WO1998057221A1

WO1998057221A1 - Affichage et dispositif electronique

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Publication number: WO1998057221A1
Application number: PCT/JP1998/002490
Authority: WO
Inventors: Chiyoaki Iijima
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1998-12-17
Also published as: US6300989B1; TW528905B; CN1122869C; JP3584471B2; CN1229478A

Description

明細書表示装置及び電子機器技術分野

本発明は表示装置の技術分野に関し、特に偏光板、反射偏光子等の偏光分離器を備えており、外光を反射して表示を行う反射型の液晶表示装置等の表示装置及びそれを用いた携帯電話や時計等の電子機器の技術分野に関する。背景技術

従来の T N (Twi sted Nematic) 液晶や S T N ( Super-Twisted Nematic) 液晶等の透過光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装置においては、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る。

このような構成によれば、液晶の表示画面側にある第 1偏光板を特定方向の偏光成分のみが透過し、他の偏光成分は、この第 1偏光板により吸収される。第 1 偏光板を透過した光は、液晶に印加される電圧に応じて変化する液晶の配向状態に応じて、その偏光方向が選択的に変化させられ、液晶の他方の側にある第 2偏光板に入射する。

そして、この外光は、例えばノーマリ一ホワイトモードであれば各画素について、（ i ) 液晶に電圧が印加されない状態では、この液晶から出射した光が第 2 偏光板を透過し、更にその裏側にある反射板により反射された後、再び第 2偏光板、液晶及び第 1偏光板を透過して、液晶表示装置の表示画面から表示光として出射され、（ i i ) 液晶に電圧が印加された状態では、この液晶を出射した光が第 2偏光板で吸収され、最終的に表示画面から表示光は出射されない。

このように、表示画面から入射する外光を装置内部に設けられた反射膜で反射しつつ、その光路上に配置された液晶、偏光板等を用いて表示画面から出射する表示光の光量を画素毎に制御することにより、反射型表示が行われる。発明の開示

しかしながら、偏光分離器の一例たる偏光板は、入射光のうち特定の偏光軸方向と異なる方向の偏光成分を吸収することにより偏光を行うので、光の利用効率が悪く、暗い反射型表示となってしまうという問題がある。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、液晶等の透過偏光軸可変光学素子を利用する表示装置において、少なくとも外光を用いた反射表示時や透過表示時に明るい表示を行える表示装置及びこれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の上記課題は、透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段と、該透過偏光軸可変手段の一方の側に配置されており、第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光のうち、波長領域 Δえの成分を反射し且つ該波長領域△人とは異なる波長領域一 Δえの成分を透過させる第 1の偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に配置されており、第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 2の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収する第 2の偏光分離手段とを備えた表示装置により達成される。

本発明の表示装置によれば、外光を利用して反射型表示を行う場合には、第 1 の偏光分離手段側から外光が入射される。第 1の偏光分離手段が、入射した外光のうち第 1の方向の直線偏光成分の光を透過偏光軸可変手段の側に透過させる。そして、第 1の方向と異なる所定方向（例えば、第 1の方向と直交又はほぼ直交する方向）の直線偏光成分のうち波長領域△人の成分の光を反射すると共に、この波長領域 Δえとは異なる波長領域—厶ぇ（例えば、波長領域△えを除く全可視光領域）の成分の光を透過させる。次に、第 2の偏光分離手段は、第 1の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段を介して入射した光のうち、第 2の方向の直線偏光成分の光を、透過偏光軸可変手段と反対側に透過させ、第 2の方向とは異なる所定方向（例えば、第 2の方向と直交又はほぼ直交する方向）の直線偏光成分の光を反射又は吸収する。ここで、第 2の偏光分離手段により反射された光は、上記順番と逆順で、透過偏光軸可変手段及び第 1の偏光分離手段を通過する。或いは、第 2の偏光分離手段を透過した後に別途反射板等により反射された光は、上記順番と逆順で、第 2の偏光分離手段、透過偏光軸可変手段及び第 1の偏光分離手段を通過する。以上の結果、第 1の偏光分離手段からは、透過偏光軸可変手段における透過軸の方向に応じて選択的に、波長領域一△人の成分又は全波長領域の成分の光のいずれか一方が出射される。そして、当該表示装置内部から出射される光と共に、入射した外光の所定方向の直線偏光成分のうちの波長領域 Δえの成分が当該表示装置内部に進入することなく第 1の偏光分離手段で反射され、表示が明るくなる。但し、この波長領域△えの成分の光は、透過偏光軸可変手段における透過軸の方向と関係なく反射されるため、表示コントラストには寄与しない。

このように、第 1の偏光分離手段は、入射した外光の所定方向の直線偏光成分のうちの波長領域 Δ人の成分を反射することにより、偏光分離を行う。このため、一方の方向の直線偏光成分を透過しこの一方の直線偏光成分と直交する他方の直線偏光成分を吸収することにより偏光分離を行う偏光板を使用する従来の表示装置と比較して、偏光分離手段により反射された直線偏光成分を表示光として利用することになるので、明るい反射型の表示が得られる。特に、第 1の偏光分離手段について、波長領域— Δえを設計段階で選択することにより、所望のカラーの反射型表示（例えば、白背景に青色表示）を行うことが可能となる。

他方、光源を利用して透過型表示を行う場合には、例えば第 2の偏光分離手段側から光源光が入射される。第 2の偏光分離手段が、入射した光源光のうち第 2 の方向の直線偏光成分の光を透過偏光軸可変手段の側に透過させ、第 2の方向と異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収する。更に、第 1の偏光分離手段は、第 2の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段を介して入射した光のうち、第 1の方向の直線偏光成分の光を、透過偏光軸可変手段と反対側に透過させる。そして、第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分のうち波長領域△入の成分の光を反射すると共に、波長領域一 Δ人の成分の光を透過させる。以上の結果、第 1の偏光分離手段からは、透過偏光軸可変手段における透過軸の方向に応じて選択的に、波長領域一 Δえの成分又は全波長領域の成分の光のいずれか一方が出射される。尚、出射される光源光と透過偏光軸可変手段における透過軸の方向との関係は、上述の反射型表示を行う場合と比べて逆転する（即ち、所謂ポジネガ反転する）。また、この場合にも、当該表示装置内部から出射される光源光と共に、入射した外光の所定方向の直線偏光成分のうちの波長領域△えの成分が当該表示装置内部に進入することなく第 1の偏光分離手段で反射され、表示が明るくなる。

以上の結果、本発明の表示装置により、少なくとも外光を用いた反射型や透過型の明るい表示を行うことが可能となる。

本発明の表示装置の一の態様によれば、前記第 2の偏光分離手段は、前記第 2 の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光を吸収する偏光板からなる。

この態様によれば、偏光板は、入射した光のうち第 2の方向の直線偏光成分を第 2の方向の直線偏光成分として透過させ、第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分を吸収する。従って、偏光板を透過する光に基づいて表示を行える。この態様では更に、前記第 2の偏光分離手段に対し前記透過偏光軸可変手段と反対側に、反射手段を更に備えるようにしてもよい。

このように構成すれば、第 2の偏光分離手段を透過した光が、反射手段により反射される。従って、反射手段により反射されたこの光が、第 2の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段を介して、表示光として第 1の偏光分離手段の側から選択的に出射されるため、鮮明な反射型表示を行える。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記第 1の偏光分離手段は、前記第 1 の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 1の方向と直交する方向の直線偏光成分のうち前記波長領域 Δえの成分の光を反射する反射偏光子からなるこの態様によれば、反射偏光子が、入射した光のうち第 1の方向の直線偏光成分を第 1の方向の直線偏光成分として透過させる。そして、第 1の方向と直交する方向の直線偏光成分の光のうち、波長領域 Δえの成分を該直交する方向の直線偏光成分として反射し、且つ波長領域一 Δえの成分を該直交する方向の直線偏光成分として透過させる。従って、外光を入射した場合、当該反射偏光子を透過した波長領域— Δ λの成分が、透過偏光軸可変手段及び第 2の偏光分離手段を介して第 1の偏光分離手段から表示光として出射されて、特定色の表示が行われる。或いは、第 2の偏光分離手段側から光源光を入射した場合、当該反射偏光子を透過した波長領域一 Δえの成分が、選択的に表示光として出射されて、特定色の表示が行われる。

この態様では更に、前記反射偏光子は、複屈折性を有する第 1層と、該第 1層の複数の屈折率のうちのいずれか一つに実質的に等しい屈折率を有すると共に複屈折性を有しない第 2層とが交互に積層された積層体からなるようにしてもよいこのような構成の反射偏光子においては、反射偏光子の一方の主面に対して積層方向から入射された光のうち第 1の方向の直線偏光成分の光は第 1の方向の直線偏光成分の光として反対側の他方の主面側に透過する。そして、第 1の方向と直交する方向の直線偏光成分の光のうち、波長領域 Δ λの成分は、該直交する方向の直線偏光成分の光として反射され、且つ波長領域一 Δ λの成分は、該直交する方向の直線偏光成分の光として透過される。また、反射偏光子の他方の主面に対して積層方向から入射された光のうち第 1の方向の直線偏光成分の光は第 1の方向の直線偏光成分の光として反対側の一方の主面側に透過する。そして、第 1 の方向と直交する方向の直線偏光成分の光のうち、波長領域△えの成分は、該直交する方向の直線偏光成分の光として反射され、且つ波長領域— Δえの成分は、該直交する方向の直線偏光成分の光として透過される。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記第 2の偏光分離手段は、前記第 2 の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光を反射する反射偏光子からなる。

この態様によれば、反射偏光子が、入射した光のうち第 2の方向の直線偏光成分を第 2の方向の直線偏光成分として透過させる。そして、第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分を該直交する方向の直線偏光成分として反射する。従って、当該反射偏光子を透過する光に基づいて表示を行える。

この態様では更に、前記反射偏光子は、複屈折性を有する第 1層と、該第 1層の複数の屈折率のうちのいずれか一つに実質的に等しい屈折率を有すると共に複屈折性を有しない第 2層とが交互に積層された積層体からなるようにしてもよいこのような構成の反射偏光子においては、反射偏光子の一方の主面に対して積層方向から入射された光のうち第 2の方向の直線偏光成分の光は第 2の方向の直線偏光成分の光として反対側の他方の主面側に透過する。そして、第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光は、該直交する方向の直線偏光成分の光として反射される。また、反射偏光子の他方の主面に対して積層方向から入射された光のうち第 2の方向の直線偏光成分の光は第 2の方向の直線偏光成分の光として反対側の一方の主面側に透過する。そして、第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光は、該直交する方向の直線偏光成分の光として反射される。

この第 2の偏光分離手段を反射偏光子から構成する態様では或いは、前記第 2 の偏光分離手段に対し前記透過偏光軸可変手段と反対側に、光吸収手段を更に備えてもよい。

この態様によれば、前述のように第 1の偏光分離手段の側から外光を入射した場合に、第 1の偏光分離手段を透過した光のうち、第 2の偏光分離手段を透過した光が光吸収手段により吸収される。従って、この第 2の偏光分離手段を透過した光が、第 2の偏光分離手段で反射される光に混じって出射されるのを防ぐことが出来るため、鮮明な反射型表示を行える。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記第 1の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段の間に、透光性の光拡散層を更に備える。

この態様によれば、第 1の偏光分離手段を透過し、表示光として出射される光により、鏡面状態でない（紙状の）表示を行える。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記透過偏光軸可変手段及び前記第 2 の偏光分離手段の間に、透光性の光拡散層を更に備える。

この態様によれば、第 1の偏光分離手段側を透過し、表示光として出射される光により、鏡面状態でない（紙状の）表示を行える。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記透過偏光軸可変手段を照らす光源を更に備える。

この態様によれば、一方で、主に明所における外光を利用した反射型表示を行い、他方で、主に暗所におけるバックライト等の光源を利用した透過型表示を行うことも可能となる。後者の場合、前述のように光源からの光を第 1及び第 2の偏光分離手段を透過させ、表示光として出射させるように構成すればよい。

本発明の表示装置の他の態様によれば、前記透過偏光軸可変手段が、液晶装置を備える。即ち、当該表示装置は、液晶表示装置として構成される。

この場合、前記液晶装置が、 T N液晶装置、 S T N液晶装置または E C B (E1 ectrical ly Control led Birefringence)液晶装置であってもよい。このように構成すれば、明るい高品位の反射型表示を比較的容易に行える。なお、この S T N 液晶装置には、色補償用光学異方体を用いる S T N液晶装置も含んでいる。

本発明の上記課題は、上述した本発明の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器によっても達成される。

本発明の電子機器によれば、上述の本発明の表示装置を備えているので、少なくとも外光による反射型や透過型の明るい表示を行うことが可能な各種の電子機器を実現できる。尚、本発明の電子機器は、その用途によっては、上述した各種態様のうちいずれかの表示装置を搭載してもよい。

本発明の上記課題は、透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段と、該透過偏光軸可変手段の一方の側に配置されており、第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射する第 1の偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に配置されており、第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 2の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収する第 2の偏光分離手段とを備えたことを特徴とする表示装置によっても達成される。

この態様によれば、第 1の偏光分離手段は、入射した光のうち第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させ、第 1の方向と異なる所定方向（例えば、第 1の方向と直交又はほぼ直交する方向）の直線偏光成分の光を反射する。次に、第 2の偏光分離手段は、入射した光のうち、第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させ、第 2の方向とは異なる所定方向（例えば、第 2の方向と直交又はほぼ直交する方向）の直線偏光成分の光を反射又は吸収する。以上の結果、第 1の偏光分離手段からは、透過偏光軸可変手段における透過軸の方向に応じて選択的に、全波長領域の成分の光が出射されるか又は何等の光も出射されない。即ち、前述した本発明において、波長領域△えが少なくとも全可視光領域を含み、波長領域一△えが少なくとも可視光領域に存在しない場合に相当する。

このように、第 1の偏光分離手段は、入射した光のうち、第 1の直線偏光成分とは異なる直線偏光成分の成分を反射することにより、偏光分離を行う。このため、一方の方向の直線偏光成分を透過しこの一方の直線偏光成分と直交する他方の直線偏光成分を吸収することにより偏光分離を行う偏光板を使用する従来の表示装置と比較して、偏光分離手段により反射された直線偏光成分を表示光として利用することになるので、明るい反射型の表示（例えば、白背景に黒色表示）が得られる。

他方、光源を利用して透過型表示を行う場合には、例えば、第 2の偏光分離手段側から光源光が入射される。第 2の偏光分離手段が、入射した外光のうち第 2 の方向の直線偏光成分の光を透過偏光軸可変手段の側に透過させ、第 2の方向と異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収する。次に、第 1の偏光分離手段は、第 2の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段を介して入射した光のうち、第 1の方向の直線偏光成分の光を、透過偏光軸可変手段と反対側に透過させ、第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射する。以上の結果、第 1の偏光分離手段からは、透過偏光軸可変手段における透過軸の方向に応じて選択的に、全波長領域の成分の光が出射されるか又は何等の光も出射されない。尚、この場合にもポジネガ反転する。

本発明の上記課題は、透過偏光軸可変光学素子と、該透過偏光軸可変光学素子の一方の側に配置されており、反射により偏光分離を行う型の第 1の偏光分離器と、該透過偏光軸可変光学素子の他方の側に配置されており、反射又は吸収により偏光分離を行う型の第 2の偏光分離器とを備えたことを特徴とする表示装置によっても達成される。

この表示装置によれば、少なくとも第 1の偏光分離器は、反射により、即ち特定方向とは異なる直線偏光成分を反射することにより、偏光分離を行うため、吸収により偏光分離を行う複数の偏光板を使用する従来の表示装置と比較して、外光による明るい表示が得られる。

なお、以上述べた本発明の表示装置においては、単純マトリクス方式、 TFT (Thin Film Transistor)や T F D (Thin Film Diode)等を用いたァクティブマトリクス方式、セグメント方式など、公知のいずれの駆動方式の表示装置として構成しても、明るい反射型表示を実現できる。

また、本発明の偏光分離手段としては、前記のような反射偏光子以外にも、例えばコレステリヅク液晶層と（ 1/4) 入板を組み合わせたもの、ブリュース夕一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（S 1 D 92 D 1 GE S T 第 427頁乃至第 429頁）、ホログラムを利用するもの、国際公開された国際出願（国際出願公開： W095/278 1 9号及び W095/ 1 76 92号）に開示されたもの等を用いることもできる。尚、これら各種の偏光分離器は、後述の各実施例においても、同様に反射偏光子の代わりに利用することが可能である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明における各実施例の表示装置に用いる反射偏光子の概略斜視図である。

図 2は、本発明の各実施例における一の動作原理を説明するための図である。図 3は、図 2に示した偏光分離器の波長に対する透過率特性を夫々示す特性図である。

図 4は、本発明の各実施例における他の動作原理を説明するための図である。図 5は、本発明の第 1の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。

図 6は、本発明の第 2の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。

図 7は、本発明の第 3の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。

図 8は、本発明の第 5の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。

図 9 ( a ) 、（b ) 及び（c ) は夫々、本発明による電子機器の実施例の斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に図面に基づいて説明する。

(動作原理）

まず、図 1から図 4を参照して本発明の各実施例による液晶表示装置の動作原理を説明する。

図 1は、本発明の各実施例に用いられる偏光分離器の一例たる反射偏光子（re flective polarizer：リフレクティブ ·ボラライザ一）の概略斜視図である。尚、このような反射偏光子の基本的な構成については、特表平 9— 5 0 6 9 8 5号公報（国際出願公報： W O / 9 5 / 1 7 6 9 2号）及び国際出願公報： W O / 9 5 / 2 7 8 1 9号の中に開示されている。

偏光分離器 1 6 0は、異なる 2つの層 1 ( A層）と 2 ( B層）とが交互に複数層積層された構造を有している。 A層 1の X方向の屈折率（nAX) と Y方向の屈折率（nAY) とは異なる。 B層 2の X方向の屈折率（n BX) と Y方向の屈折率（n B Y) とは等しい。また、 A層 1の Y方向の屈折率（nAY) と B層 2の Y方向の屈折率（n BY) とは等しい。

従って、この偏光分離器 1 6 0の上面 5に垂直な方向から偏光分離器 1 6 0に入射した光のうち Y方向の直線偏光はこの偏光分離器 1 6 0を透過し下面 6から Υ方向の直線偏光の光として出射する。また、逆に偏光分離器 1 6 0の下面 6に垂直な方向から偏光分離器 1 6 0に入射した光のうち Υ方向の直線偏光の光はこの偏光分離器 1 6 0を透過し上面 5から Υ方向の直線偏光の光として出射する。ここで、このように透過する方向（本例では Υ方向）のことを透過軸と呼ぶ。一方、 Α層 1の Ζ方向における厚みを t Α、 Β層 2の Ζ方向における厚みを t B とし、入射光の波長をえとすると、

t A · nAX+ t B . n BX= λ / 2 ··· ··· ( 1 )

となるようにすることによって、波長えの光であって偏光分離器 1 6 0の上面 5 に垂直な方向から偏光分離器 1 6 0に入射した光のうち X方向の直線偏光の光は、この偏光分離器 1 6 0によって X方向は直線偏光の光として反射される。また、波長えの光であって偏光分離器 1 6 0の下面 6に直線偏光の光は、この偏光分離器 1 6 0によって X方向の直線偏光の光として反射される。ここで、反射する方向（本例では X方向）のことを反射軸と呼ぶ。

そして、 Α層 1の Z方向における厚み t A及び B層 2の Z方向における厚み t B を種々変化させて、可視光のある波長範囲にわたって上記（ 1 ) が成立するようにすることにより、ある波長領域の光（Δ人）だけが反射し、その他の波長領域 (一 Δ人）の光は透過する。すなわち、 Y方向の直線偏光成分を Y方向の直線偏光として透過させ、 X方向の直線偏光成分でかつ、ある波長領域の光（Δ λ ) を X方向の直線偏光として反射し、 X方向の直線偏光成分でかつ、その他の波長領域（_△え）の光を X方向の直線偏光として透過する。

図 2は、本発明の表示装置について説明するための図である。なお、この図に示した液晶表示装置は、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装置に限定されるものでないことはいうまでもない。図 2に示すように、この液晶表示装置においては、透過偏光軸可変光学素子として Τ Ν液晶 1 4 0を使用している。 Τ Ν液晶 1 4 0の下側には偏光板 1 3 0及び反射板 1 9 5が設けられている。 Τ Ν液晶の上側には、光散乱層 1 5 0、偏光分離器 1 6 0がこの順に設けられている。偏光分離器 1 6 0は、反射軸方向のある波長領域（Δ λ ΐ ) の光を反射し、反射軸方向のそれ以外の波長領域（一△人 1 ) の光を透過する。

図 2を参照し、この液晶表示装置の左側を電圧印加部 1 1 0とし、右側を電圧無印加部 1 2 0として、その動作原理について説明する。

右側の電圧無印加部 1 2 0においては、外光として入射した光 1 2 5のうち偏光分離器 1 6 0の透過軸 1 6 1と垂直な方向の光で波長領域（一△え 1 ) の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。透過した光は、 Τ Ν液晶 1 4 0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 1 3 0によって吸収される。一方、光 1 2 5のうち偏光分離器 1 6 0の透過軸 1 6 1と平行な方向の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。 Τ Ν液晶 1 4 0によって偏光方向が 9 0 ° 捻られて紙面に垂直な方向の直線偏光となり、偏光板 1 3 0を透過し、反射板 1 9 5により反射される。再び、偏光板 1 3 0、 Τ Ν液晶 1 4 0、偏光分離器 1 6 0を通る。光散乱層 1 5 0を設けているので、途中光が拡散され、鏡面状から白色状になる。

左側の電圧印加部 1 1 0においては、入射光 1 1 5のうち偏光分離器 1 6 0の透過軸 1 6 1と垂直な方向の光で波長領域（一 Δ λ 1 ) の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。透過した光は、 Τ Ν液晶 1 4 0によって偏光方向は変わらずに紙面に垂直な方向の直線偏光となり、偏光板 1 3 0を透過し、反射板 1 9 5により反射される。再び、偏光板 1 3 0、 Τ Ν液晶 1 4 0、偏光分離器 1 6 0を通る。光散乱層 1 5 0を設けているので、途中光が拡散され、広い視角で見える。一方、光 1 1 5のうち偏光分離器 1 6 0の透過軸 1 6 1と平行な方向の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。透過した光は、 Τ Ν液晶 1 4 0によって偏光方向は変わらずに紙面に平行な方向の直線偏光となり、偏光板 1 3 0によって吸収される。すなわち、波長領域（一△ λ 1 ) の色が見える。

このように、電圧無印加部 1 2 0においては、白色が見え、電圧印加部 1 1 0 においては、波長領域（一 Δ人 1 ) の色が見える。

なお、上記においては、 Τ Ν液晶 1 4 0を例にとって説明したが、 Τ Ν液晶 1 4 0に代えて S Τ Ν液晶や Ε C Β (El ectrical ly Control led Birefringence)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。

図 3に、上述した偏光分離器 1 6 0の波長に対する透過率特性を夫々示す。図 3に示すように、偏光分離器 1 6 0は、偏光方向が図 2で紙面に垂直である光を、前記（ 1 ) 式の成立する波長領域（△え 1 ) では、反射し、前記（ 1 ) 式の成立しない波長領域（一 Δ λ ΐ ) では、透過する。尚、この場合、偏光分離器 1 6 0は、前記（ 1 ) 式の成立しない偏光方向が図 2で紙面に平行である光を、波長領域（一△え 1 ) と共に透過する。

図 3から分かるように、本発明では、図 2で偏光分離器 1 6 0の上側から入射した外光は、偏光分離器 1 6 0により選択的に反射されることにより、 Τ Ν液晶に印加される電圧に応じて、全波長領域の白色光又は波長領域（― Δ λ ΐ ) の表示光として、偏光分離器 1 6 0の上側へ向けて出射され、反射型表示が行われる。この際、光 1 2 5のうちの波長領域（Δ λ 1 ) の光は、偏光分離器 1 6 0で反射されて表示が明るくなる。即ち、この波長領域（Δ λ ΐ ) の光は、電圧印加部 1 1 0及び電圧無印加部 1 2 0の両部分で反射して、表示が明るくなる。但し、両部分で同じ光を反射するため、表示コントラストに寄与することはない。また特に図 3に示した特性曲線が急峻に変化せずに緩やかに変化している場合でも、即ち、幅の広い遷移領域で透過率が 0 %から 1 0 0 %まで変化するような場合でも、このような反射型表示は行える。更に、図 3の如くに、バンドパスフィルタ的な特性曲線でなく、ハイパスフィル夕或いはローパスフィル夕的な特性曲線を持つ偏光分離器を用いても、反射型表示は行える。

図 4は、本発明の実施例における偏光分離器を用いた他の一の動作原理を説明するための図である。

図 4に示すように、この液晶表示装置においては、偏光分離器 1 6 0 ' は、その反射軸方向の光であって、少なくとも全可視光領域（△え 1， ) の光を反射し、透過軸方向の光を透過する。即ち図 4に示す動作原理は、図 2を参照して説明した動作原理図において反射軸方向の波長領域（一 Δ λ ΐ ) の成分の光を "零" とした場合に相当する。図 4において、図 2と同じ構成要素には同じ参照符号を付し、その説明は省略する。

図 4を参照し、この液晶表示装置の左側を電圧印加部 1 1 0とし、右側を電圧無印加部 1 2 0として、その動作原理について説明する。

右側の電圧無印加部 1 2 0においては、外光として入射した光 1 2 5のうち偏光分離器 1 6 0 ' の透過軸 1 6 1と平行な方向の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。 T N液晶 1 4 0によって偏光方向が 9 0 ° 捻られて紙面に垂直な方向の直線偏光となり、偏光板 1 3 0を透過し、反射板 1 9 5により反射される。再び、偏光板 1 3 0、 T N液晶 1 4 0、偏光分離器 1 6 0 ' を通る。光散乱層 1 5 0を設けているので、途中光が拡散され、鏡面状から白色状になる。

左側の電圧印加部 1 1 0においては、光 1 1 5のうち偏光分離器 1 6 0の透過軸 1 6 1と平行な方向の光は、偏光分離器 1 6 0により直線偏光として透過する。透過した光は、 T N液晶 1 4 0によって偏光方向は変わらずに紙面に平行な方向の直線偏光となり、偏光板 1 3 0によって吸収される。すなわち、 T N液晶 1 4 0を介して暗黒色が見える。

このように、電圧無印加部 1 2 0においては、白色が見え、電圧印加部 1 1 0 においては、暗黒色が見える。

以上の結果、図 4を参照して説明した動作原理により外光を用いた明るい反射型表示（例えば、白背景に黒表示）が行われる。

以上説明した原理に基づき動作する表示装置の各種の実施例を以下説明する。 (第 1の実施例）

本発明の第 1の実施例の液晶表示装置について、図 5を参照して説明する。図 5は、本発明の第 1の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である図 5に示すように、第 1の実施例の液晶表示装置 1 0においては、透過偏光軸可変光学素子として S T Nセル 2 0を使用している。 S T Nセル 2 0の上側には位相差フィルム 1 4、拡散板 3 0及び偏光分離器 4 0がこの順に設けられている。 S T Nセル 2 0の下側には、偏光板 1 2及び反射板 9 0がこの順に設けられている。

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（即ち、反射偏光子 ) を使用する。偏光分離器 4 0は、可視光の特定な波長領域（Δ λ 2 ) だけで上式（ 1 ) が成立しており、 Υ方向の直線偏光の光を Υ方向の直線偏光として透過し、 X方向の直線偏光の波長領域（Δ λ 2 ) の光を X方向の直線偏光として反射し、 X方向の直線偏光の波長領域（Δ人 2 ) 以外の波長領域（一厶人 2 ) の光を X方向の直線偏光として透過させる偏光分離器である。

S Τ Νセル 2 0においては、 2枚のガラス基板 2 1、 2 2とシール部材 2 3とによって構成されるセル内に S Τ Ν液晶 2 6が封入されている。ガラス基板 2 1 の下面には透明電極 2 4が設けられ、ガラス基板 2 2の上面には透明電極 2 5が設けられている。透明電極 2 4、 2 5としては、 I Τ 0 ( 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 1 4は、色補償用の光学異方体として用いており、 S T Nセル 2 0で発生する着色を補正するために使用している。反射板 9 0は一般的に、アルミ蒸着板を用いるが、アルミ箔板、ミクロパールを散布した層でも良い。

本実施例の液晶表示装置 1 0の動作原理は、図 2の場合と同様となる。これにより、電圧無印加時には、白色に見え、電圧印加時には、波長領域（一△え 2 ) の色に見える。

ここで、波長領域（一△え 2 ) の色として青を選択した。明るい白背景に明るい青表示ができた。比較として、拡散板 3 0及び偏光分離器 4 0の代わりに青力ラー偏光板を用いた。白背景に青表示は得られるものの、白背景に青味を帯び暗いものとなった。これは、青カラ一偏光板は光の吸収を伴なうのに対し、偏光分離器は吸収を伴なわないためと思われる。

(第 2の実施例）

本発明の第 2の実施例の液晶表示装置について、図 6を参照して説明する。図 6は、本発明の第 2の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である第 2の実施例では、上記第 1の実施例において、偏光板 1 2及び反射板 9 0の代わりに偏光分離器 6 0及び光吸収体 8 0をもちいた。偏光分離器 6 0は、可視波長領域で上式（ 1 ) が成り立つており、 Y方向の直線偏光の光を Y方向の直線偏光として透過し、 X方向の直線偏光の光を X方向の直線偏光として反射させる偏光分離器（即ち、反射偏光子）である。光吸収体 8 0は、偏光分離器 6 0より透過してきた Y方向の直線偏光の光を吸収する。その他の構成については図 5に示した第 1の実施例の場合と同様である。

第 2の実施例によれば、上記第 1の実施例と同様な結果は得られ、更に、偏光分離器 6 0で反射する光が表示に寄与するため、第 1の実施例より更に明るい反射型表示が可能となる。

(第 3の実施例）

本発明の第 3の実施例の液晶表示装置について、図 7を参照して説明する。図 7は、本発明の第 3の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である第 3の実施例では、上記第 2の実施例において、拡散板 3 0の位置を S T Nセル 2 0と偏光分離器 6 0の間に換えた。また、偏光分離器 4 0の波長領域（—厶 λ 3 ) として赤色とした。その他の構成については図 6に示した第 2の実施例の場合と同様である。

第 3の実施例によれば、上記第 1の実施例と同様な結果は得られ、更に、白背景に赤色の表示を得られた。

(第 4の実施例）

本発明の第 4の実施例の液晶表示装置について、第 3の実施例に基づいて説明する。

第 4の実施例では、上記第 3の実施例において、位相差フィルム 1 4を省いた。その他の構成については図 7に示した第 3の実施例の場合と同様である。第 4の実施例によれば、黄色背景に紫表示に色を変えることができた。

(第 5の実施例）

本発明の第 5の実施例の液晶表示装置について、図 8を参照して説明する。図 8は、本発明の第 5の実施例の液晶表示装置を説明するための分解断面図である第 5の実施例では、上記第 3の実施例において、光吸収体 8 0の換わりに光源 7 0を設けた。光源 7 0は L E D (Light Emitting Diode) 7 1を用い、ライトガイド 7 2にて上方に光を出射している。その他の構成については図 7に示した第 3の実施例の場合と同様である。

第 5の実施例によれば、外光下では、上記第 1の実施例と同様に、白背景に波長領域（一 Δ人 3 ) の赤色の表示を得られた。また、光源点灯下では、波長領域 ( - Δ λ 3 ) の赤背景に白色の表示を得られた。

(第 6の実施例）

本発明の第 1の実施例の表示装置を携帯電話に搭載した。日向でも、日陰でも、室内でも、明るいカラー表示が得られた。

また、以上説明した各実施例のような液晶表示装置を、例えば図 9 ( a ) に示すような携帯電話 3 0 0 0の表示部 3 0 0 1に適用すれば、明るい反射型表示を行う省エネルギ型の携帯電話を実現できる。図 9 ( b ) に示すような腕時計 3 1 0 0の表示部 3 1 0 1に適用すれば、明るい反射型表示を行う省エネルギ型の腕時計を実現できる。また、図 9 ( c ) に示すようなパーソナルコンピュータ 3 2 0 0の表示画面 3 2 0 1に適用すれば、明るい反射型表示を行う省エネルギ型のパーソナルコンピュー夕を実現できる。

以上図 9に示した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモ二夕直視型のビデオテープレコーダ、力一ナビゲ一シヨン装置、電子手帳、電卓、ヮ一ドプロセッサ、エンジニアリング ' ワークステーション（E W S ) 、テレビ電話、 P O S端末、夕ツチパネルを備えた装置等などの電子機器にも、本実施例の液晶表示装置を適用可能である。

以上詳細に説明したように、各実施例によれば、 T N液晶 1 4 0の透過偏光軸の状態に応じて、外光に基づいて白色光を出射させたり波長領域一△えの光を出射させたりできるので、白背景に所望の色（例えば、青、赤、黒等）の文字、数字等を明るく反射型表示できる。また、光源光に基づいて、透過型表示も行える産業上の利用可能性

本発明に係る表示装置は、液晶装置を透過偏光軸可変手段として用いて、外光を用いて明るい反射型の表示装置として利用可能であり、更に、液晶装置以外の透過偏光軸可変手段を用いた表示装置として利用可能である。また、本発明に係る電子機器は、このような表示装置を用いて構成され、外光を用いて高品質の明るい反射型表示を行える省エネルギ型の電子機器等として利用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段と、

該透過偏光軸可変手段の一方の側に配置されており、第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光のうち、波長領域 Δ人の成分を反射し且つ該波長領域 Δ人とは異なる所定波長領域の成分を透過させる第 1の偏光分離手段と、

前記透過偏光軸可変手段の他方の側に配置されており、第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 2の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射又は吸収する第 2の偏光分離手段と

を備えたことを特徴とする表示装置。

2 . 前記第 2の偏光分離手段は、前記第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光を吸収する偏光板からなることを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

3 . 前記第 2の偏光分離手段に対し前記透過偏光軸可変手段と反対側に、反射手段を更に備えたことを特徴とする請求項 2に記載の表示装置。

4 . 前記第 1の偏光分離手段は、前記第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 1の方向と直交する方向の直線偏光成分のうち前記波長領域 Δ 入の成分の光を反射する反射偏光子からなることを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

5 . 前記反射偏光子は、複屈折性を有する第 1層と、該第 1層の複数の屈折率のうちのいずれか一つに実質的に等しい屈折率を有すると共に複屈折性を有しない第 2層とが交互に積層された積層体からなることを特徴とする請求項 4に記載の表示装置。

6 . 前記第 2の偏光分離手段は、前記第 2の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に前記第 2の方向と直交する方向の直線偏光成分の光を反射する反射偏光子からなることを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

7 . 前記反射偏光子は、複屈折性を有する第 1層と、該第 1層の複数の屈折率のうちのいずれか一つに実質的に等しい屈折率を有すると共に複屈折性を有しない第 2層とが交互に積層された積層体からなることを特徴とする請求項 6に記載の表示装置。

8 . 前記第 2の偏光分離手段に対し前記透過偏光軸可変手段と反対側に、光吸収手段を更に備えたことを特徴とする請求項 6に記載の表示装置。

9 . 前記第 1の偏光分離手段及び透過偏光軸可変手段の間に、透光性の光拡散層を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

1 0 . 前記透過偏光軸可変手段及び前記第 2の偏光分離手段の間に、透光性の光拡散層を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

1 1 . 前記透過偏光軸可変手段を照らす光源を更に備えたことを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

1 2 . 前記透過偏光軸可変手段が、液晶装置を備えたことを特徴とする請求項 1に記載の表示装置。

1 3 . 前記液晶装置が、 T N液晶装置、 S T N液晶装置または E C B液晶装置であることを特徴とする請求項 1 2に記載の表示装置。

1 4 . 請求項 1に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

1 5 . 透過偏光軸を可変な透過偏光軸可変手段と、

該透過偏光軸可変手段の一方の側に配置されており、第 1の方向の直線偏光成分の光を透過させると共に、該第 1の方向とは異なる所定方向の直線偏光成分の光を反射する第 1の偏光分離手段と、

を備えたことを特徴とする表示装置。

1 6 . 透過偏光軸可変光学素子と、

該透過偏光軸可変光学素子の一方の側に配置されており、反射により偏光分離を行う型の第 1の偏光分離器と、

該透過偏光軸可変光学素子の他方の側に配置されており、反射又は吸収により偏光分離を行う型の第 2の偏光分離器とを備えたことを特徴とする表示装置。