JPH1164838A - 透反型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型として使用する場合には偏光板を１枚
構成とし、しかも透過型としても使用できるようにした
明るい表示で低消費電力の透反型液晶表示装置の構造を
得ることを課題とする。 【解決手段】 本発明による透反型液晶表示装置は、内
部光源と、外部光が通過する第１の偏光板と、前記第１
の偏光板を通過した光あるいは前記内部光源からの光の
透過状態を制御する液晶セルと、前記第１の偏光板を通
過し前記液晶セルを通過した光を反射し、かつ前記内部
光源からの光を透過する透反板と、前記内部光源と前記
透反板との間に配置された第２の偏光板とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特に周囲光（外部光）を光源として利用する反射型液晶
表示装置と、バックライトのような内部光源を利用する
透過型液晶表示装置の両方の形式を合わせ備えた透反型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置の分類の仕方の一つに、透
過型と反射型という分け方がある。透過型は、一般に液
晶セルの背面（表示面とは反対側）にバックライトと呼
ばれる白色蛍光灯のような内部光源（照明光源）を備え
ていて、内部光源からの光で表示を行っている。一方、
反射型は、液晶セルの背面に光反射板を有し、液晶セル
を透過した周囲光（外部光）を反射板で反射して再度液
晶セルに透過させることで表示を行っている。

【０００３】透過型液晶表示装置は画面が明るくコント
ラストが高い特性を有し高品位表示が得られるが、バッ
クライトの電力消費が大きく、ポータブルタイプの計算
機や通信装置、あるいは情報端末装置などの製品に使用
する表示器としては消費電力上の制限があった。

【０００４】一方、反射型液晶表示装置は、バックライ
トのような内部光源が不要であるために、低消費電力で
あり、電卓や時計を始めとして様々なポータブルタイプ
の小型機器に採用されているが、表示が暗くコントラス
トが低いという短所を持っている。しかも、周囲光の明
るさが低い場所や周囲光の無い場所での使用では表示が
見えなくなるという欠点もある。反射型液晶表示装置は
暗い場所で使用する機会の少ない電卓などでは不都合は
少ないが、携帯電話などの表示器では真っ暗闇での使用
の機会もあり得るために、使用が制限される。消費電力
が低く、かつ暗闇でもある程度使用者が表示を認識でき
ることが望まれる。

【０００５】このような透過型の高品位表示と反射型の
低消費電力の両方の長所を生かした表示装置として透過
型と反射型の両方の構成を組み合わせた、透反型液晶表
示装置が提案されている。この透反型液晶表示装置で
は、反射型液晶表示装置の構成に加えてバックライトの
ような内部光源を有する。その場合、反射板としては、
入射光を全部反射するのではなく、一部は透過するよう
な性質を持たせた一種のハーフミラーのような透反板を
使用する。透反板の背後にバックライトが配置される。
すなわち、周囲光が十分明るい場合には、バックライト
の使用は行わずに透反板での反射光だけによる反射型と
して表示を行い、周囲光が少ないか暗闇ではバックライ
トを使用して透過型として表示を行うのである。

【０００６】図５に従来より提案されている透反型液晶
表示装置の一例の断面図を示す。この例は、光学位相差
板を用いた白黒表示ＳＴＮ型液晶装置の場合である。Ｓ
ＴＮ型液晶セル１の両側にそれぞれ偏光板２、３が配置
され、上側（表示面側）偏光板２と液晶セル１との間に
白黒補償のための位相差板４が配置され、さらに、下側
の偏光板３の外側に透反板５が配置される。透反板５は
液晶セル１を通過した周囲光（外部光）１０を反射し、
かつバックライト６からの光を透過させる。なお、ＳＴ
Ｎ型液晶セル１自体の構造は公知のものであるので、電
極や配向膜等の具体的な構成は図示と説明を省略する。

【０００７】このような透反型液晶表示装置に限らず、
２枚の偏光板を使用する液晶表示装置では光の利用率が
悪いために明るい表示が得にくい。そこで反射型液晶表
示装置で１枚の偏光板を使用してより明るい表示を得る
構成が提案されている。その反射型液晶表示装置の例を
図６の断面図で示す。この例も白黒ＳＴＮ型液晶表示装
置の場合である。

【０００８】図６の例の場合、液晶セル１の外側（表示
面側）に一枚の偏光板２が配置され、偏光板２と液晶セ
ル１との間に白黒補償のための位相差板４が配置され、
さらに、下側の偏光板３の外側に反射板７が配置され
る。図５の透反型液晶表示装置で反射型として使用する
場合には２枚の偏光板を光が透過するのに比べて、図６
の反射型液晶表示装置では偏光板は１枚だけであるため
に、偏光板での光の損失が少なくより明るい表示が可能
となる。

【０００９】図６の場合の反射板７としては、一般に金
属の表面反射を利用するものが用いられる。具体的には
金属ミラーや金属の表面全体に微細な凹凸加工を施した
ものが用いられる。後者の凹凸表面の反射板では観察者
の顔などが反射板で写り込むことを防止できる。なお、
液晶セル背面に偏光板を設ける必要がないことから、図
７の断面図で示すように、反射板７を液晶セルの内部に
設けることもできる。この場合には、反射板７が表示面
に近づくので、斜め方向から表示面を見た場合の二重写
りを防止することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図５に示したような透
反型液晶表示装置では、反射型として使用する場合には
反射板が透反型であるために、周囲光の反射率が低く明
るい表示が得られない。その場合に明るさを改善するた
めに図６のような偏光板を１枚だけ使用する構成とする
と、反射型としては使用できるが、反射板７が光を透過
しないので透過型としては使用できない。

【００１１】本発明の目的は、反射型として使用する場
合には偏光板を１枚構成とし、しかも透過型としても使
用できるようにした明るい表示で低消費電力の透反型液
晶表示装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による透反型液晶
表示装置は、内部光源と、外部光が通過する第１の偏光
板と、前記第１の偏光板を通過した光あるいは前記内部
光源からの光の透過状態を制御する液晶セルと、前記第
１の偏光板を通過し前記液晶セルを通過した光を反射
し、かつ前記内部光源からの光を透過する透反板と、前
記内部光源と前記透反板との間に配置された第２の偏光
板とを有する。

【００１３】

【作用】第１の偏光板と液晶セルと透反板とで反射型液
晶表示装置として作用する。第１の偏光板と液晶セルと
第２の偏光板と内部光源とで透過型液晶表示装置として
作用する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例による透反
型液晶表示装置の断面構造を示す。ＳＴＮ型液晶セル１
の両側にそれぞれ偏光板２、８が配置され、上側（表示
面側）偏光板２と液晶セル１との間に白黒補償のための
位相差板４が配置される。さらに、透反板５は、液晶セ
ル１の内部に配置される。透反板５は液晶セル１を通過
した周囲光（外部光）１０を反射し、かつバックライト
６からの光を透過させる。透反板５としては薄い金属膜
などが使用できる。なお、透反板５は液晶セル１の内部
に限らず、液晶セル１の外側と偏光板８との間に配置し
てもよい。なお、ＳＴＮ型液晶セル１自体の構造は公知
のものであるので、電極や配向膜等の具体的な構成は図
示と説明を省略する。

【００１５】図１の実施例の場合、反射型として動作す
る場合には、バックライト６は発光せず、周囲光１０に
より表示が行われる。上側の偏光板２を通過した偏光が
位相差板４で位相調整されて液晶セル１を通過し、液晶
セル１を通過した偏光を反射して再び位相差板４と偏光
板２とを通過して観測者にいたる。透過型として動作す
る場合には、バックライト６が発光し、バックライト６
からの光２０が下側の偏光板８を透過して偏光となる。
液晶セル１を通過した偏光は位相差板４と上側の偏光板
２を透過して観測者にいたる。反射型と透過型のいずれ
の場合にも偏光板を２度通過することになり、偏光板の
光軸方向と液晶セルでの電気光学的効果とに応じて表示
が実現する。

【００１６】なお、図６に示す従来の反射型液晶表示装
置において、仮に反射板７を透反板とすると、一見バッ
クライトを用いて透過型でも表示できるように見える
が、透過モードに対して偏光板が１枚しかないため表示
ができない。

【００１７】本実施例におけるＳＴＮ型液晶表示装置の
位相差板４による白黒補償条件は、偏光板２の反射型モ
ードにおける条件とも、２枚の偏光板２、８の透過型モ
ードにおける条件とも異なってしまう。従って、それぞ
れのモードでの最適条件に近い条件での白黒補償は不可
能であるが、以下に説明する実施例のように従来の透反
型液晶表示装置で得られていた特性を上回る性能が得ら
れる条件が得られており、本発明の構造が明るい透反型
液晶表示装置に有効であることが明らかである。

【００１８】

【実施例】ここで、本発明による透反型液晶表示装置の
効果を明らかにするために、本発明の実施例による透反
型液晶表示装置の実際の作成例と、図５のような従来の
透反型液晶表示装置の作成例とを比較検討してみた実験
結果を説明する。

【００１９】この実験で使用した液晶セルは、本発明の
ものも、従来例のものも同じ構造のＳＴＮ型セルであ
り、セル内の液晶分子の配列方向は同じであり、図２の
平面図に示すように表示面内方向の液晶分子の捩じれは
上下基板間で２４０°の左巻きのツイスト配列である。
液晶は複屈折率が０．１５のメルク社製の液晶を用い
た。また、偏光板の偏光軸角度や位相差板の光軸角度は
図２のｘ軸から左回りに測定した角度である。さらに、
偏光板は日東電工製の高偏光タイプ偏光板Ｇ−１２２０
であり、位相基板は日東電工製のポリカーボネイト製の
ものであり、光軸が面内に存在する一軸位相差板であ
る。透反板は銀蒸着製のものであり、単体での反射率６
５％、透過率２０％のものである。

【００２０】実験で作成した本発明の実施例による構造
のものを、図３に示し、偏光軸及び光軸の関係を図４に
示す。比較のために作成した従来例のものは、図８にそ
の断面図を示し、図９に偏光軸及び光軸の関係を示す。
同図中で図１や図５のものと同じ参照番号のものは基本
的に同じものを示すので説明は省略する。なお、位相差
板４−１と４−２のように２枚構成の位相差板を用いて
白黒補償を行っている。もちろん１枚構成の位相差板で
も補償は可能であるが、２枚構成の方がコントラストが
高くなった。

【００２１】表１に作成した本発明の実施例によるもの
と従来構造の透反型液晶表示装置それぞれの各モードで
の特性を比較した実験結果を示す。特性測定には大塚電
子製の液晶表示素子測定システムＬＣＤ−５０００を使
用した。表１から明らかなように、従来例に比べ、本発
明の実施例のものが特に反射型モードでの反射率が向上
している。

【００２２】

【表１】

【００２３】以上説明した実施例ではＳＴＮ型液晶表示
装置の場合であったが、本発明の透反型液晶表示装置は
ＴＮ型やＥＣＢ型あるいはＦＬＣ型等の他の様々なモー
ドの液晶表示装置にも適用可能である。以上実施例に沿
って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限される
ものではない。たとえば、種々の変更、改良、組み合わ
せ等が可能なことは当業者に自明であろう。

【００２４】

【発明の効果】反射型の少電力消費と透過型の高表示品
位とを合わせもつと同時に、反射型として使用した場合
には１枚構成の偏光板であるので反射率が向上して明る
い表示が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による透反型液晶表示装置の断
面図である。

【図２】ＳＴＮ型液晶セルの液晶分子のネジレ方向を示
す平面図である。

【図３】本発明の他の実施例による透反型液晶表示装置
の断面図である。

【図４】図３の実施例の偏光軸と光軸の方向関係を示す
平面図である。

【図５】従来の技術による透反型液晶表示装置の断面図
である。

【図６】従来の技術による反射型液晶表示装置の断面図
である。

【図７】従来の技術による反射型液晶表示装置の断面図
である。

【図８】従来の技術による透反型液晶表示装置の断面図
である。

【図９】図９の透反型液晶表示装置の偏光軸と光軸の方
向関係を示す平面図である。

【符号の説明】

１ ＳＴＮ型液晶セル ２ 偏光板 ３ 偏光板 ４ 位相差板 ５ 透反板 ６ バックライト ７ 反射板 ８ 偏光板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部光源と、 外部光が通過する第１の偏光板と、 前記第１の偏光板を通過した光あるいは前記内部光源か
   らの光の透過状態を制御する液晶セルと、 前記第１の偏光板を通過し前記液晶セルを通過した光を
   反射し、かつ前記内部光源からの光を透過する透反板
   と、 前記内部光源と前記透反板との間に配置された第２の偏
   光板とを有する透反型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記第１の偏光板と前記液晶セルとの間
   に光学位相差板が配置されている請求項１記載の透反型
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記光学位相差板は、互いに光学軸の方
   向が異なる２枚の位相差板により構成される請求項２記
   載の透反型液晶表示装置。