專利名稱：液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用于時(shí)鐘、移動(dòng)電話、音頻、電子設(shè)備等的液晶顯示裝置，涉及提高液晶顯示裝置亮度的構(gòu)成。詳細(xì)地說，涉及可進(jìn)行利用作為使用環(huán)境光的外部光的反射型顯示和利用后照光等照明光的透過型顯示的兩種顯示的液晶顯示裝置。
現(xiàn)有技術(shù)液晶顯示裝置所用的液晶板(LCD)，一般，使用TN(扭轉(zhuǎn)取向)型或STN(超扭轉(zhuǎn)向列)型的液晶，夾著液晶分子扭轉(zhuǎn)取向的液晶層，以互相對置的二片基板為主要構(gòu)成。而且，在液晶板的前面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)确謩e配置偏振片。這樣構(gòu)成的液晶顯示裝置，隨電場、電流或溫度上升，發(fā)生液晶分子排列狀態(tài)和相變化，就是把液晶狀態(tài)型的光干涉、散射、衍射、旋光、選擇散射、吸收等的光學(xué)性質(zhì)變化作為顯示工作原理。而且，為了在各基板上形成圖像，采用給設(shè)置的電極之間外加電壓控制液晶層的辦法，實(shí)現(xiàn)顯示。
并且，因?yàn)橐壕О迨欠前l(fā)光性的，一般地說，利用反射板或后照光。在液晶顯示裝置上，為了不管是在明處或是暗處都能觀察到顯示，有進(jìn)行利用自然光、室內(nèi)光等的外來光的反射型顯示、和利用來自后照光的照明光的透過型顯示示的兩者顯示方式。就這種液晶顯示裝置的構(gòu)成而言，公知的有在液晶板的背后具備起到透過入射的一部分光而反射另一部分作用的半透過反射板和作為照明光源的后照光的構(gòu)成，也稱之為半透過型的顯示裝置。
按照圖10說明現(xiàn)有的半透過型液晶顯示裝置。液晶板1的兩側(cè)設(shè)有上偏振片2和下偏振片3，下偏振片的背后介以半透過反射板30設(shè)有作為照明裝置的后照光5。如圖所示，后照光5具備導(dǎo)光板7、設(shè)于導(dǎo)光板7側(cè)面的光源6、擴(kuò)散板和反射層20。
這種構(gòu)成的液晶顯示裝置中，利用外來光顯示液晶板1時(shí)，入射到上偏振片2的入射光通過液晶板1、下偏振片3，其中的一部分光由半透過反射板30反射。由半透過反射板30反射的光再次通過下偏振片3、液晶板1、和上偏振片2而到達(dá)觀察者。因此，能夠看見液晶板1上顯示的信息。接著，說明利用后照光的光使液晶板1顯示的情況。后照光5照射的一部分照明光通過半透過反射板30。該通過后的光又透過下偏振片3，從其背面入射到液晶板1，向顯示板的前方出射。出射的光通過上偏振片2而到達(dá)觀察者。因此，可看見在液晶板1上顯示的信息。
可是，現(xiàn)有的半透過型液晶顯示裝置中所用的半透過反射板，如果提高反射的比率，透過的比率就降低，相反，如果提高透過的比率，反射的比率就降低。因此，提高反射比率的話，利用外來光時(shí)就明亮起來，然而使用后照光時(shí)就暗弱。反之，提高透過比率的話，利用后照光時(shí)就明亮起來，使用外來光時(shí)就暗弱。這樣，對使用半透過反射板的液晶顯示裝置而言，存在不能相對外來光和后照光雙方均明亮的問題。進(jìn)而，因?yàn)榘胪高^反射板和在后照光的背后使用反射板而使構(gòu)件加厚，同時(shí)成為成本增加的原因。因此，按照本發(fā)明，能夠以緊湊的構(gòu)成提高來自光源的光的利用效率，實(shí)現(xiàn)明亮顯示的構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的問題，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，在液晶板的背后，順序設(shè)置下偏振片、照明裝置、反射特定方向的偏振光成分而透過其余偏振光成分的反射偏振器，使下偏振片的透過軸和反射偏振器的反射軸的方向一致。因此，能以比現(xiàn)有部件少的構(gòu)成確保同等的亮度。
并且，在夾著照明裝置的導(dǎo)光板配置2個(gè)液晶板的顯示裝置中，規(guī)定具備在第一液晶板導(dǎo)光板之間設(shè)置的第一下偏振片；在第二液晶板與導(dǎo)光板之間設(shè)置的第二下偏振片；以及在導(dǎo)光板與第二下偏振片之間設(shè)置的反射偏振器。進(jìn)而，在同一方向使第一下偏振片的透過軸與反射偏振器的反射軸一致，同時(shí)將第二下偏振片的透過軸設(shè)定成相對反射偏振器的反射軸構(gòu)成角度θ(但是，θ為90度以外的角度)。通過改變角度就能自由設(shè)定第二液晶板的反射、透過的比率。
進(jìn)而，規(guī)定在反射偏振器與第二下偏振片之間設(shè)定第二反射偏振器。
進(jìn)而，規(guī)定在第一下偏振片與照明裝置之間設(shè)定第三反射偏振器。
如以上說明過的那樣，按照本發(fā)明的液晶顯示裝置，能夠用較少的零件數(shù)，實(shí)現(xiàn)反射時(shí)、透過時(shí)全都高品位明亮顯示的液晶顯示裝置。
特別是，導(dǎo)光板的兩個(gè)面上配置液晶板的場合下，能夠改變隨意分配液晶板的顯示上利用的光量。并且，光源的大部分光也能有助于上側(cè)液晶板或者下側(cè)液晶板的任一方照明，明顯提高光源的利用效率。
所以，能夠提供反射時(shí)、透過時(shí)全都高品位明亮顯示的液晶顯示裝置。因此，對以民用市場多用液晶顯示裝置的照相機(jī)、移動(dòng)電話、鐘表為首的電子機(jī)器領(lǐng)域，能夠提高商品價(jià)值。


圖1是模式地表示利用外來光觀測本發(fā)明的第1實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖2是模式地表示利用照明裝置觀測本發(fā)明的第1實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖3是模式地表示利用外來光觀測本發(fā)明的第4實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖4是模式地表示利用照明裝置觀測本發(fā)明的第4實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖5是模式地表示利用外來光觀測本發(fā)明的第5實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖6是模式地表示利用照明裝置觀測本發(fā)明的第5實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖7是模式地表示利用外來光觀測本發(fā)明的第6實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖8是模式地表示利用照明裝置觀測本發(fā)明的第1實(shí)施例液晶顯示裝置時(shí)的剖面構(gòu)成圖。
圖9是舉例表示本發(fā)明實(shí)施例6的主要光學(xué)要素的軸方向的模式圖。
圖10是表示現(xiàn)有液晶顯示裝置構(gòu)成的模式平面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的液晶顯示裝置具備在互相對置的基板間夾持液晶的液晶板，設(shè)于液晶板背后的下偏振片，設(shè)于下偏振片背后的照明裝置，設(shè)于照明裝置背后側(cè)的反射偏振器，下偏振片的透過軸與上述反射偏振器的反射軸為同一方向。這里，所謂反射偏振器，具備反射特定方向的偏振光成分，透過其余偏振光成分的功能。并且，照明裝置對液晶板照射照明光，同時(shí)具備上下方向透過光的功能。
并且，本發(fā)明的兩側(cè)具備液晶板的液晶顯示裝置具備為照明第一液晶板和第二液晶板而設(shè)置的照明裝置，設(shè)于第一液晶板與照明裝置之間的第一下偏振片，設(shè)于第二液晶板與照明裝置之間的第二下偏振片，以及設(shè)于照明裝置與第二下偏振片之間的反射偏振器。這里，所謂反射偏振器具備反射特定的偏振光成分而透過其余偏振光成分的功能。并且，照明裝置對液晶板照射照明光，同時(shí)具備上下方向透過光的功能。進(jìn)而，要設(shè)定在同一方向，使第一下偏振片的透過軸與反射偏振器的反射軸一致，同時(shí)第二下偏振片的透過軸相對反射偏振器的反射軸構(gòu)成除90度以外的角度。通過這樣構(gòu)成，按照第二下偏振片的透過軸與反射偏振器的反射軸的相交角度，就能夠調(diào)整顯示第二液晶板的亮度。
進(jìn)而，在反射偏振器與第二下偏振片之間設(shè)置第二反射偏振器，要設(shè)定成使第二反射偏振器的反射軸與第二下偏振片的透過軸垂直。因此，在反射偏振器與第二反射偏振器間發(fā)生多重反射，就能夠?qū)碜哉彰餮b置的照明光高效率地利用于液晶板。
進(jìn)而，在第一下偏振片與照明裝置之間設(shè)置第三反射偏振器，要設(shè)定成使第三反射偏振器的反射軸與反射偏振器的反射軸垂直。因此，在反射偏振器與第二反射偏振器間，以及反射偏振器與第三反射偏振器間發(fā)生多重反射，就能夠?qū)碜哉彰餮b置的照明光、或來自外部并透過上偏振片入射的光高效率地利用于液晶板的顯示。
照明裝置只要是向兩面出射來自光源的光，在厚度方向透過光就行。具體地說，可以舉例表示使用導(dǎo)光板的側(cè)照光方式的后照光、透明無機(jī)EL、透明有機(jī)EL、平面放電管等。后述的各實(shí)施例，舉例說明用作利用導(dǎo)光板的側(cè)照光方式的后照光照明裝置的場合。
一般，對反射偏振器來說，有將兩種折射率不同的延伸多層膜層疊而成的偏振器和使將圓偏振片和高分子液晶在膜厚方向螺旋狀取向、固定的構(gòu)件組合而成的偏振器。可以使用任一種反射偏振器。以下的各實(shí)施例中，說明使用延伸多層膜的薄膜的場合。
以下，按照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1和圖2是模式地表示本發(fā)明的液晶顯示裝置的剖面構(gòu)造圖。特別是，圖1表示利用外來光的狀態(tài)，圖2表示利用由后照光的照明光狀態(tài)。
如圖所示，分別在液晶板1的上側(cè)設(shè)置上偏振片2，而在下側(cè)設(shè)置下偏振片3。下偏振片3的背后設(shè)置構(gòu)成后照光5的導(dǎo)光板7。導(dǎo)光板7的背后一側(cè)配置反射偏振器4。另外，在圖中，為了容易理解本發(fā)明的特征，偏振片或反射偏振器等光學(xué)元件是與為其它的構(gòu)成要素分開表現(xiàn)的，但是也可以用粘合材料與液晶板等其它構(gòu)成要素接合。
接著，說明各構(gòu)成要素。液晶板1是把液晶夾持在玻璃基板、塑料基板等透明基板之間的構(gòu)造。透明基板上設(shè)置顯示用電極，通過給液晶層外加電壓控制液晶分子的排列進(jìn)行顯示。偏振片具備吸收特定的直線偏振光成分，而透過除此以外的偏振光成分的功能。后照光5具備導(dǎo)光板7和配置在導(dǎo)光板側(cè)面一側(cè)的光源6。導(dǎo)光板7具備將從側(cè)面方向入射的光源的光照射到液晶板1的功能，進(jìn)而，也具備在厚度方向(上下方向)透過光的功能。并且，反射偏振器4具有，反射特定的直線偏振光成分，而透過除此以外的偏振光成分的功能。而且，為了用反射偏振器4高效率地反射透過下偏振片3的光，使反射偏振器4反射光的偏振方向(反射軸)與下偏振片3的吸收軸垂直。這里，所謂偏振片的吸收軸，表示偏振片吸收光的偏振方向，因而把與該吸收軸垂直的方向表現(xiàn)為透過軸。即，要設(shè)定為反射偏振器4的反射軸與下偏振片3的透過軸一致。進(jìn)而，在觀測反射顯示的場合，為了防止構(gòu)成鏡面反射，在反射偏振器4與上偏振片2之間某處設(shè)置光散射層是有效的。
說明這樣構(gòu)成的液晶顯示裝置的工作原理。
反射顯示的場合，光從觀測者一側(cè)入射到顯示元件上。這時(shí)，因?yàn)楣馔ㄟ^上偏振片2，上偏振片的吸收軸方向上的直線偏振光被吸收，其余的透過成分入射到顯示板上。在液晶層的關(guān)斷區(qū)域，入射的光按照液晶分子的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換偏振方向從液晶板1出射，由下偏振片3吸收與下偏振片的吸收軸一致的偏振光成分，其余的成分通過下偏振片3。這里，如設(shè)定上偏振片2的吸收軸與下偏振片3的吸收軸大體垂直，就會(huì)在關(guān)斷區(qū)域顯示明亮，在打開區(qū)域顯示黑暗，如設(shè)定上偏振片2的吸收軸與下偏振片3的吸收軸為平行，就會(huì)在關(guān)斷區(qū)域顯示黑暗，在打開區(qū)域顯示明亮。
這樣以來，通過下偏振片3的光經(jīng)過導(dǎo)光板7到達(dá)反射偏振器4。如上述那樣，設(shè)定成使下偏振片3的透過軸與反射偏振器4的反射軸一致，因而透過下偏振片3的光高效率地由反射偏振器4反射。該反射光以與迄今說明相反的路徑，即，通過導(dǎo)光板7、下偏振片3、液晶板1、及上偏振片2到達(dá)觀測者8。
另一方面，說明透過顯示的場合，即，來自背面一側(cè)(后照光5)的照明光顯示的場合。首先，說明從導(dǎo)光板7向液晶板一側(cè)出射的照明光。這時(shí)的照射光中，包括各個(gè)偏振方向的光，但該光中，下偏振片3的吸收軸方向上的偏振光成分被下偏振片3吸收，其余的成分通過下偏振片3。該透過成分由液晶層轉(zhuǎn)換偏振方向從液晶板1出射。出射的光中與上偏振片2的吸收軸同方向的偏振光成分被吸收，而透過其余的成分到達(dá)觀測者。這里，出射的光的偏振方向與上偏振片2的透過軸一致，因而觀測者8能夠觀測該出射光。
其次，說明從導(dǎo)光板7向與液晶板相反側(cè)的反射偏振器側(cè)出射的照射光。這時(shí)的照射光也包括各個(gè)偏振方向的光，而其中，反射偏振器的反射軸方向的偏振光成分由反射偏振器4反射，經(jīng)由導(dǎo)光板7朝向下偏振片3，其余成分通過反射偏振器4。因?yàn)榉瓷淦衿?的反射軸與下偏振片3的透過軸一致，由反射偏振器4反射的成分與上述說明同樣到達(dá)觀測者8。如以往那樣，對在導(dǎo)光板7的下側(cè)配置反射板的構(gòu)成來說，由反射板反射的光不是象本發(fā)明一樣在背側(cè)透過，然而該透過成分是不能透過下偏振片3的成分，總之不會(huì)到達(dá)觀測者，本發(fā)明的構(gòu)成不會(huì)使光的利用效率惡化。這樣，導(dǎo)光板下即使不用反射板，只要使用反射偏振器，就能有效利用照明光。而且，在下偏振片與導(dǎo)光板之間不需要設(shè)置半透過反射板。
(實(shí)施例2)本實(shí)施例中，除上述實(shí)施例1的構(gòu)成外，是在反射偏振器的背后設(shè)置第二反射偏振器的構(gòu)成。設(shè)定第二反射偏振器的反射軸，使其相對反射偏振器的反射軸垂直。與實(shí)施例1重復(fù)部分的說明予以省略。
(實(shí)施例3)本實(shí)施例中，除上述實(shí)施例2的構(gòu)成外，是在導(dǎo)光板與下偏振片之間設(shè)置第三反射偏振器的構(gòu)成。設(shè)定第三反射偏振器的反射軸，使其相對反射偏振器的反射軸垂直。與前述的實(shí)施例重復(fù)部分的說明予以省略。
(實(shí)施例4)本實(shí)施例中，是將實(shí)施例1的構(gòu)成應(yīng)用于雙面板的例子。即，在反射偏振器的背后一側(cè)配置另一個(gè)顯示板的雙面板構(gòu)造的實(shí)施例。參照圖3和圖4詳細(xì)說明本發(fā)明的構(gòu)成。另外，也省略與實(shí)施例1重復(fù)的說明。
如圖所示，在構(gòu)成后照光的導(dǎo)光板7兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)液晶板。在液晶板1與導(dǎo)光板7之間設(shè)置下偏振片3，在液晶板1的上側(cè)(觀測者8一側(cè))設(shè)置上偏振片2。并且，第二液晶板11與導(dǎo)光板7之間設(shè)置第二下偏振片13，在第二液晶板11的觀測者18一測設(shè)置第二上偏振片12。而且，導(dǎo)光板7與第二下偏振片13之間配置反射偏振器4。這里，為了能以反射偏振器4高效率反射透過下偏振片3的光，使反射偏振器4反射的光的偏振方向(反射軸)與下偏振片3的吸收軸垂直起來。即，設(shè)定成使反射偏振器4的反射軸與下偏振片3的透過軸一致。進(jìn)而，要設(shè)定第二下偏振片13的透過軸，使其相對反射偏振器4的反射軸構(gòu)成角度θ(但是，θ為除90度以外的角度)。θ不管是正側(cè)或是負(fù)側(cè)都沒有關(guān)系。但是，將從第二液晶板11向第二下偏振片射出的光的偏振方向設(shè)定成與第二下偏振片13的透過軸一致是理想的。
簡單說明這種構(gòu)成的液晶顯示裝置的工作原理。
首先，利用圖3和圖4，說明觀察液晶板1的場合。這時(shí)與上述實(shí)施例1的場合同樣。即，用反射顯示方式觀測液晶板1的場合，如圖3所示，當(dāng)從觀測者8一側(cè)入射到顯示元件的外來光通過上偏振片2的時(shí)候，上偏振片2沿吸收軸方向的直線偏振光被吸收，其余的成分入射到液晶板1上。入射的光按照液晶分子的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換偏振方向從液晶板1出射。該出射光中與下偏振片3的吸收軸一致的偏振光成分由下偏振片3吸收，其余成分透過第一下偏振片3。透過第一下偏振片3的光經(jīng)過導(dǎo)光板7到達(dá)反射偏振器4。這里，由于設(shè)定成使第一下偏振片3的透過軸與反射偏振器4的反射軸一致，因而透過第一下偏振片3的成分(光)照樣維持偏振方向高效率地由反射偏振器4反射。這里的反射是全反射。該反射光以與上述相反的路徑，通過導(dǎo)光板7、下偏振片3、液晶板1、上偏振片2到達(dá)觀測者8。其次，按照圖4，說明用透過顯示方式觀測液晶板1的場合。從導(dǎo)光板7向液晶板1一側(cè)出射的照射光9，下偏振片3的吸收軸方向偏振光成分被下偏振片3吸收，其余成分通過。另一方面，從導(dǎo)光板7向反射偏振器一側(cè)出射的照射光10，反射偏振器的反射軸方向偏振光成分照樣維持偏振方向由反射偏振器4反射，其余成分通過反射偏振器4。由反射偏振器4反射的光通過導(dǎo)光板7朝向下偏振片3。因?yàn)閷⒎瓷淦衿?的反射軸與下偏振片3的透過軸設(shè)定為平行，由反射偏振器4反射的照射光照樣通過下偏振片3。這樣，來自后照光的照射光9、10通過下偏振片3以后都是同一方向的偏振光成分。而且，透過下偏振片3的光由液晶層轉(zhuǎn)換偏振方向從液晶板1出射。出射的光中與上偏振片2的吸收軸同方向的偏振光成分被其吸收，其余的成分讓其透過到達(dá)觀測者。這里，出射光的偏振方向與上偏振片2的透過軸一致，因而觀測者8能夠觀測該出射光。
接著，說明觀察第二液晶板11的場合。首先，參照圖3，說明用反射顯示方式觀測第二液晶板11的場合。從觀測者18一側(cè)向顯示元件入射的外來光通過第二上偏振片12的時(shí)候，第二上偏振片12的吸收軸方向的偏振光成分被吸收，其余成分入射到第二液晶板11上。入射的光按照液晶分子的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換偏振方向從第二液晶板11出射，與第二下偏振片的吸收軸一致的偏振光成分由第二下偏振片13被吸收，其余成分透過。而且，透過第二下偏振片13的光到達(dá)反射偏振器4。這里，設(shè)定第二下偏振片13的透過軸，使其與反射偏振器4的反射軸只偏移角度θ。因此，透過第二下偏振片13的偏振光成分之中，對于反射偏振器4的反射軸方向上的成分，由反射偏振器4反射，再次通過第二下偏振片13，反過來沿著入射的路徑，從第二上偏振片12出射，到達(dá)觀測者18。另一方面，不是反射偏振器4的反射軸方向上的成分，即關(guān)于反射偏振器4的透過軸方向上的成分，通過反射偏振器4。而且，經(jīng)由導(dǎo)光板7到達(dá)下偏振片3。到達(dá)后的光(反射偏振器4的透過軸方向上的成分)因?yàn)槭桥c下偏振片3吸收軸同一的偏振方向，所以由下偏振片3吸收。
這里，θ＝0時(shí)，即，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器4的反射軸一致時(shí)，透過第二下偏振片13的成分(光)照樣維持偏振方向，由反射偏振器4反射。而且，該反射的光再次通過第二下偏振片13、第二液晶板11、第二上偏振片到達(dá)觀測者19。所以，θ＝0時(shí)，第二顯示元件變成反射顯示，如后所述，來自導(dǎo)光板一側(cè)的照明光不會(huì)到達(dá)觀測者18一側(cè)。隨著θ增大(但是θ＜90°)，從第二液晶板11一側(cè)透過反射偏振器4的比率增大，反射的比率減少。
并且，θ＝90時(shí)，即，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器4的反射軸垂直時(shí)，透過第二下偏振片13的成分(光)透過反射偏振器4，結(jié)果被下偏振片3吸收，就不會(huì)到達(dá)觀測者。即，對觀測者而言，不能觀察第二液晶板11的顯示。
這樣，第二液晶板的反射率(通過下偏振片13的光由反射偏振器4反射的比率)，如果把反射偏振器4的反射軸與第二下偏振片13的透過軸交角設(shè)定為θ，就以(sinθ)2來表達(dá)。即，通過改變角度就能夠自由設(shè)定第二液晶板的反射與透過的比率。為了增大反射的比率，只要接近于0°就行，為了增大透過的比率，只要接近于90°就行。
其次，按照圖4，說明用透過顯示方式觀測第二液晶板11的場合。從導(dǎo)光板7向第二液晶板一側(cè)出射的照射光10，借助于反射偏振器4反射反射偏振器的反射軸方向上的偏振光成分，其余的成分通過反射偏振器4。透過反射偏振器4的光到達(dá)第二下偏振片13。透過反射偏振器4的光成分之中，第二下偏振片13的透過軸方向成分通過第二下偏振片13，通過第二液晶板11和第二上偏振片12，到達(dá)觀測者18。另一方面，透過反射偏振器4的光成分之中，其余的成分，即關(guān)于第二下偏振片13的吸收軸方向上的成分被下偏振片吸收，幾乎沒有到達(dá)觀測者18。這時(shí)，將第二下偏振片13的透過軸設(shè)定為與反射偏振器4的反射軸只偏移角度θ。因此按照角度θ改變到達(dá)觀測者18的光量。例如，θ＝90°時(shí)，即，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器4的反射軸垂直時(shí)，從光源一側(cè)透過反射偏振器4的光照樣透過第二下偏振片，到達(dá)觀測者18的光量變成最大。另一方面，θ＝0°時(shí)，即，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器4的反射軸一致時(shí)，從光源一側(cè)透過反射偏振器4的光由第二下偏振片吸收，到達(dá)觀測者18的光量變成最小。
(實(shí)施例5)本實(shí)施例中，除上述實(shí)施例4的構(gòu)成外，是在反射偏振器4與第二下偏振片13之間設(shè)置第二反射偏振器的構(gòu)成。利用圖5和圖6，詳細(xì)說明本實(shí)施例。但是，與實(shí)施例4重復(fù)部分的說明予以省略。
本實(shí)施例中，反射偏振器4與第二下偏振片13之間設(shè)置的第二反射偏振器14的反射軸與第二下偏振片13的透過軸垂直。即，按照本實(shí)施例的構(gòu)成，要分別設(shè)定為，使得反射偏振器4的反射軸與下偏振片3的透過軸一致，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器以角度θ(θ≠90°)交叉，第二反射偏振器14的反射軸與第二下偏振片13的透過軸垂直。利用圖5、6，說明觀察這樣構(gòu)成液晶顯示裝置的場合。但是，用反射法觀測液晶板1和第二液晶板11的場合，與上述實(shí)施例4同樣，詳細(xì)的說明予以省略。
接著，說明用透過法觀察液晶板的場合。用透過法觀察液晶板1的場合，如圖6所示，從導(dǎo)光板7向液晶板1出射的照射光9與實(shí)施例4的場合同樣，因而說明有關(guān)從導(dǎo)光板7向與液晶板1相反側(cè)的反射偏振器一側(cè)出射的照射光10。照射光10之中，反射偏振器4的反射軸方向上的成分由反射偏振器4反射，通過導(dǎo)光板7朝向液晶板1。另一方面，照射光10之中，反射偏振器4的反射軸方向以外的成分透過反射偏振器4。透過反射偏振器4的光中，第二反射偏振器14的反射軸方向以外的成分也透過第二反射偏振器14，第二反射偏振器14的反射軸方向上的成分被反射，再次到達(dá)反射偏振器4。再次到達(dá)反射偏振器4的光也同樣，反射偏振器的反射軸方向上的成分反射，此外的成分透過。這樣，透過反射偏振器4的照明光就在反射偏振器4與第二反射偏振器14之間重復(fù)多次反射。重復(fù)多次反射以后，一部分從反射偏振器4向液晶板1方向射出，一部分從第二反射偏振器14向第二液晶板11方向射出。所以，透過反射偏振器4的大部分照明光應(yīng)該都可以從其中之一的反射偏振器射出去。但是，上述各光學(xué)元件的設(shè)定中，透過反射偏振器4的光由下偏振片3吸收。另一方面，透過第二反射偏振器14的光到達(dá)第二下偏振片13。從第二反射偏振器出射的光是第二下偏振片13的透過軸方向的光成分，因而通過它，進(jìn)而，經(jīng)由第二液晶板11和第二上偏振片12到達(dá)觀察者。這樣，在反射偏振器4與第二反射偏振器14間重復(fù)多次反射，從第二反射偏振器14出射的光成分的部分照明光利用效率上升，提高第二液晶板的亮度。
(實(shí)施例6)本實(shí)施例中，除上述實(shí)施例5的構(gòu)成外，是在導(dǎo)光板7與下偏振片3之間設(shè)置第三反射偏振器的構(gòu)成。利用圖7和圖8，詳細(xì)說明本發(fā)明。但是，與上述實(shí)施例4和實(shí)施例5重復(fù)部分的說明予以省略。
本實(shí)施例中，導(dǎo)光板7與下偏振片3之間設(shè)置的第三反射偏振器15的反射軸與反射偏振器4的反射軸垂直。換句話說，第三反射偏振器15的反射軸方向與下偏振片3的吸收軸一致。即，本實(shí)施例的構(gòu)成中，分別設(shè)定為，反射偏振器4的反射軸與下偏振片3的透過軸一致，第二下偏振片13的透過軸與反射偏振器4的反射軸以角度θ(θ≠90°)交叉，第二反射偏振器14的反射軸與第二下偏振片13的透過軸垂直，第三反射偏振器15的反射軸與反射偏振器4的反射軸垂直。利用圖7、8，說明觀測這樣構(gòu)成液晶顯示裝置的場合。
用反射法觀察液晶板1的場合，下偏振片3的吸收軸方向因與第三反射偏振器15的反射軸方向一致，透過下偏振片3的光不會(huì)由第三反射偏振器15反射而是通過導(dǎo)光板7，與實(shí)施例4同樣地由反射偏振器4反射。這樣，實(shí)質(zhì)上與實(shí)施例4同樣，因而省略詳細(xì)的說明。
用反射法觀察第二液晶板11的場合，從觀測者18一側(cè)向顯示元件入射的外來光通過第二上偏振片12的時(shí)候，第二上偏振片12的吸收軸方向上的偏振光成分被吸收，其余的成分入射到第二液晶板11上。入射的光按照液晶分子的扭轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換偏振方向從第二液晶板11出射，由第二下偏振片13吸收與第二下偏振片的吸收軸一致的偏振光成分，其余的成分透過。一般，使從第二液晶板11出射的光的直線偏振方向與第二下偏振片的透過軸方向一致。而且，透過第二下偏振片13的光到達(dá)第二反射偏振器14。這里，因?yàn)榈诙缕衿?3的透過軸與第二反射偏振器14的反射軸垂直，透過第二下偏振片13的光沒有被第二反射偏振器14反射而照樣通過，到達(dá)反射偏振器4。這里，設(shè)定反射偏振器4的反射軸與第二下偏振片13的透過軸僅偏移角度θ。因此，透過第二下偏振片13和第二反射偏振器14的偏振光成分之中，關(guān)于反射偏振器4的反射軸方向上的成分，由反射偏振器4反射，再次通過第二反射偏振器14和第二下偏振片13，倒過來沿著入射的路徑，從第二上偏振片12出射，到達(dá)觀測者18。另一方面，關(guān)于反射偏振器4的非反射軸方向上的成分，即反射偏振器4的透過軸方向上的成分，透過反射偏振器4，穿過導(dǎo)光板到達(dá)第三下偏振片。因?yàn)榉瓷淦衿?與第三反射偏振器的反射軸方向垂直，透過反射偏振器4的成分由第三反射偏振器15反射，再次朝向反射偏振器4。這樣，透過第二下偏振片13和第二反射偏振器14的光中，透過反射偏振器4的成分應(yīng)在第三反射偏振器15與第二反射偏振器14之間多次反射。重復(fù)多次反射以后，在導(dǎo)光板或各構(gòu)成材料界面處通過或反射之際改變偏振軸，向下偏振片3一側(cè)和第二反射偏振器14一側(cè)出射。而后，在下偏振片3一側(cè)出射的光，其偏振方向與下偏振片3的透過軸相同，因而透過下偏振片3向液晶板1出射，到達(dá)觀測者8一側(cè)。另一方面，從反射偏振器4穿過第二反射偏振器14一側(cè)的成分在第二反射偏振器14與反射偏振器4之間多次反射。重復(fù)多次反射以后，應(yīng)在第三反射偏振器15一側(cè)和第二下偏振片13一側(cè)出射。第二下偏振片13一側(cè)出射的光，因?yàn)槠穹较蛳嗤?，到達(dá)觀察者。如上述一樣，第三反射偏振器15一側(cè)出射的光在反射偏振器4與第三反射偏振器15之間重復(fù)多次反射。結(jié)果，在第三反射偏振器15與反射偏振器4之間，以及在反射偏振器4與第二反射偏振器14之間重復(fù)多次反射，到達(dá)液晶板1和第二液晶板，為觀測者所觀測。這樣，透過上偏振片入射到液晶板一側(cè)的光幾乎沒有被各構(gòu)成要素吸收，而到達(dá)某一觀測者。因此，光的利用效率上升。
接著，說明用透過顯示方式觀察第一液晶板1和第二液晶板11的場合。
如圖8所示，從觀測者8一側(cè)的導(dǎo)光板面出射的照射光9之中，第三反射偏振器15的反射軸方向以外的成分透過第三反射偏振器15，通過下偏振片3、液晶板1、及上偏振片2，被觀測者8所觀測。至于其余的成分，即照明光中第三反射偏振器15的反射軸方向上的成分，由第三反射偏振器15反射，通過導(dǎo)光板7到達(dá)反射振器4。到達(dá)的光之中由反射偏振器4再次反射的成分在第三反射偏振器15與反射偏振器4之間重復(fù)多次反射。另一方面，至于到達(dá)的光之中透過反射偏振器4的成分，一部分由第二反射偏振器14反射，并在反射偏振器4與第二反射偏振器14之間多次反射，一部分透過第二反射偏振器14，經(jīng)由第二下偏振片13、第二液晶板11、及第二上偏振片12，為觀測者18所觀測。
第三反射偏振器15與反射偏振器4之間重復(fù)多次反射之后，一部分通過第三反射偏振器15在液晶板1一側(cè)出射，到達(dá)觀測者8。一部分透過反射偏振器4向第二反射偏振器14一側(cè)出射，在第二反射偏振器14與反射偏振器4之間重復(fù)多次反射。
在第二反射偏振器14與反射偏振器4之間重復(fù)多次反射以后，一部分通過第二反射偏振器14在第二液晶板11一側(cè)出射，被觀測者18觀測。一部分透過反射偏振器4，再次在其與第三反射偏振器之間進(jìn)行多次反射。
這樣，在液晶板1一側(cè)出射的照射光9之中，第三反射偏振器15的反射軸方向以外的成分透過第三反射偏振器15，為觀測者8所觀測，至于第三反射偏振器15的反射軸方向上的成分，在第三反射偏振器15與反射偏振器4、反射偏振器4與第二反射偏振器14之間重復(fù)多次反射以后，到達(dá)觀測者8和觀測者18的兩者之一。所以，第一液晶板1一側(cè)出射的照射光9到達(dá)觀測者8和觀測者18的兩者之一。
同樣，從第二液晶板11一側(cè)的導(dǎo)光板面出射的照射光10之中，反射偏振器4的反射軸方向上的成分由反射偏振器4反射，通過第三反射偏振器15到達(dá)觀測者。另一方面，反射偏振器4的反射軸方向以外的成分透過反射偏振器4到達(dá)第二反射偏振器14。到達(dá)的光之中，一部分透過第二反射偏振器14，在第二液晶板11一側(cè)出射到達(dá)觀測者18，一部分由第二反射偏振器14反射，在反射偏振器4與第二反射偏振器14之間重復(fù)多次反射。重復(fù)多次反射以后，一部分通過第二反射偏振器到達(dá)觀測者18，一部分透過反射偏振器4，在第三反射偏振器15與反射偏振器4之間重復(fù)多次反射。
這樣，即使由第二液晶板11一側(cè)出射的照射光10，也到達(dá)觀測者8和觀測者18的兩者之一。
如以上說明過的那樣，由于照明裝置的光到達(dá)觀測者8和觀測者18的兩者之一，所以照明光的利用效率上升，第一液晶板和第二液晶板也都提高亮度。
利用圖9，詳細(xì)說明把本實(shí)施例的構(gòu)成應(yīng)用于TN型液晶板的場合。圖9是說明本實(shí)施例構(gòu)成要素的透過軸或反射軸的設(shè)置角度的圖。本圖表示從觀測者8一側(cè)俯視觀察的狀態(tài)，層疊的長方形自上起順序表示上偏振片2、下偏振片3、第三反射偏振器15、反射偏振器4、第二反射偏振器14、第二下偏振片13、以及第二上偏振片12，并用箭頭表示其軸的方向。上偏振片2的透過軸設(shè)為45°。使用TN型液晶的液晶板1轉(zhuǎn)換偏振方向90°。為了高效率地透過轉(zhuǎn)換90°后的光，所以下偏振片3的透過軸設(shè)定為135°，使其與上偏振片2垂直。第三反射偏振器15的反射軸配置為45°，使其與下偏振片3的透過軸垂直。而且，反射偏振器4的反射軸，為了高效率地反射透過下偏振片3的光，使反射軸設(shè)定為與135°相同。第二下偏振片13的透過軸角度，根據(jù)反射與透過的比率，從反射偏振器4的反射軸僅偏移角度θ。并且，第二反射偏振器14的反射軸與第二上偏振片12的透過軸同時(shí)隨該角度從垂直偏移角度θ。即，第二反射偏振器14的反射軸和第二上偏振片12的透過軸都與第二下偏振片13的透過軸垂直。
這里，舉例表示使用TN型液晶顯示器的場合，然而即使使用STN型液晶顯示器，附加相位差板等的光學(xué)補(bǔ)償板而構(gòu)成場合也基本上同樣。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，其特征是具備在互相對置的基板間夾持液晶的第一和第二液晶板；在所述第一液晶板與所述第二液晶板之間設(shè)置的照明裝置；在所述第一液晶板與所述照明裝置之間設(shè)置的第一下偏振片；在所述第二液晶板與所述照明裝置之間設(shè)置的第二下偏振片；以及在所述照明裝置與所述第二下偏振片之間設(shè)置，反射特定方向的偏振光成分，透過其余的偏振光成分的反射偏振器。
2.按照權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其特征是在同一方向使所述第一下偏振片的透過軸與所述反射偏振器的反射軸一致，同時(shí)將所述第二下偏振片的透過軸設(shè)定成使其相對所述反射偏振器的反射軸構(gòu)成除90度以外的角度。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的液晶顯示裝置，其特征是具備設(shè)于所述反射偏振器與所述第二下偏振片之間的第二反射偏振器。
4.按照權(quán)利要求3所述的液晶顯示裝置，其特征是將所述第二反射偏振器的反射軸設(shè)定為使其與所述第二下偏振片的透過軸垂直。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的液晶顯示裝置，其特征是在所述第一下偏振片與所述照明裝置之間設(shè)置第三反射偏振器。
6.按照權(quán)利要求5所述的液晶顯示裝置，其特征是所述第三反射偏振器的反射軸與所述反射偏振器的反射軸垂直。
7.一種液晶顯示裝置，其特征是具備在互相對置的基板間夾持液晶的液晶板；設(shè)于所述液晶板背后的下偏振片；設(shè)于所述下偏振片背后的照明裝置；設(shè)于所述照明裝置背后一側(cè)，反射特定方向的偏振光成分，透過其余偏振光成分的反射偏振器，使所述下偏振片的透過軸與所述反射偏振器的反射軸一致。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高照明裝置的光利用效率，不管透過顯示方式或是反射顯示方式都提高亮度的液晶顯示裝置。在兩個(gè)液晶板之間配置照明裝置的導(dǎo)光板的液晶顯示裝置中，具有在第一液晶板與導(dǎo)光板之間設(shè)置第一下偏振片，在第二液晶板與導(dǎo)光板之間設(shè)置第二下偏振片，以及在導(dǎo)光板與第二下偏振片之間設(shè)置反射偏振器的構(gòu)成。因此，能夠提高照明裝置的光利用效率。進(jìn)而，在同一方向使第一下偏振片的透過軸和反射偏振器的反射軸一致，同時(shí)將第二下偏振片的透過軸設(shè)定成使其相對反射偏振器的反射軸構(gòu)成角度θ(但是，θ為除90度以外的角)。通過改變角度，就可以自由設(shè)定第二液晶板的反射與透射的比率。
文檔編號G02F1/13357GK1459654SQ0314278
公開日2003年12月3日 申請日期2003年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者山內(nèi)直史 申請人:精工電子有限公司