WO2000025176A1 - Afficheur a cristaux liquides - Google Patents

Description

技術分野 この発明は、 一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を吸収する 2色性偏光層 と、 一方の偏光成分を透過し、 他方の偏光成分を反射する偏光分離層と、 電界によ つてレ夕デーシヨン値、あるいは液晶のダイレク夕が変化する液晶セルとを用いた 液晶表示装置に関する。

景技術 液晶表示装置は、偏光板に光を透過させることによって得られた偏光光を液晶層 で変調するものであり、 例えば、 図 3 1に示されるように、 従来の代表的な液晶表 示装置 1は、光源装置 2から出射された光を光吸収タイプの 2色性直線偏光板 3に 入射させ、 ここで得られた直線偏光光を液晶セル 4に入射させるようにしている。 この液晶表示装置 1では、前記液晶セル 4に入射し、 これを通過した偏光光が、 液晶セル 4に設けられている電極に電圧を印加し、セル内の液晶層を電界によって 変化させることにより変調され、 あるいは無電界で変調されることなく、液晶セル 4から出射し、その外側に配置された光吸収夕ィプの 2色性直線偏光板 5により、 特定方向の偏光光のみが透過されるようになっている。 前記光吸収タイプの 2色性直線偏光板 3、 5は、透過軸方向の偏光光を透過し、 透過軸と直交方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、従って、 光源装置 2 から出射された光（無偏光光） の約 5 0 %が 2色性直線偏光板 3で吸収され、 この ため、 液晶表示装置 1全体としての光の利用効率が低下し、 液晶画面における十分 な明るさを得るためには、より多くの光源光を 2色性直線偏光板 3に入射させる必 要があった。 しかしながら、 このように、 光源装置 2の光出射量を増大すれば、 消費電力が増 犬するのみならず、 光源装置 2の発熱量も増大して、液晶セル 4における液晶に悪 影響を与えてしまうという問題点を生じる。 これに対して、 例えば、 特表平 4一 5 0 2 5 2 4号公報、 及び、 特開平 6— 1 3 0 4 2 4号公報等に開示されるように、光源からの無偏光光をコレステリック液晶 層を用いて右または左の旋回方向の円偏光光を透過または反射することにより分 離し、透過した一方の旋回方向の円偏光光を液晶セルに入射させ、反射された他方 の旋回方向の円偏光板は、反射板によって反射させ、旋回方向を逆向きにしてコレ ステリック液晶層を透過させ、光利用効率を向上させる液晶表示装置が提案されて いる。 又、特表平 9一 5 0 6 9 8 5号公報に開示されるように、 光源からの無偏光光を 延伸多層フィルムを用いて透過または反射により 2つの直線偏光光に分離し、透過 した一方の直線偏光光を液晶セルに入射し、反射された、前記と直交方向の直線偏 光光を反射板により偏光方向を転換してから、再度延伸多層フィルムに導いて、光 利用効率を向上させるようにした液晶表示装置が提案されている。 前記特表平 4一 5 0 2 5 2 4号公報及び前記特開平 6— 1 3 0 4 2 4号公報に 開示された液晶表示装置における液晶層は、電界が印加されていないときに光の位 相を 7Γ ( λ/ 2 ) 又は ΤΓ/ 2 ( Λ/ 4 ) だけシフ トし、 電界が印加されたときには 光の位相をシフトしないようにしたものであり、 この液晶層から出射した光は、 外 側に配置された円偏光板に入射し、 ここで、 その入射光の偏光度合いによって透過 され、 あるいは反射されるようになっている。 又、前記特表平 9一 5 0 6 9 8 5号公報に開示された液晶表示装置においては、 延伸多層フィルムを透過した一方の直線偏光光を液晶セルに入射させるものであ るが、 その液晶層のレ夕デ一シヨンについては開示がない。 前記特表平 4— 5 0 2 5 2 4号公報及び特開平 6— 1 3 0 4 2 4号公報に開示 された液晶表示装置は、 次のような理由により、液晶ディスプレイの視認性の極度 な悪化、 大幅なコントラス 卜の低下があり、表示品質が不十分であるという問題点 があった。 すなわち、 前記特開平 4一 5 0 2 5 2 4号公報の液晶表示装置においては、液晶 層の外側に配置され、外部から直接視認される円偏光板が波長選択反射性の低ピッ チ -コレステリック塗膜からなるので、 この円偏光板に入射した外光の約 5 0 %が 反射され、 これが観察者の目に直接入って、 視認性を極度に低下してしまう。 同様に、 前記特開平 6— 1 3 0 4 2 4号公報の液晶表示装置においても、外部か ら直接視認される色選択層が例えばコレステリック液晶からなる円偏光板であり、 これも、 前記と同様に、 入射した外光の約 5 0 %が直接反射され、 視認性が極度に 低下してしまう。

発明の開示 この発明は、 上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、 外光に起因する視認性の悪化及び大幅なコントラス卜の低下がなく、特に、透過型 液晶表示装置の場合は、 光の利用効率を大幅に向上することができ、反射型液晶表 示装置の場合は高コントラス卜で、 且つ、液晶層による複屈折を利用したカラー化 が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 この発明は、 請求項 1のように、 入射光のうち、 右または左の旋回方向一方の円 偏光成分を透過し、 他方の円偏光成分を反射する機能、 及び、 一方の直線偏光成分 を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する機能の内の一方の機能を有す る光吸収型の 2色性偏光層と、透過する光の位相をシフトする液晶層及びこの液晶 層に電界を印加する電極を含んでなり、前記 2色性偏光層を透過して入射する円偏 光光又は直線偏光光の一方を、反対方向に出射するまでの間に他方に変換し、又は、 変換しないで、 且つ、 円偏光光で出射するときはその楕円率を変化させる機能、 直 線偏光光で出射するときはその偏光軸の方向を変化させる機能の一方の機能を有 する液晶セルと、 入射光のうち、右または左の旋回方向の一方の円偏光成分を透過 し、 他方の円偏光成分を反射する機能、 及び、 入射光のうちの一方の直線偏光成分 を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する機能の内の一方の機能を有す る偏光分離層と、 を観察側からこの順で配置してなり、前記 2色性偏光層及び偏光 分離層の一方の側から光を入射させることを特徴とする液晶表示装置により上記 目的を達成するものである。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の 旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円 偏光層とされ、 前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に 7ΓΖ 2シフ卜させる レ夕デーシヨン値を有する液晶層を含んでなり、入射する円偏光光を、反対方向に 出射するまでの間に直線偏光光に変換し、 且つ、前記液晶層に前記電極から電界を 印加して液晶のダイレク夕の方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸 を変化させるようにされ、 前記偏光分離層は、 入射する光のうち、 一方の直線偏光 成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層となるよ うにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を、 入射直線偏光の電場べクトルの方向を基準として実質的に一 4 5〜4 5度まで変 化させるように、 前記電極問の電圧を制御する回路を設けるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の 旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円 偏光層とされ、 前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶の レ夕デ—シヨン値を変化させ、これにより入射する円偏光光の位相を実質的に 0〜

7Γシフ卜する作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射する円偏光光のうち、 右 または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射す る円偏光分離層となるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の 旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円 偏光層とされ、 前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶の レ夕デーシヨン値を変化させ、これにより入射する直線偏光光の位相を実質的に一 7Γ/ 2〜ΤΓ/ 2シフ卜する作用を有してなり、前記偏光分離層は、入射する光のう ち、 一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線 偏光分離層となるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直 線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層 とされ、前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に ττ/ 2シフ卜させるレ夕デ ーシヨン値を有する液晶層を含んでなり、 入射する直線偏光光を、反対方向に出射 するまでの間に円偏光光に変換し、 且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加し て液晶のダイレク夕の方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化さ せるようにされ、 前記偏光分離層は、 入射した光のうち、 右または左の旋回方向の うち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層となる ようにしてもよい。 ' 上記液晶表示装置において、前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を、 2色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に一 4 5〜4 5度まで変化させ るように、 前記電極間の電圧を制御する回路を設けるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直 線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層 とされ、 前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕デ ーシヨン値を変化させ、これにより入射する直線偏光光の位相を実質的に 0〜7Γシ フ卜する作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射した直線偏光光のうち、 一方 の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離 層となるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直 線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層 とされ、 前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕デ ーション値を変化させ、これにより入射する円偏光光の位相を実質的に一 7Γ / 2〜

7Γ/ 2シフトする作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射した光のうち、 右ま たは左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する 円偏光分離層となるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記液晶セルは、 その液晶層が 2枚の基板に挟持さ れ、 前記電極が、 前記層液晶を間にして前記 2枚の基板に配置され、 前記電極に電 圧を印加したとき、層液晶内の液晶分子の前記基板面に対する角度が変化するモー ドであり、これによつて前記液晶のレ夕デ一シヨン値を変化させるようにしてもよ い。 上記液晶表示装置において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直 線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層 とされ、 前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に 7Γシフ卜させるレ夕デーシ ヨン値を有する液晶層を含んでなり、 入射する直線偏光光を、前記液晶層に前記電 極から電界を印加して液晶のダイレク夕の方向を変化させ、反対方向に出射するま での間に前記直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に 変換するようにされ、 前記偏光分離層は、 入射した直線偏光光のうち、 一方の直線 偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層とな るようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を実 質的に 0〜 4 5度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設け るようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記液晶セルは、 その液晶層が 2枚の基板に挟持さ れ、 前記電極が一方の基板上に形成され、 前記電極に電圧を印加したときの電界方 向が、 前記基板面と実質的に平行な部分を有し、液晶層内の大部分の液晶分子の方 向が前記基板面と実質的に平行なまま回転するモードとなるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記円偏光分離層をコレステリック液晶層からなる 旋光選択層から構成 上記液晶表示装置において、 前記円偏光分離層を、透過する光の位相を実質的に ττ/ 2シフ卜させるレ夕デ一シヨン値を有する位相差層と、複屈折性を有するフィ ルムを 3層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ 2つ の光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、 他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるように した平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過又は反射した直線偏 光が、 円偏光に変換されるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記直線偏光分離層を、複屈折性を有するフィルム を 3層以上に積層してなる平面状多層構造とし、各層の平面内で互いに垂直な振動 方向を持つ 2つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における 屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが 異なるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、 前記直線偏光分離層を、透過する光の位相を実質的 に ττ/ 2シフ卜させるレ夕デーシヨン値を有する位相差層と、コレステリック液晶 層からなる旋光選択層とから構成し、前記コレステリック液晶層を透過又は反射し た円偏光が、 直線偏光に変換されるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記液晶セルと前記直線偏光分離層との間に、入射 する光のうち、 一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の直線偏光成分を吸 収する補助 2色性直線偏光層を設けるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記液晶セルと前記円偏光分離層との間に、入射光 のうち、 右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成 分を吸収する補助 2色性円偏光層を設けるようにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記偏光分離層の前記液晶セルと反対側に光源を配 置し、この光源光が前記偏光分離層を経て前記液晶セルに入射する透過型となるよ うにしてもよい。 上記液晶表示装置において、前記偏光分離層の前記液晶セルと反対側に、 この偏 光分離層を透過した光を吸収する光吸収層を設けて反射型となるようにしてもよ い。 この発明においては、外部から視認される表記面に光吸収タイプの 2色性偏光板 を用いると共に、 この 2色性偏光板に合わせて、 液晶層のレ夕デ一シヨン値のある いは液晶のダイレク夕の変化を選択し、 これにより、 光利用効率を低下させること なく、 外光に起因する大幅なコントラストの低下、 視認性の悪化を防止し、 且つ、 液晶層の複屈折を利用することにより、コントラス卜の良好なカラー液晶表示装置 を得ることもできる。 図面の簡単な説明 第 1図は、本発明の実施の形態の第 1例に係る液晶表示装置の要部を分解して示 す略示断面図、 第 2図は、 各種偏光の関係を説明するためのポアンカレ球を示す線図、 第 3図は、 楕円偏光を記述するための記号と楕円偏光の断面を示す線図、 第 4図は、 同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図、 第 5図は、 同液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を示す拡大断面図、 第 6図は、 同電界を印加した場合の液晶のダイレク夕を示す拡大断面図、 第 7図は、 上記液晶表示装置での喑表示の機能を示す図 1と同様の断面図、 第 8図は、本発明の実施の形態の第 2例に係る液晶表示装置の要部を分解して示 す略示断面図、 第 9図は、 同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図 7と同様の断面図、 第 1 0図は、本発明の実施の形態の第 3例に係る液晶表示装置の要部を分解して 示す略示断面図、 第 1 1図は、 同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図 1 0と同様の断面図、 第 1 2図は、同実施の形態の第 4例に係る液晶表示装置を示す図 6と同様の断面 図、 第 1 3図は、 同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図 1 2と同様の断面図、 第 1 4図は、本発明の実施の形態の第 5例に係る液晶表示装置の要部を分解して 示す略示断面図、 第 1 5図は、 同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図、 第 1 6図は、 同液晶表示装置の喑表示の状態を示す略示断面図、 第 1 7図は、本発明の実施の形態の第 6例に係る液晶表示装置の要部を分解して 示す略示断面図、 第 1 8図は、 同液晶表示装置の暗表示の状態を示す略示断面図、 第 1 9図は、同実施の形態の第 7例に係る液晶表示装置を示す図 1 4と同様の断 面図、 第 2 0図は、同実施の形態の第 8例に係る液晶表示装置を示す図 1 4と同様の断 面図、 第 2 1図は、本発明の実施の形態の第 9例に係る液晶表示装置の要部を分解して 示す略示断面図、 第 2 2図は、 同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図、 第 2 3図は、 図 2 1の液晶表示装置における暗表示の状態を示す略示断面図、 第 2 4図は、本発明の実施の形態の第 1 0例に係る液晶表示装置の要部を分解し て示す略示断面図、 第 2 5図は、液晶表示装置における暗表示の状態を示す図 2 4と同様の断面図、 第 2 6図は、本発明の実施の形態の第 1 1例に係る液晶表示装置の要部を分解し て示す略示断面図、 第 2 7図は、本発明の実施の形態の第 1例に係る液晶表示装置の要部を分解して 示す略示断面図、 第 2 8図は、 同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図、 第 2 9図は、 上記液晶表示装置での暗表示の機能を示す図 2 7と同様の断面図、 第 3 0図は、本発明の実施の形態の第 1 3例に係る液晶表示装置の要部を分解し て示す略示断面図、 第 3 1図は、 従来の液晶表示装置を示す図 1と同様の断面図である。

発明を実施するための最良の形態 以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。 図 1に示されるように、本発明の実施の形態の第 1例に係る液晶表示装置 1 0は、 無偏光光を出射する光源 1 2と、 この光源 1 2から出射される光のうち、右又は左 の旋回方向一方の （楕） 円偏光成分を透過し、 他方の （楕） 円偏光成分を反射する 円偏光分離層 1 4と、透過する光の位相を実質的に 7Γ/ 2シフ卜するレ夕デーショ ン値を有する液晶層 2 2 (図 4参照）及びこの液晶層 2 2に電界を印加する画素電 極 2 4 A , 2 4 Bを含んでなり、前記副 2色性円偏光層 1 3を透過して入射する円 偏光光を、前記副 2色性円偏光層 1 3と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光 に変換し、 且つ、 前記液晶層 2 2に前記画素電極 2 4 A , 2 4 Bから電界を印加し て液晶のダイレク夕の方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸を変化 させる液晶セル 1 6と、この液晶セル 1 6の前記円偏光分離層 1 4と反対側に配置 され、液晶セル 1 6を透過した前記直線偏光光を受光する光吸収型の 2色性直線偏 光層 1 8と、 を備えて構成されている。 図 1において、 「 、 「 ·」 はそれそれ直線偏光の電場振動ベクトルを示し ており、 「 →」 は紙面面内方向、 「 ·」 は紙面に垂直な方向である。 又、 「R」、 「 L」 はそれそれ、 右旋円偏光、 左旋円偏光を示している。 前記光源装置 1 2の背面（図 1において下側面）には反射層 1 2 Aが形成されて いる。反射層 1 2 Aは、 光源装置 1 2から出射し、 円偏光分離層 1 4において反射 された偏光成分を再度円偏光分離層 1 4方向に反射し、このとき円偏光成分の位相 を反転させ、 又は無偏光の状態にし、 円偏光分離層 1 4を透過できるようにしてい る。 前記円偏光分離層 1 4は、 例えばコレステリック液晶層から構成され、 又、 前記 光吸収タイプの 2色性直線偏光層 1 8は、 透過軸方向の偏光光を透過し、透過軸と 直交する方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、 P V A (ポリビニルアル コール） フィルムをヨウ化力リウムーヨウ素水溶液に浸し、次に P V Aフィルムを ほう酸水溶液中で一方向に延伸することによって、 P V Aフィルムに吸収されたョ ゥ素の分子を一方向に配列して保護フィルムをラミネ一トしたいわゆるヨウ素系 偏光板や、 染料系偏光板等の 2色性の偏光材から構成されている。 前記液晶セル 1 6における液晶層は、透過する光の位相を、電界の印加の有無に 拘らず実質的に ττ/ 2シフトさせるレ夕デ一シヨン値を有するように調整されて いる。 この調整は、液晶層の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、 例えばネマチック液晶により行うことができる。 次に、 図 2に示されるポアンカレ球を用いて説明する。 ポアンカレ球は、偏光を記述したり、位相が変化したときの偏光の形がどのよう に変わるかを調べたりするときに用いるものであり、 図 2において、球の上下の両 極はそれそれ左旋円偏光と、 右旋円偏光とを表わし、 赤道上の点は直線偏光、 その 他の点は楕円偏光をそれそれ示す。 又、 赤道上の任意の点 Hは水平偏光を示し、点 Hを通る直径の反対側にある赤道 上の点 Vは垂直偏光を示す。互いに垂直な偏光は 1つの直径の両端の点で表わされ ることになり、 一般に球の半径は 1であると仮定するが、 光線の強度に比例するよ うにとつてもよい。 又、 単位の半径を持つポアンカレ球の表面にある任意の点 Pは、経度 2人及び緯 度 2 ωで表わされる。但し、一 180° く 2入く 180° 、一 90° く 2ωく 90° である。 前記経度は点 Ηから時計回りに測つたとき正であり、緯度は赤道から下向きに測 つたとき、 即ち右円偏光を表わす極に向かって測ったとき正である。従って、 図 2 の点 Ρの座標は正である。 任意の点 Ρは、楕円の方位角人で、楕円率が t an I ω Iの完全楕円偏光を表わ す。 又、 点 Ρが上半球にあるか下半球にあるかによって、 左回りであるか右回りで あるかが決定される。 これらのことをまとめると、点 Ρの表わす楕円偏光の断面図 について、 次の （ 1) 式及び （2) 式が成立する。 = λ …（ 1 ) b/a = t an I ω I …（2) 単色光の断面図は一般的に楕円であるが、図 3に示す記号を使ってこの楕円を表 わすことができる。 半長軸と X軸との間の角ひをその断面図の方位角といい、 9 0° ひ 一 90° である。 二つの半軸の比 b/aを楕円率とよび、 tarT'b /a とおくと 90。 ≥ ?≥一 90° である。 偏光の向きは 2 ωが正であれば右回り、 負であれば左回りである。前記により、 ポアンカレ球の上の 1つ 1つの点は異なった偏光の形を表わすことになる。即ち、 1つの偏光の形は、 ポアンカレ球上の 1つの点で表わすことができる。 従って、例えばポアンカレ球の上極の点の左回りの完全円偏光を、 方位角 λ=0 で ΤΓ/ 2だけ正方向にシフトさせると、ポアンカレ球における赤道上の点 Ηに到達 する。即ち、 円偏光は ττ/2シフ卜されることによって水平な直線偏光になる。同 様に正方向に Γシフ卜させると下極に到着し右回りの完全円偏光となる。 又、ポアンカレ球における下極位置における右回りの完全円偏光を方位角人二 0 で 7Γ/ 2シフトさせると、 赤道上の点 Vに到達し、 垂直の直線偏光となり、 7Γシフ 卜させると上極に到達し左回りの完全円偏光となる。シフ ト量が 7Γ / 2又は 7Γでな いときは楕円偏光となる。 前記液晶セル 1 6の構成を、 図 4、 図 5を参照して更に詳細に説明する。 液晶セル 1 6は、 図 4に示されるように、 2枚の基板 2 0 A、 2 0 Bに挟持され た液晶層 2 2と、図 4において下側の基板 2 O Aの上側面にこれと平行方向に離間 して配置された画素電極 2 4 A、 2 4 B、 を備えて構成され、 画素電極 2 4 A、 2 4 B間に回路 2 6から電圧を印加したときの電界方向が、基板面に実質的に平行で、 液晶層 2 2内の大部分の液晶分子のダイレク夕 Dの方向が基板面に実質的に平行 なまま回転するモード （一般的に I P S ( In Plain Switching) モードと呼ばれ ている。 ） で作動するようにされている。 更に、前記液晶層 2 2内における液晶のダイレク夕 Dの方向について詳述する。 図 5示されるように、前記画素電極 2 4 A、 2 4 B間に電界が印加されていない状 態では、 液晶のダイレク夕 Dの方向が紙面に対して実質的に垂直な方向となり、 図 6に示されるように、 画素電極 2 4 A、 2 4 B間に電界が印加された状態では、 液 晶のダイレク夕 Dは紙面に対して実質的に平行な方向へ動くようにされている。 図 5における液晶は誘電率異方性 Δ £が正の場合を図示したが、誘電率異方性 Δ εが負の場合は、 前記画素電極 2 4 Α、 2 4 Β間に電界が印加されていない状態で は、液晶のダイレク夕 Dの方向が紙面に対して実質的に平行な方向となり、画素電 極 2 4 Α、 2 4 Β間に電界が印加された状態では、液晶のダイレク夕 Dは紙面に対 して実質的に垂直な方向へ動くようにされている。 液晶のダイレク夕 Dの変化は図 1の例では、液晶セル 1 6に入射する円偏光光の 偏光状態を直線偏光にシフ卜させる際に直線偏光の直線偏光軸の方向を変化させ るものであり、 これは図 2のポアンカレ球上での方位角人方向、 即ち、 経度方向の 変化となる。 従って、例えばポアンカレ球における赤道上の点 Hで表わされる水平方向の直線 偏光は、液晶のダイレク夕 Dが変化することによって赤道上を移動した点で表わさ れるように偏光軸の傾きが変化される。 円偏光について、液晶のダイレク夕 Dの変化により偏光軸の方向が変化するが、 これは、例えばポアンカレ球における上極点で示される左回りの円偏光は、液晶の ダイレク夕 Dの変化により、 方位角人が変化して、緯度方向に移動した赤道上の点 で表わされることになる。 ここで、 前記液晶層 2 2は、透過する光の位相を実質的に 7Γ/ 2シフ卜するレ夕 デーシヨン値を有するように調整されており、 画素電極 2 4 A、 2 4 B間の電界の 印加の有無に拘らず、 レ夕デーシヨン値がほとんど同一である。この調整は液晶層 の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、 例えば、 ネマチック ( N n )液晶により、 行うことができる。 又液晶のダイレク夕 Dの方向は共に、 実 質的に基板 2 0 A、 2 0 Bに対して平行である。 なお、 前記「実質的に 7Γ/ 2シフトする」、 及び「実質的に基板 2 O A, 2 0 B と平行」 における 「実質的に」 は、 例えば、 液晶のプレチルト角や、 種々の外乱等 で理想的な状態から若干ずれる場合も包含する意味である。 前述の如く、 前記円偏光分離層 1 4は、 例えばコレステリック液晶層から構成さ れる。 このコレステリック液晶層は、 一般的に、 フィジカルな分子配列に基づいて、 一方向の旋光成分と、これと逆廻りの旋光成分とを分離する旋光選択特性を発現す るが、プレーナ配列のヘリカル軸に入射した光は右旋光光と左旋光光の 2つの円偏 光光に分かれ、 一方は透過し他方は反射される。 この現象は、 円偏光 2色性として知られ、 円偏光の旋光方向を入射光に対して適 宜選択すると、コレステリック液晶のヘルカル軸方向と同一の旋光方向を持つ円偏 光が選択的に散乱反射される。 この場合の最大旋光光散乱は、 次の （3) 式の波長え 0で生じる。

Λ0 二 nav . p ■·· (3) ここで、 pはヘリカルピツチ、 n a Vはヘリカル軸に直交する平面内の平均屈折 率である。 このときの反射光の波長バンド幅△えは、 次の （4) 式で示される。

Δ Λ = Δη - ρ … （4) ここで、 Δη = η ( II ) 一 η (直角） であり、 η ( || ) はヘリカル軸に直交する 面内における最大の屈折率、 η (直角） はヘリカル軸に平行な面内における最大の 屈折率である。 なお、 波長バンド幅△人を広帯域にする方法として、ヘリカルピツチを変化させ る方法 （例えば、 USP 5、 69 1、 789) 、 pが異なるコレステリック液晶層 を数層重ねる （例えば、 特開平 9一 304770) 等の方法がある。 又、プレーナ配列のヘリカル軸に対して斜めに入射した光の選択散乱光の波長え øは、 え 0 に比べて短波長側にシフトすることが知られている。 コレステリヅク液晶の材料としては、 シヅフ塩基、 ァゾ系、 エステル系、 ビフエ ニル系等のネマチック液晶化合物の末端基に光学活性の 2—メチルブチル基、 2— メチルブトキシ基、 4一メチルへキチル基を結合したカイラルネマチック液晶化合 物が望ましい。 又、 一般に高分子液晶は、 液晶を呈するメソゲン基を主鎖、 側鎖、 あるいは主鎖 及び側鎖の位置に導入した高分子であるが、高分子コレステリック液晶も、例えば コレステリル基を側鎖に導入することで得られる。 コレステリック液晶による偏光分離作用は、コレステリック液晶で一方の円偏光 成分 （右又は左廻り） が透過され、 他方の円偏光成分が反射される。 反射の際、 右 (左） 円偏光は右 （左） 円偏光そのまま反射される。 . 前記光源装置 1 2は、例えば、透明電極を有した透明樹脂シ一トに挟持された薄 膜状のェレクト口ルミネッセンス等からなる透明薄膜状白色面光源であって、前述 の如く、 例えば金属薄膜からなる反射層 1 2 Aがその背面に設けられている。 また、 前記光源装置 1 2は、 例えば導光板に線状光源を配置したいわゆるエッジ ライ ト型の白色面光源であってもよい。 上記のような液晶表示装置 1 0において、光源装置 1 2から出射した無偏光光は、 その光のうちの一方の旋回方向の円偏光成分のみが円偏光分離層 1 4を透過して、 液晶セル 1 6に到達する。 例えば、 図 1に示されるように左旋円偏光のみが透過するように設定すると、他 方の右旋円偏光は、 円偏光分離層 1 4において反射され、 光源装置 1 2の反射層 1 2 Aで反射される際に位相が逆転して、 又は、 光源装置内 （の例えば光拡散機能等 で）で位相が乱れて円偏光分離層 1 4を透過する左旋円偏光光となり、液晶セル 1 6に入射する。 液晶セル 1 6を通過する左旋円偏光光は、 これを通過する際に、電界の印加の有 無に拘らず位相が実質的に 7Γ/ 2シフ卜される。従って、液晶セル 1 6に入射した 円偏光光は、 直線偏光となって液晶セル 1 6から出射する。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から、 例えば、 方位角人二 0でシフトされると、 左旋円偏光光は水平な直線偏光 （点 H ) となり、 方位角え二 9 0 ° でシフトされると、 垂直な直線偏光 （点 V ) となる。 】8 —

この様に、 液晶セル 1 6における液晶層 22に画素電極 24A、 24 Bから電圧 を印加することによって、前記レ夕デーション値を維持したまま液晶のダイレク夕 Dの方向を変化させることによって通過する偏光光の偏光軸を変調することがで きる。 図 2のポアンカレ球上では、位相が ΤΓ/2シフトした結果、 赤道上の点 Vで示さ れる垂直の直線偏光光が、赤道上を移動した点で示される傾きをもった直線偏光光 になることを示す。 液晶層 22に円偏光が入射する場合は、前記液晶のダイレク夕の方向を 2色性直 線偏光層の光透過軸を基準として実質的に— 45〜 45度まで変化させるように、 前記電極間の電圧を制御する回路 26を設けることが好ましい。 前記 2色性直線偏光層 1 8は、透過軸方向の偏光光を透過し、透過軸と直交する 方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、 ポラロイ ド （商品名）等の 2色性 の偏光材から構成されている。 前記 2色性直線偏光層 1 8の偏光透過軸を前記液晶セル 1 6から出射する直線 偏光の偏光軸に一致又は直交させておけば、液晶層 22に印加する電界を前記回路 26により制御し、特に前記液晶のダイレクタの方向を 2色性直線偏光板 1 8の直 線偏光透過軸を基準として実質的に一 45〜45度まで変化させるように電界を 制御することによって、 2色性直線偏光層 18を透過する光の量を最大値から最小 値まで調整することができ、 良好な液晶表示機能、例えば階調表示機能を持たせる ことができる。 このことは、 次の （5) 式で表される。

I = I(' sin² 2 θ (V) sin² (πάΑη/λ) ··· (5) ここで、 θ (V) は液晶分子の回転角、 Iは 2色性直線偏光層 1 8を透過する光 の強度、 I。は入射光の強度、 0は液晶分子長軸 （光軸） と入射偏光方向とのなす 角度、 Δ ηと dはそれぞれ液晶の複屈折率とセル厚、 人は入射光の波長を示す。 なお、 図 1は直線偏光光が 2色性直線偏光層から出射する状態の、 いわゆる明表 示の場合を示すものであるが、 図 7に示されるように、前記液晶セル 1 6内におけ る液晶のダイレク夕 Dの方向を液晶セル 1 6から出射する直線偏光光の偏光方向 が図 1の場合と直交する方向にすると、 いわゆる暗表示となる。 前記 2色性直線偏光層 1 8は、光吸収タイプの 2色性偏光板から構成されている ので、 外光 （無偏光光） が 2色性直線偏光層 1 8の表面に入射しても、 その 5 0 % が吸収され、 残りの 5 0 %が透過し、 反射成分がほとんどないので、 液晶表示装置 1 0における画面のコントラス卜の低下を大幅に抑制することができる。 なお、 図 1、 7において、 2点鎖線で示されるように、 前記円偏光分離層 1 4を 透過した右旋又は左旋円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型 の副 2色性円偏光層 1 3を、円偏光分離層 1 4と液晶セル 1 6との間に配置しても よい。 前記副 2色性円偏光層 1 3は、前記 2色性直線偏光層 1 8と同一構成の 2色性直 線偏光層 1 8 Aに人/ 4位相差層 （板） 3 5を、 直線偏光が人 / 4位相差層 3 5面 内の遅相軸又は進相軸方向に対して 4 5度の角度で入射するように液晶セル 1 6 側及び円偏光分離層 1 4側に積層する等の方法によつて形成され、入射する光のう ちの右又は左廻りの円偏光成分のうち一方を透過し、他方をほとんど吸収するもの である。 なお、 前記え / 4位相差層 （板） 3 5は、 光の位相をえ / 4シフトさせる作用が あれば良く、 液晶材料や無機材料から形成しても良いが、 P C、 P V A、 P S、 P MMA、 ノルボルネン樹脂等の高分子からなるフィルムを延伸 （延伸倍率 1 . 3〜 4倍程度） して得られる延伸フィルムを使用することが量産性の点で好ましい。 又、 可視光全域の波長帯域に渡って光の位相をえ / 4シフ卜させる、広帯域入/ 4位相差板を得るためには、人 / 4位相差板とえ / 2位相差板の進相軸又は遅相軸 を 6 0度士 1 0度の角度で交差させ人 / 2位相差板を偏光板側になるように配置 させると良い。その時の偏光板の透過軸と λ/ 2位相差板の進相軸又は遅相軸との 関係は、 え / 4位相差板に入射した円偏光の透過光量が最大となるように、 又は、 前記円偏光とは逆回りの円偏光の透過光量が最小となるように適宜調整される。 このようにすると、円偏光分離層 1 4を透過した右旋又は左旋円偏光が副 2色性 円偏光層 1 3を透過し、 このとき、 円偏光分離層 1 4で反射できなかった他方の円 偏光成分が副 2色性円偏光層 1 3で吸収されるので、他方円偏光成分が液晶セル 1 6に到達することがない。 従って、 極めてコントラストの良い状態が得られる。 例えば、 図 1に示されるように左旋円偏光のみが透過するように設定すると、他 方の右旋円偏光は、 円偏光分離層 1 4において反射され、 光源装置 1 2の反射層 1 2 Αで反射される際に位相が逆転して、 又は、 光源装置内 （の例えば光拡散機能等 で）で位相が乱れて円偏光分離層 1 4を透過する左旋円偏光光となり、液晶セル 1 6に入射する。 次に、図 8に示される本発明の実施の形態の第 2例に係る液晶表示装置 3 0につ いて説明する。 なお、 図 8において、前記図 1に示される液晶表示装置 1 0におけると同一部分 には図 1と同一の符号を付することにより、 説明を省略するものとする。 この液晶表示装置 3 0は、 光源装置 1 2と、 この光源装置 1 2から出射される光 のうち、 一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の直線偏光成分を反射する 直線偏光分離層 3 2と、 液晶セル 1 6と、 この液晶セル 1 6を透過した偏光光を受 光する光吸収型の 2色性円偏光層 3 4と、 を備えて構成されている。 前記直線偏光分離層 3 2は、複屈折性を有するフィルムを 3層以上に積層してな る平面状多層構造とされ、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ 2つの光の うちの、 一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の 光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにして、前 記一方の光を透過し、 他方の光を反射するようにしたものである。 上記のような、複屈折性を有するフィルムは、例えば特開平 3— 7 5 7 0 5号公 報、特表平 9— 5 0 6 8 3 7号公報等に開示されているように、 ポリカーボネート 系樹脂、ポリエステル系樹脂（例えば結晶性ナフ夕レンジカルボン酸ポリエステル）、 ポリビニルアルコール系樹脂、 酢酸セルロース系樹脂等の面内複屈折性（屈折率異 方性） を示す物質を延伸等の方法によって得ることができる。 例えば、 隣り合う複屈折性層 （フィルム）の X軸方向に振動する光線に対する屈 折率は実質的に n xで同じであり、 X軸方向での隣接する層間の屈折率差 Δ η χ ( = I n x - n x I ) は実質的に 0である。 これに対して、 例えば、 3層の複屈折性層のうち第 1層と第 3層の Y軸方向に振 動する光線に対する屈折率を共に n y ,とし、 第 2層における同方向の屈折率を n y₂ (≠n y , ) とすると、 Y軸方向での隣接する層間の屈折率△ n yは実質的に 0 でない。 前記屈折率差の大きい方向 （Y軸方向） に振動する光の反射は、 屈折率差の小さ い方向 （X軸方向） に振動する光の反射よりも大きく、 又、 X軸方向の光の透過は Y軸方向の光透過よりも大きくなる。 このため、 X軸方向に振動する光にとって、 直線偏光分離層 3 2せ、 平面状多層 構造であっても、屈折率が実質的に同一であるので、 直線偏光分離層 3 2への入射 面及び出射面の 2箇所でわずかな表面反射が生じるのみである。 これに対して、 Y軸方向に振動する光にとっては、 平面状多層構造体内の屈折率 が各層間で異なるので、直線偏光分離層 3 2全体への入射面及び出射面のみならず、 各層間で表面 （界面）反射が起こり、 複屈折率層の層数が多いほど Y軸方向に振動 する光の反射回数が多くなる。 前記 2色性円偏光層 3 4は、 2色性直線偏光層 1 8にえ / 4位相差層 3 5を液晶 セル 1 6側に積層する等の方法によって形成したものである。 この液晶表示装置 3 0においては、 光源装置 1 2からの無偏光光は、 直線偏光分 離層 3 2において一方の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分 が反射される。 反射された直線偏光成分は、 光源装置 1 2における反射層 1 2 A、 又は、 光源装 置内 （の例えば光拡散機能等により）で反射されることにより位相が乱れて、 直線 偏光分離層 3 2を透過する成分が増大する。 直線偏光分離層 3 2に入射した直線偏光光は、 液晶層 2 2に入射し、 ここで前記 直線偏光の電場べクトルの方向が液晶層のダイレク夕の方向と実質的に 4 5度の 角度をなす場合、 （即ち、 直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して 4 5度の角度で入射した場合）その位相が実質的に 7Γ/ 2シフ卜され、 円偏光光と なる。前記副 2色性直線偏光層 1 5では、透過直線偏光光と直交する直線偏光光が 吸収され、 透過成分の純度が増大される。 これを、 図 2のポアンカレ球を利用して説明すると、例えば赤道上の点 Vの位置 で示される垂直の直線偏光光は、 ττ/ 2正方向にシフトされることによって左回り の円偏光光となり、 又、 赤道上の点 Hで示される水平の直線偏光光は、 正方向に 7Γ / 2シフ卜されることによって、球の下極点上の点で表わされる右回りの円偏光光 となる。 又、 液晶層 2 2に印加される電界によって、 直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は 進相軸方向に対して入射する角度が変化して前記円偏光光の楕円率が変調される。 これを図 2のポアンカレ球を用いて説明すると、直線偏光光が円偏光光に変化する 際に、 ポアンカレ球上において経度方向に変調し、 円偏光光の楕円率が変化するこ とになる。 例えば、直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して入射する角度が 0度の場合は、 液晶層に入射した直線偏光は直線偏光のままとなり、 また、 直線偏 光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して入射する角度が— 4 5度の場合 は、 液晶層に入射した直線偏光は前記円偏光とは逆回りの円偏光となる。 即ち、 回路 2 6は、 液晶層 2 2に直線偏光が入射する場合は、 前記液晶のダイレ クタの方向を、入射直線偏光の電場べクトルの方向を基準として実質的に一 4 5〜 4 5度まで変化させるベく、前記電極間の電圧を制御するように構成されることが 好ましい。 従って、 液晶層 2 2に、 画素電極 2 4 A、 2 4 Bから印加する電圧を制御するこ とによって、 2色性円偏光層 3 4を透過する光の量を調整することができ、 これに よって階調表示も可能となる。 このとき、 2色性円偏光層 3 4を透過しない円偏光 光、 例えば図 8に示されるように左回りの円偏光光は、 これに吸収される。 ここで、 右回り円偏光光は 2色性円偏光層 3 4を下から透過するとき、 まず入/ 4位相差層 3 5によって直線偏光光とされてから、 2色性直線偏光層 1 8を通って、 水平方向の直線偏光光として出射する。 なお、 この液晶表示装置 3 0においては、液晶セル 1 6における液晶層 2 2に電 界を印加しない場合、 図 9に示されるように、液晶セル 1 6に入射した直線偏光光 は、 左円偏光に変調されるので、 いわゆる暗表示となる。 又、 この液晶表示装置 3 0においては、 2色性円偏光層 3 4力、 無偏光光である 外光が入射した場合でも、 その 5 0 %を吸収するので、反射による画面のコントラ ス卜の低下を抑制することができる。 なお、 図 8、 9において 2点鎖線で示されるように、 前記直線偏光分離層 3 2と 液晶セル 1 6との間に、 光吸収型の副 2色性直線偏光層 1 5を配置しても良い。 この副 2色性直線偏光層 1 5は、前記図 1に示される液晶表示装置 1 0における 2色性直線偏光層 1 8と同一の構成であり、直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏 光成分を透過し、直線偏光分離層 3 2で反射できなかった前記と直交する直線偏光 成分を吸収するようにされている。 このようにすると、直線偏光分離層 3 2で反射できなかった前記直交方向の直線 偏光成分が副 2色性直線偏光層 1 5で吸収されるので、不必要な偏光成分が液晶セ ル 1 6に到達することがない。従って、極めてコントラス卜の良い状態が得られる。 上記液晶表示装置 1 0、 3 0は、 いずれも透過型であるが、 本発明はこれに限定 されるものでなく、 反射型の液晶表示装置にも適用されるものである。 図 1 0の液晶表示装置 4 0は、図 1の液晶表示装置 1 0を反射型にしたものであ り、 図 1における光源装置 1 2に代えて、 光吸収層 3 6を設けている。 他の構成は、 図 1の液晶表示装置 1 0と同一であるので、 同一部分に同一符号を 付することにより、 説明を省略するものとする。 なお、 後述の副 2色性円偏光層 1 3は左旋円偏光光を透過し、円偏光分離層 1 4は左旋円偏光光を反射するように設 定されている。 ここで、 前記光吸収層 3 6は、 例えば黒色の紙、 表面をマツト化して反射が生じ ないようにした樹脂板、 フィルム、 薄膜等から構成される。 この反射型の液晶表示装置 4 0においては、 外光 （無偏光光） のうち一方向の直 線偏光成分、 例えば水平の直線偏光光のみが、 2色性直線偏光層 1 8を透過して、 液晶セル 1 6に入射する。 外光のうち、前記 2色性直線偏光層 1 8を透過できない垂直の直線偏光成分はこ れに吸収される。従って、 反射光が生じないので、 反射光によるコントラストの低 下を抑制することができる。 前記 2色性直線偏光層 1 8から入射した直線偏光光は、液晶セル 1 6に印加され る電界の変化によって偏光軸が変調される。 一方、 液晶層 2 2は前述の如く、 透過 光の位相を実質的に ττ/ 2シフトさせるレ夕デ一シヨン値を有しているので、直線 偏光を円偏光へとシフ卜する作用を有している。 この円偏光光の旋回方向は、 前述の、 偏光軸の変調により決定され、 円偏光分離 層 1 4に入射したとき、 旋回方向が左のときに反射され、 右のときに透過される。 図 2のポアンカレ球で説明すると、入射した水平の直線偏光光は、液晶のダイレ クタ Dを一 4 5〜4 5度変化させることにより、 赤道上の点 Hから、 一 4 5〜0度 の場合は、上極点から点 Hまで移動して左回りの円偏光光から直線偏光の状態にな り、 又、 0〜4 5度の場合は下極点から点 Hまで移動して右回りの円偏光光から直 線偏光の状態になる。 円偏光分離層 1 4で反射された左旋円偏光光 Lは、 液晶セル 1 6に、前記とは逆 方向に戻り、 この液晶セル 1 6を透過するとき、 図 1の液晶表示装置 1 0における と同様に、 直線偏光光となって出射するが、 その偏光軸は液晶のダイレク夕 Dの方 向により変調され、 2色性直線偏光層 1 8を通って表示光となる。従って、 円偏光 分離層 1 4で反射して液晶セル 1 6を透過する光の量を、液晶層 2 2に印加する電 圧によって調整することができる。 即ち、 階調表示をすることができる。 又、 液晶層 2 2において、 右回りの円偏光光とされた場合、 液晶層 2 2から出射 して円偏光分離層 1 4で反射されなかった成分がこれを透過した後、前記光吸収層 3 6によって吸収、 除去され、 図 1 1に示されるように暗表示となる。 このため、 円偏光分離層 1 4で反射され、 液晶セル 1 6を透過する左回りの円偏光光 L (表示 光） との対比において極めてコントラストの良い表示状態を得ることができる。 この液晶表示装置 4 0においても、 図 1 0、 1 1において 2点鎖線で示されるよ うに、 前記図 1、 図 7に示されると同様に、 副 2色性円偏光装置 1 3を、 円偏光分 離層 1 4と液晶セル 1 6との間に配置してもよい。 このようにすると、液晶セル 1 6の透過光が副 2色性円偏光層 1 3に入射したと き、 左旋回の円偏光光が透過され、 右旋回の円偏光光が吸収されるので、 更にコン トラス卜の良い状態が得られる。 次に、 図 1 2に示される反射型の液晶表示装置 5 0について説明する。 この液晶表示装置 5 0は、前記図 8に示される液晶表示装置 3 0における光源装 置 1 2に代えて、 前記と同様の光吸収層 3 6を配置し、 2色性円偏光層 3 4を工夫 したものである。 前記 2色性円偏光層 3 4は、前記図 8に示される液晶表示装置 1 0における 2色 性円偏光層 3 4の 2色性直線偏光層の液晶セル 1 6側とは反射側にもえ / 4位相 差層を進相軸又は遅相軸が、 2色性直線偏光板の透過軸に対して 4 5度の角度にな るように積層したものである。 この液晶表示装置 5 0において、 外光 （無偏光光） は、 2色性円偏光層 3 4に入 射し、 右旋円偏光光 Rのみが液晶セル 1 6に入射する。外光の他方の左旋円偏光成 分 Lは 2色性円偏光層 3 4によって吸収されるので、反射光により画面のコントラ ストが低下されることがない。 液晶層 2 2に入射した右旋円偏光光 Rは、液晶層 2 2が光の位相を実質的に 7Γ / 2シフトさせるレ夕デーシヨン値を有しているので、図 2のポアンカレ球において は、液晶層 2 2に印加する電界によって液晶層のダイレク夕 Dの方向が変化される ことにより、下極点から赤道上の点 V又は点 Hで示される直線偏光までの状態とな り、 円偏光の楕円率が変調される。 従って、 液晶セル 1 6から出射した直線偏光光は、 その偏光状態によって、 直線 偏光分離層 3 2において反射され、 又はこれを透過する。従って、 コントラス トの 良い状態が得られる。 図 1 2の例では、 垂直の直線偏光成分のみが直線偏光分離層 3 2で反射され、再 度液晶セル 1 6に入射し、 液晶層により左旋円偏光光となり、 2色性円偏光層 3 4 を透過できないので明表示がない。 図 1 3に示されるように、 液晶セル 1 6から、垂直の直線偏光光のみが出射した ときは、これが直線偏光分離層 3 2を透過して吸収層 3 6に吸収されるので暗表示 となる。 なお、 上記各実施の形態の例において、 前記光源装置 1 2は、 透明電極を有した 透明樹脂シートに挟持された薄膜状のエレクト口ルミネッセンス等からなる透明 薄膜状白色面光源であって、 背面に、例えば金属薄膜からなる反射層 1 2 Aを設け たものであるが、 本発明はこれに限定されることなく、導光板の側端面から入射し た光源光を、 導光板の一方の面から出射させるもの、 例えば、 導光板に線状光源を 配置した、 いわゆるエッジライ ト型の白色面光源等であってもよい。 この場合、 前 記導光板の他方の面には金属薄膜等からなる反射層が設けられるが、 白色 P E T (ポリエチレンテレフ夕レート） を用いても良い。 又、 円偏光分離層又は直線偏光分離層の液晶層側に、透過する光の位相を実質的 に 7Γ/ 2シフ卜させるレ夕デーシヨン値を有する位相差層を積層して、結果的に、 直線偏光分離層又は円偏光分離層と同一の作用を有するようにしても良い。 なお、 一般に、 液晶パネルのモードは、 2色性偏光板の透過軸を液晶に対してど ういった角度 （方位角） で配置するかによって、 液晶に電圧が印加されていないと きに光が透過する 「ノーマリ一ホワイ ト」モードと、 液晶に電圧が印可されていな いときに光が透過しない「ノーマリ一ブラック Iモードの 2種類があるが、 本発明 は「ノーマリーホワイ ト」 モード及び「ノーマリーブラック」モードの両方に適用 されるものである。 この液晶表示装置 5 0においても、 図 1 2、 1 3において 2点鎖線で示されるよ うに、 前記図 8、 図 9に示されると同様に、 副 2色性直線偏光層 1 5を、 前記直線 偏光分離層 3 2と液晶セル 1 6との間に配置してもよい。 このようにすると液晶セル 1 6から出射した直線偏光光は、偏光状態が垂直方向 の場合、 これが副 2色性直性偏光層 1 5で吸収され、 吸収されなかった残りが全て 吸収層 3 6に吸収されるので更にコントラス卜の良い状態が得られる。 次に、 図 1 4に示されるように、 本発明の実施の形態の第 5例に係る液晶表示装 置 6 0は、 光源 1 2と、 円偏光分離層 1 4と、 電界の印加により液晶のレ夕デ—シ ョン値を変化させ、入射する円偏光光の位相を実質的に 0〜； rシフ卜する作用を有 する液晶セル 6 2と、この液晶セル 6 2の前記円偏光分離層 1 4と反対側に配置さ れ、液晶セル 6 2を透過した前記円偏光光を受光する光吸収型の 2色性円偏光層 3 4と、 を備えて構成されている。 なお、 図 1 4において、 前記図 1、 図 4、 図 9に示されると同一部分にはこれら の図におけると同一の符号を付することにより、 説明を省略するものとする。 前記液晶セル 6 2は、 図 1 5に示されるように、 2枚の基板 2 0 A、 2 0 Bに挟 持された液晶層 6 4と、図 1 5において上側の基板 2 O Aの下側面および下側の基 板 2 0 Bの上側面に配置され、液晶層 6 4を厚さ方向に挟み込む一対の画素電極 6 4 A、 6 4 Bと、 を備えて構成されている。 前記液晶セル 6 2における液晶層 6 4は、 前記画素電極 6 4 A， 6 4 Bから電界 を印加して液晶のレ夕デーシヨン値を変化させ、これにより前記円偏光分離層 1 4 及び副 2色性円偏光層 1 3を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に 0〜7Γ シフ卜する作用を有するように調整されている。 この調整は、液晶層 64の複屈折及び厚さを制御することによつて既知の様々な 液晶により行うことができる。 このような液晶は、 ECB (Electrikally Controlled Briefringence) 方 式 として知られており、 DAP (Deformation of vertical Aligned Phases) モ一 ド、 HAN (Hybrid Aligned Nematic) モー ド、 STN (Super Twisted Nematic) モード、 SBE (Super Twisted Briefringence Effect) S S F L C (Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal) モー ド、 0 CB (Opticcally Compensated Beud) モード、 VAN (Vertically - aligned nematic) モード等があ る。 ◦ CBモードは通常、 ベンド配向の液晶セルと 2軸性位相差板を、 光吸収軸が直 交関係にある光吸収型の 2色性直線偏光板の間に挟んだ構成を言うが、本発明にお いては、 ベンド配向の液晶セルのみを言う。

VANモードは通常、 Nn (ネマティック）液晶を垂直に挟んだ VAN配列セ ル を、光吸収軸が直交関係にある光吸収型の 2色性直線偏光板の間に挟んだ構成を言 うが、 本発明においては、 VAN配向の液晶セルのみを言う。 他モードも同様である。 なお、 E CB方式という表現は複屈折を利用したカラー表示方式としての意味で 用いられる場合が多いが、 本発明においては、液晶層の複屈折の値が変化するモー ドという意味で用いている。 なお、 前記「実質的に 0〜7Γシフ卜する」は、 液晶層 64自体で位相を実質的に 変化させ、 あるいは、 液晶セル 62とは別の位相差層を、 液晶セル 62と前記 2色 性円偏光層 34円との間、および/または液晶セル 62と前記円偏光分離層 14と の間に形成して、液晶層 64と位相差層との相互作用によりこれらを透過する光の 位相を実質的に 0〜 7Γシフトする意味である。 例えば、 前記液晶層 64自体でのレ夕デ一シヨン値を、 0. 1 τΓ〜1. Ι ττまで 変化させ、前記液晶層 64の前記 2色性円偏光層 34円との間、 及び/又は前記円 偏光分離層 14側に別に設けたレ夕デ一シヨン値が実質的に 0. Ι ττである位相差 層との相互作用によって、これらを透過する光の位相を実質的に 0〜； rシフ卜させ ることを包含する。 前記相互作用とは、 液晶層のレ夕デーシヨン値が 0. 17Γ又は 1. Ι ΤΓを示す時 の進相軸又は遅相軸に対して、 レ夕デーシヨン値が実質的に 0. 17Γである位相差 層の進相軸又は遅相軸を直交させる等した場合に起こる作用のことで、例えば、 0.

17Γ- 0. l 7T=0、 1. 17Γ- 0. 17Γ=7Γ、 のように計算することができる。 なお、位相を実質的に一 7Γ〜0シフ卜する作用を有する液晶セルを用いることも 本発明の範囲に入ることは言うまでもない。 円偏光光の位相が 7Γシフ トすると逆の旋回方向の円偏光光になる。 上記のような液晶表示装置 60において、光源装置 12から出射した無偏光光は、 その光のうちの、 例えば図 14に示されるように、左旋回の円偏光成分 Lが円偏光 分離層 14を透過して液晶セル 62に到達する。 他方の右旋回の円偏光成分 Rは、 円偏光分離層 14において反射され、 光源装置 12の反射層 12 Αで反射される際に位相が逆転し、 又は無偏光な状態となり、 円 偏光分離層 14を透過する左旋回の円偏光光 Lとなって、液晶セル 62に入射する。 液晶セル 62における液晶層 64に画素電極 64 A、 64 Bから電圧を印加する ことによって、 前記レ夕デーシヨン値を変化させ、 これによつて液晶セル 62を通 過する円偏光光は、 電界の印加により位相を実質的に 0〜7Γシフ卜される。従って、 液晶セル 62に入射した左回りの円偏光光 Lは、 最大で、位相が 7Γシフトされたと き、 旋回方向が逆転した右回りの円偏光 Rとなって液晶セル 62から出射する。 JP99/04912

31 一

前記 2色性円偏光層 3 4の偏光透過軸を前記 2つの旋回方向の一方、例えば右回 りに一致させておけば、液晶層 6 4に印加する電界を制御することによって、 2色 性円偏光層 3 4を透過する右回りの円偏光光 Rの光量を調整することができ、液晶 表示機能を持たせることができる。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から赤 道上の点 Hを経て下極まで方位角入 = 0で 0〜7Γ/ 2、 7Τ/ 2、 7Τ/ 2〜7Γのシフ ト量に応じて、左回りの円偏光は左回りの楕円偏光 水平な直線偏光→右回りの楕 円偏光 右回りの円偏光となる。 従って、 シフト量が 0〜7τ/ 2の範囲では、 1 6に示されるように暗表示となり、 7Γ/ 2〜7Γの範囲では、シフト量が大きい程 2色性円偏光層 3 4を透過する光量が 大きくなり、 これにより階調表示が可能となる。 前記 2色性円偏光層 3 4は、光吸収夕ィプの 2色性偏光板から構成されているの で、 外光 （無偏光光） が 2色性円偏光層 3 4の表面に入射しても、 その 5 0 %が吸 収され、 残りの 5 0 %が透過し、 反射成分がほとんどないので、 液晶表示装置 6 0 における画面のコントラス卜の低下を大幅に抑制することができる。 また、液晶層 6 4の複屈折を利用しているので、別途カラーフィル夕一を用いる ことなくカラー液晶表示機能を持たせることも可能である。 この液晶表示装置 6 0においても、前記円偏光分離層 1 4と液晶セル 6 2との間 に、 副 2色性円偏光層 1 3を配置してもよい。 このようにすると、円偏光分離層 1 4において反射されなかった右旋円偏光光 R が副 2色性円偏光層 1 3において吸収される。従って、極めてコントラス卜の良い 状態が得られる。 次に、図 1 7に示される本発明の実施の形態の第 6例に係る液晶表示装置 7 0に ついて説明する。 この液晶表示装置 7 0は、 光源装置 1 2と、 この光源装置 1 2から出射される光 のうち、一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の直線偏光成分を反射する 直線偏光分離層 3 2と、 液晶セル 6 2と、 この液晶セル 6 2を透過した偏光光を受 光する光吸収型の 2色性直線偏光層 1 8と、 を備えて構成されている。 この液晶表示装置 7 0においては、 光源装置 1 2からの無偏光光は、 直線偏光分 離層 3 2において一方の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分 が反射される。 反射された直線偏光成分は、光源装置 1 2における反射層 1 2 Aで反射される際 に、 又は、 光路中 （図示せず） に配置された光拡散板等によって無偏光な状態とな つて、 直線偏光分離層 3 2を透過する。 直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏光光は、液晶層 6 4に入射し、 ここに印加 される電界により、 その位相が実質的に 0〜7Γシフ卜される。 直線偏光光の位相が 7Γシフトすると、前記直線偏光と直交関係にあるもう一方の 直線偏光光になる。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の赤道上の点 Ηか ら方位角人 = 0で 0〜； rシフ トされることによって、水平な直線偏光は右回りの精 円偏光→右回りの円偏光 右回りの楕円偏光を経て垂直の直線偏光となる。従って、 シフ ト量が大きい程、 2色性円偏光層を透過する光量が小さくなる。 又、 なお、 暗 表示の状態を図 1 8に示した。 従って、 液晶層 6 4に、 画素電極 6 4 A、 6 4 Bから印加する電圧を制御するこ とによって、 2色性直線偏光層 1 8を透過する光の量を調整することができる。す なわち、 液晶表示機能を持たせることができ、 階調表示が可能である。 このことは、 次の （ 6 ) 式で表される。

1 = 1。 sin² 2 6> sin² ( Tr d A n ( V) /え） ー （6 ) ここで、 Iは 2色性直線偏光層 1 8を透過する光の強度、 I _uは入射光の強度、 0は入射偏光方向と液晶セル中の通常光の振動方向とのなす角度、 Δ η ( V ) と d はそれそれ印加電圧 Vでの液晶の複屈折率とセル厚、 えは入射光の波長を示す。な お、 2色性直線偏光層 1 8を透過しない直線偏光光は、 これに吸収される。 又、 この液晶表示装置 7 0においては、 2色性直線偏光層 1 8が、 無偏光光であ る外光が入射した場合でも、 その 5 0 %を吸収するので、反射による画面のコント ラス卜の低下を抑制することができる。 この液晶表示装置 7 0においても、前記直線偏光分離層 3 2と液晶セル 6 2との 間に、 副 2色性直線偏光層 1 5を配置してもよい。 この副 2色性直線偏光層 1 5の 作用は前記と同様である。 上記液晶表示装置 6 0、 7 0は、 いずれも透過型であるが、 本発明はこれに限定 されるものでなく、 反射型の液晶表示装置にも適用されるものである。 図 1 9の液晶表示装置 8 0は、図 1 4の液晶表示装置 6 0を反射型にしたもので あり、 図 1 4における光源装置 1 2に代えて、 光吸収層 3 6を設けている。 他の構成は、 図 1 4の液晶表示装置 6 0と同一であるので、 同一部分に同一符号 を付することにより、 説明を省略するものとする。 なお、 2色性円偏光層 3 4は右 旋円偏光光を透過し、円偏光分離層 1 4は左旋円偏光光を反射するように設定され ている。 この反射型の液晶表示装置 8 0においては、 外光 （無偏光光） は、 2色性円偏光 層 3 4に入射し、右又は左回りの一方の右旋円偏光光 Rとして液晶セル 6 2に入射 する。外光の他方の円偏光成分、即ち左旋円偏光光 Lは 2色性円偏光層 3 4によつ て吸収されるので、 反射光により画面のコントラストを低下させることがない。 液晶層 6 2に入射した右旋円偏光光 Rは、液晶セル 6 2に印加される電界の変化 によって液晶のレ夕デ一シヨン値が変化され、これにより偏光軸が実質的に 0〜7Γ 変調される。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、 図 1 9に示されるように、液晶 セル 6 2に入射した右回りの円偏光光は、 図 2のポアンカレ球においては、球の下 極から、 シフト量 0〜7Τ/ 2では右回りの楕円偏光、 シフト量が 7Γ/ 2のとき赤道 上の点 Vで示される垂直な直線偏光、シフト量 ττΖ 2〜 のとき上半球状となり、 左回りの楕円偏光、 シフト量 7Γのとき上極となり、左回りの円偏光として液晶セル 6 2から出射する。 前記のように円偏光光の旋回方向は、偏光軸の変調により決定され、 円偏光分離 層 1 4に入射したとき、 左旋回方向では反射、 右旋回方向では透過される。 従って、 円偏光分離層 1 4で反射して液晶セル 1 6を透過する光の量を、液晶層 6 4に印加する電圧によって調整することができる。 円偏光分離層 1 4で反射された左旋円偏光光 Lは、 液晶セル 6 2に、前記とは同 旋回方向のままで戻り、再度偏光軸が 0〜； Γ変調されて、右回りの円又は楕円偏光 光: となって 2色性円偏光層 3 4を経て出射し、 表示光となるが、液晶層 6 4から 出射して円偏光分離層 1 4を透過した偏光成分 （偏光板 3 5からのモレ光をも含 む） は、 前述のように少ないが、 前記光吸収層 3 6によって吸収、 除去される。 このため、 円偏光分離層 1 4で反射され、 液晶セル 6 2を透過する偏光光（表示 光） との対比においてコントラス卜の良い表示状態を得ることができる。 また、液晶層 6 4の複屈折を利用しているので、別途カラーフィル夕一を用いる ことなくカラー液晶表示機能を持たせることも可能である。 この液晶表示装置 8 0においても、前記円偏光分離層 1 4と液晶セル 6 2との間 に、 副 2色性円偏光層 1 3を配置してもよい。 この場合、 円偏光分離層 1 4の前の副 2色性円偏光層 1 3において、 液晶セル 1 6の透過光から右旋円偏光光 Rが吸収されるので円偏光分離層 1 4の透過成分は 殆どない。 このため、 更にコントラストを向上させることができる。 次に、 図 2 0に示される反射型の液晶表示装置 9 0について説明する。 この液晶表示装置 9 0は、前記図 1 7に示される液晶表示装置 7 0における光源 装置 1 2に代えて、 前記と同様の光吸収層 3 6を配置したものである。 この液晶表示装置 9 0において、 外光 （無偏光光） は、 2色性直線偏光層 1 8を 透過する際に直線偏光光とされ、 液晶セル 6 2に入射する。外光のうち、 前記 2色 性直線偏光層 1 8を透過できない成分はこれに吸収される。従って、反射光がほと んど生じないので、 反射光によるコントラス卜の低下を抑制することができる。 前記 2色性直線偏光層 1 8を透過した直線偏光光は、液晶層 6 4に印加する電界 によつて液晶層のレ夕デーション値が変化されることにより、光の位相が実質的に 0 ~ 7Γシフトされる。 これを、 図 2のポアンカレ球を利用して説明すると、例えば赤道上の点 Ηで示さ れる水平の直線偏光光は、 正方向に 0〜； r/ 2シフトされることによって、 右回り の楕円偏光光、 ττ/ 2シフトされることによって球の下極点上の点で表わされる右 回りの完全円偏光光、 7Τ/ 2〜7Γシフ卜されることにより右回りの楕円偏光光、 π シフトされることにより垂直の直線偏光光となる。 従って、 液晶セル 6 2から出射した左回りの楕円偏光光又は直線偏光光は、 その 偏光軸の方向によって、 直線偏光分離層 6 2において反射され、他は直線偏光分離 層 3 2を透過する。直線偏光分離層 3 2で反射された直線偏光光は、前記と逆方向 に液晶セル 6 2に戻り、ここで位相が実質的に 0〜7Γシフトされてから 2色性直線 偏光層 1 8に入射し、水平の直線偏光成分のみが透過して表示光となる。従って、 極めてコントラス卜の良い状態が得られる。 尚、液晶セルの液晶層に画素電極から電圧を印加されない時に、液晶セルを通過 する光の位相が実質的に 7Γ/ 2シフトし、 前記電極に電圧を印加した場合に、液晶 セルを通過する光の位相が実質的にシフトしなくなるようにしてもよい。

この液晶表示装置 9 0においても、前記直線偏光分離層 3 2と液晶セル 6 2との 間に、 副 2色性直線偏光層 1 5を配置してもよい。この副 2色性直線偏光層 1 5の 作用は前記と同様である。 図 2 1に示されるように、本発明の実施の形態の第 9例に係る液晶表示装置 1 0 0は、 光源 1 2と、 円偏光分離層 1 4と、 電界の印加により液晶のレ夕デ—シヨン 値を変化させ、前記円偏光分離層 1 4を透過して入射する円偏光光の位相を実質的 に一 7Γ/ 2〜？ r/ 2シフトする作用を有する液晶セル 1 0 2と、この液晶セル 1 0 2の前記円偏光分離層 1 4と反対側に配置され、液晶セル 1 0 2を透過した前記直 線偏光光を受光する光吸収型の 2色性直線偏光層 1 8と、を備えて構成されている。 前記液晶セル 1 0 2は、 図 2 2に示されるように、 2枚の基板 2 0 A、 2 0 Bに 挟持された液晶層 1 0 4と、図 2において上側の基板 2 O Aの下側面および下側の 基板 2 0 Bの上側面に配置され、液晶層 1 0 4を厚さ方向に挟み込む一対の画素電 極 1 0 4 A、 1 0 4 Bと、 を備えて構成されている。 前記液晶セル 1 0 2における液晶層 1 0 4は、前記画素電極 1 0 4 A , 1 0 4 B から電界を印加して液晶のレ夕デーシヨン値を変化させ、これにより前記円偏光分 離層 1 4及び副 2色性円偏光層 1 3を透過して入射する円偏光光の位相を実質的 に一 7Τ/ 2 ~ 7Τ/ 2シフ卜する作用を有するように調整されている。 この調整は、図 1 5における前記液晶層 6 4の場合と同一であるので説明を省略 する。 なお、 前記「実質的に— 7Γ/2〜； r/2シフトする」は、 液晶層 104自体で位 相を実質的に変化させ、 あるいは、 液晶セル 102とは別の位相差層を、 液晶セル 102と前記 2色性円偏光層 34円との間に形成して、液晶層 104と位相差層と の相互作用によりこれらを透過する光の位相を実質的に一 ΤΓ/2〜ΤΓ/2シフト する意味である。 例えば、前記液晶層 104自体でのレ夕デ一シヨン値を、 0〜； rまで変化させ、 前記液晶層 104の前記 2色性円偏光層 34との間、および/または前記円偏光分 離層 14側に別に設けたレ夕デ一シヨン値が実質的に 7Γ/ 2である位相差異との 相互作用によって、これらを透過する光の位相を実質的に— 7Γ/2〜ΤΓ/2シフト させることを包含する。 前記相互作用とは、液晶層のレ夕デ一ション値が πを示す時の進相軸又は遅相軸 に対して、レ夕デ一ション値が実質的に π/ 2である位相差層の進相軸又は遅相軸 を直交させる等した場合に起こる作用のことで、 例えば、 0— 7Γ/2 =— 7Τ/2、

ΤΓ一 ττ/2 = 7Τ/2、 のように計算することが出来る。 なお、位相を実質的に 7Γ/ 2〜一 7Γ/2シフ卜する作用を有する液晶セルを用い ることも本発明の範囲に入ることは言うまでもない。 円偏光光の位相が Γ/2シフトすると直線偏光光になり、一 7Γ/2シフトすると 前記と直交する方向の直線偏光光になる。 また、 直線偏光光の位相が 7Γ/2シフ卜 すると円偏光光になり、— 7Γ/2シフ卜すると前記とは逆回りの旋回方向の円偏光 光になな。 上記のような液晶表示装置 100において、光源装置 12から出射した無偏光光 は、 その光のうちの一方の旋回方向の円偏光成分、例えば図 2 1に示されるように 左旋円偏光光 Lのみが円偏光分離層 14を透過して液晶セル 102に到達する。 他方の右旋円偏光光 Rは、 円偏光分離層 1 4において反射され、光源装置 1 2の 反射層 1 2 Aで反射される際に又は光路中の光拡散板によって位相が逆転、又は、 無偏光な状態となり、 円偏光分離層 1 4を透過する左旋偏光光 Lが増加し、液晶セ ル 1 6に入射する。 液晶セル 1 0 2における液晶層 1 0 4に画素電極 1 0 4 A、 1 0 4 Bから電圧を 印加することによって、 液晶のレ夕デーシヨン値を変化させ、 これによつて液晶セ ル 1 0 2を通過する円偏光光は、電界の印加により位相を実質的に一 π/ 2〜π/ 2シフトされる。 従って、 前述のように、 液晶セル 1 0 2に入射した円偏光光は、 その位相が 7Γ / 2シフ卜されると直線偏光光になり、一7Γ/ 2シフ卜されると前記と直交する方向 の直線偏光光になって液晶セル 1 0 2から出射する。 前記 2色性直線偏光層 1 8の偏光透過軸を前記 2つの偏向方向の一方に一致さ せておけば、 液晶層 1 0 4に印加する電界を制御することによって、 2色性直線偏 光層 1 8を透過する光の量を調整することができ、液晶表示機能を持たせることが できる。 又、 当然、 階調表示もすることができる。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から方 位角人 = 0で赤道上の点 Ηまで 0〜7Τ / 2シフトされることによって、左回りの円 偏光は左回りの楕円偏光→水平な直線偏光となり、 又、赤道上の点 Vまで 0〜一 / 2シフ卜されることによって左回りの楕円偏光→垂直な直線偏光となる。 従って、 シフト量が 0〜7τ/ 2の範囲では、 シフト量が大きい程 2色性直線偏光 層 1 8を透過する光量が大きくなり、 0〜一 7Γ / 2の範囲ではシフト量が大きい程 暗くなり、 最終的には図 2 3に示されるように暗表示となる。 前記 2色性直線偏光層 1 8は、光吸収タイプの 2色性偏光板から構成されている ので、 外光 （無偏光光） が 2色性直線偏光層 1 8の表面に入射しても、 その 5 0 % が吸収され、 残りの 5 0 %が透過し、 反射成分がほとんどないので、 液晶表示装置 1 0における画面のコントラストの低下を大幅に抑制することができる。 また、 液晶層 1 0 4の複屈折を利用しているので、別途カラーフィルターを用い ることなくカラー液晶表示機能を持たせることも可能である。

この液晶表示装置 1 0 0においても、前記円偏光分離層 1 4と液晶セル 1 0 2と の間に、 副 2色性円偏光層 1 3を配置してもよい。 この場合、 円偏光分離層 1 4の前の副 2色性円偏光層 1 3において、液晶セル 1 0 2の透過光から右旋円偏光光 Rが吸収されるので円偏光分離層 1 4の透過成分 は殆どない。 このため、 更にコントラストを向上させることができる。 次に、図 2 4に示される本発明の実施の形態の第 1 0例に係る液晶表示装置 1 1 0について説明する。 この液晶表示装置 1 1 0は、 光源装置 1 2と、 この光源装置 1 2から出射される 光のうち、 一方の、 例えば紙面面内 （以下水平とする） 直線偏光成分を透過し、 こ れと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層 3 2と、液晶セル 1 0 2と、 この液晶セル 1 0 2を透過した偏光光を受光する光吸収型の 2色性円偏光層 3 4 と、 を備えて構成されている。 この液晶表示装置 1 1 0においては、 光源装置 1 2からの無偏光光は、直線偏光 分離層 3 2において水平の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成 分が反射される。 反射された直線偏光成分は、 光源装置 1 2における反射層 1 2 A、 又は、 光源装 置内 （の例えば光拡散機能等により） で反射されることにより位相が乱れて、 直線 偏光分離層 3 2を透過する成分が増大する。 直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏光光は、 液晶セル 1 0 2に入射して、 ここ に印加される電界により、 その位相がシフ卜される。 液晶セル 1 0 2における液晶層 1 0 4に、 画素電極 1 0 4 A、 1 0 4 Bから電圧 が印加することによって、 液晶のレ夕デ一シヨン値が変化され、 これによつて液晶 セル 1 0 2を通過する直線偏光光は、電界の印加により位相を実質的に— 7Γ / 2〜 ττ/ 2シフトされる。 前述のように、 液晶セル 1 0 2に入射した直線偏光光は、 その位相が 7Γ/ 2シフ トされると円偏光光になり、一 ΤΓ/ 2シフ卜されると前記とは逆回りの旋回方向の 円偏光光になって液晶セル 1 0 2から出射する。 これを図 2のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の赤道上の点 Hか ら方位角； 1 = 0で 0〜ΤΓ/ 2シフ卜されることによって、水平な直線偏光は右回り の楕円偏光 右回りの円偏光 Rとなる。従って、 シフト量が大きい程、 2色性円偏 光層 3 4を透過する光量が大きくなる。又、前記点 Ηから 0〜7Γシフトされるとき、 シフト量に応じて暗くなり、一 ττ/ 2のときは、 図 2 5に示されるように暗表示と なる。 前記 2色性円偏光層 3 4の偏光透過軸を前記 2つの旋回方向の一方の右回りに 一致させておけば、 図 1 4の液晶セル 6 2と同様に、液晶層 1 0 4に印加する電界 を制御することによって、 2色性円偏光層 1 8を透過する光の量を調整することが でき、 液晶表示機能を持たせることができ、 階調表示が可能である。 この液晶表示装置 1 1 0においても、前記直線偏光分離層 3 2と液晶セル 1 0 2 との間に、 副 2色性直線偏光層 1 5を配置してもよい。 この場合、 直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏光光は、 副 2色性直線偏光層 1 5を透過する力 このとき直線偏光分離層 3 2で反射されなかった残りの直交直線 偏光光が吸収されてる。 従って、 極めてコントラストの良い状態が得られる。 次に、図 2 6に示される本発明の実施の形態の第 1 1例に係る液晶表示装置 1 2 0について説明する。 図 2 6の液晶表示装置 1 2 0は、図 2 1の液晶表示装置 1 0 0を反射型にしたも のであり、 図 2 1における光源装置 1 2に代えて、 光吸収層 3 6を設けている。 他の構成は、 図 2 1の液晶表示装置 1 0 0と同一であるので、 同一部分に同一符 号を付することにより、 説明を省略するものとする。 この反射型の液晶表示装置 1 2 0においては、 外光 （無偏光光） は、 2色性直線 偏光層 1 8に入射し、設定された透過軸と一致する方向のみの水平の直線偏光光が 液晶セル 1 0 2に入射する。外光の他方の直線偏光成分は 2色性直線偏光層 1 8に よって吸収されるので、反射光により画面のコン卜ラストを低下させることがない。 液晶層 1 0 2に入射した水平の直線偏光光は、ここに存在する液晶層に印加され る電界により、 その位相がシフトされる。 即ち、 液晶セル 1 0 2における液晶層 1 0 4に、 画素電極 1 0 4 A、 1 0 4 Bか ら電圧が印加することによって、 液晶のレ夕デ一シヨン値が変化され、 これによつ て液晶セル 1 0 2を通過する直線偏光光は、電界の印加により位相を実質的に—7Γ / 2〜7τ/ 2シフ トされる。 前述のように、液晶セル 1 0 2に入射した直線偏光光は、 その位相が 7Γ/ 2シフ 卜されると円偏光光になり、一 7Γ/ 2シフ卜されると前記とは逆回りの旋回方向の 円偏光光になって液晶セル 1 0 2から出射する。 液晶セル 1 0 2から出射した円偏光光は、その光のうちの一方の旋回方向の円偏 光成分、例えば図 2 1に示されるように左回りの円偏光成分 Lが円偏光分離層 1 4 を透過して前記光吸収層 3 6に到達する。 他方の右旋回方向の円偏光成分 Rは、 円偏光分離層 1 4において反射され、位相 が逆転することなくそのまま液晶セル 1 0 2に入射する。 液晶セル 1 0 2における液晶層 1 0 4に画素電極 1 0 4 A、 1 0 4 Bには前述の ように電圧が印加されているので、液晶のレ夕デーシヨン値の変化によって液晶セ ル 1 0 2を通過する円偏光光は、電界の印加により位相を実質的に一 Γ/ 2〜7Τ/ 2シフ トされる。 従って、 前述のように、 液晶セル 1 0 2に入射した円偏光光は、 その位相が 7Γ/ 2シフトされると直線偏光光になり、一 7Γ/ 2シフ卜されると前記と直交する方向 の直線偏光光になって液晶セル 1 0 2から出射する。 前記 2色性直線偏光層 1 8の偏光透過軸は、前述のように前記 2つの偏向方向の 一方に一致させてあるので、液晶セル 1 0 2から出射した直線偏光光の偏光軸の傾 きに応じて 2色性直線偏光層 1 8を透過して表示光になる。従って、液晶層 1 0 4 に印加する電界を制御することによって、 2色性直線偏光層 1 8を透過する光の量 を調整することができ、 液晶表示機能を持たせることができる。 又、 当然、 階調表 示もすることができる。 なお、液晶セルの液晶層に画素電極から電圧を印加されない時に、液晶セルを通 過する光の位相が実質的に 7Γ/ 2シフ卜し、 前記電極に電圧を印加した場合に、 ' 晶セルを通過する光の位相が実質的にシフトしなくなる様にしてもよい。

この液晶表示装置 1 2 0においても、前記円偏光分離層 1 4と液晶セル 1 0 2と の間に、 副 2色性円偏光層.1 3を配置してもよい。 この場合、液晶セル 1 0 2から出射した左回りの円偏光成分 Lが副 2色性円偏光 層 1 3において吸収される。従って、 極めてコントラス卜の良い状態が得られる。 図 2 7に示されるように、本発明の実施の形態の第 1 2例に係る液晶表示装置 1 3 0は、 光源 1 2と、 直線偏光分離層 3 2と、 透過する光の位相を実質的に Γシフ 卜させるレ夕デーシヨン値を有する液晶層 1 3 4 (図 2 8参照）及びこの液晶層 1 3 4に電界を印加する画素電極 1 3 4 A、 1 3 4 Bを含んでなり、前記直線偏光分 離層 1 4及び副 2色性直線偏光層 1 5を透過して入射する直線偏光光を、前記液晶 層 1 3 4に前記画素電極 1 3 4 A、 1 3 4 Bから電界を印加して液晶のダイレク夕 の方向を変化させ、前記直線偏光分離層 3 2と反対方向に出射するまでの間に前記 直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に変換する液晶 セル 1 3 2と、この液晶セル 1 3 2の前記直線偏光分離層 3 2と反対側に配置され、 液晶セル 1 3 2を透過した前記直線偏光光を受光する光吸収型の 2色性直線偏光 層 1 8と、 を備えて構成されている。 前記液晶セル 1 3 2は、前記図 4〜図 6に示される液晶セル 1 6に対して液晶層 1 3 4以外は、 同一構成であるので、 他の部分の説明は省略する。 ここで、前記液晶層 1 3 4は、透過する光の位相を実質的に 7Γシフ卜するレ夕デ —シヨン値を有するように調整されており、 画素電極 1 3 4 A、 1 3 4 B間の電界 の印加の有無に拘らず、 レ夕デーシヨン値がほとんど同一である。 この調整は、 液 晶層の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、例えばネマチッ ク （N n )液晶により行うことができる。 又液晶のダイレク夕 Dの方向は共に、 実 質的に基板 2 0 A、 2 0 Bに対して平行である。 なお、 前記「実質的に 7Γシフ卜する」、 及び「実質的に基板 2 0 A、 2 0 Bと平 行」 における 「実質的に」 は、 例えば、 液晶のプレチルト角や、 種々の外乱等で理 想的な状態から若干ずれる場合も包含する意味である。 上記シフ卜について、 図 2に示されるポアンカレ球を用いて説明すると、例えば ポアンカ.レ球の赤道上の点 Hで表わされる水平の直線偏光を、方位角; 1 = 0で 71だ け正方向にシフ卜させると、 ポアンカレ球における赤道上の点 Vに到達する。即ち、 水平の直線偏光は 7Γシフトされることによって垂直な直線偏光になる。 上記のように、水平直線偏光光の位相が Γシフトすると、 これと直交する垂直の 直線偏光光になる。従って、 光の位相を 7Γシフトさせるレ夕デーシヨン値を有する 液晶のダイレク夕方向に対して、 4 5度の角度で直線偏光を入射させれば、前記直 線偏光光と直交する直線偏光光になる。 一方、液晶のダイレク夕の方向が、液晶のレ夕デーシヨン値を変化させないまま、 面内で回転すれば、 一方の直線偏光光から、 これと直交する方向の直線偏光光にな る間で、 偏光状態が変化する。例えば、 液晶のダイレク夕方向に対して、 0度の角 度で直線偏光を入射させれば、前記直線偏光光の偏光状態は理想的には変化しない し、液晶のダイレク夕方向に対して、 0〜4 5度までの角度で直線偏光を入射させ れば、前記直線偏光光の偏光状態は前記直線偏光光と直交する直線偏光光までの間 の任意の直線偏光になる。直線偏光は、 図 2のポアンカレ球上で赤道上の任意の点 に移動する。即ち、 液晶層に入射する直線偏光光の電場振動べクトルの方向を、 実 質的に 0〜9 0度まで変化させることができる。 上記のような液晶表示装置 1 3 0において、光源装置 1 2から出射した無偏光光 は、 直線偏光分離層 3 2において特定方向、例えば水平の直線偏光成分が透過され、 これと直交方向の直線偏光成分が反射される。 反射された直線偏光成分は、光源装置 1 2における反射層 1 2 Aで反射されるの で、例えば乱反射の場合 5 0 %が水平直線偏光光となって直線偏光分離層 3 2を透 過する。 又、 光拡散板が光路中にある場合も同様である。 直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏光光は、液晶セル 1 3 2に入射して、 ここ の液晶層のダイレク夕の方向により、 電場振動べクトルの方向を、 実質的に 0〜9 0度まで変化される。 詳細には、液晶セル 1 3 2における液晶層 1 3 4のレ夕デ一シヨンにより、水平 の直線偏光光が垂直の直線偏光光となるが、 液晶層 2 2に画素電極 1 3 4 A、 1 3 4 Bから電圧を印加することによって、前記レ夕デ一シヨンは実質的に 7Γで一定の まま、 ダイレク夕の方向を変化させ、 これによつて液晶セル 1 3 2を通過する直線 偏光光は、 電界の印加により電場振動べクトルの方向を、 実質的に 0〜9 0度まで 変化される。 特に、前記液晶のダイレク夕の方向を実質的に 0〜4 5度まで変化させるように、 前記電極間の電圧を制御する回路 2 6 (図 4参照） を有することが好ましい。 そうすれば、 前述のように、 液晶セル 1 3 2に入射した直線偏光光は、 その位相 がこれと直交する方向の直線偏光光までの偏光状態で液晶セル 1 3 2から出射す る。 前記 2色性直線偏光層 1 8の偏光透過軸を前記 2つの偏向方向の一方に一致さ せておけば、 液晶層 1 3 4に印加する電界を制御し、特に前記液晶のダイレク夕の 方向を、実質的に 0〜4 5度まで変化させるように電界を制御することによって図 4の液晶セル 1 6と同様に、 2色性直線偏光層 1 8を透過する光の量を最大値から 最小値まで調整することができ、 良好な液晶表示機能、例えば階調表示機能を持た せることができる。 なお、 図 2 7は直線偏光光が 2色性直線偏光層 1 8から出射する状態の、 いわゆ る明表示の場合を示すものであるが、 図 2 9に示されるように、前記液晶セル 1 3 2内における液晶のダイレク夕 Dの方向を液晶セル 1 3 2から出射する直線偏光 光の偏光方向が図 2 7の場合と直交する方向 すると、 いわゆる暗表示となる。 前記 2色性直線偏光層 1 8は、光吸収タイプの 2色性偏光板から構成されている ので、 外光 （無偏光光） が 2色性直線偏光層 1 8の表面に入射しても、 その 5 0 % が吸収され、 残りの 5 0 %が透過し、 反射成分がほとんどないので、 液晶表示装置 1 3 0における画面のコントラス卜の低下を大幅に抑制することができる。 この液晶表示装置 1 3 0においても、前記直線偏光分離層 3 2と液晶セル 1 3 2 との間に、 副 2色性直線偏光層 1 5を配置してもよい。 この場合、 直線偏光分離層 3 2を透過した直線偏光光は、 副 2色性直線偏光層 1 5を透過するが、このとき直線偏光分離層 3 2で反射されなかった残りの直交直線 偏光光が吸収される。 従って、 極めてコントラストの良い状態が得られる。 次に、図 3 0に示される本発明の実施の形態の第 1 3例に係る液晶表示装置 1 4 0について説明する。 なお、 図 3 0において、前記図 2 7に示される液晶表示装置 1 3 0におけると同 一部分には図 2 7と同一の符号を付することにより、説明を省略するものとする。 図 3 0の液晶表示装置 1 4 0は、図 2 7の液晶表示装置 1 3 0を反射型にしたも のであり、 図 2 7における光源装置 1 2に代えて、 光吸収層 3 6を設けている。 他の構成は、 図 2 7の液晶表示装置 1 3 0と同一であるので、 同一部分に同一符 号を付することにより、 説明を省略するものとする。 この反射型の液晶表示装置' 1 4 0においては、 外光 （無偏光光） は、 2色性直線 偏光層 1 8に入射し、設定された透過軸と一致する方向のみの水平の直線偏光光が 液晶セル 1 3 2に入射する。外光の他方の直線偏光成分は 2色性直線偏光層 1 8に よって吸収されるので、反射光により画面のコントラス卜を低下させることがない。 液晶層 1 3 2に入射した水平の直線偏光光は、ここに存在する液晶層 1 3 4によ り、 電場振動ベクトルの方向を、 実質的に 0 ~ 9 0度まで変化される。 液晶セル 1 3 2における液晶のレ夕デーシヨンにより水平の直線偏光光が垂直 の直線偏光光にシフ卜されようとするが、 液晶層 1 3 4に、 画素電極 1 3 4 A、 1 3 4 Bから電圧が印加することによって、 液晶のレ夕デ一シヨン値は のまま、 ダ ィレク夕の方向が、 面内で変化され、 これによつて、 前記直線偏光の電場べクトル の方向と、 前記液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向とのなす角度によって、 直線偏 光から前記直線偏光と直交関係にあるもう一方の直線偏光光までの任意の直線偏 光の状態となる。 従って、液晶セル 1 3 2から出射した直線偏光光は、 その偏光軸の方向によって、 直線偏光分離層 3 2において反射され、残った成分が直線偏光分離層 3 2を透過す る。 直線偏光分離層 1 4で反射された直線偏光光は、 液晶セル 1 3 2に戻り、 2色 性直線偏光層 1 8から出射して表示光となる。 前記直線偏光分離層 3 2で反射して液晶セル 1 3 2を透過する光の量を、液晶層 3 4に印加する電圧によって調整することができる。これにより階調表示が可能と なる。 直線偏光分離層 3 2を透過した偏光成分は、黒色の光吸収層 3 6で吸収、除去す ることができるので、直線偏光分離層 3 2で反射されてから液晶セル 1 3 2を透過 する偏光光（表示光） との対比において極めてコントラストの良い表示状態を得る ことができる。 この液晶表示装置 1 4 0においても、前記直線偏光分離層 3 2と液晶セル 1 3 2 との間に、 副 2色性直線偏光層 1 5を配置してもよい。 この場合、液晶セル 1 3 2から出射した直線偏光光は、 一部が副 2色直線偏光層 1 5を透過し、 残りが副 2色直線偏光層 1 5で吸収される。従って、極めてコン卜 ラス卜の良い状態が得られる。 図 1に示される液晶表示.装置 1 0を、円偏光分離層 1 4としてプレーナ配向した コレステリック液晶層を用い、光の位相を実質的に ΤΓ/ 2シフ卜するレ夕デ一ショ ン値を有する液晶セル 1 6、光吸収タイプの 2色性直線偏光層 1 8を積層して作成 した。 液晶セル 1 6に電界を印加して、液晶のレ夕デーシヨン値を一定のまま、液晶層 2 2のダイレク夕を変化させたところ、外光に起因する大幅なコントラストの低下 がなく、 光の利用効率を向上させることができた。 図 8に示される液晶表示装置 3 0は、直線偏光分離層 3 2として延伸多層を用い、 更に、光の位相を実質的に ΤΓ/ 2シフトするレ夕デーシヨン値を有する液晶セル 1 6、 2色性円偏光層 3 4として光吸収夕ィプの 2色性直線偏光層にえ / 4位相差層 を積層して構成したところ、 前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラス卜の 低下がなく、 光の利用効率を向上させることができた。 又、 図 1 0に示される反射型の液晶表示装置 4 0については、 円偏光分離層 1 4 としてコレステリック液晶層を用い、黒色の光吸収層 3 6、 光の位相を実質的に Γ / 2シフトするレ夕デーシヨン値を有する液晶セル 1 6、光吸収タイプの 2色性直 線偏光層 1 8を積層して構成した。 この場合も、外光に起因する大幅なコントラス 卜の低下がなかった。又、液晶セルを透過して完全な円偏光になり切れなかった偏 光成分を、 副 2色性円偏光層 1 3及び黒色の光吸収層 3 6で吸収、 除去することが できるので、 極めてコントラス卜の良い表示状態となった。 図 1 2に示される反射型の液晶表示装置 5 0においては、 同様に作成し、極めて コントラストの良い暗表示状態を得ることができた。 図 1 4に示される液晶表示装置 6 0を、円偏光分離層 1 4としてコレステリック 液晶層を用い、 電圧の印加によりレ夕デーシヨン値を変化させ、 光の位相を実質的 に 0〜？ rシフ卜する液晶セル 6 2、 2色性円偏光層 3 4として光吸収タイプの 2色 性直線偏光層にえ / 4位相差層を積層して作成した。 液晶セル 6 2に電界を印加して、液晶のレ夕デーシヨン値を変化させたところ、 外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させること ができた。 図 1 7に示される液晶表示装置 7 0は、直線偏光分離層 3 2として延伸多層層を 用い、 更に、 前記と同様の液晶セル 6 2、 光吸収タイプの 2色性直線偏光層 1 8を 積層して構成したところ、 前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラス卜の低 下がなく、 光の利用効率を向上させることができた。 又、 図 1 9に示される反射型の液晶表示装置 8 0については、 円偏光分離層 1 4 としてコレステリック液晶層を用い、黒色の光吸収層 3 6、前記と同様の液晶セル 6 2、 光吸収タイプの 2色性円偏光層 3 4を積層して構成した。 この場合も、 外光 に起因する大幅なコントラス卜の低下がなかった。又、 液晶セルを透過した偏光成 分を、 黒色の光吸収層 3 6で吸収、 除去することができるので、極めてコントラス 卜の良い表示状態となった。 図 2 0に示される反射型の液晶表示装置 9 0においても、 同様に作成し、極めて コントラス トの良い表示状態を得ることができた。 図 2 1に示される液晶表示装置 1 0 0を、円偏光分離層 1 4としてコレステリッ ク液晶層を用い、 電圧の印加によりレ夕デーシヨン値を変化させ、光の位相を実質 的に一 2〜^/ 2シフトする液晶セル 1 0 2、 2色性直線偏光層 1 8を積層し て作成した。 液晶セル 1 0 2に電界を印加して、液晶のレ夕デーシヨン値を変化させたところ、 外光に起因する大幅なコントラス卜の低下がなく、光の利用効率を向上させること ができた。 図 2 6の反射型の液晶表示装置 1 2 0においても同様であった。 図 2 4に示される液晶表示装置 1 1 0は、直線偏光分離層 3 2として延伸多層層 を用い、 更に、 前記と同様の液晶セル 1 0 2、 光吸収タイプの 2色性円偏光層 3 4 を積層して構成したところ、前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラストの 低下がなく、 光の利用効率を向上させることができた。 図 2 7に示される液晶表示装置 1 3 0を、直線偏光分離層 3 2として延伸多層層 を用い、 更に、 電圧の印加により液晶のダイレク夕を変化させ、 入射直線偏光光の 電場振動べクトルの方向を実質的に 0〜 9 0度まで変化する液晶セル 1 3 2、 2色 2

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性直線偏光層 1 8を積層して作成した。 液晶セル 1 3 2に電界を印加して、液晶のダイレク夕方向を変化させたところ、 外光に起因する大幅なコントラス卜の低下がなく、光の利用効率を向上させること ができた。 又、 図 3 0に示される反射型の液晶表示装置 1 4 0については、直線偏光分離層 3 2として延伸多層層を用い、 更に、 黒色の光吸収層 3 6、 前記と同様の液晶セル 1 3 2、 副 2色性直線偏光層 1 5、光吸収夕ィプの 2色性直線偏光層 1 8を積層し て構成した。 この場合も、 外光に起因する大幅なコントラス卜の低下がなかった。又、 液晶セ ルを透過した偏光成分を、黒色の光吸収層 3 6で吸収、除去することができるので、 極めてコントラス卜の良い表示状態となった。

産業上の利用の可能性 本発明は、 液晶表示装置において、 光の利用効率を大幅に向上できると共に、 外 光に起因する大幅なコントラス卜の低下がなく、 更に、液晶層の複屈折を利用して 表示することによりコントラス卜の良い表示状態を得ることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 入射光のうち、 右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、 他方の円 偏光成分を反射する機能、 及び、 一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の 直線偏光成分を吸収する機能の内の一方の機能を有する光吸収型の 2色性偏光層 と、透過する光の位相をシフトする液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を 含んでなり、前記 2色性偏光層を透過して入射する円偏光光又は直線偏光光の一方 を、 反対方向に出射するまでの間に他方に変換し、 又は、 変換しないで、 且つ、 円 偏光光で出射するときはその楕円率を変化させる機能、直線偏光光で出射するとき はその偏光軸の方向を変化させる機能の一方の機能を有する液晶セルと、入射光の うち、 右または左の旋回方向の一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反 射する機能、 及び、 入射光のうちの一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向 の直線偏光成分を反射する機能の内の一方の機能を有する偏光分離層と、を観察側 からこの順で配置してなり、前記 2色性偏光層及び偏光分離層の一方の側から光を 入射させることを特徴とする液晶表示装置。

2 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の旋回 方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円偏光 層とされ、前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に 7Γ/ 2シフ卜させるレ夕 デーシヨン値を有する液晶層を含んでなり、入射する円偏光光を、反対方向に出射 するまでの間に直線偏光光に変換し、 且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加 して液晶のダイレク夕の方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸を変 化させるようにされ、 前記偏光分離層は、 入射する光のうち、 一方の直線偏光成分 を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層とされたこと を特徴とする液晶表示装置。

3 . 請求項 2において、 前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を、 入射 直線偏光の電場べクトルの方向を基準と.して実質的に— 4 5〜4 5度まで変化さ せるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示

4 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の旋回 方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円偏光 層とされ、前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕 デ一シヨン値を変化させ、これにより入射する円偏光光の位相を実質的に 0〜7Γシ フトする作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射する円偏光光のうち、 右また は左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円 偏光分離層とされたことを特徴とする液晶表示装置。

5 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射光のうち、 右または左の旋回 方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する 2色性円偏光 層とされ、前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕 デーシヨン値を変化させ、これにより入射する直線偏光光の位相を実質的に一 7Γ / 2〜ττ/ 2シフ卜する作用を有してなり、前記偏光分離層は、入射する光のうち、 一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光 分離層とされたことを特徴とする液晶表示装置。

6 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直線偏 光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層とさ れ、前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に 7Γ / 2シフ卜させるレ夕デ—シ ヨン値を有する液晶層を含んでなり、 入射する直線偏光光を、 反対方向に出射する までの間に円偏光光に変換し、 且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液 晶のダイレク夕の方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化させる ようにされ、 前記偏光分離層は、 入射した光のうち、 右または左の旋回方向のうち 一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層とされたこ とを特徴とする液晶表示装置。

7 . 請求項 6において、 前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を、 2色 性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に— 4 5〜4 5度まで変化させるよ うに、 前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。

8 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直線偏 光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層とさ れ、前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕デーシ ョン値を変化させ、これにより入射する直線偏光光の位相を実質的に 0〜； rシフト する作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射した直線偏光光のうち、 一方の直 線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と されたことを特徴とする液晶表示装置。

9 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直線偏 光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層とさ れ、前記液晶セルは、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレ夕デーシ ョン値を変化させ、これにより入射する円偏光光の位相を実質的に一7Γ/ 2〜7Γ /

2シフトする作用を有してなり、 前記偏光分離層は、 入射した光のうち、 右または 左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏 光分離層としたことを特徴とする液晶表示装置。

1 0 . 請求項 4， 5， 8 , 9のいずれかにおいて、 前記液晶セルは、 その液晶層 が 2枚の基板に挟持され、前記電極が、 前記層液晶を間にして前記 2枚の基板に配 置され、 前記電極に電圧を印加したとき、層液晶内の液晶分子の前記基板面に対す る角度が変化するモードであり、これによつて前記液晶のレ夕デ一シヨン値を変化 させることを特徴とする液晶表示装置。

1 1 . 請求項 1において、 前記 2色性偏光層は、 入射する光のうち、 一方の直線 偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する 2色性直線偏光層と され、 前記液晶セルは、透過する光の位相を実質的に 7Γシフ卜させるレ夕デ一ショ ン値を有する液晶層を含んでなり、入射する直線偏光光を、前記液晶層に前記電極 から電界を印加して液晶のダイレク夕の方向を変化させ、反対方向に出射するまで の間に前記直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に変 換するようにされ、 前記偏光分離層は、 入射した直線偏光光のうち、 一方の直線偏 光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層とされ たことを特徴とする液晶表示装置。

1 2 . 請求項 1 1において、前記液晶セルにおける液晶のダイレク夕の方向を実 質的に 0〜4 5度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設け たことを特徴とする液晶表示装置。

1 3 . 請求項 2、 3、 6、 7、 1 1、 1 2のいずれかにおいて、 前記液晶セルは、 その液晶層が 2枚の基板に挟持され、 前記電極が一方の基板上に形成され、 前記電 極に電圧を印加したときの電界方向が、前記基板面と実質的に平行な部分を有し、 液晶層内の大部分の液晶分子の方向が前記基板面と実質的に平行なまま回転する モードであることを特徴とする液晶表示装置。

1 4 . 請求項 4、 6、 7、 9のいずれかにおいて、 前記円偏光分離層をコレステ リック液晶層からなる旋光選択層から構成したことを特徴とする液晶表示装置。

1 5 . 請求項 4、 5、 7、 9のいずれかにおいて前記円偏光分離層を、 透過する 光の位相を実質的に Γ / 2シフ卜させるレ夕デーシヨン値を有する位相差層と、複 屈折性を有するフィルムを 3層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な 振動方向を持つ 2つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間にお ける屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差 とが異なるようにした平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過又 は反射した直線偏光が、円偏光に変換されるようにしたことを特徴とする液晶表示

1 6 . 請求項 2、 3、 5、 8、 1 1、 1 2のいずれかにおいて、 前記直線偏光分 離層を、複屈折性を有するフィルムを 3層以上に積層してなる平面状多層構造とし、 各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ 2つの光のうちの、一方の光に対する 厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接 する層間における屈折率の差とが異なるようにしたことを特徴とする液晶表示装

1 7 . 請求項 2、 3、 5、 8、 1 1、 1 2のいずれかにおいて、 前記直線偏光分 離層を、透過する光の位相を実質的に ΤΓ/ 2シフトさせるレ夕デーシヨン値を有す る位相差層と、 コレステリック液晶層からなる旋光選択層とから構成し、前記コレ ステリック液晶層を透過又は反射した円偏光が、直線偏光に変換されるようにした ことを特徴とする液晶表示装置。

1 8 . 請求項 2、 3、 5、 8、 1 1、 1 2のいずれかにおいて、 前記液晶セルと 前記直線偏光分離層との間に、入射する光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、 これと直交方向の直線偏光成分を吸収する補助 2色性直線偏光層を設けたことを 特徴とする液晶表示装置。

1 9 . 請求項 4、 6、 7、 9、 1 0のいずれかにおいて、 前記液晶セルと前記円 偏光分離層との間に、 入射光のうち、 右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成 分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する補助 2色性円偏光層を設けたことを特徴 とする液晶表示装置。

2 0 . 請求項 1ないし 1 9のいずれかにおいて、前記偏光分離層の前記液晶セル と反対側に光源を配置し、この光源光が前記偏光分離層を経て前記液晶セルに入射 する透過型としたことを特徴とする液晶表示装置。

2 1 . 請求項 1ないし 1 9のいずれかにおいて、前記偏光分離層の前記液晶セル と反対側に、この偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層を設けて反射型とし たことを特徴とする液晶表示装置。