DE69723169T2

DE69723169T2 - Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69723169T2
Application number: DE69723169T
Authority: DE
Inventors: Chiyoaki Suwa-shi Iijima; Toshihiko Suwa-shi Tsuchihashi
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: KR19980018849A; CN1175704A; EP0825477A2; KR100411169B1; US6233029B1; DE69723169D1; JP3331903B2; JPH10115828A; EP0825477B1; TW572218U; EP0825477A3; CN1179227C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung und eine solche Vorrichtung, die in einem elektronischen Gerät eingebaut ist.
Stand der Technik
Eine herkömmliche Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel verwendet, umfaßt einen TN-Flüssigkristall (TN = verdreht nematisch), einen STN-Flüssigkristall (STN = superverdreht nematisch), in einer Struktur, die aufeinanderfolgende Schichten eines ersten Polarisators, der Flüssigkristallvorrichtung, eines Farbfilters, eines zweiten Polarisators und einer Reflexionsplatte umfaßt. Eine solche Vorrichtung bietet keine gute Lichtnutzungseffizienz, wobei die Anzeige im allgemeinen dunkel ist, da Hintergrundlicht durchgelassen wird und anschließend durch die Gesamte Struktur reflektiert wird, was ein Problem darstellt.
WO 95/17699 offenbart eine reflektierende Polarisatoranzeige, die einen mehrschichtigen reflektierenden Polarisator umfaßt, der sandwich-artig zwischen einem optischen Hohlraum und einem LCD-Modul angeordnet ist. Der reflektierende Polarisator reflektiert etwas Licht in den optischen Hohlraum, wo es gestreut wird und mit der richtigen Polarisation austreten kann, um von der Anzeige ausgesendet zu werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung eine Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittels zu schaffen, die eine helle Anzeige bereitstellen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anzeigevorrichtung geschaffen, umfassend:
ein Flüssigkristallmaterial (oder Durchlaß-Polarisationsänderungsmittel),
einen Polarisator (oder erstes Polarisationslichttrennmittel), der auf einer ersten Seite des Flüssigkristallmaterials angeordnet ist, wobei der Polarisator darauf auftreffendes Licht mit einer vorgegebenen Polarisationsrichtung durchläßt;
einen Polarisationslichtseparator (oder zweites Polarisationslichttrennmittel), der auf einer zweiten Seite des Flüssigkristallmaterials angeordnet ist, wobei der Polarisationslichtseparator Licht reflektiert oder Licht durchläßt, in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des von der Flüssigkristallmaterialseite auf den Polarisationslichtseparator auftreffenden Lichts; und
ein optisches Element (oder Mittel), das auf einer bezüglich des Flüssigkristallmaterials entgegengesetzten Seite des Polarisationslichtseparators angeordnet ist, wobei das optische Element in Reaktion auf das Licht vom Polarisationslichtseparator farbiges Licht in Richtung zum Polarisationslichtseparator emittiert.
In der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung können in Abhängigkeit vom Zustand der Durchlaß-Polarisationslichtachse des Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittels zwei Anzeigezustände erhalten werden, nämlich ein erster Anzeigezustand, der durch Licht erhalten wird, das vom zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektiert wird, und ein zweiter Anzeigezustand, der erhalten wird durch Licht, das vom optischen Element reflektiert wird, sich in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich befindet und durch das zweite Polarisationslichttrennmittel durchgelassen wird. Da der erste Anzeigezustand ein Anzeigezustand ist, der durch das vom zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektierte Licht erhalten wird, kann eine helle Anzeige erhalten werden.
Das zweite Polarisationslichttrennmittel ist vorzugsweise ein Polarisations lichttrennmittel, das in Reaktion auf Licht in einem nahezu gesamten Wellenlängenbereich eines sichtbaren Lichtbereiches die linear polarisierte Lichtkomponente der zweiten vorgegebenen Richtung des Lichts, das vom Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel in das optische Element eintritt, durchläßt, die linear polarisierte Lichtkomponente der dritten vorgegebenen Richtung senkrecht zur zweiten vorgegebenen Richtung reflektiert, und das linear polarisierte Licht der zweiten vorgegebenen Richtung zum Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel emittieren kann, in Reaktion auf Licht, das in nahezu dem gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches liegt und vom optischen Element aus eintritt.
Bei der obigen Anordnung können die ersten und zweiten Anzeigezustände in Reaktion auf das Licht des gesamten Wellenlängenbereiches des sichtbaren Lichtbereiches erhalten werden, wobei eine transparente Reflexion oder eine weiße Reflexion im ersten Anzeigezustand erhalten werden kann. Im zweiten Anzeigezustand kann eine Anzeige einer beliebigen Farbe im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches in Abhängigkeit vom optischen Element erhalten werden.
Das zweite Polarisationslichttrennmittel ist vorzugsweise ein Polarisationslichttrennmittel, das die linear polarisierte Lichtkomponente der zweiten vorgegebenen Richtung des Lichts, das vom Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel in das optische Element als linear polarisiertes Licht der zweiten vorgegebenen Richtung eintritt, durchläßt.
Das zweite Polarisationslichttrennmittel ist eine mehrschichtige Struktur, die erhalten wird durch Stapeln mehrerer Schichten, wobei die mehrschichtige Struktur die mehreren Schichten aufweist, in welchen benachbarte Schichten Brechungsindizes aufweisen, die in der zweiten vorgegebenen Richtung einander gleichen und in der dritten Richtung voneinander verschieden sind.
Als Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel wird vorzugsweise ein Flüssigkristallelement verwendet, wobei ein TN-Flüssigkristallelement, ein STN-Flüssigkristallelement oder ein ECB-Flüssigkristallelement besonders bevorzugt verwendet werden. Das STN-Flüssigkristallelement enthält ferner ein STN-Flüssigkristallelement, das ein optisch anisotropes Material für eine Farbkorrektur verwendet.
Das erste Polarisationslichttrennmittel ist vorzugsweise ein Polarisator.
Das optische Element ist vorzugsweise ein optisches Element, das Licht in einem anderen Wellenlängenbereich als dem vorgegebenen Wellenlängenbereich des Lichts vom zweiten Polarisationslichttrennmittel absorbiert, das Licht in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich in Richtung zum zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektieren kann, und das Licht im vorgegebenen Wellenlängenbereich durchlassen kann.
Als optisches Element kann ein optisches Element verwendet werden, das Licht im vorgegebenen Wellenlängenbereich in Reaktion auf das Licht vom zweiten Polarisationslichttrennmittel emittieren kann.
Als optisches Element kann auch ein Hologramm verwendet werden, das das Licht im vorgegebenen Wellenlängenbereich mittels des Lichts vom zweiten Polarisationslichttrennmittel einfärben kann.
Ferner ist vorzugsweise das Reflexionsmittel, das auf einer Seite gegenüberliegend dem zweiten Polarisationslichttrennmittel bezüglich des optischen Elements angeordnet ist, vorgesehen, wobei als Reflexionsmittel das Reflexionsmittel verwendet werden kann, das wenigstens das Licht im vorgegebenen Wellenlängenbereich in Richtung zum optischen Element reflektieren kann. Auf diese Weise kann der zweite Anzeigezustand durch das Licht vom optischen Mittel hell gemacht werden.
Ferner ist vorzugsweise ein zweites optisches Element enthalten, das auf einer Seite gegenüberliegend dem Durchlaß-Polarisationsachsen-Änderungsmittel bezüglich des zweiten Polarisationslichttrennmittels angeordnet ist, wobei das zweite optische Element Licht in einem vom ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich verschiedenen zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich in Richtung zum zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektieren kann, in Reaktion auf Licht vom zweiten Polarisationslichttrennmittel, und an einer Position verschieden von derjenigen des optischen Elements angeordnet ist, wobei eine Anzeige mittels wenigstens des Lichts im ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich und des Lichts im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich auf dem gleichen Bildschirm möglich gemacht wird. Auf diese Weise kann zusätzlich zur Anzeige einer ersten Farbe mittels des Lichts vom optischen Element eine Anzeige einer zweiten Farbe, die von der ersten Farbe verschieden ist, erhalten werden. Als Ergebnis kann eine Anzeige mit wenigstens zwei Farben erhalten werden.
In diesem Fall ist das zweite optische Element vorzugsweise ein optisches Element, das Licht in einem anderen Wellenlängenbereich als dem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich des Lichts vom zweiten Polarisationslichttrennmittel absorbiert, das Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich in Richtung zum zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektieren kann, und das Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich durchlassen kann.
Als zweites optisches Element kann ein optisches Element verwendet werden, das in Reaktion auf das Licht vom zweiten Polarisationslichttrennmittel Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich emittieren kann.
Als zweites optisches Element wird vorzugsweise ein Hologramm verwendet, das das Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich mittels des Lichts vom zweiten Polarisationslichttrennmittel einfärben kann.
Ferner ist vorzugsweise ein zweites Reflektionsmittel enthalten, das auf einer Seite gegenüberliegend dem zweiten Polarisationslichttrennmittel bezüglich des zweiten optischen Elements angeordnet ist, wobei als zweites Reflexionsmittel das Reflexionsmittel verwendet wird, das wenigstens das Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich in Richtung zum zweiten optischen Element reflektieren kann. Auf diese Weise kann der zweite Anzeigezustand mittels des Lichts vom zweiten optischen Mittel hell gemacht werden.
Vorzugsweise ist wenigstens das optische Element und/oder das zweite optische Element ein Farbfilter.
Wenigstens das optische Element und/oder das zweite optische Element kann ein Phosphor sein.
Vorzugsweise ist ferner ein drittes optisches Element enthalten, das auf einer Seite gegenüberliegend dem Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel bezüglich des zweiten Polarisationslichttrennmittels angeordnet ist, wobei das dritte optische Element Licht in nahezu dem gesamten Wellenlängenbereich eines sichtbaren Lichtbereiches absorbiert. Auf diese Weise kann zusätzlich zu einer Anzeige einer ersten Farbe mittels des Lichts vom optischen Element eine schwarze Anzeige mittels des dritten optischen Elements erhalten werden.
Vorzugsweise sind ferner ein erstes und ein zweites transparentes Substrat enthalten, die auf beiden Seiten des Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittels angeordnet sind, um das Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel sandwich-artig aufzunehmen, wobei das erste Polarisationslichttrennmittel auf einer Seite gegenüberliegend dem Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel bezüglich des ersten transparenten Substrats angeordnet ist, und das zweite Polarisationslichttrennmittel auf einer Seite gegenüberliegend dem Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel bezüglich des zweiten transparenten Substrats angeordnet ist.
In diesem Fall werden für die ersten und zweiten transparenten Substrate vorzugsweise Glassubstrate verwendet.
Wenn das Glassubstrat als zweites transparentes Substrat verwendet wird, wie oben beschrieben worden ist, tritt leicht ein sogenannter Parallaxenfehler auf, bei dem durch die Dicke des Glassubstrats eine doppelte Anzeige hervorgerufen wird. Wenn in diesem Fall eine polychrome Anzeige in Einheiten von Reihen oder Zeichen in einem Symbolabschnitt oder in Punkten durchgeführt wird, kann eine Anzeige erhalten werden, in der ein Parallaxenfehler vernachlässigbar ist.
Als zweites transparentes Substrat kann ferner ein Kunststoffilmsubstrat verwendet werden.
Ferner ist vorzugsweise ein Lichtstreuungsmittel enthalten. Auf diese Weise wird der erste Anzeigezustand mittels des vom zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektierten Lichts weiß gemacht.
In der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein aktives Element wie z. B. ein TFT oder ein MIM angeordnet sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 und 2 schematische Seitenansichten einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind;
3 und 4 schematische Seitenansichten einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sind;
5 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 5A eine Draufsicht ist, 5B eine Explosionsschnittansicht ist und 5C eine teilweise vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts A in 5B ist;
6 bis 8 Skizzen sind, die ein Mittel zum Reduzieren des Parallaxenfehlers in 5 zeigen;
9 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 9A eine Draufsicht ist und 9B eine Explosionsschnittansicht ist;
10 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 10A eine Draufsicht ist und 10B eine Explosionsschnittansicht ist;
11 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 11A eine Draufsicht ist und 11B eine Explosionsschnittansicht ist;
12 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 12A eine Draufsicht ist und 12B eine Explosionsschnittansicht ist;
13 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 13A eine Draufsicht ist und 13B eine Explosionsschnittansicht ist;
14 und 15 Draufsichten zur Erläuterung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der achten Ausführungsform sind;
16 eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wobei 16A eine Draufsicht ist, 16B eine Explosionsschnittansicht ist und 16C eine teilweise vergrößerte Draufsicht ist; und
17 ein Beispiel eines tragbaren Telephonapparats zeigt, in welchem eine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt ist, wird in dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein TN-Flüssigkristall 140 als ein Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel verwendet. Ein Polarisator 130 ist oberhalb des TN-Flüssigkristalls 140 angeordnet. Der Polarisator 130 läßt linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen ersten Richtung des einfallenden Lichts (parallel zur Seite) durch und absorbiert linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zum linear polarisierten Licht der ersten Richtung. Eine Lichtstreuungsschicht 150, ein Polarisationslichtseparator 160, eine Einfärbungsschicht 170 und eine Reflexionsplatte 180 sind in dieser Reihenfolge unter dem TN-Flüssigkristall 140 angeordnet. Die folgende Beschreibung wird unter der Annahme durchgeführt, daß die linke Seite der Flüssigkristallanzeigevorrichtung als ein mit Spannung beaufschlagter Abschnitt 110 dient, in welchem Spannungen an Elektroden im Flüssigkristall 140 angelegt werden, wobei die rechte Seite als ein nicht mit Spannung beaufschlagter Abschnitt 120 dient.
Der Polarisationslichtseparator 160 umfaßt eine (1/4)λ-Platte 162 und eine cholesterische Flüssigkristallschicht 164. Der cholesterische Flüssigkristall reflektiert ein zirkular polarisiertes Licht, das eine Wellenlänge gleich der Teilung des Flüssigkristalls und die gleiche Drehrichtung wie der Flüssigkristall aufweist, und läßt anderes Licht durch. Wenn z. B. daher ein linksdrehender cholesterischen Flüssigkristall mit einer Teilung von 5.000 Å als cholesterische Flüssigkristallschicht 164 verwendet wird, kann ein Element erhalten werden, das linkszirkular polarisiertes Licht mit einer Wellenlänge von 5.000 Å reflektiert und rechtszirkular polarisiertes Licht oder linkszirkular polarisiertes Licht einer anderen Wellenlänge durchläßt. Wenn außerdem ein linksdrehender cholesterischer Flüssigkristall verwendet wird und dessen Teilung innerhalb des cholesterischen Flüssigkristalls über den gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts verändert wird, kann ein Element erhalten werden, das linkszirkular polarisiertes Licht über nicht nur eine einzige Farbe sondern auch das gesamte weiße Licht reflektiert und rechtszirkular polarisiertes Licht durchläßt.
Wenn im Polarisationslichtseparator 160, der erhalten wird durch Kombinieren der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 und der (1/4)λ-Platte 162, wie oben beschrieben worden ist, linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen dritten Richtung (senkrecht zur Seite) von der (1/4)λ-Platte 162 aus eintritt, wird das linear polarisierte Licht von der (1/4)λ-Platte 162 zu linkszirkular polarisiertem Licht umgewandelt, von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 reflektiert und erneut als linear polarisiertes Licht der vorgegebenen dritten Richtung von der (1/4)λ-Platte 162 emittiert. Wenn linear polarisiertes Licht einer zweiten Richtung (parallel zur Seite) senkrecht zur dritten Richtung auftrifft, wird das linear polarisierte Licht von der (1/4)λ-Platte 162 in rechtszirkular polarisiertes Licht umgewandelt und durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen. In Reaktion auf das von der Unterseite der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 eintretende Licht wird linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung oberhalb der (1/4)λ- Platte 162 emittiert.
Auf diese Weise ist der Polarisationslichtseparator 160, der erhalten wird durch Kombinieren der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 und der (1/4)λ-Platte 162, ein Polarisationslichttrennmittel, das eine linear polarisierte Lichtkomponente der vorgegebenen zweiten Richtung des von der (1/4)λ-Platte 162 eintretenden Lichts durchläßt, eine linear polarisierte Lichtkomponente der dritten Richtung senkrecht zur vorgegebenen zweiten Richtung reflektiert, linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung zur (1/4)λ-Platte 162 in Reaktion auf Licht, das von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 eintritt, emittieren kann. Als Polarisationslichttrennmittel mit dieser Funktion sind zusätzlich zu dem Polarisationslichtseparator 160, der erhalten wird durch Kombinieren der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 und der (1/4)λ-Platte 162, wie oben beschrieben worden ist, ein Mittel, das einen Film verwendet, der erhalten wird durch Stapeln einer großen Anzahl von Filmen (U.S.P. 4.974.219), ein Mittel zum Trennen von reflektiertem polarisierten Licht von durchgelassenem polarisierten Licht unter Verwendung eines Polarisationsmittels (SID 92 DIGEST, S. 427 bis 429) und ein Mittel, das ein Hologramm verwendet, bekannt.
Wie in 1 gezeigt ist, wird in dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 120 auf der rechten Seite natürliches Licht 121 vom Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das Licht vom TN-Flüssigkristall 140 in der Polarisationsrichtung um 90° gedreht, so daß es linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist, wobei das linear polarisierte Licht von der (1/4)λ-Platte 162 in linkszirkular polarisiertes Licht umgewandelt wird, und wobei das linkszirkular polarisierte licht von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 reflektiert wird, um erneut auf die (1/4)λ-Platte 162 aufzutreffen. Das linkszirkular polarisierte Licht wird von der (1/4)λ-Platte 162 in linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene umgewandelt, wobei das linear polarisierte Licht vom TN-Flüssigkristall 140 in seiner Polarisationsrichtung verdreht wird, so daß es linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene wird. Das linear polarisierte Licht wird vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert. Da in einem nicht mit Spannung beaufschlagtem Zustand das einfallende Licht vom Polarisationslichtseparator 160 nicht absorbiert wird sondern vom Polarisationslichtseparator 160 reflektiert wird, kann auf diese Weise eine helle Anzeige erhalten werden. Da die Lichtstreuungsschicht 150 zwischen der (1/4)λ-Platte 162 und dem TN-Flüssigkristall 140 ausgebildet ist, wird der Zustand des reflektierten Lichts vom Polarisationslichtseparator 160 von einem spiegelnden Zustand in einen weißen Zustand verändert.
In dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 auf der linken Seite wird natürliches Licht 111 durch den Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das linear polarisierte Licht durch den TN-Flüssigkristall 140 ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen und von der (1/4)λ-Platte 162 in rechtszirkular polarisiertes Licht umgewandelt, wobei das rechtszirkular polarisierte Licht durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird. Das rechtszirkular polarisierte Licht, das durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird, wird von der Einfärbungsschicht 170 teilweise reflektiert, trifft erneut auf die (1/4)λ-Platte 162 und wird von der (1/4)λ-Platte 162 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Das linear polarisierte Licht wird durch den TN-Flüssigkristall 140 ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen und vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert. Das rechtszirkular polarisierte Licht, das durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird, wird durch die Einfärbungsschicht 170 teilweise durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird, und wird von der Reflexionsplatte 180 reflektiert. Anschließend wird das reflektierte Licht durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird, wird von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 reflektiert und durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird. Das durchgelassene Licht wird erneut von der Reflexionsplatte 180 reflektiert und durch die Einfärbungsplatte 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsplatte 170 absorbiert wird, und fällt durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 auf die (1/4)λ-Platte 162. Das auftreffende Licht wird von der (1/4)λ-Platte 162 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Das linear polarisierte Licht wird durch den TN-Flüssigkristall 140 durchgelassen, ohne die Polarisationsrichtung zu ändern, und wird vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem nicht mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 120 das vom Polarisationslichtseparator 160 reflektierte Licht mittels der Lichtstreuungsschicht 150 gestreut, um weißes Emissionslicht 122 zu werden. In dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 wird das durch den Polarisationslichtseparator 160 durchgelassene Licht von der Einfärbungsschicht 170 eingefärbt, um farbiges Emissionslicht 112 zu werden. Somit kann eine Farbanzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten werden. Da alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtbereiches unter Verwendung von schwarz in der Einfärbungsschicht 170 absorbiert werden, wird eine schwarze Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten. Da die Reflexionsplatte 180 vorgesehen ist, wird das farbige Emissionslicht 112, das von der Einfärbungsschicht 170 eingefärbt wird, hell.
Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt der Polarisationslichtseparator 160 die (1/4)λ-Platte 162, die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 und eine (1/4)λ-Platte 166.
Im Polarisationslichtseparator 160, in welchem die (1/4)λ-Platten 162 und 166 auf beiden Seiten der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 angeordnet sind, wird dann, wenn linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen ersten Richtung von der (1/4)λ-Platte 162 aus eintritt, das linear polarisierte Licht mittels der (1/4)λ-Platte 162 in linkszirkular polarisiertes Licht umgewandelt. Das linkszirkular polarisierte Licht wird von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 reflektiert und mittels der (1/4)λ-Platte 162 in linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen dritten Richtung umgewandelt, wobei das linear polarisierte Licht emittiert wird. Wenn linear polarisiertes Licht einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung eintritt, wird das linear polarisierte Licht von der (1/4)λ-Platte 162 in rechtszirkular polarisiertes Licht umgewandelt, wobei das rechtszirkular polarisierte Licht durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird und mittels der (1/4)λ-Platte 162 erneut in linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung umgewan delt wird, wobei das linear polarisierte Licht emittiert wird. In Reaktion auf das Licht, das von der Unterseite der (1/4)λ-Platte 166 eintritt, wird linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung oberhalb der (1/4)λ-Platte 162 emittiert.
Wie oben beschrieben worden ist, ist der Polarisationslichtseparator 160, der erhalten wird durch Kombinieren der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 und der (1/4)λ-Platten 162 und 166, ein Polarisationslichttrennmittel, das eine linear polarisierte Lichtkomponente der vorgegebenen zweiten Richtung des von der (1/4)λ-Platte 162 aus eintretenden Lichts als linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung durchläßt, eine linear polarisierte Lichtkomponente einer dritten Richtung senkrecht zur vorgegebenen zweiten Richtung reflektiert, und in Reaktion auf das von der (1/4)λ-Platte 166 aus eintretende Licht das linear polarisierte Licht der zweiten Richtung zur (1/4)λ-Platte 162 emittieren kann. Als Polarisationslichttrennmittel mit dieser Funktion sind zusätzlich zu dem Polarisationslichtseparator 160, der erhalten wird durch Kombinieren der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 und der (1/4)λ-Platten 162 und 166, wie oben beschrieben worden ist, ein Mittel, das einen Film verwendet, der durch Stapeln einer großen Anzahl von Filmen (U.S.P. 4.974.219) erhalten wird, ein Mittel zum Trennen von reflektiertem polarisierten Licht von durchgelassenem polarisierten Licht unter Verwendung eines Polarisationswinkels (SID 92 DIGEST, S. 427 bis 429), ein Mittel, das ein Hologramm verwendet, und ein Polarisationslichtseparator, in welchem Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes in einer spezifischen Richtung (später beschrieben) abwechselnd gestapelt sind, bekannt.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Funktion des nicht mit Spannung beaufschlagten Abschnitts 120 auf der rechten Seite dieselbe wie diejenige des nicht mit Spannung beaufschlagten Abschnitts 120 auf der rechten Seite in 1. Genauer wird das natürliche Licht 121 vom Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das linear polarisierte Licht durch den TN-Flüssigkristall 140 in seiner Polarisationsrichtung verdreht, um linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene zu werden, wobei das linear polarisierte Licht mittels der (1/4)λ-Platte 162 in linkszirkular polarisiertes Licht umgewandelt wird. Das linkszirkular polarisierte Licht wird von der cholesterischen Flüssigkristallschicht 164 reflektiert, trifft auf die (1/4)λ-Platte 162 und wird von der (1/4)λ-Platte 162 in linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene umgewandelt. Das linear polarisierte Licht wird in der Polarisationsrichtung vom TN-Flüssigkristall 140 gedreht, um linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene zu werden, wobei das linear polarisierte Licht vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert wird. Auf diese Weise kann in einem nicht mit Spannung beaufschlagten Zustand eine helle Anzeige erhalten werden, da das Licht vom Polarisationslichtseparator 160 nicht absorbiert sondern reflektiert wird. Da die Lichtstreuungsschicht 150 zwischen der (1/4)λ-Platte 162 und dem TN-Flüssigkristall 140 angeordnet ist, wird der Zustand des reflektierten Lichts vom Polarisationslichtseparator 160 von einem spiegelnden Zustand in einen weißen Zustand geändert.
In dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 auf der linken Seite wird natürliches Licht 111 vom Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das linear polarisierte Licht durch den TN-Flüssigkristall 140 ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen und mittels der (1/4)λ-Platte 162 in rechtszirkular polarisiertes Licht umgewandelt, wobei das rechtszirkular polarisierte Licht durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird. Das rechtszirkular polarisierte Licht, das durch die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 durchgelassen wird, wird mittels der (1/4)λ-Platte 166 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Das linear polarisierte Licht wird teilweise von der Einfärbungsschicht 170 reflektiert, durch die (1/4)λ-Platte 166, die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 und die (1/4)λ-Platte 162 erneut durchgelassen, durch den TN-Flüssigkristall 140 als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen, und vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert. Das linear polarisierte Licht, das von der (1/4)λ-Platte 166 emittiert wird, wird teilweise durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird, und wird von der Reflexionsplatte 180 reflektiert. Anschließend wird das reflektierte Licht durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird, wird durch die (1/4)λ-Platte 166, die cholesterische Flüssigkristallschicht 164 und die (1/4)λ-Platte 162 erneut durchgelassen, durch den TN-Flüssigkristall 140 als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen, und vom Polarisator als linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem nicht mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 120 das vom Polarisationslichtseparator 160 reflektierte Licht mittels der Lichtstreuungsschicht 150 gestreut, um weißes Emissionslicht 122 zu werden. In dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 wird das durch den Polarisationslichtseparator 160 durchgelassene Licht mittels der Einfärbungsschicht 170 eingefärbt, um farbiges Emissionslicht 112 zu werden. Somit kann eine farbige Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten werden. Da alle Wellenlängen eines sichtbaren Lichtbereiches unter Verwendung von Schwarz in der Einfärbungsschicht 170 absorbiert werden, wird eine schwarze Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten. Da die reflektierende Platte 180 vorgesehen ist, wird das mittels der Einfärbungsschicht 170 eingefärbte farbige Emissionslicht 112 hell.
In der obigen Beschreibung wird der TN-Flüssigkristall 140 als Beispiel verwendet. Selbst wenn jedoch anstelle des TN-Flüssigkristalls 140 ein Flüssigkristall wie z. B. ein STN-Flüssigkristall oder ein ECB-Flüssigkristall (ECB = elektrisch kontrollierte Doppelbrechung), in welchem andere Durchlaß-Polarisationslichtachsen mittels einer Spannung oder dergleichen verändert werden können, verwendet wird, kann das gleiche Grundfunktionsprinzip verwendet werden.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform des Polarisationslichtseparators wird im folgenden mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, wird in dieser Flüssigkristallanzeigevorrichtung der TN-Flüssigkristall 140 als ein Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungselement verwendet. Ein Polarisator 130 ist oberhalb des TN-Flüssigkristalls 140 angeordnet. Die Lichtstreuungsschicht 150, ein Polarisationslichtseparator 190, eine Einfärbungsschicht 170 und eine Reflexionsplatte 180 sind in dieser Reihenfolge unter den TN-Flüssigkristall 140 angeord net. Die folgende Beschreibung wird unter der Annahme durchgeführt, daß die linke Seite der Flüssigkristallanzeigevorrichtung als der mit Spannung beaufschlagte Abschnitt 110 dient und die rechte Seite als der nicht mit Spannung beaufschlagte Abschnitt 120 dient.
Der Polarisationslichtseparator 190 weist eine Struktur auf, in der zwei verschiedene Schichten 191 (A-Schicht) und 192 (B-Schicht) alternierend gestapelt sind, wie in 3 gezeigt ist. In der A-Schicht 191 ist ein Brechungsindex (n_AX) einer X-Achsen-Richtung (erste Richtung) verschieden von einem Brechungsindex (n_AY) einer Y-Achsen-Richtung. In der B-Schicht 162 ist ein Brechungsindex (n_BX) der X-Achsen-Richtung gleich einem Brechungsindex (n_BY) der Y-Achsen-Richtung. Der Brechungsindex (n_AY) der Y-Achsen-Richtung in der A-Schicht 191 ist gleich dem Brechungsindex (n_BY) der Y-Achsen-Richtung in der B-Schicht 192.
Daher wird das linear polarisierte Licht der Y-Achsen-Richtung des auf dem Polarisationslichtseparator 190 auftreffenden Lichts durch den Polarisationslichtseparator durchgelassen, um als linear polarisiertes Licht der Y-Achsen-Richtung emittiert zu werden.
Unter der Annahme, daß die Dicke der A-Schicht 191 in einer Z-Achsen-Richtung durch t_A dargestellt wird, die Dicke einer B-Schicht 52 durch t_B dargestellt wird, und die Wellenlänge des einfallenden Lichts durch λ dargestellt wird, wird andererseits
tA·nAX + tB·nBX = λ/2 (1)
erhalten. In diesem Zustand wird von dem Licht, das die Wellenlänge λ aufweist und auf den Polarisationslichtseparator 190 auftrifft, das linear polarisierte Licht der X-Achsen-Richtung vom Polarisationslichtseparator 190 als das linear polarisierte Licht der X-Achsen-Richtung reflektiert.
Die Dicke t_A der A-Schicht 191 in der Z-Achsen-Richtung und die Dicke t_B der B-Schicht 192 in Z-Achsen-Richtung werden verschiedenartig verändert, um die obenbeschriebene Gleichung (1) über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich zu etablieren. Auf diese Weise kann ein Polarisationslichtseparator erhalten werden, der das linear polarisierte Licht des linear polarisierten Lichts der X-Achsen-Richtung als linear polarisiertes Licht der X-Achsen-Richtung über nicht nur eine einzelne Farbe sondern über das gesamte weiße Licht reflektiert und rechtszirkular polarisiertes Licht durchläßt und Licht der Y-Achsen-Richtung als linear polarisiertes Licht der Y-Achsen-Richtung durchläßt.
Der oben beschriebene Polarisationslichtseparator ist als reflektierender Polarisator in der internationalen ungeprüften Veröffentlichung (WO95/17692) offenbart.
Wie oben beschrieben ist, wird im Polarisationslichtseparator 190, in welchem Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes in der vorgegebenen dritten Richtung (X-Achsen-Richtung) alternierend gestapelt sind, dann, wenn linear polarisiertes Licht der vorgegebenen dritten Richtung vom TN-Flüssigkristall 140 eintritt, das Licht vom Polarisationslichtseparator 190 reflektiert und direkt als linear polarisiertes Licht der vorgegebenen dritten Richtung emittiert. Wenn linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung (Y-Achsen-Richtung) senkrecht zur dritten Richtung eintritt, wird das Licht durch den Polarisationslichtseparator 190 durchgelassen und direkt als zweites linear polarisiertes Licht emittiert. In Reaktion auf Licht, das von der Reflexionsplatte 180 aus eintritt, wird linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung zum TN-Flüssigkristall 140 emittiert.
Wie in 4 gezeigt ist, wird natürliches Licht 121 vom Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das Licht vom TN-Flüssigkristall 140 in seiner Polarisationsrichtung um 90° gedreht, um linear polarisiertes Licht einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene zu werden, wobei das linear polarisierte Licht vom Polarisationslichtseparator 190 reflektiert wird. Das linear polarisierte Licht der Richtung senkrecht zur Zeichenebene wird vom TN-Flüssigkristall 140 in der Polarisationsrichtung direkt um 90° gedreht, um linear polarisiertes Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene zu werden, wobei das linear polarisierte Licht vom Polarisator 130 als das linear polarisierte Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert wird. Da auf diese Weise in einem nicht mit Spannung beaufschlagten Zustand das auftreffende Licht vom Polarisationslichtseparator 190 nicht absorbiert sondern reflektiert wird, kann eine helle Anzeige erhalten werden. Da die Lichtstreuungsschicht 150 zwischen dem Polarisationslichtseparator 190 und dem TN-Flüssigkristall 140 ausgebildet ist, wird der Zustand des reflektierten Lichts durch den Polarisationslichtseparator 190 von einem spiegelnden Zustand in einen weißen Zustand geändert.
In den mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 auf der linken Seite wird natürliches Licht 111 vom Polarisator 130 in linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene umgewandelt. Anschließend wird das linear polarisierte Licht durch den TN-Flüssigkristall 140 und den Polarisationslichtseparator 190 ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen. Das linear polarisierte Licht wird teilweise von der Einfärbungsschicht 170 reflektiert, erneut durch den Polarisationslichtseparator 190 durchgelassen, durch den TN-Flüssigkristall 140 als das linear polarisierte Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen, und vom Polarisator 130 als linear polarisiertes Licht einer Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert. Das linear polarisierte Licht, das vom Polarisationslichtseparator 190 emittiert wird, wird teilweise durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 absorbiert wird, und wird von der Reflexionsplatte 180 reflektiert. Anschließend wird das Licht durch die Einfärbungsschicht 170 durchgelassen, während es von der Einfärbungsschicht 170 erneut absorbiert wird, wird erneut durch den Polarisationslichtseparator 190 durchgelassen, als das linear polarisierte Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene ohne Änderung der Polarisationsrichtung durch den TN-Flüssigkristall 140 durchgelassen, und vom Polarisator 130 als das linear polarisierte Licht der Richtung parallel zur Zeichenebene emittiert.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem nicht mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 120 das vom Polarisationslichtseparator 190 reflektierte Licht mittels der Lichtstreuungsschicht 150 gestreut, um weißes Emissionslicht 122 zu werden. In dem mit Spannung beaufschlagten Abschnitt 110 wird das durch den Polarisationslichtseparator 190 durchgelassene Licht mittels der Einfärbungsschicht 170 eingefärbt, um farbiges Emissionslicht 112 zu werden. Somit kann eine farbige Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten werden. Da alle Wellenlängen eines sichtbaren Lichtbereiches unter Verwendung von Schwarz in der Einfärbungsschicht 170 absorbiert werden, wird eine schwarze Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten. Da die reflektierende Platte 180 vorgesehen ist, wird das mittels der Einfärbungsschicht 170 eingefärbte farbige Emissionslicht 112 hell.
In der obigen Beschreibung wird der TN-Flüssigkristall 140 als Beispiel verwendet. Selbst wenn jedoch anstelle des TN-Flüssigkristalls 140 ein Flüssigkristall wie z. B. ein STN-Flüssigkristall oder ein ECB-Flüssigkristall (ECB = elektrisch kontrollierte Doppelbrechung), in welchem andere Durchlaß-Polarisationslichtachsen mittels einer Spannung oder dergleichen verändert werden können, verwendet wird, kann das gleiche Grundfunktionsprinzip verwendet werden.
Wie in 5 gezeigt ist, wird in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform eine STN-Zelle 20 als ein optisches Durch-laß-Polarisationslichtachsen-Änderungselement verwendet. Ein Phasendifferenzfilm 14 und ein Polarisator 12 sind oberhalb der STN-Zelle 20 in dieser Reihenfolge angeordnet. Eine Diffusionsplatte 30, ein Polarisationslichtseparator 40, ein Farbfilter 60 und eine Reflexionsplatte 50 sind unter der STN-Zelle 20 in dieser Reihenfolge angeordnet. Der Farbfilter 60 wird mittels Drucken auf der Reflexionsplatte 50 angeordnet. In der STN-Zelle 20 ist ein STN-Flüssigkristall 26 in einer Zelle gekapselt, die von zwei Glassubstraten 21 und 22 und dem Dichtungselement 23 gebildet wird. Eine transparente Elektrode 24 ist auf der unteren Oberfläche des Glassubstrats 21 angeordnet, während eine transparente Elektrode 25 auf der oberen Oberfläche des Glassubstrats 22 angeordnet ist. Als Material für die transparenten Elektroden 24 und 25 können ITO (Indium-Zinn-Oxid), Zinnoxid oder dergleichen verwendet werden. Der Phasendifferenzfilm 14 wird als ein optisch anisotropes Farbkorrekturmaterial zum Korrigieren einer von der STN-Zelle 20 erzeugten Farbe verwendet.
Wie in 5C gezeigt ist, wird die Reflexionsplatte 50 hergestellt, indem ein Abscheidungsfilm 54, der aus Aluminium, Silber oder dergleichen besteht, auf einem Substrat 52 ausgebildet wird. Als Substrat 52 wird ein Glassubstrat, ein PET-(Polyethylen-Terephthalat)-Substrat, ein PC-(Polycarbonat)-Substrat oder dergleichen verwendet. Wenn das PET-Substrat als Substrat 52 verwendet wird, kann der aus Aluminium oder Silber gebildete Abscheidungsfilm 54 auf dem PET-Substrat ausgebildet werden, nachdem die Oberfläche des PET-Substrats aufgerauht worden ist.
Wie in 5A gezeigt ist, umfaßt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung 190 gemäß dieser Ausführungsform zwei Anzeigebereiche, nämlich einen Punktabschnitt 210 und einen Symbolabschnitt 240.
Der Punktabschnitt 210 umfaßt Punktreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230, die zwei Reihen bilden. Entsprechend den Punktreihen-Anzeigeabschnitten 220 und 230 sind Farbfilter 620 und 630 auf der Reflexionsplatte 50 angeordnet. Wie in 7 gezeigt ist, wird der Punktreihen-Anzeigeabschnitt 220 von Punktanzeigeabschnitten 221 bis 224 gebildet, während der Punktreihen-Anzeigeabschnitt 230 von Punktanzeigeabschnitten 231 bis 234 gebildet wird. Ein Zeichen oder ein Symbol wird auf jedem der Punktanzeigeabschnitte 221 bis 224 und der Punktanzeigeabschnitte 231 bis 234 angezeigt.
Der Symbolabschnitt 240 umfaßt, wie in 6 gezeigt ist, drei Symbole 241 bis 243. Entsprechend den Symbolen 241 bis 243 sind Farbfilter 641 bis 643 auf der Reflexionsplatte 50 angeordnet.
Als Polarisationslichtseparator 40 gemäß dieser Ausführungsform wird ein Polarisationslichtseparator verwendet, der unter Verwendung der 2 bis 4 beschrieben worden ist, d. h. ein Polarisationslichtseparator, der eine linear polarisierte Lichtkomponente einer vorgegebenen zweiten Richtung des von der STN-Zelle 20 aus einfallenden Lichts als linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung durchläßt, eine linear polarisierte Lichtkomponente einer dritten Richtung senkrecht zur vorgegebenen zweiten Richtung reflektiert, und in Reaktion auf das von der Reflexionsplatte 50 einfallende Licht das linear polarisierte Licht der zweiten Richtung zur STN-Zelle 20 emittieren kann.
Als Polarisationslichtseparator mit der obigen Funktion werden ein Polarisationslichtseparator, der erhalten wird durch Einsetzen einer cholesterischen Flüssigkristallschicht zwischen zwei (1/4)λ-Platten, ein Polarisationslichtseparator, der einen Film verwendet, der durch Stapeln mehrerer Schichten erhalten wird, ein Polarisationslichtseparator, der einen Polarisationswinkel zum Trennen von reflektiertem polarisiertem Licht von durchgelassenem polarisierten Licht verwendet, und ein Polarisationslichtseparator verwendet, der ein Hologramm verwendet. In dieser Ausführungsform wird der Polarisationslichtseparator 190, der unter Verwendung von 3 beschrieben worden ist, verwendet, d. h. der Polarisationslichtseparator, der als reflektierender Polarisator in der internationalen ungeprüften Veröffentlichung (WO95/17692) offenbart ist.
Als Polarisationslichtseparator 40 gemäß dieser Ausführungsform kann auch ein Polarisationslichtseparator verwendet werden, der unter Verwendung von 1 beschrieben worden ist, d. h. ein Polarisationslichtseparator, der eine linear polarisierte Lichtkomponente einer vorgegebenen zweiten Richtung des von der STN-Zelle 20 aus einfallenden Lichts durchläßt, eine linear polarisierte Lichtkomponente einer dritten Richtung senkrecht zur vorgegebenen zweiten Richtung reflektiert, und in Reaktion auf Licht, das von der Reflexionsplatte 50 aus einfällt, linear polarisiertes Licht der zweiten Richtung zur STN-Zelle 20 emittieren kann.
Im Betrieb der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 wird in einem nicht mit Spannung beaufschlagten Bereich natürliches Licht vom Polarisator 12 in linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen Richtung umgewandelt. Anschließend wird das Licht von der STN-Zelle 20 in der Polarisationsrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht, um linear polarisiertes Licht zu werden, wobei das linear polarisierte Licht vom Polarisationslichtseparator 40 nicht absorbiert sondern reflektiert und von der STN-Zelle 20 in der Polarisationsrichtung um einen vorgegebenen Winkel verdreht wird, wobei das Licht vom Polarisator 12 als linear polarisiertes Licht emittiert wird. Da auf diese Weise in einem nicht mit Spannung beaufschlagten Zustand das einfallende Licht vom Polarisationslichtseparator 40 nicht absorbiert sondern reflektiert wird, kann eine helle Anzeige erhalten werden. Da die Diffusionsplatte 30 zwischen der STN-Zelle 20 und dem Polarisationslichtseparator 40 ausgebildet wird, wird der Zustand des reflektierten Lichts vom Polarisationslichtseparator 40 von einem spiegelnden Zustand in einen weißen Zustand geändert.
In dem mit Spannung beaufschlagten Bereich wird natürliches Licht durch den Polarisator 12 in linear polarisiertes Licht einer vorgegebenen Richtung umgewandelt. Anschließend wird das linear polarisierte Licht durch die STN-Zelle 20 und die Diffusionsplatte 30 als linear polarisiertes Licht durchgelassen und ferner durch den Polarisationslichtseparator 40 als linear polarisiertes Licht durchgelassen. Das durchgelassene linear polarisierte Licht wird vom Farbfilter 60 teilweise eingefärbt und reflektiert, durch den Polarisationslichtseparator 40, die Diffusionsplatte 30, die STN-Zelle 20 und den Polarisator 12 durchgelassen, und als linear polarisiertes Licht emittiert. Der andere Teil des linear polarisierten Lichts, das durch den Polarisationslichtseparator 40 durchgelassen worden ist, wird durch den Farbfilter 60 als linear polarisiertes Licht durchgelassen, während es vom Farbfilter 60 absorbiert wird, und wird von der Reflexionsplatte 50 reflektiert. Anschließend wird das reflektierte Licht durch den Farbfilter 60 erneut durchgelassen, während es vom Farbfilter 60 absorbiert wird, durch den Polarisationslichtseparator 40, die Diffusionsplatte 30, die STN-Zelle 20 und den Polarisator 12 durchgelassen, und als linear polarisiertes Licht emittiert.
Wie oben beschrieben worden ist, wird in dem nicht mit Spannung beaufschlagten Bereich wird das vom Polarisationslichtseparator 40 reflektierte Licht mittels der Diffusionsplatte 30 gestreut, um als linear polarisiertes Licht emittiert zu werden. In dem mit Spannung beaufschlagten Bereich wird das durch den Polarisationslichtseparator 40 durchgelassene Licht mittels des Farbfilters 60 eingefärbt, um farbiges linear polarisiertes Licht zu werden. Somit kann eine farbige Anzeige auf einem weißen Hintergrund erhalten werden. Da alle Wellenlängen eines sichtbaren Lichtbereiches unter Verwendung von Schwarz in einem Teil des Farbfilters absorbiert werden, wird teilweise eine schwarze Anzeige erhalten. Da die Reflexionsplatte 50 vorgesehen ist, wird eine farbige Anzeige mittels des Farbfilters 60 hell.
In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform ist der Polarisationslichtseparator 40 außerhalb des Glassubstrats angeordnet, das die STN-Zelle 20 bildet, wobei der Farbfilter 60 und die reflektierende Platte 50 außerhalb des Polarisationslichtseparators 40 angeordnet sind. Somit tritt leicht ein sogenannter Parallaxenfehler auf, bei dem durch die Dicke des Glassubstrats 22 eine doppelte Anzeige hervorgerufen wird. Aus diesem Grund wird in dieser Ausführungsform bewirkt, daß der Farbfilter 60 einem Anzeigemuster entspricht, wobei der Farbfilter 60 so ausgebildet ist, daß er etwas größer ist als das Anzeigemuster.
Obwohl eine polychrome Anzeige mit mehreren Farben auf einem Bildschirm erhalten wird, wird immer die gleiche Farbe auf dem gleichen Anzeigemuster angezeigt.
Dieses Phänomen wird im folgenden mit Bezug auf die 6 bis 8 genauer beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, sind im Symbolabschnitt 240 die Farbfilter 641 bis 643 entsprechend den drei Symbolen 241 bis 243 angeordnet. Die Größen der Farbfilter 641 bis 643 sind jedoch etwas größer eingestellt als diejenigen der jeweiligen Symbole 241 bis 243. Zwischen den Farbfiltern 641 bis 643 sind Intervalle ausgebildet. Auf diese Weise können farbige Anzeigen in Einheiten von Symbolen 241 bis 243 erhalten werden, wobei die Symbole 241 bis 243 jeweils immer die gleichen Farben aufweisen. Selbst wenn ein kleiner Parallaxenfehler auftritt, ist der Parallaxenfehler vernachlässigbar, sofern die Anzeigen der Symbole 241 bis 243 gesehen werden.
Wie in 7 gezeigt ist, umfaßt der Punktabschnitt 210 die Punkreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230, die zwei Reihen bilden. Die Farbfilter 620 und 630 sind jedoch jeweils für die zwei Punktreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230 angeordnet, wobei der Farbfilter 620 so ausgebildet ist, daß er etwas größer ist als die Punktanzeigeabschnitte 221 bis 224, die den Punkreihen-Anzeigeabschnitte 220 bilden, und der Farbfilter 630 so ausgebildet ist, daß er etwas größer ist als die Punktanzeigeabschnitte 231 bis 234, die den Punktreihen-Anzeigeabschnitt 230 bilden. Zwischen den Farbfiltern 620 und 630 ist ein Zwischenraum ausgebildet. Auf diese Weise wird in Einheiten der Punktreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230 angezeigt, wobei die Punktreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230 immer die gleichen Anzeigen jeweils in den gleichen Farben anzeigen. Selbst wenn ein kleiner Parallaxenfehler auftritt, ist der Parallaxenfehler vernachlässigbar, sofern die Anzeigen der Punktreihen-Anzeigeabschnitte 220 und 230 in Einheiten von Reihen gesehen werden.
Wie oben beschrieben worden ist, sind in dieser Ausführungsform Farbfilter in Einheiten von Reihen angeordnet. Die Farbfilter können jedoch in Einheiten von Spalten angeordnet sein, um Farbanzeigen in Einheiten von Spalten zu erhalten.
Wie in 8 gezeigt ist, sind die Farbfilter 621 bis 624 und 631 bis 634 entsprechend den Punktanzeigeabschnitten 221 bis 224 und 231 bis 234 angeordnet, wobei die Farbfilter 621 bis 624 und 631 bis 634 so ausgebildet sind, daß sie etwas größer sind als die Punktanzeigeabschnitte 221 bis 224 und 231 bis 234, wobei zwischen den Farbfiltern 621 bis 624 und 631 bis 634 Zwischenräume ausgebildet sein können.
Auf diese Weise werden Anzeigen in Einheiten der Punktanzeigeabschnitte 221 bis 224 und 231 bis 234, d. h. eine Anzeige in einer Einheit eines Zeichens oder eines Symbols, erhalten, wobei die Einheit eines Zeichens oder eines Symbols immer die gleiche Farbe anzeigt. Aus diesem Grund ist selbst dann, wenn ein kleiner Parallaxenfehler auftritt, der Parallaxenfehler vernachlässigbar, sofern eine Anzeige in der Einheit eines Zeichens oder eines Symbols gesehen wird.
9 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 9A eine Draufsicht ist und ein 9B eine Explosionsschnittansicht ist.
In der dritten Ausführungsform wird Aluminium, Silber oder dergleichen auf dem Substrat 52 abgeschieden, um die Reflexionsplatte 50 zu bilden, wobei der Farbfilter 60 auf die Reflexionsplatte 50 aufgedruckt wird. Im Gegensatz hierzu ist die vierte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Farbfilter 60 auf die obere Oberfläche eines Substrats 56 gedruckt wird, das von einem Glassubstrat oder einem PET-Substrat gebildet wird, und Aluminium oder dergleichen auf der unteren Oberfläche des Substrats 56 abgeschieden wird, um eine Reflexionsschicht 58 auszubilden.
10 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 10A eine Draufsicht ist und 10B eine Explosionsschnittansicht ist.
In der dritten Ausführungsform wird ein Farbfilter 60 auf eine Reflexionsplatte 50 aufgedruckt. Im Gegensatz hierzu ist die fünfte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Farbfilter 60 auf die untere Oberfläche eines Polarisationslichtseparators aufgedruckt wird, der als Polarisationslichtseparator 40 dient und in der internationalen ungeprüften Veröffentlichung WO95/17692 offenbart ist.
11 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 11A eine Draufsicht ist und 11B eine Explosionsschnittansicht ist.
In der dritten Ausführungsform wird ein Farbfilter 60 auf eine Reflexionsplatte 50 aufgedruckt. Im Gegensatz hierzu ist die sechste Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß eine fluoreszierende Beschichtung 62 auf der Reflexionsplatte 50 anstelle des Farbfilters 60 ausgebildet wird. Obwohl die fluoreszierende Beschichtung 62 geeignet ausgewählt wird, um eine Farbanzeige mit mehreren Farben durchzuführen, wird auf demselben Anzeigemuster immer dieselbe Farbe angezeigt. 12 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 12A eine Draufsicht ist und 12B eine Explosionsschnittansicht ist.
In der dritten Ausführungsform wird Aluminium oder Silber auf dem Substrat 52 abgeschieden, um die Reflexionsplatte 52 zu bilden, wobei der Farbfilter 60 auf die Reflexionsplatte 50 aufgedruckt wird. Im Gegensatz hierzu ist die siebte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Film 70, der PET oder dergleichen umfaßt, selektiv in mehreren Farben eingefärbt wird, um einen Farbfilter 46 zu bilden, wobei ein Abscheidungsfilm 74, der aus Aluminium oder dergleichen gebildet wird, auf der unteren Oberfläche des Films 70 ausgebildet wird, um eine Reflexionsschicht auszubilden.
13 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 13A eine Draufsicht ist und 13B eine Explosionsschnittansicht ist. Die 14 und 15 sind Draufsichten zur Erläuterung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der achten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform wird Aluminium oder Silber auf dem Substrat 52 abgeschieden, um die Reflexionsplatte 52 zu bilden, wobei der Farbfilter 60 auf die Reflexionsplatte 50 aufgedruckt wird. Im Gegensatz hierzu ist die achte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Hologramm 80, in welchem ein Farberzeugungsbereich 82 zum Erzeugen verschiedener Farben selektiv angeordnet ist, zwischen einem Polarisationslichtseparator 40 und einer Reflexionsplatte 50 angeordnet ist.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Farberzeugung des Farberzeugungsbereiches 82 geeignet ausgewählt ist, um eine farbige Anzeige mit mehreren Farben durchzuführen, wird immer die gleiche Farbe auf dem gleichen Anzeigemuster angezeigt. Wie in 14 gezeigt ist, können von den Farberzeugungsbereichen 802, 804 und 806, die voneinander verschiedene Farben aufweisen, nur Bereiche gebildet werden, die den Symbolen entsprechen, wobei der restliche Bereich von einem Farberzeugungsbereich 84 mit der gleichen Farbe gebildet werden kann. Wie in 15 gezeigt ist, können Farberzeugungsbereiche 812, 814, 816, 822, 824, 826 und dergleichen, in denen verschiedene Farben vertikal in Einheiten von Punkten angeordnet sind, angeordnet sein.
16 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 16A eine Draufsicht ist, 16B eine Explosionsschnittansicht ist und 16C eine teilweise vergrößerte Draufsicht ist.
In der dritten Ausführungsform wird das Glassubstrat 22 als ein Substrat unter der STN-Zelle 20 verwendet, wobei Aluminium, Silber oder dergleichen auf dem Substrat 52 abgeschieden wird, um die Reflexionsplatte 50 zu bilden, und der Filter 60 auf der Reflexionsplatte 50 aufgedruckt wird. Im Gegensatz hierzu ist die neunte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß ein Kunststoffilm 28 als Substrat unter einer STN-Zelle 20 verwendet wird und ein Farbfilter 70 auf der unteren Oberfläche des Polarisationslichtseparators 40 ausgebildet wird.
Da in der dritten Ausführungsform das Glassubstrat 22 als Substrat unter der STN-Zelle 20 verwendet wird, tritt ein Parallaxenfehler auf, der durch die Dicke des Glassubstrats hervorgerufen wird. Wenn jedoch wie in der neunten Ausführungsform der Kunststoffilm 28 als Substrat unter der STN-Zelle 20 verwendet wird, kann die Dicke des Kunststoffilms 28 verringert werden. Aus diesem Grund kann eine Parallaxe nahezu beseitigt werden, wobei kaum ein Parallaxenfehler auftritt. Wie in 16C gezeigt ist, können als Ergebnis die Farbfilter (710, 720, 730 und 740) mit verschiedenen Farben in Einheiten von Pixeln angeordnet werden.
17 zeigt ein Beispiel eines tragbaren Telephonapparats, in welchem eine Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist. In diesem tragbaren Telephonapparat 900 wird eine Anzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform als Anzeigeabschnitte 901 verwendet.
Obwohl die Anzeigevorrichtung der dritten Ausführungsform verwendet wird, kann in Abhängigkeit von der Anwendung irgendeine der Anzeigevorrichtungen verwendet werden, die in den dritten bis neunten Ausführungsformen beschrieben worden sind.
Obwohl ein tragbares Telephongerät als Beispiel beschrieben wird, kann die Anzeigevorrichtung auch in anderen elektronischen Geräten wie z. B. eine Personalcomputer, einem Fahrzeugnavigationssystem oder einem elektronischen Organisator verwendet werden.
In der Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können die folgenden zwei Anzeigezustände erhalten werden. Nämlich der erste Anzeigezustand, der durch Licht erhalten wird, das von einem zweiten Polarisationslichttrennmittel in Abhängigkeit vom Zustand der Durchlaß-Polarisationslichtachse eines Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittels reflektiert wird, und der zweite Anzeigezustand, der durch Licht erhalten wird, das von einem optischen Element emittiert wird, in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich liegt, und durch das zweite Polarisationslichttrennmittel durchgelassen wird. Da der erste Anzeigezustand durch Licht erhalten wird, das vom zweiten Polarisationslichttrennmittel reflektiert wird, kann eine Anzeigevorrichtung erhalten werden, die eine helle Anzeige erzielt. Als zweites Polarisationslichttrennmittel wird ein Polarisationslichttrennmittel verwendet, das in Reaktion auf Licht in nahezu einem vollständigen Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches eine linear polarisierte Lichtkomponente einer zweiten vorgegebenen Richtung des vom Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittels aus einfallenden Lichts zum optischen Element durchläßt, die linear polarisierte Lichtkomponente einer dritten vorgegebenen Richtung senkrecht zur zweiten vorgegebenen Richtung reflektiert, und in Reaktion auf Licht, das in nahezu dem gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches liegt und vom optischen Element aus einfällt, linear polarisiertes Licht der zweiten vorgegebenen Richtung zum Durchlaß-Polarisationslichtachsen-Änderungsmittel emittieren kann. Die ersten und zweiten Anzeigezustände können somit in Reaktion auf Licht im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches erhalten werden, wobei im ersten Anzeigezustand eine transparente Reflexion oder eine weiße Reflexion erhalten werden kann, und im zweiten Anzeigezustand in Abhängigkeit vom optischen Element eine Anzeige einer beliebigen Farbe im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches erhalten werden kann.

Claims

Anzeigevorrichtung, umfassend: ein Flüssigkristallmaterial (140), einen Polarisator (130), der auf einer ersten Seite des Flüssigkristallmaterials angeordnet ist, wobei der Polarisator darauf auftreffendes Licht mit einer vorgegebenen Polarisationsrichtung durchläßt; einen Polarisationslichtseparator (160), der auf einer zweiten Seite des Flüssigkristallmaterials angeordnet ist, wobei der Polarisationslichtseparator Licht reflektiert oder Licht durchläßt, in Abhängigkeit von der Polarisationsrichtung des von der Flüssigkristallmaterialseite auf den Polarisationslichtseparator auftreffenden Lichts; und ein optisches Element (170), das auf einer bezüglich des Flüssigkristallmaterials entgegengesetzten Seite des Polarisationslichtseparators angeordnet ist, wobei das optische Element in Reaktion auf das Licht vom Polarisationslichtseparator farbiges Licht in Richtung zum Polarisationslichtseparator emittiert.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Polarisationslichtseparator das von der Flüssigkristallmaterialseite auf den Polarisationslichtseparator auftreffende Licht in Abhängigkeit von einer Polarisationsrichtung des auftreffenden Lichts reflektieren oder durchlassen kann, wobei das Licht über im wesentlichen den gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches reicht.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Polarisationslichtseparator ein Laminat (190) mit mehreren Schichten ist, wobei benachbarte Schichten (191, 192) den gleichen Brechungsindex in einer vorgegebenen Richtung und einen verschiedenen Brechungsindex in einer Richtung senkrecht zu dieser vorgegebenen Richtung aufweisen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Polarisationslichtseparator das auf den Polarisationslichtseparator auftreffende Licht in Abhängigkeit von einer Polarisationsrichtung des auftreffenden Lichts reflektieren oder durchlassen kann, wobei das Licht über im wesentlichen den gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches reicht.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das optische Element ein fluoreszierendes Element ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das optische Element ein Farbfilter ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Flüssigkristallmaterial zwischen ersten und zweiten Substraten angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Substrate im wesentlichen transparente Glassubstrate sind.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Anzeigevorrichtung eine mehrfarbige Anzeige erzeugt, die Einheiten von Reihen oder Zeichen in einem Symbolabschnitt oder Punkte anzeigt.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Flüssigkristallmaterial zwischen ersten und zweiten Substraten angeordnet ist, von denen das zweite Substrat zwischen dem Flüssigkristallmaterial und dem Polarisationslichtseparator angeordnet ist und ein im wesentlichen transparentes Kunststoffilmsubstrat ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Reflektor, der auf einer bezüglich des Polarisationslichtseparators entgegengesetzten Seite des optischen Elements angeordnet ist, wobei der Reflektor Licht in Richtung zum optischen Element reflektiert.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein zweites optisches Element (620-624, 630-634, 641-643) umfaßt, das auf einer bezüglich des Polarisators entgegengesetzten Seite des Polarisationslichtseparators angeordnet ist; wobei das zweite optische Element in Reaktion auf Licht vom Polarisationslichtseparator Licht in einer zweiten Farbe verschieden von der Farbe, die vom erwähnten ersten optischen Element emittiert wird, in Richtung zum Polarisationslichtseparator emittiert; die Anzeigevorrichtung erste und zweite Anzeigebereiche auf einem Bildschirm umfaßt; und das erwähnte erste optische Element entsprechend dem ersten Anzeigebereich angeordnet ist und das zweite optische Element entsprechend dem zweiten Anzeigebereich angeordnet ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das optische Element ein Hologramm ist.