JP2007025228A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透過表示のみならず反射表示の表示品位も良好な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、第１基板の液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ第１偏光板ＰＬ１を含む第１光学素子ＯＤ１と、第２基板の液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、を備え、第１光学素子ＯＤ１は、さらに、第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行な透過軸Ｔ２を有する反射型偏光板ＲＰＬと、入射光の一部を反射するとともに一部を透過する半透過反射層ＲＴと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、外光を反射することによって画像を表示する反射表示機能及びバックライト光を透過することによって画像を表示する透過表示機能を備えた液晶表示装置に関する。

反射表示機能及び透過表示機能を備えた液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネル及び液晶表示パネルを背面から照明するバックライトユニットを備えている。このような液晶表示装置は、暗所においては、バックライト光を選択的に透過することによって画像を表示し、明所においては、液晶表示パネルとバックライトユニットとの間の反射面（バックライト表面を含む）を利用して外光を選択的に反射することによって画像を表示している。これにより、消費電力を大幅に低減することができるメリットがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１-００４９９７号公報

上述したような液晶表示装置において、外光を反射する反射面は、液晶表示パネルから離れており、反射光で画像を表示した場合、視差を生じやすく、十分な表示品位が得られないことがある。また、液晶表示パネルとバックライトユニットとの間に配置される反射面は、バックライト光を効率よく液晶表示パネルに導くために光透過性の高い材料（例えば透明材料）によって形成される場合がある。この場合、透過表示の輝度を向上することはできるが、外光の反射効率が悪く、反射表示の輝度を十分に向上することは困難である。

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、透過表示のみならず反射表示の表示品位も良好な液晶表示装置を提供することにある。

この発明の第１の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
前記第１光学素子は、さらに、
前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、入射した光の一部を反射するとともに一部を透過する半透過反射層と、を含むことを特徴とする。

この発明の第２の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
前記第１光学素子は、さらに、
前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸と非平行な透過軸を有する反射型偏光板を含むことを特徴とする。

この発明の第３の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
前記第１光学素子は、さらに、
前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する第１反射型偏光板と、
前記第１反射型偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１反射型偏光板の透過軸と非平行な透過軸を有する第２反射型偏光板と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、透過表示のみならず反射表示の表示品位も良好な液晶表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプのカラー液晶表示装置であって、透過型の液晶表示パネルＬＰＮを備えている。この液晶表示パネルＬＰＮは、アレイ基板（第１基板）ＡＲと、アレイ基板ＡＲと互いに対向して配置された対向基板（第２基板）ＣＴと、これらアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間に保持された液晶層ＬＱと、を備えて構成されている。

また、この液晶表示装置は、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱを保持する面とは反対の外面に設けられた第１光学素子ＯＤ１、及び、対向基板ＣＴの液晶層ＬＱを保持する面とは反対の外面に設けられた第２光学素子ＯＤ２を備えている。さらに、この液晶表示装置は、第１光学素子ＯＤ１側から液晶表示パネルＬＰＮを照明するバックライトユニットＢＬを備えている。

液晶表示パネルＬＰＮは、画像を表示する表示領域ＤＳＰを備えている。表示領域ＤＳＰは、ｍ×ｎ個のマトリクス状に配置された複数の画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板ＡＲは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板１０を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ＡＲは、表示領域ＤＳＰにおいて、画素毎に配置されたｍ×ｎ個の画素電極ＥＰ、これら画素電極ＥＰの行に沿ってそれぞれ形成されたｎ本の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｎ）、これら画素電極ＥＰの列に沿って形成されたｍ本の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｍ）、各々対応走査線Ｙ及び対応信号線Ｘの交差位置近傍に画素毎に配置されたｍ×ｎ個のスイッチング素子Ｗなどを有している。

ｎ本の走査線Ｙは、アレイ基板ＡＲ上または外部回路基板上に配置された走査線ドライバＹＤに接続されている。ｍ本の信号線Ｘは、アレイ基板ＡＲ上または外部回路基板上に配置された信号線ドライバＸＤに接続されている。

アレイ基板ＡＲにおいて、各スイッチング素子Ｗは、例えばＮチャネル薄膜トランジスタであり、絶縁基板１０上に配置されたポリシリコン半導体層１２を有している。ポリシリコン半導体層１２は、チャネル領域１２Ｃを挟んだ両側にそれぞれソース領域１２Ｓ及びドレイン領域１２Ｄを有している。このポリシリコン半導体層１２は、ゲート絶縁膜１４によって覆われている。

薄膜トランジスタＷのゲート電極ＷＧは、走査線Ｙに接続されている（あるいは走査線Ｙと一体的に形成されている）。ゲート電極ＷＧ及び走査線Ｙは、とともにゲート絶縁膜１４上に形成されている。これらゲート電極ＷＧ、及び、走査線Ｙは、層間絶縁膜１６によって覆われている。

薄膜トランジスタＷのソース電極ＷＳ及びドレイン電極ＷＤは、層間絶縁膜１６上においてゲート電極ＷＧの両側に配置されている。ソース電極ＷＳは、信号線Ｘに接続される（あるいは信号線Ｘと一体的に形成される）とともに、ポリシリコン半導体層１２のソース領域１２Ｓにコンタクトしている。ドレイン電極ＷＤは、画素電極ＥＰに接続されるとともに、ポリシリコン半導体層１２のドレイン領域１２Ｄにコンタクトしている。これらソース電極ＷＳ、ドレイン電極ＷＤ、及び、信号線Ｘは、有機絶縁膜１８によって覆われている。

画素電極ＥＰは、層間絶縁膜１６上に配置され、ドレイン電極ＷＤと電気的に接続されている。この画素電極ＥＰは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する金属膜によって形成される。すべての画素ＰＸに対応した画素電極ＥＰは、配向膜２０によって覆われている。

一方、対向基板ＣＴは、ガラス板などの光透過性を有する絶縁基板３０を用いて形成されている。すなわち、この対向基板ＣＴは、表示領域ＤＳＰにおいて、対向電極ＥＴなどを備えている。対向電極ＥＴは、すべての画素ＰＸに対応して画素電極ＥＰに対向するように配置されている。この対向電極ＥＴは、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）などの光透過性を有する金属膜によって形成されている。また、この対向電極ＥＴは、配向膜３６によって覆われている。

このような対向基板ＣＴと、上述したようなアレイ基板ＡＲとをそれぞれの配向膜２０及び３６を対向して配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサにより、所定のギャップが形成される。液晶層ＬＱは、これらアレイ基板ＡＲの配向膜２０と対向基板ＣＴの配向膜３６との間に形成されたギャップに封入された液晶分子を含む液晶組成物で構成さていれる。

カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素に対応して液晶表示パネルＬＰＮの内面に設けられたカラーフィルタ層３４を備えている。図２に示した例では、カラーフィルタ層３４は、対向基板ＣＴに設けられている。カラーフィルタ層３４は、互いに異なる色、例えば赤色、青色、緑色といった３原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。

第１光学素子ＯＤ１及び第２光学素子ＯＤ２は、これらを通過する光の偏光状態を制御するものである。この第１光学素子ＯＤ１は、その主面内で所定方位に透過軸を有するとともに透過軸に直交する方位に吸収軸を有する第１偏光板を含んでいる。第２光学素子ＯＤ２は、その主面内で所定方位に透過軸を有するとともに透過軸に直交する方位に吸収軸を有する第２偏光板を含んでいる。第１偏光板の透過軸と第２偏光板の透過軸とは互いにほぼ直交する。

（実施例１）
実施例１に係る液晶表示装置において、液晶表示パネルＬＰＮとバックライトユニットＢＬとの間に配置される第１光学素子ＯＤ１は、図３に示すように、第１偏光板ＰＬ１と、第1偏光板ＰＬ１のバックライトユニットＢＬ側に配置された反射型偏光板ＲＰＬと、反射型偏光板ＲＰＬのバックライトユニットＢＬ側に配置された半透過反射層ＲＴと、を含んでいる。

第1偏光板ＰＬ１は、互いに直交する透過軸Ｔ１及び吸収軸Ａを有し、透過軸Ｔ１が液晶表示パネルＬＰＮの液晶層ＬＱに含まれる液晶分子のダイレクタに対して所定方位となるように配置されている。この第１偏光板ＰＬ１は、例えば第１偏光板ＰＬ１に入射する入射光のうち、入射面に平行な振動面を有するｐ偏光を透過するとともに、入射面に直交する振動面を有するｓ偏光を吸収する。

反射型偏光板ＲＰＬは、その透過軸Ｔ２が第1偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行となるように配置されている。反射型偏光板ＲＰＬとしては、例えば住友３Ｍ社製のＤＢＥＦシリーズの輝度上昇フィルムを適用可能である。この反射型偏光板ＲＰＬは、例えば反射型偏光板ＲＰＬに入射する入射光のうち、入射面に平行な振動面を有するｐ偏光を透過するとともに、入射面に直交する振動面を有するｓ偏光を反射する。

半透過反射層ＲＴは、その表面に到達した入射光の一部を反射するとともに入射光の一部を透過する。この半透過反射層ＲＴは、例えば、光反射性を有する銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）などの無機系材料の蒸着膜または多層膜によって形成されている。

第１偏光板ＰＬ１は、その表面に例えば光散乱性を有する接着層を備え、液晶表示パネルＬＰＮを構成するアレイ基板ＡＲの外面に接着される。反射型偏光板ＲＰＬは、接着層を介して第１偏光板ＰＬ１と接着される。半透過反射層ＲＴは、基材上に無機系材料を蒸着することによって形成された蒸着膜あるいは複数の無機系材料を積層した多層膜である。半透過反射層ＲＴの基材は、別個に用意しても良いが、薄型化及びコスト削減を図るために反射型偏光板ＲＰＬの基材を利用しても良い
このような第１光学素子ＯＤ１を備えた実施例１に係る液晶表示装置において、外光を利用した反射表示を行う場合、第２光学素子ＯＤ２を介して液晶表示パネルＬＰＮを通過した光のうち、ｐ偏光のみが第１偏光板ＰＬ１を透過する。反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行であるため、第１偏光板ＰＬ１を透過したｐ偏光は、反射型偏光板ＲＰＬを透過する。反射型偏光板ＲＰＬを透過したｐ偏光は、その一部が半透過反射層ＲＴで反射されるとともに、その一部が半透過反射層ＲＴを透過する。

半透過反射層ＲＴで反射された反射光のうち、再び反射型偏光板ＲＰＬ、第１偏光板ＰＬ１、及び、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に反射表示に寄与する。

また、バックライトユニットＢＬからのバックライト光を利用した透過表示を行う場合、バックライトユニットＢＬからの出射光は、その一部が半透過反射層ＲＴでバックライトユニットＢＬ側に反射されるとともに、その一部が半透過反射層ＲＴを透過する。半透過反射層ＲＴを透過した光のうち、ｐ偏光のみが反射型偏光板ＲＰＬを透過し、ｓ偏光が反射型偏光板ＲＰＬで反射される。反射型偏光板ＲＰＬで反射された反射光（ｓ偏光）は、再び半透過反射層ＲＴやバックライトユニットＢＬの表面と、反射型偏光板ＲＰＬとの間で反射され、ｐ偏光に変換された光が反射型偏光板ＲＰＬを透過する。反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行であるため、反射型偏光板ＲＰＬを透過したｐ偏光は、第１偏光板ＰＬ１を透過する。

第１偏光板ＰＬ１を透過した光のうち、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に透過表示に寄与する。

このような実施例１によれば、反射表示に主に寄与する外光を反射する反射面（半透過反射層）を液晶表示パネルに近接して配置することが可能となり、視差の影響を軽減することが可能となる。また、反射面を半透過反射層としたことにより、バックライト光の透過率を著しく低下させることなく反射効率を向上することができる。このため、反射表示の輝度を十分に向上することが可能となる。したがって、透過表示のみならず反射表示の表示品位を改善することが可能となる。

（実施例２）
実施例２に係る液晶表示装置において、液晶表示パネルＬＰＮとバックライトユニットＢＬとの間に配置される第１光学素子ＯＤ１は、図５に示すように、第１偏光板ＰＬ１と、第1偏光板ＰＬ１のバックライトユニットＢＬ側に配置された反射型偏光板ＲＰＬと、を含んでいる。なお、実施例１と同一の構成要素については、詳細な説明を省略する。

第1偏光板ＰＬ１は、互いに直交する透過軸Ｔ１及び吸収軸Ａを有し、透過軸Ｔ１が液晶表示パネルＬＰＮの液晶層ＬＱに含まれる液晶分子のダイレクタに対して所定方位となるように配置されている。反射型偏光板ＲＰＬは、その透過軸Ｔ２が第1偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１と非平行となるように配置されている。これらの透過軸Ｔ１と透過軸Ｔ２との間のなす角度（バイアス角）θ（≠０°、９０°）は、例えば、反射表示を行った際に表示に寄与する反射率及び透過表示を行った際に表示に寄与する透過率などを考慮して最適化される。

第１偏光板ＰＬ１は、その表面に例えば光散乱性を有する接着層を備え、液晶表示パネルＬＰＮを構成するアレイ基板ＡＲの外面に接着される。反射型偏光板ＲＰＬは、接着層を介して第１偏光板ＰＬ１と接着される。

このような第１光学素子ＯＤ１を備えた実施例２に係る液晶表示装置において、外光を利用した反射表示を行う場合、第２光学素子ＯＤ２を介して液晶表示パネルＬＰＮを通過した光のうち、ｐ偏光のみが第１偏光板ＰＬ１を透過する。反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１と非平行であるため、第１偏光板ＰＬ１を透過したｐ偏光は、その一部が反射型偏光板ＲＰＬで反射されるとともに、その一部が反射型偏光板ＲＰＬを透過する。

反射型偏光板ＲＰＬで反射された反射光のうち、再び第１偏光板ＰＬ１、及び、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に反射表示に寄与する。

また、バックライトユニットＢＬからのバックライト光を利用した透過表示を行う場合、バックライトユニットＢＬからの出射光のうち、ｐ偏光のみが反射型偏光板ＲＰＬを透過し、ｓ偏光が反射型偏光板ＲＰＬで反射される。反射型偏光板ＲＰＬで反射された反射光（ｓ偏光）は、再びバックライトユニットＢＬの表面と、反射型偏光板ＲＰＬとの間で反射され、ｐ偏光に変換された光が反射型偏光板ＲＰＬを透過する。反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１と非平行であるため、反射型偏光板ＲＰＬを透過したｐ偏光は、その一部が第１偏光板ＰＬ１を透過する。

第１偏光板ＰＬ１を透過した光のうち、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に透過表示に寄与する。

このような実施例２によれば、反射表示に主に寄与する外光を反射する反射面（反射型偏光板）を液晶表示パネルに近接して配置することが可能となり、視差の影響を軽減することが可能となる。また、反射面を反射型偏光板としたことにより、バックライト光の透過率を著しく低下させることなく反射効率を向上することができる。このため、反射表示の輝度を十分に向上することが可能となる。したがって、透過表示のみならず反射表示の表示品位を改善することが可能となる。また、実施例１と比較して、半透過反射層を不要としたため、薄型化が可能となるとともに、コストの削減が可能となる。

（実施例３）
実施例３に係る液晶表示装置において、液晶表示パネルＬＰＮとバックライトユニットＢＬとの間に配置される第１光学素子ＯＤ１は、図７に示すように、第１偏光板ＰＬ１と、第1偏光板ＰＬ１のバックライトユニットＢＬ側に配置された第１反射型偏光板ＲＰＬ１と、第1反射型偏光板ＲＰＬ１のバックライトユニットＢＬ側に配置された第２反射型偏光板ＲＰＬ２と、を含んでいる。なお、実施例１と同一の構成要素については、詳細な説明を省略する。

第1偏光板ＰＬ１は、互いに直交する透過軸Ｔ１及び吸収軸Ａを有し、透過軸Ｔ１が液晶表示パネルＬＰＮの液晶層ＬＱに含まれる液晶分子のダイレクタに対して所定方位となるように配置されている。第１反射型偏光板ＲＰＬ１は、その透過軸Ｔ２が第1偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行となるように配置されている。第２反射型偏光板ＲＰＬ２は、その透過軸Ｔ３が第1反射型偏光板ＲＰＬ１の透過軸Ｔ２と非平行となるように配置されている。これらの透過軸Ｔ２と透過軸Ｔ３との間のなす角度（バイアス角）θ（≠０°、９０°）は、例えば、反射表示を行った際に表示に寄与する反射率及び透過表示を行った際に表示に寄与する透過率などを考慮して最適化される。また、第１反射型偏光板ＲＰＬ１及び第２反射型偏光板ＲＰＬ２は、例えば住友３Ｍ社製のＤＢＥＦシリーズの輝度上昇フィルムを適用可能であり、例えば入射光のうち、入射面に平行な振動面を有するｐ偏光を透過するとともに、入射面に直交する振動面を有するｓ偏光を反射する。

第１偏光板ＰＬ１は、その表面に例えば光散乱性を有する接着層を備え、液晶表示パネルＬＰＮを構成するアレイ基板ＡＲの外面に接着される。第１反射型偏光板ＲＰＬ１は、接着層を介して第１偏光板ＰＬ１と接着される。第２反射型偏光板ＲＰＬ２は、接着層を介して第１反射型偏光板ＲＰＬ１と接着される。

このような第１光学素子ＯＤ１を備えた実施例３に係る液晶表示装置において、外光を利用した反射表示を行う場合、第２光学素子ＯＤ２を介して液晶表示パネルＬＰＮを通過した光のうち、ｐ偏光のみが第１偏光板ＰＬ１を透過する。第１反射型偏光板ＲＰＬ１の透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行であるため、第１偏光板ＰＬ１を透過したｐ偏光は、第１反射型偏光板ＲＰＬ１を透過する。第１反射型偏光板ＲＰＬ１の透過軸Ｔ２は第２反射型偏光板ＲＰＬ２の透過軸Ｔ３と非平行であるため、第１反射型偏光板ＲＰＬ１を透過したｐ偏光は、その一部が第２反射型偏光板ＲＰＬ２で反射されるとともに、その一部が第２反射型偏光板ＲＰＬ２を透過する。

第２反射型偏光板ＲＰＬ２で反射された反射光のうち、再び第１反射型偏光板ＲＰＬ１、第１偏光板ＰＬ１、及び、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に反射表示に寄与する。また、第２反射型偏光板ＲＰＬ２で反射された反射光のうち、再び第１反射型偏光板ＲＰＬ１で反射された反射光は、第２反射型偏光板ＲＰＬ２との間で反射される間に第２反射型偏光板ＲＰＬを透過可能となり、反射表示に寄与する。

また、バックライトユニットＢＬからのバックライト光を利用した透過表示を行う場合、バックライトユニットＢＬからの出射光のうち、ｐ偏光のみが第２反射型偏光板ＲＰＬ２を透過し、ｓ偏光が第２反射型偏光板ＲＰＬ２で反射される。第２反射型偏光板ＲＰＬ２で反射された反射光（ｓ偏光）は、再びバックライトユニットＢＬの表面と、第２反射型偏光板ＲＰＬとの間で反射され、ｐ偏光に変換された光が第２反射型偏光板ＲＰＬ２を透過する。第２反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ３は第１反射型偏光板ＲＰＬの透過軸Ｔ２と非平行であるため、第２反射型偏光板ＲＰＬ２を透過したｐ偏光は、その一部が第１反射型偏光板ＲＰＬ１を透過するとともに、その一部が第１反射型偏光板ＲＰＬ１で反射される。第１反射型偏光板ＲＰＬ１で反射された反射光は、第２反射型偏光板ＲＰＬ２との間で反射される間に第２反射型偏光板ＲＰＬ２を透過可能となる。第１反射型偏光板ＲＰＬ１の透過軸Ｔ２は第１偏光板ＰＬ１の透過軸Ｔ１とほぼ平行であるため、第１反射型偏光板ＲＰＬ１を透過したｐ偏光は、第１偏光板ＰＬ１を透過する。

第１偏光板ＰＬ１を透過した光のうち、液晶表示パネルＬＰＮを透過し、さらに、第２光学素子ＯＤ２を選択的に透過した光が主に透過表示に寄与する。

このような実施例３によれば、反射表示に主に寄与する外光を反射する反射面（第２反射型偏光板）を液晶表示パネルに近接して配置することが可能となり、視差の影響を軽減することが可能となる。また、反射面を反射型偏光板としたことにより、バックライト光の透過率を著しく低下させることなく反射効率を向上することができる。このため、反射表示の輝度を十分に向上することが可能となる。したがって、透過表示のみならず反射表示の表示品位を改善することが可能となる。

また、実施例２では、第１偏光板の透過軸と反射型偏光板の透過軸とを非平行としたため、反射表示の際、反射型偏光板で反射された反射光の一部が第１偏光板で吸収され、また、透過表示の際、反射型偏光板を透過した透過光の一部が第１偏光板で吸収されたが、この実施例３では、第１偏光板の透過軸と直下の第１反射型偏光板の透過軸とをほぼ平行としたため、第１偏光板での不所望な吸収がなくなる。つまり、実施例３では、透過表示に寄与するバックライト光及び反射表示に寄与する反射光が吸収されることなく、また、反射型偏光板によって有効利用されるため、実施例２よりも透過表示及び反射表示の輝度を向上することが可能となる。

次に、上述した実施例２及び実施例３におけるバイアス角θについて、最適な範囲について検討する。

バイアス角θについては、ここでは、反射表示を行った際に表示に寄与する反射率及び透過表示を行った際に表示に寄与する透過率を考慮して最適化することにする。図９Ａは、実施例２及び実施例３の構成について、透過表示を行った際に得られるバイアス角θに対する相対透過率の測定結果を示す図である。図９Ｂは、実施例２及び実施例３の構成について、反射表示を行った際に得られるバイアス角θに対する相対反射率の測定結果を示す図である。

なお、相対透過率及び相対反射率は、それぞれ比較例の構成での透過率及び反射率を１としたときの相対値である。比較例の構成では、第１光学素子ＯＤ１は、第１偏光板のみで構成され（半透過反射層及び反射型偏光板を含まない）、反射面は、バックライトユニット表面の散乱層とする。

透過表示の輝度を比較例の構成と比較して著しく低下させないためにも、相対透過率は比較例の３０％以上を確保することが望ましい。つまり、実施例２の構成では、バイアス角θは、７０°以下であることが望ましい。また、実施例３の構成では、バイアス角θは、８０°以下であることが望ましい。

一方、反射表示の輝度を比較例の構成と比較して十分に向上させるために、相対反射率は比較例の１．５倍以上であることが望ましい。つまり、実施例２の構成では、バイアス角θは、５０°以上であることが望ましい。また、実施例３の構成では、バイアス角θは、４０°以上であることが望ましい。

これらの測定結果から、実施例２及び３のような構成の場合、バイアス角θを、４０°以上８０°以下、望ましくは、５０°以上７０°以下に設定することにより、透過表示及び反射表示の表示品位をバランスよく保つことが可能となる。

次に、上述した第１光学素子と組み合わせる液晶表示パネルの最適な表示モードについて検討する。

液晶表示パネルＬＰＮの表示モードとして旋光ＴＮ（ツイステッドネマティック）モードを適用した場合、透過表示の変調率（透過率）が高いといった利点の反面、視野角が狭いといった欠点がある。そこで、液晶表示パネルＬＰＮの視野角を拡大可能な表示モードとして複屈折モードを適用する。このとき、液晶層に含まれる液晶分子のツイスト角（画素電極と対向電極との間に電圧を印加しない状態において、アレイ基板近傍の液晶分子の長軸の面内方位と対向基板近傍の液晶分子の長軸の面内方位とのなす角度）と、透過表示の変調率との間に相関があり、旋光ＴＮモードを適用した場合の変調率の９０％以上を確保するためには、複屈折モードを適用した液晶分子のツイスト角は０°（ホモジニアス配向）以上３０°以下であることが望ましい。また、第１光学素子ＯＤ１に含まれる第１偏光板ＰＬ１の透過軸と液晶分子のダイレクタとのなす角度は、５０°以上７０°以下であることが望ましい。

液晶表示パネルＬＰＮの表示モードとして液晶分子がホモジニアス配向した複屈折モードを適用した場合に、反射表示を行った際の階調反転の視野角依存性を測定したところ、図１０に示すような結果が得られた。なお、このとき、第１光学素子ＯＤ１としては、実施例１で説明した構成を適用した。また、このとき、第１光学素子ＯＤ１は、第１偏光板ＰＬ１の透過軸がホモジニアス配向した液晶分子のダイレクタに対して６０°の角度をなすように配置した。

図１０では、中心が液晶表示パネルＬＰＮの法線方向に相当し、０°（ｄｅｇ）方位が画面右側、１８０（ｄｅｇ）方位が画面左側、９０（ｄｅｇ）方位が画面上側、２７０（ｄｅｇ）方位が画面下側にそれぞれ相当する。また、法線方向を中心とした同心円は、法線に対する倒れ角度であり、それぞれ中心から外周に向かって２０°、４０°、６０°、８０°に相当する。この特性図では、黒色に近い階調の輝度（あるいは透過率）が白色に近い階調の輝度（あるいは透過率）よりも高くなる（階調反転）領域を図示している。

図１０に示すように、階調反転しない領域が広く、また、画面の下方向及び左右方向で階調反転を抑制できていることが確認できた。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。 図３は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な実施例１に係る第１光学素子の構成を概略的に示す図である。 図４は、図３に示した第１光学素子を備えた液晶表示装置において反射表示及び透過表示におけるそれぞれの素子の機能を説明するための図である。 図５は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な実施例２に係る第１光学素子の構成を概略的に示す図である。 図６は、図５に示した第１光学素子を備えた液晶表示装置において反射表示及び透過表示におけるそれぞれの素子の機能を説明するための図である。 図７は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な実施例３に係る第１光学素子の構成を概略的に示す図である。 図８は、図７に示した第１光学素子を備えた液晶表示装置において反射表示及び透過表示におけるそれぞれの素子の機能を説明するための図である。 図９Ａは、透過表示を行った際のバイアス角と相対透過率との関係を示す図である。 図９Ｂは、反射表示を行った際のバイアス角と相対反射率との関係を示す図である。 図１０は、液晶表示モードとして液晶分子がホモジニアス配向した複屈折モードを適用した液晶表示パネルと、実施例１の第１光学素子とを組み合わせたときに、反射表示を行った際の階調反転の視野角依存性を測定した結果を示す図である。

符号の説明

ＬＰＮ…液晶表示パネル、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＬＱ…液晶層、ＢＬ…バックライトユニット、ＰＸ…画素、ＯＤ１…第１光学素子、ＯＤ２…第２光学素子、ＰＬ１…第１偏光板、ＲＰＬ…反射型偏光板、ＲＴ…半透過反射層

Claims (8)

1. マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
   互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
   前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
   前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
   前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
   前記第１光学素子は、さらに、
   前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する反射型偏光板と、
   前記反射型偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、入射光の一部を反射するとともに一部を透過する半透過反射層と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記半透過反射層は、無機系材料の蒸着膜または多層膜によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
   互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
   前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
   前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
   前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
   前記第１光学素子は、さらに、
   前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸と非平行な透過軸を有する反射型偏光板を含むことを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記第１偏光板の透過軸と、前記反射型偏光板の透過軸とのなす角度は、５０°以上７０°以下に設定されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. マトリクス状に配置された複数の画素を有する液晶表示装置であって、
   互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を保持した透過型の液晶表示パネルと、
   前記第１基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、第１偏光板を含む第１光学素子と、
   前記第２基板の前記液晶層を保持する面とは反対の外面に設けられ、前記第１偏光板の透過軸とほぼ直交する透過軸を有する第２偏光板を含む第２光学素子と、
   前記液晶表示パネルを前記第１光学素子側から照明するバックライトユニットと、を備え、
   前記第１光学素子は、さらに、
   前記第１偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する第１反射型偏光板と、
   前記第１反射型偏光板の前記バックライトユニット側に配置され、前記第１反射型偏光板の透過軸と非平行な透過軸を有する第２反射型偏光板と、を含むことを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記第１反射型偏光板の透過軸と、前記第２反射型偏光板の透過軸とのなす角度は、５０°以上７０°以下に設定されることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶層は、ホモジニアス配向した液晶分子からなることを特徴とする請求項１、３、及び、５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１偏光板の透過軸と、前記液晶分子の長軸の面内方位とのなす角度は、５０°以上７０°以下に設定されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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