JP3758345B2 - 表示装置及び表示装置を用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及び電子機器に関し、特に反射型フルカラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラーフィルターを用いた反射型フルカラー表示装置は、赤・緑・青のカラーフィルターを用いそれぞれの画素を着色した。それぞれの画素を駆動することにより、それぞれのカラーと黒を切り替えることができ、全ての画素をカラーにすればそれが白表示である。すなわち、赤・緑・青の全てが着色した状態が白表示であり、暗いものとなった。一方明るくするために、赤・緑・青のカラーフィルターの着色を薄くすると、色純度の低下を招いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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装置において、明るく色純度の高い反射型カラー表示装置、特にフルカラー表示装置を提供することにある。さらに、これを用いた電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
図１、図２を用いて、原理を説明する。図１は、偏光分離手段として用いた偏光分離器の概略斜視図であり、図２はこの偏光分離器を用いた表示装置について説明するための図である。
【０００５】
図１において、偏光分離器１６０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。Ａ層１のＹ方向の屈折率（ｎAY）とＢ層２のＹ方向の屈折率（ｎBY）とは実質的に等しい。
【０００６】
従って、この偏光分離器１６０の上面５に垂直な方向から偏光分離器１６０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１６０を透過し下面６からＹ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１６０の下面６に垂直な方向から偏光分離器１６０に入射した光のうちＹ方向の直線偏光の光はこの偏光分離器１６０を透過し上面５からＹ方向の直線偏光の光として出射する。ここで、透過する方向（Ｙ方向のこと）を透過軸と呼ぶ。
【０００７】
一方、Ａ層１のＺ方向における厚みをｔA、Ｂ層２のＺ方向における厚みをｔBとし、入射光の波長をλとすると、
【０００８】
【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１６０の上面５に垂直な方向から偏光分離器１６０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１６０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λの光であって偏光分離器１６０の下面６に直線偏光の光は、この偏光分離器１６０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（Ｘ方向のこと）を反射軸と呼ぶ。
【０００９】
そして、Ａ層１のＺ方向における厚みｔAおよびＢ層２のＺ方向における厚みｔBを種々変化させて、可視光の全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、単一色だけでなく、白色光全部にわたってＸ方向の直線偏光の光をＸ方向の直線偏光の光として反射し、Ｙ方向の直線偏光の光をＹ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。
【００１０】
この偏光分離器１６０のＡ層には例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ；polyethylene naphtalate）を延伸したものを用い、Ｂ層には、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル（ｃｏＰＥＮ；copolyester of naphtalen dicarboxylic acid and terephthallic or isothalic acid）を用いることが出来る。もちろん、本発明に用いる偏光分離器の材質はこれに限定されるものではなく、適宜その材質を選択できる。尚、このような偏光分離器は、特表平９−５０６９８５号公報に反射偏光子としてその詳細が開示されいる。
【００１１】
図２はこの偏光分離器１６０を用いた本発明の表示装置について説明するための図である。この液晶表示装置においては、第１の透過偏光軸可変光学素子としてＴＮ液晶パネル１４０を使用している。ＴＮ液晶パネル１４０の上側には偏光板１３０が設けられている。ＴＮ液晶パネル１４０の下側には、光拡散層１５０、偏光分離器１６０がこの順に設けられている。さらに偏光分離器１６０の下側には、カラーフィルター１７０、第２の透過偏光軸可変光学素子としてのＴＮ液晶パネル１８０、偏光分離器１９０および光吸収手段としての黒色板２００がこの順に設けられている。偏光分離器１９０は偏光分離器１６０と同様な構造をしている。
【００１２】
偏光板１３０の透過軸と偏光分離器１６０の透過軸と偏光分離器１９０の透過軸とはそれぞれ平行関係である。
【００１３】
左側の１１０はＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加していない部分をしめす。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液晶パネル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１６０にて反射される。偏光分離器１６０から反射した直線偏光は、ＴＮ液晶パネル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して透過し、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。偏光板１３０から出射した光は、光拡散層１５０を通過するため、白色光となる。
【００１４】
中央の１２０はＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０に電圧を印加していない部分をしめす。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液晶パネル１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、紙面に平行な方向の直線偏光となり、カラーフィルター１７０を通過し、その後、ＴＮ液晶パネル１８０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１９０にて反射される。反射された光は、再びＴＮ液晶パネル１８０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、カラーフィルター１７０を通過し偏光分離器１６０も透過し、ＴＮ液晶パネル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。このように、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０に電圧を印加していない部分においては、入射した光はカラーフィルター１７０を通過し着色される。
【００１５】
右側の１２５は、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０にも電圧を印加している部分をしめす。自然光１２６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液晶パネル１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、紙面に平行な方向の直線偏光となり、カラーフィルター１７０を通過し、その後、ＴＮ液晶パネル１８０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、黒色板２００にて吸収される。このように、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０にも電圧を印加している部分においては、入射した光は黒色板２００にて吸収され黒くなる。
【００１６】
このように、ＴＮ液晶パネル１４０およびＴＮ液晶パネル１８０の電圧印加・無印加の組み合わせにより、カラーフィルターの着色を受けない明るい白表示とカラーフィルターにより着色されたカラー表示と黒色板により光吸収された黒表示が得られる。
【００１７】
なお、上記においては、ＴＮ液晶パネル１４０を例にとって説明したが、ＴＮ液晶パネル１４０に代えてＳＴＮ液晶パネルやＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence ）液晶パネル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。
【００１８】
本発明は上記原理に基づくものであり、本発明によれば、
透過偏光軸を可変する第１の透過偏光軸可変手段と、
前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された第２の透過偏光軸可変手段と、
前記第２の透過偏光軸可変手段に対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、
前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された光吸収手段と、
前記第１の偏光分離手段と前記第２の偏光分離手段との間に光拡散手段と、
前記第２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段との間に着色手段と、
を備える表示装置であって、
前記第１の偏光分離手段は、前記第１の偏光分離手段の一方の側から入射した光に対して前記一方の側と反対側に位置する他方の側から第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過し、前記他方の側から入射した光に対して前記一方の側から前記第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段であり、
前記第２の偏光分離手段は、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記第２の所定の方向と直交する第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射し、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段であり、
前記第３の偏光分離手段は、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記光吸収手段側に透過させ、前記第４の所定の方向と直交する第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射することが可能な偏光分離手段であることを特徴とする表示装置が提供される。
【００１９】
本発明の表示装置においては、前記第１の透過偏光軸可変手段と前記第２の透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、前記第２の偏光分離手段から反射された光による明るい表示状態（第１の表示状態）と、前記第３の偏光分離手段から反射された光で前記着色手段により着色されたカラー表示状態（第２の表示状態）と、前記光吸収手段にて光吸収されることによる暗い表示状態（第３の表示状態）が得られる。
【００２０】
好ましくは、 前記第２の偏光分離手段が、可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記第２の所定の方向と直交する前記第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射し、可視光領域のほぼ全波長範囲の光であって前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段である。また、前記第３の偏光分離手段が、可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち前記第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記光吸収手段側に透過させ、前記第４の所定の方向と直交する前記第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射することが可能な偏光分離手段である。
【００２１】
このようにすれば、上記第１の表示状態において白状の反射を得ることができ、また上記第３の表示状態において黒状の吸収を得ることができる。
【００２２】
前記第１の透過偏光軸可変手段もしくは前記第２の透過偏光軸可変手段のうち少なくとも一方が、好ましくは、液晶パネルであり、ＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液晶パネルまたはＥＣＢ液晶パネルが用いられる。なお、このＳＴＮ液晶パネルには、色補償用光学異方体を用いるＳＴＮ液晶パネルも含んでいる。
【００２３】
また好ましくは、前記第１の偏光分離手段が偏光板である。
【００２４】
そして、前記第２の偏光分離手段は、複数の層が互いに密着して積層された積層体であって、前記複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、第６の所定の方向においては等しく、前記第６の所定の方向と直交する第７の所定の方向においては異なる前記積層体である。また、前記第３の偏光分離手段は、複数の層が互いに密着して積層された積層体であって、前記複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、第８の所定の方向においては等しく、前記第８の所定の方向と直交する第９の所定の方向においては異なる前記積層体である。
【００２５】
好ましくは、
前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の透明基板をさらに備え、
前記第１の偏光分離手段が前記第１の透明基板に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第２の偏光分離手段が前記第２の透明基板に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第２の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第２の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第３および第４の透明基板をさらに備え、
前記第２の偏光分離手段が前記第３の透明基板に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第３の偏光分離手段が前記第４の透明基板に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置される。
【００２６】
また、前記第１、第２の透明基板および前記第３、第４の透明基板はそれぞれドットマトリックス画素を備え、それぞれの画素位置が一致している。
【００２７】
前記第２の透明基板、第３の透明基板および前記第４の透明基板がプラスチックフィルム基板である。このようにすることにより、視差の無い表示が得られる。
【００２８】
さらに好ましくは、前記着色手段は、前記第３、第４の透明基板のドットマトリックス画素にあわせた赤、緑および青のカラーフィルターより成る。このようにし、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段を階調駆動することにより、明るい反射型のフルカラー表示が得られる。
【００２９】
さらには、本発明の電子機器は請求項１記載の表示装置が搭載されている。また、その用途によっては、上述した表示装置のうちいずれかの表示装置を搭載してもよい。
【００３０】
なお、本発明の表示装置においては、ＴＦＴやＭＩＭ等のアクティブ素子を設けてもよい。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の透過偏光軸可変手段と、前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された第２の透過偏光軸可変手段と、前記第２の透過偏光軸可変手段に対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置されたバックライトと、前記第２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段との間に配置された着色手段と、を備え、前記第１の偏光分離手段は、前記第１の偏光分離手段の一方の側から入射した光に対して前記一方の側と反対側に位置する他方の側から第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能であり、前記他方の側から入射した光に対して前記一方の側から前記第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、前記第２の偏光分離手段は、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過可能であり、前記第２の所定の方向と直交する第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射可能であり、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、前記第３の偏光分離手段は、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記バックライト側に透過可能であり、前記第４の所定の方向と直交する第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射可能である偏光分離手段であることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、前記液晶パネルを構成する基板間に配置されたカラーフィルターと、前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、前記第２の偏光分離手段及び前記第３の偏光分離手段は、それぞれ、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする。
また、前記第２の液晶パネルと前記バックライトとの間に配置された偏光板を更に備えることを特徴とする。
また、前記第２の液晶パネルと前記第３の偏光分離手段との間に位相差フィルムを備えることを特徴とする。
また、前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に位相差フィルムを備えることを特徴とする。
また、前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に拡散板を備えることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、前記第２の液晶パネルに備えられたカラーフィルターと、前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、前記第２の偏光分離手段は、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする。
【００３１】
【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。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００３３】
本実施の形態の液晶表示装置１０においては、第１および第２の透過偏光軸可変光学素子としてＳＴＮパネル２０およびＳＴＮパネル７０を使用している。ＳＴＮパネル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。ＳＴＮパネル２０とＳＴＮパネル７０の間には、拡散板３０、偏光分離手段として偏光分離器４０および着色層としてカラーフィルター５０が設けられている。ＳＴＮパネル７０の下側には、位相差フィルム１５、偏光分離手段として偏光分離器８０、光吸収板として黒色板９０がこの順に設けられている。偏光分離器４０および偏光分離器８０は、図１を用いて説明した偏光分離手段としての偏光分離器を使用する。
【００３４】
ＳＴＮパネル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パネル内に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はドットマトリックスを形成している。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パネル２０で発生する着色を補正するために使用している。
【００３５】
ＳＴＮパネル７０においても、２枚のガラス基板７１、７２とシール部材７３とによって構成されるパネル内にＳＴＮ液晶７６が封入されている。ガラス基板７１の下面には透明電極７４が設けられ、ガラス基板７２の上面には透明電極７５が設けられている。透明電極７４、７５はドットマトリックスを形成しており、透明電極２４、２５で形成されるドットマトリックスと同じドットピッチにし、各ドットを対応させている。透明電極７４、７５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１５は、色補償用の光学異方体として用いており、ＳＴＮパネル７０で発生する着色を補正するために使用している。
【００３６】
また、カラーフィルター５０は透明電極２４、２５で形成されるドットマトリックス（透明電極７４、７５で形成されるドットマトリックス）と一致させ、赤・緑・青の三原色が配色されている。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置１０の動作を図３を参照して説明する。
【００３８】
ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加していない部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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にて反射され、ＳＴＮパネル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。出射光は拡散板３０により拡散され、白色表示となる。
【００３９】
次に、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０に電圧を印加していない部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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、カラーフィルター５０を透過する。その後、光はＳＴＮパネル７０におよび位相差フィルム１５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８０にて反射され、再び、逆の経路で偏光板１２から出射する。このように、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０に電圧を印加していない部分においては、カラーフィルター５０を通過するため、着色表示となる。
【００４０】
更に、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０にも電圧を印加している部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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、カラーフィルター５０を透過する。その後、光はＳＴＮパネル７０におよび位相差フィルム１５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８０を透過し、黒色板９０にて吸収するため、黒色表示となる。
【００４１】
ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０の電圧印加・無印加の組み合わせにより、偏光分離器４０の反射による明るい白表示、カラーフィルター５０により着色したカラー表示および黒色板７０により光吸収された黒表示が得られる。
【００４２】
ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０を階調時分割駆動をすることにより、フルカラー表示が得られる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、ＳＴＮパネル２０のガラス基板２２およびＳＴＮパネル７０の２枚のガラス基板７１、７２を０．２mmのプラスチックフィルムに変えた。
【００４４】
上記第１の実施の形態と同じ効果が得られ、更に視差の少ない（低視角でも色の重なりの少ない）表示が得られた。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００４６】
上記第２の実施の形態において、カラーフィルター５０をＳＴＮ液晶パネル７０の内面（プラスチック基板７１の内側表面）に形成した。また、拡散板３０を位相差板１４とＳＴＮ液晶パネル２０の基板２１の間に設置した。
【００４７】
このようにすることにより、上記第２の実施の形態と同じ効果が得られ、更に視差の少ない表示が得られた。
【００４８】
（第４の実施の形態）
上記第３の実施の形態において、ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０の内面に電極パターンでアクティブエリア外にトンボマークを付けた。 偏光分離器４０及びＳＴＮ液晶パネル７０の基板７１の表面に粘着剤を設け、ＳＴＮ液晶パネル２０の基板２２に偏光分離器４０貼り付け、ＳＴＮ液晶パネル７０トンボマークが合致するように貼り付けた。 ＳＴＮ液晶パネル７０の基板７１および７２は供にプラスチックであるために貼り付けることが出来る。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００５０】
上記第２の実施の形態において、光吸収手段として黒色板９０の代わりに偏光板９１、バックライト１００を設けた。偏光分離器８０の透過軸と偏光板９１の透過軸のなす角を４５°〜７５°とした。すると、反射時で上記第２の実施の形態と同じ効果が得られ、更に、バックライト点灯時でもフルカラー表示が可能となった。
【００５１】
また、本発明の実施形態において偏光分離器４０を基板７１の代用として用いても良い。
【００５２】
（第６の実施の形態）
本発明の第１の実施形態の表示装置をＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）に搭載した。６４０（×３ＲＧＢ）×２４０ドット、０．３ドットピッチ画素で、明るい反射型フルカラー表示が得られた。
【００５３】
また、本発明の第２、３の実施形態の表示素子を搭載したＰＤＡでも、同様な結果が得られた。
【００５４】
また、本発明の実施形態においてＰＤＡを例示したが、本発明の表示装置は、家電機器、携帯電話 、電子手帳、電卓等の各種電子機器に用いることが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の表示装置においては、第１の透過偏光軸可変手段と第２の透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、第２の偏光分離手段から反射された光による明るい表示状態（第１の表示状態）と、第３の偏光分離手段から反射された光で着色手段により着色されたカラー表示状態（第２の表示状態）と、光吸収手段にて光吸収されることによる暗い表示状態（第３の表示状態）が得られる。
【００５６】
更に、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段の各透明基板上に形成されたドットマトリックス画素にあわせ、赤、緑および青の着色層を形成する。このようにし、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段を階調駆動することにより、明るい反射型のフルカラー表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置において、偏光分離手段として用いた偏光分離器の概略斜視図である。
【図２】本発明の表示装置の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態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】本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２、１３０…偏光板
１４、１５…位相差フィルム
２０、７０…ＳＴＮ液晶パネル
２１、２２、７１，７２…ガラス基板
２６、７６…ＳＴＮ液晶
３０…拡散板
４０、８０、１６０、１９０…偏光分離器
５０、１７０…カラーフィルター
９０、２００…黒色板
９１…偏光板
１００…バックライト
１１１、１２１、１２６…自然光
１１２、１２２…出射光
１４０、１８０…ＴＮ液晶パネル
１５０…光拡散層
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及び電子機器に関し、特に反射型フルカラー液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラーフィルターを用いた反射型フルカラー表示装置は、赤・緑・青のカラーフィルターを用いそれぞれの画素を着色した。それぞれの画素を駆動することにより、それぞれのカラーと黒を切り替えることができ、全ての画素をカラーにすればそれが白表示である。すなわち、赤・緑・青の全てが着色した状態が白表示であり、暗いものとなった。一方明るくするために、赤・緑・青のカラーフィルターの着色を薄くすると、色純度の低下を招いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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装置において、明るく色純度の高い反射型カラー表示装置、特にフルカラー表示装置を提供することにある。さらに、これを用いた電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
図１、図２を用いて、原理を説明する。図１は、偏光分離手段として用いた偏光分離器の概略斜視図であり、図２はこの偏光分離器を用いた表示装置について説明するための図である。
【０００５】
図１において、偏光分離器１６０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。Ａ層１のＹ方向の屈折率（ｎAY）とＢ層２のＹ方向の屈折率（ｎBY）とは実質的に等しい。
【０００６】
従って、この偏光分離器１６０の上面５に垂直な方向から偏光分離器１６０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１６０を透過し下面６からＹ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１６０の下面６に垂直な方向から偏光分離器１６０に入射した光のうちＹ方向の直線偏光の光はこの偏光分離器１６０を透過し上面５からＹ方向の直線偏光の光として出射する。ここで、透過する方向（Ｙ方向のこと）を透過軸と呼ぶ。
【０００７】
一方、Ａ層１のＺ方向における厚みをｔA、Ｂ層２のＺ方向における厚みをｔBとし、入射光の波長をλとすると、
【０００８】
【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１６０の上面５に垂直な方向から偏光分離器１６０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１６０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λの光であって偏光分離器１６０の下面６に直線偏光の光は、この偏光分離器１６０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（Ｘ方向のこと）を反射軸と呼ぶ。
【０００９】
そして、Ａ層１のＺ方向における厚みｔAおよびＢ層２のＺ方向における厚みｔBを種々変化させて、可視光の全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、単一色だけでなく、白色光全部にわたってＸ方向の直線偏光の光をＸ方向の直線偏光の光として反射し、Ｙ方向の直線偏光の光をＹ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。
【００１０】
この偏光分離器１６０のＡ層には例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ；polyethylene naphtalate）を延伸したものを用い、Ｂ層には、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル（ｃｏＰＥＮ；copolyester of naphtalen dicarboxylic acid and terephthallic or isothalic acid）を用いることが出来る。もちろん、本発明に用いる偏光分離器の材質はこれに限定されるものではなく、適宜その材質を選択できる。尚、このような偏光分離器は、特表平９−５０６９８５号公報に反射偏光子としてその詳細が開示されいる。
【００１１】
図２はこの偏光分離器１６０を用いた本発明の表示装置について説明するための図である。この液晶表示装置においては、第１の透過偏光軸可変光学素子としてＴＮ液晶パネル１４０を使用している。ＴＮ液晶パネル１４０の上側には偏光板１３０が設けられている。ＴＮ液晶パネル１４０の下側には、光拡散層１５０、偏光分離器１６０がこの順に設けられている。さらに偏光分離器１６０の下側には、カラーフィルター１７０、第２の透過偏光軸可変光学素子としてのＴＮ液晶パネル１８０、偏光分離器１９０および光吸収手段としての黒色板２００がこの順に設けられている。偏光分離器１９０は偏光分離器１６０と同様な構造をしている。
【００１２】
偏光板１３０の透過軸と偏光分離器１６０の透過軸と偏光分離器１９０の透過軸とはそれぞれ平行関係である。
【００１３】
左側の１１０はＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加していない部分をしめす。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液晶パネル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１６０にて反射される。偏光分離器１６０から反射した直線偏光は、ＴＮ液晶パネル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して透過し、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。偏光板１３０から出射した光は、光拡散層１５０を通過するため、白色光となる。
【００１４】
中央の１２０はＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０に電圧を印加していない部分をしめす。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液晶パネル１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、紙面に平行な方向の直線偏光となり、カラーフィルター１７０を通過し、その後、ＴＮ液晶パネル１８０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１９０にて反射される。反射された光は、再びＴＮ液晶パネル１８０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、カラーフィルター１７０を通過し偏光分離器１６０も透過し、ＴＮ液晶パネル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。このように、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０に電圧を印加していない部分においては、入射した光はカラーフィルター１７０を通過し着色される。
【００１５】
右側の１２５は、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０にも電圧を印加している部分をしめす。自然光１２６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液晶パネル１４０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、紙面に平行な方向の直線偏光となり、カラーフィルター１７０を通過し、その後、ＴＮ液晶パネル１８０を偏光方向を変えずに透過し、偏光分離器１６０も透過し、黒色板２００にて吸収される。このように、ＴＮ液晶パネル１４０に電圧を印加し、ＴＮ液晶パネル１８０にも電圧を印加している部分においては、入射した光は黒色板２００にて吸収され黒くなる。
【００１６】
このように、ＴＮ液晶パネル１４０およびＴＮ液晶パネル１８０の電圧印加・無印加の組み合わせにより、カラーフィルターの着色を受けない明るい白表示とカラーフィルターにより着色されたカラー表示と黒色板により光吸収された黒表示が得られる。
【００１７】
なお、上記においては、ＴＮ液晶パネル１４０を例にとって説明したが、ＴＮ液晶パネル１４０に代えてＳＴＮ液晶パネルやＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence ）液晶パネル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。
【００１８】
本発明は上記原理に基づくものであり、本発明によれば、
透過偏光軸を可変する第１の透過偏光軸可変手段と、
前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された第２の透過偏光軸可変手段と、
前記第２の透過偏光軸可変手段に対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、
前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された光吸収手段と、
前記第１の偏光分離手段と前記第２の偏光分離手段との間に光拡散手段と、
前記第２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段との間に着色手段と、
を備える表示装置であって、
前記第１の偏光分離手段は、前記第１の偏光分離手段の一方の側から入射した光に対して前記一方の側と反対側に位置する他方の側から第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過し、前記他方の側から入射した光に対して前記一方の側から前記第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段であり、
前記第２の偏光分離手段は、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記第２の所定の方向と直交する第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射し、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段であり、
前記第３の偏光分離手段は、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記光吸収手段側に透過させ、前記第４の所定の方向と直交する第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射することが可能な偏光分離手段であることを特徴とする表示装置が提供される。
【００１９】
本発明の表示装置においては、前記第１の透過偏光軸可変手段と前記第２の透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、前記第２の偏光分離手段から反射された光による明るい表示状態（第１の表示状態）と、前記第３の偏光分離手段から反射された光で前記着色手段により着色されたカラー表示状態（第２の表示状態）と、前記光吸収手段にて光吸収されることによる暗い表示状態（第３の表示状態）が得られる。
【００２０】
好ましくは、 前記第２の偏光分離手段が、可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記第２の所定の方向と直交する前記第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射し、可視光領域のほぼ全波長範囲の光であって前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過することが可能な偏光分離手段である。また、前記第３の偏光分離手段が、可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち前記第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記光吸収手段側に透過させ、前記第４の所定の方向と直交する前記第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射することが可能な偏光分離手段である。
【００２１】
このようにすれば、上記第１の表示状態において白状の反射を得ることができ、また上記第３の表示状態において黒状の吸収を得ることができる。
【００２２】
前記第１の透過偏光軸可変手段もしくは前記第２の透過偏光軸可変手段のうち少なくとも一方が、好ましくは、液晶パネルであり、ＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液晶パネルまたはＥＣＢ液晶パネルが用いられる。なお、このＳＴＮ液晶パネルには、色補償用光学異方体を用いるＳＴＮ液晶パネルも含んでいる。
【００２３】
また好ましくは、前記第１の偏光分離手段が偏光板である。
【００２４】
そして、前記第２の偏光分離手段は、複数の層が互いに密着して積層された積層体であって、前記複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、第６の所定の方向においては等しく、前記第６の所定の方向と直交する第７の所定の方向においては異なる前記積層体である。また、前記第３の偏光分離手段は、複数の層が互いに密着して積層された積層体であって、前記複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、第８の所定の方向においては等しく、前記第８の所定の方向と直交する第９の所定の方向においては異なる前記積層体である。
【００２５】
好ましくは、
前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の透明基板をさらに備え、
前記第１の偏光分離手段が前記第１の透明基板に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第２の偏光分離手段が前記第２の透明基板に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第２の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第２の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第３および第４の透明基板をさらに備え、
前記第２の偏光分離手段が前記第３の透明基板に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置され、
前記第３の偏光分離手段が前記第４の透明基板に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置される。
【００２６】
また、前記第１、第２の透明基板および前記第３、第４の透明基板はそれぞれドットマトリックス画素を備え、それぞれの画素位置が一致している。
【００２７】
前記第２の透明基板、第３の透明基板および前記第４の透明基板がプラスチックフィルム基板である。このようにすることにより、視差の無い表示が得られる。
【００２８】
さらに好ましくは、前記着色手段は、前記第３、第４の透明基板のドットマトリックス画素にあわせた赤、緑および青のカラーフィルターより成る。このようにし、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段を階調駆動することにより、明るい反射型のフルカラー表示が得られる。
【００２９】
さらには、本発明の電子機器は請求項１記載の表示装置が搭載されている。また、その用途によっては、上述した表示装置のうちいずれかの表示装置を搭載してもよい。
【００３０】
なお、本発明の表示装置においては、ＴＦＴやＭＩＭ等のアクティブ素子を設けてもよい。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の透過偏光軸可変手段と、前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された第２の透過偏光軸可変手段と、前記第２の透過偏光軸可変手段に対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置されたバックライトと、前記第２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段との間に配置された着色手段と、を備え、前記第１の偏光分離手段は、前記第１の偏光分離手段の一方の側から入射した光に対して前記一方の側と反対側に位置する他方の側から第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能であり、前記他方の側から入射した光に対して前記一方の側から前記第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、前記第２の偏光分離手段は、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過可能であり、前記第２の所定の方向と直交する第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射可能であり、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、前記第３の偏光分離手段は、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記バックライト側に透過可能であり、前記第４の所定の方向と直交する第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射可能である偏光分離手段であることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、前記液晶パネルを構成する基板間に配置されたカラーフィルターと、前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、前記第２の偏光分離手段及び前記第３の偏光分離手段は、それぞれ、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする。
また、前記第２の液晶パネルと前記バックライトとの間に配置された偏光板を更に備えることを特徴とする。
また、前記第２の液晶パネルと前記第３の偏光分離手段との間に位相差フィルムを備えることを特徴とする。
また、前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に位相差フィルムを備えることを特徴とする。
また、前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に拡散板を備えることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、表示装置において、透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、前記第２の液晶パネルに備えられたカラーフィルターと、前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、を備え、前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、前記第２の偏光分離手段は、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする。
【００３１】
【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。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００３３】
本実施の形態の液晶表示装置１０においては、第１および第２の透過偏光軸可変光学素子としてＳＴＮパネル２０およびＳＴＮパネル７０を使用している。ＳＴＮパネル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。ＳＴＮパネル２０とＳＴＮパネル７０の間には、拡散板３０、偏光分離手段として偏光分離器４０および着色層としてカラーフィルター５０が設けられている。ＳＴＮパネル７０の下側には、位相差フィルム１５、偏光分離手段として偏光分離器８０、光吸収板として黒色板９０がこの順に設けられている。偏光分離器４０および偏光分離器８０は、図１を用いて説明した偏光分離手段としての偏光分離器を使用する。
【００３４】
ＳＴＮパネル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パネル内に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はドットマトリックスを形成している。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パネル２０で発生する着色を補正するために使用している。
【００３５】
ＳＴＮパネル７０においても、２枚のガラス基板７１、７２とシール部材７３とによって構成されるパネル内にＳＴＮ液晶７６が封入されている。ガラス基板７１の下面には透明電極７４が設けられ、ガラス基板７２の上面には透明電極７５が設けられている。透明電極７４、７５はドットマトリックスを形成しており、透明電極２４、２５で形成されるドットマトリックスと同じドットピッチにし、各ドットを対応させている。透明電極７４、７５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１５は、色補償用の光学異方体として用いており、ＳＴＮパネル７０で発生する着色を補正するために使用している。
【００３６】
また、カラーフィルター５０は透明電極２４、２５で形成されるドットマトリックス（透明電極７４、７５で形成されるドットマトリックス）と一致させ、赤・緑・青の三原色が配色されている。
【００３７】
本実施の形態の液晶表示装置１０の動作を図３を参照して説明する。
【００３８】
ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加していない部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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にて反射され、ＳＴＮパネル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。出射光は拡散板３０により拡散され、白色表示となる。
【００３９】
次に、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０に電圧を印加していない部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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、カラーフィルター５０を透過する。その後、光はＳＴＮパネル７０におよび位相差フィルム１５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８０にて反射され、再び、逆の経路で偏光板１２から出射する。このように、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０に電圧を印加していない部分においては、カラーフィルター５０を通過するため、着色表示となる。
【００４０】
更に、ＳＴＮ液晶パネル２０に電圧を印加し、ＳＴＮ液晶パネル７０にも電圧を印加している部分は、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、位相差フィルム１４およびＳＴＮパネル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、カラーフィルター５０を透過する。その後、光はＳＴＮパネル７０におよび位相差フィルム１５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８０を透過し、黒色板９０にて吸収するため、黒色表示となる。
【００４１】
ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０の電圧印加・無印加の組み合わせにより、偏光分離器４０の反射による明るい白表示、カラーフィルター５０により着色したカラー表示および黒色板７０により光吸収された黒表示が得られる。
【００４２】
ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０を階調時分割駆動をすることにより、フルカラー表示が得られる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態において、ＳＴＮパネル２０のガラス基板２２およびＳＴＮパネル７０の２枚のガラス基板７１、７２を０．２mmのプラスチックフィルムに変えた。
【００４４】
上記第１の実施の形態と同じ効果が得られ、更に視差の少ない（低視角でも色の重なりの少ない）表示が得られた。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００４６】
上記第２の実施の形態において、カラーフィルター５０をＳＴＮ液晶パネル７０の内面（プラスチック基板７１の内側表面）に形成した。また、拡散板３０を位相差板１４とＳＴＮ液晶パネル２０の基板２１の間に設置した。
【００４７】
このようにすることにより、上記第２の実施の形態と同じ効果が得られ、更に視差の少ない表示が得られた。
【００４８】
（第４の実施の形態）
上記第３の実施の形態において、ＳＴＮ液晶パネル２０およびＳＴＮ液晶パネル７０の内面に電極パターンでアクティブエリア外にトンボマークを付けた。 偏光分離器４０及びＳＴＮ液晶パネル７０の基板７１の表面に粘着剤を設け、ＳＴＮ液晶パネル２０の基板２２に偏光分離器４０貼り付け、ＳＴＮ液晶パネル７０トンボマークが合致するように貼り付けた。 ＳＴＮ液晶パネル７０の基板７１および７２は供にプラスチックであるために貼り付けることが出来る。
【００４９】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【００５０】
上記第２の実施の形態において、光吸収手段として黒色板９０の代わりに偏光板９１、バックライト１００を設けた。偏光分離器８０の透過軸と偏光板９１の透過軸のなす角を４５°〜７５°とした。すると、反射時で上記第２の実施の形態と同じ効果が得られ、更に、バックライト点灯時でもフルカラー表示が可能となった。
【００５１】
また、本発明の実施形態において偏光分離器４０を基板７１の代用として用いても良い。
【００５２】
（第６の実施の形態）
本発明の第１の実施形態の表示装置をＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）に搭載した。６４０（×３ＲＧＢ）×２４０ドット、０．３ドットピッチ画素で、明るい反射型フルカラー表示が得られた。
【００５３】
また、本発明の第２、３の実施形態の表示素子を搭載したＰＤＡでも、同様な結果が得られた。
【００５４】
また、本発明の実施形態においてＰＤＡを例示したが、本発明の表示装置は、家電機器、携帯電話 、電子手帳、電卓等の各種電子機器に用いることが出来る。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の表示装置においては、第１の透過偏光軸可変手段と第２の透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、第２の偏光分離手段から反射された光による明るい表示状態（第１の表示状態）と、第３の偏光分離手段から反射された光で着色手段により着色されたカラー表示状態（第２の表示状態）と、光吸収手段にて光吸収されることによる暗い表示状態（第３の表示状態）が得られる。
【００５６】
更に、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段の各透明基板上に形成されたドットマトリックス画素にあわせ、赤、緑および青の着色層を形成する。このようにし、第１の透過偏光軸可変手段および第２の透過偏光軸可変手段を階調駆動することにより、明るい反射型のフルカラー表示が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置において、偏光分離手段として用いた偏光分離器の概略斜視図である。
【図２】本発明の表示装置の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態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】本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を説明するための分解断面図である。
【符号の説明】
１０…液晶表示装置
１２、１３０…偏光板
１４、１５…位相差フィルム
２０、７０…ＳＴＮ液晶パネル
２１、２２、７１，７２…ガラス基板
２６、７６…ＳＴＮ液晶
３０…拡散板
４０、８０、１６０、１９０…偏光分離器
５０、１７０…カラーフィルター
９０、２００…黒色板
９１…偏光板
１００…バックライト
１１１、１２１、１２６…自然光
１１２、１２２…出射光
１４０、１８０…ＴＮ液晶パネル
１５０…光拡散層
Claims (8)
- 表示装置において、
透過偏光軸を可変する第１の透過偏光軸可変手段と、
前記第１の透過偏光軸可変手段を挟んで前記第１の透過偏光軸可変手段の両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の透過偏光軸可変手段と反対側に配置された第２の透過偏光軸可変手段と、
前記第２の透過偏光軸可変手段に対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、
前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の透過偏光軸可変手段と反対側に配置されたバックライトと、
前記第２の偏光分離手段と前記第３の偏光分離手段との間に配置された着色手段と、
を備え、
前記第１の偏光分離手段は、前記第１の偏光分離手段の一方の側から入射した光に対して前記一方の側と反対側に位置する他方の側から第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能であり、前記他方の側から入射した光に対して前記一方の側から前記第１の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、
前記第２の偏光分離手段は、前記第１の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第２の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に透過可能であり、前記第２の所定の方向と直交する第３の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第１の透過偏光軸可変手段側に反射可能であり、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光に対して前記第１の透過偏光軸可変手段側に前記第２の所定の方向の直線偏光成分の光を透過可能である偏光分離手段であり、
前記第３の偏光分離手段は、前記第２の透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第４の所定の方向の直線偏光成分の光を前記バックライト側に透過可能であり、前記第４の所定の方向と直交する第５の所定の方向の直線偏光成分の光を前記第２の透過偏光軸可変手段側に反射可能である偏光分離手段であることを特徴とする表示装置。 - 表示装置において、
透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、
前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、
前記液晶パネルを構成する基板間に配置されたカラーフィルターと、
前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、
前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、
を備え、
前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、
前記第２の偏光分離手段及び前記第３の偏光分離手段は、それぞれ、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする表示装置。 - 前記第２の液晶パネルと前記バックライトとの間に配置された偏光板を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
- 前記第２の液晶パネルと前記第３の偏光分離手段との間に位相差フィルムを備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
- 前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に位相差フィルムを備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
- 前記第１の偏光分離手段と前記第１の液晶パネルとの間に拡散板を備えることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
- 表示装置において、
透過偏光軸を可変する第１の液晶パネルと、
前記第１の液晶パネルを挟んで前記第１の液晶パネルの両側に配置された第１および第２の偏光分離手段と、
前記第２の偏光分離手段に対して前記第１の液晶パネルと反対側に配置された第２の液晶パネルと、
前記第２の液晶パネルに備えられたカラーフィルターと、
前記第２の液晶パネルに対して前記第２の偏光分離手段と反対側に配置された第３の偏光分離手段と、
前記第３の偏光分離手段に対して前記第２の液晶パネルと反対側に配置されたバックライトと、
を備え、
前記第１の偏光分離手段は、透過軸を有する偏光板であり、
前記第２の偏光分離手段は、光を透過する方向である透過軸、および光を反射する方向である反射軸を有することを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至７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電子機器。
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