JP3899711B2

JP3899711B2 - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JP3899711B2
Application number: JP32810798A
Authority: JP
Inventors: 陽一郎鈴木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: JP2000147496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶装置に係り、特に反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる半透過反射型の液晶装置に関する。更にはこれら液晶装置を表示部として備える電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表示部などに多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されている。このような液晶装置は、図９に示すように、液晶パネル２００の内面に開口部２０１を有し、表面が凹凸形状の半透過反射膜２０２を設け、外面に偏光板２０３、バックライト２０４を順次配置した構成をしている。この液晶装置では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射膜２０２にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライト２０４を点灯して半透過反射膜の開口部を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。尚、このような半透過反射型の液晶装置は特開平７−３１８９２９号公報等で紹介されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載されている液晶装置は、半透過反射膜に凹凸を設けて半透過反射膜によって反射される光を散乱光にすることにより明るい反射型表示を得ている。ところが、半透過反射膜を透過する光源からの光についてはその光路中に何ら散乱手段が設けられていないため、光源からの光が散乱されないまま液晶パネルを透過してしまうので透過型の表示が暗くなりがちである。
【０００４】
もちろん光源からの出射光の光路中に散乱板を設けることにより透過型の表示を散乱光によって行うことが可能となるが、半透過反射板によって反射される光の光路中に散乱板を設けると半透過反射板によって反射される光が散乱板によって減衰してしまい反射型の表示が暗くなってしまう。
【０００５】
そこで本発明は、反射型の表示の明るさを維持したまま透過型の表示を明るくする半透過反射型の液晶装置を得ることをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、一対の基板間に配置した液晶層と、一方の前記基板の前記液晶層側の面に配置され光を透過する領域及び光を反射する領域を有する半透過反射膜と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された光源を含む照明装置と、前記液晶パネルの前記照明装置側に配置した反射偏光板と、を備えてなり、前記半透過反射膜の前記液晶層側の面に設けられた凹凸で外光を散乱反射して反射型の表示をするとともに、前記光源から出射しそして前記半透過反射膜の光を透過する領域に入射する光を散乱層で散乱させて透過型の表示をする液晶装置であり、前記半透過反射膜で反射された前記外光が前記散乱層を透過しないよう前記散乱層が前記光源から前記反射偏光板までの間に配置されてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の液晶装置によれば、外光を利用する反射型表示を行う際には、液晶装置にその表面側から入射する外光を半透過反射膜によって反射することによって表示を行う。この際、半透過反射膜の表面に凹凸が設けられているので、表示は散乱光によって行われる。一方、照明装置から出射する光を利用して透過型表示を行う際には、半透過反射膜と照明装置との間に設けた散乱層を照明装置からの光が必ず透過するので、表示は散乱光によって行われる。
【０００９】
ここで、散乱層は半透過反射膜と照明装置との間に設けられているので、半透過反射膜によって反射される外光はこの散乱層を通過しない。そのため、反射型表示の際に利用する外光が散乱層によって減衰しないので、明るい反射型表示を維持したまま透過型表示を散乱光によって行うことができる。もちろん液晶パネルの前面側には散乱層を設けないのが好ましい。
【００１０】
また、照明装置は、光源と、前記光源から出射した光を前記反射偏光板側に向けて出射する導光板と、を有し、前記導光板は光を散乱するための拡散パターンが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、導光板に形成された拡散パターンを拡散層として利用している。拡散パターンは導光板前面に設けてもかまわないが、半透過反射膜の光を透過する領域に対応する位置に拡散パターンを設ければ本発明の目的は達成できる。
【００１２】
また、前記散乱層の他例としては前記照明装置と前記液晶パネルとの間に設ける散乱板があげられる。その際、散乱板は前方散乱、つまり半透過反射膜側に出射する光を効率よく散乱する散乱板を用いると好ましい。
【００１３】
また、記液晶装置は、走査信号電極とデータ信号電極とをマトリクス状に配列し前記走査信号電極と前記データ信号電極とに挟まれた領域の液晶を駆動する単純マトリクス型の液晶装置であって、前記半透過反射膜は、開口部を設けた走査信号電極又はデータ信号電極であることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、データ信号電極又は走査信号電極に設けた開口部を透過する光を利用して透過表示を行う。尚、半透過反射膜として走査信号電極を選択するかデータ信号電極を選択するかは適宜選択できるが、下側基板に設けた電極に開口部を設けて半透過反射膜とする。
【００１５】
本発明の電子機器は上述の液晶装置を表示部として備えている。そのため昼間は反射型表示を行い、夜間は明るい透過型表示を行うことができる電子機器が実現する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は本実施例に係る液晶装置の構造を示す断面図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）は走査信号電極とデータ信号電極との交差部分の拡大図である。
【００１８】
本実施例における液晶パネル１０は、ガラス基板等からなる上基板１１と下基板１２との間に液晶層１３を挟んだ構成となっている。上側基板１１の内面つまりは液晶層１３側にはＩＴＯからなる走査信号電極１４がストライプ状に形成されており、走査信号電極１４上には青、赤及び緑の着色層（図示せず）及び所定方向にラビングされた配向膜（図示せず）が形成されている。また、上側基板１１の外面には位相差板１５及び偏光板１６がこの順に配置されている。
【００１９】
一方、下側基板１２の内面すなわち液晶層１３側にはアルミニウム薄膜からなるデータ信号電極１７が、走査信号電極１４とマトリクス配列となるように形成されており、走査信号電極１４とデータ信号電極１７との交点部分が画素領域となっている。データ信号電極１７には図２に示すような開口部２０が設けられており、半透過反射膜を兼ねている。そして、走査信号電極１４上には配向膜（図示せず）が設けられている。尚、開口部２０の表示面全体に占める割合はおおよそ１５％とした。表示面に対する開口部の占有率は高ければ高い程照明装置からの光の利用率は高まるが、あまり高くすると反射表示に悪影響を及ぼすので、概ね５％乃至３０％の範囲内において液晶装置の利用用途によって適宜選択するとよい。また図３に示すようにデータ信号電極１７には高さｈが概ね０．５μｍの凹凸段差を設けているのでデータ信号電極１７に入射した外光はこの凹凸によって散乱されつつ反射されることとなる。一方、下側基板１２の外面には反射偏光板１８が設けられている。図４に示すように反射偏光板は、異なる２つの層、すなわちＡ層４１とＢ層４２とが交互に、Ｚ軸方向に多くの層が積層された構造となっている。反射偏光板１８は、各層が１μｍに満たない程度の厚さの多くの層が積層されて形成され、全体としても数百μｍ程度の厚さの薄い板状である。
【００２０】
この反射偏光板１８においては、Ａ層４１のＸ軸方向の屈折率をＮａｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮａｙとし、Ｂ層４２のＸ軸方向の屈折率をＮｂｘ、Ｙ軸方向の屈折率をＮｂｙとすると、それら屈折率の間には次のような関係がある。
【００２１】
Ｎａｘ ≠ Ｎａｙ
Ｎｂｘ＝Ｎｂｙ
Ｎａｙ＝Ｎｂｙ
このように形成された反射偏光板１８は、Ｙ軸方向の直線偏光をそのまま透過させる。
【００２２】
さらに、本例の反射偏光板１８は、互いに隣接する一対のＡ層４１およびＢ層４２において、Ａ層４１の厚さＴａとＢ層４２の厚さＴｂとが、所定の可視光の波長λに対して、次の関係となるように形成されている。
【００２３】
Ｔａ・Ｎａｘ＋Ｔｂ・Ｎｂｘ＝ λ／２（１）
このように、反射偏光板１８を形成することによって、Ｚ軸方向から反射偏光板１８に入射した波長λのＸ軸方向の直線偏光は、Ｘ軸方向の直線偏光として反射される。
【００２４】
さらに、Ａ層４１とＢ層４２の多数の対は、可視領域内の様々な波長λの光に対して式（１）の関係が満たされるように、様々な厚さの組み合わせとなっている。これによって、反射偏光板１８は、可視領域の全波長にわたるＸ軸方向の直線偏光を、Ｘ軸方向の直線偏光として反射することになる。
【００２５】
したがって、反射偏光板１８は、全可視領域において、Ｘ軸方向の直線偏光をＸ軸方向の直線偏光として反射し、Ｙ軸方向の直線偏光をＹ軸方向の直線偏光として透過させる。
【００２６】
尚、このような反射偏光板は特表平９−５０６９８５号公報等にその詳の細が開示されている。また、反射偏光板としては図４に示したものの他にも、コレステリック層をλ/４板で挟んだもの等があり代替可能である。
【００２７】
もちろん反射偏光板に限らず、吸収と透過によって光を分離する吸収型の偏光板も使用可能である。
【００２８】
反射偏光板１８の裏面側には、光源としての蛍光ランプ１９Ａとアクリル樹脂等からなる導光板１９Ｂを有する照明装置２３が設けられている。導光板１９Ｂの反射偏光板側の面には、図５に示すような拡散パターン１９Ｃが設けられている。拡散パターン１９Ｃは導光板から均一に光を出射させるために、光源１９Ａからの距離が大きくなるにしたがってその面積が小さくなるように形成されている。
【００２９】
本実施例の液晶装置を用いてにあっては、外光を利用する反射型表示を行う際には、液晶装置にその表面側から入射する外光６０が偏光板１６によって直線偏光となって液晶パネル１０に入射する。そして液晶層１３を透過した後、半透過反射膜（データ信号電極１７）によって散乱反射された光が再度液晶層１３を透過して偏光板１６を透過するあるいは吸収されることによって画像を形成している。
【００３０】
照明装置１９からの光を利用して透過型表示を行う際には、照明装置１９からの光６０は拡散パターン１９Ｃによって散乱された後、反射偏光板１８の偏光作用によって偏光方向を揃えられて液晶パネル１０側に出射する。そして液晶層を透過した光が偏光板１６によって透過するあるいは吸収されるので透過画像が形成される。
【００３１】
つまり、本実施例の液晶装置にあっては照明装置１９から出射する光は拡散パターンによって散乱されて液晶層を通過し透過表示に寄与し、外光は半透過反射膜によって散乱反射されて反射型表示に寄与する。その際、半透過反射膜によって散乱反射された光は拡散パターンを透過しないので、光の減衰があまりおこらず、明るい透過型表示が得られる。
【００３２】
尚、本実施例においては単純マトリクス型液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴＦＴ素子やＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリクス型の液晶装置に応用できることはいうまでもない。
【００３３】
（実施例２）
実施例１においては導光板に拡散パターンを設けることによって、照明装置から出射した光を拡散パターンによって散乱させているが、本実施例においては照明装置と液晶パネルとの間に散乱板を設けることによって照明装置から出射する光を散乱する。
【００３４】
尚、散乱板以外の構成要素及び表示作用は実施例１同様であるので、図面に同一の符号を付与し重複する説明のはここでは省略する。
【００３５】
図７は本実施例に係る液晶装置の構造を示す断面図である。
【００３６】
反射偏光板１８の裏面側には、光源としての蛍光ランプ１９Ａとアクリル樹脂等からなる導光板１９Ｂを有する照明装置１９が設けられている。そして、導光板と反射偏光板１８との間には、散乱板７０が設けられている。ここで、散乱層７０としては、いわゆる前方散乱特性の散乱板、つまり液晶パネル側に出射する光の散乱特性が導光板側に出射する光の散乱特性より強い散乱板を用いた。尚、本実施例においては照明装置と反射偏光板との間に散乱板を設けたが、散乱板を設ける位置は半透過反射膜と照明装置との間であればどの位置にであっても本実施例と同等の作用効果がある。一例としては散乱板を反射偏光板と液晶パネルとの間に設けることができる。
【００３７】
本実施例の液晶装置を用いてにあっては、外光を利用する反射型表示を行う際には、液晶装置にその表面側から入射する外光６０が偏光板１６によって直線偏光となって液晶パネル１０に入射する。そして液晶層１３を透過した後、半透過反射膜（データ信号電極１７）によって散乱反射された光が再度液晶層１３を透過して偏光板１６を透過するあるいは吸収されることによって画像を形成している。
【００３８】
照明装置１９からの光を利用して透過型表示を行う際には、照明装置１９からの光６０aは散乱板７０によって散乱された後、反射偏光板１８の偏光作用によって偏光方向を揃えられて液晶パネル１０側に出射する。そして液晶層を透過した光が偏光板１６によって透過するあるいは吸収されるので透過画像が形成される。
【００３９】
つまり、本実施例の液晶装置にあっては照明装置１９から出射する光は散乱板によって散乱されて液晶層を通過し透過表示に寄与し、外光は半透過反射膜によって散乱反射されて反射型表示に寄与する。その際、半透過反射膜によって散乱反射された光は散乱板を透過しないので、光の減衰があまりおこらず、明るい透過型表示が得られる。
【００４０】
尚、本実施例においては単純マトリクス型液晶装置についてのみ述べたが、もちろんＴＦＴ素子やＭＩＭ素子に画素電極が接続されたアクティブマトリクス型の液晶装置に応用できることはいうまでもない。
【００４１】
（実施例３）
図８（ａ）は携帯電話を示す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、そのうちの１００１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である。
【００４２】
図８（ｂ）は、腕時計型電子機器を示す図である。１１００は時計本体を示す斜視図である。１１０１は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である
。この液晶パネルは、従来の時計表示部に比べて透過型表示が明るい画像表示が可能であるので夜間においての使用が快適となる。
【００４３】
図８（ｃ）は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置を示す図である。１２００は情報処理装置を示し、１２０２はキーボード等の入力部、１２０６は本発明の半透過反射型液晶パネルを用いた表示部、１２０４は情報処理装置本体を示す。
【００４４】
本実施例の電子機器は、昼間は反射型の表示を行い、夜間は透過型の表示をともに散乱光で行うことができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、照明装置から出射する光が半透過反射膜と照明装置との間に設けた散乱層によって散乱されるので反射型表示に利用する外光を減衰させることなく透過型表示を散乱光で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１液晶装置の断面模式図である。
【図２】は実施例１及び実施例２の液晶装置の走査信号電極とデータ信号電極との交差部分の拡大図である。
【図３】実施例１及び２における液晶装置の半透過反射膜上の凹凸を示す図である。
【図４】実施例１及び２における反射偏光板の模式図である。
【図５】実施例１おける拡散パターンを示す図である。
【図６】実施例１及び実施例２の液晶装置における表示作用を示す模式図である。
【図７】実施例２の液晶装置の断面模式図である。
【図８】本発明の電子機器を示す図であり、（ａ）は携帯電話、（ｂ）は腕時計、（ｃ）は携帯用情報処理装置である。
【図９】従来の半透過反射型の液晶装置である。
【符号の説明】
１０・・・液晶パネル
１１・・・上側基板
１２・・・下側基板
１３・・・液晶層
１４・・・透明電極（走査信号電極）
１５・・・位相差板
１６・・・偏光板
１７・・・半透過反射膜（データ信号電極）
１８・・・反射偏光板
１９・・・照明装置
１９ａ・・・光源
１９ｂ・・・導光板
２０・・・開口部

Claims

一対の基板間に配置した液晶層と、一方の前記基板の前記液晶層側の面に配置され光を透過する領域及び光を反射する領域を有する半透過反射膜と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に配置された光源を含む照明装置と、前記液晶パネルの前記照明装置側に配置した反射偏光板と、を備えてなり、
前記半透過反射膜の前記液晶層側の面に設けられた凹凸で外光を散乱反射して反射型の表示をするとともに、前記光源から出射しそして前記半透過反射膜の光を透過する領域に入射する光を散乱層で散乱させて透過型の表示をする液晶装置であり、
前記半透過反射膜で反射された前記外光が前記散乱層を透過しないよう前記散乱層が前記光源から前記反射偏光板までの間に配置されてなることを特徴とする液晶装置。
請求項１に記載の液晶装置を表示部として備えたことを特徴とする電子機器。