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図面 (18)

課題

消費電力や重量等を増加させず、陰極線管で得られる高いピーク輝度匹敵する高いピーク輝度を得ることが可能な液晶表示装置を提供する。

解決手段

液晶層9と、液晶層9の表示面側及び光入射面側に配置され、液晶層9への入射光偏光状態変調する複数の電極5、6と、液晶層9の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段10、11及び第2偏光選択手段12とを有する液晶表示素子1、及び、液晶表示素子1の背面側に配置され、入射光を発生する光反射板14を有する照明装置2を備えた液晶表示装置であって、第1偏光選択手段10、11は光反射型偏光選択手段10と光吸収型偏光選択手段11とからなっている。

概要

背景

一般に、液晶表示装置は、大別すると、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたアクティブマトリクス駆動によるTN(ツイストネマチック)液晶表示装置と、マルチプレックス駆動のSTN(スーパーツイテッドネマチック)液晶表示装置の2つの方式がある。いずれの方式も、一対のガラス基板間液晶層を保持させ、一対のガラス基板の外側面にそれぞれ偏光板を配置した液晶表示素子を用いており、液晶層を直線偏光が透過する際にその偏光状態変調し、表示が行われるものである。また、IPS(inplane sentching)モードのようにガラス基板面内電界印加した表示を行う方式も適用されている。

これらの液晶表示装置は、その用途によって要求される輝度レベルが決められるが、特に、ノートパソコンの表示部に用いた場合、輝度レベルの要求だけでなく、薄型化、軽量化、低消費電力化が合わせて要求される。

液晶表示装置で明るさの向上を実現するためには、コレステリック液晶を用いて、偏光変換を行ったものが特開平3−45906に開示されている。また、偏光変換に用いる反射型偏光板に関する技術手段としては、米国特許明細書第5486949号や米国特許明細書第5122905号に開示ものがある。この他に、コレステリックフィルタ直視バックライトに適用した技術手段としては、特開平7−36032号に開示のものがある。

近年、液晶表示装置、特に、カラー液晶表示装置の技術の進歩は目覚ましく、陰極線管(CRT)に劣らぬ表示品質のものが数多く見られるようになった。液晶表示装置は、CRTにない低消費電力化、薄型化、軽量化の特長によって利用範囲を拡大してきた。しかしながら、液晶表示装置は、ピーク輝度動画表示性能高速応答性)、色再現性等において、CRTに匹敵する画質を得ることが難しい。この場合、ピーク輝度とは、画面の一部を白表示した時の明るさであり、例えばCRTで画面全体の15%を白表示したときと、画面全体を白表示したときとの明るさとを比較した場合、CRTは、前者が約4倍明るくできると言われている。従って、CRTは、太陽光が波しぶき反射するような部分的な高輝度表示に最適なもので、より迫力のある画像を得ることができる。

一方、液晶表示装置は、ピーク輝度を高めることができないため、テレビジョンの表示部や動画表示装置の表示部に用いることが難しいといわれている。例えば、前述のように4倍の明るさを実現するためには、液晶表示装置のバックライトの明るさを4倍程度上げざるを得ない。しかしながら、バックライトの輝度を上げることは、ピーク輝度だけを上げることにならず、表示画面全体の輝度を上げることになる。また、バックライトの輝度を上げるためには、その分、消費電力が増加するだけでなく、ランプインバータ等も増やす必要があり、コスト、厚み、重量の増加を招く。さらに、熱の発生も増大し、表示性能そのものを低下させかねない。

また、液晶表示装置においては、広視野角化を実現するための開発も行われており、液晶表示素子の表面に蛍光体板を配置して高輝度広視野角を図った液晶表示装置がWO97/40147、特開昭59−78382号、特開平2—131220号、特開平8—36158号等に開示されている。

概要

消費電力や重量等を増加させず、陰極線管で得られる高いピーク輝度に匹敵する高いピーク輝度を得ることが可能な液晶表示装置を提供する。

液晶層9と、液晶層9の表示面側及び光入射面側に配置され、液晶層9への入射光の偏光状態を変調する複数の電極5、6と、液晶層9の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段10、11及び第2偏光選択手段12とを有する液晶表示素子1、及び、液晶表示素子1の背面側に配置され、入射光を発生する光反射板14を有する照明装置2を備えた液晶表示装置であって、第1偏光選択手段10、11は光反射型偏光選択手段10と光吸収型偏光選択手段11とからなっている。

目的

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、消費電力や重量等を増加させずに、陰極線管で得られる高いピーク輝度に匹敵する高いピーク輝度を得ることが可能な液晶表示装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
4件

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請求項1

液晶層と、前記液晶層への入射光偏光状態変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなっていることを特徴とする液晶表示装置。

請求項2

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記照明装置の光反射板は、前記反射型偏光選択手段からの反射光を、その偏光状態を変えずに反射させて前記液晶表示素子に再入射させるものであることを特徴とする液晶表示装置。

請求項3

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、第1光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子と前記照明装置との間に第2反射型偏光選択手段を配置していることを特徴とする液晶表示装置。

請求項4

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、第1光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子と前記照明装置との間に第2反射型偏光選択手段を配置し、前記照明装置の光反射板は、前記第1及び第2反射型偏光選択手段からの反射光を、その偏光状態を変えずに反射させて前記液晶表示素子に再入射させるものであることを特徴とする液晶表示装置。

請求項5

前記液晶表示素子は、色選択手段を具備していることを特徴とする請求項1乃至4に記載の液晶表示装置。

請求項6

前記液晶表示素子は、前記液晶層と前記第1反射型偏光選択手段との間に色選択手段を配置していることを特徴とする請求項1乃至4に記載の液晶表示装置。

請求項7

前記色選択手段は、反射型色選択手段であることを特徴とする請求項5乃至6に記載の液晶表示装置。

請求項8

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子の表示面側に前記入射光により発光する蛍光体板を配置していることを特徴とする液晶表示装置。

請求項9

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子の表示面側に前記入射光により発光する蛍光体板を配置し、前記照明装置の光反射板は、前記反射型偏光選択手段からの反射光を、その偏光状態を変えずに反射させて前記液晶表示素子に再入射させるものであることを特徴とする液晶表示装置。

請求項10

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、第1光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子の表示面側に前記入射光により発光する蛍光体板を配置し、前記液晶表示素子と前記照明装置との間に第2反射型偏光選択手段を配置していることを特徴とする液晶表示装置。

請求項11

液晶層と、前記液晶層への入射光の偏光状態を変調する複数の電極と、前記液晶層の表示面側及び光入射面側に配置された第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段とを有する液晶表示素子、及び、前記液晶表示素子の背面側に配置され、前記入射光を発生する光反射板を有する照明装置を備えた液晶表示装置において、前記第1偏光選択手段は、第1光反射型偏光選択手段と光吸収型偏光選択手段とからなり、前記液晶表示素子の表示面側に前記入射光により発光する蛍光体板を配置し、前記液晶表示素子と前記照明装置との間に第2反射型偏光選択手段を配置し、前記照明装置の光反射板は、前記第1及び第2反射型偏光選択手段からの反射光を、その偏光状態を変えずに反射させて前記液晶表示素子に再入射させるものであることを特徴とする液晶表示装置。

請求項12

前記液晶表示素子は、ノーマリーブラックの表示モードのものであることを特徴とする請求項8乃至11に記載の液晶表示装置。

請求項13

前記照明装置が発生する光は、スペクトル半値幅が50nm以下のものであることを特徴とする請求項8乃至12に記載の液晶表示装置。

請求項14

前記照明装置が発生する光は、スペクトル半値幅が50nm以下のものであり、前記蛍光体板は、赤、緑、青の三原色を発光するものであることを特徴とする請求項8乃至13に記載の液晶表示装置。

請求項15

前記照明装置が発生する光は、スペクトルピーク波長が500nm以下のものであることを特徴とする請求項8乃至14に記載の液晶表示装置。

請求項16

前記液晶表示素子と前記蛍光体板との間に、前記蛍光体の発光を反射し、前記液晶表示素子からの投射光を透過する光反射手段を配置していることを特徴とする請求項8乃至15に記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、ピーク輝度(白色を表示したときの明るさ)を向上させ、表示画像高輝度化を図ることが可能な液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

一般に、液晶表示装置は、大別すると、TFT(薄膜トランジスタ)を用いたアクティブマトリクス駆動によるTN(ツイストネマチック)液晶表示装置と、マルチプレックス駆動のSTN(スーパーツイテッドネマチック)液晶表示装置の2つの方式がある。いずれの方式も、一対のガラス基板間液晶層を保持させ、一対のガラス基板の外側面にそれぞれ偏光板を配置した液晶表示素子を用いており、液晶層を直線偏光が透過する際にその偏光状態変調し、表示が行われるものである。また、IPS(inplane sentching)モードのようにガラス基板面内電界印加した表示を行う方式も適用されている。

0003

これらの液晶表示装置は、その用途によって要求される輝度レベルが決められるが、特に、ノートパソコンの表示部に用いた場合、輝度レベルの要求だけでなく、薄型化、軽量化、低消費電力化が合わせて要求される。

0004

液晶表示装置で明るさの向上を実現するためには、コレステリック液晶を用いて、偏光変換を行ったものが特開平3−45906に開示されている。また、偏光変換に用いる反射型偏光板に関する技術手段としては、米国特許明細書第5486949号や米国特許明細書第5122905号に開示ものがある。この他に、コレステリックフィルタ直視バックライトに適用した技術手段としては、特開平7−36032号に開示のものがある。

0005

近年、液晶表示装置、特に、カラー液晶表示装置の技術の進歩は目覚ましく、陰極線管(CRT)に劣らぬ表示品質のものが数多く見られるようになった。液晶表示装置は、CRTにない低消費電力化、薄型化、軽量化の特長によって利用範囲を拡大してきた。しかしながら、液晶表示装置は、ピーク輝度、動画表示性能高速応答性)、色再現性等において、CRTに匹敵する画質を得ることが難しい。この場合、ピーク輝度とは、画面の一部を白表示した時の明るさであり、例えばCRTで画面全体の15%を白表示したときと、画面全体を白表示したときとの明るさとを比較した場合、CRTは、前者が約4倍明るくできると言われている。従って、CRTは、太陽光が波しぶき反射するような部分的な高輝度表示に最適なもので、より迫力のある画像を得ることができる。

0006

一方、液晶表示装置は、ピーク輝度を高めることができないため、テレビジョンの表示部や動画表示装置の表示部に用いることが難しいといわれている。例えば、前述のように4倍の明るさを実現するためには、液晶表示装置のバックライトの明るさを4倍程度上げざるを得ない。しかしながら、バックライトの輝度を上げることは、ピーク輝度だけを上げることにならず、表示画面全体の輝度を上げることになる。また、バックライトの輝度を上げるためには、その分、消費電力が増加するだけでなく、ランプインバータ等も増やす必要があり、コスト、厚み、重量の増加を招く。さらに、熱の発生も増大し、表示性能そのものを低下させかねない。

0007

また、液晶表示装置においては、広視野角化を実現するための開発も行われており、液晶表示素子の表面に蛍光体板を配置して高輝度広視野角を図った液晶表示装置がWO97/40147、特開昭59−78382号、特開平2—131220号、特開平8—36158号等に開示されている。

発明が解決しようとする課題

0008

既知の液晶表示装置は、光反射型偏光板として働くコレステリック液晶等を用いて反射光を再利用することにより、高輝度化、低消費電力化を図っているものであり、表示画面全体の明るさを向上させるものである。一方、CRTは、表示画像のピーク輝度を高めることができるため、太陽光が波しぶきで反射するような部分的な高輝度表示を行うのに最適である。

0009

このように、消費電力や重量等を増加させずに、CRTのようにピーク輝度を向上させることが、液晶ディスプレイにも期待されている。

0010

ちなみに、CRTにおいては、パソコン用のモニタとして使用中のピーク輝度を測定した結果、表示画面全体を白表示したときと、表示画面の約10%に当たる正方形の範囲を白表示(残り黒表示)したときの明るさを比較した場合、それぞれ110cd/m2 、170cd/m2 であって、約1.5倍以上の明るさの違いがあることが分かった。

0011

このように、既知の液晶表示装置は、消費電力や重量等を増加させずに、CRTなみにピーク輝度を向上させることができないものであった。

0012

本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、その目的は、消費電力や重量等を増加させずに、陰極線管で得られる高いピーク輝度に匹敵する高いピーク輝度を得ることが可能な液晶表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

前記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、液晶層の表示面側及び光入射側に面側に第1偏光選択手段及び第2偏光選択手段を配置した液晶表示素子、及び、液晶表示素子の背面側に配置した光反射板付の照明装置を備えるもので、第1偏光選択手段が光反射型偏光板と光吸収型偏光板とからなっている手段を具備する。

0014

既知の液晶表示装置においては、表示画面に黒色表示が行われる場合、液晶表示素子への入射光が第1偏光選択手段で吸収され、黒色表示が行われるもので、例えば、表示画面の黒表示の一部に白色表示を行う場合、照明装置から出射される光の殆んどが第1偏光選択手段で吸収されるため、白色表示のピーク輝度を大きくすることができない。

0015

これに対し、前記手段においては、液晶層の表示面側に光反射型偏光板を配置することにより、表示画面の黒色表示を行う部分に対する液晶表示素子からの出射光が光反射型偏光板で反射された後、液晶表示素子を通して照明装置に入射され、照明装置の光反射板で反射され、この反射光が再度表示画面の黒色表示を行う部分に当たると、前述の光反射と同様の光反射が繰り返し実行され、このような光反射が行われる際に、散乱光の一部が表示画面の白色表示を行う部分に当たると、光反射型偏光板を透過した本来の透過光と重なり合って表示面側に出射されるので、白色表示が行われる部分の明るさが向上し、白色表示を行う部分のピーク輝度を大きくすることができる。

0016

この場合、照明装置の光反射板として、反射型偏光選択手段からの反射光をその偏光状態を変えずに反射させ、液晶表示素子に再入射させる特性のものを用いれば、光反射型偏光板からの反射光が照明装置の光反射板で反射されたとき、同一の偏光状態で液晶表示素子に入射されるため、反射光の損失を殆んど生じない状態で光の再利用が可能になる。

0017

ところで、反射光が照明装置の光反射板で反射するとき、反射光の偏光状態が乱れ、その偏光状態が完全な無偏光状態になった場合、反射光は、液晶表示素子の第2偏光選択手段の入射側偏光板において50%以上吸収され、光利用効率が著しく低下するようになるが、液晶表示素子と照明装置との間に第2光反射型偏光板を配置すれば、照明装置の光反射板で反射光の偏光状態が一定に維持できない場合においても、不適当な偏光状態にある反射光を第2光反射型偏光板で反射させ、照明装置に入射させ、再度光反射板で反射させることにより、偏光状態を適当な偏光状態にすることができ、光利用効率を向上させ、白色表示を行う部分のピーク輝度を向上させることが可能になる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

0019

図1は、本発明による液晶表示装置の第1の実施の形態における断面構成図である。

0020

図1において、1は液晶表示素子、2はバックライト、3は第1透明基板、4は第2透明基板、5は第1透明電極、6は第2透明電極、7は第1配向膜、8は第2配向膜、9は液晶層、10は反射型偏光板、11は第1吸収型偏光板、12は第2吸収型偏光板、13は導光体、14は光反射板、15はランプ、16はランプカバー、17は光拡散板、18はプリズムシートである。

0021

そして、第1透明基板3は、一方の面に第1透明電極5を、その上にラビング処理を施した第1配向膜7を形成したもので、他方の面に各偏光透過軸が平行になるように配置した反射型偏光板10を、その上に第1吸収型偏光板11を形成したものである。第2透明基板4は、一方の面に第2透明電極6を、その上にラビング処理を施した第2配向膜8を形成したもので、他方の面に第2吸収型偏光板12を形成したものである。第1透明基板3の一方の面及び第2透明基板4の一方の面との間に液晶層9を介在配置させ、全体として液晶表示素子1を形成している。なお、図1に図示が省略されているが、第1透明電極5は、画素毎に能動スイッチととて働く薄膜トランジスタ(TFT)が配置形成されている。この場合、液晶表示素子1は、第1透明電極5と第2透明電極6との間の電圧が無印加時に白色表示が行われるノーマリーホワイトの表示モードで動作するものである。

0022

また、導光体13は、透明なアクリル樹脂からなるもので、相対する一側面から他側面に至るにしたがって順次厚みが異なるように構成されている。導光体13は、裏面に沿うように光反射板14が配置され、前面に光拡散板17とプリズムシート18とが重なり合うように配置され、厚みの厚い一つの側面の全長に沿って冷陰極型蛍光ランプ15が配置され、冷陰極型蛍光ランプ15を覆うようにランプカバー16が設けられている。光拡散板17が導光体13の光出射面に沿って配置され、その上に指向性を持たせるため、プリズムシート18が光拡散板17上に配置され、正面側輝度を向上させ、全体としてエッジライト方式バックライト2が形成されている。

0023

ここで、第1の実施の形態における液晶表示装置の動作について説明する。

0024

なお、図1に図示されている液晶表示装置は、説明を判り易くするために、液晶表示素子1の左半分が白色表示(第1透明電極5と第2透明電極6との間の電位差が0の状態)が行われる部分であり、右半分が黒色表示(第1透明電極5と第2透明電極6との間に所定の電位差が加えられている状態)が行われる部分であるとしている。

0025

まず、第1の実施の形態の動作の説明に先立って、その動作原理について述べると、既知の液晶表示装置は、表示画面の黒色表示を行う部分の出射光を出射側吸収型偏光板において吸収することにより黒色表示を行っていたのに対し、第1の実施の形態の液晶表示装置は、表示画面の黒色表示を行う部分の出射光を出射側反型偏光板において反射させ、この反射光を照明装置の光反射板で再反射させ、その反射光を表示画面の白色表示を行う部分の出射光に重ね合わせて出射させるようにしている、すなわち、本来、出射側偏光板の吸収光を再利用することにより、白色表示を行う部分のピーク輝度を向上させているものである。この場合、出射側偏光板には、反射型偏光板と吸収型偏光板とが用いられる。

0026

次に、第1の実施の形態の動作について述べると、白色表示が行われる部分においては、バックライト2から出射された出射光19は第2吸収型偏光板12において一方の直線偏光成分のみが透過され、第2吸収型偏光板12の透過光19’は液晶層9において90°旋光され、反射型偏光板10及び第1吸収型偏光板11の偏光透過方向と同一の直線偏光になり、この直線偏光19”は反射型偏光板10及び第1吸収型偏光板11を通り、出射光として出射する。これに対し、黒色表示が行われる部分においては、バックライト2から出射された出射光20は、第2吸収型偏光板12において一方の直線偏光成分のみが透過され、第2吸収型偏光板12の透過光20’は液晶層9を変調を受けずに透過する。このとき、液晶層9の透過光20’は反射型偏光板10の透過直線偏光成分と直交する直線偏光であるので、液晶層9の透過光20’は反射型偏光板10で反射され、反射直線偏光21となる。反射型偏光板10の反射直線偏光21は液晶層9を変調を受けずに透過し、液晶層9を透過した反射直線偏光21は、その偏光軸が第2吸収型偏光板12の偏光透過軸と平行であるため、殆んど吸収されずに第2吸収型偏光板12を透過し、バックライト2に入射される。バックライト2に入射された反射直線偏光21は、一部分がプリズムシート18及び光拡散板17で反射されるとともに大部分が光反射板14で反射され、再反射直線偏光22になる。この再反射直線偏光22は、第2吸収型偏光板12において第2吸収型偏光板12の偏光透過軸と平行な直線偏光成分だけが透過され、第2吸収型偏光板12を透過した再反射直線偏光22’は液晶層9を変調を受けずに透過する。このとき、液晶層9を透過した再反射直線偏光22’は、黒色表示を行っている画素に隣接する画素が白色表示を行ったいるとすれば、白色表示を行っている部分の直線偏光19”に重なり合い、直線偏光19”と直線偏光22’とを合わせた偏光成分となる。この直線偏光19”と直線偏光22’とを合わせた偏光成分は、反射型偏光板10及び第1吸収型偏光板11を通り、出射光として出射する。

0027

このように、第1の実施の形態の液晶表示装置によれば、黒色表示が行われる部分の画素に隣接した白色表示が行われる部分の画素は、出射光に再反射直線偏光22’が重なり合った分だけ、白色表示が行われる部分の輝度を高め、その部分の明るさを向上させることができる。なお、表示画面の全体に白色表示が行われる場合、反射型偏光板10からの反射直線偏光21がないため、明るさは向上しない。また、図1において、液晶表示装置の右半分が中間調表示が行われる場合であっても、液晶層9の透過光20’の中で、反射型偏光板10の偏光透過軸に平行する直線偏光成分は反射型偏光板10を透過してしまうが、反射型偏光板10の偏光透過軸に直交する直線偏光成分は、反射型偏光板10で反射して反射直線偏光21になるので、前記動作と同様な動作により、隣接する白色表示を行っている部分の画素に重畳され、明るさの向上に寄与する。

0028

また、第1の実施の形態の液晶表示装置においては、カラーフィルタを配置していないが、よく知られているように、第1透明基板3側にカラーフィルタを配置すれば、カラー表示を行うことが可能な液晶表示装置にすることができる。さらに、カラーフィルタは、出射側反射型偏光板の表示面側に配置することが好ましい。

0029

また、カラーフィルタを配置せずに、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の光源時分割的点灯するフィールドシーケンシャル方式のバックライトにも適用できることはいうまでもない。

0030

次いで、図2(a)、(b)、(c)は、図1の液晶表示装置に用いられる反射型偏光板10の各構成例を示すもので、(a)は等方性媒体一軸異方性媒体とを交互に多数積層した構成例、(b)は屈折率の異なる2種の透明媒体を波形状に交互に多数積層した構成例、(c)はピッチの異なるコレステリック液晶高分子を積層した構成例である。

0031

まず、図2(a)に図示される反射型偏光板10は、等方性媒体23Aと一軸異方性媒体23Bとを交互に多数積層して構成したもので、反射型偏光板10に入射された入射光24は、反射型偏光板10の偏光透過軸に平行な直線偏光成分24Hだけが積層部分を透過して出射面側に出力され、それに直交する直線偏光成分24Cが積層部分で反射され、反射光として入射面側から出力される。

0032

また、図2(b)に図示される反射型偏光板10は、屈折率の異なる2種の透明媒体を波形状に交互に多数積層して構成したもので、前述の反射型偏光板10と同様に、反射型偏光板10に入射された入射光24は、反射型偏光板10の偏光透過軸に平行な直線偏光成分24Hだけが波形状の部分を透過して出射面側に出力され、それに直交する直線偏光成分24Cが波形状の部分で反射され、反射光として入射面側から出力される。

0033

さらに、図2(c)に図示される反射型偏光板10は、例えば、アジアディスプレイ95ダイジェスト第735頁に開示されているもので、内部でピッチを変化させたコレステリック液晶高分子層25Aに1/4波長板25Bを重ね合わせて構成したもので、コレステリック液層高分子可視波長域特性反射を示すようにしているものである。反射型偏光板10に入射された入射光24は、一方回りの円偏光成分24Lだけがコレステリック液晶高分子層25Aを透過し、次いで1/4波長板25Bを透過して出射面側に出力され、逆回りの円偏光成分24Rがコレステリック液晶高分子層25Aで反射され、反射光として入射面側から出力される。

0034

次に、図3は、本発明による液晶表示装置の第2の実施の形態における断面構成図である。

0035

図3において、10Aはコレステリック層、10Bは第1位相差板、10Cは第2位相差板であり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0036

そして、反射型偏光板10は、右回りのコレステリック層10Aと、コレステリック層10Aの一面に装着配置された1/4波長板として働く第1位相差板10Bと、コレステリック層10Aの他面に装着配置された1/4波長板として働く第2位相差板10Cとからなっている。

0037

この第2の実施の形態は、図1に図示された第1の実施の形態における反射型偏光板10として、図2(c)に図示された反射型偏光板10と同じ型の反射型偏光板を用いた例を示すもので、反射型偏光板10を除いた他の構成は第1の実施の形態の構成と同じである。このため、第2の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0038

また、第2の実施の形態の動作時において、液晶層9を透過した直線偏光19”、20’、22’が反射型偏光板10にそれぞれ入射されたとき、直線偏光19”、22’は第2位相差板10Cにおいて左回りの円偏光成分になり、直線偏光20’は第2位相差板10Cにおいて右回りの円偏光成分になる。このとき、左回りの円偏光成分はコレステリック層10Aを透過し、透過した左回りの円偏光成分は第1位相差板10Bにおいて直線偏光になり、第1位相差板10Bから出力される。また、右回りの円偏光成分はコレステリック層10Aで反射され、反射した右回りの円偏光成分は第2位相差板10Cにおいて直線偏光になり、反射型偏光板10から出力されるものである。

0039

そして、第2の実施の形態の動作については、前記反射型偏光板10における動作を除けば、第1の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0040

なお、第2の実施の形態に用いる反射型偏光板10は、第1位相差板10B及び第2位相差板10Cの軸を90°変えることによって、コレステリック層10Aを左回りのコレステリック層10Aとして働かせることも可能である。

0041

この第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、白色表示が行われる部分の輝度を高め、その部分の明るさを向上させることができる。

0042

続く、図4は、本発明による液晶表示装置の第3の実施の形態における断面構成図である。

0043

図4において、13’は導光体であり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0044

そして、導光体13’は、裏面側に微細な溝が多数形成されており、それらの溝のピッチや深さを適宜変化させるようにしているものである。

0045

この第3の実施の形態は、図1に図示された第1の実施の形態における導光体13を用いる代わりに導光体13’を用いている例を示すもので、導光体13’を除いた他の構成は第1の実施の形態の構成と同じである。このため、第3の実施の形態の構成についても、これ以上の説明を省略する。

0046

また、第3の実施の形態の動作時において、第2吸収型偏光板12を透過した反射直線偏光21がバックライト2に入射されたとき、その反射直線偏光21の大部分が光反射板14で反射される際に、導光体13’の裏面側に微細な溝が多数形成され、裏面側に塗布されている白色インクの影響が少なくなるので、光反射板14で再反射された直線偏光の偏光状態が維持される。このとき、バックライト2から出射される再反射直線偏光22は、第2吸収型偏光板12の偏光透過軸と平行方向の直線偏光成分が支配的であるので、殆んど吸収されることなく第2吸収型偏光板12を透過するようになる。

0047

そして、第3の実施の形態の動作については、前記バックライト2における動作を除けば、第1の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0048

この場合、第3の実施の形態においては、バックライト2から出射される再反射直線偏光22の偏光状態が良好になるので、第1の実施の形態や第2の実施の形態のものに比べて、白色表示が行わている部分の画素の明るさを増大させることができる。

0049

続いて、図5は、本発明による液晶表示装置の第4の実施の形態における断面構成図であり、図6及び図7は、第4の実施の形態の液晶表示装置に用いられる第2反射型偏光板を含む部分における光反射の状態を表す説明図である。

0050

図5乃至図7において、26は第2反射型偏光板、27は第3位相差板であり、その他、図1に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0051

そして、第2反射型偏光板26は、第3位相差板27と重ね合わせにされ、液晶表示素子1とバックライト2との間に配置される。

0052

この第4の実施の形態は、図1に図示された第1の実施の形態において、液晶表示素子1とバックライト2との間に新たに第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置しているもので、第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置した以外の構成は、第1の実施の形態の構成と同じである。このため、第4の実施の形態の構成についても、これ以上の説明を省略する。

0053

ここで、第4の実施の形態に用いられる第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置した部分の動作を図6及び図7を用いて説明する。

0054

この場合、図6に図示されている第2反射型偏光板26は、図2(a)または(b)に図示されているタイプのものであり、また、図6に図示されている第2反射型偏光板26は、図2(c)に図示されているタイプのものである。

0055

始めに、図6に示されるように、バックライト2から出力された無偏光の出射光28は、第2反射型偏光板26において一方の直線偏光281 だけが透過し、それに直交する他方の直線偏光282 が反射する。このとき、他方の直線偏光282 は、1/4波長板として働く第3位相差板27において一方回りの円偏光283 に変換される。次いで、一方回りの円偏光283 は、バックライト2の光反射板14で反射され、一方回りの円偏光283 に対して逆回りの円偏光284 になって再出射される。再出射された逆回りの円偏光284 は、第3位相差板27において他方の直線偏光282 と直交する直線偏光、すなわち一方の直線偏光281 に変換され、第2反射型偏光板26を透過して出力される。

0056

このように、図6に図示された第2反射型偏光板26を用いている第4の実施の形態によれば、最初にバックライト2から出力された出射光28は、光反射板14やその他の部材の吸収損失によって少し減少するものの、殆んど全ての出射光28が直線偏光281 に変換され、第2反射型偏光板26から出射されるようになる。

0057

次に、図7に示されるように、バックライト2から出力された無偏光の出射光29は、第2反射型偏光板26において一方回りの円偏光291 だけが透過し、一方回りの円偏光291 に対して逆回りの円偏光292 が反射する。このとき、一方回りの円偏光291 は、1/4波長板として働く第3位相差板27において一方の直線偏光293 に変換され、第3位相差板27から出射され、逆回りの円偏光292 は、バックライト2の光反射板14で反射され、一方回りの円偏光291 に変換されて再出射される。次いで、再出射された一方回りの円偏光291は、そのまま第2反射型偏光板26を透過した後、第3位相差板27において一方の直線偏光293 に変換され、第3位相差板27から出射される。

0058

このように、図7に図示された第2反射型偏光板26を用いている第4の実施の形態においても、最初にバックライト2から出力された出射光29は、光反射板14やその他の部材の吸収損失によって少し減少するものの、殆んど全ての出射光29が直線偏光293 に変換され、第2反射型偏光板26から出射されるようになる。

0059

そして、第4の実施の形態における動作については、第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置した部分の動作を除けば、第1の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0060

この第4の実施の形態においては、バックライト2からの出射光28、29の殆んど全てが液晶表示素子1に入射されるので、液晶表示素子1への入射光が増大し、その分、白色表示が行わている部分の画素の明るさを増大させることができる。

0061

なお、第4の実施の形態において、バックライト2の光反射板14として偏光維持型のものを用いた場合には第3位相差板27を用いる必要がなくなる。

0062

次いで、図8図9図10は、本発明に用いられるバックライト2の導光体13及び光反射板14の第1乃至第3構成例を示す部分断面図である。

0063

図8乃至図10において、30Aは鏡面部、30Bは傾斜面、30Cは出射面、30Dは溝ピッチ、30Eは傾斜角、30Fは溝の深さであり、その他、図1に図示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0064

まず、図8に図示された第1構成例においては、導光体13の裏面にそれぞれ鏡面反射が行われる平坦な鏡面部30A及び微細な傾斜面30Bが設けられているもので、傾斜面30Bの形成領域を鏡面部30Aの形成領域に比べて小さくしている。この場合、傾斜面30Bは、導光体13から光を出射させるために設けたもので、光源(図示なし)からの出射光311 が傾斜面30Bに入射されると、傾斜面30Bで反射され、出射光312 として導光体13から出射される。また、鏡面部30Aは、導光体13内の伝播光全反射させながら伝播させるためのもので、光源(図示なし)からの出射光311 が鏡面部30Aに入射されると、鏡面部30Aで全反射され、反射光313 として出射面30Cに入射される。このとき、出射面30Cへの反射光313 の入射角全反射角以上であれば、出射面30Cにおいても全反射し、導光体13内を伝播し、出射面30Cへの反射光313 の入射角が全反射角以下であって場合、出射面30Cで屈折して出射面30Cから出射される。なお、第1構成例における各部の寸法の一例としては、溝ピッチ30Dが200μm、傾斜角30Eが40°、溝の深さ30Fが10μmに選ばれている。

0065

次に、図9に図示された第2構成例においては、導光体13の裏面にそれぞれ鏡面反射が行われる微小傾斜角度を有する鏡面部30A及び微細な傾斜面30Bが設けられているもので、傾斜面30Bの形成領域を鏡面部30Aの形成領域に比べて小さくしている。この場合においても、傾斜面30Bは、導光体13から光を出射させるために設けたもので、光源(図示なし)からの出射光311 が傾斜面30Bに入射されると、傾斜面30Bで反射され、出射光312 として導光体13から出射される。また、鏡面部30Aは、導光体13内の伝播光を全反射させながら伝播させるためのもので、光源(図示なし)からの出射光311 が鏡面部30Aに入射されると、鏡面部30Aで全反射され、反射光313 として出射面30Cに入射される。このとき、出射面30Cへの反射光313 の入射角が全反射角以上であれば、出射面30Cにおいても全反射し、導光体13内を伝播し、出射面30Cへの反射光313 の入射角が全反射角以下であって場合、出射面30Cで屈折して出射面30Cから出射される。

0066

次いで、図10に図示された第3構成例においては、導光体13の裏面にそれぞれ鏡面反射が行われる平坦な鏡面部30A及び微細な傾斜面30Bが設けられ、同時に、光反射板14の形状も導光体13の裏面の形状に合わせて屈曲されているもので、傾斜面30Bの形成領域を鏡面部30Aの形成領域に比べて小さくしている。この場合においても、傾斜面30Bは、導光体13から光を出射させるために設けたもので、光源(図示なし)からの出射光311 が傾斜面30Bに入射されると、傾斜面30Bで反射され、出射光312 として導光体13から出射される。また、鏡面部30Aは、導光体13内の伝播光を全反射させながら伝播させるためのもので、光源(図示なし)からの出射光311 が鏡面部30Aに入射されると、鏡面部30Aで全反射され、反射光313 として出射面30Cに入射される。このとき、出射面30Cへの反射光313 の入射角が全反射角以上であれば、出射面30Cにおいても全反射し、導光体13内を伝播し、出射面30Cへの反射光313 の入射角が全反射角以下であって場合、出射面30Cで屈折して出射面30Cから出射される。さらに、第3構成例においては、光反射板14の形状を導光体13の裏面の形状に合うように屈曲しているので、傾斜面30Bの透過光314 があっても、その透過光314 が光反射板14によって全反射し、傾斜面30Bの反射光とともに出射光312 として導光体13から出射される。

0067

第1乃至第3構成例において、導光体13の裏面に設ける鏡面部30Aと傾斜部30Bは、それらの溝ピッチ30D、傾斜角30E、溝の深さ30Fを場所に係わりなくそれぞれ一定にしてもよく、光源からの距離に応じて順次変化させるようにしてもよい。この場合、溝ピッチ30Dは500μm以下、傾斜角30Eは30°乃至50°、溝の深さ30Fは50μm以下であることが好適である。また、導光体13の裏面の微細構造は、凹凸いずれの構造であってもよく、曲面状の構造であってもよい。

0068

続く、図11は、本発明による液晶表示装置の第5の実施の形態における断面構成図である。

0069

図11において、31はカラーフィルタであり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0070

そして、カラーフィルタ31は、赤色フィルタ青色フィルタ緑色フィルタからなるもので、第1透明基板3の一方の面に形成され、その上に反射型偏光板10が装着配置されている。

0071

この第5の実施の形態は、図1に図示された第1の実施の形態に用いられている反射型偏光板10を第1透明基板3の他方の面側に配置しているのでなく、一方の面側にカラーフィルタ31とともに配置している例を示すもので、カラーフィルタ31を配置している点及び反射型偏光板10の配置個所を変更している点を除いた他の構成は第1の実施の形態の構成と同じである。このため、第5の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0072

一般に、液晶表示装置における第1透明基板(ガラス基板)3は、厚みが0.7mm程度であり、表示画像の高精細表示時に、反射型偏光板10を第1透明基板3の他方の面側に配置した場合、反射型偏光板10で反射される光がカラーフィルタ31を往復する際に異なる色のフィルタを通るようになり、このとき透過光が吸収されるので、全部の光がカラーフィルタ31を透過しない。

0073

このため、第5の実施の形態においては、反射型偏光板10をカラーフィルタ31よりも液晶層9側に配置するようにしたもので、反射型偏光板10で反射される光がカラーフィルタ31を透過しないので、第1透明基板3の厚みが殆んど無視できる広い視角を有する表示画像が形成できる。

0074

そして、第4の実施の形態における動作については、反射型偏光板10の配置個所の変更に伴う動作及びカラーフィルタ31において所望の色の光を発生させる動作を除けば、第1の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0075

この第5の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができるもので、特に、カラー表示を行うときに好適なものである。

0076

次に、図12は、本発明による液晶表示装置の第6の実施の形態における断面構成図である。

0077

図12において、図1及び図2(c)に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0078

この第6の実施の形態は、図11に図示された第5の実施の形態における反射型偏光板10として図2(c)に図示された反射型偏光板10を用いている例を示すもので、反射型偏光板10のタイプを変更している点を除いた他の構成は第5の実施の形態の構成と同じである。このため、第6の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0079

そして、第6の実施の形態の動作については、第5の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0080

この第6の実施の形態によれば、第5の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができる。

0081

次いで、図13は、本発明による液晶表示装置の第7の実施の形態における断面構成図である。

0082

図13において、31’は反射型カラーフィルタ、31’Rは赤色フィルタ、31’Bは青色フィルタ、31’Gは緑色フィルタであり、その他、図11に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0083

この第7の実施の形態は、図11に図示された第5の実施の形態がカラーフィルタ31として吸収型カラーフィルタを用いているのに対し、赤色フィルタ31’R、青色フィルタ31’B、緑色フィルタ31’Gからなる反射型カラーフィルタ31’を用いている例を示すもので、カラーフィルタのタイプを変更している点を除いた他の構成は第5の実施の形態の構成と同じである。このため、第7の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0084

この第7の実施の形態の動作において、黒色表示を行う部分への入射光20’は第5の実施の形態のものと同様に反射型偏光板10で反射され、反射型カラーフィルタ31’に入射されることはないが、白色表示を行う部分への入射光19’は反射型偏光板10を通して反射型カラーフィルタ31’に入射される。このとき、赤色フィルタ31’Rは赤色の光だけを透過して他の色の光を反射し、青色フィルタ31’Bは青色の光だけを透過して他の色の光を反射し、緑色フィルタ31’Gは緑色の光だけを透過して他の色の光を反射する。赤色フィルタ31’R、青色フィルタ31’B、緑色フィルタ31’Gでそれぞれ反射された反射光19’R、19’B、19’C、22’R、22’B、22’Cは、反射型偏光板10で反射された21と同様にバックライト2の光反射板14で反射される。

0085

そして、第7の実施の形態の動作については、反射型カラーフィルタ31’における異色の光を反射させる点の動作を除けば、第5の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0086

この第7の実施の形態によれば、第5の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができるもので、特に、カラー表示を行うときに好適なものであり、カラーフィルタ31として吸収型カラーフィルタを用いたものに比べ、カラーフィルタ31における光損失を低減し、その分、高輝度化を図ることができる。

0087

前記第1乃至第8の実施の形態においては、いずれも、液晶層9にツインマッチック(TN)液晶を用い、ノーマリーホワイトの表示モードで動作する例を挙げているが、偏光を制御する表示モードであれば、横電界の印加によって動作するのTN液晶、STN液晶、MVA方式等を用いた表示モードを採用することもできる。

0088

続く、図14は、本発明による液晶表示装置の第8の実施の形態における断面構成図である。

0089

図14において、32は誘電体多層膜、33は螢光体膜、33Rは赤色螢光体、33Bは青色螢光体、33Gは緑色螢光体であり、その他、図1に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0090

そして、螢光体膜33は、赤色螢光体33R、青色螢光体33B、緑色螢光体33Gからなっており、誘電体多層膜32とともに液晶表示素子1の表示面側に配置される。この場合に用いられる液晶表示素子1は、第1透明電極5と第2透明電極6との間の電圧が無印加時に黒色表示が行われるノーマリーブラックの表示モードで動作するものである。

0091

この第8の実施の形態は、図1に図示された第1の実施の形態における液晶表示素子1の表示面側に、誘電体多層膜32及び螢光体膜33をこの順に配置するとともに、第1の実施の形態で用いられている拡散板17を省いた例を示すもので、誘電体多層膜32及び螢光体膜33を配置し、拡散板17を省略している点を除いた他の構成は第1の実施の形態の構成と同じである。このため、第8の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0092

この第8の実施の形態の動作において、液晶表示素子1の表示面から出射された出射光19”は、誘電体多層膜32を通して螢光体膜33の赤色螢光体33R、青色螢光体33B、緑色螢光体33Gのいずれかに入射される。このとき、赤色螢光体33Rは入射光に応答して表裏両面に赤色光を発生し、青色螢光体33Bは入射光に応答して表裏両面に青色光を発生し、緑色螢光体33Gは入射光に応答して表裏両面に緑色光を発生する。赤色螢光体33Rの裏面に発生した赤色光、青色螢光体33Bの裏面に発生した青色光、緑色螢光体33Gの裏面に発生した緑色光は、誘電体多層膜32により反射され、再度赤色螢光体33R、青色螢光体33B、緑色螢光体33Gに出射光19”とともに入射される。

0093

そして、第8の実施の形態の動作については、誘電体多層膜32及び螢光体膜33において赤色光、青色光、緑色光を発生させる点の動作を除けば、第1の実施の形態の動作と殆んど同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0094

この第8の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができるとともに、螢光体膜33において赤色光、青色光、緑色光を発生させているので、明るい表示画像を持ったカラー表示を行うことができる。

0095

続く、図15は、本発明による液晶表示装置の第9の実施の形態における断面構成図である。

0096

図15において、図14及び図2(c)に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0097

この第9の実施の形態は、図14に図示された第8の実施の形態における反射型偏光板10として図2(c)に図示された反射型偏光板10を用いている例を示すもので、反射型偏光板10のタイプを変更している点を除いた他の構成は第8の実施の形態の構成と同じである。このため、第9の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0098

そして、第9の実施の形態の動作については、第8の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0099

この第9の実施の形態によれば、第9の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができるとともに、螢光体膜33において赤色光、青色光、緑色光を発生させているので、明るい表示画像を持ったカラー表示を行うことができる。

0100

続いて、図16は、本発明による液晶表示装置の第10の実施の形態における断面構成図である。

0101

図16において、図14及び図4に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0102

この第10の実施の形態は、図14に図示された第8の実施の形態におけるバックライト2として、図4に図示された第3の実施の形態におけるバックライト2を用いている例を示すもので、バックライト2のタイプを変更している点を除いた他の構成は第8の実施の形態の構成と同じである。このため、第10の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0103

そして、第10の実施の形態の動作については、バックライト2の動作が第3の実施の形態におけるバックライト2の動作と同じであり、それ以外の動作が第8の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0104

この第10の実施の形態によれば、第8の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができるとともに、螢光体膜33において赤色光、青色光、緑色光を発生させているので、明るい表示画像を持ったカラー表示を行うことができる。

0105

次いで、図17は、本発明による液晶表示装置の第11の実施の形態における断面構成図である。

0106

図17において、図14及び図5に示された構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

0107

この第11の実施の形態は、図14に図示された第8の実施の形態における液晶表示素子1とバックライト2との間に、図5に図示された第4の実施の形態において用いている第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置した例を示すもので、第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置している点を除いた他の構成は第8の実施の形態の構成と同じである。このため、第11の実施の形態の構成については、これ以上の説明を省略する。

0108

そして、第11の実施の形態の動作については、第2反射型偏光板26と第3位相差板27とを重ね合わせたものを配置した点の動作が第4の実施の形態における動作と同じであり、それ以外の動作が第8の実施の形態の動作と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

0109

この第11の実施の形態によれば、液晶表示素子1とバックライト2との間に第2反射型偏光板26を配置したことにより、バックライト2から出射される出射光を殆んど全部有効に利用することができるだけでなく、第8の実施の形態と同様に白色表示が行われている部分の画素の明るさを増大させることができ、かつ、螢光体膜33において赤色光、青色光、緑色光を発生させているため、明るい表示画像を持ったカラー表示を行うことができる。

0110

前記第9乃至第11の実施の形態においては、いずれも、液晶層9にツインネマッチック(TN)液晶を用い、ノーマリーブラックの表示モードで動作する例を挙げているが、偏光を制御する表示モードであれば、横電界の印加によって動作するのTN液晶、STN液晶、MVA方式等を用いた表示モードを採用することもできる。

0111

ここにおいて、前記第1乃至第11の実施の形態に用いられるバックライト2について述べると、バックライト2の冷陰極螢光ランプ15は、例えば、管径が2.6mm、長さが約290mmのものであり、発光ピーク波長は390nm、強度が半分になる半値幅は約28nmである。導光体13は、例えば、屈折率1.49で、290mm×225mmの大きさを有し、入射面の厚さが3.5mm、端面の厚さが1.5mmである。導光体13裏面には、冷陰極螢光ランプ15からの距離に応じて変化するように白色インクを印刷している。この白色インクの印刷により、冷陰極螢光ランプ15からの出射光が均一になり、導光体13から出射される。

0112

この場合、冷陰極螢光ランプ15からの発光については、発光のピーク波長が500nm以下で、半値幅が50nm以下にすることが望ましい。すなわち、発光のピーク波長については、通常、赤色光の波長が略630nm、緑色光の波長が略550nm、青色光の波長が略450nmであるので、500nm以下、例えば、波長が略450nmの波長の青色光の発光を用いて、波長が略550nmの緑色光及び波長が略630nmの赤色光を発光させることが可能になるためである。また、発光の半値幅については、50nm以下のものを用いた場合、表示画像のコントラストを高めることができるためである。

発明の効果

0113

以上のように、本発明による液晶表示装置によれば、液晶層の表示面側に光反射型偏光板を配置することにより、表示画面の黒色表示を行う部分に対する液晶表示素子からの出射光が光反射型偏光板で反射された後、液晶表示素子を通して照明装置に入射され、次いで照明装置の光反射板で反射され、この反射光が再度表示画面の黒色表示を行う部分に当たると、前述の光反射と同様の光反射が繰り返し実行されるもので、このような光反射が行われる際に、散乱光の一部が表示画面の白色表示を行う部分に当たると、光反射型偏光板を透過した本来の透過光と重なり合って表示面側に出射されるので、白色表示が行われる部分の画素の明るさが向上し、白色表示を行う部分の画素のピーク輝度を大きくすることができ、消費電力や重量等を増加させずに、陰極線管に匹敵するピーク輝度を得ることができるという効果がある。

0114

また、本発明による液晶表示装置によれば、液晶層の表示面側に第1光反射型偏光板を配置するとともに、液晶表示素子と照明装置との間に第2光反射型偏光板を配置することにより、第1光反射型偏光板において前記機能が達成されるだけでなく、第2光反射型偏光板において照明装置から出射された出射光が第2光反射型偏光板と照明装置の光反射板との間で反射されることにより、その出射光の殆んど全部が液晶表示素子側に入射されるので、白色表示が行われる部分の画素の明るさがより向上し、白色表示を行う部分の画素のピーク輝度をさらに大きくすることができ、消費電力や重量等を増加させずに、陰極線管に匹敵するピーク輝度を得ることができるという効果がある。

0115

この場合、照明装置の光反射板として、反射型偏光選択手段からの反射光をその偏光状態を変えずに反射させ、液晶表示素子に再入射させる特性のものを用いれば、光反射型偏光板からの反射光が照明装置の光反射板で反射されたとき、同一の偏光状態で液晶表示素子に入射されるため、反射光の損失を殆んど生じない状態で光の再利用が可能になる。

図面の簡単な説明

0116

図1本発明による液晶表示装置の第1の実施の形態における断面構成図である。
図2図1の液晶表示装置に用いられる反射型偏光板の各構成例を示す断面構成図である。
図3本発明による液晶表示装置の第2の実施の形態における断面構成図である。
図4本発明による液晶表示装置の第3の実施の形態における断面構成図である。
図5本発明による液晶表示装置の第4の実施の形態における断面構成図である。
図6第4の実施の形態の液晶表示装置に用いられる第2反射型偏光板を含む部分における光反射の状態を表す説明図である。
図7第4の実施の形態の液晶表示装置に用いられる第2反射型偏光板を含む部分における光反射の状態を表す説明図である。
図8本発明に用いられるバックライトの導光板及び光反射板の第1構成例を示す部分断面図である。
図9本発明に用いられるバックライトの導光板及び光反射板の第2構成例を示す部分断面図である。
図10本発明に用いられるバックライトの導光板及び光反射板の第3構成例を示す部分断面図である。
図11本発明による液晶表示装置の第5の実施の形態における断面構成図である。
図12本発明による液晶表示装置の第6の実施の形態における断面構成図である。
図13本発明による液晶表示装置の第7の実施の形態における断面構成図である。
図14本発明による液晶表示装置の第8の実施の形態における断面構成図である。
図15図15は、本発明による液晶表示装置の第9の実施の形態における断面構成図である。
図16本発明による液晶表示装置の第10の実施の形態における断面構成図である。
図17本発明による液晶表示装置の第11の実施の形態における断面構成図である。

--

0117

1液晶表示素子
2バックライト
3 第1透明基板
4 第2透明基板
5 第1透明電極
6 第2透明電極
7 第1配向膜
8 第2配向膜
9液晶層
10反射型偏光板
10Aコレステリック層
10B 第1位相差板
10C 第2位相差板
11 第1吸収型偏光板
12 第2吸収型偏光板
13、13’導光体
14光反射板
15ランプ
16ランプカバー
17光拡散板
18プリズムシート
23A等方性媒体
23B一軸異方性媒体
25Aコレステリック液晶高分子層
25B 1/4波長板
26 第2反射型偏光板
27 第3位相差板
30A 鏡面部
30B 傾斜面
30C出射面
30D溝ピッチ
30E傾斜角
30F 溝の深さ
31カラーフィルタ
31’反射型カラーフィルタ
31R、31’R赤色フィルタ
31B、31’B青色フィルタ
31G、31’G緑色フィルタ
32誘電体多層膜
33螢光体膜
33R 赤色螢光体
33B 青色螢光体
33G 緑色螢光体

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