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技術 液晶表示装置

出願人 シチズン時計株式会社
発明者 関口金孝
出願日 1999年11月2日 (21年3ヶ月経過) 出願番号 1999-312474
公開日 2001年5月18日 (19年9ヶ月経過) 公開番号 2001-133769
状態 未査定
技術分野 液晶4(光学部材との組合せ) 偏光要素 液晶4(光学部材との組合せ) 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子
主要キーワード オフセット角度θ 光減衰層 緑カラーフィルター 電池押さえ 配置転換 オフセット角度 外形位置 時計回転
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

外部光源あるは補助光源から出射する光を第3の偏光分離器と第2の偏光分離器により偏光を行うため第2の偏光分離器から光学可変器へ出射する光の偏光度を改善できるため、第2の偏光分離器の偏光度不足および分布により発生する表示の不均一性コントラスト比の改善ができる。

解決手段

液晶表示装置液晶層を含む光学可変器を観察者側に設ける第1の偏光分離器と第2の偏光分離器の間に設け第2の偏光分離器の下側には第3の偏光分離器を配置し第2の偏光分離器と第3の偏光分離器は反射性偏向分離器である。

概要

背景

現在、液晶表示装置に使用する液晶表示パネルは、液晶表示装置に補助光源を有する透過型液晶表示装置と、外部光源(主光源とする)の光を利用する反射型液晶表示装置と外部光源が明るい状況では、外部光源の光を利用し、外部光源が暗い場合には、補助光源を点灯して透過状態で使用する半透過反射型液晶表示装置とがある。液晶表示装置の低消費電力薄型の特徴を利用する場合には、反射型液晶表示装置が有効であるが、外部環境が暗い場合には、認識できないため、半透過反射型が有望である。

半透過反射型の液晶表示装置の従来例を図面に基づいて説明する。図13は、従来例における半透過反射型の液晶表示装置の平面図である。図14は図13のA−A線における断面図である。本説明では、観察者側を上側とする。観察者側に設ける第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、まず、赤(R)カラーフィルター6、緑(G)カラーフィルター7と青(B)カラーフィルター(図示せず)からなるカラーフィルター9を設ける。以上のカラーフィルター9は、近接するカラーフィルター6と7とがわずかに重なり合うか、または突き合わせ状態の構造とする。カラーフィルター9上には、カラーフィルターの段差平坦化とデーター電極2のパターン形成工程による劣化を防止するために、保護用絶縁膜10を設ける。保護用絶縁膜10上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点画素部15となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材17により密閉する。以上により光学可変器を構成し液晶層15としてはツイストマティック(TN)液晶スーパーツイストネマティック(STN)液晶またはホメオトロピック液晶等がある。従来例では90度のツイスト角のツイストネマティック(TN)液晶を採用する。

さらに、第1の基板1の上側に第1の偏光分離器21として一方の偏光軸透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板を設け、第2の基板5の下側に第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板を設ける。

吸収型偏光板は、たとえばポリビニルアルコールフィルム(PVA)の延伸方向にポリヨウ素からなる2色性染料吸着配向することにより作成する。PVAフィルムの延伸方向は光を吸収し、延伸方向と直交する方向は光を透過する。すなわち延伸方向が吸収軸であり、吸収軸に直交する方向が透過軸となり吸収型偏光板を通過することにより透過軸方向直線偏光を得ることができる。

反射型偏光板は、たとえば異なる高分子材料からなる層を2層ずつ組に積層した構造をしており、異なる高分子材料は一方の(X)方向に延伸すると一方の高分子材料(M1)の屈折率(nx_M1)は増加し、他方の高分子材料(M2)の屈折率(nx_M2)はほとんど変化していない。延伸する方向と直交する(Y)方向では高分子材料(M1)の屈折率(ny_M1)はほとんど変化せず、他方の高分子材料(M2)の屈折率(ny_M2)もほとんど変化していない。そのため、M1とM2の高分子材料のX方向とY方向では屈折率に差が生じる。すなわち、X方向の屈折率差(Δnx)はY方向の屈折率差(Δny)より大きくΔnyはほとんどゼロとなる。

そのため、X方向の光は屈折率差によりM1とM2の界面で反射が発生する。逆にY方向の光は屈折率差がないためM1とM2を透過する。すなわち反射型偏光板に入射する光はX方向の直線偏光を反射し、Y方向の直線偏光を透過する。

以上のM1とM2の材料の組を複数層、たとえば200層を積層することにより光の入射角に依存することなく、さらに可視光領域である波長380ナノメートル(nm)から800ナノメートル(nm)の範囲で一方の偏光軸が反射軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸である反射型偏光板を達成することができる。この複数の積層層の厚さにより反射型偏光板の可視光領域の偏光性を得ることができる。

反射型偏光板と第2の基板5との間には屈折率の異なる透明樹脂ポリビニル樹脂ビーズを混ぜた散乱層4を設ける。また第2の偏光分離器22の下面には半透過性インキからなる印刷層23を設ける。この印刷層23の吸収と透過の比率により反射型表示の時の暗表示の状態と透過型表示明表示の明るさが決定する。

さらに第2の偏光分離器22のさらに下側には、補助光源31として光源部31を有する。光源部31の構成は、たとえば、蛍光灯32と反射板34とプリズムシート(図示せず)と拡散板33を有する構成からなる。

以上の半透過反射型の液晶表示装置は、外部光(主光源)たとえば太陽光からの光は、第1の入射光41として第1の偏光分離器21、第1の基板1を透過後に液晶層15へ入射し、液晶層15により旋光、または位相差を生じ、カラーフィルター9へ入射し、第2の基板5と散乱層4を透過し第2の偏光分離器22へ至る。第1の入射光41は、以上に示す光路を通過するため、各部材による吸収が発生し、第2の偏光分離器22への入射光の状態では、光の減衰が生じている。また、第1の偏光分離器21の透過軸を透過する光が、液晶層15により90度旋光し第2の偏光分離器22の透過軸へ入射し第2の偏光分離器22の下面に設ける印刷層23により吸収が発生し、第1の反射光43は非常に弱い光強度となる。

また外部光源からの第2の入射光42も同様な経路を通過し第2の偏光分離器22へ至る。光の経路に関しては、代表的な構成要素に関して説明している。第2の偏光分離器22により反射が発生し強い反射光となり散乱層4により散乱性を付加した第2の反射光45、第3の反射光46と第4の反射光47となり観察者側に出射する。

また補助光源31の点灯による出射光51は印刷層23により一部吸収し、第2の偏光分離器22の透過軸に入射する光は散乱層4により散乱性が付加された後に液晶層15により変調され第1の偏光分離器21の透過軸に入射すれば出射光として観察者に認識される。

半透過反射型液晶表示装置の外部光源を利用する表示の場合に、反射型偏光板を利用することにより、第2の偏光分離器に吸収型偏光板と半透過反射板とを組み合わせる場合に比較して以下の内容が優れている。まず吸収型偏光板の場合には、明表示は吸収型偏光板の下側に用いる半透過反射板による反射光を利用するため吸収型偏光板を2度透過するため光の吸収が発生して光の消費が発生する。つぎに半透過反射板に透過特性を付加するため反射強度が低下する。または反射特性と透過特性が相反する方向となってしまう。

これに対して反射型偏光板を用いる場合には、明表示は反射型偏光板の反射軸による反射と反射型偏光板と第2の基板5との間に設ける散乱層4の散乱性により達成するため光の減衰を低減することができる。また透過性も偏光軸により維持できる。

つぎに暗表示の場合を説明する。第2の偏光分離器に吸収型偏光板を使用する場合には吸収型偏光板の吸収軸に光を入射することにより光を吸収し半透過反射板へ光が到達しない。そのため吸収型偏光板の反射特性は弱いため暗表示となる。反射型偏光板を使用する場合には反射型偏光板の透過軸へ入射し反射型偏光板を透過する光を印刷層23により吸収することにより反射型偏光板から観察者側へ反射する光の強度を弱くすることにより達成する。

以上に説明するように半透過反射型液晶表示装置を外部光源を利用する反射型液晶表示装置として使用する場合には暗い表示では視認性が低下するため明るさを重視する設計を採用すること、および外部光源の反射、環境の液晶表示パネル表面での映り込みがあるため、コントラスト比も10:1程度のため第2の偏光分離器の偏光度が小さい、たとえば92%程度でも充分使用可能である。

概要

外部光源あるは補助光源から出射する光を第3の偏光分離器と第2の偏光分離器により偏光を行うため第2の偏光分離器から光学可変器へ出射する光の偏光度を改善できるため、第2の偏光分離器の偏光度不足および分布により発生する表示の不均一性とコントラスト比の改善ができる。

液晶表示装置は液晶層を含む光学可変器を観察者側に設ける第1の偏光分離器と第2の偏光分離器の間に設け第2の偏光分離器の下側には第3の偏光分離器を配置し第2の偏光分離器と第3の偏光分離器は反射性偏向分離器である。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層封止してなり液晶層に所定の電圧印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器とを有する液晶表示装置において、液晶表示装置を使用する周囲からの外部光源、または液晶表示装置の第1の基板と観察者との間または第2の偏光分離器の下側に設ける補助光源、または外部光源と補助光源の両方を光源として使用し、第2の偏光分離器の下側には前記光源からの光が第2の偏光分離器から観察者に偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有することを特徴とする液晶表示装置。

請求項2

観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層を封止してなり液晶層に所定の電圧を印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器とを有する液晶表示装置において、第2の偏光分離器は一方の偏光軸透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器であり、第2の偏光分離器の下側には前記光源からの光が第2の偏光分離器により偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有することを特徴とする液晶表示装置。

請求項3

観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層を封止してなり液晶層に所定の電圧を印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器の下側に設ける補助光源とを有する液晶表示装置において、第2の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器であり、第2の偏光分離器と補助光源との間には補助光源からの出射光が第2の偏光分離器により偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有することを特徴とする液晶表示装置。

請求項4

第3の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器である請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項5

第2の偏光分離器の透過軸と第3の偏光分離器の透過軸とがほぼ平行する配置を有する請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項6

第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とは接着している請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項7

反射性偏向分離器は所定の方向での屈折率と直交する方向での屈折率とがほぼ等しい層と所定の方向での屈折率が異なる層の組み合わせの複合層を複数積層する構成からなる請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項8

反射性偏向分離器は可視光領域の偏光を透過軸においてはほぼ均一に透過し、反射軸においてはほぼ均一に反射するが場所により部分的に可視光領域の特定の波長において透過および反射の偏光度の分布を有する請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項9

第2の偏光分離器に使用する反射性偏向分離器と第3の反射性偏向分離器とは可視光領域の偏光を透過軸においてはほぼ均一に透過し、反射軸においてはほぼ均一に反射するが場所により部分的に可視光領域の特定の波長において透過および反射の偏光度の分布を有し、偏光度の分布が第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とで異なる位置である請求項1から8のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項10

上記第1の偏光分離器の上側、第1の偏光分離器と第1の基板との間、第1の基板と第2の基板との間、第2の基板と第2の偏光分離器との間、または第2の基板と第3の基板との間の少なくともいずれかに光の拡散層を有し、前記拡散層は、拡散層の上下でほとんど位相差と偏光度を変化することなく光を透過する請求項1から9のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項11

第3の偏光分離器の下側には光を吸収する吸収層を有する請求項1から10のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項12

第3の偏光分離器の下側には第4の偏光分離器を有する請求項1から11のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項13

第2の偏光分離器は反射性偏向分離器であり、第3の偏光分離器は反射性偏向分離器であり、第4の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸からなる吸収性偏光分離器である請求項12に記載の液晶表示装置。

請求項14

前記第2の偏光分離器の透過軸と第3の透過軸とはほぼ平行に配置し、第3の偏光分離器と第4の偏光分離器の透過軸とは平行からずらして配置する請求項12または13のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項15

前記第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器とは接着している請求項12から14のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項16

前記第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の外形はほぼ同一形状を有し、液晶表示装置内でほぼ同一の外形位置に設置している請求項1から15に記載する液晶表示装置。

請求項17

前記第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器の外形はほぼ同一形状を有し、液晶表示装置内でほぼ同一の外形位置に設置している請求項12から14のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項18

前記第3の偏光分離器の上面または下面または両面には凹凸を有する請求項1記載の液晶表示装置。

請求項19

前記補助光源はエレクトロルミネッセント素子またはライトエミッテドダイオード素子蛍光管のいずれかである請求項1または3のいずれかに記載の液晶表示装置。

請求項20

前記液晶表示装置が時計である請求項1から19のいずれかに記載の液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、第1の基板と第2の基板との間に液晶層封止し液晶層に所定の電圧印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器とからなる液晶表示パネルと第2の偏光分離器の下側に設ける補助光源とを有する透過型液晶表示装置および半透過反射型液晶表示装置、さらに液晶表示装置の周囲の光源として補助光源からの光を利用する反射型液晶表示装置のいずれかに関するものである。前記第2の偏光分離器が可視光領域において波長依存性を有する、または波長依存性が偏光分離器内で異なる領域を含むことにより発生する表示の不均一性を低減するための液晶表示装置の構造に関するものである。

背景技術

0002

現在、液晶表示装置に使用する液晶表示パネルは、液晶表示装置に補助光源を有する透過型液晶表示装置と、外部光源(主光源とする)の光を利用する反射型液晶表示装置と外部光源が明るい状況では、外部光源の光を利用し、外部光源が暗い場合には、補助光源を点灯して透過状態で使用する半透過反射型液晶表示装置とがある。液晶表示装置の低消費電力薄型の特徴を利用する場合には、反射型液晶表示装置が有効であるが、外部環境が暗い場合には、認識できないため、半透過反射型が有望である。

0003

半透過反射型の液晶表示装置の従来例を図面に基づいて説明する。図13は、従来例における半透過反射型の液晶表示装置の平面図である。図14図13のA−A線における断面図である。本説明では、観察者側を上側とする。観察者側に設ける第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、まず、赤(R)カラーフィルター6、緑(G)カラーフィルター7と青(B)カラーフィルター(図示せず)からなるカラーフィルター9を設ける。以上のカラーフィルター9は、近接するカラーフィルター6と7とがわずかに重なり合うか、または突き合わせ状態の構造とする。カラーフィルター9上には、カラーフィルターの段差平坦化とデーター電極2のパターン形成工程による劣化を防止するために、保護用絶縁膜10を設ける。保護用絶縁膜10上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点画素部15となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

0004

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材17により密閉する。以上により光学可変器を構成し液晶層15としてはツイストマティック(TN)液晶スーパーツイストネマティック(STN)液晶またはホメオトロピック液晶等がある。従来例では90度のツイスト角のツイストネマティック(TN)液晶を採用する。

0005

さらに、第1の基板1の上側に第1の偏光分離器21として一方の偏光軸透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板を設け、第2の基板5の下側に第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板を設ける。

0006

吸収型偏光板は、たとえばポリビニルアルコールフィルム(PVA)の延伸方向にポリヨウ素からなる2色性染料吸着配向することにより作成する。PVAフィルムの延伸方向は光を吸収し、延伸方向と直交する方向は光を透過する。すなわち延伸方向が吸収軸であり、吸収軸に直交する方向が透過軸となり吸収型偏光板を通過することにより透過軸方向直線偏光を得ることができる。

0007

反射型偏光板は、たとえば異なる高分子材料からなる層を2層ずつ組に積層した構造をしており、異なる高分子材料は一方の(X)方向に延伸すると一方の高分子材料(M1)の屈折率(nx_M1)は増加し、他方の高分子材料(M2)の屈折率(nx_M2)はほとんど変化していない。延伸する方向と直交する(Y)方向では高分子材料(M1)の屈折率(ny_M1)はほとんど変化せず、他方の高分子材料(M2)の屈折率(ny_M2)もほとんど変化していない。そのため、M1とM2の高分子材料のX方向とY方向では屈折率に差が生じる。すなわち、X方向の屈折率差(Δnx)はY方向の屈折率差(Δny)より大きくΔnyはほとんどゼロとなる。

0008

そのため、X方向の光は屈折率差によりM1とM2の界面で反射が発生する。逆にY方向の光は屈折率差がないためM1とM2を透過する。すなわち反射型偏光板に入射する光はX方向の直線偏光を反射し、Y方向の直線偏光を透過する。

0009

以上のM1とM2の材料の組を複数層、たとえば200層を積層することにより光の入射角に依存することなく、さらに可視光領域である波長380ナノメートル(nm)から800ナノメートル(nm)の範囲で一方の偏光軸が反射軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸である反射型偏光板を達成することができる。この複数の積層層の厚さにより反射型偏光板の可視光領域の偏光性を得ることができる。

0010

反射型偏光板と第2の基板5との間には屈折率の異なる透明樹脂ポリビニル樹脂ビーズを混ぜた散乱層4を設ける。また第2の偏光分離器22の下面には半透過性インキからなる印刷層23を設ける。この印刷層23の吸収と透過の比率により反射型表示の時の暗表示の状態と透過型表示明表示の明るさが決定する。

0011

さらに第2の偏光分離器22のさらに下側には、補助光源31として光源部31を有する。光源部31の構成は、たとえば、蛍光灯32と反射板34とプリズムシート(図示せず)と拡散板33を有する構成からなる。

0012

以上の半透過反射型の液晶表示装置は、外部光(主光源)たとえば太陽光からの光は、第1の入射光41として第1の偏光分離器21、第1の基板1を透過後に液晶層15へ入射し、液晶層15により旋光、または位相差を生じ、カラーフィルター9へ入射し、第2の基板5と散乱層4を透過し第2の偏光分離器22へ至る。第1の入射光41は、以上に示す光路を通過するため、各部材による吸収が発生し、第2の偏光分離器22への入射光の状態では、光の減衰が生じている。また、第1の偏光分離器21の透過軸を透過する光が、液晶層15により90度旋光し第2の偏光分離器22の透過軸へ入射し第2の偏光分離器22の下面に設ける印刷層23により吸収が発生し、第1の反射光43は非常に弱い光強度となる。

0013

また外部光源からの第2の入射光42も同様な経路を通過し第2の偏光分離器22へ至る。光の経路に関しては、代表的な構成要素に関して説明している。第2の偏光分離器22により反射が発生し強い反射光となり散乱層4により散乱性を付加した第2の反射光45、第3の反射光46と第4の反射光47となり観察者側に出射する。

0014

また補助光源31の点灯による出射光51は印刷層23により一部吸収し、第2の偏光分離器22の透過軸に入射する光は散乱層4により散乱性が付加された後に液晶層15により変調され第1の偏光分離器21の透過軸に入射すれば出射光として観察者に認識される。

0015

半透過反射型液晶表示装置の外部光源を利用する表示の場合に、反射型偏光板を利用することにより、第2の偏光分離器に吸収型偏光板と半透過反射板とを組み合わせる場合に比較して以下の内容が優れている。まず吸収型偏光板の場合には、明表示は吸収型偏光板の下側に用いる半透過反射板による反射光を利用するため吸収型偏光板を2度透過するため光の吸収が発生して光の消費が発生する。つぎに半透過反射板に透過特性を付加するため反射強度が低下する。または反射特性と透過特性が相反する方向となってしまう。

0016

これに対して反射型偏光板を用いる場合には、明表示は反射型偏光板の反射軸による反射と反射型偏光板と第2の基板5との間に設ける散乱層4の散乱性により達成するため光の減衰を低減することができる。また透過性も偏光軸により維持できる。

0017

つぎに暗表示の場合を説明する。第2の偏光分離器に吸収型偏光板を使用する場合には吸収型偏光板の吸収軸に光を入射することにより光を吸収し半透過反射板へ光が到達しない。そのため吸収型偏光板の反射特性は弱いため暗表示となる。反射型偏光板を使用する場合には反射型偏光板の透過軸へ入射し反射型偏光板を透過する光を印刷層23により吸収することにより反射型偏光板から観察者側へ反射する光の強度を弱くすることにより達成する。

0018

以上に説明するように半透過反射型液晶表示装置を外部光源を利用する反射型液晶表示装置として使用する場合には暗い表示では視認性が低下するため明るさを重視する設計を採用すること、および外部光源の反射、環境の液晶表示パネル表面での映り込みがあるため、コントラスト比も10:1程度のため第2の偏光分離器の偏光度が小さい、たとえば92%程度でも充分使用可能である。

発明が解決しようとする課題

0019

しかしながら、外部光源の明るさおよび表示内容に依存するが、反射型偏光板の偏光度、とくに反射軸の偏光度が部分的に変化することによりコントラストムラ、明るさのムラが発生するため表示ムラとなり表示品質を低下してしまう。さらに反射型偏光板の反射軸の偏光度が可視光領域で波長依存性を有し、波長により偏光度が悪い部分があると色ムラとなり観察者に認識されてしまう。以上により反射表示の際にも反射型偏光板の偏光度の場所による分布は表示ムラの原因となる。

0020

さらに第2の偏光分離器22の下側に配置する補助光源を点灯し透過型液晶表示装置として使用する場合には、光源の強度によるがコントラスト比も向上し、反射型偏光板の反射軸は光を遮蔽する作用をするため暗表示となる。そのためわずかなコントラスト比の違い、または色の違いも観察者には認識できてしまう。また半透過反射型液晶表示装置の場合には補助光源は暗い環境で使用するため暗表示ムラや色付きに対して観察者の感度が高いためわずかな表示の不均一性が認識されてしまう。

0021

またカラーフィルターを有する半透過反射型液晶表示装置の場合には反射型として使用する場合にはできるだけ明るい表示を得るためにカラーフィルターの透過率が大きいものを使用する。そのため消費電力を低減するために補助光源の明るさは透過型液晶表示装置に比較して暗い補助光源を使用するが比較的明るい表示となる。そのため第2の偏光分離器22の偏光度の場所による分布はコントラスト比の分布となり認識できてしまう。また可視光領域での波長による偏光度の差は暗表示の色付きとなってしまう。

0022

また第2の偏光分離器22の偏光度を99.9%程度として偏光度の差を1%程度とすることによりコントラスト比の差および色の差はほとんど認識できない程度とできるが薄型で廉価な反射型偏光板では偏光度には限界がある。

0023

そのため、半透過反射型液晶表示装置の反射状態と透過状態での表示品質の改善を可能とする半透過反射型液晶表示装置の構造が望まれている。また表示ムラと色付きムラの低減を可能とする構造が望まれている。また液晶表示装置の携帯性を達成するために薄型で廉価な構造が望まれている。以上の従来例では透過表示と反射表示を説明するため半透過反射型液晶表示装置を例にして示したが透過型液晶表示装置または反射型液晶表示装置も同様に表示ムラが発生してしまう。

0024

以上に示す第2の偏光分離器22に用いる多層構造反射型偏光板の構造および応用形態を示す従来例としてはPCT−WO97/01788(スリエム社)、特開平10−115828号公報(セイコーエプソン社)があり、商品としては反射型偏光板では商品名:DBEF(住友スリーエム社)、散乱層付き反射型偏光板では商品名:RDF-C、RDF-B(住友スリーエム社)とTDF-50(スリーエム社)がある。また半透過反射型液晶表示装置への応用例として、特開平10−260402号公報(セイコーエプソン社)の例がある。また、別の反射型偏光板としてはブリュースターの角度を利用するものとしてSID92 DIGEST 427ページから429ページ記載の例がある。

0025

しかし、以上の従来例では第2の偏光分離器22の観察者側への出射光の偏光度を改善するために第2の偏光分離器22と補助光源31との間に第3の偏光分離器を設けることを言及していない。さらに第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器との透過軸の角度を0度からプラスマイナス30度の範囲にすることにより半透過反射型液晶表示装置の反射表示の際に暗表示の反射率の低減を行うことと透過表示に第2の偏光分離器からの出射光の偏光度を向上を行うことが可能であることを言及していない。

0026

さらに補助光源31の明るさの確保することと第2の偏光分離器からの出射光の偏光度を大きく改善するためには、第2の偏光分離器と第3の偏光分離器との透過軸の角度を0度からプラスマイナス10度にすることが最適であることを示唆していない。

0027

さらに第3の偏光分離器に吸収型偏光板を使用する場合には、第2の偏光分離器の反射軸と第3の偏光分離器の吸収軸との角度を0度からプラスマイナス30度の範囲で設置すること。または第3の偏光分離器に反射型偏光板を使用する場合には、第2の偏光分離器の反射軸と第3の偏光分離器の反射軸との角度を0度からプラスマイナス30度の範囲で設置することを示唆していない。

0028

さらに反射型液晶表示装置の際には明るさを確保するために第2の偏光板と第3の偏光板に反射型偏光板を使用すること、さらに第2の偏光板と第3の偏光板の透過軸をほぼ平行に配置して使用することを示唆していない。

0029

さらに第3の偏光板の下側に第4の偏光板を配置することはまったく示唆していない。また第2の偏光板と第3の偏光板に反射型偏光板を使用し第4の偏光板に吸収型偏光板を使用すること。また第3の偏光板の透過軸を第4の偏光板の吸収軸との角度を0度からプラスマイナス30度に配置することはまったく示唆していない。

課題を解決するための手段

0030

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示パネルは、以下の構成を利用する。

0031

本発明の液晶表示装置は、観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層を封止してなり液晶層に所定の電圧を印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器とを有する液晶表示装置において、液晶表示装置を使用する周囲からの外部光源、または液晶表示装置の第1の基板と観察者との間または第2の偏光分離器の下側に設ける補助光源、または外部光源と補助光源の両方を光源として使用し、第2の偏光分離器の下側には前記光源からの光が第2の偏光分離器から観察者に偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有する。

0032

本発明の液晶表示装置は、観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層を封止してなり液晶層に所定の電圧を印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器とを有する液晶表示装置において、第2の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器であり、第2の偏光分離器の下側には前記光源からの光が第2の偏光分離器により偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有する。

0033

本発明の液晶表示装置は、観察者側に設ける第1の基板と、第1の下側で第1の基板に対向して設ける第2の基板と第1の基板と第2の基板との間に液晶層を封止してなり液晶層に所定の電圧を印加することにより光学変化を行う光学可変器と第1の基板の上側に設ける第1の偏光分離器と第2の基板の下側に設ける第2の偏光分離器と第2の偏光分離器の下側に設ける補助光源とを有する液晶表示装置において、第2の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器であり、第2の偏光分離器と補助光源との間には補助光源からの出射光が第2の偏光分離器により偏光として出射する際に偏光度を向上するための第3の偏光分器を有する。

0034

本発明の液晶表示装置に使用する第3の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射性偏光分離器である。

0035

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器の透過軸と第3の偏光分離器の透過軸とがほぼ平行する配置を有する。

0036

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とは接着している。

0037

本発明の液晶表示装置に使用する反射性偏向分離器は所定の方向での屈折率と直交する方向での屈折率とがほぼ等しい層と所定の方向での屈折率が異なる層の組み合わせの複合層を複数積層する構成からなる。

0038

本発明の液晶表示装置に使用する反射性偏向分離器は可視光領域の偏光を透過軸においてはほぼ均一に透過し、反射軸においてはほぼ均一に反射するが場所により部分的に可視光領域の特定の波長において透過および反射の偏光度の分布を有する。

0039

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器に使用する反射性偏向分離器と第3の反射性偏向分離器とは可視光領域の偏光を透過軸においてはほぼ均一に透過し、反射軸においてはほぼ均一に反射するが場所により部分的に可視光領域の特定の波長において透過および反射の偏光度の分布を有し、偏光度の分布が第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とで異なる位置である。

0040

本発明の液晶表示装置に使用する第1の偏光分離器の上側、第1の偏光分離器と第1の基板との間、第1の基板と第2の基板との間、第2の基板と第2の偏光分離器との間、または第2の基板と第3の基板との間の少なくともいずれかに光の拡散層を有し、拡散層は、拡散層の上下でほとんど位相差と偏光度を変化することなく光を透過する。

0041

本発明の液晶表示装置に使用する第3の偏光分離器の下側には光を吸収する吸収層を有する。

0042

本発明の液晶表示装置に使用する第3の偏光分離器の下側には第4の偏光分離器を有する。

0043

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器は、反射性偏向分離器であり、第3の偏光分離器は反射性偏向分離器であり、第4の偏光分離器は一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸からなる吸収性性偏光分離器である。

0044

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器の透過軸と第3の透過軸とはほぼ平行に配置し、第3の偏光分離器と第4の偏光分離器の透過軸とは平行からずらして配置する。

0045

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器とは接着している。

0046

本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の外形はほぼ同一形状とし、さらに液晶表示装置内でほぼ同一の外形位置に設置することにより第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とを一体化できる。さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器には一部貫通孔を設け、位置合わせまたは時計指針軸の貫通に使用することができる。

0047

同様に本発明の液晶表示装置に使用する第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器の外形はほぼ同一形状とし、さらに液晶表示装置内でほぼ同一の外形位置に設置することにより第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器を一体化できる。さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器と第4の偏光分離器には一部貫通孔を設け、位置合わせまたは時計の指針軸の貫通に使用することができる。

0048

本発明の液晶表示装置に使用する第3の偏光分離器の上面または下面または両面には凹凸を有する。

0049

本発明の液晶表示装置に使用する補助光源はエレクトロルミネッセント素子またはライトエミッテドダイオード素子蛍光管のいずれかである。

0050

液晶表示装置が時計である。

0051

<作用>本発明の反射型液晶表示装置、半透過反射型液晶表示装置または透過型液晶表示装置は第2の偏光分離器として反射性偏向分離器を利用する。反射性偏向分離器を利用することにより反射型表示の際には反射性偏向分離器の反射軸からの反射を利用するために従来の吸収性偏光分離器を使用する場合に比較し偏光分離器での吸収がないため明るい表示が可能となる。さらに本発明では反射性偏向分離器では可視光領域での偏光度の不充分さおよび可視光領域での偏光度の面内バラツキ補正するために第2の偏光分離器の下側に第3の偏光分離器を設けることにより偏光度を向上し偏光度の不充分さおよび可視光領域での偏光度の面内バラツキを改善するものである。

0052

とくに反射型液晶表示装置または半透過反射型液晶表示装置の場合に、液晶表示装置を反射型表示に使用する場合には第2の偏光分離器を反射性偏向分離器とすると同時に第3の偏光分離器を反射性偏向分離器とすることにより反射軸の偏光度を改善し、さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の偏光度の面内分布を変えることにより外部光源からの光線を第2の偏光分離器から出射する際に面内バラツキを低減しさらに反射強度を低下することなく出射することができる。

0053

さらに半透過反射型液晶表示装置または透過型液晶表示装置を透過表示に使用する場合には第2の偏光分離器を反射性偏向分離器とすると同時に第3の偏光分離器を反射性偏向分離器とすることにより透過軸の偏光度を改善し、さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の偏光度の面内分布を変えることにより補助光源からの光線を第2の偏光分離器から出射する際に面内バラツキを低減しさらに透過強度を低下することなく出射することができる。

0054

またカラーフィルターを有する液晶表示装置の場合には補助光源から出射する光はカラーフィルターの透過波長を含んでいるため、第2の偏光分離器の波長依存性がより顕著となってしまうが第3の偏光分離器により波長依存性の低減ができるため、表示品質の均一性が非常に向上できる。また第2の偏光分離器の偏光度が第3の偏光分離器との組み合わせにより改善できるためコントラスト比も向上する。

0055

また本発明の液晶表示装置を外部光源(主光源)を利用し補助光源を非点灯する反射型表示として使用する場合には、第2の偏光分離器の透過軸への光の入射を利用して暗表示を行なうため第2の偏光分離器の下側から第2の偏光分離器へ再度光が入射し観察者側に反射することを防止する必要がある。そのために第2の偏光分離器と第3の偏光分離器との間、または第3の偏光分離器と補助光源との間に光を一部透過し他の光を吸収または散乱し外部光源からの光を第2の偏光分離器へ反射することを低減する光減衰層を用いることにより反射型表示として使用する場合の暗表示を改善できるためコントラスト比を向上することができる。とくに第3の偏光分離器と補助光源との間に光減衰層を設けることにより光減衰層による偏光度の劣化を考慮する必要がないため光減衰層の材料選定が簡単となり、さらに透過型表示の場合に第3の偏光分離器と第2の偏光分離器の偏光度の低下を防止することができる。光減衰層の一例として印刷層がある。

0056

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とを接着することにより第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の接し方の差により発生する干渉縞の発生を防止することができる。さらに実装する厚さを防止できる。

0057

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器または第3の偏光分離器と第4の偏光分離器とを接着しない場合には、接し方の差により発生する干渉縞の発生を防止するために第3の偏光分離器上に凹凸を形成する。

0058

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とは反射軸をほぼ平行に配置するまたは平行の配置からプラスマイナス30度の範囲のオフセットを設けることにより透過強度を一定上に確保すると同時に反射強度を向上することが可能となる。とくに反射型液晶表示装置または半透過反射型液晶表示装置の反射型表示の場合には明るさの確保と所定のコントラストの確保が可能となる。

0059

また第3の偏光分離器の下側には第4の偏光分離器を設ける。第4の偏光分離器にはとくに一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸からなる吸収性性偏光板を使用するとよい。第3の偏光分離器の透過軸と第4の偏光分離器の透過軸を0度からオフセット角度を持たせる。補助光源からの光は第4の偏光分離器と第3の偏光分離器の透過後の偏光度はオフセット角度が0度で最大となりオフセット角度の絶対値を大きくするにしたがい徐々に低下する。しかし第3の偏光分離器単独に使用する場合に比較し改善できている。反射型表示に使用する場合にも第2の偏光分離器と第3の偏光分離器を透過する光を第4の偏光分離器で吸収することができるためコントラストとの改善が可能となる。

0060

補助光源としてはエレクトロルミネッセント(EL)素子またはライトエミッテドダイオード(LED)素子または蛍光管の少なくともいずれかひとつを設けることにより液晶表示装置を使用する環境が暗い場合でも液晶表示装置の視認性を確保することができる。

0061

液晶表示装置が時計の場合にはエレクトロルミネッセント(EL)素子を使用することにより薄型化が可能となると同時にエレクトロルミネッセント(EL)素子発光面のザラツキと第3の偏光分離器を併用することにより透過型表示の際のムラを防止することができる。また、複数色のライトエミッテドダイオード(LED)素子を利用することにより表示色の多彩化が可能となり、第3の偏光板には多彩化の際に発生する表示ムラを防止できるため非常に有効となる。

0062

時計に第3の偏光分離器、または第3の偏光分離器と第4の偏光分離器を使用する構成を採用することにより、反射型表示の明るさが向上できため、従来の液晶表示に比較して高級感のある表示が可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0063

<第1の実施形態>以下に本発明を実施するための最良の形態における液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における液晶表示パネルの平面図である。図2図1に示すB−B線における断面図である。図3は本発明の原理を説明する光学模式図である。図4は本発明の特性を示すグラフである。図5は外部光源からの光に対する液晶表示装置の表示品質の特性を示すグラフである。図6は従来例と本発明の偏光の波長依存性を示すグラフである。以下に、図1図2図3図4図5図6とを交互に用いて第1の実施形態を説明する。本発明では、観察者側に第1の基板を配置し、観察者側を上側として説明を行う。

0064

観察者側に設ける透明基板からなる第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、まず、赤(R)カラーフィルター6、緑(G)カラーフィルター7と青(B)カラーフィルター(図示せず)からなるカラーフィルター9を設ける。以上のカラーフィルター9は、近接するカラーフィルター6と7とがわずかに重なり合うか、または突き合わせ状態の構造とする。カラーフィルター9上には、カラーフィルターの段差の平坦化とデーター電極2のパターン形成工程による劣化を防止するために、保護用絶縁膜10を設ける。保護用絶縁膜10上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点が画素部15となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

0065

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材17により密閉する。以上により光学可変器を構成する。液晶層15としてはツイストネマティック液晶(TN)、スーパーツイストネマティック(STN)液晶またはホメオトロピック液晶等を利用する。第1の実施形態では90度ツイスト角のツイストネマティック(TN)液晶を採用する。

0066

第1の基板1の上側に第1の偏光分離器21として一方の偏光軸は透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板(吸収性偏光分離器)を設け、第2の基板5下側に第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板(反射性偏向分離器)を設ける。

0067

吸収型偏光板は、たとえばポリビニルアルコールフィルム(PVA)の延伸方向にポリヨウ素からなる2色性染料を吸着配向することにより作成する。PVAフィルムの延伸方向は光を吸収し、延伸方向と直交する方向は光を透過する。すなわち延伸方向が吸収軸であり、吸収軸に直交する方向が透過軸となり吸収型偏光板を通過することにより透過軸方向の直線偏光を得ることができる。

0068

反射型偏光板は、たとえば異なる高分子材料からなる層を2層ずつ組に積層した構造をしており、異なる高分子材料は一方の(X)方向に延伸すると一方の高分子材料(M1)の屈折率(nx_M1)は増加し他方の高分子材料(M2)の屈折率(nx_M2)はほとんど変化していない。延伸する方向と直交する(Y)方向では高分子材料(M1)の屈折率(ny_M1)はほとんど変化せず、他方の高分子材料(M2)の屈折率(ny_M2)もほとんど変化していない。そのため、M1とM2の高分子材料のX方向とY方向では屈折率に差が生じる。すなわち、X方向の屈折率差(Δnx)はY方向の屈折率差(Δny)より大きくΔnyはほとんどゼロとなる。

0069

そのため、X方向の光は屈折率差によりM1とM2の界面で反射が発生する。逆にY方向の光は屈折率差がないためM1とM2を透過する。すなわち反射型偏光板22に入射する光はX方向の直線偏光を反射し、Y方向の直線偏光を透過する。

0070

以上のM1とM2の材料の組を複数層、たとえば200層を積層することにより光の入射角に依存することなく、さらに可視光領域である波長380ナノメートル(nm)から800ナノメートル(nm)の範囲で一方の偏光軸が反射軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸である反射型偏光板を達成することができる。この複数の積層層の厚さにより反射型偏光板の可視光領域の偏光性を得ることができる。

0071

また反射型偏光板と第2の基板5との間には屈折率の異なる透明樹脂とポリビニル樹脂製ビーズを混ぜた散乱層4を設ける。

0072

また第2の偏光分離器22のさらに下側には、補助光源31として蛍光灯32と反射板34とプリズムシート(図示せず)と拡散板33を有する。

0073

さらに第2の偏光分離器22と補助光源31との間には第2の偏光分離器22の偏光度の改善を行なうために第3の偏光分離器25を設ける。第3の偏光分離器25には第2の偏光分離器22と同様な反射型偏光板を用いる。さらに、第3の偏光分離器25の下側には黒色顔料を樹脂中に分散した印刷層23を設ける。印刷層23は一部の光を吸収し他の光を透過する。

0074

以上の半透過反射型液晶表示装置では、外部光(主光源)からの光は第1の入射光41として第1の偏光分離器21、第1の基板1を透過後に液晶層15へ入射し、液晶層15により旋光または位相差を生じ、カラーフィルター9へ入射し、第2の基板5と散乱層4を透過し第2の偏光分離器22へ至る。第1の入射光41は、以上に示す光路を通過するため、各部材による吸収が発生し、第2の偏光分離器22への入射光の状態では、光の減衰が生じている。また第1の偏光分離器21の透過軸を透過する光が液晶層15により90度旋光し第2の偏光分離器22の透過軸へ入射し第2の偏光分離器22の下面に設ける第3の偏光分離器25を透過し印刷層23により吸収が発生し補助光源31へ到達する第1の反射光43を低減するために本第1の実施形態では印刷層23と補助光源31の拡散板33とに間隙26を設けている。

0075

第2の偏光分離器22を透過する偏光をできるだけ第3の偏光分離器25に透過させる。さらに第2の偏光分離器22の反射軸を透過した光を第3の偏光分離器25で反射させるため第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25との透過軸を時計回転(プラス)方向に0度から10度の範囲内で接着している。オフセットが大きくなると第2の偏光分離器22を透過した光線が第3の偏光分離器25で反射してしまうため暗い表示が明るくなりコントラストが低下してしまう。

0076

また外部光源からの第2の入射光42も同様な経路を通過し第2の偏光分離器22へ至る。光の経路に関しては、代表的な構成要素に関して説明している。第2の偏光分離器22により反射が発生し強い反射光となり散乱層4により散乱性を付加した第2の反射光45、第3の反射光46と第4の反射光47として観察者側に出射する。

0077

第2の偏光分離器22の反射軸の偏光度が不充分であり、また可視光領域で偏光度に分布を有するため第2の偏光分離器22からの反射強度が場所によりバラツキ、また色づきが発生するが、第3の偏光分離器25を第2の偏光分離22の下側に設けることにより第2の偏光分離器22の反射軸から漏れた光を第3の偏光分離器25の反射軸で反射するため反射強度のバラツキはなくなり、色づきも非常に低減できる。

0078

また補助光源31からの出射光51は第3の偏光分離器25により直線性の良い偏光に制御され第2の偏光分離器22の透過軸に入射するそのため第2の偏光分離器22(反射型偏光板)の偏光度の面内分布、または可視光領域での偏光度差による色付きは観察者には認識できないほど改善できる。また第2の偏光分離器22の透過光は液晶層15により変調され第1の偏光分離器21の透過軸に入射すれば出射光として観察者に認識される。

0079

つぎに図3図4図5図6とを参照して本発明の原理と特性を説明する。図3図2に示す断面の上下を反転して示している。また図3は原理を示すため光学可変器である液晶表示パネル(液晶層等)を省いてある。図3に示すように第1の偏光分離器21の透過軸55と第2の偏光分離器22の透過軸56とは直交する配置とする。そのため、第1の偏光分離器21と第2の偏光分離器22の偏光度が良好の場合には観察者側への透過光量(明るさ)は非常に低下する。

0080

透過光量の低下は第1の偏光分離器21に対して補助光源31の反対側に設ける外部光源(図示せず)からの光に対して第1の偏光分離器21側に位置する観察者(図示せず)には第2の偏光分離器22と第の偏光分離器から強い反射光を出射できる。

0081

図6は、以上の第1の偏光分離器21と第2の偏光分離器22の透過軸55と56とを直交する配置とした場合の透過率の波長依存性を示すグラフである。また、本発明の第3の偏光分離器25を付加した場合の特性も示してある。図6に示すように、本発明に使用する第2の偏光分離器22と高偏光度の第1の偏光分離器21として使用する吸収型偏光板のみの組み合わせでは第2の偏光分離器Aおよび第2の偏光分離器Bのグラフに示すように可視光領域の波長で透過率の大きい部分(Tmax)と小さい(Tmin)とがある。またTmaxが5%程度と大きいため補助光源の照度に依存するがムラとして観察者に認識されてしまう。同様に外部光源による反射強度にもムラとして観察者に認識されてしまう。

0082

第2の偏光分離器Aと第2の偏光分離器Bの特性は第2の偏光分離器22が複数、たとえば200層以上の積層からなるため部分的、またはロットにより各層の厚さに差が生じることにより発生している。そのため同一面内、または連続する線状にも発生するため補助光源31の点灯で観察者に認識できてしまう。

0083

そこで本発明では図3に示すように第2の偏光分離器22と補助光源31との間に第3の偏光分離器25を設けている。図4は第3の偏光分離器25の透過軸57と第2の偏光分離器22の透過軸56とのオフセット角度(θ)28を横軸にとり、補助光源31の第1の偏光分離器22からの出射光51の偏光度(P)と偏光度差視認性(ΔP)と第2の偏光分離器22からの出射光の照度(S)を縦軸に示したグラフである。透過軸57を時計方向に回転する場合をプラス(+)とし反時計方向に回転する場合をマイナス(−)として示してある。

0084

図4に示すように第2の偏光分離器22の透過軸56と第3の偏光分離器25の透過軸57とのオフセット角度θ28がゼロ(0)度に近づくほど偏光度(P)は大きくなり最大偏光度Pmaxとなる。第1の偏光分離器21側へ出射する光量(照度:S)も透過軸56と57が一致するため大きくできる。すなわち第1の偏光分離器21と第2の偏光分離器22の透過軸を平行に配置することに相当する明表示を明るい表示とすることができる。また偏光度Pが大きいためもはや第2の偏光分離器22の可視光領域での偏光度差は現れず図6の本発明の曲線に示すように可視光領域ではほとんどゼロ(0)の透過率となる。そのためムラは観察者には認識されない。

0085

図4に示す特性は透過光量を基準にしているが、第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸のオフセット角度θをゼロとすることにより偏光度Pが改善できるため外部光源による第2の偏光分離器22からの出射光の強度分布も観察者には認識されなくなる。

0086

図4に示すように第3の偏光分離器25の透過軸57のオフセット角度θを可変するする場合の各特性を説明する。プラス(+)方向とマイナス(−)方向では対称なためプラスを例に示す。オフセット角度を0度から大きくすると第2の偏光分離器22から出射する光51の偏光度は減少する。以上の光学可変器を組み込んだ場合に暗表示に相当する場合であるが、明表示に相当する場合には同時に第2の偏光分離器22の透過軸56と第3の偏光分離器25の透過軸57とが一致しないため第2の偏光分離器22からの出射光の照度は低下してしまう。そのため明表示が暗い表示となってしまう。

0087

また図5は外部光源を利用する場合に、第2の偏光分離器22の透過軸56と第3の偏光分離器25の透過軸57とのオフセット角度θに対する液晶表示装置の表示ムラ(反射強度ムラ)と第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25とを透過する透過率依存性と液晶表示装置の表示コントラストを相対的に示すグラフである。検査方法は第1の偏光分離器21の透過軸55と第2の偏光分離器22の透過軸を平行方向に配置し、第2の偏光分離器22の透過軸56に対する第3の偏光分離器25の透過軸31を回転し外部光源の色々な照度でのムラが観察者に認識できるか否かで判定を行った。横軸にはオフセット角度θを示す。オフセット角度θはプラス方向とマイナス方向で対称なため絶対値で示してある。縦軸には、液晶表示装置の表示ムラ(反射強度ムラ)と第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25とを透過する透過率依存性と液晶表示装置の表示コントラストを相対値でしめしてある。

0088

図5ではオフセット角度が大きくなるほど透過率は大きく低下する。そのため補助光源を使用する場合には暗い表示となってしまう。また第2の偏光分離器の反射軸を透過してしまった光が第3の偏光分離器25で反射する効果が低下するため、表示ムラが発生してしまう。さらに、第2の偏光分離器22の透過軸の光が第3の偏光分離器25の反射軸方向に入射する比率が大きくなるため、第2の偏光分離器22からの反射強度と本来第2の偏光分離器22を透過し暗い表示となるべき部分が第3の偏光分離器25から反射されるためコントラストが低下してしまう。

0089

そのため第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸のオフセット角度θはゼロが最も好ましく、外部光源の強度が弱い場合にはオフセット角度θは0度からプラスマイナス30度の範囲が良好である。オフセット角度θは0度から10度の範囲がさらに良好である。

0090

以上の説明から明らかなように第2の偏光分離器22の偏光度の不足および偏光度の面内ばらつきによる表示ムラを低減するためには第2の偏光分離器22の下側に第3の偏光分離器25を設けることにより第2の偏光分離器22による表示の不均一性を大きく改善することができる。また第2の偏光分離器22の反射軸からの光の漏れを効率良く反射し、透過軸からの光は効率良く透過する必要があるため第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25とは反射型偏光板を使用することが重要である。また第2の偏光分離器22の透過軸56と第3の偏光分離器25の透過軸57とのオフセット角度θを限定することにより非常に均一な表示を達成することができる。また明るい表示が可能となる。

0091

また第3の偏光分離器25の下側に印刷層23を設け、さらに印刷層23と補助光源31との間に間隙26を設け、印刷層23を透過する光が補助光源31で反射し再び印刷層23に入射することを防止している。補助光源31の反射板34に偏光解消性を設け、第3の偏光分離器25と補助光源31の間で光を往復することで印刷層23を複数回透過することで大きな吸収を達成することができる。これは補助光源31を使用する場合には印刷層23の吸収をできるだけ小さくすることが明るい表示とエネルギーの低減に有効であるため、比較的小さい吸収率の印刷層23により反射型表示の暗状態での第2の偏光分離器22から観察者側に出射する光を小さくすることができるためコントラスト比の良好な表示ができる。

0092

<第2の実施形態>以下に本発明の第2の実施形態における液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。第2の実施形態の特徴は第1の偏光分離器と第1の基板との間に散乱層を設け明るさを向上するものである。また散乱層により第2の偏光分離器の偏光度分布を低減する構造に関するものである。さらに第2の偏光分離器の下側には第3の偏光分離器を設け、第3の偏光分離器の下側には第4の偏光分離器を設ける点である。図7は本発明の図2に相当する部分の別の実施形態を示す断面図である。以下に図7を用いて第2の実施形態を説明する。なお第1の実施形態と同様な部分に関しては同一の番号を用いて説明を行う。

0093

観察者側に設ける透明基板からなる第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点が画素部となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

0094

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材(図示せず)により密閉する。以上により光学可変器を構成する。

0095

さらに、第1の基板1の上側には透明アクリル樹脂と透明樹脂ビーズからなる散乱層4と第1の偏光分離器21として一方の偏光軸は透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板(吸収性偏光分離器)の順に設ける。また散乱層4は第1の基板1と第1の偏光分離器21に粘着材にて接着する。さらに第2の基板5の下側に第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板(反射性偏向分離器)を設ける。

0096

第2の偏光分離器22下側には第3の偏光分離器25を粘着材にて接着する。第3の偏光分離器25も第2の偏光分離器と同様に反射型偏光板を使用する。第3の偏光分離器25の下側にはさらに第4の偏光分離器36を接着する。第4の偏光分離器36には透過率は42%から45%であるが高偏光度の吸収型偏光板を設ける。偏光度は99%から99.99%のものを使用する。

0097

さらに第4の偏光分離器36の下側には0.1から3ミリメートル(mm)の間隙を設けて補助光源31を設ける。補助光源31はエレクトロルミネッセント(EL)素子と拡散板33とからなる。本第2の実施形態では第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸オフセット角度をほぼゼロ度とし、第3の偏光分離器25と第4の偏光分離器の透過軸オフセットを10度から30度としている。

0098

以上の構成、すなわち第3の偏光分離器25を第2の偏光分離器22と補助光源31との間に設けることにより第2の偏光分離器22の偏光度の不足の改善とおよび分布の低減が達成できる。さらに第4の偏光分離器36を第3の偏光分離器25と補助光源31との間に設け、さらに第3の偏光分離器25と第4の偏光分離器36の透過軸にオフセット角度を設けることにより外部光源(図示せず)からの出射光で第3の偏光分離器25を透過する光を第4の偏光分離器36で一部吸収できるため補助光源31または第3の偏光分離器25の下側からの反射光の強度を低下しコントラストを向上できる。

0099

さらに散乱層4を第1の偏光分離器21と第1の基板1との間、すなわち第2の偏光分離器22と液晶層15より観察者側に配置することにより散乱性を強調することができる。そのため表示の白さの改善により補助光源の照度の低下が可能となるため第2の偏光分離器22の偏光度分布等の視認性を低減することができる。

0100

<第3の実施形態>以下本発明の第3の実施形態における液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。第3の実施形態の特徴は第2の偏光分離器の下側に第3の偏光分離器を設け、第2の偏光分離器の上面に散乱層を設け、第3の偏光分離器の下側に光吸収層を設けている点である。図8は本発明の図2に相当する部分の別の実施形態を示す断面図である。以下に図8を用いて第3の実施形態を説明する。なお第1の実施形態と同様な部分に関しては同一の記号(番号)を用いて説明を行う。

0101

観察者側に設ける透明基板からなる第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点が画素部となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

0102

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材(図示せず)により密閉する。以上により光学可変器を構成する。

0103

さらに、第1の基板1の上側には第1の偏光分離器21して一方の偏光軸は透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板を設ける。また第2の基板5の下側には透明アクリル樹脂と透明樹脂ビーズからなる散乱層4と第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板を設ける。また散乱層4は第2の基板5と第2の偏光分離器22に粘着材にて接着する。

0104

さらに第3の偏光分離器25の下側にはアクリル樹脂に黒色顔料を分散してなる光吸収層38を設ける。本第3の実施形態では反射型液晶表示装置として使用するため光吸収層38の透過率は1%以下となるまで黒色顔料を分散している。表示品質を改善するために第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25を透過する光量を大きくし、第2の偏光分離器22の透過軸を透過する光の第3の偏光分離器25からの反射強度を低下してコントラストを改善するために、本第3の実施形態では第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸のオフセット角度はとくにゼロに近い値としている。また第2の偏光分離器22の上側に設ける散乱層4は第2の偏光分離器22に入射する以前の光の一部を観察者側に出射可能なため、散乱層4と光吸収層38の構成は明るさを重視する反射型液晶表示装置には有効な構成である。

0105

<第4の実施形態>以下本発明の第4の実施形態における液晶表示装置について図面を参照しながら説明する。第4の実施形態の特徴は第2の偏光分離器の下側に第3の偏光分離器を設け、第2の偏光分離器の上面と第3の偏光分離器との間に散乱層を設ける点である。図9は本発明の図2に相当する部分の別の実施形態を示す断面図である。以下に図9を用いて第4の実施形態を説明する。なお第1の実施形態と同様な部分に関しては同一の記号(番号)を用いて説明を行う。

0106

観察者側に設ける透明基板からなる第1の基板1上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の信号電極2を有する。また第2の基板5上には、透明導電膜として酸化インジウムスズ(ITO)膜からなるストライプ状の走査電極11を設ける。信号電極2と走査電極11との交点が画素部となり、さらに、複数の画素部により表示領域を形成している。

0107

第1の基板1と第2の基板5上には、液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材(図示せず)により密閉する。以上により光学可変器を構成する。

0108

さらに、第1の基板1の上側には第1の偏光分離器21して一方の偏光軸は透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板を設ける。また第2の基板5の下側には透明アクリル樹脂と透明樹脂ビーズからなる散乱層4と第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板を設ける。また散乱層4は第2の基板5と第2の偏光分離器22に粘着材にて接着する。

0109

同じように第2の偏光分離器22の下側にも散乱層4を介して第3の偏光分離器25を設ける。第3の偏光分離器25の下側にはアクリル樹脂に黒色顔料を分散してなる光吸収層38を設ける。本第3の実施形態では反射型液晶表示装置として使用するため光吸収層38の透過率は1%以下となるまで黒色顔料を分散している。表示品質を改善するために第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25を透過する光量を大きくし、第2の偏光分離器22の透過軸を透過する光の第3の偏光分離器25からの反射強度を低下してコントラストを改善するために、本第3の実施形態では第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸のオフセット角度はとくにゼロに近い値としている。

0110

さらに第2の偏光分離器22の反射軸を透過してしまう光を第3の偏光分離器25で効率良く第2の偏光分離器22の方向に反射するために第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25との間に散乱層4を設け、第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の偏光度分布に差を設ける工夫を行っている。また第2の偏光分離器22の上側に設ける散乱層4は第2の偏光分離器22に達する以前の光の一部を出射可能である、あらに第2の偏光分離器22の下側に設ける散乱層4は第2の偏光分離器22を透過する光の一部を観察者側に出射可能なため、2箇所の散乱層4と光吸収層38の構成は明るさを重視する反射型液晶表示装置には有効な構成である。

0111

<第5の実施形態>以下に本発明の第5の実施形態における液晶表示装置の一部について図面を参照しながら説明する。また第2の基板の上側の構造は第4の実施形態と同様であるため第2の基板より下側の構造に関して説明する。第5の実施形態の特徴は第2の偏光分離器と補助光源の間に下面に凹凸を有する第3の偏光分離器を設けている点である。図10は本発明の図2に相当する部分の別の実施形態を示す断面図である。以下に図10を用いて第5の実施形態を説明する。なお第4の実施形態と同様な部分に関しては同一の番号を用いて説明を行う。

0112

まづ液晶層を含む光学可変器を構成する第2の基板5の下側には位相差をほとんどもたない透明接着剤と透明樹脂ビーズからなる散乱層4と第2の偏光分離器22として反射型偏向板を設ける。

0113

第2の偏光分離器22の下側には第3の偏光分離器25として反射型偏光板を設ける。第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25との透過軸オフセット角度は0度から30度の範囲としている。第3の偏光分離器25の下側面には凹凸を有する構造面を採用する。凹凸面は第3の偏光分離器25の表面自体を凹凸にする手法と別体の構造面を有する構造体を接着する手法があるがどちらでも可能である。

0114

また第3の偏光分離器25の下側には所定の間隙を介して補助光源31を設ける。補助光源31は第1の基板1または第2の基板5の外形周囲に設けるライトエミッテドダイオード(LED)素子39と、ライトエミッテドダイオード(LED)素子39の光を液晶表示装置の表示領域に導光する導光板40から構成する。ライトエミッテドダイオード(LED)素子39は小型で複数の色を発光が可能であり、液晶表示装置の色彩カラフルにできるため携帯電話等の補助光源31として広く利用されている。

0115

補助光源31と所定の間隙26を介して第3の偏光分離器25設けているが間隙26を大きくすると液晶表示装置が厚くなってしまうため、間隙を小さくする場合に第3の偏光分離器25と補助光源31との間隙の差により干渉縞となる。そのため第3の偏光分離器25の補助光源31に対向する面に凹凸を設けることにより干渉縞の発生を防止できる。さらにこの微小な凹凸は反射型表示のとくに暗表示に寄与する。すなわちこの微小な凹凸により第2の偏光分離器22を透過する偏光は第3の偏光分離器25の下面の凹凸による偏光解消が進行し補助光源31からの反射光は第3の偏光分離器25の反射軸(透過しない偏光軸)に入射するため一部吸収され観察者側へ到達する光は弱くなる。

0116

また第2の偏光分離器22の反射軸(透過しない軸)の偏光度が可視光領域で分布している場合には、補助光源31の色彩により白色光を利用する時以上に表示ムラが顕著となるため、第3の偏光分離器25を設けることは可視光領域で所定の波長の発光を行う補助光源31の場合には非常に有効となる。

0117

<第6の実施形態>以下に本発明の第6の実施形態における液晶表示装置の一部について図面を参照しながら説明する。また第2の基板の上側の構造は第4の実施形態と同様であるため第2の基板より下側の構造に関して説明する。第6の実施形態の特徴は第2の基板5と第2の偏光分離器22との間には散乱層4を設けることなく、あらに第3の偏光分離器に対向する補助光源には吸収材を含む拡散板を配置している点である。図11は本発明の図2に相当する部分の別の実施形態を示す断面図である。以下に図11を用いて第6の実施形態を説明する。なお第4の実施形態と同様な部分に関しては同一の番号を用いて説明を行う。

0118

まづ液晶層を含む光学可変器を構成する第2の基板5の下側には第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏向板を設ける。第2の基板5と第2の偏光分離器22とは粘着材により接着している。

0119

第2の偏光分離器22の下側には第3の偏光分離器25として反射型偏光板を設ける。第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25との透過軸オフセット角度は0度から30度の範囲としている。

0120

また第3の偏光分離器25の下側には所定の間隙を介して補助光源31を設ける。補助光源31は蛍光管32と拡散板33と反射板34からなる。拡散板33はプラスチック樹脂に吸収材35としてカーボン粉末を分散し板状に加工し表面に微小凹凸を設けるものを使用する。微小凹凸は型による整形、プレスによる表面加工加速粒子によるブラスト処理で形成する。

0121

反射型表示の場合に第2の偏光分離器22を透過する偏光は第3の偏光分離器25を2回通過するために吸収が発生する。さらに補助光源31を構成する拡散板33により一部の光の吸収(光減衰)が発生し残りが反射光として第3の偏光分離器25へ反射するするため暗表示が良好となる。

0122

また補助光源31の蛍光管32を点灯する透過型表示の場合には拡散板33のカーボン粉末による吸収が発生するため補助光源31の光量は減少する。しかしながら、反射型表示のコントラスト比の向上と透過型表示の場合の第2の偏光分離器22の偏光度分布および偏光度不足による表示品質の低下は大きく改善できる。

0123

<第7の実施形態>以下本発明の第7の実施形態における液晶表示装置を図面を参照しながら説明する。図7は本発明の液晶表示装置として本発明を時計に用いる実施形態を示す断面模式図である。以下に図12を用いて第7の実施形態を説明する。

0124

第1の基板1上には所定のパターン形成を施した信号電極2と第2の基板5上には所定のパターン形成を施した走査電極11を有し、さらに液晶層15を所定の方向に揃えるための処理膜として配向膜(図示せず)を設ける。第1の基板1上の信号電極2と第2の基板5上の走査電極11とが対向するように一定の間隙を介してシール材16により貼り合わせ、シール材16に設ける開口部から液晶層15を注入し、封孔材(図示せず)により密閉する。また第2の基板5上の走査電極11は第1の基板1上に設ける接続電極60に電気配置転換を行い、第1の基板1上の接続電極60と信号電極2により回路基板62とゼブラゴム61により接続を行う。

0125

以上により光学可変器を構成する。液晶層15としてはツイストネマティック液晶(TN)、スーパーツイストネマティック(STN)液晶またはホメオトロピック液晶等を利用する。第1の実施形態では90度ツイスト角のツイストネマティック(TN)液晶を採用する。

0126

第1の基板1上側に第1の偏光分離器21として一方の偏光軸は透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸である吸収型偏光板(吸収性偏光分離器)を設け、第2の基板5の下側に第2の偏光分離器22として一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が反射軸からなる反射型偏光板(反射性偏向分離器)を設ける。第2の偏光分離器22と第2の基板5のとは拡散性接着材で接着する。

0127

第2の偏光分離器22の下側には反射型偏光板からなる第3の偏光分離器25を設け、第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸オフセット角度はほぼゼロとして接着している。さらに第3の偏光分離器25の下面には光吸収層を塗布してある。以上により液晶表示パネルブロックが完成する。

0128

以上に使用する第1の偏光分離器21、第2の偏光分離器22はそれぞれ基板1,5に接着し、さらに第3の偏光分離器25、光吸収層38も接着することで厚さの低減を行い、時計の携帯性を改善している。

0129

第3の偏光分離器25の下側には補助光源31としてエレクトロルミネッセント(EL)素子を配置する。さらにエレクトロルミネッセント(EL)素子は回路基板64と接続端子62により接続を行う。回路基板64には電気エネルギー源として電池63と電池押さえバネ65を有する。以上により回路ブロックが完成する。

0130

パネルブロックと回路ブロックは時計用モジュール枠66により保持され時計ケース風防ガラス裏蓋内にセットされ液晶表示装置である時計となる。第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25を使用し、さらに第2の偏光分離器22と第3の偏光分離器25の透過軸オフセット角度をほぼゼロとすることにより第2の偏光分離器22の偏光度を見かけ上改善し、さらに第2の偏光分離器22に反射型偏光板を採用することで明るく、白味のある表示でさらにムラのない表示が可能となる。さらに補助光源31を点灯した際にコントラストが大きく、ムラのない表示が可能となるため高級感のある表示が可能となる。

発明の効果

0131

本発明の反射型液晶表示装置、半透過反射型液晶表示装置または透過型液晶表示装置は第2の偏光分離器として反射性偏向分離器を利用する。反射性偏向分離器を利用することにより反射型表示の際には反射性偏向分離器の反射軸からの反射を利用するために従来の吸収性偏光分離器を使用する場合に比較し偏光分離器での吸収がないため明るい表示が可能となる。さらに本発明では反射性偏向分離器では可視光領域での偏光度の不充分さおよび可視光領域での偏光度の面内バラツキを補正するために第2の偏光分離器の下側に第3の偏光分離器を設けることにより偏光度を向上し偏光度の不充分さおよび可視光領域での偏光度の面内バラツキを改善するものである。

0132

とくに反射型液晶表示装置または半透過反射型液晶表示装置の場合に、液晶表示装置を反射型表示に使用する場合には第2の偏光分離器を反射性偏向分離器とすると同時に第3の偏光分離器を反射性偏向分離器とすることにより反射軸の偏光度を改善し、さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の偏光度の面内分布を変えることにより外部光源からの光線を第2の偏光分離器から出射する際に面内バラツキを低減しさらに反射強度を低下することなく出射することができる。

0133

さらに半透過反射型液晶表示装置または透過型液晶表示装置を透過表示に使用する場合には第2の偏光分離器を反射性偏向分離器とすると同時に第3の偏光分離器を反射性偏向分離器とすることにより透過軸の偏光度を改善し、さらに第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の偏光度の面内分布を変えることにより補助光源からの光線を第2の偏光分離器から出射する際に面内バラツキを低減しさらに透過強度を低下することなく出射することができる。

0134

またカラーフィルターを有する液晶表示装置の場合には補助光源から出射する光はカラーフィルターの透過波長を含んでいるため、第2の偏光分離器の波長依存性がより顕著となってしまうが第3の偏光分離器により波長依存性の低減ができるため、表示品質の均一性が非常に向上できる。また第2の偏光分離器の偏光度が第3の偏光分離器との組み合わせにより改善できるためコントラスト比も向上する。

0135

また本発明の液晶表示装置を外部光源(主光源)を利用し補助光源を非点灯する反射型表示として使用する場合には、第2の偏光分離器の透過軸への光の入射を利用して暗表示を行なうため第2の偏光分離器の下側から第2の偏光分離器へ再度光が入射し観察者側に反射することを防止する必要がある。そのために第2の偏光分離器と第3の偏光分離器との間、または第3の偏光分離器と補助光源との間に光を一部透過し他の光を吸収または散乱し外部光源からの光を第2の偏光分離器へ反射することを低減する光減衰層を用いることにより反射型表示として使用する場合の暗表示を改善できるためコントラスト比を向上することができる。とくに第3の偏光分離器と補助光源との間に光減衰層を設けることにより光減衰層による偏光度の劣化を考慮する必要がないため光減衰層の材料選定が簡単となり、さらに透過型表示の場合に第3の偏光分離器と第2の偏光分離器の偏光度の低下を防止することができる。光減衰層の一例として印刷層がある。

0136

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とを接着することにより第2の偏光分離器と第3の偏光分離器の接し方の差により発生する干渉縞の発生を防止することができる。さらに実装する厚さを防止できる。

0137

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器または第3の偏光分離器と第4の偏光分離器とを接着しない場合には、接し方の差により発生する干渉縞の発生を防止するために第3の偏光分離器上に凹凸を形成する。

0138

また第2の偏光分離器と第3の偏光分離器とは反射軸をほぼ平行に配置するまたは平行の配置からプラスマイナス30度の範囲のオフセットを設けることにより透過強度を一定上に確保すると同時に反射強度を向上することが可能となる。とくに反射型液晶表示装置または半透過反射型液晶表示装置の反射型表示の場合には明るさの確保と所定のコントラストの確保が可能となる。

0139

また第3の偏光分離器の下側には第4の偏光分離器を設ける。第4の偏光分離器にはとくに一方の偏光軸が透過軸でありほぼ直交する偏光軸が吸収軸からなる吸収性性偏光板を使用するとよい。第3の偏光分離器の透過軸と第4の偏光分離器の透過軸を0度からオフセット角度を持たせる。補助光源からの光は第4の偏光分離器と第3の偏光分離器の透過後の偏光度はオフセット角度が0度で最大となりオフセット角度の絶対値を大きくするにしたがい徐々に低下する。しかしながら第3の偏光分離器単独に使用する場合に比較し改善できている。反射型表示に使用する場合にも第2の偏光分離器と第3の偏光分離器を透過する光を第4の偏光分離器で吸収することができるためコントラストとの改善が可能となる。

0140

補助光源としてはエレクトロルミネッセント(EL)素子またはライトエミッテドダイオード(LED)素子または蛍光管の少なくともいずれかひとつを設けることにより液晶表示装置を使用する環境が暗い場合でも液晶表示装置の視認性を確保することができる。

0141

液晶表示装置が時計の場合にはエレクトロルミネッセント(EL)素子を使用することにより薄型化が可能となると同時にエレクトロルミネッセント(EL)素子発光面のザラツキと第3の偏光分離器を併用することにより透過型表示の際のムラを防止することができる。また、複数色のライトエミッテドダイオード(LED)素子を利用することにより表示色の多彩化が可能となり、第3の偏光板には多彩化の際に発生する表示ムラを防止できるため非常に有効となる。

0142

時計に第3の偏光分離器、または第3の偏光分離器と第4の偏光分離器を使用する構成を採用することにより、反射型表示の明るさが向上できため、従来の液晶表示に比較して高級感のある表示が可能となる。

図面の簡単な説明

0143

図1本発明の実施形態における液晶表示装置を示す平面図である。
図2本発明の第1の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図3本発明の第1の偏光分離器と第2の偏光分離器と第3の偏光分離器による光学原理を示す図面である。
図4本発明の第2の偏光板と第3の偏光板の透過軸オフセット角度と偏光度と偏光度差視認性と照度を示すグラフである。
図5オフセット角度と表示ムラと透過率とコントラストとの関係を示すグラフである。
図6第2の偏光分離器の分光特性を示すグラフである。
図7本発明の第2の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図8本発明の第3の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図9本発明の第4の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図10本発明の第5の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図11本発明の第6の実施形態における液晶表示装置を示す断面図である。
図12本発明の第7の実施形態における液晶表示装置として時計の断面模式図を示す図面である。
図13従来例における液晶表示装置を示す平面図である。
図14従来例における液晶表示装置を示す断面図である。

--

0144

1:第1の基板2:走査電極5:第2の基板
6:赤カラーフィルター 7:緑カラーフィルター
9:カラーフィルター10:保護用絶縁膜
11:信号電極15:液晶層16:シール材
17:封孔材21:第1の偏光分離器22:第2の偏光分離器
23:印刷層25:第3の偏光分離器 26:間隙
28:オフセット角度θ31:補助光源35:吸収材
36:第4の偏光分離器 38:吸収層41:第1の入射光

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