JP2006003838A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 透過型表示を重視し、背面の光源を点灯させない場合であっても外光の微反射で表示内容を確認できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る液晶表示装置１は、光源１５および液晶パネル１１を備え、かつ、該液晶パネル１１の光源側に光源側偏光板９を備え、該液晶パネル１１の光源側とは反対側に外光入射側偏光板１３を備えた液晶表示装置１であり、上記光源側偏光板６と光源１５との間に偏光反射板６を備え、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板６の偏光透過軸とが、１０度以上２０度以下の角度をなす。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、詳細には、微反射機能を備えた透過型液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置として、自然光や室内光等の外光を利用する反射型表示および、バックライトからの照明光を利用する透過型表示の両方の表示を行う半透過反射型（２ウエイ表示型）の液晶表示装置がある。

この半透過反射型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときは、バックライトを点灯させて、その照明光を利用する透過型表示を行う。外光を利用する反射型表示の場合は、表示手段の前方側から入射する外光を半透過反射板で反射させ、再度表示手段を透過させて出射することにより表示が行われ、バックライトからの照明光を利用する透過型表示のときは、上記照明光のうちの半透過反射板を透過した光が、表示手段への入射光となり、その光が上記表示手段を透過して出射することにより表示が行われる。

上記半透過反射型液晶表示装置には、セル外反射板方式およびセル内反射板方式の２方式が開発され、実用化されている。具体的に、上記セル外反射板方式は、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのＯｎ／Ｏｆｆにて透過と反射とを切り替える方式である。上記セル内反射板方式は、画素毎にカラーフィルターを設けるフルカラー化に伴い、セル内に金属薄膜からなる反射板を設けた方式である。上記反射板としては、金属薄膜からなるハーフミラーまたは、金属膜に孔を開けたタイプが用いられている。

従来、このような方式からなる半透過反射型液晶表示装置は、外光を利用するときも、照明パネルの光を利用するときにも、明るい表示が得られないという問題、または、照明光を利用する透過型表示のときは充分な画面輝度が得られるが、外光を利用する反射型表示のときは、画面の輝度が充分でないという問題を抱えていた。そのため、半透過反射型液晶表示装置は、以下のような技術を開発することにより、外光下での反射用途を重視している。

まず、背面照明の導光体を二つ組み合わせたものとして、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１には、最背面に配置された導光体である第１の導光体が、階段状形状の導光体であり、階段状構造の液晶パネルに対してほぼ水平な面は反射膜を設けており、鉛直な面は光を透過するようになっている。第１の導光体上に配置された第２の導光体は独特な形状である。第１の導光体からの光を取り込む機能と、液晶パネルから透過してきた光を第１の導光体の反射膜が設けられた水平な面に照射する機能とを備えた技術が開示されている。

また、外光を利用する反射型表示の場合であっても、照明光を利用する透過型表示の場合であっても、使用環境の照度に対して充分な画面輝度で、しかもほぼ同じ品質の画像を表示することができる半透過反射型の液晶表示装置として、特許文献２に開示された技術がある。特許文献２には、偏光反射板を用いて、偏光反射板から反射された偏光を用いて変調している。

また、特許文献３に開示された液晶表示装置は、液晶表示手段とバックライトとの間に、反射型表示のときに偏光反射板の背面側に透過し上記バックライトにより前方に反射される光の強度を二重に減衰させるコントラスト補償用偏光板を配置した技術が開示されている。コントラスト補償用偏光板を配置することにより、コントラストの向上を目指している。

また、従来の半透過反射型液所表示素子において、いわゆるポジネガ反転に起因して、光源点灯時に表示装置内に外光が入射すると表示が見にくくなるという問題を解消する技術として、特許文献４に開示された技術では、ＴＮ（ねじれネマティック）液晶パネルの下に光散乱体、その下に偏光分離器を設けた構造の表示装置がある。この構造は、従来と同じく、液晶表示素子下部に設けられたバックライトを点灯した透過表示時とバックライトを使用しない反射表示時ではネガ表示と黒表示が反転するが、従来のものよりも明るい表示を実現するものである。
特開平１１−１８３７２９号公報（公開日：２００１年９月１４日） 特開２０００−１８０８１９号公報（公開日：２０００年６月３０日） 特開２０００−１８０８３５号公報（公開日：２０００年６月３０日） 国際公開第９８／１２５９４号パンフレット（公開日：１９９８年３月２６日）

上述したように、半透過反射型液晶表示装置は、セル外反射板方式およびセル内反射板方式の２方式が開発され、実用化されている。しかしながら、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのＯｎ／Ｏｆｆにて透過と反射とを切り替える上記セル外反射板方式は、光の利用効率が悪く、背面照明(バックライト)の利用効率が悪いという問題がある。さらに、ガラス基板の厚みによる二重像が生じるため、使用用途が白黒パネルに限定され、カラーフィルターを設けた表示では影による混色が発生してしまうという問題も有している。

また、これまでは、画素内に半透過反射板を設けた場合に、透過型表示を重視するとなると、反射板を薄膜にするか、反射膜に設けた孔を大きくする必要がある。しかしながら、画素内に反射膜を設ける構成はコストアップに繋がり、さらに反射膜に孔を設ける構成は加工に伴ってコストアップに繋がる。

また特許文献１は、背面照明の導光体を二つ組み合わせ、外光を効率良く取り込めるようにした表示装置であるが、上述したように複雑な構造の導光体を備えていることから、表示装置自体の厚みが増し、該導光体の製造に関するコストアップは避けられない。

また特許文献２では、透過型表示時と反射型表示時においてネガ・ポジ反転させなくてはならない。さらに、反射型表示時には、拡散板経由の散乱光によって拡散された光を用いるためコントラストが低下する。これは、拡散板が反射偏光板よりも後側となる導光板上にあるためであり、偏光反射板を透過した直線偏光（反射偏光板によって反射された直線偏光と鉛直な振動面を持つ）は、導光板で反射され拡散されて、再度反射偏光板を透過しても反射偏光板の反射偏光と重ねあわされることにより、反射偏光の偏光度を低下させる事に基づくものである。

また特許文献３に開示された液晶表示装置は、コントラストの低下を防止するために偏光反射板と導光板との間にコントラスト補償用偏光板を設けているが、この場合、反射型表示時には偏光反射板の鏡面反射のみとなるため、著しく視角が狭くなる。

また特許文献４は、偏光分離器を用いているためバックライトを点灯させる透過時と外光を用いたときの反射時ではネガ・ポジ反転を伴うことが避けられない。さらに、外光強度と透過光強度が等しいときは特に、明暗が互いに打ち消しあってしまう。そのため、表示を行うことができないという問題がある。

以上のように、従来の技術では、大幅なコストアップ、表示装置自体の厚みの増加、ネガ・ポジ反転回路が必要なこと、著しいコントラスト低下、または視角の低下、外光強度と透過光強度が等しいときに表示できないといった問題がある。

特許文献１および特許文献２にあるように、近年は反射表示型と透過表示型との性能をともに向上させ、どちらの表示型であっても良好に表示できるように工夫がなされている。しかしながら、実際の使用に際しては、バックライトを点灯させる透過型表示のほうが、反射型表示と比較して見栄えが良いことから、現実的には、付加的な機能として、外光下であっても微反射機能を備えた透過型表示重視の液晶表示装置が要求される。

しかしながら、上述した特許文献に開示された液晶表示装置でこれを実現しようとすると、上述したように、大幅なコストアップ、厚みのアップ、ネガ・ポジ反転回路が必要なこと、著しいコントラスト低下、または視角の低下を招く。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上述した課題を解決し、透過型表示を重視しつつ、外光を用いた場合であっても微反射で表示内容を確認できる液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係る液晶表示装置は、上述した課題を解決するために、液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、上記偏光反射板と液晶層との間に、入射した光を散乱する光散乱層を備えていることを特徴としている。

上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。

具体的には、本発明に係る液晶表示装置は、上記光源が点灯していない場合、外から取込んだ外光のうち、偏光板の光学軸に平行な偏光振動方向を有する偏光（外光）は、該偏光板を透過し、偏光反射板に入射する。上記光学軸および偏光透過軸は、互いに所定の角度をなしているため、上記偏光板を透過して上記偏光反射板に入射した偏光のうち、一部は、その偏光振動面が偏光反射板の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面と一致しない。そのため、その偏光は偏光反射板を透過せず、該偏光反射板にて反射される。反射した偏光は、再び上記偏光板に入射し、液晶層を透過する。このように、本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光板の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが互いに所定の角度でずれていることにより、そのずれている量に相当する外光の反射光によって、上記光源が点灯していない場合であっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。すなわち、本発明に係る液晶表示装置は、上述した構成とすることにより、外光を微反射させて表示を行う微反射機能を得ることができる。

なお、本発明における「微反射」とは、上述したように偏光板の光学軸と偏光反射板の偏光透過軸とが互いに所定の角度でずれていることによる、外光の偏光反射板での反射のことである。

また、本発明に係る液晶表示装置は、例えば、偏光反射板等の反射機能を有する構成部材を備えず、光源等のバックライトユニット等に入射する光の反射を利用して微反射機能を実現する場合と比較して、輝度が向上する。

具体的には、外から取り込まれ、液晶層、光散乱層、偏光板、偏光反射板を通過し、光源を含むバックライトに入射した外光は、再び偏光反射板に入射する。その入射光のうち、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光は該偏光反射板を透過でき、垂直な偏光振動面を有する光は再びバックライトユニットの方向へ反射される。バックライトユニットの方向へ再び反射された光は、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光になるまで、偏光反射板とバックライトユニットとで繰り返し反射される。このバックライトユニットにて反射され偏光反射板を透過した偏光も、明表示に寄与する。すなわち、偏光反射板は吸収軸を備えていないため、偏光反射板を透過した光の一部がバックライトユニットで反射した場合、再び偏光反射板を透過するまで反射を繰り返し、明表示に利用できる。

一方、偏光反射板を設けず、バックライトユニットで反射された反射光を反射型の表示に用いようとする場合、バックライトユニットで反射された反射光は、上記偏光板に入射するが、入射した光のうち、偏光板の光学軸に平行な偏光振動面を有する光は透過できるが、該光学軸に垂直な偏光振動面を有する光は、偏光板に吸収されてしまう。そのため、微反射表示における明表示に利用できる光は、バックライトに反射し、偏光板を透過した最初の反射光のみであるため、光の利用効率は低く、良好な微反射を実現することができない。

したがって、本発明に係る液晶表示装置は、偏光透過軸と光学軸とのずれによって生じた反射光に加え、偏光反射板を透過し、バックライトユニットで反射された反射光も、明表示に寄与することから、外光を用いた微反射による表示が可能であることに加えて、外光の利用効率が高い。

また、本発明に係る液晶表示装置は、光散乱層を、上記偏光反射板と液晶層との間に備えることによって、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光（微反射）を用いて確認する場合に、偏光反射板にて反射した光を拡散させることができる。そのため、本発明に係る液晶表示装置は、視角が拡大し、良好な微反射による表示を実現することができる。

具体的には、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光を用いて確認する場合に、本発明に係る液晶表示装置に取込まれた外光は、液晶層を通過し、光散乱層に入射して散乱し、偏光反射板に入射する。偏光反射板に入射した偏光のうち、偏光反射板における、偏光透過軸と光学軸とのずれ部分に入射した偏光は、偏光反射板で反射し、再度光散乱層に入射して散乱する。したがって、偏光反射板で鏡面反射した偏光を上記光散乱層で散乱するため、鏡面反射方向以外に光を振り分けることができる。したがって、視野角を拡大することができ、より良好な微反射表示を実現することができる。

このように、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつも、外光を用いて良好な微反射を起こすことができるため、上記光源が点灯しない状態であっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。

なお、上述した構成においては、偏光反射板の偏光透過軸と偏光板の光学軸とが一致する場合を上記所定の角度から除外するものとする。偏光反射板の偏光透過軸と偏光板の光学軸とが一致すると微反射型表示ができないためである。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光反射板が、上記偏光透過軸が上記光学軸と１０度以上２０度以下の角度をなすように配置されていることが好ましい。

上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過率が９０％以上、反射率３％以上の特性を備えることができる。

したがって、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、加えて、外光を取り入れることによって液晶層に表示された内容を確認することもできるという微反射機能を備えている。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光板と偏光反射板との間に、入射した光を拡散する光拡散層を備えていることが好ましい。また、上記光拡散層は、上記偏光反射板に隣接して配置されることが好ましい。さらに、上記光拡散層としては、ガス層であることが好ましい。

上述した構成を備えることにより、外光を用いて微反射させて表示を行う場合、液晶表示装置外部から上記液晶層に入射し、上記偏光板を透過した光のうち、偏光反射板に達しない光を、光拡散層表面にて反射し、偏光板に再び入射させることができる。

これにより、微反射による表示を行う場合に、上述した微反射による反射光に加えて、光拡散層表面での反射光を利用することができるため、外光の反射率を高めることができ、良好な表示を行うことができる。

また、上述した構成とすることにより、液晶表示装置外部から上記液晶層に入射し、上記偏光板の光学軸に平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち上記偏光板を透過する光のうち、偏光反射板の偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。

これにより、さらに外光の利用効率、すなわち反射率が高くなり、良好な表示を行うことができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記光散乱層が、上記偏光板と偏光反射板との間に備えられていることが好ましい。

上述した構成とすることにより、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光（微反射）を用いて確認する場合に、上記偏光板を透過し、上記偏光反射板に入射した偏光のうち、偏光反射板にて反射した光を、散乱させて偏光板の表面に対して均一に入射させることができる。したがって、視野角が大きくなり、良好な微反射表示が実現できる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記光散乱層が、上記光拡散層と隣接して配置されることが好ましい。

上述した構成とすることにより、光拡散層と光散乱層とが積層された構成であるため、光拡散層と光散乱層の屈折率差が最大となり、光の散乱効果が高くなる。そのため、液晶層に表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板にて反射した光を用いて確認する場合に、上記偏光板を透過し、上記偏光反射板にて反射した光がより効率的に拡散され、微反射による良好な表示を実現することができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記液晶層の光源側とは反対側に、上記偏光板の光学軸と直交する光学軸を有する第２の偏光板を備えていることが好ましい。

上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、液晶層の両側に、上記偏光板および第２の偏光板を備えていることから、透過型表示と微反射による表示とで、液晶層への電圧印加時または無印加時における明表示または暗表示が反転しない。すなわち、ネガ・ポジ反転を引き起こさない。

したがって、ネガ・ポジ反転回路を備える必要もない。

本発明に係る表示素子は、以上のように、液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、上記偏光反射板と液晶層との間に、入射した光を散乱する光散乱層を備えていることを特徴としている。

上述した構成とすることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。

本発明に係る液晶表示装置は、上記偏光板の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが所定の角度でずれていることにより、該偏光板を透過した偏光のうち、そのずれた部分に入射する光は、上記偏光反射板で反射される。この反射光によっても、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる。

具体的には、上記光学軸と偏光透過軸とが互いに１０度以上２０度以下の範囲の角度をなしている。互いの軸が上記の範囲のように僅かにずれていることにより、本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、加えて、外光を取り入れることによって液晶層に表示された内容を確認することもできるという微反射機能を実現することができる。

さらに、光散乱層を、上記偏光反射板と液晶層との間に備えることによって、外光を取り込んで偏光反射板にて鏡面反射した光を散乱させることができる。そのため、視野角が拡大し、良好な微反射による表示を実現できる液晶表示装置を提供することができる。

本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示した概略図である。図１に示す液晶表示装置１は、例えば携帯電話に備えられ、通常は、液晶表示装置１に備えられた光源１５からの照明光を用いて透過型表示を行うが、該光源１５からの照明光がない場合、すなわち透過型表示を行わない場合であっても、上記液晶表示装置１に表示されている情報を、外光を用いた反射型表示を行うことによって確認することができる。

具体的には、上記液晶表示装置１が透過型表示を行う場合は、該液晶表示装置１に備えられたランプ２を点灯させて照射される照明光が、偏光反射板６や光源側偏光板（偏光板）９を透過し、液晶パネル（液晶層）１１を透過することによって液晶パネル１１に形成された情報を使用者に対して表示する。一方、上記液晶表示装置１が反射型表示を行う場合は、詳細は後述するが、上記液晶表示装置１に外光が入射し、液晶パネル１１や光源側偏光板９を通過し、偏光反射板６に入射し、該偏光反射板６や光源１５等で反射され、再び、光源側偏光板９を透過し、液晶パネル１１を透過することによって液晶パネルに形成された情報を使用者に対して表示することができる。そのため、上記液晶表示装置１は、図１に示すように、ランプ２と、導光板３と、散乱板４と、プリズムシート５と、偏光反射板６と、空気層（光拡散層、ガス層）７と、光散乱層８と、光源側偏光板９と、第１の位相差板１０と、液晶パネル１１と、第２の位相差板１２と、外光入射側偏光板（第２の偏光板）１３と、接着材料層１４とを備えている。ランプ２および導光板３は、光源１５を構成している。

上記液晶表示装置１は、導光板３の上方に、すなわち導光板３の光出射方向に沿って、散乱板４と、プリズムシート５と、偏光反射板６とがこの順で配置されている。さらに、上記偏光反射板６の上に、空気層７と、光散乱層８が配置されている。該光散乱層８の上には、光源側偏光板９と、第１の位相差板１０と、液晶パネル１１と、第２の位相差板１２と、外光入射側偏光板１３とが、それぞれ上記接着材料層１４を介してこの順で配置されている。

上記ランプ２は、図１に示すように上記導光板３の側面に配置され、透過型表示を行う場合に用いられる。上記ランプ２としては、従来公知のものを用いることができ、例えばＬＥＤや冷陰極管を用いることができる。

なお、本実施の形態では、上記ランプ２は、導光板３の側面に配置され、該ランプ２から発せられた照射光が導光板３を通じて、該導光板３の上方に配置された各構成部材の方向へ光が誘導されるサイドライト式の構成を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばランプを反射部材とともに、光源側偏光板９や、第１の位相差板１０や、液晶パネル１１の下側に配置した直下ライト式等の構成であってもよい。

上記導光板３は、上述したように、該導光板３の側面に配置されたランプ２から発せられた照射光を、該導光板３の上方に配置された光源側偏光板９や、第１の位相差板１０や、液晶パネル１１の方向へ照射するためのものである。上記導光板３は、従来公知の材質のものを用いることができる。

上記散乱板４は、上記導光板３から出射した照射光が、該散乱板４上に積層された構成部材に均一に照射されるように、上記導光板３から入射した照射光を散乱させるために設けられている。上記散乱板４には、入射した光の偏光状態を極力解消させないで出射することができる散乱板を用いる。

上記プリズムシート５は、上記散乱板４によって散乱した照射光を集光するために設けられている。上記プリズムシート５は、従来公知の材質のものを用いることができる。

上記偏光反射板６は、上記プリズムシート５から入射した光の直線偏光を、反射または透過させる。上記偏光反射板６について、詳細に説明すると以下の通りである。

上記偏光反射板６は、その光入射面に偏光透過軸を備えている。上記偏光反射板６は、偏光透過軸に対して略平行な偏光振動面を有する偏光（以下、これを偏光Ｐと呼ぶ）を透過し、該偏光透過軸に対して略垂直な偏光振動面を有する偏光（以下、これを偏光Ｓと呼ぶ）は反射する。なお、以下の説明では、上述した偏光反射板６を透過できる偏光のことを、単に「偏光透過軸に対して平行な偏光」とする。また、上述した偏光反射板６にて反射する偏光のことを、単に「偏光透過軸に対して垂直な偏光」とする。

上述したように、従来における半透過反射型液晶表示装置のセル外反射板方式は、半透過反射板を偏光板の後ろに貼り付け、バックライトのＯｎ／Ｏｆｆにて透過と反射とを切り替える方式である。上記半透過反射板は、偏光振動面に関係なく光を一定の比率で反射および透過するものである。上記半透過反射板と上記偏光反射板とを同じ配置条件にて比較してみると、その効果に違いが見られる。

具体的に説明すると、例えば、上記半透過反射板と上記偏光反射板とがそれぞれ、（ｉ）外光入射側偏光板と、液晶層と、光源側偏光板と、半透過反射板とがこの順で積層した液晶表示装置、（ｉｉ）外光入射側偏光板と、液晶層と、光源側偏光板と、偏光反射板とがこの順で積層した液晶表示装置として構成されているとする。以下に上記（ｉ）および（ｉｉ）のそれぞれの構成の液晶表示装置の外光を用いた場合の光の利用効率について説明する。

まず、上記半透過反射板を備えた（ｉ）の構成から説明すると、（ｉ）の構成の外光入射側偏光板から順に、液晶層、光源側偏光板、半透過反射板を透過した偏光は、バックライトユニット等に入射し、反射・屈折する。反射・屈折した光は、偏光振動面ＳとＰが混合した混合光（Ｓ＋Ｐ）となる。上記混合光（Ｓ＋Ｐ）は、上記半透過反射板へ再び入射し、戻ってくる。上記半透過反射板を透過した混合光（Ｓ＋Ｐ）は、光源側偏光板に入射する。光源側偏光板では、入射した混合光（Ｓ＋Ｐ）のうち、偏光Ｐが該光源側偏光板を透過する。しかしながら、偏光Ｓは光源側偏光板にて吸収される。

次に、上記偏光反射板を備えた（ｉｉ）の構成を説明すると、（ｉｉ）の構成の外光入射側偏光板から順に、液晶層、光源側偏光板を透過し、さらに上記偏光反射板を透過した偏光Ｐは、光源等のバックライトユニット等に入射し、反射・屈折する。バックライトユニット等で反射・屈折した光は、上述した（ｉ）の構成と同じく、混合光（Ｓ＋Ｐ）となる。この混合光（Ｓ＋Ｐ）は、上記偏光反射板へ再度入射する。上記偏光反射板へ入射した混合光（Ｓ＋Ｐ）のうち、偏光反射板の偏光透過軸に対して平行な偏光Ｐは、上記偏光反射板を透過し、さらに光源側偏光板も透過する。一方、上記偏光透過軸に対して略垂直な偏光Ｓは、上記偏光反射板を透過せず、再度、バックライトユニット等へ反射される。反射された偏光Ｓは、バックライトユニットと偏光反射板との間で反射および／または屈折を繰り返し、混合光（Ｓ＋Ｐ）となり、上述したことが繰り返され、結果的にバックライトユニット等へ反射された偏光Ｓも、偏光Ｐに偏光され、順次偏光反射板を透過する。

すなわち、バックライトユニット等で反射・屈折された混合光（Ｓ＋Ｐ）のうち、偏光Ｓが光源側偏光板にて吸収される上記半透過反射板を備えた（ｉ）の構成は、偏光の再利用ができないため、反射効率が低下する。

一方、上記偏光反射板を備え、かつ、上記（ｉｉ）の構成とすることによって、バックライトユニット等で反射・屈折された混合光（Ｓ＋Ｐ）を、効率的に再利用することができ、良好な微反射による表示を実現できる。

したがって、透過型表示を重視しつつ、微反射機能を備えることを目的とする本実施の形態の液晶表示装置は、図１に示すように、偏光反射板６を備えることによって、光の利用効率の向上を図っている。

また、上記液晶表示装置１は、偏光反射板６を備えることにより、光の利用効率が向上するため、透過表示型の場合の明度低減を抑制することもできる。

具体的には、透過型表示の場合、光源１５、散乱板４、プリズムシート５からなるバックライトユニットから照明光が出射すると、該照明光は、上記偏光反射板６にて偏光Ｐおよび偏光Ｓに分離される。偏光Ｐは、偏光反射板６を透過する。一方、偏光Ｓは、偏光反射板６にて反射されてバックライトユニットに戻り、上記と同様、バックライトユニットにて反射・屈折し、混合光（Ｓ＋Ｐ）のうち、偏光Ｐが偏光反射板６を透過するとともに、偏光Ｓもバックライトユニットと偏光反射板６との間で反射および／または屈折を繰り返すことによって、偏光Ｐとなって、偏光反射板６を透過するため、照射光を効率良く利用することができる。

一方、上記（ｉ）のような半透過反射板を用いた場合では、バックライトユニットにて反射・屈折して得られる混合光（Ｓ＋Ｐ）のうち偏光Ｓは、上記と同じく、光源側偏光板にて吸収されてしまう。

したがって、上記液晶表示装置１は、偏光反射板６を備えることにより、透過表示型の場合の明度低減を抑制することも可能となる。

上記偏光反射板６には、例えば住友３Ｍ ＤＢＥＦを用いることができる。後述する実施例では、上記偏光反射板６に住友３Ｍ ＤＢＥＦを用い、その偏光透過軸が光学軸と１２度の交差角を有するように、かつ、該光源側偏光板９との間に隙間０.２ｍｍ（空気層７）を設けて配置している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。

また、図１に示すように、上記空気層７は、外から上記液晶パネル１１に入射し、上記光源側偏光板９を透過した光を拡散することができ、上記偏光反射板６と光散乱層８との間に設けられている。

具体的には、上記空気層７を設けることにより、上記偏光反射板６の表面反射光を用いることができる。すなわち、上記空気層７は、外から入射し、上記光源側偏光板９を透過し、上記光散乱層８を透過した偏光のうち、上記偏光反射板６に達しない偏光を、空気層７の表面で、すなわち上記光散乱層８と空気層７との界面で反射することができる。

したがって、上記偏光反射板６と光散乱層８との間に上記空気層７を設けることにより、外光の反射率を高めることができ、反射型表示をより良好に行うことが可能となる。

また、上記空気層７は、外から入射し、光源側偏光板９の光学軸に平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち光源側偏光板９を透過する光のうち、偏光反射板６の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。

これにより、さらに外光の反射率が高くなり、外光の利用効率が高まることから、良好な表示を行うことができる。

なお、本実施の形態では、空気層７を用いているが、本発明は、上述した機能を備え、液晶表示装置１に対して上述した効果を奏するものであれば、空気に限定されるものではなく、例えば窒素やアルゴン等の不活性ガスであってもよい。

また、上述したように後述する実施例では、０.２ｍｍの厚みの空気層を備えた構成としている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではないが、厚みが０．１ｍｍ未満となると、干渉縞が生じる可能性があるため、空気層の厚みは、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。また厚みの上限は、上述した効果を奏する範囲であれば特に限定されるものでないが、例えば、５．０ｍｍ程度を上限とすることができる。したがって、上記空気層７は、上記の範囲内で適宜設定することができる。

上記光散乱層８は、該光散乱層８に入射する光を散乱するために設けられており、図１に示すように、光源側偏光板９における空気層７側、具体的には、光散乱層８の両側に光源側偏光板９と空気層７とがそれぞれ隣接するように配置される。なお、ここで光散乱層８に入射する光としては、例えば、可視光が挙げられる。

上記光散乱層８を備えることにより、本実施の形態における液晶表示装置１は、良好な微反射による表示を行うことができる。

具体的には、偏光反射板６に入射した光のうち、該偏光反射板６の偏光透過軸に対して平行な偏光Ｐ以外は、反射される。この偏光反射板６での反射は、通常、鏡面反射である。鏡面反射とは、入射角と等しい一点の反射角にのみ、例えば１００の入射に対して１００の反射を返す反射のことである。

上記液晶表示装置１は、詳細は後述するが、光源側偏光板９の光学軸と、該光源側偏光板９の光源側に配置された偏光反射板６の偏光透過軸とがずれて構成されているため、外光側偏光板１３側から入射し、該光源側偏光板９を透過した偏光Ｐであっても、その一部は偏光反射板６にて反射される。この反射が、本発明における微反射であるが、この反射は、上述したように鏡面反射であるため、光源側偏光板９を透過した偏光が偏光反射板６に入射したその角度（入射角）に依存することになる。

そこで、上記光散乱層８を上述した位置に配置することによって、外光入射側偏光板１３側から入射した光を光源側偏光板９の光入射面に均一に入射させることができるとともに、偏光反射板６にて鏡面反射される光を、反射方向に制限されることになく、すなわち、鏡面反射方向以外にも光を振り分けることができるため、液晶パネル１１の面に略均一に反射光を入射することができる。したがって、視野角を拡大することができ、良好な微反射を得ることができる。

本実施の形態では、上記光散乱層８を、光源側偏光板９における空気層７側、具体的には、空気層７と隣接するように配置している。上記光散乱層８と空気層７とが隣接する配置とすることにより、上記光散乱層８と空気層７とが隣接しない配置の場合と比較して、屈折率の差が最大となり、散乱効果が大きくなる。

しかしながら、本発明はこの配置に限定されるものではない。図２は、上記光散乱層８を偏光反射板６における空気層７との界面に配置した構成図である。さらには、図３に示すように、偏光反射板６と第１の位相差板１０との間に配置した構成であってよく、図４に示すように第１の位相差板１０と液晶パネル１１との間に配置される構成であってもよい。

また、図３および図４に示した構成とする場合、上記光散乱層８と同じ拡散効果を備えた接着材料であってもよい。

上記光散乱層８としては、後述する実施例にあるように、拡散係数８０となるように調製した燐片状の二酸化チタン被覆マイカを含有するアクリル樹脂を用いることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガラスビーズを混合したプラスチックや、屈折率の異なる材料を混合したものや、多結晶混合プラスチック等を用いることもできる。

また、上記液晶パネル１１は、図１に示すように、上記接着材料層１４を介して第１の位相差板１０および第２の位相差板１２がそれぞれ設けられた構成となっている。

上記液晶パネル１１については、図５に基づいて説明する。図５は、上記液晶パネル１１の構成を示した構成図である。上記液晶パネル１１は、互いに対向して配置された透明材料よりなる一対の基板１６および１７を備え、これら一対の基板間に、光学変調層として、電界の印加により光学変調する媒質からなる液晶材料１８が挟持されている。

具体的には、この液晶パネル１１は、一対の透明基板１６および１７の内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素領域を形成する透明な電極１９および２０を設け、いずれか一方の基板、例えば基板１６の内面に、複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルター２１を設けるとともに、上記一対の基板１６および１７間の上記シール材で囲まれた領域に液晶材料１８を設けた構成となっている。

なお、上記液晶パネル１１は、図示しないＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス方式のものであり、基板１７の内面に設けられた電極２０は、マトリックス状に配列する複数の画素電極である。これらの画素電極２０はそれぞれ、前記基板１７の内面に各画素電極２０にそれぞれ対応させて設けられた複数のＴＦＴに接続されており、複数のＴＦＴは、上記基板１７の内面に配線された図示しないゲートラインおよびデータラインにつながっている。また、基板１６の内面に設けられた電極１９は、上記複数の画素電極２０の全てに対向する一枚膜状の対向電極であり、この対向電極１９は、上記カラーフィルター２１の上に形成されている。さらに、上記一対の基板１６および１７の内面にはそれぞれ配向膜２２および２３が設けられており、これらの基板１６および１７間に設けられた液晶材料１８の液晶分子は、上記配向膜２２および２３によりそれぞれの基板１６および１７の近傍における配向方向を規制され、両基板１６および１７間において、所定のツイスト角でツイスト配向している。

上記画素電極２０および対向電極１９は、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極材料等の電極材料を用いることができる。

上記液晶パネル１１としては、後述する実施例にあるような、通常の透過型ＳＴＮパネルと同じ構成で、セル内にカラーフィルターを設け、セル厚５μｍでツイスト角２５０度、△ｎ＝0.162のＳＴＮ液晶を用いることができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。

このような構成を備えた液晶パネル１１が、基板１６および１７の対向面とは反対側の面に、それぞれ上記接着材料層１４を介して第１の位相差板１０および第２の位相差板１２がそれぞれ設けられた構成となっている。

なお、本実施の形態においては、図５に示すように、液晶材料における液晶分子の配向がＳＴＮ（超ねじれネマティック）方式となっている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、ＴＮ（ねじれネマティック）方式等であってもよい。

また、図１に示すように、上記第１の位相差板１０および上記第２の位相差板１２は、液晶層の位相差による着色を補償するために備えられ、それぞれ上記接着材料層１４を介して、上記液晶パネル１１を挟むように構成されている。具体的には、上記第１の位相差板１０は上記接着材料層１４を介して上記液晶パネル１１の基板１７側に備えられており、上記第２の位相差板１２は上記接着材料層１４を介して上記液晶パネル１１の基板１６側に備えられている。

第１の位相差板１０および第２の位相差板１２には、例えば、位相差５０〜１５００ｎｍの位相差フィルムを用いることができる。また、ねじれ位相差板を用いることもできる。

位相差板（第１の位相差板１０および第２の位相差板１２）の軸角度と、偏光板（光源側偏光板９および外光入射側偏光板１３）の軸角度とは、ノーマリーブラックになるよう最適化すればよく、後述する実施例では、第１の位相差板１０は、位相差４３０ｎｍの位相差フィルムを、０−６時視角から時計回りに２０度、第２の位相差板１２は、位相差４３０ｎｍの位相差フィルムを、反時計回りに２０度で貼り付け、外光入射側偏光板１３の軸は０−６時視角から時計回りに５度、光源側偏光板９の軸は時計回りに９０度（３−９時方向）になるように構成している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。

上記光源側偏光板９および上記外光入射側偏光板１３は、それぞれの光入射面に光学軸を備え、互いの光学軸方向が直交するように配置されている。図１に示すように、上記光源側偏光板９は、上記第１の位相差板１０の液晶パネル１１とは反対側に配置され、上記外光入射側偏光板１３は、上記第２の位相差板１２の液晶パネル１１とは反対側に配置される。

上記接着材料層１４は、光散乱層８と、光源側偏光板９と、第１の位相差板１０と、液晶パネル１１と、第２の位相差板１２と、外光入射側偏光板１３との間に備えられ、これらの構成部材を互いに接着するために設けられている。上記接着材料層１４としては、例えばエポキシ、ＵＶ硬化樹脂、ウレタンアクリレートなどの接着剤用途の高分子を用いることができる。しかしながら、本発明に係る液晶表示装置に備えられる接着材料としては、これに限定されるものではない。

なお、上記接着材料層１４のうち何れか一層を、上述したように拡散効果を備えた接着材料を用いて構成してもよい。拡散効果を備えた接着材料としては、ガラスビーズや二酸化チタン被覆マイカを分散した樹脂を用いることできる。

次に、上記光源側偏光板９における光学軸および、上記偏光反射板６における偏光透過軸について、詳細に説明すれば以下の通りである。

図６は、本実施の形態の液晶表示装置１における偏光反射板６の偏光透過軸と光源側偏光板９の光学軸とのなす角度に対する、反射率と透過率の変化を示したグラフである。

図６に示すように、上記光学軸と偏光透過軸とのなす角度が２０度を越えると、透過率が９０％未満となる。本実施の形態における液晶表示装置１は、透過型表示を重視しているという点から、透過率は９０％以上であることが好ましい。したがって、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板６の偏光透過軸とのなす角度は、１８度以下であることが好ましい。

また、上記光学軸と偏光透過軸とのなす角度が１０度未満になると、反射率が３％未満となる。反射率が３％未満となると、上記液晶表示装置１は、微反射を利用して液晶パネルに表示された表示内容を確認することが不可能となるため、反射率は３％以上であることが好ましい。したがって、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板６の偏光透過軸とのなす角度は、１２度以上であることが好ましい。さらに好適な角度は、１３から１７度であり、１５度が最適であるが、透過重視であるのなら１２度にすればよく、反射重視であるのなら１８度にすればよい。

したがって、本実施の形態の液晶表示装置１は、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板６の偏光透過軸とが、上記の範囲の角度でずれていることにより、そのずれ量に応じた偏光反射板６からの反射偏光が、上記光源側偏光板９に入射する。これが本発明の目的である「微反射」である。

すなわち、本発明において「微反射機能を備えた液晶表示装置」とは、具体的には１％未満の反射率を有した液晶表示装置のことである。

特許文献４に開示されている表示装置において、偏光分離器と吸収軸をずらした偏光板を使用しているが、これは、同文献に記載の光吸収体を意味するものであり、コントラスト低下を防ぐことを目的としている。

特許文献４は、光源の上に構成された黒色の光吸収体で外光を吸収し、外光を用いた反射型表示において黒表示（暗表示）を行う場合に、暗表示を行う表示装置について開示している。この表示装置は、透過型表示にも対応できるよう、上記黒色の光吸収体には複数の開口部が設けられた構成となっている。

しかしながら、この構成では上記開口部があることによって、外光を効率的に光吸収体にて吸収できないため、吸収できなかった光が光源で反射し、黒表示（暗表示）が灰色表示になり、コントラストが低下してしまう。そこで、反射型表示時に高いコントラストを得ることができる構成として、開口部を設けない灰色の光吸収体を備えた別の構成を開示しており、外光を吸収できるとともに、透過型表示における光源からの光も透過でき、コントラストの低下を防止できるとしている。

そこで、上記灰色の光吸収体に代わる構成として、同文献には、該灰色の光吸収体と同一の効果を実現する偏光分離器の吸収軸と偏光板分離器下の偏光板の吸収軸とをずらした構成が記載されている。

本発明は、偏光反射板と偏光板という構成自体および、それらの軸のなす角度が異なるだけでなく、その目的も異なる。特許文献４において偏光分離器の吸収軸と偏光板の吸収軸とをずらした構成は、上述したように上記灰色の光吸収体を実現するものであり、すなわちコントラストの低下を防止することを目的としている。この場合、偏光板と偏光分離器の交差角はおよそ４５度を中心にしたものになる。したがって、本発明に係る構成とは軸のなす角度が大きく異なっている。本発明に係る液晶表示装置の目的は、微反射を生じさせるものであり、上述したように、上記光源側偏光板９を透過した偏光は偏光反射板６の偏光透過軸とよりも大きく２０度以下である範囲でずれている構成であり、そのズレ量に応じた偏光反射板６からの反射偏光により、本発明の目的である微反射を実現できる。したがって、本発明は、上記のような目的を達成するための構成であり、特許文献４のようにコントラストの低下を防止することを目的とするものではない。

本実施の形態において、コントラストそのものは上記光源側偏光板９および外光入射側偏光板１３の支配下にあり、偏光反射板６は微反射にて見えるようになるだけでコントラストには寄与していない。

次に、本実施の形態の液晶表示装置１の表示原理を説明すると以下の通りである。

図７は、本実施の形態の液晶表示装置１の構成を示した図である。図７に示す上記液晶表示装置１は、説明の便宜上、左右半分にわけ、向かって左側半分を電圧無印加部、向かって右側半分を電圧印加部として示している。

なお、図７では、照明光の偏光振動方向を示すため、図面の紙面に対して略平行な偏光振動方向である場合を矢印で示し、紙面に対して略垂直な偏光振動方向である場合を内円を黒くした二重丸で示している。また、図１に示した液晶表示装置１のうち、ランプ２と、導光板３と、散乱板４と、プリズムシート５とは、ここではバックライトユニット２４として示す。

まず、本実施の形態の液晶表示装置１の表示原理について、ランプ２が点灯している場合の表示、すなわち透過型表示の場合について図７の（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。

図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１におけるランプ２が点灯していると、照明光は、バックライトユニット２４を構成する導光板３にて、液晶表示装置１の構成部材の方向へ誘導され、上記散乱板４を透過し、上記プリズムシート５を通過し、偏光反射板６に入射する。偏光反射板６には、紙面に対して垂直な方向に偏光透過軸が設けられている。そのため、偏光反射板６に入射した上記直線偏光のうち、該偏光透過軸に対して平行な偏光（図面においては紙面に垂直な偏光）のみが、該偏光反射板６を透過する。一方、偏光反射板６に入射した光のうち、該偏光透過軸に対して垂直な偏光（図面においては紙面に平行な偏光）は、該偏光反射板６表面にてバックライトユニット２４の方向へ反射される（以下、この偏光を偏光Ｓとする）。

上記偏光反射板６を透過した偏光（以下、この偏光を偏光Ｐとする）は、空気層７と光散乱層８とを通過することによって拡散する。拡散した偏光Ｐは、光源側偏光板９に入射する。上記光源側偏光板９は、紙面に対して略垂直な方向に光学軸が設けられている。具体的には、上述したように、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板６の偏光透過軸とが、１０度以上２０度以下、好ましくは１０度以上１５度以下、より好ましくは略１５度の角度をなしてずれた状態で構成されている。そのため、光源側偏光板９に入射した偏光Ｐのうち、光学軸と偏光透過軸とのずれた量に相当する偏光Ｐは、上記光源側偏光板９を透過せず吸収される。光源側偏光板９に入射した偏光Ｐのうち、光源側偏光板９の光学軸に対して平行な偏光（以下、この偏光を偏光Ｐ'とする）は、該光源側偏光板９を透過する。

一方、上記でバックライトユニット２４の方向へ反射された偏光Ｓは、該バックライトユニット２４にて反射・屈折され、混合光（Ｓ＋Ｐ）となる。混合光（Ｓ＋Ｐ）は再度偏光反射板６に入射し、この混合光のうち偏光Ｐのみが偏光反射板６を通過する。上述したように、偏光Ｓは、該バックライトユニット２４と偏光反射板６との間で反射および／または屈折を繰り返すことによって、偏光Ｐとなって偏光反射板６を透過する。

偏光反射板６を透過した偏光Ｐのうち、光源側偏光板９の光学軸に対して平行ではない偏光は、該光源側偏光板９に吸収され、光源側偏光板９の光学軸に対して平行な偏光は該光源側偏光板９を透過する（以下、この偏光を偏光Ｐ'とする）。

光源側偏光板９を透過した偏光Ｐ'は、第１の位相差板１０を通過し（図示せず）、液晶パネル１１に入射する。液晶パネル１１に構成された液晶材料は、液晶分子がＳＴＮ方式に配向している。図７の向かって左側半分に示したように、電圧が印加されていない場合では、液晶分子がＳＴＮ方式で、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向している。一方、向かって右側半分に示したように電圧印加時には、上記液晶分子の長軸方向が電界方向に沿って配向している。

電圧が印加されていない場合（図７の（ａ））について説明する。光源側偏光板９を透過した偏光Ｐ'は、液晶パネル１１に入射すると、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているため、偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光する。偏光振動方向が紙面に対して平行になった偏光は、第２の位相差板１２を通過し（図示せず）、外光入射側偏光板１３に入射する。外光入射側偏光板１３は、上記光源側偏光板９の光学軸に対して直交する光学軸を備えている。したがって、外光入射側偏光板１３に入射した紙面に対して平行な偏光振動方向を有する上記偏光は、外光入射側偏光板１３を透過する。すなわち、明るい表示となる（明表示）。

次に、電圧が印加されている場合（図７の（ｂ））について説明する。光源側偏光板９を透過した偏光Ｐ'は、液晶パネル１１に入射すると、液晶分子の長軸方向が電界印加方向に沿って配向しているため、偏光振動方向を変えず、紙面に対して略垂直な偏光のまま、該液晶パネル１１を透過する。この紙面に対して略垂直な偏光は、紙面に対して略平行な光学軸を備える外光入射側偏光板１３に吸収される。すなわち、暗い表示となる（暗表示）。

次に、外光を取り込んで行う微反射による表示について図７の（ｃ）および（ｄ）に基づいて説明する。

図７の（ｃ）および（ｄ）に示すように、外光が、紙面に対して略平行な光学軸を備える外光入射側偏光板１３に入射すると、該光学軸に対して略平行な偏光は、外光入射側偏光板１３を透過し、第２の位相差板１２（図示せず）を通過して液晶パネル１１に入射する。

まず、液晶パネル１１に電圧が印加されていない場合（図７の（ｃ））について説明する。液晶パネル１１に入射した紙面に対して平行な偏光振動方向を有する偏光は、液晶分子の長軸方向がらせん状に捻られて配向しているため、偏光振動方向を紙面に対して略垂直に偏光する。紙面と略垂直になった偏光は、第１の位相差板１０を通過し（図示せず）、光源側偏光板９に入射する。光源側偏光板９は、外光入射側偏光板１３の光学軸と直交する光学軸を備えている。したがって、第１の位相差板１０を通過した偏光は、そのまま光源側偏光板９を透過する。光源側偏光板９を透過した偏光（以下、この偏光を偏光Ｑとする）は、光散乱層８および空気層７を通過することによって、拡散する。ここで、光源側偏光板９を透過した偏光Ｑのうち、光源側偏光板９に達しない偏光は、空気層７の表面にて反射される。

空気層７の表面にて反射された光は、光散乱層８にて散乱し、再び光源側偏光板９に入射する。再び光源側偏光板９に入射した光のうち、光源側偏光板９の光学軸に対して平行な偏光は、光源側偏光板９を透過し、液晶パネル１１に入射する。液晶パネル１１に入射した偏光は、偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光し、外光入射側偏光板１３を透過し、明るい表示（明表示）に寄与する。

一方、偏光反射板６に入射した偏光Ｑのうち、偏光反射板６の偏光透過軸と平行ではない偏光は、上記偏光反射板６の偏光透過軸が、光源側偏光板９の光学軸と上記の範囲でずれた状態で構成されているため、該偏光反射板６で反射される（以下、この偏光を偏光Ｒとする）。偏光Ｒは、光散乱層８および空気層７を通過することによって拡散し、再び光源側偏光板９に入射する。再び光源側偏光板９に入射のうち、光源側偏光板９の光学軸と平行な偏光Ｐ'は、液晶パネル１１に入射し、液晶パネル１１にて偏光振動方向を紙面に対して略平行に偏光し、外光入射側偏光板１３に入射し、該外光入射側偏光板１３を透過する。すなわち、明るい表示（明表示）を行うことができる。

一方、偏光反射板６に入射した偏光Ｑのうち、偏光反射板６を透過した偏光（以下、この偏光を偏光Ｑ'とする）は、バックライトユニット２４へ入射する。バックライトユニット２４に入射した偏光Ｑ'は、その一部が、該バックライトユニット２４にて反射・屈折される。反射・屈折された光は、再び偏光反射板６に入射する。偏光反射板６に入射した光のうち、偏光反射板６の偏光透過軸に対して平行な偏光（図中、偏光Ｐ）は透過でき、該偏光透過軸に対して垂直な偏光は再びバックライトユニット２４の方向へ反射される（図中、偏光Ｓ）。再びバックライトユニット２４の方向へ反射された偏光は、偏光反射板６とバックライトユニット２４との間で繰り返し反射および／または屈折して、偏光反射板６の偏光透過軸に対して平行な偏光となって、偏光反射板６を透過する（図中、偏光Ｐ）。偏光反射板６を透過した偏光のうち、光源側偏光板９の光学軸と平行な偏光は、光源側偏光板９を透過し、光源側偏光板９の光学軸と垂直な偏光は、光源側偏光板９に吸収される。光源側偏光板９を透過した偏光（図中、偏光Ｐ'）は、第１の位相差板１０を通過し（図示せず）、液晶パネル１１に入射して偏光振動方向を紙面に対して平行に偏光し、外光入射側偏光板１３に入射する。紙面に対して平行に偏光は、紙面に対して平行に光学軸を有する外光入射側偏光板１３を透過し、明るい表示（明表示）を行うことができる。

したがって、偏光透過軸と光学軸とのずれによって生じた反射光に加え、偏光反射板６を透過し、バックライトユニット２４で反射された反射光も、明表示に寄与することから、本実施の形態に係る液晶表示装置は、外光を用いた微反射による表示が可能であることに加えて、光の利用効率が高い。

次に、電圧が印加されている場合（図７の（ｄ））について説明する。外光入射側偏光板１３を透過した偏光は、液晶パネル１１に入射すると、液晶分子の長軸方向は電界印加方向に沿って配向しているため、偏光振動方向を変えず、紙面に対して略平行な偏光のまま、該液晶パネル１１を透過する。この紙面に対して略平行な偏光は、紙面に対して略垂直な光学軸を備える光源側偏光板９に吸収される。すなわち、暗い表示となる（暗表示）。

このように、本実施の形態に係る液晶表示装置１は、透過型表示における明表示と微反射表示における明表示とがともに電圧無印加時に表示され、透過型表示における暗表示と微反射表示における暗表示とがともに電圧印加時に表示される。すなわち、本実施の形態に係る液晶表示装置１は、ネガ・ポジ反転しない液晶表示装置である。

このように、上記液晶表示装置１を用いれば、上記光源側偏光板９の光学軸と上記偏光反射板６の偏光透過軸とが、１０度以上、より好ましくは１２度以上、かつ、２０度以下、より好ましくは１５度以下の範囲の角度をなしていることから、上記偏光反射板６に入射した偏光のうち、偏光反射板６における上記の角度程ずれた部分に入射した上記偏光が、偏光反射板６で反射する。反射した偏光は、再び上記光源側偏光板９に入射し、液晶パネル１１を通過して、外光入射側偏光板１３を透過する。このように、上記液晶表示装置１は、上記光源側偏光板９の光学軸と、上記偏光反射板の偏光透過軸とが僅かにずれていることにより、そのずれている量に相当する外光の反射光によって、すなわち微反射によって、上記光源１５が点灯していない場合であっても、上記液晶パネル１１に表示された表示内容を確認することができる。

また、半透過反射板を備えた構成で微反射を実現しようとする場合では、反射板を薄膜にするか、反射膜に設けた孔を大きくする必要がある。しかしながら、画素内に反射膜を設ける構成はコストアップに繋がり、また該反射膜に孔を設ける場合であっても、その加工に伴ってコストアップが避けられない。そこで、上記液晶表示装置１では、半透過反射板ではなく、偏光反射板を備えた構成であるため、微反射を備えた透過型表示重視の液晶表示装置を、大幅にコストアップすることなく実現することができる。

また、上記液晶表示装置１は、液晶パネル１１の両側に、上記光源側偏光板９および外光入射側偏光板１３を備えていることから、透過型表示と微反射による表示とで、液晶パネル１１への電圧印加時または無印加時における明表示または暗表示が反転しない。すなわち、ネガ・ポジ反転を引き起こさない。したがって、ネガ・ポジ反転回路を備える必要もないため、ネガ・ポジ反転回路を備えることによるコストアップ、占有スペースの拡大の必要がない。

また、上記液晶表示装置１を用いることにより、空気層７を備えていることから、外光を用いて微反射させて表示を行う場合に、上記光源側偏光板９を透過し、上記光散乱層８を透過した偏光のうち、上記偏光反射板６に達しない偏光を、空気層７の表面で、すなわち上記光散乱層８と空気層７との界面で反射することができる。

さらに、上記空気層７は、外から入射し、光源側偏光板９の光学軸に対して平行な偏光振動面を有する光のうち、すなわち光源側偏光板９を透過する光のうち、偏光反射板６の偏光透過軸に対して平行な偏光振動面を有する光であっても、拡散させ、偏光振動面を変化させて、偏光反射板にて反射できるようにすることができる。

したがって、上記偏光反射板６と光散乱層８との間に上記空気層７を設けることにより、外光の反射率を高めることができ、反射型表示をより良好に行うことが可能となる。

なお、本実施の形態では、空気の層を用いているが、本発明に係る液晶表示装置の光拡散層は、空気やガスに限定されるものではなく、上記空気層７と同様の効果を奏するものであれば他の材料層であってもよい。

また、上記液晶表示装置１を用いることにより、該液晶表示装置１は光散乱層８を備えていることから、液晶パネルに表示された内容を、外光を取り込んで偏光反射板６にて反射した光を用いて確認する場合に、偏光反射板６にて反射した光が拡散する。これにより、液晶表示装置１は、視野角が拡大し、良好な微反射による表示を実現することができる。光散乱層８を備えることにより、偏光反射板表面で鏡面反射した光を拡散することができる。すなわち、偏光反射板表面での鏡面反射を抑制することができるため、鏡面反射方向以外に光を振り分けることができ、より良好な微反射表示を実現することができる。

なお、上記光散乱層８は、液晶パネル１１と偏光反射板６との間、より具体的には、該液晶パネル１１と第１の位相差板１０との間や、第１の位相差板１０と光源側偏光板９との間に設けられる構成であってもよいが、上記光源側偏光板９における空気層７側に設けられていることにより、空気層７と光散乱層８の屈折率差が最大となる。そのため、光の散乱効果が高くなり、偏光反射板６にて反射した光がより効率的に拡散することができるため、微反射による良好な表示を実現することができる。

以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例〕
以下の説明は、本実施の形態に係る液晶表示装置について記載する。

本実施例では、上述した実施の形態中の図１と同じ液晶表示装置の構成を備える。液晶パネル１１として通常の透過型ＳＴＮパネルと同じ構成で、セル内にカラーフィルターを設け、セル厚５μｍでツイスト角２５０度、△ｎ＝0.162のＳＴＮ液晶を用いた。

位相差板（第１の位相差板および第２の位相差板）の軸角度と、偏光板（光源側偏光板および外光入射側偏光板）の軸角度とは、ノーマリーブラックになるよう最適化すればよく、本実施例では、第１の位相差板は、位相差４３０ｎｍの位相差フィルムを、０−６時視角から時計回りに２０度、第２の位相差板は、位相差４３０ｎｍの位相差フィルムを、反時計回りに２０度で貼り付け、外光入射側偏光板の軸は、０−６時視角から時計回りに５度、光源側偏光板の軸は時計回りに９０度（３−９時方向）になるようにした。

光散乱層としては、拡散係数８０となるように調製した燐片状の二酸化チタン被覆マイカを含有するアクリル樹脂を用いた。

偏光反射板には、住友３Ｍ ＤＢＥＦを用いた。偏光透過軸が、光源側偏光板の光学軸と１２度の交差角を有するように、かつ、光源側偏光板との間に隙間０.２ｍｍになるように空気層を設けて配置し、その下にプリズムシート、散乱板、導光板付きＬＥＤバックライトを配置した。

上述したような構成を備えた液晶表示装置を用いて、透過型表示および微反射表示を行ったところ、４０％以上の透過率で、かつ、約０．５％の反射率を得ることができた。

したがって、上記液晶表示装置は、バックライト非点灯状態でも反射率１％未満の微反射機能をもち、かつ非鏡面反射のため視角が広くなるので、明るいところ、すなわち外光を取込むことができる環境では、バックライト非点灯であっても、液晶パネルに表示された表示内容を認識することができる。

本発明に係る液晶表示装置は、透過型表示を重視しつつ、微反射を起こすことができる。そのため、上記光源が点灯しない状態であっても、外光を用いることによって、上記液晶層に表示された表示内容を確認することができる液晶表示装置を提供することができる。

したがって、例えば、ＰＤＡ、腕時計、各種モニター、電子ペーパー等の画像表示装置や、あるいは、携帯電話等の情報端末等に備えられる画像表示装置に広く適用することができる。

本発明の一実施形態である液晶表示装置の構成を示した図である。 図１に示す液晶表示装置の光散乱層の配置が異なる液晶表示装置の構成を示した図である。 図１に示す液晶表示装置の光散乱層の配置が異なる別の液晶表示装置の構成を示した図である。 図１に示す液晶表示装置の光散乱層の配置が異なるさらに別の液晶表示装置の構成を示した図である。 図１に示す液晶表示装置の液晶パネルの構成を示した図である。 本発明の一実施形態である液晶表示装置における偏光反射板の偏光透過軸と、光源側偏光板の光学軸とのなす角度に対する、反射率と透過率の変化を示したグラフである。 本発明の一実施形態である液晶表示装置における透過型表示および微反射表示を説明する説明図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置
２ ランプ
３ 導光板
４ 散乱板
５ プリズムシート
６ 偏光反射板
７ 空気層（ガス層、光拡散層）
８ 光散乱層
９ 光源側偏光板（偏光板）
１１ 液晶パネル（液晶層）
１３ 外光入射側偏光板（第２の偏光板）
１４ 接着材料層
１５ 光源

Claims (8)

1. 液晶層と、該液晶層に向けて光を出射する光源との間に、所定の偏光振動面を有する偏光を透過する光学軸を有する偏光板を備えた液晶表示装置において、
   上記偏光板と光源との間に、偏光透過軸に平行な偏光振動面を有する光を透過し、該偏光透過軸に垂直な偏光振動面を有する光を反射する偏光反射板を備え、
   上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と所定の角度をなして上記偏光板に対向するように、配置されており、
   上記偏光反射板と液晶層との間に、入射した光を散乱する光散乱層を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記偏光反射板は、上記偏光透過軸が上記光学軸と１０度以上２０度以下の角度をなすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 上記偏光板と偏光反射板との間に、入射した光を拡散する光拡散層を備えていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 上記光拡散層は、上記偏光反射板に隣接して配置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. 上記光拡散層は、ガス層であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 上記光散乱層は、上記偏光板と偏光反射板との間に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
7. 上記光散乱層は、上記光拡散層と隣接して配置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。
8. 上記液晶層の光源側とは反対側に、上記偏光板の光学軸と直交する光学軸を有する第２の偏光板を備えていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。

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