JP2000193956A - 液晶表示装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

液晶表示装置およびそれを用いた電子機器

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JP2000193956A
JP2000193956A JP10369749A JP36974998A JP2000193956A JP 2000193956 A JP2000193956 A JP 2000193956A JP 10369749 A JP10369749 A JP 10369749A JP 36974998 A JP36974998 A JP 36974998A JP 2000193956 A JP2000193956 A JP 2000193956A
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裕 小澤
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信孝 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】2枚の液晶表示パネルを必要とせずに、全面に
わたる表示を両面において行うことができる液晶表示装
置を提供する。 【解決手段】液晶セル22の一方の両側に配置された第
1反射偏光子18と、他方の面側に配置された第2反射
偏光子42と、第1反射偏光子18の外面側に配置され
た第1吸収型偏光子14と、第2反射偏光子42の外面
側に配置された第2吸収型偏光子46と、前記液晶セル
のいずれかの側で最も外面側に配置された導光板52と
を備える。第1反射偏光子18は、第1反射軸方向の偏
光面を有する偏光を反射し、第1反射軸方向とは異なる
方向の第1透過軸方向の偏光面を有する偏光を透過す
る。第2反射偏光子42は、第2反射軸方向の偏光を反
射し、第2反射軸方向とは異なる方向の第2透過軸方向
の偏光を透過する。第1吸収型偏光子14は第1透過軸
とほぼ平行な透過軸を持ち、第2吸収型偏光子46は第
2透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
びそれを用いた電子機器に関する。
【0002】
【背景技術】従来、両面表示が可能な液晶表示装置に対
する需要があり、いくつかの構造が提案されてきた。
【0003】その一つは、2枚の透過型の液晶表示パネ
ルを、バックライトを挟んで背中合わせに配置すること
によって、両面表示を行うものである。
【0004】他の一つは、特開平10−198291に
開示されており、1枚の反射型液晶表示パネルにおい
て、その表示面の一部については一方の側に反射板を配
置し、その表示面の残りの部分については他方の側に反
射板を配置するものである。これによって、1枚の液晶
表示パネルにおいて、その表示面の一部は一方の側に対
する表示を行い、表示面の残りの部分は他方の側に対す
る表示を行うことが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2枚の
透過型の液晶表示パネルがバックライトを挟んで配置さ
れることによって両面表示を可能とするタイプにおいて
は、2枚の液晶表示パネルを用意する必要があり、部品
点数および重量が増加し、外形も大きくなってしまうと
いう問題があった。
【0006】また、一枚の反射型の液晶表示パネルにお
いて、その表示面の一部は一方の側に対しての表示に用
い、残りの部分については他方の側に対する表示に用い
ることによって両面表示を可能とするタイプにおいて
は、それぞれの側において、液晶パネルの全面にわたる
表示ができないという問題があった。
【0007】本発明は、上記のような点に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、2枚の液晶表示パネルを
必要とすることなく、液晶パネルの全面にわたる表示を
両面において行うことができる液晶表示装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】(1) 本発明の液晶表
示装置は、内面側にそれぞれ透明電極が設けられた一対
の基板の間に液晶を封入して形成された液晶セルと、前
記液晶セルの一方の面側に配置され、第1反射軸方向の
偏光面を有する偏光を反射し、前記第1反射軸方向とは
異なる方向の第1透過軸方向の偏光面を有する偏光を透
過する第1反射偏光子と、前記液晶セルの他方の面側に
配置され、第2反射軸方向の偏光面を有する偏光を反射
し、前記第2反射軸方向とは異なる方向の第2透過軸方
向の偏光面を有する偏光を透過する第2反射偏光子と、
前記液晶セルのいずれかの側の、最も外面側に、前記液
晶セルに向けて光を出射する、ほぼ透明な導光板と、を
有することを特徴とする。
【0009】なお、上記において、外面側とは、液晶セ
ルから遠い側を示す。
【0010】本発明によれば、液晶セルの一方の側に第
1反射偏光子が配置され、液晶セルの他方の側に第2反
射偏光子が配置されている。したがって、第1反射偏光
子の側を表示面として用いる場合は第2反射偏光子を反
射板として用いた反射型の液晶表示装置となり、第2反
射偏光子の側を表示面として用いる場合は第1反射偏光
子を反射板として用いた反射型の液晶表示装置となる。
このように、本発明によれば、両面表示を行うことので
きる反射型の液晶表示装置が得られる。しかも、第1お
よび第2反射偏光子は所定の方向の偏光面を持つ偏光
を、殆ど反射することができるため、明るい反射型の液
晶表示装置とすることができる。
【0011】また、本発明の液晶表示装置は、外部から
の光がない場合でも、導光板を介して導かれる光を用い
て表示可能な液晶表示装置となる。しかも、導光板は、
ほぼ透明であるため、導光板からの光を用いて表示する
場合でも、液晶セルのいずれの側に対しても表示可能な
両面表示の液晶表示装置となるとともに、導光板からの
光を用いない反射型の液晶表示装置としても用いること
ができる。
【0012】さらに、本発明によれば、1枚の液晶セル
を用いて両面表示を行うことのできる反射型の液晶表示
装置が得られるため、2枚の液晶表示パネルを用いて両
面表示を行う液晶表示装置に比し、部品点数、重量、お
よび厚さを削減することができる。しかも、本発明の液
晶表示装置は、液晶セルの全面にわたる反射偏光子が両
面に配置され、それらが反射板として作用する反射型の
液晶表示装置となるため、液晶セルの全面にわたる両面
表示を行うことができる。
【0013】(2) さらに好ましくは、本発明の液晶
表示装置は、前記第1反射偏光子の外面側に配置され前
記第1透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第1吸収型偏光
子、および/または、前記第2反射偏光子の外面側に配
置され前記第2透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第2吸
収型偏光子を、さらに有することを特徴とする。
【0014】ここで、吸収型の偏光子とは、透過軸方向
の偏光面を有する偏光を透過し、透過軸方向とは異なる
方向の吸収軸方向の偏光面を有する偏光を透過する偏光
子である。
【0015】本発明の液晶表示装置によれば、第1およ
び第2反射偏光子の少なくともいずれか一方の外面側に
吸収型の偏光子すなわち第1吸収型偏光子または第2吸
収型偏光子が配置されており、その吸収型の偏光子の透
過軸は、隣接する反射偏光子すなわち第1または第2反
射偏光子とほぼ平行となっている。したがって、この吸
収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光はそのま
ま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射偏光子が
反射することになる偏光は、この吸収型の偏光子が吸収
する。そのため、この吸収型の偏光子がない場合に偏光
性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に反射光と
なって表示コントラストの低下を招くことになる偏光成
分を、この吸収型の偏光子によって吸収することができ
る。これによって、吸収型の偏光子が配置された側を表
示面側とする表示において、表示のコントラストが改善
され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実現するこ
とができる。
【0016】(3) さらに好ましくは、本発明の液晶
表示装置は、前記液晶セルの外面の少なくともいずれか
に配置された散乱層を有することを特徴とする。
【0017】本発明によれば、第1または第2反射偏光
子によって反射されて液晶セル側に戻り表示面に向かう
光が散乱層によって散乱されるため、第1反射偏光子に
よって反射された部分に対応する表示が、鏡面状ではな
くペーパーホワイト状の見やすい表示となる。
【0018】(4) さらに好ましくは、本発明の液晶
表示装置は、前記液晶セルは、TN型、STN型、およ
びBTN型のいずれかであることを特徴とする。
【0019】ここで、BTN型の液晶セルとは、カイラ
ルネマチック液晶を用いた2つの準安定状態を持つ液晶
セルであり、特公平1−51818号公報、特開平10
−170888号公報などに開示されているものであ
る。
【0020】本発明によれば、さまざまなタイプの液晶
セルについて、前述の作用効果を奏する液晶表示装置を
形成することができる。
【0021】(5) さらに好ましくは、本発明の液晶
表示装置は、前記導光板の外面側、および、前記導光板
が配置された側とは逆側の最も外面側、の少なくともい
ずれか一方に、着脱可能な光吸収層を有することを特徴
とする。
【0022】本発明によれば、前記導光板の外面側、お
よび、前記導光板が配置された側とは逆側の最も外面
側、の少なくともいずれか一方に、光吸収層が着脱可能
に配置されるため、光吸収層が用いられていない液晶セ
ルの側を表示面側として用いたときに反射板として機能
する反射偏光子すなわち第1または第2反射偏光子を透
過した光が、この光吸収層によって吸収される。したが
って、光吸収層がない場合に比べてこの領域からの光の
反射量が減少し、コントラストを改善することができ
る。また、この光吸収層は、着脱可能に設けられている
ため、表示面として用いる側とは逆側にこの光吸収層が
取り付けられた状態とすることによって、液晶セルのい
ずれの側が表示面側として用いられた場合でも、良好な
コントラストを実現することができる。
【0023】(6) 本発明の電子機器は、前記いずれ
かの液晶表示装置を表示手段として有することを特徴と
する。
【0024】本発明によれば、前記各液晶表示装置につ
いて上述したいずれかの作用効果を持つ表示手段を有す
る電子機器が得られる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、図面を参照しながら、さらに具体的に説明す
る。
【0026】〔第1実施形態〕 <液晶表示装置の構造>図1は、本実施形態の液晶表示
装置10を示す模式的な断面図である。この図に示すよ
うに、液晶表示装置10は、液晶セル22の一方の側に
第1反射偏光子18を配置し、液晶セル22の他方の側
に第2反射偏光子42を配置して形成されている。ま
た、第1反射偏光子18の外面側すなわち液晶セル22
から遠い側には第1吸収型偏光子14が配置されてい
る。また、液晶セル22と第2反射偏光子42との間に
は、散乱層38が配置されている。そして、第2反射偏
光子42の外面側には第2吸収型偏光子46が配置さ
れ、第2吸収型偏光子46の外面側には着脱自在に光吸
収層50が配置されている。さらに、第1吸収型偏光子
14の外面側には、液晶セル22に向けて光を出射す
る、ほぼ透明な導光板52が配置されている。なお、図
1および同様な他の図面においては、液晶表示装置10
を構成する各要素間に隙間があるように描かれている
が、これは図示の明確化のためであり、実際は各要素が
互いにほぼ密着する状態となっている。
【0027】液晶セル22は、ストライプ状の透明電極
26が片面に形成された基板24と、やはりストライプ
状の透明電極30が片面に形成された基板32とが、ギ
ャップ材(図示せず)などによって所定間隔離され、対
向する基板24,32の透明電極26,30同士が格子
状に対向する単純マトリックス型の液晶セル22となっ
ている。これら一対の基板24,32の間にはTN型の
液晶28が充填され、それら基板24,32の対向する
周縁がシール材34によって封止されている。なお、図
1においては、一対の基板24,32の間を広く離して
描いてあるが、これは図示を明確化するためであり、実
際には一対の基板24,32は数μmないし十数μmの
狭いギャップを隔てて対向している。
【0028】第1および第2反射偏光子18,42は、
国際公開(WO95/17692)に開示されたものと
同様であり、図2に説明図として示すように、異なる2
つの層、すなわちA層とB層とが交互に、Z軸方向に多
くの層が積層された構造となっている。第1および第2
反射偏光子18,42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
200μm程度の厚さの薄い板状である。
【0029】第1および第2反射偏光子18,42にお
いては、A層のX軸方向の屈折率をNax、Y軸方向の
屈折率をNayとし、B層のX軸方向の屈折率をNb
x、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。
【0030】Nax ≠ Nay Nbx = Nby Nay = Nby このように形成された第1および第2反射偏光子18,
42は、Y軸方向の偏光面を持つ直線偏光をそのまま透
過させる。
【0031】さらに、第1および第2反射偏光子18,
42は、互いに隣接する一対のA層およびB層におい
て、A層の厚さTaとB層の厚さ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。
【0032】 Ta・Nax + Tb・Nbx = λ/2 (1) このように、第1および第2反射偏光子18,42を形
成することによって、Z軸方向から反射偏光子18,4
2に入射した波長λのX軸方向の偏光面を持つ直線偏光
は、X軸方向の偏光面を持つ直線偏光として反射され
る。
【0033】さらに、A層とB層の多数の対は、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、反射偏光子18,42は、可視領域の全
波長にわたるX軸方向の偏光面を持つ直線偏光を、X軸
方向の偏光面を持つ直線偏光として反射することにな
る。
【0034】したがって、第1および第2反射偏光子1
8,42は、全可視領域において、X軸方向すなわち第
1および第2反射軸方向の偏光面を持つ直線偏光をその
方向の偏光面を持つ直線偏光として反射し、Y軸方向す
なわち第1および第2透過軸方向の偏光面を持つ直線偏
光をその方向の偏光面を持つ直線偏光として透過させ
る。
【0035】第1および第2吸収型偏光子14,46
は、吸収型の偏光子であり、透過軸方向の偏光面を有す
る偏光を透過し、透過軸方向とは異なる方向の吸収軸方
向の偏光面を有する偏光を吸収する。第1および第2吸
収型偏光子は、例えば、ヨウ素等のハロゲン物質や染料
等の二色性色素を用いて形成される。
【0036】なお、第1吸収型偏光子14は第1反射型
偏光子18の外面側すなわち液晶セル22から遠い側に
配置され、第2吸収型偏光子46は第2反射型偏光子4
2の外面側に配置されている。また、本実施形態におい
ては、第1反射偏光子18の透過軸と第1吸収型偏光子
14の透過軸とがほぼ平行となり、第2反射偏光子42
の透過軸と第2吸収型偏光子46の透過軸とがほぼ平行
となるように、配置されている。
【0037】このように、液晶表示装置10において
は、第1および第2反射偏光子18,42の外面側に吸
収型の偏光子すなわち第1吸収型偏光子14または第2
吸収型偏光子46が配置されており、それらの透過軸
は、隣接する反射偏光子すなわち第1または第2反射偏
光子18,42とほぼ平行となっている。したがって、
これら吸収型の偏光子は、反射偏光子が透過させる偏光
はそのまま透過させ、この吸収型の偏光子がないと反射
偏光子が反射することになる偏光は、この吸収型の偏光
子が吸収する。そのため、この吸収型の偏光子がない場
合に偏光性のない光が反射偏光子に直接入射した場合に
反射光となって表示コントラストの低下を招くことにな
る偏光成分を、この吸収型の偏光子によって吸収するこ
とができる。これによって、吸収型の偏光子が配置され
た側を表示面側とする表示において、表示のコントラス
トが改善され、不必要な反射がなく、見やすい表示を実
現することができる。
【0038】散乱層38は、液晶セル22と第2反射偏
光子42との間に配置され、光を散乱させ拡散させる機
能を持っている。散乱層38を省略することも可能では
あるが、これがない場合は、第2反射偏光子42で反射
された部分に対応する表示が、鏡面により反射された光
であるとの印象を与える表示となってしまう。散乱層3
8は、このような状態を防止し、第2反射偏光子42で
反射された部分に対応する表示をペーパーホワイトに近
い表示とする。散乱層38は、例えば、ビーズを分散さ
せたプラスチックフィルムとして形成されている。ま
た、隣接する層同士、例えば液晶セル22と第1または
第2反射偏光子18,42とを接着する光学接着剤から
なる接着層中にビーズを混入させて散乱層38を形成し
てもよい。
【0039】なお、散乱層38は、液晶セル22と第2
反射偏光子42との間に限らず、液晶セル22と第1反
射偏光子42との間、液晶セル22と第2反射偏光子4
2との間、第1吸収型偏光子14と第1反射偏光子18
との間、第2吸収型偏光子46と第2反射偏光子42と
の間、第1吸収型偏光子14の外面側、第2吸収型偏光
子46の外面側の、少なくともいずれかに配置するよう
にしてもよい。
【0040】導光板52は、第1吸収型偏光子14の外
面側に配置されている。なお、導光板52は、必ずしも
第1吸収型偏光子14の外面側に配置されてなくともよ
く、液晶セル22の少なくともいずれか一方側におい
て、前述した液晶表示装置10を構成する要素(光吸収
層50を除く)の最も外面に位置するものの外面側に配
置されてもよい。導光板52は、光源66から例えばパ
ネルを固定するフレーム67内などを導かれた光が端面
57に入射されると、その光を液晶セル22に向けて出
射するものである。導光板52は、例えば、光学的にほ
ぼ等方なポリオレフィン樹脂、またはアクリル樹脂など
で形成されている。
【0041】また、光源66からの光を導光板52まで
導くフレーム67は、光学的に等方なポリオレフィン樹
脂、ポリカーボネート樹脂、あるいはアクリル樹脂など
から構成されている。光源66から出射された光は、フ
レーム67によって導光板52の端面57まで導かれて
導光板52内に導入され、液晶セル22に向かって出射
される。なお、導光板52は、光を殆ど吸収しない材料
で形成されているため、導光板52の前面側または背面
側から入射する光は、殆どそのまま透過する。また、光
源66としては、LED(発光ダイオード)などが用い
られる。
【0042】ここで、図3および図4を参照して、導光
板52についてさらに詳しく説明する。なお、図3は導
光板52の模式的な断面図であり、図4は導光板52の
模式的な斜視図である。
【0043】導光板52は、これらの図に示すように、
透明な樹脂の成形品からなる平板形状を有しており、そ
の片面(出射面)53に多数の突起54を備えている。
各突起54はいずれも円柱状であり、出射面53に対し
てほぼ平行な底面55とほぼ垂直な側面56とから構成
されている。導光板52は、屈折率が約1.4以上材料
で形成される。導光板52の端面57から入射した光束
は、図3において光線58,59で模式的に示すよう
に、端面57から入射した後、導光板52の中で全反射
を繰り返し、突起54の側面56からのみ出射する。こ
のため、導光板52全体から効果的に照明することがで
きる。このようにして、導光板52は、端面57に入射
した光を効率的に出射面53の側から射出するととも
に、前面側から入射した光を背面側に透過させ、かつ、
背面側から入射した光を前面側に透過させる。
【0044】導光板52の厚みは0.2mm〜2mm程
度、好ましくは0.4mm〜0.8mm程度であり、本
実施形態では厚さ0.6mmのものが用いられている。
突起54の大きさは、可視光の波長がおよそ380nm
から700nm程度であることから、回折による影響が
発生しないように5μm程度以上は必要であり、また、
突起54は、肉眼視で気にならない程度の大きさである
ために、概ね300μm以下が望ましい。さらに、製造
上の利便性を考慮すると、突起54の大きさは、およそ
10μm以上100μm以下が望ましい。また、突起5
4の高さと幅(直径)の比は、導光板52内での光線は
平面方向の仰角が45度以下である点からすれば1対1
以下でよく、実際には20度以下の光線が90%以上を
占めるので、1対2程度まで充分な性能を発揮する。従
って、本実施形態では、突起54の直径を20μm、高
さを15μm、ピッチを20μmとした。
【0045】散乱層38(図1)は、光を散乱させ拡散
させる機能を持っている。散乱層38を省略することも
可能ではあるが、これがない場合は、反射偏光子40で
反射された部分に対応する表示が、鏡面により反射され
た光との印象を与える表示となってしまう。散乱層38
は、このような状態を防止し、反射偏光子40で反射さ
れた部分に対応する表示をペーパーホワイトに近い表示
とする。散乱層38は、例えば、ビーズを分散させたプ
ラスチックフィルムとして形成されている。また、隣接
する層同士、例えば導光板52と反射偏光子40とを接
着する光学接着剤からなる接着層中にビーズを混入させ
て散乱層38を形成してもよい。なお、散乱層38は、
偏光子14と液晶セル18との間に設けてもよいし、偏
光子14の前面に設けるようにしてもよい。
【0046】光吸収層50は、第2吸収型偏光子の外面
側に着脱可能に配置される。液晶セル22の光吸収層5
0が用いられていない側を表示面側として用いたときに
反射板として機能する第1または第2反射偏光子18,
42を透過した光は、この光吸収層50によって吸収さ
れる。そのため、光吸収層50がない場合に比べてこの
領域からの光の反射量が減少し、しかも、第1または第
2吸収型偏光子14,46に向けて入射する外光が光吸
収層50によって吸収されるため、コントラストが改善
される。また、この光吸収層50は、着脱可能に設けら
れているため、表示面として用いる側とは逆側にこの光
吸収層50が取り付けられた状態とすることによって、
液晶セル22のいずれの側が表示面側として用いられた
場合でも、良好なコントラストを実現することができ
る。なお、光吸収層50は、第2吸収型偏光子の外面側
に限らず、液晶セル22の少なくともいずれか一方側に
おいて、前述した液晶表示装置10を構成する要素の最
も外面に位置するものの外面側に着脱可能に配置されて
もよい。
【0047】また、液晶表示装置10は、図1に図示し
た構成要素以外にも、液晶24に面して設けられる配向
膜、そして駆動回路なども備えている。
【0048】<液晶表示装置の自己発光型としての動作
>上記のように形成された液晶表示装置10を、周囲が
暗い状況で自己発光型として用いる場合の動作を図5と
ともに説明する。なお、この図において、左側半分の図
5(A)は通過する光の偏光面を液晶セル22が90°
旋光させるスイッチング状態である場合を示し、右側半
分の図5(B)は通過する光の偏光面を液晶セル22が
旋光させないスイッチング状態である場合を示してい
る。また、図5および同様な他の図においては、アスタ
リスク状の記号は偏光性のない光を示し、左右両方向を
示す矢印の記号は紙面と平行な偏光面を持つ偏光または
軸方向を持つ偏光分離素子を示し、丸の中に小さい黒丸
の記号は紙面と垂直な偏光面を持つ偏光または軸方向を
持つ偏光分離素子を示している。
【0049】まず、液晶セル22が光を90°旋光させ
るスイッチング状態の領域に導光板52からの光が第1
吸収型偏光子14の側から入射した場合、すなわち図5
(A)に示した場合について説明する。この場合、入射
した光64は、第1吸収型偏光子14の吸収軸14A方
向の偏光成分は第1吸収型偏光子14によって吸収さ
れ、第1吸収型偏光子14の透過軸14T方向の偏光成
分のみが第1吸収型偏光子14を透過し、その透過軸1
4Tの方向の偏光面を持つ直線偏光64aとして出射す
る。その直線偏光64aは第1吸収型偏光子14の透過
軸14Tとほぼ平行に配置された透過軸18Tを持つ第
1反射偏光子18をそのまま透過し、液晶セル22を通
過すると90°旋光された直線偏光64bとなる。その
直線偏光64bは、散乱層38で散乱されるが偏光方向
はそのままの直線偏光64cとして反射偏光子42に入
射する。反射偏光子42に入射した直線偏光64cは、
その偏光面が反射偏光子42の反射軸42Rとほぼ平行
であるため、反射偏光子42によって反射される。反射
された直線偏光64dは、反射偏光子42の反射軸42
Rにほぼ平行な偏光面を持ち、再び、散乱層38で散乱
され、偏光面は変わらない直線偏光64eとして液晶セ
ル22に入射する。そして、液晶セル22で90°旋光
されて第1反射偏光子18の透過軸18Tと平行な偏光
面を持つ偏光64fとなり、第1反射偏光子18をその
まま透過し、さらに第1反射偏光子18の透過軸18T
とほぼ平行に配置された透過軸14Tを持つ第1吸収型
偏光子14を透過して表示面に達する。
【0050】このように、この液晶表示装置10を周囲
が暗い状態で自己発光型として使用した場合は、液晶セ
ル22が光を90°旋光させるスイッチング状態の領域
に第1反射偏光子の外面側に配置された導光板52から
の光が第1吸収型偏光子14の側から入射すると、その
殆どが第2反射偏光子42で反射されて入射と逆の経路
を辿って液晶セル22の導光板52側に出射する。した
がって、液晶セル22が光を90°旋光させるスイッチ
ング状態の領域は、液晶セル22の導光板52が配置さ
れた側から目視すると明るい白表示となり、液晶セル2
2の導光板52が配置された側とは逆側から光吸収層5
0が外された状態で目視すると暗い表示となる。
【0051】次に、液晶表示装置10を周囲が暗い状況
の下で自己発光型として用い、液晶セル22が光を旋光
させないスイッチング状態の領域に導光板からの光65
が第1吸収型偏光子14の側から入射した場合、すなわ
ち図5(B)に示した場合について説明する。この場
合、入射した外光65は、第1吸収型偏光子14の吸収
軸14A方向の偏光成分が第1吸収型偏光子14によっ
て吸収され、第1吸収型偏光子14の透過軸14T方向
の偏光成分が第1吸収型偏光子14を透過して、その透
過軸14Tの方向の偏光面を持つ直線偏光65aとして
第1吸収型偏光子14から出射する。その直線偏光65
aは、第1吸収型偏光子14の透過軸14Tとほぼ平行
な透過軸18Tを持つ第1反射偏光子18をそのままの
状態で透過し、旋光されることなく液晶セル22を通過
し、散乱層38を透過して散乱されるが偏光面は変わら
ない直線偏光65bとなり、第1吸収型偏光子14の透
過軸14Tとほぼ平行な透過軸42Tを持つ第2反射偏
光子42を透過し、そして第2反射偏光子42の透過軸
42Tとほぼ平行な透過軸46Tを持つ第2吸収型偏光
子46を透過してそのまま進行し、入射側には戻らな
い。
【0052】このように、この液晶表示装置10を周囲
が暗い状態で自己発光型として使用した場合は、液晶セ
ル22が光を旋光させないスイッチング状態の領域に第
1反射偏光子18の外面側に配置された導光板52から
の光が第1吸収型偏光子14の側から入射すると、第1
吸収型偏光子18に吸収される成分を除き、その殆どが
逆側に位置する第2反射偏光子42および第2吸収型偏
光子46を透過して、入射側には戻らず、そのまま出射
してしまう。したがって、液晶セル22が光を旋光させ
ないスイッチング状態の領域は、液晶セル22の導光板
52が配置された側から目視すると暗い表示となり、液
晶セル22の導光板52が配置された側とは逆側から光
吸収層50が外された状態で目視すると明るい白表示と
なる。
【0053】以上説明したように、本実施形態の液晶表
示装置10は、周囲が暗い状態で自己発光型として使用
した場合は次のような表示となる。すなわち、液晶セル
22が光を90°旋光させる領域は、導光板52が配置
された液晶セル22の側から目視すると、明るい白の表
示領域となり、導光板52が配置された液晶セル22の
側とは逆側から目視すると、暗い表示領域となる。ま
た、液晶セル22が光を90°旋光させない領域は、導
光板52が配置された液晶セル22の側から目視する
と、暗い表示領域となり、導光板52が配置された液晶
セル22の側とは逆側から目視すると、明るい白の表示
領域となる。本実施形態の液晶表示装置10は、周囲が
暗い状態で自己発光型として使用した場合、このような
両面表示を行うことができる。
【0054】なお、液晶セル22は、光を90°旋光す
る状態と、光を旋光しない状態との中間の状態もとるこ
とができ、このとき、中間調表示が行われる。
【0055】<液晶表示装置の反射型としての動作>ま
た、上記のように形成された本実施形態の液晶表示装置
10は、明るい光のもとで導光板52からの光を用いる
ことなく使用することもできる。なお、前述したよう
に、導光板52は、前面側から入射した光を背面側に透
過させ、かつ、背面側から入射した光を前面側に透過さ
せることができる。以下、その場合の動作を図6ととも
に説明する。なお、この図において、左側半分の図6
(A)は通過する光の偏光面を液晶セル22が90°旋
光させるスイッチング状態である場合を示し、右側半分
の図6(B)は通過する光の偏光面を液晶セル22が旋
光させないスイッチング状態である場合を示している。
【0056】まず、液晶セル22が光を90°旋光させ
るスイッチング状態の領域に外光が第1吸収型偏光子1
4の側から入射した場合、すなわち図6(A)左側に示
した場合について説明する。この場合、入射した外光6
0は、そのまま導光板52を透過した後、第1吸収型偏
光子14の吸収軸14A方向の偏光成分は第1吸収型偏
光子14によって吸収され、第1吸収型偏光子14の透
過軸14T方向の偏光成分のみが第1吸収型偏光子14
を透過し、その透過軸14Tの方向の偏光面を持つ直線
偏光60aとして出射する。その直線偏光60aは第1
吸収型偏光子14の透過軸14Tとほぼ平行に配置され
た透過軸18Tを持つ第1反射偏光子18をそのまま透
過し、液晶セル22を通過すると90°旋光された直線
偏光60bとなる。その直線偏光60bは、散乱層38
で散乱されるが偏光方向はそのままの直線偏光60cと
して反射偏光子42に入射する。反射偏光子42に入射
した直線偏光60cは、その偏光面が反射偏光子42の
反射軸42Rとほぼ平行であるため、反射偏光子42に
よって反射される。反射された直線偏光60dは、反射
偏光子42の反射軸42Rにほぼ平行な偏光面を持ち、
再び、散乱層38で散乱され、偏光面は変わらない直線
偏光60eとして液晶セル22に入射する。そして、液
晶セル22で90°旋光されて第1反射偏光子18の透
過軸18Tと平行な偏光面を持つ偏光60fとなり、第
1反射偏光子18をそのまま透過し、さらに第1反射偏
光子18の透過軸18Tとほぼ平行に配置された透過軸
14Tを持つ第1吸収型偏光子14を透過し、導光板5
2を透過して表示面に達する。
【0057】また、液晶セル22が光を90°旋光させ
るスイッチング状態の領域に外光が第2吸収型偏光子4
6の側から入射した場合は、第2吸収型偏光子46と第
2反射偏光子42が、液晶セル22を境に第1吸収型偏
光子14および第1反射偏光子18と対称に配置されて
おり、散乱層38は対称な配置ではなく第2反射偏光子
42の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えな
いため、第2吸収型偏光子42の側から入射した光の挙
動は、図6(A)の右側に示したとおり、前述した液晶
セル22が光を90°旋光させるスイッチング状態の領
域に外光が第1吸収型偏光子14の側から入射した場合
と、液晶セル22を境にしてほぼ対称な挙動となる。し
たがって、第2吸収型偏光子に入射した外光61は、第
2吸収型偏光子の透過軸46Tと平行な偏光61fとし
て第2吸収型偏光子46側の表示面に達する。
【0058】このように、この液晶表示装置10におい
ては、液晶セル22が光を90°旋光させるスイッチン
グ状態の時に液晶セル22に入射した外光は、その殆ど
が第1または第2反射偏光子18,42で反射されて入
射と逆の経路を辿って出射するため、第1または第2吸
収型偏光子14,46のいずれの側から外光が入射した
場合でも、液晶セル22が光を90°旋光させるスイッ
チング状態となっている領域は明るい白色表示となる。
【0059】次に、液晶セル22が光を旋光させないス
イッチング状態の領域に外光62が第1吸収型偏光子1
4の側から入射した場合、すなわち図6(B)の左側に
示した場合について説明する。この場合、入射した外光
62は、そのまま導光板52を透過した後、第1吸収型
偏光子14の吸収軸14A方向の偏光成分が第1吸収型
偏光子14によって吸収され、第1吸収型偏光子14の
透過軸14T方向の偏光成分が第1吸収型偏光子14を
透過して、その透過軸14Tの方向の偏光面を持つ直線
偏光62aとして第1吸収型偏光子14から出射する。
その直線偏光62aは、第1吸収型偏光子14の透過軸
14Tとほぼ平行な透過軸18Tを持つ第1反射偏光子
18をそのままの状態で透過し、旋光されることなく液
晶セル22を通過し、散乱層38を透過して散乱される
が偏光面は変わらない直線偏光62bとなり、第1吸収
型偏光子14の透過軸14Tとほぼ平行な透過軸42T
を持つ第2反射偏光子42を透過し、そして第2反射偏
光子42の透過軸42Tとほぼ平行な透過軸46Tを持
つ第2吸収型偏光子46を透過してそのまま進行し、表
示面である入射側には戻らない。なお、図6では図示し
ながったが、図1に示したように、第2吸収型偏光子4
6の外面側に光吸収層50を配置した状態とすれば第2
吸収型偏光子46を透過した光が何かに反射して表示面
である入射側に戻ることを確実に防ぐことができる。
【0060】また、液晶セル22が光を旋光させないス
イッチング状態の領域に外光が第2吸収型偏光子46の
側から入射した場合は、第2吸収型偏光子46および第
2反射偏光子42が、液晶セル22を境に第1吸収型偏
光子14および第1反射偏光子18と対称に配置されて
おり、散乱層38は対称な配置ではなく第2反射偏光子
42の側にのみあるものの、偏光状態には影響を与えな
いため、第2吸収型偏光子42の側から入射した光の挙
動は、図6(B)の右側に示したとおり、前述した液晶
セル22が光を旋光させないスイッチング状態の領域に
外光が第1吸収型偏光子14の側から入射した場合と、
液晶セル22を境にしてほぼ対称な挙動となる。したが
って、第2吸収型偏光子46に入射した外光63は、第
1吸収型偏光子14の透過軸14Tと平行な偏光63b
として第1吸収型偏光子14を透過してそのまま出射さ
れ、表示面である入射側には戻らない。
【0061】このように、この液晶表示装置10におい
ては、液晶セル22が光を旋光させないスイッチング状
態の時に液晶セル22に入射した外光は、入射した側と
は逆側に透過してしまい、入射側には戻らないため、第
1または第2吸収型偏光子14,46のいずれの側から
外光が入射した場合でも、液晶セル22が光を旋光させ
ないスイッチング状態となっている領域は暗い表示とな
る。
【0062】なお、光の入射側とは逆側の最も外面側に
光吸収層50を位置させれば、光吸収層50が用いられ
ていない液晶セル22の側を表示面側として用いたとき
に反射板として機能する反射偏光子すなわち第1または
第2反射偏光子18,42を透過した光、および、その
第1または第2吸収型偏光子14,46に向けて入射す
る外光が、光吸収層50によって吸収される。したがっ
て、光吸収層50がない場合に比べてこの領域からの光
の反射量および外光の入射量が減少し、コントラストを
改善することができる。また、この光吸収層50を着脱
可能に設けることによって、表示面として用いる側とは
逆側にこの光吸収層50が取り付けられた状態とするこ
とが容易に行え、液晶セル22のいずれの側が表示面側
として用いられた場合でも、良好なコントラストを実現
することができる。
【0063】以上説明したように、本実施形態の液晶表
示装置10は、明るい外光のもとで反射型として使用し
た場合、液晶セル22が光を90°旋光させる領域は、
液晶セル22のいずれの側を表示面として用いた場合で
も、明るい白の表示領域となる。また、本実施形態の液
晶表示装置10は、液晶セル22が光を旋光させない領
域は、明るい外光のもとで液晶表示装置10を反射型と
して使用した場合、液晶セルのいずれの側を表示面とし
て用いた場合でも、暗い表示領域となる。このように、
液晶表示装置10は、明るい光のもとで用いる場合、液
晶セルのいずれの側を表示面として用いた場合でも、液
晶セルが光を90°旋光させる領域は明るい表示とな
り、液晶セルが光を旋光させない領域は暗い表示となる
両面表示を行うことができる。
【0064】なお、液晶セル22は、光を90°旋光す
る状態と、光を旋光しない状態との中間の状態もとるこ
とができ、このとき、中間調表示が行われる。
【0065】図7および図8は、本実施形態の液晶表示
装置10をドットマトリクス表示パネルとして形成した
場合における表示例である。図7は、光吸収層50を用
いない場合の表示例であり、図7(A)は数字を表示し
た部分を液晶セル22が光を旋光させない領域とし、背
景を液晶セル22が光を旋光させる領域とした場合の表
示例を示している。この表示例においては、数字部分
は、表示面の裏側からの入射光によってパネルの裏が透
けて見え、背景部分は、第1あるいは第2反射偏光子1
8,42によって反射され散乱層38で散乱されて白表
示となる。
【0066】図7(B)は数字を表示した部分を液晶セ
ル22が光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル22
が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示してい
る。この表示例においては、数字部分と背景部分の表示
状態が、図7(A)に示した表示例の場合と反対にな
る。
【0067】図8は、光吸収層50を用いた場合の表示
例である。図8(A)は数字を表示した部分を液晶セル
22が光を旋光させない領域とし、背景を液晶セル22
が光を旋光させる領域とした場合の表示例を示してい
る。この表示例においては、数字部分を透過した光は光
吸収層50で吸収されて黒表示となる。背景部分は、第
1あるいは第2反射偏光子18,42によって反射され
散乱板38で散乱されて白表示となる。
【0068】図8(B)は数字を表示した部分を液晶セ
ル22が光を旋光させる領域とし、背景を液晶セル22
が光を旋光させない領域とした場合の表示例を示してい
る。この表示例においては、数字部分と背景部分の表示
状態が、図8(A)に示した表示例とは反対となる。
【0069】このように、光吸収層50を用いることに
よってコントラストを改善することができる。なお、図
7および図8で白表示の部分は、散乱層38を用いない
構成の場合は、鏡面状態の表示となる。
【0070】上述したように、本実施形態の液晶表示装
置10は、1枚の液晶セル22を用いて両面表示を行う
ことのできる反射型の液晶表示装置10となり、2枚の
液晶表示パネルを用いて両面表示を行う液晶表示装置に
比し、部品点数、重量、および厚さを削減することがで
きる。しかも、液晶表示装置10は、液晶セル22の全
面にわたる反射偏光子18,42が両面に配置され、そ
れらが反射板として作用する反射型の液晶表示装置10
となるため、液晶セル22の全面にわたる両面表示を行
うことができる。
【0071】さらに、第1および第2反射偏光子18,
42は、所定の方向の偏光面を持つ偏光を殆ど反射する
ことができるため、明るい反射型の液晶表示装置10と
なる。
【0072】<液晶表示装置を備えた電子機器>図9
は、本実施形態の液晶表示装置10を表示部として用い
た電子機器としての携帯用コンピュータ96を示す外観
図である。携帯用コンピュータ96は、液晶表示装置1
0からなる表示部と入力部98とを備えており、表示部
が設けられた蓋99の部分を閉じた状態(図示せず)で
も表示できるようになっている。携帯用コンピュータ9
6は、液晶表示装置10の他に、図示しないが、表示情
報出力源、表示情報処理回路、クロック発生回路などの
様々な回路や、それらの回路に電力を供給する電源回路
などを含んで構成される。
【0073】なお、本実施形態の液晶表示装置10が組
み込まれる電子機器としては、携帯電話機、腕時計、お
よび携帯用コンピュータに限らず、携帯電話機、ノート
型パソコン、電子手帳、ページャ、電卓、POS端末、
ICカード、ミニディスクプレーヤなど様々な電子機器
が考えられる。
【0074】〔第2実施形態〕第2実施形態は、液晶セ
ルとしてSTN型の液晶セルが用いられている点と、S
TN型の液晶セルに付随して発生する着色を解消するた
めの位相差板が追加されている点、そして、第1吸収型
偏光子および第1反射偏光子の透過軸と、第2吸収型偏
光子および第2反射偏光子の透過軸との間の角度がほぼ
平行ではなく、STN型の液晶セルの2つのスイッチン
グ状態におけるツイスト角のTN型の場合との違いに対
応させてそれらの透過軸間の角度が決定されている点
が、第1実施形態と異なる。それ以外の点は、第1実施
形態と同様であるので、その説明を省略する。また、図
面において対応する部分には第1実施形態と同一の符号
を付す。
【0075】図10は、本実施形態の液晶表示装置70
を示す模式的な断面図である。この図に示すように、液
晶表示装置70は、STN型の液晶72を用いた液晶セ
ル74を用い、第1吸収型偏光子14と第1反射偏光子
18との間、および第2吸収型偏光子46と第2反射偏
光子42との間に、位相差板76,76を備えている。
この位相差板76によって、STN型の液晶セル74に
よって発生する着色を解消することができる。
【0076】また、本実施形態の液晶表示装置70にお
いては、第1実施形態の場合と同様に、第1吸収型偏光
子14の透過軸と第1反射偏光子18の透過軸とがほぼ
平行であり、第2吸収型偏光子46の透過軸と第2反射
偏光子42の透過軸とがほぼ平行である。しかしなが
ら、第1吸収型偏光子14および第1反射偏光子18の
透過軸と、第2吸収型偏光子46および第2反射偏光子
42の透過軸との間の角度は、STN型の液晶セル74
の2つのスイッチング状態におけるツイスト角のTN型
の場合との違いに対応させて、それらの透過軸間の角度
が決定されている。
【0077】そして、本実施形態の液晶表示装置70の
動作は、STN型の液晶セル74に付随する位相ずれ
を、位相差板76を透過させることによって補償する点
を除いて、第1実施形態の液晶表示装置10とほぼ同様
となる。
【0078】なお、位相差板76,76はSTN型の液
晶セル74を用いたことによる着色を解消するために用
いられているものであって、その着色が問題にならない
場合には必ずしも用いる必要はない。したがって、その
ような場合は、位相差板76,76の少なくとも一方を
用いない構成とすることもできる。
【0079】以上、本発明の実施形態を説明したが、本
発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内または特許請求の範囲の均等範囲
内で各種の変形実施が可能である。
【0080】例えば、上記各実施形態では、液晶セル
が、TN型、またはSTN型で単純マトリックス型の液
晶セルである例を示したが、本発明の液晶表示装置に用
いられる液晶セルは、パネル自体にスイッチング素子を
用いないもので言えばスタティック駆動型の液晶セルで
あってもよいし、またTFTで代表される三端子スイッ
チング素子あるいはMIMで代表される二端子スイッチ
ング素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶セル
であってもよい。さらに、液晶セルは、電気光学特性で
言えば、BTN型の液晶セルであってもよい。なお、B
TN型の液晶セルとは、カイラルネマチック液晶を用い
た2つの準安定状態を持つ液晶セルであり、特公平1−
51818号公報、特開平10−170888号公報な
どに開示されているものである。
【0081】また、上記各実施形態では、第1および第
2反射偏光子として積層型のもの用いた例を示したが、
第1および第2反射偏光子はこのタイプに限らず、コレ
ステリック液晶層と1/4波長板とを組み合わせるもの
(特開平8−271892号公報)、ブリュースターの
角度を利用して反射された偏光と透過された偏光とに分
離するもの(SID 92 DIGEST P.427-429)、あるいは、
ホログラムを利用するもの等を用いることもできる。
【0082】さらに、上記各実施形態では、液晶表示装
置が白黒表示用として形成された例を示したが、液晶セ
ル内または液晶セルに近い位置にカラーフィルタを配置
することによって、カラー表示用の液晶表示装置とする
こともできる。
【0083】そして、上記各実施形態においては、第1
および第2吸収型偏光子を用いた液晶表示装置を示した
が、第1および第2吸収型偏光子のいずれか、または両
方がなくとも表示を液晶表示装置は両面表示を行うこと
ができる。なお、液晶セルの表示面とする側に第1また
は第2吸収型偏光子が用いられていない場合、表示コン
トラストは低下する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の液晶表示装置を示す模式的な断
面図である。
【図2】第1および第2反射偏光子の構造を示す模式的
な斜視図である。
【図3】第1実施形態の液晶表示装置に用いられた導光
板の模式的な断面図である。
【図4】第1実施形態の液晶表示装置に用いられた導光
板の模式的な斜視図である。
【図5】第1実施形態の液晶表示装置を自己発光型とし
て用いた場合の動作を示す説明図である。
【図6】第1実施形態の液晶表示装置を反射型として用
いた場合の動作を示す説明図である。
【図7】(A)および(B)は、第1実施形態の液晶表
示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場
合における表示例である。
【図8】(A)および(B)は、第1実施形態の液晶表
示装置をドットマトリクス表示パネルとして形成した場
合における表示例である。
【図9】第1実施形態の液晶表示装置を用いた電子機器
としての携帯用コンピュータを示す外観図である。
【図10】第2実施形態の液晶表示装置を示す模式的な
断面図である。
【符号の説明】
10,70 液晶表示装置 14 第1吸収型偏光子 18 第1反射偏光子 22,74 液晶セル 24,32 基板 26,30 透明電極 28,72 液晶 38 散乱層 42 第2反射偏光子 46 第2吸収型偏光子 50 光吸収層 52 導光板 76 位相差板 96 携帯用コンピュータ(電子機器)
───────────────────────────────────────────────────── 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 FA11X FA11Z FA14X FA14Z FA23X FA23Z FD06 FD08 GA13 HA07 HA10 HA12 KA01 LA13 MA10 5G435 AA00 BB12 BB16 CC13 DD13 EE23 EE33 FF03 FF05 FF06 FF08 FF14 GG23 GG26 LL01 LL07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内面側にそれぞれ透明電極が設けられた
    一対の基板の間に液晶を封入して形成された液晶セル
    と、 前記液晶セルの一方の面側に配置され、第1反射軸方向
    の偏光面を有する偏光を反射し、前記第1反射軸方向と
    は異なる方向の第1透過軸方向の偏光面を有する偏光を
    透過する第1反射偏光子と、 前記液晶セルの他方の面側に配置され、第2反射軸方向
    の偏光面を有する偏光を反射し、前記第2反射軸方向と
    は異なる方向の第2透過軸方向の偏光面を有する偏光を
    透過する第2反射偏光子と、 前記液晶セルのいずれかの側の、最も外面側に、前記液
    晶セルに向けて光を出射する、ほぼ透明な導光板と、 を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記第1反射偏光子の外面側に配置され前記第1透過軸
    とほぼ平行な透過軸を持つ第1吸収型偏光子、および/
    または、前記第2反射偏光子の外面側に配置され前記第
    2透過軸とほぼ平行な透過軸を持つ第2吸収型偏光子
    を、さらに有することを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2のいずれかにお
    いて、 前記液晶セルの外面の少なくともいずれかに配置された
    散乱層を有することを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかにお
    いて、 前記液晶セルは、TN型、STN型、およびBTN型の
    いずれかであることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかにお
    いて、 前記導光板の外面側、および、前記導光板が配置された
    側とは逆側の最も外面側、の少なくともいずれか一方
    に、着脱可能な光吸収層を有することを特徴とする液晶
    表示装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれかに記
    載の液晶表示装置を表示手段として有することを特徴と
    する電子機器。
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