角度が１０°
以下の方向の反射光を受光する。」ことを指す。

【００１６】また、本発明の液晶装置によれば、一対の
基板間に液晶を挟んでなり、所定状態の偏光成分の光を
反射しそれとは異なる偏光成分の光を透過する第１の状
態と、ほぼ全ての光を透過する第２の状態と、を切り換
え可能な液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置さ
れ、非発光時に光吸収能を有する照明装置と、を具備す
ることを特徴とする。

【００１７】本発明の液晶装置によれば、反射表示時の
第１の状態においては、液晶パネルに入射する光のうち
所定状態の偏光成分の光は、液晶パネル内で反射され、
明表示状態が得られる。反射表示時の第２の状態におい
ては、液晶パネルに入射する光のほぼ全てが液晶パネル
を透過し、照明装置側に出射する。ここで、照明装置は
非発光時に光吸収能を持つので暗表示状態が得られる。

【００１８】また、透過表示時の第１の状態において
は、照明装置から出射する光のうち所定状態の偏光成分
とは異なる偏光成分の光は液晶パネルを透過するが、所
定状態の偏光成分の光は液晶パネルによって反射される
ので暗表示となる。一方、第２の状態においては照明装
置から出射する光のほぼ全てが液晶パネルを透過するの
で明表示となる。

【００１９】一般的に、このような表示モードの液晶パ
ネルは、第１の状態においては、所定波長範囲の光を反
射しそれとは異なる波長範囲の光を透過する。つまり、
反射表示時の第１の状態においては色表示となり、反射
表示時の第２の状態においては、暗表示となる。また、
透過表示時の第１の状態においては、反射表示時の第１
の表示状態での色表示とは異なった色の色表示となり、
透過表示時の第２の状態においては白表示となる。

【００２０】尚、このような表示モードの液晶パネル
は、ＳＩＤ９２ＤＩＧＥＳＴの７５９ページから７
６１ページに詳しく開示されている。

【００２１】また、本発明の液晶装置は、一対の基板間
に液晶を挟んでなる液晶パネルと、前記液晶パネルの観
察者側に配置された偏光板と、前記液晶パネルに対して
前記偏光板の反対側に配置され、所定状態の偏光成分の
光を反射しそれとは異なる偏光成分の光を透過する機能
を有する反射偏光子と、前記反射偏光子に対して前記液
晶パネルの反対側に配置された照明装置と、を具備する
液晶装置であって、前記照明装置のオンオフに対応し
て、前記液晶パネルから出射する光の偏光軸を変化させ
ることを特徴とする。

【００２２】反射偏光子を反射板として用いた液晶装置
においては、反射表示時において反射偏光子によって反
射した偏光成分の光と、透過表示で反射偏光子を透過し
た偏光成分の光とは異なった偏光成分の光である。つま
りは、反射表示と透過表示とで表示の明暗が逆転する。

【００２３】本発明においては、照明装置のオンオフに
対応して、液晶パネルから出射する光の偏光軸を変化さ
せることが可能であるので、上記の表示の明暗の逆転を
防止できる。その結果、透過表示時と反射表示時とで同
様の表示を得ることができるようになる。

【００２４】具体的には、液晶パネルとして、複数のデ
ータ線と複数の走査線との交差部分毎に形成されたドッ
トに電圧が印加されることによって駆動される液晶パネ
ルを用い、前記データ信号線に供給されるデータ信号
を、前記照明装置の点灯状態に対応して変換することに
よって、液晶パネルから出射する光の偏光軸を変化させ
ることができる。

【００２５】また、照明装置の点灯時での表示色と消灯
時での表示色とが補色の関係となるように前記データ信
号を変換することによって、カラー表示を行った場合に
おいても、反射表示時と透過表示時での色の変化を防止
することができる。

【００２６】また本発明の電子機器は、上述した液晶装
置のうちのいずれかを表示部として搭載したことを特徴
とする。このような構成したため、従来の液晶装置を搭
載した電子機器に比べて消費電力が小さくなり、また従
来の液晶装置を搭載した電子機器に比べて明るく見やす
い表示が可能になるという利点がある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２８】（実施例１）図１は本発明の液晶装置の構
造の要部を示す図である。まず構成を説明する。図１に
おいて、１０１は偏光板、１０２は位相差フィルム、１
０３は上側ガラス基板、１０４は透明電極、１０５は液
晶層、１０６は下側ガラス基板、１０７は光散乱板、１
０８は反射偏光子、１０９は非発光時に実質的に透明な
照明装置の発光部、１１０のハッチング領域は光吸収板
である。ここで１０１と１０２、１０２と１０３、１０
６と１０７は、それぞれ互いに離して描いてあるが、こ
れは図を明解にするためであって、実際には糊で接着し
ている。また上側ガラス基板１０３と下側ガラス基板１
０６の間も広く離して描いてあるが、これも同様の理由
からであって、実際には数μｍから十数μｍの狭いギャ
ップを保って対向している。なお図示した構成要素以外
にも、液晶配向膜や絶縁膜、アンチグレア膜、スペーサ
ーボール、液晶ドライバーＩＣ、駆動回路等の要素も不
可欠であるが、これらは本願発明を説明する上で特に必
要が無いため、省略した。

【００２９】次に各構成要素について説明する。偏光板
１０１は所定の直線偏光成分を吸収し、それとは異なる
偏光成分を透過する機能を有しており、従来の液晶装置
で通常に用いられてきたものと同様である。

【００３０】位相差フィルム１０２は、例えばポリカー
ボネート樹脂の一軸延伸フィルムであって、特にＳＴＮ
液晶の着色を補償するために利用される。ＴＮ液晶の場
合には省略することが多い。

【００３１】液晶層１０５は２１０°〜２７０°ねじれ
たＳＴＮ液晶組成物から成るが、表示容量が小さい場合
には９０°ねじれたＴＮ液晶組成物を用いても良い。ね
じれ角は上下ガラス基板における配向処理の方向と、液
晶に添加するカイラル剤の分量で決定する。

【００３２】光散乱板１０７には、型押ししたプラスチ
ック板や、ビーズを分散したプラスチック板が利用でき
る。また１０６と１０８との接着層中にビーズを混入し
て光散乱板の代わりとしても良い。光散乱板は、幾分鏡
面に近い反射偏光子の反射光を拡散する目的で配置され
るが、無くても表示は可能である。またその位置は、１
０６と１０８の間以外にも、１０５に接した位置、１０
２と１０３の間や１０１の上面であっても良い。

【００３３】反射偏光子１０８としては、複屈折性の誘
電体多層膜を利用した。この複屈折性の誘電体多層膜
は、所定の直線偏光成分を反射し、それとは異なる偏光
成分を透過する機能を有する。このような複屈折性の誘
電体多層膜の詳細については、国際公開された国際出願
（国際出願の番号：ＷＯ９７／０１７８８）や、特表平
９−５０６９８５号公報に開示されている。またこのよ
うな反射偏光子は、米国３Ｍ社からＤＢＥＦ（商品名）
として市販されており、一般に入手可能である。

【００３４】次に、反射偏光子の構造について説明す
る。図２は、反射偏光子の構造の要部を説明する図であ
る。反射偏光子は、基本的に複屈折性の誘電体多層膜で
あって、二種類の高分子層２０１と２０２を交互に積層
して成る。二種類の高分子は、一つは光弾性率が大きい
材料から、もう一つは光弾性率が小さい材料から選ばれ
るが、その際に両者を延伸した際の常光線の屈折率が概
ね等しくなるよう留意する。例えば、光弾性率の大きい
材料としてＰＥＮ（２，６−ポリエチレン・ナフタレー
ト）を、小さい材料としてｃｏＰＥＮ（７０−ナフタレ
ート／３０−テレフタレート・コポリエステル）を選
ぶ。両フィルムを交互に積層し、図２の直交座標系２０
３のｘ軸方向に約５倍に延伸したところ、ｘ軸方向の屈
折率がＰＥＮ層において１．８８、ｃｏＰＥＮ層におい
て１．６４となった。またｙ軸方向の屈折率はＰＥＮ層
でもｃｏＰＥＮ層でもほぼ１．６４であった。この積層
フィルムに法線方向から光が入射すると、ｙ軸方向に振
動する光の成分はそのままフィルムを透過する。これが
透過軸である。一方ｘ軸方向に振動する光の成分は、Ｐ
ＥＮ層とｃｏＰＥＮ層が、ある一定の条件を満たす場合
に限って、反射される。これが反射軸である。その条件
とは、ＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）と、ｃｏ
ＰＥＮ層の光路長の和が光の波長の２分の１に等しいこ
とである。このようなＰＥＮ層とｃｏＰＥＮ層を各々数
十層以上、出来れば百層以上、厚みにして３０μｍほど
積層させると、ｘ軸方向に振動する光の成分のほぼ全て
を反射させることが出来る。このようにして作成された
反射偏光子は、設計された単一の波長の光でしか偏光能
を生じない。そこで設計波長が異なる複数の反射偏光子
を、軸を揃えて積層することにより、広い波長領域で偏
光能を持たせることができる。

【００３５】この反射偏光子は、通常の偏光板＋アルミ
ニウム反射板構成の反射偏光手段と比較して、３０％以
上明るい。その理由は二つある。一つは金属アルミニウ
ムの反射率が９０％弱しか無いのに対し、この反射偏光
子は所定の直線偏光をほぼ１００％反射するからであ
る。もう一つの理由は、通常の吸収タイプの偏光板がヨ
ウ素等のハロゲン物質や染料等の二色性物資を利用して
おり、その二色比が必ずしも高くないために、およそ２
０％の光を無駄にしていることである。

【００３６】反射偏光子としては、他にもコレステリッ
ク相を呈する液晶ポリマーを用いることもできる。これ
は所定の円偏光成分を反射し、それとは異なる偏光成分
を透過する機能を有する。このような反射偏光子の詳細
については、特開平８−２７１８９２号公報で開示され
ている。

【００３７】図１の照明装置１０９としては、例えば図
３（ａ）に示すようなＥＬ（エレクトロルミネセント）
が利用できる。図３（ａ）において、３０１はガラス基
板、３０２は透明電極、３０３は第一絶縁層、３０４の
ハッチング領域はＥＬ発光層、３０５は第二絶縁層、３
０６は背面電極、３０７は背面封止ガラス、３０８のハ
ッチング領域は光吸収板である。ＥＬ発光層は、蛍光体
粉末をバインダ中に分散させた一般的なタイプを利用し
ても良いが、最近開発された有機超薄膜を利用した方が
透明度の面で有利である。背面電極には透明なＩＴＯを
利用した。従ってこのＥＬ照明装置は非発光時において
実質的に透明である。なおガラス基板の代わりにポリエ
ステル等の透明な高分子フィルムを利用しても良い。

【００３８】この例では、光吸収板をＥＬ照明装置の背
後に配置したが、ＥＬ発光層の背後であればどの位置で
あっても良い。図３（ｂ）では、光吸収板をＥＬ照明装
置の内部に設けた。図３（ｂ）において、３１１はガラ
ス基板、３１２は透明電極、３１３は第一絶縁層、３１
４のハッチング領域はＥＬ発光層、３１５は第二絶縁
層、３１８は光吸収板、３１６は背面電極、３１７は背
面封止ガラスである。この場合、背面電極３１６は不透
明な金属であっても良い。光吸収板は薄い金属酸化物を
重ねることによって得た。

【００３９】続いて実施例１の液晶装置の機能について
図４を用いて説明する。図４において、４０１は偏光
板、４０２は位相差フィルム、４０３は上側ガラス基
板、４０４は下側ガラス基板、４０５は反射偏光子、４
０６は非発光時に実質的に透明な照明装置、４０７は光
吸収板、４０８はオフ状態にある液晶、４０９はオン状
態にある液晶である。

【００４０】まず照明装置４０６が発光していない場
合、即ち反射表示の場合を考える。上方より入射した光
４１１と４１２は、偏光板４０１によって直線偏光に変
換される。その後、位相差フィルムと液晶パネルによっ
て様々に変調されるが、反射偏光子４０５に入射する際
には、ほぼ直線偏光に戻る。但し液晶パネルがオン状態
にある領域４０９とオフ状態にある領域４０８とでは、
その直線偏光は互いに直交している。そこでオフ状態の
直線偏光を反射し、オン状態の時の直線偏光を透過する
よう、あらかじめ反射偏光子の軸を配置しておく。オフ
状態では、反射偏光子を反射した直線偏光が、先程と同
じ経路を通って上方に出射するため、明表示となる。一
方オン状態では、反射偏光子を透過した直線偏光が、透
明な照明装置４０６を通過して、光吸収体４０７で吸収
されるため、暗表示となる。液晶パネルがオン状態とオ
フ状態の中間の状態にあるときには、両者が混じり合っ
て中間調表示となる。

【００４１】次に照明装置が発光している場合、即ち透
過表示の場合を考える。液晶装置で透過表示を行う状況
では、周囲が十分に暗いと考えられるから、上方からの
入射光が無視できる。照明装置４０６から発せられた光
４１３と４１４は、反射偏光子によって、一方の直線偏
光が反射され、残りの直線偏光が透過する。透過した直
線偏光は反射表示と同じ経路を通って、明〜暗の表示を
行う。反射した直線偏光は光吸収板４０７で吸収され失
われるが、一部の光は照明装置表面等で散乱されて再び
反射偏光子に達する。従来の半透過反射型の液晶装置と
比較して、半透過反射板が無い分だけ本発明の液晶装置
の方が２〜３倍も効率的である。

【００４２】但しここで一つ困った問題がある。反射表
示で反射偏光子を反射した直線偏光と、透過表示で反射
偏光子を透過した直線偏光は、実は同じものではなく、
互いに直交している。従って、反射表示と透過表示で
は、表示の明暗が反転してしまう。周囲光が無視できな
い程度に明るいと、両者が混じり合って表示が見えにく
くなることがある。また、特に液晶パネルにカラーフィ
ルタを内蔵してカラー表示を行う場合には、明暗の反転
だけではなく、色の反転も起こるために、見づらい表示
となる。

【００４３】こうした問題を解決するために、例えばモ
ノクロ表示では照明装置光の色を液晶パネルの反射表示
色と大きく違える方法が有効である。また、反射表示時
と透過表示時とで、液晶パネルの表示を反転させるよ
う、表示データを変換する方法も、大変に有効である。
この方法については実施例４に詳述する。

【００４４】さて、以上説明した本発明の液晶装置にお
いて、照明装置の非発光時の輝度率を次のようにして測
定した。まず試料は図１の反射偏光子１０８よりも下の
部材、即ち発光部１０９と光吸収板１１０である。これ
を積分球を用いて全方位から照明し、法線方向において
その輝度を測定する。同様にして測定した硫酸バリウム
標準白色板の輝度との比を取り、輝度率とする。測定の
結果は、１７％〜３２％であった。参考のために従来の
照明装置の輝度率を測定したところ、５７％〜７８％で
あったので、本発明で利用する照明装置の外観は随分暗
い。このような照明装置を利用したため、本発明の液晶
装置は、反射表示時に１：５以上の高いコントラストが
得られた。

【００４５】（実施例２）実施例２は、本発明に係る液
晶装置の他の例である。その構造は図１に示した実施例
１の例による液晶装置と概ね同様であるが、照明装置と
してＥＬのような面光源でなく、図５に示したような導
光板方式の蛍光管やＬＥＤ（発光ダイオード）、電球等
を利用した。図５（ａ）において、５０１は導光板、５
０２は光源、５０３のハッチング領域は光吸収体、５０
４は光散乱体である。導光体５０１には透明性の良いア
クリル樹脂の平板を用いた。光散乱体５０４は白色塗料
を印刷して得た。光散乱体は、領域的にはわずかなもの
であるから、導光体の透明度を殆ど損なわずに済む。光
散乱体５０４の位置は、導光体５０１の表面であっても
裏側であっても良い。また光散乱体の配置は、照明の面
均一性を考慮してその密度分布を変化させる。光源５０
２には冷陰極管の他に、熱陰極管や、ＬＥＤ、白熱電球
等、自由に選択できる。通常の透過型の液晶装置で用い
られる照明装置では、光吸収板５０３の代わりに光反射
板を、また導光体５０１の上面に光拡散板を設けるが、
図５（ａ）のように構成することによって、この照明装
置は非発光時において実質的に黒色になる。

【００４６】図５の光散乱体５０４の密度を様々に変化
させることによって、照明装置の非発光時の輝度率を様
々に変化させることができる。そこで、その輝度率を実
施例１と同様にして測定し、反射表示時のコントラスト
と対応させた結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１の結果は、利用する液晶パネルや照明
によっても変化するが、その傾向は変わらない。輝度率
が小さいほど、高いコントラストが得られる。従来の照
明装置の輝度率は５７％〜７８％であったが、これを少
しでも小さくすればコントラストは大きく改善される。
但し輝度率が２０％よりも小さくなると、その効果はほ
ぼ飽和する。従って、輝度率は少なくとも４０％以下、
好ましくは２０％以下にすることが望ましい。

【００４９】図５（ｂ）も導光板方式の照明装置の一例
である。５１１は導光板、５１２は光源、５１３は光吸
収体、５１４はシボである。シボとは小さなくぼみであ
って、射出成形によって直接導光板に作り込む。導光体
に入った光はこのシボから外に出る。この照明装置も非
発光時において実質的に黒色になる。

【００５０】図５（ｃ）も導光板方式の照明装置の一例
である。５２１は導光板、５２２は光源、５２３は光吸
収体、５２４は凹凸形状である。導光体に入った光はこ
の凹凸形状によって、外に出る。凹凸形状は十分に滑ら
かであるので、導光体の透明性を損なわない。導光体に
入った光はこの凹凸形状から外に出る。この照明装置も
非発光時において実質的に黒色になる。

【００５１】図５（ｄ）も広義の導光板方式の照明装置
の一例である。５３１は光吸収体、５３２は光源であ
る。この場合、導光体は空気になる。この照明装置も非
発光時において実質的に黒色になる。この照明装置は、
照明の面均一性に問題があるが、極めて安価であるとい
う特徴がある。

【００５２】（実施例３）図６は本発明の他の例による
液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明
する。図６において、６０１は偏光板、６０２は位相差
フィルム、６０３は上側ガラス基板、６０４は透明電
極、６０５は液晶層、６０６は下側ガラス基板、６０７
は光散乱板、６０８は反射偏光子、６０９は照明装置で
ある。

【００５３】構成要素の大部分は実施例１の例による液
晶装置と共通であるが、照明装置が異なる。この照明装
置は、それ自体非発光時に実質的に黒色であるという特
徴を有している。このような照明装置として、実施例３
においてはＶＦＤ（蛍光表示管）を利用するが、他にも
ＬＥＤアレイや平面ＣＲＴ等の照明装置が利用できる。
このような照明装置を利用すると、背面に光吸収板を配
置することなく、実施例１の液晶装置と同様の効果を得
ることが出来る。

【００５４】（実施例４）上記実施例で説明した液晶装
置は、カラー表示を行うことも可能である。その一例を
次に示す。

【００５５】図７は本発明の他の例の液晶装置の斜視図
である。まず構成を説明する。図７において、７０１は
上側偏光板、７０２は対向基板、７０３は液晶、７０４
は素子基板、７０５は光散乱板、７０６は反射偏光子、
７０７は導光板、７０８は光源、７０９は光吸収板であ
り、対向基板７０２上にはカラーフィルタ７１０と、対
向電極（走査線）７１１を設け、素子基板７０４上には
信号線７１２、画素電極７１３、ＭＩＭ素子７１４を設
けた。ここで７０１と７０２、７０４と７０５、７０５
と７０６は、離して描いてあるが、これは図を明解にす
るためであって、実際には糊で接着している。また対向
基板７０２と素子基板７０４の間も広く離して描いてあ
るが、これも同様の理由からであって実際には数μｍか
ら十数μｍ程度のギャップしかない。また、図７は液晶
装置の一部を示しているため、３本の走査線１３０８と
３本の信号線１３０９が交差して出来る３×３のマトリ
クス、即ち９ドット分しか図示していないが、実際には
さらに多くのドットを有する。

【００５６】対向電極７１１と画素電極７１３は透明な
ＩＴＯで形成し、信号線７１２は金属Ｔａで形成した。
ＭＩＭ素子は絶縁膜Ｔａ２Ｏ５を金属Ｔａと金属Ｃｒで
挟んだ構造である。液晶７０３は９０度ねじれたネマチ
ック液晶であり、上下の偏光板は互いに偏光軸が直交し
ている。これは一般的なノーマリーホワイト型ＴＮモー
ドの構成である。またカラーフィルタ７１０は加法混色
の三原色である赤色（図中「Ｒ」で示した）と緑色（図
中「Ｇ」で示した）と青色（図中「Ｂ」で示した）の３
色から成り、モザイク状に配列した。

【００５７】なお、ここではＭＩＭアクティブマトリク
ス方式の液晶装置を例として挙げたが、単純マトリクス
方式の液晶装置を採用しても、本発明の効果に変わりは
ない。その場合は、信号線を対向電極同様の短冊状ＩＴ
Ｏで形成して、ＭＩＭ素子と画素電極を設けない。また
ＴＮモードの代わりに、１８０度から２７０度ねじれた
液晶を用いたＳＴＮモードを採用する。ＳＴＮモードの
表示の着色を補償する目的で、位相差板を備えても良
い。

【００５８】さて、実施例１でも説明したように、本発
明の液晶装置では、反射表示と透過表示では表示の明暗
が反転する。特にカラー表示を行う場合には、明暗の反
転だけではなく、色の反転も起こるために、見づらい表
示となる。そこで、反射表示時と透過表示時とで、液晶
パネルの表示を反転させるよう、データ信号の変換を行
う。

【００５９】その具体的な方法を説明する。本発明の液
晶装置には、データ信号に基づいたデータ信号電位が信
号線７１２を介して液晶に供給される。このデータ信号
は、オリジナルのデータ信号ａを、データ信号変換手段
によってデータ信号ｂに変換したものを利用する。変換
は、照明装置のオンとオフによって切り替える。その変
換テーブルを表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】左欄は照明装置のオンオフを示す欄であ
り、「０」がオフ、「１」がオンを表す。右側の二欄は
データ信号であり、８階調の信号を「０」から「７」の
整数で表す。「０」が暗、「７」が明であり、「１」か
ら「６」はその中間の明るさの表示である。照明装置が
オフの場合はデータ信号ａを変換せず、オンの場合には
データ信号ａを全て反転させて、データ信号ｂとする。
変換テーブルは赤、緑、青の各ドットについて共通であ
るから、このように変換すると表示色が反転する（即ち
補色を表示する）ことになる。このようにして変換した
データ信号を利用することによって、明暗の反転ととも
に色の反転をも同時に補正することが出来た。

【００６２】カラー表示のもう一つの例として、ＳＴＮ
の複屈折干渉を利用する方法を説明する。液晶装置の詳
細については、例えば特開平６−１７５１２５号公報等
に開示されている。そうした液晶装置の下側偏光板と反
射板を反射偏光子に代え、その後方に図５等で示したよ
うな照明装置を配置すると、反射表示も透過表示も明る
い半透過反射型の液晶装置となる。この液晶装置も、そ
のままでは透過表示が反転するという課題がある。そこ
で、やはりデータ信号を変換して、表示の補正を行う。
変換テーブルを表３に示す。

【００６３】

【表３】

【００６４】左欄は照明装置のオンオフを示す欄であ
り、「０」がオフ、「１」がオンを表す。右側の二欄は
データ信号であり、８階調の信号を「０」から「７」の
整数で表す。複屈折干渉を利用するカラー液晶装置で
は、階調信号によって表示色が変化する。図８は、ＣＩ
Ｅ１９３１ＸＹＺ表色系の色度座標上で、階調信号と表
示色の関係を示す図である。「０」に対する表示色は
白、「１」に対する表示色は黒、「２」に対する表示色
は赤、「３」に対する表示色はマゼンタ、「４」に対す
る表示色は青、「５」に対する表示色はシアン、「６」
に対する表示色は緑、「７」に対する表示色は黄色であ
る。照明装置がオフの場合はデータ信号ａを変換せず、
オンの場合にはデータ信号ａの補色を表示するように変
換して、データ信号ｂとする。この変換は表２のような
単純な反転ではない。このようにして変換したデータ信
号を利用することによって、明暗の反転とともに色の反
転をも同時に補正することが出来た。

【００６５】（実施例５）図９は本発明の他の例の液晶
装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明す
る。図９において、９０１は上側ガラス基板、９０２は
透明電極、９０３はカイラルネマチック液晶層、９０４
は下側ガラス基板、９０５は非発光時に実質的に透明な
照明装置の発光部、９０６のハッチング領域は光吸収板
である。

【００６６】カイラルネマチック液晶層９０３には、可
視光領域において選択反射を示すようピッチ調整された
液晶に、必要に応じてポリマーを混ぜて利用した。この
液晶層は、ある波高の電圧パルスを印加すると、所定の
円偏光成分を反射しそれとは異なる偏光成分を透過する
状態になる。また別の波高の電圧パルスを印加すると、
ごく弱い散乱を伴った透明状態となる。このような液晶
モードについては、ＳＩＤ９２ＤＩＧＥＳＴの７５９
ページから７６１ページに詳しく開示されている。

【００６７】照明装置９０５、９０６としては、実施例
１で説明したＥＬや、実施例２で説明した導光板方式の
蛍光管やＬＥＤ、電球等が利用できる。また実施例３で
用いたような、非発光時にそれ自体が実質的に黒色にな
る照明装置を利用しても良い。

【００６８】続いて実施例５の液晶装置の機能について
説明する。図９において、まず照明装置９０５が発光し
ていない場合、即ち反射表示の場合を考える。上方より
入射した光は、液晶パネルがオン状態にあるときにおい
ては、ある波長範囲の一方の円偏光成分が反射され、残
りの偏光成分が透過する。透過した偏光成分は光吸収体
９０６で吸収されるが、反射した偏光成分は観察者に達
し、きらきらした色表示（例えば緑表示）が得られる。
液晶パネルがオフ状態にあるときにおいては、全ての光
が透過し、光吸収体９０６で吸収されるため、黒表示が
得られる。

【００６９】次に照明装置が発光している場合、即ち透
過表示の場合を考える。半透過反射型液晶装置で透過表
示を行う状況では、周囲が十分に暗いと考えられるか
ら、上方からの入射光が無視できる。照明装置９０５か
ら発せられた光は、液晶パネルがオン状態にあるときに
おいては、ある波長範囲の一方の円偏光成分が反射し、
残りの偏光成分が透過して観察者に達し、色表示（例え
ば紫色表示）が得られる。液晶パネルがオフ状態にある
ときにおいては、照明装置の光がそのまま透過して明る
い表示（例えば白色表示）が得られる。

【００７０】実施例５においても、実施例１と同様、反
射表示と透過表示で表示の明暗も色も反転してしまうと
いう問題がある。従って、この場合にも照明装置光の色
を液晶パネルの反射表示色と大きく違える方法等が有効
である。

【００７１】（実施例６）本発明の請求項７記載の電子
機器の例を３つ示す。本発明の液晶装置は、様々な環境
で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器
に適している。

【００７２】図１０（ａ）は携帯電話であり、本体１０
０１の前面上方部に表示部１００２が設けられる。携帯
電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。
しかも、少なくともスタンバイ状態で２００時間以上、
電池がもつことが必要である。従って携帯電話に利用さ
れる表示装置は、消費電力が小さい反射表示をメイン
に、必要に応じて補助光を利用した透過表示ができる半
透過反射型の液晶装置が最も望ましい。本発明の液晶装
置は、反射表示でも透過表示でも従来の半透過反射型の
液晶装置より明るく、鮮やかである。

【００７３】図１０（ｂ）はウォッチであり、本体１０
０３の中央に表示部１００４が設けられる。ウォッチ用
途における重要な観点はファッション性である。本発明
の液晶装置は、照明装置の色を変えることによって、反
射表示の見やすさを損なうことなしに、色とりどりの透
過表示が楽しめる。外装のイメージに合わせて、様々な
カラー表示が行えることは、デザイン上有利である。

【００７４】図１０（ｃ）は携帯情報機器であり、本体
１００５の上側に表示部１００６、下側に入力部１００
７が設けられる。携帯情報機器は、表示部の前面にタッ
チ・キーを設けることが多いため、表示が暗くなりがち
である。従って、従来は反射型の液晶装置か、透過型の
液晶装置が主に用いられていた。しかしながら前者は暗
闇で見えず、後者は消費電力が大きくて電池寿命が短く
なるという問題があった。本発明の液晶装置はこのよう
な用途にも適しており、低パワーで明るい表示ができ、
照明装置を点ければ暗闇で見ることも可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、反
射表示の明るさを損なうことなく、しかも効率的な透過
表示を可能にした半透過反射型の液晶装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における液晶装置の構造の要
部を示す図である。

【図２】本発明の実施例１から実施例４で用いた反射偏
光子の構造の要部を示す図である。

【図３】本発明の実施例１における液晶装置の照明装置
の構造を示す図である。

【図４】本発明の実施例１における液晶装置の機能を説
明する図である。

【図５】本発明の実施例２における液晶装置の照明装置
の構造を示す図である。（ａ）白色塗料印刷導光板、
（ｂ）シボ導光板、（ｃ）凹凸形状導光板、（ｄ）空気
導光板。

【図６】本発明の実施例３における液晶装置の構造の要
部を示す図である。

【図７】本発明の実施例４における液晶装置の斜視図で
ある。

【図８】本発明の実施例４における液晶装置の表示色を
示す図である。

【図９】本発明の実施例５における液晶装置の構造の要
部を示す図である。

【図１０】本発明の実施例６における電子機器の、外観
を示す図である。（ａ）携帯電話、（ｂ）ウォッチ、
（ｃ）携帯情報機器。

【図１１】従来の半透過反射型の液晶装置の構造の要部
を示す図である。

【図１２】従来の半透過反射型の液晶装置で用いられる
照明装置の構造の要部を示す図である。

【符号の説明】

１０１偏光板（上側）１０２位相差フィルム１０３上側ガラス基板１０４透明電極１０５液晶層１０６下側ガラス基板１０７光散乱板１０８反射偏光子１０９非発光時に透明な照明装置の発光部１１０光吸収板２０１光弾性率が大きい材料の層２０２光弾性率が小さい材料の層２０３直交座標系、ｘ軸方向が延伸方向３０１ガラス基板３０２透明電極３０３第一絶縁膜３０４ＥＬ発光層３０５第二絶縁層３０６背面電極３０７背面封止ガラス３０８光吸収板５０１導光板５０２光源５０３光吸収板５０４光散乱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶を挟んでなる液晶パネ
ルと、前記液晶パネルの観察者側に配置された偏光板と、前記液晶パネルに対して前記偏光板の反対側に配置さ
れ、所定状態の偏光成分の光を反射しそれとは異なる偏
光成分の光を透過する機能を有する反射偏光子と、前記反射偏光子に対して前記液晶パネルの反対側に配置
され、非発光時に光吸収能を有する照明装置と、を具備
することを特徴とする液晶装置。
【請求項２】請求項１に記載の液晶装置であって、前記照明装置は、非発光時の輝度率が４０％以下である
ことを特徴とする液晶装置。
【請求項３】請求項１に記載の液晶装置であって、前記照明装置は、前記反射偏光子側に光を出射させる発
光部と、前記反射偏光子側から入射する光を吸収する光
吸収体と、を具備することを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１に記載の液晶装置であって、前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を前記反射
偏光子側に出射させる導光体と、前記反射偏光子側から
入射する光を吸収する光吸収体と、を具備することを特
徴とする液晶装置。
【請求項５】一対の基板間に液晶を挟んでなり、所定状
態の偏光成分の光を反射しそれとは異なる偏光成分の光
を透過する第１の状態と、ほぼ全ての光を透過する第２
の状態と、を切り換え可能な液晶パネルと、前記液晶パ
ネルの背面に配置され、非発光時に光吸収能を有する照
明装置と、を具備することを特徴とする液晶装置。
【請求項６】一対の基板間に液晶を挟んでなる液晶パネ
ルと、前記液晶パネルの観察者側に配置された偏光板と、前記液晶パネルに対して前記偏光板の反対側に配置さ
れ、所定状態の偏光成分の光を反射しそれとは異なる偏
光成分の光を透過する機能を有する反射偏光子と、前記
反射偏光子に対して前記液晶パネルの反対側に配置され
た照明装置と、を具備する液晶装置であって、前記照明装置の点灯状態に対応して、前記液晶パネルか
ら出射する光の偏光軸を変化させることが可能であるこ
とを特徴とする液晶装置。
【請求項７】請求項６に記載の液晶装置であって、液晶
パネルは、複数のデータ線と複数の走査線との交差部分
毎に形成されたドットに電圧が印加されることによって
駆動される液晶パネルであり、前記データ信号線に供給されるデータ信号を、前記照明
装置の点灯状態に対応して変換することによって、前記
液晶パネルから出射する光の偏光軸を変化させることを
特徴とする液晶装置。
【請求項８】請求項７に記載の液晶装置であって、前記照明装置の点灯時での表示色と消灯時での表示色と
が補色の関係となるように前記データ信号を変換するこ
とを特徴とする液晶装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項７記載の液晶装置を表
示部として搭載したことを特徴とする電子機器。