JP2004271675A

JP2004271675A - 液晶表示素子及びそれを備えた液晶表示装置

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Publication number: JP2004271675A
Application number: JP2003059684A
Authority: JP
Inventors: Goji Ishizaki; 崎剛司石
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】光源から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる、光利用効率に優れた液晶表示素子を提供する。
【解決手段】液晶セル１７のうち印加電圧が加えられている部位（明表示部位）では、光源側偏光層１４から液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光はそのままの偏光状態で通過し、左旋の円偏光を選択的に反射させる広帯域コレステリック層２１に入射する。広帯域コレステリック層２１では、入射した右旋の円偏光がそのまま透過し、観察者側偏光層２２を通過して、観察者側へ向けて光が出射する。一方、印加電圧が加えられていない部位（暗表示部位）では、液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光が左旋の円偏光に変換された上で、広帯域コレステリック層２１に入射する。広帯域コレステリック層２１では、入射した左旋の円偏光が全て反射され、液晶セル１７の液晶層１９を介して光源１２側へ戻され、反射板１３で反射されてリサイクルされる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子に係り、とりわけ、光源から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる、光利用効率に優れた液晶表示素子及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置においては一般に、液晶セルの光源側及び観察者側に偏光板を設け、液晶セル内に設けられた液晶層において、光源から投射された偏光状態にある光の位相を印加電圧に応じて変調させることにより、明表示、暗表示及び中間調表示を行っている。
【０００３】
また、このような液晶表示装置においてカラー表示を行う場合には一般に、液晶セルの液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過する吸収型カラーフィルタ層を配置し、各画素領域において透過対象となる波長領域以外の光を吸収することによりカラー表示を行っている。
【０００４】
ところで、このような液晶表示装置においては、高輝度化を実現するため、光源から投射されたバックライト光を効率的に利用することが望まれている。このための従来の方法としては、特許文献１に記載されているように、液晶セルの暗表示部位に入射したバックライト光を反射選択層により反射させることでリサイクルし、暗表示部位に隣接した明表示部位での表示に利用する方法が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９０７２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の方法では、観察者側偏光層の偏光度と反射選択層の偏光度とが異なるので、観察者側から入射する外光を反射しやすく、明表示部位と暗表示部位との間で十分なコントラストを得ることができないという問題がある。また、上述した従来の方法では、カラーフィルタ層に入射する光のうち透過対象となる波長領域以外の光が吸収されてしまうので、バックライト光を十分に利用することができないという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、光源から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる、光利用効率に優れた液晶表示素子及びそれを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の解決手段として、光を選択的に透過させて画像等の表示を行うための液晶表示素子において、光源側から投射された光の位相を印加電圧に応じて変調させることにより、左旋及び右旋の少なくとも一方の旋光方向の円偏光を含む光を観察者側へ向けて出射させる液晶層と、前記液晶層の観察者側に配置された観察者側偏光層であって、前記液晶層から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち一方の旋光方向の円偏光のみを観察者側へ向けて通過させる観察者側偏光層と、前記液晶層と前記観察者側偏光層との間に配置された円偏光分離層であって、前記液晶層から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち前記観察者側偏光層を通過しない他方の旋光方向の円偏光を光源側へ向けて選択的に反射させる円偏光分離層とを備え、前記円偏光分離層を透過する円偏光の楕円率と、前記観察者側偏光層により形成される円偏光の楕円率とが実質的に等しいことを特徴とする、液晶表示素子を提供する。
【０００９】
なお、本発明の第１の解決手段においては、前記円偏光分離層を透過する円偏光の楕円率Ａと、前記観察者側偏光層により形成される円偏光の楕円率Ｂとの間の関係が、０．９５≦Ａ／Ｂ≦１．０５であることが好ましい。また、前記円偏光分離層は、可視光の全域の光を選択的に反射させるものであることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の第１の解決手段において、前記円偏光分離層は、可視光の全域の光を選択的に反射させるものであり、前記液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過させる吸収型カラーフィルタ層をさらに備えていることが好ましい。ここで、前記吸収型カラーフィルタ層は、前記円偏光分離層の観察者側に配置されていることが好ましい。また、前記液晶層と前記吸収型カラーフィルタ層との間に配置された反射型円偏光層であって、前記液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において前記吸収型カラーフィルタ層の前記各画素領域で吸収される波長領域の光を反射させる反射型円偏光層をさらに備えることが好ましい。なお、前記反射型円偏光層は、コレステリック規則性を有するコレステリック層からなることが好ましく、このコレステリック層は、複数のコレステリック層が互いに積層されてなることが好ましい。
【００１１】
なお、本発明の第１の解決手段において、前記円偏光分離層は、コレステリック規則性を有するコレステリック層からなることが好ましい。
【００１２】
本発明は、第２の解決手段として、上述した第１の解決手段に係る液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背面側に配置された光源であって、前記液晶表示素子へ向けて光を投射する光源と、前記光源の背面側に配置された反射板であって、前記光源及び前記液晶表示素子から出射された光を前記液晶表示素子へ向けて反射させる反射板とを備えたことを特徴とする、液晶表示装置を提供する。
【００１３】
本発明によれば、液晶層のうち暗表示部位（印加電圧が加えられていない部位）を透過した円偏光を円偏光分離層で光源側へ反射させ、その戻り光を液晶層のうち暗表示部位に隣接した明表示部位（印加電圧が加えられている部位）での表示に利用している。このとき、円偏光分離層を透過する円偏光の楕円率と、前記観察者側偏光層により形成される円偏光の楕円率とを実質的に等しくしているので、観察者側から入射した外光の反射を最小限に抑えることができる。このため、明表示部位と暗表示部位との間で十分なコントラストを確保しつつ、光源から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる。
【００１４】
また、本発明によれば、液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過する吸収型カラーフィルタ層を設けることにより、上述した作用効果を保った上でカラー表示を行うことができる。このとき、液晶セルの液晶層のうち明表示部位（印加電圧が加えられている部位）を透過した円偏光であって吸収型カラーフィルタ層で吸収される透過対象となる波長領域以外の光についても反射型円偏光層で光源側へ反射させ、その戻り光を液晶層のうち暗表示部位に隣接した明表示部位（印加電圧が加えられている部位）での表示に利用することにより、暗表示部位に入射した光だけでなく、明表示部位に入射した光のうち吸収型カラーフィルタ層で吸収される透過対象となる波長領域以外の光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
第１の実施の形態
まず、図１により、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の全体構成について説明する。
【００１７】
図１に示すように、液晶表示装置１０は、液晶表示素子１１と、液晶表示素子１１の背面側に配置された光源１２であって、液晶表示素子１１へ向けて無偏光状態の光を投射する光源１２と、光源１２の背面側に配置された反射板１３であって、光源１２及び液晶表示素子１１から出射された光を液晶表示素子１１へ向けて反射させる反射板１３とを備えている。
【００１８】
ここで、液晶表示素子１１は、液晶セル１７と、液晶セル１７を光源側及び観察者側の両側から挟み込むように配置された光源側偏光層１４及び観察者側偏光層２２とを有している。
【００１９】
光源側偏光層１４は、直線偏光板１５及びλ／４位相差板１６を有し、光源１２から投射された無偏光状態の光を直線偏光板１５を通過させて直線偏光に変換した後、さらにλ／４位相差板１６を通過させて右旋又は左旋のいずれかの旋光方向の円偏光に変換させた上で、液晶セル１７に入射させるようになっている。
【００２０】
液晶セル１７は、一対のガラス基板１８，２０と、これらのガラス基板１８，２０間に配置された液晶層１９とを有し、光源１２から出射され且つ光源側偏光層１４で右旋又は左旋のいずれかの旋光方向の円偏光に変換された光の位相を印加電圧に応じて変調させることにより、左旋及び右旋の少なくとも一方の旋光方向の円偏光を含む光を観察者側へ向けて出射させるようになっている。
【００２１】
観察者側偏光層２２は、λ／４位相差板２３及び直線偏光板２４を有し、λ／４位相差板２３を通過させて円偏光を直線偏光に変換させた後、直線偏光板２４により特定の向きの直線偏光のみを通過させることにより、液晶セル１７の液晶層１９から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち一方の旋光方向（例えば右旋）の円偏光のみを観察者側へ向けて通過させるようになっている。
【００２２】
このような液晶表示素子１１において、液晶セル１７の液晶層１９と観察者側ガラス基板２０との間には広帯域コレステリック層（円偏光分離層）２１が配置されており、液晶セル１７の液晶層１９から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち観察者側偏光層２２を通過しない他方の旋光方向（例えば左旋）の円偏光を光源１２側へ向けて選択的に反射させることができるようになっている。
【００２３】
ここで、広帯域コレステリック層２１は、コレステリック規則性を有する液晶材料からなっており、物理的な分子配列（プレーナ配列）に基づいて一方向の円偏光成分とこれと逆廻りの円偏光成分とを、ある波長領域において分離する偏光分離特性を有している。すなわち、広帯域コレステリック層２１において、プレーナ配列のヘリカル軸に入射した特定の波長領域の入射光は、右旋の円偏光成分および左旋の円偏光成分に分離され、一方の円偏光成分は透過され、他方の円偏光成分は反射される。この現象は、円偏光二色性として広く知られており、円偏光成分の旋光方向を入射光に対して適宜選択することにより、広帯域コレステリック層２１のヘリカル軸の方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分のみが選択的に反射される。なお、広帯域コレステリック層２１の選択反射波長の中心波長λ_０は、広帯域コレステリック層２１中の液晶分子のカイラルピッチｐと液晶分子の平均屈折率ｎａｖとによって下記の式（１）により決定される。
λ_０＝ｎａｖ・ｐ … （１）
【００２４】
なお、このような広帯域コレステリック層２１は、可視光の全域の光を選択的に反射させることが好ましい。また、広帯域コレステリック層２１を透過する円偏光の楕円率Ａと、観察者側偏光層２２により形成される円偏光の楕円率Ｂとの間の関係は、０．９５≦Ａ／Ｂ≦１．０５であることが好ましい。
【００２５】
ここで、広帯域コレステリック層２１を構成する液晶材料としては、コレステリック液晶又はカイラルネマチック液晶を用いることが好ましい。なお、液晶材料中のコレステリック液晶は、重合可能な基を有することが好ましい。また、カイラルネマチック液晶は、ネマチック液晶とカイラル剤とを含む混合物であり、ネマチック液晶は重合可能な基を有することが好ましく、さらには、カイラル剤も重合可能な基を有することが好ましい。さらに、液晶材料には光重合開始剤を添加することが好ましい。
【００２６】
なお、広帯域コレステリック層２１を構成する液晶材料として、カイラルネマチック液晶を用いる場合には、ネマチック液晶として、下記の化学式（１）〜（１０）で表される化合物を、単独、又は必要に応じて２つ以上混合して用いることが好ましい。
【化１】

【００２７】
また、カイラル剤としては、下記の化学式（１１）〜（１３）で表される化合物やキラルドーパント液晶Ｓ−８１１（Ｍｅｒｃｋ社製）等を用いることが好ましい。
【化２】

【００２８】
次に、図１及び図２により、このような構成からなる本発明の第１の実施の形態の作用について説明する。なお、図２は図１に示す液晶表示装置１０の動作状態を説明するための図であり、電圧印加部位（明表示部位）及び電圧無印加部位（暗表示部位）における光の光路及び偏光状態を、代表的な光学要素とともに示している。
【００２９】
図１及び図２に示すように、光源１２から投射された無偏光状態の光は、光源側偏光層１４の直線偏光板１５を通過して直線偏光に変換された後、さらにλ／４位相差板１６を通過して右旋又は左旋のいずれかの旋光方向の円偏光に変換され、液晶セル１７に入射する。
【００３０】
ここで、光源側偏光層１４から液晶セル１７に入射する円偏光が右旋である場合を例に挙げると、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられている部位では、液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光はそのままの偏光状態で通過し、広帯域コレステリック層２１に入射する。
【００３１】
このとき、広帯域コレステリック層２１が左旋の円偏光を選択的に反射させるものであるとすれば、以上のようにして広帯域コレステリック層２１に入射した右旋の円偏光は広帯域コレステリック層２１をそのまま透過し、観察者側偏光層２２のλ／４位相差板２３を通過して直線偏光に変換された後、最終的に直線偏光板２４を通過する。これにより、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられている部位（明表示部位）では、観察者側へ向けて光が出射する。
【００３２】
一方、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられていない部位では、液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光は左旋の円偏光に変換された上で、広帯域コレステリック層２１に入射する。
【００３３】
ここで、広帯域コレステリック層２１は左旋の円偏光を選択的に反射させるものであるので、以上のようにして広帯域コレステリック層２１に入射した左旋の円偏光は広帯域コレステリック層２１で全て反射され、液晶セル１７の液晶層１９に再度入射して右旋の円偏光に変換された上で光源１２側へ戻される。このため、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられていない部位（暗表示部位）では、観察者側へ向けて光が出射されない。なお、以上のようにして暗表示部位にて光源１２側へ戻された右旋の円偏光は反射板１３で反射されてリサイクルされ、最終的に隣接した明表示部位から出射する。
【００３４】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、液晶セル１７の液晶層１９のうち暗表示部位（印加電圧が加えられていない部位）を透過した円偏光を広帯域コレステリック層２１で光源１２側へ反射させ、その戻り光を液晶セル１７の液晶層１９のうち暗表示部位に隣接した明表示部位（印加電圧が加えられている部位）での表示に利用している。このとき、広帯域コレステリック層２１を透過する円偏光の楕円率と、観察者側偏光層２２により形成される円偏光の楕円率とを実質的に等しくしているので、観察者側から入射した外光の反射を最小限に抑えることができる。このため、明表示部位と暗表示部位との間で十分なコントラストを確保しつつ、光源１２から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる。
【００３５】
なお、上述した第１の実施の形態において、観察者側偏光層２２のλ／４位相差板２３及び直線偏光板２４の配置位置は液晶セル１７の液晶層１９の観察者側であれば任意にとることができ、例えば、λ／４位相差板２３を液晶セル１７の観察者側ガラス基板２０と広帯域コレステリック層２１との間に配置してもよい。また、光源側偏光層１４の直線偏光板１５及びλ／４位相差板１６の配置位置についても光源１２と液晶セル１７の液晶層１９との間であれば任意にとることができ、例えば、λ／４位相差板１６を液晶セル１７の光源側ガラス基板１８と液晶層１９との間に配置してもよい。
【００３６】
また、上述した第１の実施の形態においては、光源側偏光層１４により、光源１２から投射された無偏光状態の光を右旋又は左旋のいずれかの旋光方向の円偏光に変換させた上で、液晶セル１７に入射させるようにしているが、液晶セル１７における光の位相の変調度合いによっては、光源側偏光層１４のλ／４位相差板１６としてλ／４以外の位相差量を有する位相差板を配置したり、場合によってはλ／４位相差板１６自体を省略したりすることもできる。
【００３７】
なお、上述した第１の実施の形態において、広帯域コレステリック層２１を形成する方法としては、液晶セル１７の観察者側ガラス基板２０の内側表面に配向膜（図示せず）を製膜して配向能を付与した後、このような配向膜（図示せず）上に液晶材料を塗布して製膜する方法を用いることができる。なお、配向膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が通常使用され、このような配向膜にラビング処理を施すことにより配向能が付与される。なお、ラビング処理としては、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレート等の素材から選ばれるラビング布を金属ロールに巻き付け、これが配向膜の表面に接した状態で回転させるか、ロールを固定したまま配向膜付きのガラス基板を搬送することより、配向膜の表面をラビング布で摩擦する方法が通常採用される。
【００３８】
第２の実施の形態
次に、図３及び図４により、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本発明の第２の実施の形態は、吸収型カラーフィルタ層及びコレステリックカラーフィルタ層を追加してカラー表示を行うようにした点を除いて、他は図１及び図２に示す第１の実施の形態と略同一である。本発明の第２の実施の形態において、図１及び図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
図３に示すように、液晶表示装置１０′は、液晶表示素子１１′と、液晶表示素子１１′の背面側に配置された光源１２であって、液晶表示素子１１′へ向けて無偏光状態の光を投射する光源１２と、光源１２の背面側に配置された反射板１３であって、光源１２及び液晶表示素子１１′から出射された光を液晶表示素子１１′へ向けて反射させる反射板１３とを備えている。
【００４０】
ここで、液晶表示素子１１′の構成は図１に示す液晶表示素子１１の構成と基本的に同一であり、吸収型カラーフィルタ層２５及びコレステリックカラーフィルタ層（反射型円偏光層）２６が追加されている点でのみ異なっている。
【００４１】
このうち、吸収型カラーフィルタ層２５は、広帯域コレステリック層２１と液晶セル１７の観察者側ガラス基板２０との間に配置されており、液晶層１９の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過することができるようになっている。なお、吸収型カラーフィルタ層２５の配置位置は、広帯域コレステリック層２１により光源１２側へ戻される光が吸収型カラーフィルタ層２５で吸収されてしまうことを防止するため、広帯域コレステリック層２１の観察者側であることが好ましい。
【００４２】
また、コレステリックカラーフィルタ層２６は、液晶セル１７の液晶層１９と広帯域コレステリック層２１との間に配置されており、液晶層１９の層面内で区分された複数の画素領域において吸収型カラーフィルタ層２５の各画素領域で吸収される波長領域の光を反射させることができるようになっている。
【００４３】
ここで、コレステリックカラーフィルタ層２６は、２層のコレステリック層２７，２８を互いに積層することにより構成されている。各コレステリック層２７，２８は、コレステリック規則性を有する液晶材料からなり、フォトリソグラフィー法や各種の印刷法等の技術により、画素領域内の各色の表示領域に対応して選択反射波長帯域が異なる複数の微細領域にパターニングされている。具体的には、赤色の表示領域（吸収型カラーフィルタ層２５のうち赤色の波長領域の光を透過する領域）に対応する微細領域で青色及び緑色の波長領域の光が反射され、緑色の表示領域（吸収型カラーフィルタ層２５のうち緑色の波長領域の光を透過する領域）に対応する微細領域で青色及び赤色の波長領域の光が反射され、青色の表示領域（吸収型カラーフィルタ層２５のうち青色の波長領域の光を透過する領域）に対応する微細領域で緑色及び赤色の波長領域の光が反射されるよう、コレステリック層２７，２８がパターニングされている。なお、コレステリックカラーフィルタ層２６の各コレステリック層２７，２８を構成する液晶材料等については、上述した第１の実施の形態において広帯域コレステリック層２１に関した説明したものと同様のものを用いることができる。
【００４４】
なお、液晶表示素子１１′においては、図１に示す液晶表示素子１１と同様に、液晶セル１７の液晶層１９と観察者側ガラス基板２０との間に広帯域コレステリック層２１が配置されており、液晶セル１７の液晶層１９から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち観察者側偏光層２２を通過しない他方の旋光方向（例えば左旋）の円偏光を可視光の全域に亘って選択的に反射させることができるようになっている。
【００４５】
次に、図３及び図４により、このような構成からなる本発明の第２の実施の形態の作用について説明する。なお、図４は図３に示す液晶表示装置１０′の動作状態を説明するための図であり、電圧印加部位（明表示部位）及び電圧無印加部位（暗表示部位）における光の光路及び偏光状態を、代表的な光学要素とともに示している。
【００４６】
図３及び図４に示すように、光源１２から投射された無偏光状態の光は、光源側偏光層１４の直線偏光板１５を通過して直線偏光に変換された後、さらにλ／４位相差板１６を通過して右旋又は左旋のいずれかの旋光方向の円偏光に変換され、液晶セル１７に入射する。
【００４７】
ここで、光源側偏光層１４から液晶セル１７に入射する円偏光が右旋である場合を例に挙げると、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられている部位では、液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光はそのままの偏光状態で通過し、コレステリックカラーフィルタ層２６に入射する。
【００４８】
このとき、コレステリックカラーフィルタ層２６が右旋の円偏光を選択的に反射させるものであるとし、図４に示すように、画素領域内の緑色の表示領域（吸収型カラーフィルタ層２５のうち緑色の波長領域の光を透過する領域）における光の挙動を例にとり説明すれば、コレステリックカラーフィルタ層２６に入射した右旋の円偏光のうち青色及び赤色の波長領域の光はコレステリックカラーフィルタ層２６で反射され、緑色の波長領域の光はコレステリックカラーフィルタ層２６を透過して広帯域コレステリック層２１に入射する。
【００４９】
このうち、コレステリックカラーフィルタ層２６で反射された青色及び赤色の波長領域の右旋の円偏光は、液晶セル１７の液晶層１９に再度入射して右旋の円偏光のまま光源１２側へ戻され、図１及び図２に示す場合と同様にリサイクルされる。
【００５０】
これに対し、コレステリックカラーフィルタ層２６を透過して広帯域コレステリック層２１に入射した緑色の波長領域の右旋の円偏光は、広帯域コレステリック層２１が左旋の円偏光を選択的に反射させるものであるとすれば、広帯域コレステリック層２１をそのまま透過し、観察者側偏光層２２のλ／４位相差板２３を通過して直線偏光に変換された後、最終的に直線偏光板２４を通過する。これにより、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられている部位（明表示部位）では、観察者側へ向けて光が出射する。
【００５１】
一方、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられていない部位では、液晶セル１７の液晶層１９に入射した右旋の円偏光は左旋の円偏光に変換された上で、コレステリックカラーフィルタ層２６及び広帯域コレステリック層２１に順次に入射する。
【００５２】
ここで、コレステリックカラーフィルタ層２６は右旋の円偏光を選択的に反射させるものであるので、コレステリックカラーフィルタ層２６に入射した左旋の円偏光はコレステリックカラーフィルタ層２６をそのまま透過する。しかし、広帯域コレステリック層２１は左旋の円偏光を選択的に反射させるものであるので、広帯域コレステリック層２１に入射した左旋の円偏光は広帯域コレステリック層２１で全て反射され、液晶セル１７の液晶層１９に再度入射して右旋の円偏光に変換された上で光源１２側へ戻され、図１及び図２に示す場合と同様にリサイクルされる。このため、液晶セル１７のうち印加電圧が加えられていない部位（暗表示部位）では、観察者側へ向けて光が出射されない。
【００５３】
このように本発明の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態における液晶表示素子１１と基本的に同一の構成を備えた液晶表示素子１１′において、液晶層１９の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過する吸収型カラーフィルタ層２５を設けているので、上述した第１の実施の形態の作用効果を保った上でカラー表示を行うことができる。このとき、液晶セル１７の液晶層１９のうち明表示部位（印加電圧が加えられている部位）を透過した円偏光であって吸収型カラーフィルタ層２５で吸収される透過対象となる波長領域以外の光についてもコレステリックカラーフィルタ層２６で光源１２側へ反射させ、その戻り光を液晶セル１７の液晶層１９のうち暗表示部位に隣接した明表示部位（印加電圧が加えられている部位）での表示に利用しているので、暗表示部位に入射した光だけでなく、明表示部位に入射した光のうち吸収型カラーフィルタ層２５で吸収される透過対象となる波長領域以外の光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる。
【００５４】
なお、上述した第２の実施の形態において、吸収型カラーフィルタ層２５の配置位置は広帯域コレステリック層２１の観察者側であれば任意にとることができ、広帯域コレステリック層２１と液晶セル１７の観察者側ガラス基板２０との間に配置する他、液晶セル１７の観察者側ガラス基板２０と観察者側偏光層２２のλ／４位相差板２３との間に配置したり、観察者側偏光層２２のλ／４位相差板２３と直線偏光板２４との間に配置したりしてもよい。
【００５５】
また、上述した第２の実施の形態において、コレステリックカラーフィルタ層２６の配置位置は液晶セル１７の液晶層１９と吸収型カラーフィルタ層２５との間であれば任意にとることができ、例えば、広帯域コレステリック層２１と吸収型カラーフィルタ層２５との間に配置してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光源から投射された光を効率的に利用して画像等の表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示素子を備えた液晶表示装置を示す概略断面図。
【図２】図１に示す液晶表示装置の動作状態を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示素子を備えた液晶表示装置を示す概略断面図。
【図４】図３に示す液晶表示装置の動作状態を説明するための図。
【符号の説明】
１０，１０′ 液晶表示装置
１１，１１′ 液晶表示素子
１２光源
１３反射板
１４光源側偏光層
１５直線偏光板
１６ λ／４位相差板
１７液晶セル
１８，２０透明基板
１９液晶層
２１広帯域コレステリック層（円偏光分離層）
２２観察者側偏光層
２３ λ／４位相差板
２４直線偏光板
２５吸収型カラーフィルタ層
２６コレステリックカラーフィルタ層（反射型円偏光層）
２７，２８コレステリック層

Claims

光を選択的に透過させて画像等の表示を行うための液晶表示素子において、
光源側から投射された光の位相を印加電圧に応じて変調させることにより、左旋及び右旋の少なくとも一方の旋光方向の円偏光を含む光を観察者側へ向けて出射させる液晶層と、
前記液晶層の観察者側に配置された観察者側偏光層であって、前記液晶層から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち一方の旋光方向の円偏光のみを観察者側へ向けて通過させる観察者側偏光層と、
前記液晶層と前記観察者側偏光層との間に配置された円偏光分離層であって、前記液晶層から出射される左旋又は右旋の円偏光のうち前記観察者側偏光層を通過しない他方の旋光方向の円偏光を光源側へ向けて選択的に反射させる円偏光分離層とを備え、
前記円偏光分離層を透過する円偏光の楕円率と、前記観察者側偏光層により形成される円偏光の楕円率とが実質的に等しいことを特徴とする、液晶表示素子。
前記円偏光分離層を透過する円偏光の楕円率Ａと、前記観察者側偏光層により形成される円偏光の楕円率Ｂとの間の関係が、０．９５≦Ａ／Ｂ≦１．０５であることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示素子。
前記円偏光分離層は、可視光の全域の光を選択的に反射させるものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液晶表示素子。
前記円偏光分離層は、可視光の全域の光を選択的に反射させるものであり、
前記液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において少なくとも赤色、緑色及び青色の波長領域の光を選択的に透過させる吸収型カラーフィルタ層をさらに備えたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示素子。
前記吸収型カラーフィルタ層は、前記円偏光分離層の観察者側に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示素子。
前記液晶層と前記吸収型カラーフィルタ層との間に配置された反射型円偏光層であって、前記液晶層の層面内で区分された複数の画素領域において前記吸収型カラーフィルタ層の前記各画素領域で吸収される波長領域の光を反射させる反射型円偏光層をさらに備えたことを特徴とする、請求項４又は５に記載の液晶表示素子。
前記反射型円偏光層は、コレステリック規則性を有するコレステリック層からなることを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示素子。
前記コレステリック層は、複数のコレステリック層が互いに積層されてなることを特徴とする、請求項７に記載の液晶表示素子。
前記円偏光分離層は、コレステリック規則性を有するコレステリック層からなることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶表示素子。
請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶表示素子と、
前記液晶表示素子の背面側に配置された光源であって、前記液晶表示素子へ向けて光を投射する光源と、
前記光源の背面側に配置された反射板であって、前記光源及び前記液晶表示素子から出射された光を前記液晶表示素子へ向けて反射させる反射板とを備えたことを特徴とする、液晶表示装置。