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JP3331903B2 - 表示素子及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

表示素子及びそれを用いた電子機器

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JP3331903B2
JP3331903B2 JP11934197A JP11934197A JP3331903B2 JP 3331903 B2 JP3331903 B2 JP 3331903B2 JP 11934197 A JP11934197 A JP 11934197A JP 11934197 A JP11934197 A JP 11934197A JP 3331903 B2 JP3331903 B2 JP 3331903B2
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light
polarization
polarized light
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千代明 飯島
俊彦 土橋
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to EP97306319A priority patent/EP0825477B1/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＴＮ（Twisted Nematic ）液晶や
ＳＴＮ（Super-Twisted Nematic ）液晶等の偏光軸を回
転させる透過偏光軸可変光学素子を利用した液晶表示素
子おいては、この透過偏光軸可変光学素子を２枚の偏光
板で挟んだ構造を採用していたので、光の利用効率が悪
く、特に反射型とすると暗い表示となり問題となってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は透過偏光軸可変光学素子を利用する表示素子におい
て、明るい表示が得られる表示素子を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】まず、図１、図２を参照
して本発明の原理を説明する。
【０００５】図１、図２は、本発明の表示素子の原理を
説明するための図である。なお、これらの図に示した液
晶表示素子は、本発明の原理を説明するためのものであ
り、本発明がこれらの図に示した液晶表示素子に限定さ
れるものでないことはいうまでもない。
【０００６】まず、図１を参照すると、この液晶表示素
子においては、透過偏光軸可変光学素子としてＴＮ液晶
１４０を使用している。ＴＮ液晶１４０の上側には偏光
板１３０が設けられている。この偏光板１３０は入射光
のうち所定の第１の方向の直線偏光の光を透過させ、そ
の第１の方向の直線偏光の光とは直交する方向の直線偏
光の光を吸収する。ＴＮ素子１４０の下側には、光散乱
層１５０、偏光分離器１６０、着色層１７０および反射
板１８０がこの順に設けられている。この液晶表示素子
の左側を電圧印加部１１０とし、右側を電圧無印加部１
２０として説明する。
【０００７】偏光分離器１６０は（１／４）λ板１６２
とコレステリック液晶層１６４とを備えている。コレス
テリック液晶は、その液晶のピッチと同一の波長を有す
る光であってその液晶と同一の回転方向の円偏光を反射
し、その他の光を透過する性質を有する。従って、例え
ば、コレステリック液晶層１６４に、ピッチが５０００
オングストロームで左回転のコレステリック液晶を用い
ると、波長５０００オングストロームの左円偏光は反射
し、右円偏光や他の波長の左円偏光は透過する素子が得
られる。さらに、左回転のコレステリック液晶を用い、
そのピッチを可視光の全波長範囲にわたってコレステリ
ック液晶内で変化させることにより、単一色だけでなく
白色光全部にわたって左円偏光を反射し、右円偏光を透
過する素子が得られる。
【０００８】このようなコレステリック液晶層１６４と
（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光分離器１６
０においては、（１／４）λ板１６２の側から所定の第
３の方向の直線偏光が入射すると（１／４）λ板１６２
によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４
で反射され、（１／４）λ板１６２によって再び所定の
第３の方向の直線偏光となって出射する。また、第３の
方向と直交する第２の方向の直線偏光が入射すると、
（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コレス
テリック液晶層１６４を透過する。また、コレステリッ
ク液晶層１６４の下側から入射した光に対しては、（１
／４）λ板１６２の上方に第２の方向の直線偏光を出射
する。
【０００９】このように、コレステリック液晶層１６４
と（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光分離器１
６０は、（１／４）λ板１６２側から入射した光のうち
所定の第２の方向の直線偏光成分を透過させ、所定の第
２の方向と直交する第３の方向の直線偏光成分を反射
し、コレステリック液晶層１６４側から入射した光に対
して（１／４）λ板１６２側に前記第２の方向の直線偏
光を出射可能な偏光分離手段である。なおこの機能を備
える偏光分離手段としては、上述のコレステリック液晶
層１６４と（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光
分離器１６０以外に、多層膜を積層したフィルムを利用
するもの（ＵＳＰ４，９７４，２１９）、ブリュースタ
ーの角度を利用して反射偏光と透過偏光とに分離するも
の（ＳＩＤ９２ ＤＩＧＥＳＴ 第４２７頁乃至第４２
９頁）、ホログラムを利用するもの、がある。
【００１０】再び、図１を参照すると、右側の電圧無印
加部１２０においては、自然光１２１が偏光板１３０に
よって、紙面に平行な方向の直線偏光となり、その後、
ＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９０゜捻られて紙面
に垂直な方向の直線偏光となり、（１／４）λ板１６２
によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４
で反射されて再び（１／４）λ板１６２に入射し、（１
／４）λ板１６２によって紙面に垂直な方向の直線偏光
となり、ＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９０゜捻ら
れて紙面に平行な方向の直線偏光となり、偏光板１３０
から紙面に平行な方向の直線偏光として出射する。この
ように、電圧無印加時においては、入射した光は偏光分
離器１６０によって吸収されるのではなく反射されるの
で明るい表示が得られる。なお、（１／４）λ板１６２
とＴＮ液晶１４０との間には光散乱層１５０を設けてい
るので、偏光分離器１６０からの反射光が鏡面状から白
色状になる。
【００１１】左側の電圧印加部１１０においては、自然
光１１１が偏光板１３０によって、紙面に平行な方向の
直線偏光となり、その後、ＴＮ液晶１４０を偏光方向を
変えずに透過し、（１／４）λ板１６２によって右円偏
光となり、コレステリック液晶層１６４を透過する。コ
レステリック液晶層１６４を透過した右円偏光の一部
は、着色層１７０によって反射されて再び（１／４）λ
板１６２に入射し、（１／４）λ板１６２によって紙面
に平行な方向の直線偏光となり、ＴＮ液晶１４０を偏光
方向を変えずに透過し、偏光板１３０から紙面に平行な
方向の直線偏光として出射する。また、コレステリック
液晶層１６４を透過した右円偏光の一部は、着色層１７
０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板
１８０によって反射され、その後、着色層１７０によっ
て吸収されつつ着色層１７０を透過し、コレステリック
液晶層１６４で反射され、着色層１７０によって吸収さ
れつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０によって再
び反射され、着色層１７０によって吸収されつつ着色層
１７０を透過し、コレステリック液晶層１６４を透過し
て（１／４）λ板１６２に入射し、（１／４）λ板１６
２によって紙面に平行な方向の直線偏光となり、ＴＮ液
晶１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光板１３０か
ら紙面に平行な方向の直線偏光として出射する。
【００１２】このように、電圧無印加部１２０において
は、偏光分離器１６０によって反射された光が光散乱層
１５０によって散乱されて白色状の出射光１２２とな
り、電圧印加部１１０においては、偏光分離器１６０を
透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光
１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られ
る。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の
全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、
反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって
着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００１３】次に、図２を参照すると、偏光分離器１６
０は（１／４）λ板１６２とコレステリック液晶層１６
４と（１／４）λ板１６６とを備えている。
【００１４】このようなコレステリック液晶層１６４の
両側に（１／４）λ板１６２、１６６を設けた偏光分離
器１６０においては、（１／４）λ板１６２の側から所
定の第１の方向の直線偏光が入射すると（１／４）λ板
１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層
１６４で反射され、（１／４）λ板１６２によって再び
所定の第３の方向の直線偏光となって出射する。また、
第１の方向と直交する第２の方向の直線偏光が入射する
と、（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コ
レステリック液晶層１６４を透過し、（１／４）λ板１
６６によって再び第２の方向の直線偏光となって射出す
る。また、（１／４）λ板１６６の下側から入射した光
に対しては、（１／４）λ板１６２の上方に第２の方向
の直線偏光を出射する。
【００１５】このように、コレステリック液晶層１６４
と（１／４）λ板１６２、１６６とを組み合わせた偏光
分離器１６０は、（１／４）λ板１６２側から入射した
光のうち所定の第２の方向の直線偏光成分を第２の方向
の直線偏光として透過させ、所定の第２の方向と直交す
る第３の方向の直線偏光成分を反射し、（１／４）λ板
１６６側から入射した光に対して（１／４）λ板１６２
側に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手
段である。なおこの機能を備える偏光分離手段として
は、上述のコレステリック液晶層１６４と（１／４）λ
板１６２、１６６とを組み合わせた偏光分離器１６０以
外に、多層膜を積層したフィルムを利用するもの（ＵＳ
Ｐ４，９７４，２１９）、ブリュースターの角度を利用
して反射偏光と透過偏光とに分離するもの（ＳＩＤ ９
２ ＤＩＧＥＳＴ 第４２７頁乃至第４２９頁）、ホロ
グラムを利用するものや、後述する特定方向の屈折率が
異なる層を交互に積層した偏光分離器がある。
【００１６】再び、図２を参照すると、右側の電圧無印
加部１２０の働きは図１の右側の電圧無印加部１２０の
働きと同じである。すなわち、自然光１２１が偏光板１
３０によって、紙面に平行な方向の直線偏光となり、そ
の後、ＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９０゜捻られ
て紙面に垂直な方向の直線偏光となり、（１／４）λ板
１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層
１６４で反射されて再び（１／４）λ板１６２に入射
し、（１／４）λ板１６２によって紙面に垂直な方向の
直線偏光となり、ＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９
０゜捻られて紙面に平行な方向の直線偏光となり、偏光
板１３０から紙面に平行な方向の直線偏光として出射す
る。このように、電圧無印加時においては、偏光分離器
１６０によって吸収されるのではなく反射されるので明
るい表示が得られる。なお、（１／４）λ板１６２とＴ
Ｎ液晶１４０との間には光散乱層１５０を設けているの
で、偏光分離器１６０からの反射光が鏡面状から白色状
になる。
【００１７】左側の電圧印加部１１０においては、自然
光１１１が偏光板１３０によって、紙面に平行な方向の
直線偏光となり、その後、ＴＮ液晶１４０を偏光方向を
変えずに透過し、（１／４）λ板１６２によって右円偏
光となり、コレステリック液晶層１６４を透過し、コレ
ステリック液晶層１６４を透過した右円偏光は（１／
４）λ板１６６によって紙面に平行な方向の直線偏光と
なる。直線偏光の一部は、着色層１７０によって反射さ
れて、（１／４）λ板１６６、コレステリック液晶層１
６４および（１／４）λ板１６２を再び透過し、紙面に
平行な方向の直線偏光としてＴＮ液晶１４０を偏光方向
を変えずに透過し、偏光板１３０から紙面に平行な方向
の直線偏光として出射する。また、（１／４）λ板１６
６から出射した直線偏光の一部は、着色層１７０によっ
て吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０に
よって反射され、その後、再び着色層１７０によって吸
収されつつ着色層１７０を透過し、（１／４）λ板１６
６、コレステリック液晶層１６４および（１／４）λ板
１６２を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光とし
てＴＮ液晶１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光板
１３０から紙面に平行な方向の直線偏光として出射す
る。
【００１８】このように、電圧無印加部１２０において
は、偏光分離器１６０によって反射された光が光散乱層
１５０によって散乱されて白色状の出射光１２２とな
り、電圧印加部１１０においては、偏光分離器１６０を
透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光
１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られ
る。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の
全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、
反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって
着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００１９】なお、上記においては、ＴＮ液晶１４０を
例にとって説明したが、ＴＮ液晶１４０に代えてＳＴＮ
液晶やＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringenc
e ）液晶等の他の透過偏光軸を電圧等によって変えられ
るものを用いても基本的な動作原理は同一である。
【００２０】図３及び図４を用いて、他の偏光分離器を
用いた場合の本発明の原理を説明する。
【００２１】図３は本発明に用いる偏光分離器の拡大斜
視図であり、図４は本発明の表示素子の原理を説明する
ための図である。なお、これらの図に示した液晶表示素
子は、本発明の原理を説明するためのものであり、本発
明がこれらの図に示した液晶表示素子に限定されるもの
でないことはいうまでもない。
【００２２】図４を参照すると、この液晶表示素子にお
いては、透過偏光軸可変光学素子としてＴＮ液晶１４０
を使用している。ＴＮ液晶１４０の上側には偏光板１３
０が設けられている。ＴＮ素子１４０の下側には、光散
乱層１５０、偏光分離器１９０、着色層１７０および反
射板１８０がこの順に設けられている。この液晶表示素
子の左側を電圧印加部１１０とし、右側を電圧無印加部
１２０として説明する。
【００２３】偏光分離器１９０は、図３に示すように異
なる２つの層１９１（Ａ層）び１９２（Ｂ層）とが交互
に積層された構造を有している。Ａ層１９１のＸ軸方向
（第１の方向）の屈折率（ｎＡＸ）とＹ軸方向の屈折率
（ｎＡＹ）とは異なる。Ｂ層１９２はＸ軸方向）の屈折
率（ｎＢＸ）とＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とは等し
い。また、Ａ層１９１のＹ軸方向の屈折率（ｎＡＹ）と
Ｂ層１９２のＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とは等しい。
【００２４】したがって、この偏光分離器１９０に入射
した光のうちＹ軸方向の直線偏光の光はこの偏光分離器
を通過し、Ｙ軸方向の直線偏光の光として出射する。
【００２５】一方、Ａ層１９１のＺ軸方向における厚み
をｔＡ、Ｂ層５２のＺ軸方向における厚みをｔＢとする
とし、入射光の波長をλとすると、
【００２６】
【数１】 ｔＡ・ｎＡＸ＋ｔＢ・ｎＢＸ＝λ／２ （１） となるようにすることによって波長λの光であって偏光
分離器１９０に入射した光のうちＸ軸方向の直線偏光の
光は、この偏光分離器１９０によってＸ軸方向の直線偏
光の光として反射される。
【００２７】そしてＡ層１９１のＺ軸方向における厚み
ｔＡおよびＢ層１９２のＺ軸方向における厚みｔＢを種
々変化させて、全可視波長範囲にわたって上記式（１）
が成立するようにすることにより、単一色だけでなく白
色光全部にわたってＸ軸方向の直線偏光の直線偏光の光
をＸ軸方向の直線偏光の光として反射し、Ｙ軸方向の光
をＹ軸方向の直線偏光の光として透過させる偏光分離器
が得られる。
【００２８】このような偏光分離器は、国際公開公報
（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されている。
【００２９】このような、所定の第３の方向（Ｘ軸方
向）の屈折率が異なる層を交互に積層した偏光分離器１
９０においては、ＴＮ液晶１４０の側から所定の第３の
方向の直線偏光が入射するとその光は偏光分離器１９０
で反射され、所定の第３の方向の直線偏光のまま出射す
る。また、第３の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方
向）の直線偏光が入射すると、偏光分離器１９０を透過
し、第２の直線偏光のまま出射する。また、反射板１８
０側から入射した光に対しては、ＴＮ液晶１４０側に第
２の方向の直線偏光を出射する。
【００３０】図４を参照すると、自然光１２１が偏光板
１３０によって、紙面に平行な方向の直線偏光となり、
その後、ＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９０゜捻ら
れて紙面に垂直な方向の直線偏光となり、偏光分離器１
９０よって反射され、紙面に垂直な方向の直線偏光のま
ま再びＴＮ液晶１４０によって偏光方向が９０゜捻られ
て紙面に平行な方向の直線偏光となり、偏光板１３０か
ら紙面に平行な方向の直線偏光として出射する。このよ
うに、電圧無印加時においては、偏光分離器１９０よっ
て吸収されるのではなく反射されるので明るい表示が得
られる。なお、偏光分離器１９０とＴＮ液晶１４０との
間には光散乱層１５０を設けているので、偏光分離器１
９０からの反射光が鏡面状から白色状になる。
【００３１】左側の電圧印加部１１０においては、自然
光１１１が偏光板１３０によって、紙面に平行な方向の
直線偏光となり、その後、ＴＮ液晶１４０及び偏光分離
器１９０を偏光方向を変えずに透過する。直線偏光の一
部は、着色層１７０によって反射されて、偏光分離器１
９０を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光のまま
ＴＮ液晶１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光板１
３０から紙面に平行な方向の直線偏光として出射する。
また、偏光分離器１９０から出射した直線偏光の一部
は、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を
透過し、反射板１８０によって反射され、その後、再び
着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過
し、偏光分離器１９０を再び透過し、紙面に平行な方向
の直線偏光としてＴＮ液晶１４０を偏光方向を変えずに
透過し、偏光板１３０から紙面に平行な方向の直線偏光
として出射する。
【００３２】このように、電圧無印加部１２０において
は、偏光分離器１９０によって反射された光が光散乱層
１５０によって散乱されて白色状の出射光１２２とな
り、電圧印加部１１０においては、偏光分離器１９０を
透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光
１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られ
る。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の
全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、
反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって
着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００３３】なお、上記においては、ＴＮ液晶１４０を
例にとって説明したが、ＴＮ液晶１４０に代えてＳＴＮ
液晶やＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringenc
e ）液晶等の他の透過偏光軸を電圧等によって変えられ
るものを用いても基本的な動作原理は同一である。
【００３４】本発明は上記原理に基づくものであり、本
発明によれば、透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段
と、前記透過偏光軸可変手段を挟むように配置された偏
光手段および偏光分離手段と、前記偏光分離手段に対し
て前記透過偏光軸可変手段の反対側に配置されており所
定の波長領域の光を透過させる着色層と、前記着色層を
透過した光を反射させる反射層と、を備え、前記偏光手
段は、その偏光手段に入射光した光のうち所定の方向の
直線偏光成分を出射する偏光手段であり、前記偏光分離
手段は、その偏光分離手段に入射した可視光領域の光
を、そのほぼ全波長範囲にわたって、且つ偏光成分に応
じて透過及び反射させる偏光分離手段であることを特徴
とする。
【００３５】本発明の表示素子においては、透過偏光軸
可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、前記偏光分離手
段から反射された光による第１の表示状態と、前記光学
素子からの所定の波長領域の光であって、前記偏光分離
手段を透過した光による第２の表示状態の２つの表示状
態が得られる。そして、第１の表示状態は、偏光分離手
段から反射された光による表示状態であるので明るい表
示となる。
【００３６】
【００３７】そして、可視光領域の全波長範囲の光に対
して上記第１および第２の表示状態が得られ、上記第１
の表示状態においては透明反射または白反射を得ること
ができ、上記第２の表示状態においては前記光学素子に
応じて可視光領域の全波長範囲において任意の色の表示
を得ることができる。
【００３８】そして、好ましくは、 前記光学素子が、
前記偏光分離手段側からの光のうち前記所定の波長領域
以外の波長領域の光を吸収し、前記所定の波長領域の光
を前記偏光分離手段に向かって反射可能であると共に前
記所定の波長領域の光を透過可能な光学素子である。
または、前記光学素子が、前記偏光分離手段側からの光
によって前記所定の波長領域の光を発光可能な光学素子
である。また、前記偏光分離手段としては入射光を偏光
成分に応じて透過及び吸収する偏光板を用いることがで
きる。
【００３９】
【００４０】また、その場合にあっては、前記光学素子
がホログラムを含むと好ましい。
【００４１】また、前記光学素子が蛍光体を含むと好ま
しい。
【００４２】また、前記液晶パネルがＴＮ液晶パネル、
ＳＴＮ液晶パネル及びＥＣＢ液晶パネルから選ばれると
好ましい。
【００４３】
【００４４】一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネル
と、前記一対の基板のうち一方の基板側に設けた偏光板
と、を具備する表示素子において、前記一対の基板のう
ち他方の基板側に配置されており各々厚みが異なる複数
の層が積層されてなる積層体と、前記積層体に対して前
記液晶パネルの反対側に配置されており所定の波長領域
の光を透過させる着色層と、前記着色層を透過した光を
反射させる反射層と、を備え、該複数の層の屈折率が、
互いに隣接する層相互間で、所定所定の方向においては
実質的に等しく、該所定方向と直交する方向においては
異なっていることを特徴とする。
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】また、本発明の電子機器は、表示装置を表
示部として含み、その表示部として上記のいずれかに記
載の表示装置を備えたことを特徴とする。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。
【００６０】（第１の実施の形態）図５は、本発明の第
１の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図であ
り、図５Ａは平面図、図５Ｂは分解断面図、図５Ｃは図
５ＢのＡ部の部分拡大断面図であり、図６乃至図８は、
本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説明するた
めの部分拡大平面図である。
【００６１】本実施の形態の液晶表示素子１０において
は、透過偏光軸可変光学素子としてＳＴＮセル２０を使
用している。ＳＴＮセル２０の上側には位相差フィルム
１４および偏光板１２がこの順に設けられている。ＳＴ
Ｎセル２０の下側には、拡散板３０、、偏光分離器４
０、カラーフィルタ６０および反射板５０がこの順に設
けられている。カラーフィルタ６０は反射板５０上に印
刷されて設けられている。ＳＴＮセル２０においては、
２枚のガラス基板２１、２２とシール部材２３とによっ
て構成されるセル内にＳＴＮ液晶２６が封入されてい
る。ガラス基板２１の下面には透明電極２４が設けら
れ、ガラス基板２２の上面には透明電極２５が設けられ
ている。透明電極２４、２５としては、ＩＴＯ（Indium
Tin Oxide）や酸化錫等を用いることができる。位相差
フィルム１４は、色補償用の光学異方体として用いてお
り、ＳＴＮセル２０で発生する着色を補正するために使
用している。
【００６２】図５Ｃに示すように、反射板５０は、基板
５２上にアルミニウムや銀等の蒸着膜５４を形成するこ
とによって製造される。基板５２としては、ガラス基
板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）基板又はＰ
Ｃ（ポリカーボネート）基板等を使用する。基板５２と
して、ＰＥＴ基板を使用した場合には、ＰＥＴ基板の表
面を荒らしてからアルミニウムや銀等の蒸着膜５４を形
成してもよい。
【００６３】図５Ａに示すように、本実施の形態の液晶
表示素子１０は、ドット部２１０とアイコン部２４０と
の２つの表示領域を備えている。
【００６４】ドット部２１０は、２行のドット行表示部
２２０、２３０を備えており、ドット行表示部２２０、
２３０にそれぞれ対応してカラーフィルタ６２０、６３
０が反射板５０上に設けられている。図７に示すよう
に、ドット行表示部２２０はドット表示部２２１乃至２
２４等から構成され、ドット行表示部２３０はドット表
示部２３１乃至２３４等から構成され、ドット表示部２
２１乃至２２４および２３１乃至２３４のそれぞれには
１つの文字または１つの記号がそれぞれ表示される。
【００６５】アイコン部２４０は、図６に示すように、
３つのアイコン２４１乃至２４３を備えており、アイコ
ン２４１乃至２４３にそれぞれ対応してカラーフィルタ
６４１乃至６４３が反射板５０上に設けられている。
【００６６】本実施の形態における偏光分離器４０とし
ては、図２及び図４を用いて説明した偏光分離器、すな
わち、ＳＴＮセル２０側から入射した光のうち所定の第
２の方向の直線偏光成分を第２の方向の直線偏光として
透過させ、所定の第２の方向と直交する第３の方向の直
線偏光成分を反射し、カラーフィルタ５０側から入射し
た光に対してＳＴＮセル２０側に前記第２の方向の直線
偏光を出射可能な偏光分離器を使用する。
【００６７】この機能を備える偏光分離器としては、２
枚の（１／４）λ板の間にコレステリック液晶層を挟ん
だもの、多層膜を積層したフィルムを利用するもの、ブ
リュースターの角度を利用して反射偏光と透過偏光とに
分離するもの、ホログラムを利用するものや国際公開公
報（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されたものあるが、
本実施の形態では、図３を用いて説明した偏光分離器１
９０つまり、国際公開公報（ＷＯ９５／１７６９２）に
開示されたものを使用する。
【００６８】なお、本実施の形態における偏光分離器４
０として、図１を用いて説明した偏光分離器、すなわ
ち、ＳＴＮセル２０側から入射した光のうち所定の第２
の方向の直線偏光成分を透過させ、所定の第２の方向と
直交する第３の方向の直線偏光成分を反射し、カラーフ
ィルタ５０側から入射した光に対してＳＴＮセル２０側
に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離器を
使用することもできる。
【００６９】次に、本実施の形態の液晶表示素子１０の
動作を説明する。
【００７０】電圧無印加領域においては、自然光が偏光
板１２によって、所定の方向の直線偏光となり、その
後、ＳＴＮセル２０によって偏光方向が所定の角度捻ら
れた直線偏光となり、偏光分離器４０で吸収されずに反
射され、ＳＴＮセル２０によって偏光方向が所定の角度
捻られ、偏光板１２から直線偏光として出射する。この
ように、電圧無印加時においては、偏光分離器４０によ
って吸収されずに反射されるので明るい表示が得られ
る。なお、ＳＴＮセル２０と偏光分離器４０との間には
拡散板３０を設けているので、偏光分離器４０からの反
射光が鏡面状から白色状になる。
【００７１】電圧印加領域においては、自然光が偏光板
１２によって、所定の方向の直線偏光となり、その後、
ＳＴＮセル２０および拡散板３０を直線偏光として透過
し、偏光分離器４０も直線偏光として透過する。透過し
た直線偏光の一部は、カラーフィルタ６０によって着色
して反射されて、偏光分離器４０、拡散板３０、ＳＴＮ
セル２０および偏光板１２を透過し、直線偏光として出
射する。また、偏光分離器４０を透過した直線偏光の他
の一部は、直線偏光として、カラーフィルタ６０によっ
て吸収されつつカラーフィルタ６０を透過し、反射板５
０によって反射され、その後、再びカラーフィルタ６０
によって吸収されつつカラーフィルタ６０を透過し、偏
光分離器４０、拡散板３０、ＳＴＮセル２０および偏光
板１２を透過し、直線偏光として出射する。
【００７２】このように、電圧無印加領域においては、
偏光分離器４０によって反射された光が拡散板３０によ
って散乱されて白色状の直線偏光となって出射し、電圧
印加領域においては、偏光分離器４０を透過した光がカ
ラーフィルタ６０で着色されてカラーの直線偏光となっ
て出射する。従って、白地にカラーの表示が得られる。
カラーフィルタの一部に黒を使用すればその部分におい
ては可視光領域の全波長が吸収されるので、部分的な黒
表示とすることができる。また、反射板５０を設けてい
るので、カラーフィルタ６０によるカラー表示が明るく
なる。
【００７３】本実施の形態の液晶表示素子１０において
は、ＳＴＮセル２０を構成するガラス基板２２の外側に
偏光分離器４０を設け、さらにその外側にカラーフィル
タ６０および反射板５０を設けている。従って、ガラス
基板２２の厚みに起因して表示が２重となるいわゆるパ
ララックスが生じやすくなる。そのために、本実施の形
態においては、カラーフィルタ６０を表示パターンに対
応させ、表示パターンよりも多少大きめに設けている。
【００７４】そして、画面には複数色のカラー表示をす
るが、同じ表示パターンにはいつも同じ色を表示するよ
うにしている。
【００７５】このことを、図６乃至図８を参照してさら
に説明する。
【００７６】まず、図６に示すように、アイコン部２４
０においては、３つのアイコン２４１乃至２４３にそれ
ぞれ対応してカラーフィルタ６４１乃至６４３を設ける
が、カラーフィルタ６４１乃至６４３をアイコン２４１
乃至２４３よりもそれぞれ多少大きめにする。そしてカ
ラーフィルタ６４１乃至６４３間にはそれぞれ隙間を設
ける。このようにすれば、アイコン２４１乃至２４３単
位のカラー表示となり、各アイコン２４１乃至２４３の
それぞれはいつも同じ色の表示となり、多少パララック
スがあっても、アイコン２４１乃至２４３の表示を見て
いる限りにおいては、パララックスが気にならない。
【００７７】また、図７に示すように、ドット部２１０
は、２行のドット行表示部２２０、２３０を備えている
が、この２行のドット行表示部２２０、２３０にそれぞ
れ対応してカラーフィルタ６２０、６３０を設け、カラ
ーフィルタ６２０をドット行表示部２２０を構成するド
ット表示部２２１乃至２２４よりも多少大きくし、カラ
ーフィルタ６３０をドット行表示部２３０を構成するド
ット表示部２３１乃至２３４よりも多少大きくし、カラ
ーフィルタ６２０と６３０との間には隙間を設けてい
る。このようにすれば、ドット行表示部２２０、２３０
単位の表示となり、各ドット行表示部２２０、２３０の
それぞれはいつも同じ色の表示となるので、多少パララ
ックスがあっても、行単位のドット行表示部２２０、２
３０の表示を見ている限りにおいては、パララックスが
気にならない。
【００７８】なお、このように、本実施の形態において
は、行単位にカラーフィルタをそれぞれ設けたが、列単
位にカラーフィルタをそれぞれ設けて列単位のカラー表
示としてもよい。
【００７９】また、図８に示すように、カラーフィルタ
６２１乃至６２４および６３１乃至６３４をドット表示
部２２１乃至２２４および２３１乃至２３４にそれぞれ
対応して設け、カラーフィルタ６２１乃至６２４および
６３１乃至６３４をドット表示部２２１乃至２２４およ
び２３１乃至２３４よりも多少大きくし、カラーフィル
タ６２１乃至６２４および６３１乃至６３４間にはそれ
ぞれ隙間を設けることもできる。
【００８０】このようにすれば、ドット表示部２２１乃
至２２４および２３１乃至２３４単位の表示、すなわ
ち、１つの文字または１つの記号単位の表示となり、１
つの文字または１つの記号単位はいつも同じ色の表示と
なるので、多少パララックスがあっても、１つの文字ま
たは１つの記号単位で表示を見ている限りにおいては、
パララックスが気にならない。
【００８１】（第２の実施の形態）図９は、本発明の第
２の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図であ
り、図９Ａは平面図、図９Ｂは分解断面図である。
【００８２】上記第１の実施の形態においては、基板５
２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成
し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けている
のに対し、本実施の形態においては、ガラス基板やＰＥ
Ｔ基板等からなる基板５６の上側にカラーフィルタ６０
を印刷し、基板５６の下側にアルミニウム等を蒸着して
反射層を形成した点が第１の実施の形態と異なるが他の
点は同様である。
【００８３】（第３の実施の形態）図１０は、本発明の
第３の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図で
あり、図１０Ａは平面図、図１０Ｂは分解断面図であ
る。
【００８４】上記第１の実施の形態においては、反射板
５０上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに
対し、本実施の形態においては、偏光分離器４０として
の国際公開公報ＷＯ９５／１７６９２に開示された偏光
分離器の下面にカラーフィルタ６０を印刷して設けた点
が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。 （第４の実施の形態）図１１は、本発明の第４の実施の
形態の液晶表示素子を説明するための図であり、図１１
Ａは平面図、図１１Ｂは分解断面図である。
【００８５】上記第１の実施の形態においては、反射板
５０上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに
対し、本実施の形態においては、反射板５０上にカラー
フィルタ６０に代えて蛍光塗料６２を設けた点が第１の
実施の形態と異なるが他の点は同様である。蛍光塗料６
２を適宜選択して複数色のカラー表示を行うが、同じ表
示パターンにはいつも同じ色を表示するようにする。
【００８６】（第５の実施の形態）図１２は、本発明の
第５の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図で
あり、図１２Ａは平面図、図１２Ｂは分解断面図であ
る。
【００８７】上記第１の実施の形態においては、基板５
２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成
し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けている
のに対し、本実施の形態においては、ＰＥＴ等からなる
フィルム７０を複数の色に選択的に染色してカラーフィ
ルタ７６を形成し、フィルム７０の下側にアルミニウム
等の蒸着膜７４を形成して反射層を設けた点が第１の実
施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００８８】（第６の実施の形態）図１３は、本発明の
第６の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図で
あり、図１３Ａは平面図、図１３Ｂは分解断面図であ
り、図１４、図１５は、本発明の第６の実施の形態の液
晶表示素子を説明するための平面図である。
【００８９】上記第１の実施の形態においては、基板５
２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成
し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けている
のに対し、本実施の形態においては、異なった色が発色
する発色領域８２を選択的に設けたホログラム８０を偏
光分離器４０と反射板５０との間に設けた点が第１の実
施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００９０】本実施の形態においては、発色領域８２の
発色を適宜選択して複数色のカラー表示を行うが、同じ
表示パターンにはいつも同じ色を表示するようにする。
例えば、図１４に示すように、アイコンに対応する領域
のみ互いに異なる色の発色領域８０２、８０４、８０６
とし、他の領域は同一色の発色領域８４とすることもで
きる。また、図１５に示すように、複数ドット毎に縦に
異なる色の発色領域８１２、８１４、８１６、８２２、
８２４、８２６等を設けてもよい。
【００９１】（第７の実施の形態）図１６は、本発明の
第７の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図で
あり、図１６Ａは平面図、図１６Ｂは分解断面図、図１
６Ｃは部分拡大平面図である。
【００９２】上記第１の実施の形態においては、ＳＴＮ
セル２０の下側の基板としてガラス基板２２を用い、ま
た、基板５２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板
５０を形成し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して
設けているのに対し、本実施の形態においては、ＳＴＮ
セル２０の下側の基板としてプラスチックフィルム２８
を用い、また、偏光分離器４０の下面にカラーフィルタ
７０を設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は
同様である。
【００９３】第１の実施の形態においては、ＳＴＮセル
２０の下側の基板としてガラス基板２２を用いているの
で、ガラス基板の厚みに起因するパララックスが生じる
が、本実施の形態のように、ＳＴＮセル２０の下側の基
板としてプラスチックフィルム２８を用いれば、その厚
みを薄くできるので、視差がほとんどなくなりパララッ
クスがほとんど生じなくなる。その結果、図１６Ｃに示
すように、１画素毎に異なる色のカラーフィルター（７
１０、７２０、７３０、７４０）を設けることができ
る。
【００９４】（第８の実施の形態）図１７は、本発明の
表示素子を搭載した携帯電話の例である。この携帯電話
９００においては、実施の形態１の表示素子を表示部９
０１として用いている。
【００９５】本実施の形態においては、第１の実施の形
態の表示素子を用いたが、用途によって第１〜第７の実
施の形態で述べた表示素子のいずれかを用いることがで
きる。
【００９６】また、本実施の形態においては携帯電話を
例示したが、本発明の表示素子は、パーソナルコンピュ
ータ、カーナビゲーション、電子手帳等の各種電子機器
に用いることができる。
【００９７】
【発明の効果】本発明の表示素子においては、透過偏光
軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、偏光分離手段
から反射された光による第１の表示状態と、光学素子か
らの所定の波長領域の光であって、偏光分離手段を透過
した光による第２の表示状態の２つの表示状態が得られ
る。そして、第１の表示状態は、第２の偏光分離手段か
ら反射された光による表示状態であるので明るい表示の
表示素子が得られる。
【００９８】そして、偏光分離手段を、可視光領域のほ
ぼ全波長範囲の光に対して、前記偏光分離手段が、可視
光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、その偏光分離手
段に入射した光をその偏光成分に応じて透過及び反射さ
せる偏光分離手段とすることにより、可視光領域の全波
長範囲の光に対して上記第１および第２の表示状態が得
られ、上記第１の表示状態においては透明反射または白
反射を得ることができ、上記第２の表示状態においては
前記光学素子に応じて可視光領域の全波長範囲において
任意の色の表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示素子の原理を説明するための図で
ある。
【図２】本発明の表示素子の原理を説明するための図で
ある。
【図３】本発明の表示素子に用いる偏光分離器の拡大斜
視図である。
【図４】本発明の表示素子の原理を説明するための図で
ある。
【図５】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説
明するための図であり、図５Ａは平面図、図５Ｂは分解
断面図、図５Ｃは図５ＢのＡ部の部分拡大断面図であ
る。
【図６】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説
明するための部分拡大平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説
明するための部分拡大平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説
明するための部分拡大平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の液晶表示素子を説
明するための図であり、図９Ａは平面図、図９Ｂは分解
断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための図であり、図１０Ａは平面図、図１０Ｂ
は分解断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための図であり、図１１Ａは平面図、図１１Ｂ
は分解断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための図であり、図１２Ａは平面図、図１２Ｂ
は分解断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための図であり、図１３Ａは平面図、図１３Ｂ
は分解断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための平面図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための平面図である。
【図１６】本発明の第７の実施の形態の液晶表示素子を
説明するための図であり、図１６Ａは平面図、図１６Ｂ
は分解断面図、図１６Ｃは部分拡大平面図である。
【図１７】本発明の電子機器の分解斜視図。
【符号の説明】
１０…液晶表示素子 １２、１３０…偏光板 １４…位相差フィルム ２０…ＳＴＮセル ２１、２２…ガラス基板 ２６…ＳＴＮ液晶 ３０…拡散板 ４０、１９０…偏光分離器 ５０、１８０…反射板 ５２、５６…基板 ５４、５８、７４…蒸着膜 ６０、６２０〜６２４、６３０〜６３４、６４１〜６４
３…カラーフィルタ １１０…電圧印加部 １２０…電圧無印加部 １１１、１２１…自然光 １１２、１２２…出射光 １４０…ＴＮ液晶 １５０…光散乱層 １６２、１６６…（１／４）λ板 １６４…コレステリック液晶層 １７０…着色層 ２１０…ドット部 ２２１〜２２４、２３１〜２３４…ドット表示部 ２４０…アイコン部 ２４１〜２４３…アイコン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−230371（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−297280（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230362（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−188831（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/13 505 G02F 1/13363 G09F 9/00 - 9/46

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段
    と、 前記透過偏光軸可変手段を挟むように配置された偏光手
    段および偏光分離手段と、 前記偏光分離手段に対して前記透過偏光軸可変手段の反
    対側に配置されており、所定の波長領域の光を透過させ
    る着色層と、 前記着色層を透過した光を反射させる反射層と、を備
    え、 前記偏光手段は、その偏光手段に入射光した光のうち所
    定の方向の直線偏光成分を出射する偏光手段であり、 前記偏光分離手段は、その偏光分離手段に入射した可視
    光領域の光を、そのほぼ全波長範囲にわたって、且つ偏
    光成分に応じて透過及び反射させる偏光分離手段である
    ことを特徴とする表示素子。
  2. 【請求項２】前記液晶パネルがＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ
    液晶パネル及びＥＣＢ液晶パネルから選ばれることを特
    徴とする請求項１に記載の表示素子。
  3. 【請求項３】一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネル
    と、前記一対の基板のうち一方の基板側に設けた偏光板
    と、を具備する表示素子において、 前記一対の基板のうち他方の基板側に配置されており複
    数の層が積層されてなる積層体と、 前記積層体に対して前記液晶パネルの反対側に配置され
    ており所定の波長領域の光を透過させる着色層と、 前記着色層を透過した光を反射させる反射層と、を備
    え、 該複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、所
    定の方向においては実質的に等しく、該所定方向と直交
    する方向においては異なっていることを特徴とする表示
    素子。
  4. 【請求項４】表示部を備えた電子機器において、 前記表示部として請求項１乃至請求項３のいずれかに記
    載の表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
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