KR19990067657A - 표시 장치 및 이것을 이용한 전자 장치 - Google Patents

표시 장치 및 이것을 이용한 전자 장치 Download PDF

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야스카와 히데아키
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Abstract

투과 편광축 가변 광학 소자를 이용하는 표시 장치에 있어서, 밝은 표시가 얻어지는 표시 장치를 제공하기 위해서, STN 액정(143) 위에 상편광 분리기(300)를 설치한다. 상편광 분리기(300)와 STN 액정(143)과의 사이에 광원(190)을 설치한다. 지면(紙面)에 평행한 방향의 직선 편광 성분광(191)은, 상편광 분리기(300)를 투과한다. 지면에 수직한 방향의 직선 편광 성분의 빛(192)은, 상편광 분리기(300)에서 반사되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하고, 그 다음 액정 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(300)를 통하여 관찰측으로 출사하기 때문에 밝은 표시가 얻어진다.

Description

표시 장치 및 이것을 이용한 전자 장치
종래의 TN(Twisted Nematic) 액정이나 STN(Super-Twisted Nematic) 액정 등의 편광축을 회전시키는 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용한 액정 표시 장치에 있어서는, 이 투과 편광축 가변 광학 소자를 2장의 편광판에 끼운 구조를 채용하고 있었기 때문에, 빛의 이용 효율이 나쁘고, 특히 반사형으로 하면 어두운 표시가 되기 때문에 문제가 되고 있었다.
또한, 종래에는 어두운 곳에서도 보이도록 하기 위해서, 액정 표시 장치의 아래쪽에 반투과 반사판을 사용하고, 그 아래쪽에서 빛을 조사하고 있었다. 하지만, 이렇게 하면, 반투과 반사판을 사용하기 때문에, 빛이 상당히 차광되어 어둡게 되어 버렸다.
따라서, 본 발명의 목적은 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용하는 표시 장치에 있어서, 밝은 표시가 얻어지는 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 표시 장치 및 표시 장치를 설치한 전자 기기에 관한 것으로, 특히 반사형 액정 표시 장치 및 이 반사형 액정 표시 장치를 설치한 전자 기기에 관한 것이다.
도 1은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도로서, 도 1A, 도 1B, 도 1C는 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 1D는 비교를 위한 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 표시 장치에 사용하는 편광 분리기의 확대 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는, 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 17은, 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 18은, 본 발명의 제 4의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 19는, 본 발명의 제 5의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 도면으로, 도 19A는 분해 단면도, 도 19B는 평면도이다.
도 20은, 본 발명의 제 6의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 21는, 본 발명의 제 7의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 22는, 본 발명의 제 8의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 23은, 본 발명의 제 9의 실시의 형태의액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 24는, 본 발명의 제 10의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 25는, 본 발명의 제 11의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 26은, 본 발명의 제 12의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 27은, 본 발명의 제 13의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
도 28은, 본 발명의 제 14의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 사용한 휴대 전화를 설명하기 위한 단면도이다.
도 29는, 본 발명의 제 15의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 사용한 휴대 전화를 설명하기 위한 단면도이다.
우선, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도로, 도 1A, 1B 및 1C는 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이고, 도 1D는 비교를 위한 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3 내지 도 12는, 본 발명의 표시 장치의 원리를 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 이들의 도면에 나타낸 액정 표시 장치는, 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이며, 본 발명이 이들의 도면에 나타낸 액정 표시 장치에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없다.
우선, 도 1D를 참조하면, 이 비교를 위한 액정 표시 장치에서는, 액정 표시 장치를 관찰하는 측의 편광 분리기(이하, 상편광 분리기라고 한다.)로서 편광판(135)을 사용하고 있다. 따라서, 광원(190)으로부터의 빛에 있어서, 지면(紙面)에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛은 편광판(135)을 관찰측으로 투과하지만, 지면(紙面)에 수직한 방향의 직선 편광 성분의 빛은 편광판(135)에 의해서 흡수되어 버려, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시가 어둡게 된다.
이것에 대하여, 본 발명의 1 표시 장치에 있어서는, 우선, 도 1A를 참조하면, STN 액정(143)을 끼워서 지지하는 한쪽의 유리 기판(142)상에, STN 액정(143)에서 발생하는 착색을 보정하기 위한 위상차 필름(141)이 설치되고, 이 위상차 필름(141) 위에 상편광 분리기(130)가 설치되어 있다.
상편광 분리기(130)는 (1/4)λ판(132)과 콜레스테릭 액정층(134)을 구비하고 있다. 콜레스테릭 액정은, 그 액정의 피치와 동일의 파장을 가지는 빛에 있어서 그 액정과 동일한 회전 방향의 원편광의 빛을 반사하고, 그 밖의 빛을 투과하는 성질을 가진다. 따라서, 예를 들면, 콜레스테릭 액정층(134)에, 피치가 5000 옹스트롬이고 좌회전인 콜레스테릭 액정을 사용하면, 파장 5000 옹스트롬의 좌원편광의 빛은 반사하고, 우원편광의 빛이나 다른 파장의 좌원편광의 빛은 투과하는 소자가 얻어진다. 또한, 좌회전인 콜레스테릭 액정을 사용하여, 그 피치를 가시광의 전파장 범위에 걸쳐 콜레스테릭 액정 내에서 변화시킴에 의해, 단일색 뿐만 아니라 백색광 전부에 걸쳐 좌원편광의 빛을 반사하고, 우원편광의 빛을 투과하는 소자가 얻어진다.
이러한 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132)을 조합시킨 상편광 분리기(130)에서는, (1/4)λ판(132)의 측으로부터 소정의 제 1의 방향의 직선 편광의 빛이 입사하면 (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에서 반사되고, (l/4)λ판(132)에 의해서 다시 소정의 제 1의 방향의 직선 편광의 빛이 되어 출사한다. 또한, 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향의 직선 편광의 빛이 입사하면, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한다. 또한, 콜레스테릭 액정층(134)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여는, (1/4)λ판(132)의 아래쪽으로 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사한다.
이와 같이, 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132)를 조합시킨 상편광 분리기(130)는, (1/4)λ판(132)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 반사하고, 콜레스테릭 액정층(134)측으로부터 입사한 빛에 대하여 (1/4)λ판(132)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다. 또한 이 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132)을 조합시킨 편광 분리기(130) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이 있다.
다시, 도 1A를 참조하면, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면(紙面)에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛(191)은, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 관찰측으로 투과한다. 한편, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면에 수직한 방향의 직선 편광 성분의 빛(192)은, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시(1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행한다. 그리고, 액정 표시 장치의 내부에는 굴절율이 불연속인 경계면이 여러가지가 존재하기 때문에, 이와 같은 굴절율이 불연속인 경계면에서, 예를 들면, 공기와 위상차 필름(141)과의 경계면이나 위상차 필름(141)과 유리 기판(142)과의 경계면에서, 이 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 반사되고, 그 다음 액정 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(130)를 통하여 관찰측으로 출사하게 되기 때문에, 광원(190)으로부터의 빛을 이용하여 표시를 하는 경우에, 상편광 분리기로서 편광판을 사용하는 경우와 비교하여, 밝은 표시가 얻어진다.
다음에, 도 1B를 참조하면, 상편광 분리기(130)는 (1/4)λ판(132)과 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(136)을 구비하고 있다.
이러한 콜레스테릭 액정층(134)의 양측에 (l/4)λ판(132, 136)을 설치한 상편광 분리기(130)에서는, (1/4)λ판(132)의 측으로부터 소정의 제 1의 방향의 직선 편광의 빛이 입사하면 (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에서 반사되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 다시 소정의 제 1의 방향의 직선 편광의 빛이 되어 출사한다. 또한, 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향의 직선 편광의 빛이 입사하면, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, (1/4)λ판(136)에 의해서 다시 제 2의 방향의 직선 편광의 빛이 되어 출사한다. 또한, (1/4)λ판(136)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여는, (1/4)λ판(132)의 아래쪽으로 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사한다.
이와 같이, 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132, 136)을 조합시킨 상편광 분리기(130)는, (1/4)λ판(132)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 제 2의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 반사하여, (1/4)λ판(136)측으로부터 입사한 빛에 대하여 (1/4)λ판(132)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다. 또한 이러한 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132, 136)을 조합시킨 상편광 분리기(130) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이나 국제공개된 특허출원(국제공개의 번호: WO95/17692 및 WO95/27919)에 reflective polarizer로서 개시된 것이 있다.
다시, 도 1B를 참조하면, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛(191)은, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어 관찰측으로 출사한다. 한편, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면에 수직한 방향의 직선 편광 성분의 빛(192)은, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시, (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행한다. 그리고, 액정 표시 장치의 내부에는 굴절율이 불연속인 경계면이 여러가지가 존재하기 때문에, 이와 같은 굴절율이 불연속인 경계면에서, 예를 들면, 공기와 위상차 필름(141)과의 경계면이나 위상차 필름(141)과 유리 기판(142)과의 경계면에서, 이 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 반사되고, 그 다음 액정 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(130)를 통하여 관찰측으로 출사하게 되기 때문에, 광원(190)으로부터의 빛을 이용하여 표시를 하는 경우에, 상편광 분리기로서 편광판을 사용하는 경우와 비교하여, 밝은 표시가 얻어진다.
다음에, 도 1C를 참조하면, 상편광 분리기(300)는 도 2에 나타내는 것같이 다른 2개의 층(301(A층) 및 302(B층))이 교대로 적층된 구조를 가지고 있다. A층(301)의 X축 방향의 굴절율(nAX)과 Y축 방향의 굴절율은 다르다. B층(302)의 굴절율(nBX)과 Y축 방향의 굴절율(nBY)은 같다. 또한, A층(301)의 Y축 방향의 굴절율(nAY)과 B층(302)의 Y축 방향의 굴절율(nBY)은 같다.
따라서, 이 상편광 분리기(300)로 입사한 빛 중 Y축 방향의 직선 편광의 빛은 이 편광 분리기를 통과하여, Y축 방향의 직선 편광의 빛으로서 출사한다.
한편, A층(301)의 Z축 방향에 있어서의 두께를 tA, B층(52)의 Z축 방향에 있어서의 두께를 tB로 한다고 하고, 입사광의 파장을 λ로 하면,
tA·nAX+tB·nBX=λ/2 (1)
가 되도록 함으로써 파장(λ)의 빛으로써 상편광 분리기(300)로 입사한 빛 중 X축 방향의 직선 편광의 빛은, 이 상편광 분리기(300)에 의해서 X축 방향의 직선 편광의 빛으로서 반사된다.
그리고 A층(301)의 Z축 방향에 있어서의 두께(tA) 및 B층(302)의 Z축 방향에 있어서의 두께(tB)를 여러가지로 변화시켜, 전체 가시 파장 범위에 걸쳐 상기식(1)이 성립하도록 함에 의해, 단일색 뿐만 아니라 백색광 전부에 걸쳐 X축 방향의 직선 편광의 직선 편광의 빛을 X축 방향의 직선 편광의 빛으로서 반사하고, Y축 방향의 빛을 Y축 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키는 상편광 분리기가 얻어진다. 한편, 이러한 편광 분리기는, 국제 공개 공보(WO95/17692)에 reflective polarizer로서 개시되어 있다.
이러한 도 2에 나타낸 것같은 상편광 분리기(300)에 있어서는, 광원(190)의 측으로부터 소정의 제 1의 방향의 직선 편광의 빛이 입사하면 그 빛은 상편광 분리기에 의해서 반사되어 제 1의 방향의 직선 편광인 채로 광원(190)의 측으로 출사한다. 또한, 제 1의 방향과 직교하는 제 2의 방향의 직선 편광이 광원(190)의 측으로부터 입사하면, 이 빛은 상편광 분리기(300)를 투과하여 제 2의 방향의 직선 편광의 빛이 되어 상편광 분리기(300)의 위쪽으로 출사한다. 또한, 편광 분리기(300)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 관해서는 광원(190)의 측으로 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사한다.
이와 같이, 도 2에 나타낸 것같은 상편광 분리기(300)는, 광원(190)의 측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 제 2의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 반사하고, 위쪽으로부터 입사한 빛에 관해서는 광원(190)의 측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다. 또한 이 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이러한 콜레스테릭 액정층(134)과 (1/4)λ판(132, 136)을 조합시킨 상편광 분리기(130) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광과 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이 있다.
다시, 도 1C를 참조하면, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛(191)은, 상편광 분리기(300)를 투과하여 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 관찰측으로 출사한다. 한편, 광원(190)으로부터의 빛으로써 지면에 수직한 방향의 직선 편광 성분의 빛(192)은, 상편광 분리기(300)에 의해서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행한다. 그리고, 액정 표시 장치의 내부에는 굴절율이 불연속인 경계면이 여러가지가 존재하기 때문에, 이와 같은 굴절율이 불연속인 경계면에서, 예를 들면, 공기와 위상차 필름(141)과의 경계면이나 위상차 필름(141)과 유리 기판(142)과의 경계면에서, 이 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 반사되고, 그 다음 액정 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(300)를 통하여 관찰측으로 출사되게 되기 때문에, 광원(190)으로부터의 빛을 이용하여 표시를 하는 경우에, 상편광 분리기로서 편광판을 사용하는 경우와 비교하여, 밝은 표시가 얻어진다.
다음에, 도 3, 도 4를 참조하면, 이 액정 표시 장치에 있어서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, (1/4)λ판(132)과 콜레스테릭 액정층(134)을 구비하는 상편광 분리기(130)가 설치되고, TN 액정(140)의 아래쪽에는, 편광판(165), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다. 이 액정 표시 장치의 좌측을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 3을 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(130)에 도달하는 자연광에 관해서는, 도 1A를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1A를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에 있어서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140)을 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 자연광은 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 된다. 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
좌측의 전압 인가부(110)에 있어서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140)을 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 자연광은 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 된다. 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 반사광(112)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 4를 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에 있어서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치으로 입사하면, 이 자연광(125)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어 편광판(165)으로 흡수된다.
좌측의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 편광판(165)을 투과하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이와 같이, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은 상편광 분리기(130)에서 액정 표시 장치 내부로 향하여 반사되고, 외광인 자연광(125)은 편광판(135)으로 흡수되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 사출되지 않고, 좌측의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은 상편광 분리기(130)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은 상편광 분리기(130)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
다음에, 도 5, 도 6을 참조하면, 이 액정 표시 장치에 있어서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, (1/4)λ판(132, 136)과 콜레스테릭 액정층(134)을 구비하는 상편광 분리기(130)가 설치되고, TN 액정(140)의 아래쪽에는, 편광판(165), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다. 이 액정 표시 장치의 좌측을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 5를 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(130)에 도달하는 자연광에 관해서는, 도 1B를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1B를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에 있어서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140)을 투과하고, 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 착색층(170)에서 착색되고, 위쪽으로 꺽여 되돌아가고, 그 다음, 편광판(165), TN 액정(140)을 투과하고, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛으로서 액정 표시 장치 내부측으로 반사되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 되지만, 그 상세한 것은 도 3을 참조하여 설명한 액정 표시 장치의 오른쪽의 전압 무인가부(120)와 같기 때문에, 여기서는 그 설명은 생략한다.
좌측의 전압 인가부(110)에 있어서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140)을 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 자연광은 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 된다. 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광으로 되어 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 지면에 평행한 직선 편광의 빛이 되어 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광으로 되어 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 지면에 평행한 직선 편광의 빛이 되어 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 6을 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(125)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 편광판(165)으로 흡수된다.
좌측의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 편광판(165)을 투과하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 지면에 평행한 직선 편광의 빛이 되어 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 지면에 평행한 직선 편광의 빛이 되어 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이 경우에 있어서도, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은 상편광 분리기(130)에서 액정 표시 장치 내부로 향하여 반사되고, 외광인 자연광(125)은 편광판(165)으로 흡수되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 사출되지 않고, 좌측의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은 상편광 분리기(130)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은 상편광 분리기(130)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
다음에, 도 7, 도 8을 참조하면, 이 액정 표시 장치에 있어서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, 도 2에 나타낸 상편광 분리기(300)가 설치되고, TN 액정(140)의 아래쪽에는, 편광판(165), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다. 이 액정 표시 장치의 왼쪽을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 7을 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(300)에 도달하는 자연광에 관해서는, 도 1C를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우 보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1C를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140)을 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 자연광은 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 된다. 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 상편광 분리기(300)에 의해서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 상편광 분리기(300)에 의해서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에 있어서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140)을 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 자연광은 편광판(165)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 된다. 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 상편광 분리기(300)를 투과하여 지면에 평행한 직선 편광의 빛인 채로 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서, 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 상편광 분리기(300)를 투과하여 지면에 평행한 직선 편광의 빛인 채로 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 8을 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(125)은, 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 상편광 분리기(300)를 투과하고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 편광판(165)으로 흡수된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 상편광 분리기(300)를 투과하고, 그 다음, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 편광판(165)을 투과하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 상편광 분리기(300)를 투과하여 지면에 평행한 직선 편광의 빛인 채로 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 다시 편광판(165)으로 입사하고, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 상편광 분리기(300)에 의해서 지면에 평행한 직선 편광의 빛인 채로 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이 경우에 있어서도, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은 상편광 분리기(300)에서 액정 표시 장치 내부로 향하여 반사되고, 외광인 자연광(125)은 편광판(165)에서 흡수되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 사출되지 않고, 왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은 상편광 분리기(300)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은 상편광 분리기(300)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도 액정 표시 장치로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 도 3, 도 4에 나타낸 액정 표시 장치, 도 7, 도 8에 나타낸 액정 표시 장치 및 도 5, 도 6에 나타낸 액정 표시 장치에서는, 착색층(170)을 생략하여도 무방하고, 이 경우에는, 편광판(165)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, 착색층(170)에 의해서 착색되는 일이 없이, 직접 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 편광판(165)을 투과하고, 최종적으로는, 상편광 분리기(130, 300)를 투과하여, 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(112 또는 116)이 된다.
다음에, 도 9, 도 10을 참조하면, 이 액정 표시 장치에서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, (1/4)λ판(132)과 콜레스테릭 액정층(134)을 구비하는 상편광 분리기(130)가 설치되고, TN 소자(140)의 아래쪽에는, 광산란층(150), (1/4)λ판(162)과 콜레스테릭 액정층(164)을 구비하는 하편광 분리기(160), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다.
상편광 분리기(130)는, 도 1A를 참조하여 설명한 상편광 분리기(130)와 동일하다. 하편광 분리기(160)는 상편광 분리기(130)와 같은 기능을 가지고 있고, 하편광 분리기(160)는, (1/4)λ판(162)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 반사하고, 콜레스테릭 액정층(164)측으로부터 입사한 빛에 대하여 (1/4)λ판(162)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다. 또한 이 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이 콜레스테릭 액정층(164)과 (1/4)λ판(162)을 조합시킨 하편광 분리기(160) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이나, 국제공개된 특허출원(국제공개의 번호: WO95/17692 및 WO95/27919)에 reflective polarizer로서 개시된 것이 있다.
이 액정 표시 장치의 왼쪽을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 9를 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(130)에 도달하는 자연광에 대하여는, 도 1A를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우 보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1A를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한 자연광은 (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광 성분의 빛과 좌원편광 성분의 빛이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)을 사출한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(122)이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한다. 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 그 다음 착색층(170)에 의해서 다시 반사 등이 된 다음, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다. 또한, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 다시 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과 등을 하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
이와 같이, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛은 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어, 출사광(122)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, (1/4)λ판(162)과 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상(鏡面狀)으로부터 백색상(白色狀)으로 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한 자연광은 (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광 성분의 빛과 좌원편광 성분의 빛이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(113)이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한다. 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 그 다음 착색층(170)에 의해서 다시 반사 등이 된 다음, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다. 또한, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 다시 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과 등을 하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 10을 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(125)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)으로부터 사출한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(162)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(162)을 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)을 사출한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(126)이 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한다. 콜레스테릭 액정층(164)를 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 그 다음 착색층(170)에 의해서 다시 반사 등이 된 다음, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 다시 반사되고, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과 등을 하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하여 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이와 같이, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은, 하편광 분리기(160)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되고, 상편광 분리기(130)를 투과하고, 상편광 분리기(130)로부터 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)은, 하편광 분리기(160)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되어, 상편광 분리기(130)를 투과하고, 상편광 분리기(130)로부터 출사광(126)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 광산란층(150)에 의해서 경면상으로부터 백색상으로 되어 상편광 분리기(130)로부터 관찰자측으로 출사되고, 왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은, 하편광 분리기(160)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(160)를 다시 투과하고, 상편광 분리기(130)를 투과하여 상편광 분리기(130)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은, 상편광 분리기(130) 및 하편광 분리기(160)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(160) 및 상편광 분리기(130)를 다시 투과하여 상편광 분리기(130)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 착색층(170)에 의해서 착색되어 상편광 분리기(130)로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛은 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)도 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어 출사광(126)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, (1/4)λ판(162)과 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 전압 무인가부(120)에서는, 하편광 분리기(160)에 의해서 반사된 빛이 광산란층(150)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광(122 또는 126)이 되고, 전압 인가부(110)에서는, 하편광 분리기(160)를 투과한 빛이 착색층(170)에서 착색되어 컬러의 출사광(112 또는 116)이 되어, 흰 바탕에 컬러의 표시가 얻어지지만, 착색층(170)에 흑색을 사용하면 가시광 영역의 전체 파장이 흡수되기 때문에, 흰 바탕에 흑색 표시가 된다.
또한, 반사판(180)을 설치하고 있기 때문에, 착색층(170)에 의하여 착색된 컬러의 출사광(112 또는 116)이 밝아진다.
다음에, 도 11, 도 12를 참조하면, 이 액정 표시 장치에서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, (1/4)λ판(132, 136)과 콜레스테릭 액정층(134)을 구비하는 상편광 분리기(130)가 설치되고, TN 소자(140)의 아래쪽에는, 광산란층(150), (1/4)λ판(162, 166)과 콜레스테릭 액정층(164)을 구비하는 하편광 분리기(160), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다.
상편광 분리기(130)는, 도 1B를 참조하여 설명한 상편광 분리기(130)와 동일하다. 하편광 분리기(160)는 이 상편광 분리기(130)와 동일한 기능을 가지고 있고, 하편광 분리기(160)는, (1/4)λ판(162)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 제 2의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 반사하고, (1/4)λ판(166)측으로부터 입사한 빛에 대하여 (1/4)λ판(162)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다. 또한 이 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이 콜레스테릭 액정층(164)과, (1/4)λ판(162, 166)을 조합시킨 하편광 분리기(160) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이나, 국제공개된 특허출원(국제공개의 번호: WO95/17692 및 WO95/27919)에 reflective polarizer로서 개시된 것이 있다.
이 액정 표시 장치의 왼쪽을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 11을 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(130)에 도달하는 자연광에 관해서는, 도 1B를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우 보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1B를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한 자연광은 (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광 성분의 빛과 좌원편광 성분의 빛이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)을 사출한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(122)이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한다. 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(166)으로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다. 또한, (1/4)λ판(166)으로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
이와 같이, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛은 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어, 출사광(122)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, (1/4)λ판(162)과 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한 자연광은 (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광 성분의 빛과 좌원편광 성분의 빛이 된다.
(1/4)λ판(162)를 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과한 후, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 좌원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)에 의해서 반사되어 다시 (1/4)λ판(132)으로 입사하고, (1/4)λ판(132)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
(1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한다. 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(166)로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다. 또한, (1/4)λ판(166)으로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 12를 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(125)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)로부터 사출한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은, 광산란층(150)을 투과하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 좌원편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(162)을 사출한 좌원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)에서 반사되어 다시 (1/4)λ판(162)으로 입사하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)을 사출한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(136)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(126)이 된다.
이와 같이, 전압 무인가시에 있어서는, 외광인 자연광(125)으로부터의 빛은 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어, 출사광(126)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, (1/4)λ판(162)과 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 상편광 분리기(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, (1/4)λ판(162)에 의해서 우원편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(162)을 사출한 우원편광 성분의 빛은, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, (1/4)λ판(166)으로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의하여 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, (1/4)λ판(166)으로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, (1/4)λ판(166)을 투과하고, (1/4)λ판(166)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, (1/4)λ판(166)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(164)을 투과한 우원편광의 빛은, (1/4)λ판(162)에 의해서 다시 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되어, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, TN 액정(140)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은 (1/4)λ판(132)에 의해서 우원편광의 빛이 되어, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과하고, 콜레스테릭 액정층(134)을 투과한 우원편광의 빛은, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이와 같이, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은, 하편광 분리기(160)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되고, 상편광 분리기(130)를 투과하고, 상편광 분리기(130)로부터 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)은, 하편광 분리기(160)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되어, 상편광 분리기(130)를 투과하고, 상편광 분리기(130)로부터 출사광(126)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 광산란층(150)에 의해서 경면상으로부터 백색상으로 되어 상편광 분리기(130)로부터 관찰자측으로 출사되고, 왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은, 하편광 분리기(160)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(160)를 다시 투과하고, 상편광 분리기(130)를 투과하여 상편광 분리기(130)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은, 상편광 분리기(130) 및 하편광 분리기(160)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(160) 및 상편광 분리기(130)를 다시 투과하여 상편광 분리기(130)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 착색층(170)에 의해서 착색되어 상편광 분리기(130)로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛(121)은 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)도 하편광 분리기(160)에 의해서 반사되어 출사광(126)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, (1/4)λ판(162)과 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 전압 무인가부(120)에서는, 하편광 분리기(160)에 의해서 반사된 빛이 광산란층(150)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광(122 또는 126)이 되고, 전압 인가부(110)에서는, 하편광 분리기(160)를 투과한 빛이 착색층(170)에서 착색되어 컬러의 출사광(112 또는 116)이 되어, 흰 바탕에 컬러의 표시가 얻어지지만, 착색층(170)에 흑색을 사용하면 가시광 영역의 전체 파장이 흡수되기 때문에, 흰 바탕에 흑색 표시가 된다.
또한, 반사판(180)을 설치하고 있기 때문에, 착색층(170)에 의하여 착색된 컬러의 출사광(112 또는 116)이 밝아진다.
다음에, 도 13, 도 14를 참조하면, 이 액정 표시 장치에서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고, TN 액정(140)의 위쪽에는, 도 1C에 나타낸 상편광 분리기(300)가 설치되고, TN 소자(140)의 아래쪽에는, 광산란층(150), 하편광 분리기(310), 착색층(170) 및 반사판(180)이 순서대로 설치되어 있다. 한편, 하편광 분리기(310)에는 상편광 분리기(300)와 같은 것을 사용하고 있다.
상편광 분리기(300)는, 도 1C를 참조하여 설명한 상편광 분리기(300)와 동일하다. 하편광 분리기(310)는 이 상편광 분리기(300)와 같은 기능을 가지고 있다. 또한 이 기능을 구비하는 편광 분리 수단으로서는, 이 콜레스테릭 액정층(164)과 (1/4)λ판(162, 166)을 조합시킨 하편광 분리기(160) 이외에, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것(USP4, 974, 219), 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427페이지 내지 제 429페이지), 홀로그램을 이용하는 것이 있다.
이 액정 표시 장치의 왼쪽을 전압 인가부(110)로 하고, 오른쪽을 전압 무인가부(120)로 하여 설명한다.
우선, 도 13을 참조하여, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시를 설명한다.
광원(190)으로부터 상편광 분리기(300)로 도달하는 자연광에 관해서는, 도 1C를 참조하여 설명한 대로이고, 상편광 분리기로서 편광판을 사용한 경우보다도 밝은 표시가 얻어지는 것도 도 1C를 참조하여 설명한 대로이다.
다음에, 광원(190)으로부터의 자연광이 TN 액정(140) 등을 통과함에 의하여 생기는 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한다.
광산란층(150)을 투과한 자연광 중 지면에 수직한 편광 성분의 빛은, 하편광 분리기(310)에서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 광산란층(150)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선편광의 빛은, 상편광 분리기(300)를 투과하여 지면에 평행한 방향의 직선편광의 빛인 채로, 관찰자측으로 향하여 진행하는 출사광(122)이 된다.
하편광 분리기(310)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되어, 하편광 분리기(310)를 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 상편광 분리판(200)에 의해서 반사되어 다시 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다. 또한, 하편광 분리기(310)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 하편광 분리기(310)를 투과하고, 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 상편광 분리기(300)에 의해서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(123)이 된다.
이와 같이, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛은 하편광 분리기(310)에 의해서 반사되어, 출사광(122)로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 하편광 분리기(310)와 TN 액정(140)의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(310)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)이 TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 투과한다.
TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 사출한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은, 하편광 분리기(310)에서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 광산란층(150)을 투과한 후, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 상편광 분리기(300)에 의하여 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 반사되어, 액정 표시 장치 내부로 향하여 진행하는 반사광(113)이 된다.
하편광 분리기(310)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음, 하편광 분리기(310)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하고, 그리고 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 상편광 분리기(300)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다. 또한, 하편광 분리기(310)로부터 사출된 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 하편광 분리기(310)를 지면에 평행한 직선 편광의 빛인 채로 투과하여, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 상편광 분리기(300)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(112)이 된다.
다음에, 도 14를 참조하여, 외광이 액정 표시 장치로 입사한 경우의 반사형의 표시에 관해서 설명한다.
오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 외광인 자연광(125)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(125)은, 상편광 분리기(300)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)으로부터 사출한 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛은, 광산란층(150)을 투과하고, 하편광 분리기(310)에서 반사되어 지면에 수직한 방향의 직선 편광의 빛인 채로, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90°비틀어져 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, TN 액정(140)을 사출한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛은, 하편광 분리기(310)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하여, 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(126)이 된다.
이와 같이, 전압 무인가시에 있어서는, 외광인 자연광(125)으로부터의 빛은 하편광 분리기(310)에 의해서 반사되어, 출사광(126)로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 하편광 분리기(310)와 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(310)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상으로 된다.
왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 외광인 자연광(115)이 액정 표시 장치로 입사하면, 이 자연광(115)은, 상편광 분리기(300)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛이 되고, 그 다음, TN 액정(140) 및 광산란층(150)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 하편광 분리기(310)을 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하고, 그 일부는, 착색층(170)에 의해서 반사되고, 그 다음, 하편광 분리기(310)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하여, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 상편광 분리기(300)를 투과하고, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다. 또한, 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛의 일부는, 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 반사판(180)에 의해서 반사되고, 그 다음, 다시 착색층(170)에 의해서 흡수되면서 착색층(170)을 투과하고, 그 다음, 하편광 분리기(310)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 빛인 채로 투과하고, 광산란층(150)을 투과하고, TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고서 투과하고, 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 빛인 채로 상편광 분리기를 투과하여, 관찰측으로 향하여 진행하는 출사광(116)이 된다.
이와 같이, 오른쪽의 전압 무인가부(120)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(121)은, 하편광 분리기(310)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되고, 상편광 분리기(300)를 투과하여, 상편광 분리기(300)로부터 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)은 하편광 분리기(310)에서 액정 표시 장치 외부로 향하여 반사되어, 상편광 분리기(300)를 투과하고, 상편광 분리기(300)로부터 출사광(126)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 광산란층(150)에 의해서 경면상으로부터 백색상으로 되어 상편광 분리기(300)로부터 관찰자측으로 출사되고, 왼쪽의 전압 인가부(110)에서는, 광원(190)으로부터의 자연광(111)은, 하편광 분리기(310)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(310)를 다시 투과하고, 상편광 분리기(300)를 투과하여 상편광 분리기(300)로부터 출사광(112)으로서 출사되고, 외광인 자연광(115)은 상편광 분리기(300) 및 하편광 분리기(310)를 투과하고, 착색층(170)에서 착색되고, 하편광 분리기(310) 및 상편광 분리기(300)를 다시 투과하여 상편광 분리기(300)로부터 출사광(116)으로서 출사되어, 어느쪽의 경우도, 착색층(170)에 의해서 착색되어 상편광 분리기(300)로부터 관찰자측으로 출사되기 때문에, TN 액정(140)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 광원(190)으로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 전압 무인가시에 있어서는, 광원(190)으로부터의 빛(121)은 하편광 분리기(310)에 의해서 반사되어 출사광(122)으로서 출사되고, 외광인 자연광(125)도 하편광 분리기(310)에 의해서 반사되어 출사광(126)으로서 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 하편광 분리기(310)와 TN 액정(140)과의 사이에는 광산란층(150)을 설치하고 있기 때문에, 하편광 분리기(310)로부터의 반사광이 경면상으로부터 백색상이 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 전압 무인가부(120)에서는, 하편광 분리기(310)에 의해서 반사된 빛이 광산란층(150)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광(122 또는 126)이 되고, 전압 인가부(110)에서는, 하편광 분리기(310)를 투과한 빛이 착색층(170)에서 착색되어 컬러의 출사광(112 또는 116)이 되어, 흰 바탕에 컬러의 표시가 얻어지지만, 착색층(170)에 흑색을 사용하면 가시광 영역의 전체 파장이 흡수되기 때문에, 흰 바탕에 흑색 표시가 된다.
또한, 반사판(180)을 설치하고 있기 때문에, 착색층(170)에 의해서 착색된 컬러의 출사광(112 또는 116)이 밝아진다.
또한, 상기에 있어서는, TN 액정(140)을 예로 들어 설명했지만, TN 액정(140)에 대신하여 STN 액정이나 ECB(Electrically Controlled Birefringence) 액정 등의 기타의 투과 편광축을 전압 등에 의해서 바꿀 수 있는 것을 사용하더라도 기본적인 동작 원리는 동일하다.
본 발명은 상기 원리에 근거하는 것으로, 본 발명에 의하면,
투과 편광축을 가변인 투과 편광축 가변 수단과,
상기 투과 편광축 가변 수단을 끼우고 상기 투과 편광축 가변 수단의 양측에 각각 배치된 제 1의 편광 분리 수단과 광학 수단과,
상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 광학 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원을 구비하는 표시 장치에 있어서,
상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 상기 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 투과 편광축 가변 수단과는 반대측으로부터 상기 제 1의 편광 분리 수단으로 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛을 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛과 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛으로 분리 가능하고, 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛 및 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛 중의 적어도 한쪽을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 출사 가능한 광학 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명에 있어서는, 제 1의 편광 분리 수단이, 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 또한 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 흡수하는 것은 아니고 투과 편광축 가변 수단측에서 반사하기 때문에, 광원으로부터의 빛 중, 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛은 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과하고, 또한, 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛도, 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 제 1의 편광 분리 수단을 통하여 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 출사되게 되기 때문에, 광원으로부터의 빛을 사용하여 표시를 하는 경우에, 제 1의 편광 분리 수단으로서 편광판을 사용한 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 광원은 제 1의 편광 분리 수단과 광학 수단과의 사이에 빛을 입사 가능하기 때문에, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 제 1과 제 2의 상태에 각각 따라서 얻어지는 2개의 표시의 상태(명과 암)는, 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시와, 광원으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하고, 즉, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축이 상기 제 1의 상태의 경우에 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시가 명(明)이면 광원으로부터의 빛에 의한 표시도 명(明)이고, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축이 상기 제 2의 상태의 경우에 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시가 암(暗)이면 광원으로부터의 빛에 의한 표시도 암(暗)이기 때문에, 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시와, 광원으로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 대하여, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 상기 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛으로써 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다.
이와 같이 하면, 투명 표시 또는 백색 표시를 얻을 수 있고, 가시광 영역의 전체 파장 범위에 있어서 임의의 색의 표시를 얻는 것도 가능하게 된다.
그리고, 바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키는 편광 분리 수단이다.
더욱, 바람직하게는 상기 제 1의 편광 분리 수단은, 복수의 층이 적층된 적층체로써, 상기 복수의 층의 굴절율이, 상기 층 상호간에서, 상기 제 1의 소정의 방향에서는 실질적으로 동등하고, 상기 제 2의 소정의 방향에서는 다른 상기 적층체이다.
또한, 바람직하게는, 상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원이고,
상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 출사 가능한 광학 소자이다. 그리고 바람직하게는, 상기 제 2의 편광 분리 수단은, 복수의 층이 적층된 적층체이고, 상기 복수의 층의 굴절율이, 상기 층 상호간에서, 상기 제 3의 소정의 방향에서는 실질적으로 동일하고, 상기 제 4의 소정의 방향에서는 다른 상기 적층체이다.
이와 같이 하면, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 상태에 따라서, 상기 제 2의 편광 분리 수단으로부터 반사된 빛에 의한 제 1의 표시 상태와, 상기 광학 소자로부터의 소정의 파장 영역의 빛으로써, 상기 제 2의 편광 분리 수단을 투과한 소정의 파장 영역의 빛에 의한 제 2의 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 제 1의 표시 상태는, 제 2의 편광 분리 수단에 의해서 흡수되는 것은 아니고 반사되는 빛에 의한 표시 상태이기 때문에 밝은 표시가 된다. 또한, 컬러 표시도 가능하게 된다.
이와 같이, 상기 광학 수단이 상기 제 2의 편광 분리 수단과 광학 소자를 구비하는 경우에는, 바람직하게는, 상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛 중 상기 소정의 파장 영역 이외의 가시광 영역의 빛을 흡수하고, 상기 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 반사 가능함과 동시에 상기 소정의 파장 영역의 빛을 투과 가능한 광학 소자이고, 또한, 바람직하게는, 상기 광학 소자가 컬러 필터이다.
또한, 이와 같이, 상기 광학 수단이 상기 제 2의 편광 분리 수단과 광학 소자를 구비하는 경우에 있어서, 특히, 상기 광학 소자가, 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛 중 상기 소정의 파장 영역 이외의 가시광 영역의 빛을 흡수하고, 상기 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 반사 가능함과 동시에 상기 소정의 파장 영역의 빛을 투과 가능한 광학 소자인 경우에는, 바람직하게는,
상기 광학 소자에 대하여 상기 제 2의 편광 분리 수단과 반대측에 배치된 반사 수단을 또한 구비하고,
상기 반사 수단을 적어도 상기 소정의 파장 영역의 빛을 상기 광학 소자로 향하여 반사 가능하게 한다.
이와 같이 하면, 광학 소자로부터의 빛에 의한 상기 제 2의 표시 상태를 밝게 할 수 있다.
또한, 바람직하게는,
상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원이고,
상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛을 흡수하는 광학 소자이다.
이와 같이 하면, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 상태에 따라서, 상기 제 2의 편광 분리 수단으로부터 반사된 빛에 의한 제 3의 표시 상태와, 상기 광학 소자에 의해서 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛이 흡수되는 것에 의한 제 4의 표시 상태인 흑색 표시가 얻어진다. 그리고, 제 3의 표시 상태는, 제 2의 편광 분리 수단에 의해서 흡수되는 것이 아니고 반사된 빛에 의한 표시 상태이기 때문에 밝은 표시가 된다. 그리고, 이 경우에, 상기 광학 소자는, 바람직하게는, 흑색의 광흡수체이다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 2의 편광 분리 수단이, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 대하여, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛으로써 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이다.
이와 같이 하면, 투명 표시 또는 백색 표시를 얻을 수 있고, 가시광 영역의 전체 파장 범위에 있어서 임의의 색의 표시를 얻는 것도 가능하게 된다.
그리고, 이 경우에, 바람직하게는, 상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키는 편광 분리 수단이다.
또한, 바람직하게는, 상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원이고,
상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 흡수하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로 반사 가능한 광학 소자이다.
이러한 구성에 의하면, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 상태에 따라서, 상기 제 2의 편광 분리 수단을 투과하여 상기 광학 소자에 의해서 반사된 빛에 의한 제 5의 표시 상태와, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 의해서 빛이 흡수되는 것에 의한 제 6의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 이 경우에, 바람직하게는, 상기 제 2의 편광 분리 수단이 편광판이다.
상기 투과 편광축 가변 수단으로서는, 바람직하게는, 액정 소자가 사용되고, 특히 바람직하게는, TN 액정 소자, STN 액정 소자 또는 ECB 액정 소자가 사용된다. 또한, 이 STN 액정 소자에는, 색보상용 광학 이방체를 사용하는 STN 액정 소자도 포함하고 있다.
또한, 본 발명은, 상기 제 1의 편광 분리 수단이 상기 표시 장치의 관찰측에 배치되어 있는 경우에, 특히 적합하게 적용된다.
바람직하게는, 상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 위치에 배치되어 있다.
또한, 상기 광원을, 상기 투과 편광축 가변 수단 내에 빛을 입사 가능한 위치에 배치하는 것도 바람직하다.
또는, 상기 광원을, 상기 투과 편광축 가변 수단과 상기 제 2의 편광 분리 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 위치에 배치하더라도 무방하다.
또한, 바람직하게는, 상기 광원의 빛을 상기 표시 장치 내부로 향하여 반사 가능한 제 2의 반사 수단을 또한 구비한다.
이와 같이 하면, 광원으로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수가 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 광원 및 상기 제 2의 반사 수단이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단과의 사이에 배치되고, 상기 제 2의 반사 수단이 상기 광원으로부터의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사 가능한 반사 영역을 구비하고 있어, 광원으로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수가 있다.
그리고, 이 경우에는, 바람직하게는, 상기 반사 영역이, 상기 표시 장치를 평면도적으로 보아, 상기 표시 장치의 표시 영역 보다도 외측의 주위에 설치되어 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 2의 반사 수단이, 상기 표시 장치의 안쪽으로 향하여 경사한 반사판을 구비한다.
이와 같이 하면, 광원으로부터의 빛에 의한 표시를 밝게할 수 있고, 특히, 표시 장치의 표시 영역의 중앙부의 표시의 밝기의 개선에 효과가 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단의 중앙부가 상기 제 1의 편광 분리 수단의 말단부 보다도 상기 투과 편광축 가변 수단으로부터 멀게되도록 휘어져 있다.
이와 같이 하면, 광원으로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수 있고, 특히, 표시 장치의 표시 영역의 중앙부의 표시의 밝기의 개선에 효과가 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 설치된 안티글레어(antiglare: 무반사)층 또는 안티리플렉터(antireflector: 무반사경)층을 또한 구비한다.
이와 같이 하면, 제 1의 편광 분리 수단의 표면에서의 번쩍거림이 억제되고, 외광이 비치는 것이 억제된다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 설치된 편광판을 또한 구비하고, 또한, 바람직하게는, 제 1의 편광 분리 수단의 편광축과 편광판의 편광축을 거의 일치시킨다.
이와 같이 하면, 제 1의 편광 분리 수단의 편광 분리도가 충분하지 않은 경우에도, 편광도를 높일 수 있어, 표시 장치의 컨트래스트를 높게 할 수가 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 표시 장치 내부로 인도하는 도광판을 또한 구비한다.
이와 같이 하면, 광원으로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수 있다. 또한, 이 경우에, 바람직하게는, 도광판의 중앙부에 입구(口)자 모양의 개구부를 설치하고, 표시 장치의 표시 영역을 도광판의 개구부로부터 노출시킨다.
또한, 바람직하게는, 상기 광원으로부터의 빛을 반사하여 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 광학 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 제 3의 반사 수단을 또한 구비한다.
이와 같이 하면, 광원을 배치하는 위치의 자유도가 커져, 설계의 자유도가 커진다.
또한, 바람직하게는, 상기 제 1의 편광 분리 수단의 안쪽에 광학적으로 등방인 투명판을 또한 설치한다.
이와 같이 하면, 이 투명판을 상기 제 1의 편광 분리 수단의 지지 부재 등으로서 사용할 수 있고, 더구나, 이 투명판은 광학적으로 등방이기 때문에, 표시 장치의 광학적 특성에 영향을 주는 일은 없다.
또한, 바람직하게는, 광확산 수단을 또한 설치한다. 이와 같이 하면, 투명광에 의한 표시를 백색상으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 표시 장치에서는, TFT나 MIM 등의 액티브 소자를 설치하더라도 무방하다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 각 표시 장치를 내장하여, 표시용 커버를 구비하는 전자 장치에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 표시용 커버의 안쪽에 고정 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치가 제공된다.
다음에 본 발명을 실시하기 위한 형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1의 실시의 형태)
도 15는, 본 발명의 제 1의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN이나 STN 등으로 이루어지는 액정 셀(30)을 사용하고 있다. 액정 셀(30)의 위쪽에는 상편광 분리기(10)가 설치되어 있다. 액정 셀(30)의 아래쪽에는, 편광판(55), 반사판(65)이 순서대로 설치되어 있다. 액정 표시 장치(1)의 측면측에 있어서 편광 분리기(10)와 액상 셀(30)과의 사이에는, 라이트(80)가 설치되어 있다. 액정 셀(30)에 있어서는, 2장의 유리 기판(31, 32)과 밀봉 부재(33)에 의하여 구성되는 셀 내에 TN이나 STN 등의 액정(34)이 봉입되어 있다.
본 실시의 형태에 있어서의 상편광 분리기(10)로서는, 도 1B, 도 1C, 도 2, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한 상편광 분리기와 같은 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 상편광 분리기(30)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용한다.
이 기능을 구비하는 편광 분리기로서는, 2장의 (1/4)λ판의 사이에 콜레스테릭 액정층을 끼운 것, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것, 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것, 홀로그램을 이용하는 것이나, 국제공개된 특허출원(국제공개의 번호: WO95/17692 및 WO95/27919)에 reflective polarizer로서 개시된 편광 분리기를 사용할 수 있지만, 본 실시의 형태에서는, WO95/17692 및 WO95/27919에 reflective polarizer로서 개시된 편광 분리기, 즉, 도 1C, 도 2, 도 7, 도 8, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한 편광 분리기를 사용한다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서의 상편광 분리기(10)로서, 도 1A, 도 3, 도 4, 도 9, 도 10을 사용하여 설명한 상편광 분리기와 같은 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 상편광 분리기(10)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용하는 것도 가능하다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)의 동작은, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8을 참조하여 설명한 액정 표시 장치와 같기 때문에, 여기서는 그 설명은 생략한다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 상편광 분리기(10)는, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 흡수하는 것은 아니고, 반사하기 때문에, 라이트(80)로부터의 빛 중, 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛은 상편광 분리기(10)의 위쪽으로 투과하고, 또한, 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛도, 액정 표시 장치(1)내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(10)를 통하여 그 위쪽으로 출사되게 되기 때문에, 라이트(80)로부터의 빛을 사용하여 표시를 하는 경우에, 상편광 분리기(10)로서 편광판을 사용한 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 라이트(80)는 상편광 분리기(10)와 액정 셀(30)과의 사이에 빛을 입사 가능하기 때문에, 액정 셀(30)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
(제 2의 실시의 형태)
도 16은, 본 발명의 제 2의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN이나 STN 등으로 이루어지는 액정 셀(30)을 사용하고 있다. 액정 셀(30)의 위쪽에는 상편광 분리기(10)가 설치되어 있다. 액정 셀(30)의 아래쪽에는, 확산판(40), 하편광 분리기(50), 흑색 흡수판(60)이 순서대로 설치되어 있다. 액정 표시 장치(1)의 측면측에 있어서 상편광 분리기(10)와 액상 셀(30)과의 사이에는, 라이트(80)가 설치되어 있다. 액정 셀(30)에 있어서는, 2장의 유리 기판(31, 32)과 밀봉 부재(33)에 의하여 구성되는 셀 내에 TN이나 STN 등의 액정(34)이 봉입되어 있다.
본 실시의 형태에 있어서의 상편광 분리기(10)로서는, 도 1B, 도 1C, 도 2, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한 상편광 분리기와 동일한 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 상편광 분리기(30)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용한다.
또한, 하편광 분리기(50)로서는, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한 하편광 분리기와 같은 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 하편광 분리기(30)의 아래쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용한다.
이 기능을 구비하는 편광 분리기로서는, 2장의 (1/4)λ판의 사이에 콜레스테릭 액정층을 끼운 것, 다층막을 적층한 필름을 이용하는 것, 브류스터의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것, 홀로그램을 이용하는 것이나, 국제공개된 특허출원(국제공개의 번호: WO95/17692 및 WO95/27919)에 reflective polarizer로서 개시된 편광 분리기를 사용할 수 있지만, 본 실시의 형태에서는, 도 1C, 도 2, 도 7, 도 8, 도 13, 도 14를 사용하여 설명한 편광 분리기, 즉, WO95/17692 및 WO95/27919에 reflective polarizer로서 개시된 편광 분리기를 사용한다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서의 상편광 분리기(10)로서, 도 1A, 도 3, 도 4, 도 9, 도 10을 사용하여 설명한 상편광 분리기와 같은 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 상편광 분리기(10)의 위쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서의 하편광 분리기(50)로서, 도 9, 도 10을 사용하여 설명한 하편광 분리기와 같은 기능을 가지는 편광 분리기, 즉, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 반사하고, 하편광 분리기(50)의 아래쪽으로부터 입사한 빛에 대하여 액정 셀(30)측으로 상기 제 2의 방향의 직선 편광을 출사 가능한 편광 분리기를 사용하는 것도 가능하다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)의 동작은, 도 13, 도 14를 참조하여 설명한 액정 표시 장치와 같기 때문에, 여기서는 그 설명은 생략한다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에서는, 전압 무인가부에서는, 하편광 분리기(50)에 의해서 반사된 빛이 확산판(40)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광이 되고, 전압 인가부에서는, 하편광 분리기(50)를 투과한 빛이 흑색 흡수판(60)으로 흡수되기 때문에, 흰 바탕에 흑색 표시가 된다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에 있어서는, 상편광 분리기(10)는, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 흡수하는 것은 아니고, 반사하기 때문에, 라이트(80)로부터의 빛 중, 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛은 상편광 분리기(10)의 위쪽으로 투과하고, 또한, 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛도, 액정 표시 장치(1)내에서 반사를 반복하여 어떻게든 상편광 분리기(10)를 통하여 그 위쪽으로 출사되게 되기 때문에, 라이트(80)로부터의 빛을 사용하여 표시를 하는 경우에, 상편광 분리기(10)로서 편광판을 사용한 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 라이트(80)는 상편광 분리기(10)와 액정 셀(30)과의 사이에 빛을 입사 가능하기 때문에, 액정 셀(30)의 on, off 의 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는, 외광에 의한 표시와, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하게 되고, 그 결과, 외광에 의한 표시와, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 하편광 분리기(50)는, 액정 셀(30)측으로부터 입사한 빛 중 소정의 제 2의 방향의 직선 편광 성분을 제 2의 방향의 직선 편광으로서 투과시키고, 소정의 제 2의 방향과 직교하는 제 1의 방향의 직선 편광 성분을 흡수하는 것은 아니고 반사하기 때문에, 전압 무인가부에서는, 라이트(80)로부터의 빛은 하편광 분리기(50)에 의해서 흡수되는 것은 아니고 반사되어 액정 표시 장치(1)로부터 출사되고, 외광도 하편광 분리기(50)에 의해서 흡수되는 것은 아니고 반사되어 액정 표시 장치(1)로부터 출사되기 때문에 밝은 표시가 얻어진다.
(제 3의 실시의 형태)
도 17A는, 본 발명의 제 3의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
상기 제 2의 실시의 형태에 있어서는, 하편광 분리기(50)의 아래쪽에 흑색 흡수판(60)을 배치하였지만, 본 실시의 형태에 있어서는, 이 흑색 흡수판(60) 대신에, PET(폴리에틸렌텔레프탈레이트) 필름(74)상에 인쇄에 의해 형성한 컬러 필터(72)를 사용하고, 또한, 액정 셀(30)에 사용하는 액정으로서 STN 액정(35)을 사용하고, 유리 기판(31)상에 위상차 필름(20)을 사용한 점이 제 2의 실시의 형태와 다르지만, 기타의 점은 동일하다. 또한, 위상차 필름(20)은, 색보상용의 광학 이방체로서 사용하고 있고, STN 액정(35)에서 발생하는 착색을 보상하기 위해서 사용하고 있다.
본 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)에서는, 전압 무인가부에서는, 하편광 분리기(50)에 의해서 반사된 빛이 확산판(40)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광이 되고, 전압 인가부에서는, 하편광 분리기(50)를 투과한 빛이 컬러 필터(72)에서 착색되기 때문에, 흰 바탕에 컬러 표시가 된다.
(변형예)
도 17A에 나타낸 액정 표시 장치에 있어서는, 유리 기판(31)상에 위상차 필름(20)을 사용하고 있지만, 도 17B에 나타난 변형예에 있어서는, 위상차 필름(20)과 상편광 분리기(10)를 일체로 하여, 위상차 필름과 액정 셀(30)과의 사이에서 빛을 입사하고 있다.
(제 4의 실시의 형태)
도 18은, 본 발명의 제 4의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는 상기 제 3의 실시의 형태의 PET 필름(74)의 이면측에 Al(알루미늄) 증착막(76)을 설치한 점이 제 3의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이 Al 증착막(76)은 반사 수단으로서 기능하여, 컬러 필터(72)에 의한 컬러 표시가 밝아진다. 물론, 제 3의 실시의 형태의 변형예와 같이, 위상차 필름(20)과 상편광 분리기(10)를 일체로 하여, 위상차 필름과 액정 셀(30)과의 사이로부터 빛을 입사하더라도 무방하다.
(제 5의 실시의 형태)
도 19는, 본 발명의 제 5의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 라이트(80)로부터의 빛을 액정 표시 장치(1)의 내부로 반사 가능한 반사판(82)을 설치한 점이 제 2의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이, 반사판(82)을 설치하면, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수가 있다.
또한, 반사판(82)은, 평면도적으로 보아, 액정 표시 장치(1)의 표시부 A 보다도 외측의 주위에 입구자 모양으로 설치되어 있다.
(제 6의 실시의 형태)
도 20은, 본 발명의 제 6의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 라이트(80)로부터의 빛을 액정 표시 장치(1)의 내부로 반사 가능한 반사판(84)을 경사지게 설치한 점이 제 5의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이, 반사판(84)을 경사지게 설치하면, 라이트(80)로부터의 빛을 표시 영역 A의 중앙부로 반사시킬 수 있어, 표시 영역 A의 중앙부의 표시의 밝기의 개선에 효과가 있다.
또한, 반사판(84)의 경사는, 빛이 닿는 쪽을 고려하여, 경사각을 부분적으로 다르게 하는 것이 바람직하다.
(제 7의 실시의 형태)
도 21은, 본 발명의 제 7의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 상편광 분리기(10)를 구부려, 그 형상을 중앙부가 말단부보다도 액정 셀(30)로부터 멀어지는 형상으로 하고, PCT 필름(74)상의 컬러 필터(72) 대신에 흑색 흡수체(60)를 사용한 점이 제 3의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이 상편광 분리기(10)를 구부림에 의하여, 라이트(80)로부터의 빛을 표시 영역의 중앙부로 반사시킬 수 있어, 표시 영역의 중앙부의 표시의 밝기의 개선에 효과가 있다.
(제 8의 실시의 형태)
도 22는, 본 발명의 제 8의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 상편광 분리기(10)의 상부에, 안티글레어 필름(90) 또는 안티리플렉터 필름(90)을 설치한 점이 제 2의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이 하면, 상편광 분리기(10)의 표면에서의 번쩍거림이 억제되어, 외광이 눈에 비치는 것이 억제된다.
(제 9의 실시의 형태)
도 23A는, 본 발명의 제 9의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 상편광 분리기(10)의 상부에, 편광판(95)을 설치하고, 이 편광판(95)의 편광축과 상편광 분리기(10)의 편광축을 거의 일치시킨 점이 제 2의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이 하면, 상편광 분리기(10)의 편광 분리도가 충분하지 않은 경우에도, 편광도를 높일 수 있어, 액정 표시 장치(1)의 컨트래스트를 높게 할 수가 있다. 또한, 상편광 분리기(10)의 기계적 강도가 충분하지 않은 경우에는, 이를 지탱하는 지주(支柱)로 하는 것도 가능하다.
(변형예)
도 23B는, 본 발명의 제 9의 실시의 형태의 액정 표시 장치의 변형예를 게시하고 있다. 본 변형예에 있어서는, 액정 셀(30)에 사용하는 액정으로서 STN 액정(34)을 사용하고, 유리 기판(31)상에 위상차 필름(20)을 사용한 점이 제 2의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다. 또한, 위상차 필름(20)은, 색보상용의 광학 이방체로서 사용하고 있고, STN 액정(34)에서 발생하는 착색을 보상하기 위해서 사용하고 있다. 도 23B에서는, 위상차 필름(20)과 상편광 분리기(10) 및 편광판(95)을 일체로 하여, 위상차 필름과 액정 셀(30)과의 사이에서 빛을 입사하고 있지만, 위상차 필름(20)과, 상편광 분리기와의 사이에서 빛을 입사하여도 괜찮다.
(제 10의 실시의 형태)
도 24는, 본 발명의 제 10의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 라이트(80)로부터의 빛을 액정 표시 장치(1)의 내부로 도입하는 도광판(86)을 구비하고 있다.
이와 같이 하면, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수가 있다. 또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 도광판의 중앙에 입구자 모양의 개구부를 설치하고, 액정 표시 장치(1)의 표시부를 도광판의 개구부로부터 노출시키고 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 도광판으로서, 액정 표시 장치의 백라이트에 사용되고 있는 도광판을 가공하여 사용한다.
(제 11의 실시의 형태)
도 25는, 본 발명의 제 11의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
상술의 제 1의 실시의 형태에서는, 액정 표시 장치(1)의 측면측에 있어서 편광 분리기(10)와 액상 셀(30)과의 사이에 라이트(80)를 설치하였지만, 본 실시의 형태에서는, 액정 표시 장치(1)의 측면측에 있어서 액정 셀(30)과 편광판(55)과의 사이에 라이트(80)를 설치한 점이 제 1의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
또한, 이 라이트(80)를 설치하는 위치는, 상술의 제 2 내지 제 10의 실시의 형태 및 다음에 말하는 제 13, 14의 실시의 형태에도 적용 가능하다.
(제 12의 실시의 형태)
도 26은, 본 발명의 제 12의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
상술의 제 1의 실시의 형태에서는, 액정 표시 장치(1)의 측면측에 있어서 편광 분리기(10)와 액상 셀(30)과의 사이에 라이트(80)를 설치하였지만, 본 실시의 형태에서는, 액정 표시 장치(1)의 측면측에서 액정 셀 내로 빛이 입사 가능한 위치에 라이트(80)를 설치한 점이 제 1의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
또한, 이 라이트(80)를 설치하는 위치는, 상술의 제 2 내지 제 10의 실시의 형태 및 다음에 말하는 제 13, 14의 실시의 형태에도 적용 가능하다.
(제 13의 실시의 형태)
도 27은, 본 발명의 제 13의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
본 실시의 형태에서는, 라이트(80)로부터의 빛을 액정 표시 장치(1)의 내부로 반사 가능한 반사판(82)을 설치한 점이 제 4의 실시의 형태와 다르지만, 다른 점은 같다.
이와 같이, 반사판(82)을 설치하면, 라이트(80)로부터의 빛에 의한 표시를 밝게 할 수가 있다.
또한, 반사판(82)은, 평면도적으로 보아, 액정 표시 장치(1)의 표시부 보다도 외측의 주위에 입구자 모양으로 설치되어 있다.
(제 14의 실시의 형태)
도 28은, 본 발명의 제 14의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 사용한 휴대 전화(200)를 설명하기 위한 단면도이다.
이 휴대 전화(200)에 있어서는, 휴대 전화 본체(220) 내에, 제 4의 실시의 형태의 액정 표시 장치(1)가 내장되어 있고, 액정 표시 장치(1)의 상편광 분리기(10)는, 휴대 전화(200)의 투명 커버 필름(210)의 안쪽에 고정 부착되어 있다. 또한, 투명 커버 필름(210)상에는 안티글레어 필름(90) 또는 안티리플렉터 필름(90)이 설치되어 있다.
(제 15의 실시의 형태)
도 29는, 본 발명의 제 15의 실시의 형태의 액정 표시 장치를 사용한 휴대 전화(200)를 설명하기 위한 단면도이다. 또한, 이 단면도는, 휴대 전화(200)의 긴쪽 방향에 직각인 평면을 따라 절단한 단면도이다.
이 휴대 전화(200)에 있어서는, 투명 커버 필름(210)을 구비하는 휴대 전화 본체 케이스(230) 내에, 액정 표시 장치(1)가 내장되어 있다. 본 실시의 형태에서 사용하는 액정 표시 장치(1)는, 상편광 분리기(10) 상에, 제 9의 실시의 형태와 같이, 편광판(95)을 설치하고, 이 편광판(95)의 편광축과 상편광 분리기(10)의 편광축을 거의 일치시킨 점, 상편광 분리기(10)와 위상차 필름(20)과의 사이에 광학적으로 등방인 아크릴판(240)을 설치하여, 편광판(95) 및 상편광 분리기(10)를 고정한 점, 제 4의 실시의 형태의 램프(80)에 대신하여 LED(250)를 액정 표시 장치(1)의 아래쪽의 휴대 전화 본체의 PCB 기판(270)에 설치한 점, 및 이 LED(250)로부터의 빛을 액정 표시 장치(1)의 측면으로 인도하기 위한 반사판(260)을 설치한 점이, 제 4의 실시의 휴대의 액정 표시 장치(1)와 다르지만, 다른 점은 같다.
또한, 상편광 분리기(10)와 위상차 필름(20)과의 사이의 간격을, 약 0.5 내지 1.5 mm로 하고, 반사판(260)에서 반사된 LED(250)로부터의 빛이 상편광 분리기(10), 특히 그 중앙부에도 충분히 달하도록 하였다. 또한, 반사판(260)은 휴대 전화 본체 케이스(230)에 장착되어져 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 있어서는, 제 1의 편광 분리 수단이, 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 또한 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 흡수하는 것은 아니고 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하기 때문에, 광원으로부터의 빛 중, 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛은 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과하고, 또한, 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛도, 표시 장치 내에서 반사를 반복하여 어떻게든 제 1의 편광 분리 수단을 통하여 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 출사되게 되기 때문에, 광원으로부터의 빛을 사용한 경우에, 제 1의 편광 분리 수단으로서 편광판을 사용한 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 광원은 제 1의 편광 분리 수단과 광학 수단과의 사이로 빛을 입사 가능하기 때문에, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 제 1과 제 2의 상태의 각각에 의하여 얻어지는 2개의 표시의 상태(명과 암)는, 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시와, 광원으로부터의 빛에 의한 표시에서는 동일하고, 제 1의 편광 분리 수단의 외측으로부터 입사된 빛에 의한 표시와, 광원으로부터의 빛에 의한 표시와의 사이에서는, 소위 포지티브 네가티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 광학 수단이 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하도록 하고, 광원을 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원으로 하고, 제 2의 편광 분리 수단을, 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 광학 소자측으로 투과시키고, 제 3의 소정의 방향과 직교하는 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 투과 편광축 가변 수단측으로 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단으로 하고, 광학 소자를 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 출사 가능한 광학 소자로 하는 것에 의하여,
투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 상태에 따라서, 제 2의 편광 분리 수단으로부터 반사된 빛에 의한 제 1의 표시 상태와, 광학 소자로부터의 소정의 파장 영역의 빛으로써, 제 2의 편광 분리 수단을 투과한 소정의 파장 영역의 빛에 의한 제 2의 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어지고, 그리고, 제 1의 표시 상태는, 제 2의 편광 분리 수단에 의해서 흡수되는 것은 아니고 반사된 빛에 의한 표시 상태이기 때문에 밝은 표시가 되고, 또한, 컬러 표시도 가능하게 된다.
또한, 광학 수단이, 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하도록 하고, 광원을, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 광원으로 하고, 제 2의 편광 분리 수단을, 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 광학 소자측으로 투과시키고, 제 3의 소정의 방향과 직교하는 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 투과 편광축 가변 수단측으로 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단으로 하고, 광학 소자를, 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛을 흡수하는 광학 소자로 하는 것에 의하여,
투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축의 상태에 따라서, 제 2의 편광 분리 수단으로부터 반사된 빛에 의한 제 3의 표시 상태와, 광학 소자에 의해서 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛이 흡수되는 것에 의한 제 4의 표시 상태인 흑색 표시가 얻어지고, 그리고, 제 3의 표시 상태는, 제 2의 편광 분리 수단에 의해서 흡수되는 것은 아니고 반사된 빛에 의한 표시 상태이기 때문에 밝은 표시가 된다.

Claims (32)

  1. 투과 편광축을 가변의 투과 편광축 가변 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단을 사이에 두고 상기 투과 편광축 가변 수단의 양측에 각각 배치된 제 1의 편광 분리 수단과 광학 수단과,
    상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 광학 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 광원을 구비하는 표시 장치에 있어서,
    상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사
    한 빛 중 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 상기 제 1의 소정의 방향과 직교하는 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 투과 편광축 가변 수단과는 반대측으로부터 상기 제 1의 편광 분리 수단으로 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단에 있어서,
    상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛을 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛과 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛으로 분리 가능하고, 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛 및 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛 중의 적어도 한쪽을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 출사 가능한 광학 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 대하여, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 투과시키고, 상기 제 2의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 있어서 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측으로 상기 제 1의 소정의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키는 편광 분리 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단은, 복수의 층이 적층된 적층체로써, 상기 복수의 층의 굴절율이, 상기 층 상호간에서, 상기 제 1의 소정의 방향에서는 실질적으로 동등하고, 상기 제 2의 소정의 방향에서는 다른 상기 적층체인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
    상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 광원이고,
    상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
    상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 출사 가능한 광학 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2의 편광 분리 수단은, 복수의 층이 적층된 적층체이고, 상기 복수의 층의 굴절율이, 상기 층 상호간에서, 상기 제 3의 소정의 방향에서는 실질적으로 동등하고, 상기 제 4의 소정의 방향에서는 다른 상기 적층체인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛 중 상기 소정의 파장 영역 이외의 가시광 영역의 빛을 흡수하고, 상기 소정의 파장 영역의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단으로 향하여 반사 가능함과 동시에 상기 소정의 파장 영역의 빛을 투과 가능한 광학 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 광학 소자가 컬러 필터인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 소자에 대하여 상기 제 2의 편광 분리 수단과 반대측에 배치된 반사 수단을 더 구비하고,
    상기 반사 수단이, 적어도 상기 소정의 파장 영역의 빛을 상기 광학 소자로 향하여 반사 가능한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
    상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 광원이고,
    상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
    상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛에 대하여 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛을 흡수하는 광학 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 광학 소자가, 흑색의 광흡수체인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2의 편광 분리 수단이, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 대하여, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사하고, 가시광 영역의 거의 전체 파장 범위의 빛에 있어서 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 5항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛으로서 투과시키는 편광 분리 수단인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 광학 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측에 배치된 제 2의 편광 분리 수단과, 상기 제 2의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 광학 소자를 구비하고,
    상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 제 2의 편광 분리 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 광원이고,
    상기 제 2의 편광 분리 수단이, 상기 투과 편광축 가변 수단측으로부터 입사한 빛 중 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 상기 광학 소자측으로 투과시키고, 상기 제 3의 소정의 방향과 직교하는 상기 제 4의 소정의 방향의 직선 편광 성분의 빛을 흡수하고, 상기 광학 소자측으로부터 입사한 빛에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 상기 제 3의 소정의 방향의 직선 편광의 빛을 출사 가능한 편광 분리 수단이고,
    상기 광학 소자가, 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로부터의 빛을 상기 제 2의 편광 분리 수단측으로 반사 가능한 광학 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제 2의 편광 분리 수단이 편광판인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단이, 액정 소자인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 표시 장치의 관찰측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이, 상기 투과 편광축 가변 수단 내로 빛을 입사 가능한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 5항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원이, 상기 투과 편광축 가변 수단과 상기 제 2의 편광 분리 수단과의 사이로 빛을 입사 가능한 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원의 빛을 상기 표시 장치 내부로 향하여 반사 가능한 제 2의 반사 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 광원 및 상기 제 2의 반사 수단이, 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단과의 사이에 배치되고, 상기 제 2의 반사 수단이 상기 광원으로부터의 빛을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 반사 가능한 반사 영역을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 반사 영역이, 상기 표시 장치를 평면도적으로 보아, 상기 표시 장치의 표시 영역 보다도 외측의 주위에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  24. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2의 반사 수단이, 상기 표시 장치의 안쪽으로 향하여 경사진 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  25. 제 1항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단의 중앙부가 상기 제 1의 편광 분리 수단의 말단부 보다도 상기 투과 편광축 가변 수단으로부터 멀게 되도록 휘어있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  26. 제 1항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 설치된 안티글레어(antiglare)층 또는 안티리플렉터(antireflector)층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  27. 제 1항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 설치된 편광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  28. 제 1항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 표시 장치 내부로 인도하는 도광판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  29. 제 1항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원으로부터의 빛을 반사하여 상기 제 1의 편광 분리 수단과 상기 광학 수단과의 사이에 빛을 입사 가능한 제 3의 반사 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  30. 제 1항 내지 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단의 안쪽에 광학적으로 등방인 투명판을 더 설치한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  31. 제 1항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 광확산 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  32. 제 1항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 기재된 상기 표시 장치를 내장하고, 표시용 커버를 구비하는 전자 장치에 있어서, 상기 제 1의 편광 분리 수단이, 상기 표시용 커버의 안쪽에 고정 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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