JP3073025B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、時計（ウオッチおよびクロック）や携帯
型情報装置等の各種電子機器の表示パネルとして使用さ
れる液晶表示装置に関する。
背景技術 液晶表示装置である液晶表示パネルを用いて、時・分
・秒などの時刻情報や日付け・曜日・月・年などのカレ
ンダ情報をデジタル表示する時計は、従来から水晶発振
回路を備えた腕時計や置時計に多用されている。
また、時刻情報を指針によって表示するアナログ式表
示と、時刻情報やカレンダ情報を数字や文字で表示する
デジタル式表示を組み合わせたコンビネーション時計も
ある。
さらに、液晶表示パネルによって文字板を構成して種
々の目盛パターンを選択的に表示したり、あるいは時針
・分針・秒針等の指針を擬似表示したりするアナログ式
時計も提案されている（例えば特開昭54−153066号公報
参照）。
時計以外にも、携帯電話や電子卓上計算機、携帯ゲー
ム器、その他各種の電子機器において、必要な情報（文
字情報や画像情報など）を表示する表示パネルとして、
小型で消費電力が極めて少ない反射型の液晶表示装置が
広く使用されている。
このような液晶表示装置としての従来の液晶表示パネ
ルは、対向する内面にそれぞれ電極を有する２枚の透明
な基板の間に液晶を封入した液晶セルを挟んで、その両
側に上偏光板と下偏光板を配置している。そして、液晶
セルの一対の基板の電極間に電圧を印加して電界を与え
ると、液晶のもつ光学特性が変化し、液晶表示パネルに
入射する光の透過と吸収を部分的に制御して所定の表示
を行なう。
その上偏光板と下偏光板は、いずれも透過容易軸と直
交する振動面をもつ直線偏光は吸収する偏光板である。
このような従来の液晶表示パネルを用いた時計では、
一般的なノーマリホワイト・モードでは、白地に黒表示
で時刻情報やカレンダ情報を表示する。
しかしながら、このように白（明るい）地に黒（暗
い）表示で時刻情報やカレンダ情報を表示するだけで
は、デザイン的に変化がなく、おもしろ味にも欠け、消
費者に飽きられてしまう。そのため、近年デジタル表示
式の時計の消費は落ち込んでいる。また、コンビネーシ
ョン時計もあまり普及せず、液晶表示パネルを用いたア
ナログ表示式の時計も普及していない。
他の電子機器の液晶表示パネルも同様に、白地に黒表
示で各種の情報を表示するのが一般的であり、反転モー
ドで白黒反転表示を行なえるものもあるが、やはり変化
に乏しく、おもしろ味に欠けていた。
この発明は、このような現状に鑑みてなされたもので
あり、時計等の電子機器における情報を明るく見易く表
示でき、デザイン的な変化が可能な液晶表示装置を提供
することを目的とする。
発明の開示 この発明は上記の目的を達成するため、次のように構
成した液晶表示装置を提供する。
対向する内面にそれぞれ電極を有する一対の透明な基
板の間に液晶層を封入した液晶セルの視認側に、透過容
易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、
透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光は吸
収する吸収型偏光板を配置し、視認側と反対側に、透過
容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過
し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光
は反射する反射型偏光板を配置する。
さらに、その吸収型偏光板の視認側又は該吸収型偏光
板と反射型偏光板との間に色フィルタを配設し、上記反
射型偏光板の視認側と反対側に、半透過板を介してバッ
クライトを配設して構成する。
その半透過板として、吸収型偏光板を用いることもで
きる。また、上記吸収型偏光板の視認側に光散乱板を配
設してもよい。
上記各液晶表示装置において、液晶セルの視認側に配
置した吸収型偏光板の透過容易軸と、液晶セルの液晶層
における視認側の液晶分子の長軸方向とを平行にし、反
射型偏光板の透過容易軸と、液晶セルの液晶層における
視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平行または直
交させるようにするのが望ましい。
あるいは、液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板
の透過容易軸と、液晶セルの液晶層における視認側の液
晶分子の長軸方向とを直交させ、反射型偏光板の透過容
易軸と、液晶セルの液晶層における視認側と反対側の液
晶分子の長軸方向とを平行または直交させるようにして
もよい。
（これらの条件は、特に液晶セルにツイスト角90゜のツ
イストネマチック液晶層を使用する場合に必要にな
る。） 上記液晶表示パネルの色フィルタとしては、次のよう
なものを使用するとよい。
１）ほぼ特定波長の光のみを透過する選択透過型色フィ
ルタ、 ２）透過容易軸と直交する振動面をもつ直線偏光は特定
波長の光のみを透過して他の波長の光は吸収し、透過容
易軸と平行な振動面をもつ直線偏光は全て透過する色偏
光板、 ３）入射した光のうち特定波長の光を反射し、他の波長
の光は透過する誘電体多層膜、 選択透過型色フィルタを使用する場合、その透過する
光の特定波長が異なる複数色の選択透過型色フィルタを
平面的に並べて配設することができる。
さらに、その特定波長がそれぞれ赤，緑，および青の
光の波長である３色の選択透過型色フィルタを一定の順
序で繰り返し規則的に並べて配設することにより、加法
混色による多色のメタル調カラー表示が可能になる。
また、その特定波長がそれぞれシアン，マゼンタ，お
よびイエローの光の波長領域である３色の選択透過型色
フィルタを一定の順序で繰り返し規則的に並べて配設す
ることにより、減法混色による多色のメタル調カラー表
示も可能になる。
上記液晶セルの液晶層としては、ツイストネマチック
液晶層，スーパーツイストネマチック液晶層，またはゲ
ストホスト液晶層のいずれかを使用するとよい。
上記液晶表示パネルの色フィルタは、上記吸収型偏光
板の視認側、その吸収型偏光板と液晶セルとの間、ある
いは液晶セルと反射型偏光板との間のいずれに設けても
よい。あるいはまた、その色フィルタを液晶セルを構成
する透明な基板と液晶層との間に設けてもよい。
この発明による液晶表示装置は、視認側からの入射光
が吸収型偏光板によって直線偏光にされ、上記液晶セル
の電極間に電圧を印加した部分としない部分とで、その
直線偏光が液晶セルを透過する際にツイストされる部分
とツイストされない部分とになり、反射型偏光板に到達
したときにその透過容易軸と平行な振動面をもつ直線偏
光となっていればそれを透過し、透過容易軸と直交する
振動面をもつ直線偏光となっていれば鏡面反射して視認
側に戻される。
しかも、その光の経路中に色フィルタが配設されてい
るのでカラー化される。このため、その反射された部分
は明るくカラー化されたメタル調あるいはミラー調の表
示状態となり、入射光が反射型偏光板を透過した部分は
その下地の色（時計内部の部品の色、光吸収板や半透過
板等を設置した場合は黒又は白その他の任意な色）とな
るので、そのコントラストによって、各種の情報を明る
くカラー表示できる。
したがって、デザイン的に変化のある時計その他の電
子機器を作製するための液晶表示装置を提供することが
できる。
また、上記吸収型偏光板の視認側に光散乱板を配設す
れば、反射型偏光板による鏡面反射光を散乱させて、カ
ラー化されたメタル調あるいはミラー調の表示をやわら
かい色調にして見易くすると共に、視野角も広くするこ
とができる。
反射型偏光板の視認側と反対側に半透過板を介してバ
ックライトを設けたので、夜間等の暗い環境において
も、バックライトを点灯することにより、反射型偏光板
に入射する光の半分はそれを透過し、直線偏光となって
液晶セルに入射する。その液晶セルの電極間への電圧印
加の有無によって、その直線偏光がツイストされる部分
とされない部分ができ、吸収型偏光板を透過する部分と
そこで吸収される部分との明暗と、色フィルタによるカ
ラー化によって、各種の情報を鮮明にカラー表示するこ
とができる。
図面の簡単な説明 第１図はこの発明による液晶表示装置の第１の実施形
態の構成を示す模式的な断面図、第２図および第３図は
それぞれの変形例を示す模式的な断面図である。
第４図は第１図における液晶セルの構成を中間部を破
断して示す模式的な断面図であり、第５図乃至第７図は
それぞれ色フィルタを設けた液晶セルの異なる例を示す
第４図と同様な断面図である。
第８図は第５図乃至第７図のいずれかに示す液晶セル
を使用する液晶表示装置の構成を示す模式的な断面図で
ある。
第９図および第10図は第１図に示した液晶表示装置に
よるカラー表示の原理を説明するための説明図である。
第11図乃至第17図はそれぞれこの発明による液晶表示
装置の第２乃至第８の実施形態の構成を示す模式的な断
面図である。
第18図および第19図はこの発明による液晶表示装置の
第９の実施形態の構成とそれによるカラー表示の原理を
説明するための説明図である。
第20図および第21図はこの発明による液晶表示装置の
第10の実施形態の構成とそれによるカラー表示の原理を
説明するための説明図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、この発明による液晶表示装置の最適な実施の形
態を図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕 まず、この発明による液晶表示装置である液晶表示パ
ネルの第１の実施形態とその変形例を、第１図乃至第10
図によって説明する。これらの図は、いずれも各構成部
材の厚さおよび間隔を大幅に拡大して示している。
第１図はその液晶表示パネル10の構成を示す模式的な
断面図であり、第４図はその液晶セル12の構成を中間部
を破断して示す模式的な断面図である。
第１図に示すようにこの液晶表示パネル10は、液晶セ
ル12と、その視認側（図では上側）に配置した吸収型偏
光板14と、液晶セル12の視認側と反対側（図では下側）
に配置した反射型偏光板16と、その吸収型偏光板14と液
晶セル12との間に配設した色フィルタ18とによって構成
されている。
液晶セル12は、第４図に示すように、それぞれガラス
等の透明な絶縁材からなる一対の基板1,2を周囲にシー
ル材４を設けて張り合わせ、その隙間に液晶層３を封入
して挟持している。一対の基板1,2の対向する内面に
は、それぞれ酸化インジウム錫（ITO）等による透明な
電極5,6が形成されており、その少なくとも一方の電極
は、時刻情報やカレンダ情報の表示に必要なパターン
（数字を表示する場合には一般に７セグメントパター
ン）に形成される。
液晶層３は、ツイスト角が90度のツイストネマチック
（TN）液晶からなる。そして、各基板1,2および電極5,6
の液晶層３と接触する側には、液晶分子が所定の方向に
配向するように配向処理を施している。
液晶セル12の視認側に配置した吸収型偏光板14は、透
過容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過
し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光
は吸収するシート状の部材である。
液晶セル12の視認側と反対側に設けた反射型偏光板16
は、透過容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光
は透過し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直
線偏光は反射するシート状の部材である。この反射型偏
光板16としては、たとえば、住友スリーエム株式会社か
ら販売されているオプチカルフィルム DBEF（商品名）
を使用する。
そして、吸収型偏光板14の透過容易軸と、液晶セル12
の液晶層３における視認側の液晶分子の長軸方向とが平
行になるように配置する。
また、反射型偏光板16の透過容易軸と、液晶セル12の
液晶層３における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向
とも平行になるように配置する。
したがって、吸収型偏光板14の透過容易軸と反射型偏
光板16の透過容易軸とは直交している。
なお、第１図における吸収型偏光板14と反射型偏光板
16内の縞の向きは、それぞれ透過容易軸の方向を示して
おり、吸収型偏光板14内の横縞は紙面に平行な方向を、
反射型偏光板16内の縦縞は紙面に垂直な方向を示してい
る。
吸収型偏光板14と液晶セル12との間に配設した色フィ
ルタ18は、ほぼ特定波長の光のみを透過し、他の波長の
光は吸収する選択透過型色フィルタ（吸収型フィルタと
も云う）である。したがって、この色フィルタを透過し
た光は特定の色にカラー化される。
この選択透過型の色フィルタとしては、例えば、顔料
を有機樹脂の中に分散配合した顔料分散塗膜を用いる。
この顔料分散塗膜は塗布法や印刷法で形成できるため、
新たな構成部材を必要とせず、既存の構成部材の一面
（第１図に示した例では、吸収型偏光板14の視認側と反
対側の面、あるいは液晶セル12の視認側の基板１の外側
の面）に塗布して作り込むことができる。この顔料分散
塗膜に入射した光は、特定波長の光のみを透過し、その
他の波長の光は吸収する。
この色フィルタ18は、第１図に示した位置に限るもの
ではなく、液晶表示パネル10を構成する反射型偏光板16
より視認側であれば、どこに配置してもよい。したがっ
て、第２図に示すように、吸収型偏光板14の視認側（外
側）に配置しても、あるいは第３図に示すように、液晶
セル12と反射型偏光板16との間に配置してもよい。
あるいはさらに、第５図又は第６図に示すように液晶
セル12を色フィルタ内蔵の液晶セル12CFとし、第８図に
示すように、その色フィルタ内蔵の液晶セル12CFの両側
に、吸収型偏光板14と反射型偏光板16を配置するだけ
で、液晶表示パネル10を構成することもできる。
この場合、第５図に示すように液晶セル12CFの視認側
の基板１の内面に顔料分散塗膜を塗布して色フィルタ18
を形成してもよいし、第６図に示すように液晶セル12CF
の視認側と反対側の基板２の内面に顔料分散塗膜を塗布
して色フィルタ18を形成してもよい。
そして、その各色フィルタ18の液晶層３と接する面上
に透明な電極５または６を形成する。しかし、電極５を
形成した基板１の液晶層３と接する全面、あるいは電極
６を形成した基板２の液晶層３と接する全面に色フィル
タ18を形成するようにしてもよい。
色フィルタ18として選択透過型色フィルタを使用する
場合、その透過する光の特定波長が異なる複数色の選択
透過型色フィルタを平面的に並べて配設することができ
る。
さらに、その特定波長がそれぞれ赤，緑，および青の
光の波長である３色の選択透過型色フィルタを一定の順
序で繰り返し規則的に並べて配設することにより、加法
混色による多色のメタル調カラー表示が可能になる。
例えば、色フィルタ内蔵の液晶セル12CFを第７図に示
すように構成し、透明な基板１の内面に、色フィルタ18
として、600nmから700nmを特定波長とする赤色の顔料分
散塗膜（Ｒ）と、500nmから600nmを特定波長とする緑色
の顔料分散塗膜（Ｇ）と、400から500nmを特定波長とす
る青色の顔料分散塗膜（Ｂ）とを、R,G,Bの順で繰り返
すように規則的に並べる。そして、その各顔料分散塗膜
上にそれぞれ電極５を構成する独立した電極エレメント
を形成する。そして、これら３色の顔料分散塗膜R,G,B
で１画素を構成するようにし、各顔料分散塗膜上の電極
エレメントと他方の共通の電極６との間の電圧印加のオ
ン・オフを制御することによって、加法混色させること
ができる。
この３色の顔料分散塗膜R,G,Bによるカラーフィルタ1
8を液晶セル12の視認側の基板１の内面に設けた例を示
したが、視認側と反対側の基板２の内面に設けてもよい
ことは勿論である。その場合は、その上に形成する電極
６を各顔料分散塗膜R,G,Bに対応する電極エレメントと
して形成し、基板１側の電極５を共通電極として形成す
る。
また、これらの基板1,2のいずれかの外面（液晶層３
と反対側の面）に、上述した３色の顔料分散塗膜R,G,B
によるカラーフィルタ18を形成してもよいが、複数の異
なる特定波長を有する顔料分散塗膜が平面的に並んでい
る場合、基板１あるいは基板２の厚み分によって、斜め
から入射してきた光に対して減法混色を引き起こし、色
純度や明るさを低下させるため、あまり好ましくない。
なお、色フィルタ18として、透過する光の上記特定波
長がそれぞれシアン（400nmから600nm）、マゼンタ（40
0nmから500nmおよび600nmから700nm）、およびイエロー
（500から700nm）の波長領域である３色（C,M,Y）の選
択透過型色フィルタを、一定の順序で繰り返し規則的に
並べて配設してもよい。その場合には、減法混色による
多色のメタル調カラー表示が可能になる。
次に、第１図に示した液晶表示パネル10によるカラー
表示の原理を、第９図および第10図によって説明する。
これらの図において、吸収型偏光板14内の横縞と反射
型偏光板16内の縦縞は、第１図について説明したよう
に、それぞれ透過容易軸が紙面に平行なことと、紙面に
垂直なことを示しており、先端にだけ矢印が付いた長い
実線は光線を、両端に矢印が付いた短い実線は各構成部
材を通過した後の直線偏光の振動面の方向を示し、横向
きは紙面に平行、縦向きは紙面に垂直であることを示し
ている。
液晶セル12の液晶層３は、前述のようにツイスト角が
90度のTN液晶からなるものとする。色フィルタ18は、黄
色の光のみを透過し、黄色以外の光は吸収する選択透過
型色フィルタであるものとする。
第９図は、液晶セル12の電極5,6間に電圧を印加して
いない（OFF状態という）背景部分を示し、この部分で
は、液晶セル12を透過する直線偏光の振動面が、液晶層
３（第６図）のツイスト機能によって90度ツイスト（位
相変調）される。
第10図は、液晶セル12の電極5,6間に電圧を印加して
いる（ON状態という）文字等の表示部分を示し、この部
分では、液晶セル12の液晶層３は液晶分子が立ってツイ
スト機能がなくなり、入射した直線偏光は振動面の方向
がツイスト（位相変調）されることなく、そのまま透過
する。
この液晶表示パネル10に視認側（図で上側）から入射
する光のうち、半分は吸収型偏光板14によって吸収さ
れ、残りの半分は吸収型偏光板14を透過して紙面に平行
な方向の振動面をもつ直線偏光となって色フィルタ18に
入射する。
しかし、黄色以外の光は、液晶セル12の状態に係わら
ず全て色フィルタ18によって吸収されてしまう。黄色の
光は、色フィルタ18を透過して液晶セル12に入射する。
そして、液晶セル12が第９図に示すOFF状態の場合に
は、その黄色の直線偏光の振動面の方向が液晶セル12を
透過する間に90度ツイストされ、紙面に垂直な方向にな
って反射型偏光板16に入射する。したがって、その黄色
の直線偏光は、振動面の方向が反射型偏光板16の透過容
易軸の方向と同じであるから、反射型偏光板16を透過
し、視認側からは下地（時計に装着されていればその内
部の部品等の色）が暗く見えることになる。
一方、液晶セル12が第10図に示すON状態の場合には、
その黄色の直線偏光は液晶セル12をツイストされずに透
過して、振動面の方向が紙面に平行な方向のまま反射型
偏光板16に入射する。したがって、その黄色の直線偏光
は、振動面の方向が反射型偏光板16の透過容易軸の方向
と直交するので、反射型偏光板16によって鏡面反射され
る。その反射光が入射時と逆の経路を通して視認側へ出
射されるので、黄色いメタリック調で明るく見える。そ
れは、鏡の上に黄色フィルタを置いたのと同様な見え方
である。
したがって、情報を表示する文字の部分だけ、液晶セ
ル12の電極間に電圧を印加すれば、内部を透視できる暗
い背景内に黄色いメタリック調（金色に近い）で文字が
明るく表示されることになる。
このように、この発明による液晶表示装置では、情報
を表示する文字等の領域では、液晶表示パネル10に入射
してカラー化した光の殆ど全部が反射されることにな
り、明るくカラー化したメタル調の表示をすることがで
きる。
一方、情報を表示するための背景領域では、液晶表示
パネル10に入射した光は反射型偏光板16を透過するた
め、反射型偏光板16の視認側と反対側を透写することに
なる。それによって、全体的には、文字等がカラー化し
たメタル調で浮き上がって表示されることとなる。
また、反射型偏光板16の透過容易軸と液晶層３の視認
側と反対側の液晶分子の長軸方向とが直交するように配
置すると、吸収型偏光板14の透過容易軸と反射型偏光板
16の透過容易軸とが平行になるため、上述の例と表示状
態が反転して、黄色いメタリック調の背景内に内部を透
視できる状態で文字等を表示することができる。
色フィルタ18として異なる透過色のものを使用すれば
任意の色のメタリックな表示色または背景色を得ること
ができる。
したがって、この発明によれば、白地に黒表示で各種
の情報を表示する従来の液晶表示装置と比較して、デザ
イン的に多彩な変化が可能であり、しかもおもしろ味も
ある液晶表示装置を提供することができる。
なお、このような液晶表示パネルをドットマトリクス
表示の液晶表示パネルにして、任意の文字や図形を表示
できるようにしたり、液晶セルの電極を種々の図形パタ
ーンに形成して所要な図形を選択的に表示できるように
したりすることも可能である。
第２図，第３図，第５図乃至第８図に示したように、
色フィルタ18がそれぞれ異なる位置にある液晶表示パネ
ルにおいても、この液晶表示パネルに入射した光が色フ
ィルタ18によってカラー化される位置が異なるだけで、
上述したカラー表示機能は同じである。
第７図に示したように、色フィルタ18を３色の顔料分
散塗膜R,G,Bで１画素を構成するように構成した場合に
は、１画素毎に赤，緑，青の３色の光を加法混色した鏡
面反射光による表示を行なうことができ、多色のメタリ
ック調で、任意の文字や図形のカラー表示が可能にな
る。
液晶セル12に封入する液晶層３が、ツイスト角が90度
のツイストネマチック（TN）液晶の場合の例を説明した
が、ツイスト角が90度未満のTN液晶や、ツイスト角が18
0度から270度のスーパー・ツイストネマチック（STN）
液晶、あるいはゲストホスト液晶などを用いることも可
能である。
スーパーツイストネマチック液晶を用いると、液晶層
３の急峻性を向上でき、コントラストを大きくすること
ができる。
液晶層３が透過する直線偏光を位相変調してその振動
面の方向をツイストする機能を有する場合には、液晶セ
ル12の両側に配置する吸収型偏光板14と反射型偏光板16
の透過容易軸は、互いに平行になるように、あるいはそ
のツイスト角と同じ角度で交差（ツイスト角が90度であ
れば直交）するように配置する。
ゲストホスト液晶は、溶媒としての液晶中に溶質とし
て２色性染料を溶解させた混合系の液晶である。電界に
よってその液晶分子の配向状態を変化させると、液晶分
子の動きにしたがって２色性染料の配向を制御でき、一
定方向から入射する光の吸収を変調させて表示すること
ができる。
このゲストホスト液晶をこの液晶表示パネル10の液晶
セル12に封入すれば、文字等の情報を表示する領域を、
カラー化したメタル調の表示状態にし、その背景部分も
カラー化することができる。
ここで、色フィルタ18で透過する特定波長と、ゲスト
ホスト液晶に溶解した２色性染料の吸収波長とをそれぞ
れ選択することによって、文字等を表示する領域とその
背景領域との色の組み合わせを自由に構成することがで
きる。
以上の説明では、色フィルタ18として選択透過型色フ
ィルタを用いた例について説明したが、誘電体多層膜を
用いてもよい。
誘電体多層膜は、異なる屈折率を有する誘電体を複数
積層したものであり、入射した光のうち、特定波長の光
を反射し、その他の波長の光は透過する。
したがって、誘電体多層膜からなる色フィルタ18を吸
収型偏光板14の視認側に配置すると、液晶表示パネルに
入射する光のうち特定波長の光のみが誘導体多層膜の色
フィルタ18によって反射され、特定波長以外の光は吸収
型偏光板14に入射する。その吸収型偏光板14の透過容易
軸と平行な直線偏光が、液晶セル12に入射する。そし
て、表示の背景部では、特定波長以外の光の直線偏光が
液晶セル12で90度位相変調され、反射型偏光板16をも透
過する。一方、文字等の表示部では液晶セル12の電極間
に電圧が印加されるため、特定波長以外の光の直線偏光
が位相変調されずに液晶セル12を透過し、反射型偏光板
16で鏡面反射されて、視認側へ戻される。
そのため、文字等の情報を表示する領域では、入射し
た光のほとんど全部が反射されることになり、明るいメ
タル調の表示となる。一方、その表示の背景部では、誘
電体多層膜の色フィルタ18によって特定波長の光のみが
反射されるので背景がカラー化し、その中に明るいメタ
ル調の表示をすることができる。
誘電体多層膜を用いた場合、その構成上、光の損失が
ほとんどない。また、反射する特定波長は、誘電体各層
の屈折率の組み合わせを変えることによって自由に設定
することができる。
さらに、色フィルタ18として色偏光板を使用すること
もできるが、その実施形態については後で詳述する。
その他、特定波長の光のみを透過させてその他の波長
の光は反射する反射型色フィルタ、入射光の波長変換を
行なう機能を有する蛍光フィルタなどを使用することも
できる。
〔第２の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態
を、第11図によって説明する。この第11図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第10図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第１図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
（図では下側）に光吸収板13を配設した点だけである。
この光吸収板13には、黒色の光吸収膜あるいは吸収型の
偏光板、吸収型の色フィルタなどを使用する。なお、吸
収型の偏光板を用いるときは、その透過容易軸と反射型
偏光板16の透過容易軸とが直交するように配置する。
この光吸収板13を反射型偏光板16の視認側と反対側に
配置すると、反射型偏光板16を透過した光を光吸収板13
によって吸収させることができ、情報を表示するため背
景部を、黒又は暗い表示状態にすることができ、その中
に文字等をカラー化したメタル調で明瞭に表示すること
ができる。
したがって、表示のコントラストが向上する。反転表
示を行なう場合も、明るいメタル調の背景内に、時刻情
報やカレンダ情報等の各種の情報を黒又はそれに近い色
の文字でコントラストよく表示できる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔第３の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態
を、第12図によって説明する。この第12図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第10図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第１図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側（図では
上側）に光散乱板15を配設した点だけである。
この光散乱板15は、フィルム状基板上に酸化シリコン
であるシリカ粒子やアクリルビーズやカルシュウム粉末
を接着剤に混入したものを塗布して形成したものであ
る。
この光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設ける
と、反射型偏光板16から鏡面反射されて視認側に出射す
る光を、この光散乱板15によって乱反射させることがで
きる。それによって、時刻情報やカレンダ情報等を表示
するカラー化されたメタル調の強い色調をやわらかい色
調にして見易くすると共に、視野角を広げることもでき
る。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に配置した例に
ついて説明したが、吸収型偏光板14と液晶セル12の間、
あるいは液晶セル12と反射型偏光板16の間に光散乱板15
を配置してもよい。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔第４の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第４の実施形態
を、第13図によって説明する。この第13図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第12図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第１図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
に光吸収板13を配設し、吸収型偏光板14の視認側に光散
乱板15を配設した点だけである。
この構成は、第11図に示した液晶表示パネルの光吸収
板13と、第12図に示した液晶表示パネルの光散乱板15の
両方を設けたものであり、その両方の作用・効果を得る
ことができる。
すなわち、情報を表示するための背景部と文字部のコ
ントラストを高めることができると共に、その表示のカ
ラー化されたメタル調をやわらかい色調にして見易く
し、視野角を広げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔第５の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第５の実施形態
を、第14図によって説明する。この第14図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第10図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第１図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16の視認側と反対側
（図では下側）にバックライト17を設けた点だけであ
る。
このバックライト17は、エレクトロルミネッセンス・
デバイス、ライトエミッティングダイオード（LED）・
アレイ、あるいは冷陰極管または熱陰極管などの光源を
使用する。
このバックライト17を反射型偏光板16の視認側と反対
側に配置すると、バックライト17から反射型偏光板16に
入射する光の半分は透過し、直線偏光となって液晶セル
12に入射する。時刻情報やカレンダ情報などを表示する
ための背景部では、その直線偏光が液晶セル12を透過す
る際に90度位相変調され、色フィルタ18を特定波長の光
のみが透過することによりカラー化し、吸収型偏光板14
を透過して視認側に出射する。
時刻情報やカレンダ情報などの各種情報を表示する文
字等の部分では、液晶セル12の電極間に電圧が印加され
るため、液晶セル12に入射したバックライト光による直
線偏光は、液晶層３によって位相変調されずに透過する
ので、その振動面が吸収型偏光板14の透過容易軸と直交
しており、吸収型偏光板14に吸収される。
したがって、外光が無いか少ない暗い場所でも、バッ
クライト17を点灯することにより、カラー化された透過
光による明るい背景部内に、黒又は暗い色で時刻情報や
カレンダ情報などの各種情報を表示することができる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
〔第６の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第６の実施形態
を、第15図によって説明する。この第15図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第14図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第14図に示した
ものと相違するのは、反射型偏光板16とバックライト17
との間に半透過板19を配設した点だけである。
この例では、半透過板19として、吸収型の偏光板を採
用し、その透過容易軸が反射型偏光板16の透過容易軸と
なす角が75度となるように配置した。
反射型偏光板16とバックライト24の間に半透過板19を
配置すると、バックライト17を点灯しない場合には、反
射型偏光板16を透過した光の半分を半透過板19によって
吸収させることができ、背景部の表示を暗くして、情報
表示のコントラストを高めることができる。
一方、周囲の外光が少なくてバックライト17を点灯し
た場合、半透過板19を透過した光によって、背景部を明
るくすることができ、情報を表示する文字等は黒く暗い
表示とすることができる。
したがって、バックライト17を点灯しない場合でも、
点灯した場合でも、表示のコントラストを高めることが
できる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態および第５の実施形態の場合と同様であるので、説
明を省略する。
〔第７の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第７の実施形態
を、第16図によって説明する。この第16図は、この液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第14図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第14図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側に光散乱
板15を配設した点だけである。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設けると、吸
収型偏光板14によって鏡面反射されて視認側に出射する
光を、この光散乱板15によって乱反射させることができ
るから、情報を表示する文字等のカラー化したメタル調
をやわらかい色調にして見易くすると共に、視野角を広
げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態および第５の実施形態の場合と同様であるので、説
明を省略する。
〔第８の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第８の実施形態
を、第17図によって説明する。この第17図は、その液晶
表示装置である液晶表示パネルの構成を示す模式的な断
面図であり、第１図乃至第16図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらの説明は省略する。
この液晶表示パネルの構成において、第15図に示した
ものと相違するのは、吸収型偏光板14の視認側に光散乱
板15を配設した点だけである。
光散乱板15を吸収型偏光板14の視認側に設けると、吸
収型偏光板14によって鏡面反射されて視認側に出射する
光を、この光散乱板15によって乱反射させることができ
るから、情報を表示する文字等のカラー化したメタル調
をやわらかい色調にして見易くすると共に、視野角を広
げることもできる。
その他の機能および各種変形例の適用は、第１の実施
形態および第６の実施形態の場合と同様であるので、説
明を省略する。
〔第９の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第９の実施形態
を、第18図および第19図によって説明する。この第18図
および第19図は、その液晶表示装置である液晶表示パネ
ルの構成およびカラー表示の原理を説明するための模式
的な断面図であり、第１図乃至第11図と同じ部分には同
一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。第18
図および第19図における各偏光板内の縞の方向および各
矢印付き実線の意味も第９図および第10図について説明
したのと同じである。
この液晶表示パネルの構成において、第11図に示した
ものと相違するのは、色フィルタとして、選択透過型の
色フィルタ18に代えて色偏光板28を、吸収型偏光板14と
液晶セル12との間に配設した点だけである。
この色偏光板28は、透過容易軸と直交する振動面をも
つ直線偏光のうち、特定波長の光のみを透過し、その他
の波長の光は吸収する。そして透過容易軸と平行な振動
面をもつ直線偏光はその特定波長及びその他の波長の光
を共に透過する性質をもつ。
ここでは、色偏光板28をその透過容易軸が吸収型偏光
板14の透過容易軸と直交するように配置する。
この実施形態では、吸収型偏光板14−色偏光板28−液
晶セル12の順に配置されている。
したがって、吸収型偏光板14を透過する光は、色偏光
板28の透過容易軸と直交する振動面をもつ直線偏光であ
るため、特定波長の光のみが色偏光板28を透過する。吸
収型偏光板14を透過したその他の波長の光は色偏光板28
で吸収される。図示の例では、その特定の波長を黄色の
光の波長としている。
第18図は、視認側からこの液晶表示パネルに入射する
光のうちの黄色以外の光の経路を示し、第19図は黄色の
光の経路を示す。これらの図の左半部は液晶セル12の電
極間に電圧を印加していないOFF状態を、右半部は液晶
セル12の電極間に電圧を印加しているON状態を、それぞ
れ示している。
視認側からこの液晶表示パネルに入射した黄色以外の
光は第18図に示すように、吸収型偏光板14を透過してそ
の透過容易軸と平行（紙面に平行）な振動面をもつ直線
偏光となり、色偏光板28に入射するが、その振動面の方
向が色偏光板28の透過容易軸の方向と直交するため、全
てその色偏光板28によって吸収されてしまう。
したがって、液晶セル12のON,OFF状態に係わらず、表
示に寄与しない。
視認側からこの液晶表示パネルに入射した黄色の光は
第19図に示すように、吸収型偏光板14を透過してその透
過容易軸と平行な振動面をもつ直線偏光となり、色偏光
板28に入射するのは、黄色以外の光と同じであるが、黄
色の直線偏光は、その振動面の方向が色偏光板28の透過
容易軸の方向と直交しても色偏光板28を透過できるの
で、そのまま液晶セル12に入射する。
そして、液晶セル12がOFF状態の背景部では、液晶セ
ル12に入射した黄色の直線偏光が、液晶セル12を透過す
る際に90度位相変調されて、その振動面の方向が反射型
偏光板16の透過容易軸と平行（紙面に垂直）な方向にな
るため、それを透過して、その後ろ側に配設された光吸
収板13に吸収される。したがって、視認側からは、黒又
は暗い状態に見える。
一方、液晶セル12がON状態になった文字等の表示部で
は、液晶セル12に入射した黄色の直線偏光が、位相変調
されずにそのまま液晶セル12を透過して反射型偏光板16
に入射する。したがって、その黄色の直線偏光は振動面
の方向が反射型偏光板16の透過容易軸と直交する方向で
あるから、反射型偏光板16によって鏡面反射されて、逆
の経路を通して視認側へ出射する。
したがって、情報を表示する文字等の領域では、液晶
セル12に入射した黄色の光のほとんど全部が反射される
ことになり、黒又は暗い背景部内に、明るくカラー化
（黄色に）したメタル調で表示される。
そのため、この液晶表示パネルを電子機器の表示装置
として使用しても、白地に黒表示で時刻情報やカレンダ
情報等の各種情報を表示する従来の電子機器と比較し
て、デザイン的な変化が可能であり、おもしろ味もある
ものとなる。
色偏光板28を透過する特定波長すなわち光の色を選択
すれば、種々の異なる色でメタル調の表示を行なうこと
ができる。
〔第10の実施形態〕 次に、この発明による液晶表示装置の第10の実施形態
を、第20図および第21図によって説明する。この第20図
および第21図は、その液晶表示装置である液晶表示パネ
ルの構成およびカラー表示の原理を説明するための模式
的な断面図であり、第１図乃至第11図と同じ部分には同
一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。第20
図および第21図における各偏光板内の縞の方向および各
矢印付き実線の意味も第９図および第10図について説明
したのと同じである。
この液晶表示パネルの構成において、第18図および第
19図に示したものと相違するのは、色フィルタである色
偏光板28を、液晶セル12と反射型偏光板16との間に配設
した点だけである。
この色偏光板28も、透過容易軸と直交する振動面をも
つ直線偏光のうち、特定波長（この例では黄色）の光の
みを透過し、その他の波長の光（黄色以外の光）は吸収
するものとする。
視認側からこの液晶表示パネルに入射する光は、第20
図および第21図に示すように、全て吸収型偏光板14を透
過してその透過容易軸に平行（紙面に平行）な振動面を
もつ直線偏光となって液晶セル12へ入射する。そしてそ
の液晶セル12を透過する際に、液晶セル12がOFF状態の
左半部では90度位相変調されて、振動面の方向が色偏光
板28の透過容易軸と平行な方向の直線偏光となって色偏
光板28に入射する。
したがって、液晶セル12がOFF状態の背景部では、黄
色以外の光も黄色の光も、第20図および第21図に示すよ
うに色偏光板28を透過し、その透過容易軸が色偏光板28
の透過容易軸と平行に配置されている反射型偏光板16も
透過して、光吸収板13に吸収される。
液晶セル12がON状態の文字等の表示領域では、黄色以
外の光は第20図に示すように、色偏光板28によって吸収
される。黄色の光は、色偏光板を透過して反射型偏光板
16に入射するが、その振動面の方向が反射型偏光板16の
透過容易軸と直交するため、反射型偏光板16によって鏡
面反射され、逆の経路を通して視認側に出射する。その
ため、液晶セル12に入射してカラー化した光のほとんど
全部が反射されて視認側に出射されることになる。
したがって、この液晶表示パネルによっても、時刻情
報やカレンダ情報などの各種情報を、黒又は暗い背景内
に明るいカラー化したメタル調で表示することができ
る。
そのため、この液晶表示パネルを電子機器の表示装置
として使用すれば、白地に黒表示で時刻情報やカレンダ
情報などの各種情報を表示する従来の電子機器と比較し
て、デザイン的な変化が可能であり、おもしろ味もある
ものとなる。
色偏光板28を透過する特定波長すなわち光の色を選択
すれば、種々の異なる色でメタル調の表示を行なうこと
ができる。
なお、上述した第９および第10の構成例においても、
第１の構成例において説明した色フィルタ18と同様に、
この色偏光板28を吸収型偏光板14の視認側、あるいは液
晶セル12内のいずれかの基板の内面側に設けるようにし
てもよい。
さらに、第１の構成例において説明した色フィルタ18
以外の各種の変更例は、上述した第９および第10の構成
例にも同様に適用できる。
産業上の利用可能性 以上の説明から明かなように、この発明による液晶表
示装置は、各種の情報を、暗い背景内にカラー化された
メタリック調で明るく浮き上がった表示をしたり、その
反対にカラー化されたメタリック調の背景内に黒又は暗
い色で表示したりすることができ、その表示色は任意に
選択することができる。
したがって、この液晶表示装置（液晶表示パネル）を
各種電子機器の表示パネルとして使用すれば、白地に黒
表示で時刻情報やカレンダ情報等の各種情報を表示する
従来の時計その他の電子機器と比較して、デザイン的に
多彩な変化が可能になり、おもしろ味もあるものとする
ことができる。
また、外光が無いか少ない暗い環境でも使用できるバ
ックライト付きの液晶表示装置にも適用できる。
さらに、時刻情報やカレンダ情報あるいは数値情報な
どを数字によってデジタル表示する液晶表示装置に限ら
ず、前述の液晶表示パネルをドットマトリクス表示の液
晶表示パネルにして任意の文字や図形を表示できるよう
にしたり、あるいは液晶セルの電極を多数の図形パター
ンに形成してそれを種々の図形を選択的に表示できるよ
うにした液晶表示装置にもこの発明を適用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対向する内面にそれぞれ電極を有する一対
    の透明な基板の間に液晶層を封入した液晶セルと、 その液晶セルの視認側に配置した、透過容易軸と平行す
    る方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過容易軸と
    直交する方向の振動面をもつ直線偏光は吸収する吸収型
    偏光板と、 前記液晶セルの視認側と反対側に配置した、透過容易軸
    と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過し、透過
    容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光は反射す
    る反射型偏光板と、 前記吸収型偏光板の視認側又は該吸収型偏光板と前記反
    射型偏光板との間に配設した色フィルタと、 前記反射型偏光板の視認側と反対側に配設したバックラ
    イトと、 その反射型偏光板とバックライトとの間に配設した半透
    過板と からなることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記半透過板が吸収型偏光板である請求の
    範囲第１項記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記吸収型偏光板の視認側に光散乱板を配設したことを
    特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項４】前記半透過板が吸収型偏光板である請求の
    範囲第３項記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一
    項に記載の液晶表示装置において、 前記液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板の透過容
    易軸と、前記液晶セルの液晶層における視認側の液晶分
    子の長軸方向とを平行にし、 前記反射型偏光板の透過容易軸と、前記液晶セルの液晶
    層における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平
    行または直交させるようにした液晶表示装置。
  6. 【請求項６】請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか一
    項に記載の液晶表示装置において、 前記液晶セルの視認側に配置した吸収型偏光板の透過容
    易軸と、前記液晶セルの液晶層における視認側の液晶分
    子の長軸方向とを直交させ、 前記反射型偏光板の透過容易軸と、前記液晶セルの液晶
    層における視認側と反対側の液晶分子の長軸方向とを平
    行または直交させるようにした液晶表示装置。
  7. 【請求項７】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一
    項に記載の液晶表示装置において、 前記色フィルタが、特定波長の光のみを透過する選択透
    過型色フィルタである液晶表示装置。
  8. 【請求項８】請求の範囲第７項記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記色フィルタが、前記特定波長が異なる複数色の色フ
    ィルタが平面的に並べられている液晶表示装置。
  9. 【請求項９】請求の範囲第７項記載の液晶表示装置にお
    いて、 前記色フィルタが、前記特定波長がそれぞれ赤，緑，お
    よび青の光の波長である３色の色フィルタが一定の順序
    で繰り返し規則的に並べられている液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】請求の範囲第７項記載の液晶表示装置に
    おいて、 前記色フィルタが、前記特定波長がそれぞれシアン，マ
    ゼンタ，およびイエローの光の波長である３色の色フィ
    ルタが一定の順序で繰り返し規則的に並べられている液
    晶表示装置。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか
    一項に記載の液晶表示装置において、 前記色フィルタが、透過容易軸と直交する振動面をもつ
    直線偏光は特定波長の光のみを透過して他の波長の光は
    吸収し、透過容易軸と平行な振動面をもつ直線偏光は全
    て透過する色偏光板である液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか
    一項に記載の液晶表示装置において、 前記色フィルタが、入射した光のうち特定波長の光を反
    射し、他の波長の光は透過する誘電体多層膜である液晶
    表示装置。
  13. 【請求項１３】前記液晶セルの液晶層が、ツイストネマ
    チック液晶，スーパーツイストネマチック液晶，または
    ゲストホスト液晶のいずれかからなる請求の範囲第１項
    乃至第12項のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】前記色フィルタを、前記吸収型偏光板と
    前記液晶セルとの間に設けた請求の範囲第１項乃至第13
    項のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】前記色フィルタを、前記液晶セルと前記
    反射型偏光板との間に設けた請求の範囲第１項乃至第13
    項のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】前記液晶色フィルタを、前記液晶セルを
    構成する前記透明な基板と液晶層との間に設けた請求の
    範囲第１項乃至第13項のいずれか一項に記載の液晶表示
    装置。
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