JP2011128459A - 表示素子および液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示装置の表示品質の劣化を防止するとともに、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えることを課題とする。
【解決手段】液晶表示装置１００は、複合素子１１０と、カラー表示素子１２０と、ドライバ１３０と、制御回路１４０とを有する。また、カラー表示素子１２０は、液晶パネル１２０ａ、液晶パネル１２０ｂおよび液晶パネル１２０ｃを有する。液晶表示装置１００は、カラー表示素子１２０の表示面側に複合素子１１０を積層した構造を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、表示素子および液晶表示装置に関する。
近年、電源が無くても表示保持および、省電力で書換えが可能な電子ペーパーなどの表示装置の技術開発が盛んになってきており、電子ブックや電子新聞、電子ポスター等への電子ペーパーの応用も進められている。電子ペーパー技術の中でも、選択反射型の液晶表示素子に関する技術開発が盛んである。この選択反射型の液晶表示素子は、液晶パネル間の干渉反射を利用してカラー表示を実現する。
選択反射型の液晶表示素子は、コレステリック液晶を注入した各液晶パネルを積層している。例えば、液晶表示素子は、三原色である赤色、緑色、青色の各波長帯域の光の中から、青色の波長帯域の光を選択反射する液晶パネルと、緑色の波長帯域の光を選択反射する液晶パネルと、赤色の波長帯域の光を選択反射する液晶パネルとを有する。
ところで、選択反射型の液晶表示素子では、表示面に光が入射する角度に応じて液晶パネルにより反射される光の波長帯域が短波長側へシフトする。そして、液晶パネルにより反射される光の波長帯域が短波長側へシフトすると、液晶パネルにより選択的に反射される波長帯域以外の光、いわゆるノイズ光が反射される。なお、液晶パネルが選択反射対象とする光の波長帯域に隣接し、かつ選択反射対象とする波長帯域よりも小さい波長帯域の光がノイズ光として反射される。
図１３は、従来の選択反射型の液晶表示素子の表示品質を説明する図である。図１３には、液晶表示素子が有する液晶パネルＸの断面と、液晶表示素子の表示面側Ｓに入射される光の反射の様子を示す。例えば、液晶表示素子の表示面を示すＳ側に入射される光の入射角度が、表示面を示すＳ側に対して鉛直な方向から大きくなるに従って、液晶パネルＸにより反射される光の波長帯域が短波長側へシフトする。
例えば、図１３に示す矢印の方向と、液晶パネルＸの表示面を示すＳ側に対して鉛直な方向との成す角度を光の入射角度とする。この場合に、図１３に示す実線の矢印の方向から液晶表示素子の表示面を示すＳ側に入射する光の入射角度よりも、図１３に示す点線の矢印の方向から液晶表示素子の表示面を示すＳ側に入射する光の入射角度の方が大きい。よって、図１３に示す実線の矢印の方向から入射する光よりも、図１３に示す点線の矢印の方向から光が入射する場合に、よりノイズ光が反射される。
例えば、図１３の液晶パネルＸが赤色の波長帯域の光を選択反射する液晶パネルであり、液晶パネルＸを有する液晶表示素子が赤色表示に設定されているものとする。このとき、図１３に示す点線の矢印の方向から入射する光が液晶パネルＸから反射されると、反射される光には赤色の波長帯域の光だけではなく、緑色の波長帯域の光がノイズ光として含まれる。例えば、赤色に対応した光の波長帯域は約７００〜６００ｎｍ、緑色に対応した光の波長帯域は約５００〜６００ｎｍで光の波長帯域が隣接する。よって、入射する光の角度によっては、赤色の波長帯域の光を選択反射する液晶パネルから、赤色の光と波長帯域が隣接する緑色の光が反射される場合がある。このようなことから、液晶表示素子の表示色が赤色に設定されている場合であっても、表示される赤色の中に緑色が混在してしまうことがあり、表示品質の劣化を引き起こすこととなる。
そこで、表示品質の劣化を防止することを目的として、カラーフィルタを液晶パネルに設置する技術が提案されている。例えば、このカラーフィルタは、液晶パネルにより反射される光から、上述したノイズ光を吸収する。
図１４は、カラーフィルタを有する従来の液晶表示素子を示す図である。図１４には、液晶表示素子２００の断面を示す。図１４に示す液晶表示素子は、図１４に示す液晶表示素子の表示面を示すＳ側に向って、液晶パネル２３０、カラーフィルタ２００Ｙ、液晶パネル２２０、カラーフィルタ２００Ｘ、液晶パネル２１０の順に積層する。
また、図１４に示す液晶パネル２１０は、青色の波長帯域の光を選択反射する。また、液晶パネル２２０は、緑色の波長帯域の光を選択反射する。また、液晶パネル２３０は、赤色の波長帯域の光を選択反射する。また、カラーフィルタ２００Ｘは、緑色よりも波長帯域の小さい青色の波長帯域の光を吸収する。また、カラーフィルタ２００Ｙは、赤色よりも波長帯域の小さい緑色の波長帯域の光を吸収する。
そして、図１４に示す液晶表示素子には、液晶表示素子の表示面を示すＳ側に対応する面、つまり液晶パネル２２０の上面にカラーフィルタ２００Ｘが設置される。さらに、図１４に示す液晶表示素子には、液晶表示素子の表示面を示すＳ側に対応する面、つまり液晶パネル２３０の上面にカラーフィルタ２００Ｙが設置される。カラーフィルタ２００Ｘは、液晶パネル２２０からノイズ光として反射される青色の波長帯域の光を吸収する。また、カラーフィルタ２００Ｙは、液晶パネル２３０からノイズ光として反射される緑色の波長帯域の光を吸収する。
図１５および図１６は、カラーフィルタを有する液晶パネルの光の反射特性を示す図である。なお、図１５および図１６の横軸は光の波長を示し、縦軸は光の反射強度を示す。図１５には、図１４に示すカラーフィルタ２００Ｘを上面に設置した液晶パネル２２０の光の反射特性を示す。そして、図１５に示す１５ａは、カラーフィルタを設けない場合の液晶パネル２２０の光の反射特性を表す曲線であり、図１５に示す１５ｂは、カラーフィルタを設けた場合の液晶パネル２２０の光の反射特性を表す曲線である。
また、図１６には、図１４に示したカラーフィルタ２００Ｙを上面に設置した液晶パネル２３０の光の反射特性を示す。そして、図１６に示す１６ａは、カラーフィルタを設けない場合の液晶パネル２３０の光の反射特性を表す曲線であり、図１６に示す１６ｂは、カラーフィルタを設けた場合の液晶パネル２３０の光の反射特性を表す曲線である。
図１５に示すように、カラーフィルタ２００Ｘを上面に設置した液晶パネル２２０では、液晶パネル２２０から反射されるノイズ光、すなわち青色の波長帯域の光の反射が抑えられる。なお、青色の光の波長帯域は約４００〜５００ｎｍとする。
また、図１６に示すように、カラーフィルタ２００Ｙを上面に設置した液晶パネル２３０では、液晶パネル２３０から反射されるノイズ光、すなわち緑の波長帯域の光の反射が抑えられる。このようして、カラーフィルタを設置する技術では、表示面に光が入射する角度の変化を原因とする表示品質の劣化を防止する。なお、緑色の光の波長帯域は約５００〜６００ｎｍとする。
特許第３６５１６１１号公報
しかしながら、上述したカラーフィルタを設置する技術では、液晶表示素子を製造する場合に、カラーフィルタを設置する工程が必要となる。例えば、図１４に示す場合では、液晶パネル２３０と液晶パネル２２０との間、液晶パネル２２０と液晶パネル２１０との間にそれぞれカラーフィルタを設ける工程が必要となる。したがって、表示品質の劣化を防止する一方で、カラーフィルタを設置する工程が増える分だけ液晶表示素子の製造に要するコスト負担が大きくなってしまうという問題がある。
また、製造コスト等の兼ね合いで、液晶パネル、カラーフィルタ、液晶パネルとカラーフィルタを接着させる接着剤の材質を同一にできない場合には、液晶パネルとカラーフィルタとの間の屈折率を完全に一致させることが難しい。また、カラーフィルタによる光の反射ロスが発生する。よって、液晶パネルとカラーフィルタとの間の屈折率の違いや、カラーフィルタによる光の反射ロスを原因として液晶表示素子の表示色のコントラストが低下する。このようなことから、上述したカラーフィルタを設置する技術では、表示品質が少なからず劣化してしまうという問題がある。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、表示品質の劣化を防止するとともに、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えることが可能な表示素子および液晶表示装置を提供することを目的とする。
本願の開示する技術は、一つの態様において、少なくとも二つの波長帯域において、相対する非直線偏光の光を吸収する光学素子と、前記光学素子から透過された非直線偏光の光を少なくとも三つの波長帯域について選択反射する液晶表示素子とを有し、前記液晶表示素子の表示面側に前記光学素子を設置する。なお、非直線偏光の光とは、円偏光および楕円偏光の光である。
本願の開示する技術の一つの態様によれば、表示品質の劣化を防止するとともに、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えられる。
図１は、実施例１に係る液晶表示装置を示す図である。 図２は、実施例１に係る複合素子を示す図である。 図３は、実施例１に係る偏光板の光の透過特性を示す図である。 図４は、実施例１に係る位相差板から透過される円偏光の光を示す図である。 図５は、実施例１に係る位相差板の光の透過特性を示す図である。 図６は、実施例１に係る位相差板の光の透過特性を示す図である。 図７は、実施例１に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。 図８は、実施例１に係る液晶表示装置の光の反射特性を示す図である。 図９は、実施例１に係る液晶表示装置の光の反射特性を示す図である。 図１０は、実施例１に係る液晶表示装置の製造工程を示す図である。 図１１は、実施例２に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。 図１２は、実施例２に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。 図１３は、従来の選択反射型の液晶表示素子の表示品質を説明する図である。 図１４は、カラーフィルタを有する従来の液晶表示素子を示す図である。 図１５は、カラーフィルタを有する液晶パネルの光の反射特性を示す図である。 図１６は、カラーフィルタを有する液晶パネルの光の反射特性を示す図である。
以下に、図面を参照しつつ、本願の開示する表示素子および液晶表示装置の一実施形態について詳細に説明する。なお、表示素子および液晶表示装置の一実施形態として後述する以下の実施例により、本願が開示する技術が限定されるものではない。
図１は、実施例１に係る液晶表示装置を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る液晶表示装置１００は、複合素子１１０と、カラー表示素子１２０と、ドライバ１３０と、制御回路１４０とを有する。また、カラー表示素子１２０は、液晶パネル１２０ａ、液晶パネル１２０ｂおよび液晶パネル１２０ｃを有する。また、図１のＳは、液晶の表示面を示す。なお、説明の便宜上、カラー表示素子１２０の断面を示す。なお、表示面とは、液晶パネル１２０ａ、液晶パネル１２０ｂおよび液晶パネル１２０ｃにより選択反射された光により、最終的な色の表示がなされる面を意味する。あるいは、表示面とは、液晶パネル１２０ａに光が入射する方向のうち、液晶パネルａが色の表示機能を発揮できる光の入射方向を意味する。
液晶表示装置１００は、カラー表示素子１２０の表示面側に複合素子１１０を積層した構造を有する。カラー表示素子１２０は、液晶パネル１２０ｃと液晶パネル１２０ｂとを接着層Ｙにより接着積層した後、液晶パネル１２０ｂと液晶パネル１２０ａとを接着層Ｘにより接着積層することにより製造される。カラー表示素子１２０は、液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃを積層した積層型の素子である。
液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃは、選択反射する光の波長帯域に合致するコレステリック液晶などの液晶材料を集積し、集積した液晶を基板で挟み込んで製造される。また、選択反射される光の円偏光特性に合わせて液晶のねじれ方向を決定する。円偏光特性とは、右回りまたは左回りで決定される特性を意味する。なお、接着層Ｘおよび接着層Ｙとなるアクリルのりと、液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃが有するアクリル基板間の屈折率をできるだけ一致させることが望ましい。
ドライバ１３０は、制御回路１４０からの制御信号に応じて、カラー表示素子１２０の液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃに電圧を印加する。制御回路１４０は、カラー表示素子１２０の液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃを光の反射状態、あるいは光の透過状態に制御する制御信号をドライバ１３０に出力する。
図２は、実施例１に係る複合素子を示す図である。図２に示すように、実施例１に係る複合素子１１０は、カラー偏光板１１０ａ、カラー偏光板１１０ｂおよび位相差板１１０ｃを有する。なお、図２では、複合素子１１０は、カラー偏光板１１０ａ、カラー偏光板１１０ｂおよび位相差板１１０ｃの順に配置されているが、これに限定されるものではなく、カラー偏光板１１０ａ、カラー偏光板１１０ｂおよび位相差板１１０ｃの配置は順不同でよい。
カラー偏光板１１０ａは、例えば、染料系またはヨウ素系の偏光板である。そして、図２に示すカラー偏光板１１０ａ上の矢印は、青色に対応した波長帯域に属する直線偏光成分の光の中から透過させる直線偏光成分の方向を示す。カラー偏光板１１０ａは、青色に対応する波長帯域の直線偏光成分の光の中から、図２の矢印で示される方向の直線偏光成分の光を透過する。また、カラー偏光板１１０ａは、青色以外に対応する波長帯域の光を全て透過する。
カラー偏光板１１０ｂは、カラー偏光板１１０ａと同様に、例えば、染料系またはヨウ素系の偏光板である。そして、図２に示すカラー偏光板１１０ｂ上の矢印は、緑色に対応した波長帯域に属する直線偏光成分の光の中から透過させる直線偏光成分の方向を示す。カラー偏光板１１０ｂは、緑色に対応した波長帯域に属する直線偏光成分の光の中から、図２の矢印で示される方向の直線偏光成分の光を透過する。また、カラー偏光板１１０ｂは、緑色以外に対応する波長帯域の光を全て透過する。
カラー偏光板１１０ａから透過される青色の直線偏光成分の光と、カラー偏光板１１０ｂから透過される緑色の直線偏光成分の光とは、相対する直線偏光の方向、つまり直交する偏光方向を有する光である。例えば、カラー偏光板１１０ａから透過される青色の直線偏光成分の光の偏光方向を９０度とすると、カラー偏光板１１０ｂから透過される青色の直線偏光成分の光の偏光方向は０度となる。
図３は、実施例１に係る偏光板の光の透過特性を示す図である。なお、図３は、偏光板の光の透過特性の一例として、カラー偏光板１１０ｂの光の透過特性を示したものである。また、図３の縦軸は光の透過率を示し、図３の横軸は透過光の波長を示す。また、図３の４ａは、例えば、０度の直線偏光の光を示し、図３の４ｂは、例えば、９０度の直線偏光の光を示す。
図３に示すように、カラー偏光板１１０ｂは、緑色に対応した光の波長帯域に属する直線偏光成分の光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を透過する一方で、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を吸収する。つまり、カラー偏光板１１０ｂは、緑色に対応した光の波長帯域に属する光の中から、０度の偏光方向を有する直線偏光の光のみを透過する。なお、緑色に対応した光の波長帯域は、例えば、４００〜５００ｎｍとする。
なお、光の透過特性の図示は省略するが、カラー偏光板１１０ａは、青色に対応した光の波長帯域に属する光の中から、カラー偏光板１１０ｂが透過する直線偏光成分とは相対する偏光方向、つまり９０度の偏光方向を有する直線偏光の光のみを透過する。なお、カラー偏光板１１０ａ、１１０ｂは、色素を所定の方向に並べえて異方性を持たせることにより、入射する光の中から所望の直線偏光方向の光を透過あるいは吸収する。
位相差板１１０ｃは、例えば、異方性または等方性の結晶板である。そして、図２に示す位相差板１１０ｃ上の矢印は、直交する偏光成分の光をそれぞれ透過させる際に、透過する光の間に所定の位相差を与えるように調整する方向を示す。位相差板１１０ｃが、１／４×λの位相差板である場合には、直交する直線偏光の光を透過させる際に、透過する光の間にπ／２の位相差を与えることにより、透過する直線偏光の光を相対する円偏光の光に変換する。
図４は、実施例１に係る位相差板から透過される円偏光の光を示す図である。例えば、図４には、０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す５ａと、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す５ｂとを分けて図示する。また、例えば、図４の５ｃは、左回りの円偏光の光を示し、図４の５ｄは、右回りの円偏光の光を示す。
位相差板１１０ｃは、図４の５ｃに示すように、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を透過させる際に、左回りの円偏光に変換する。例えば、カラー偏光板１１０ｂは、緑色に対応した光の波長帯域に属する光の中から、０度の偏光方向を有する直線偏光の光のみを透過する。よって、０度の偏光方向を有する直線偏光の光のうち、位相差板１１０ｃを透過する光は、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光と、赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光のみとなる。
また、位相差板１１０ｃは、図４の５ｄに示すように、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を透過させる際に、右回りの円偏光に変換する。例えば、カラー偏光板１１０ａは、青色に対応した光の波長帯域に属する光の中から、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光のみを透過する。よって、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光のうち、位相差板１１０ｃを透過する光は、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光と、赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光のみとなる。
図５および図６は、実施例１に係る位相差板の光の透過特性を示す図である。図５および図６の縦軸は光の透過率を示し、図５および図６の横軸は透過光の波長を示す。図５は、位相差板による右回りの円偏光の光の透過特性を示す。図６は、位相差板による左回りの円偏光の光の透過特性を示す。
図５に示すように、位相差板１１０ｃは、右回りの円偏光の光のうち、青色に対応した光の波長帯域に属する円偏光の光を透過しない。また、図６に示すように、位相差板１１０ｃは、左回りの円偏光の光のうち、緑色に対応した光の波長帯域に属する円偏光の光を透過しない。なお、位相差板１１０ｃは、赤色に対応した光の波長帯域に属する円偏光の光については、右回りおよび左回り双方の円偏光の光を透過する。
まとめると、複合素子１１０は、光を受けて、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光、および赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りおよび左回りの円偏光の光を透過する。
なお、複合素子１１０は、カラー偏光板１１０ａおよびカラー偏光板１１０ｂの偏光方向と、位相差板１１０ｃの位相差調整方向とを図２に示すように組み合わせることで、最終的に透過させる円偏光の光を光の波長ごとに決定する。よって、カラー偏光板１１０ａの偏光方向とカラー偏光板１１０ｂの偏光方向とを逆にしたり、位相差調整方向をプラスマイナス４５度の範囲で変更したりすることで、最終的に透過させる円偏光の光を光の波長ごとに偏光できる。
図１に示す液晶パネル１２０ａは、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を反射し、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光、および赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りおよび左回りの円偏光の光を透過する。
図１に示す液晶パネル１２０ｂは、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射し、赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りおよび左回りの円偏光の光を透過する。
図１に示す液晶パネル１２０ｃは、赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射し、赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を透過する。
なお、液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃは、所定の波長帯域について所定の円偏光の光を透過させるように、どのような周知技術を利用して作成してもよい。例えば、液晶パネル１２０ａ〜１２０ｃに用いられるコレステリック液晶は、通常、液晶パネルの基板に対して垂直方向を螺旋軸とし、棒状の分子が幾重にも重なった各層が一定周期でねじれた螺旋状の構造を有する。コレステリック液晶が有する螺旋状の構造は、層状の構造を持たずに平行配列しているネマティック液晶に、カイラル剤とよばれる添加剤を加えて旋光性を持たせることにより作製される。なお、ネマティック液晶に添加するカイラル剤の種類により、コレステリック液晶の各層の螺旋軸を中心としたねじれ方向が決定され、反射する円偏光の光の方向も決定される。
図７は、実施例１に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。図７は、複合素子１１０およびカラー表示素子１２０の断面を示し、この断面に鉛直方向に描かれた５本の矢印は光の透過経路あるいは反射経路を示す。
また、図７に示す複数の矢印のうち、１番左の矢印は、０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。また、左から２番目の矢印は、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。また、右から３番目の矢印は、液晶パネル１２０ａにより反射される光の反射経路を示す。また、右から２番目の矢印は、液晶パネル１２０ｂにより反射される光の反射経路を示す。また、１番右の矢印は、液晶パネル１２０ｃにより反射される光の反射経路を示す。
また、図７に示す複合素子１１０の上方に描かれた複数の矢印は、０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光、または９０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光をいずれかを示す。
例えば、図７に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ１は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図７に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ２は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図７に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ１は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ２は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図７に示す複合素子１１０と液晶パネル１２０ａとの間、液晶パネル１２０ａと液晶パネル１２０ｂとの間、液晶パネル１２０ｂと液晶パネル１２０ｃとの間、液晶パネル１２０ｃの下に曲線で描かれた複数の矢印は、所定の特性を有する円偏光の光を示す。
例えば、図７に示す複合素子１１０と液晶パネル１２０ａとの間に描かれた矢印ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。また、複合素子１１０と液晶パネル１２０ａとの間、液晶パネル１２０ａと液晶パネル１２０ｂとの間に描かれた矢印ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。
また、図７に示す複合素子１１０と液晶パネル１２０ａとの間、液晶パネル１２０ａと液晶パネル１２０ｂとの間、液晶パネル１２０ｂと液晶パネル１２０ｃとの間、液晶パネル１２０ｃの下に描かれた矢印ｒ１は赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。また、複合素子１１０と液晶パネル１２０ａとの間、液晶パネル１２０ａと液晶パネル１２０ｂとの間、液晶パネル１２０ｂと液晶パネル１２０ｃとの間に描かれた矢印ｒ２は赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。
複合素子１１０は、図７に示すように、０度の直線偏光の光Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１を受けて、左回りの円偏光の光ｇ１およびｒ１を透過する。また、複合素子１１０は、図７に示すように、９０度の直線偏光の光Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２を受けて、右回りの円偏光の光ｂ２およびｒ２を透過する。
また、液晶パネル１２０ａは、図７に示すように、右回りの円偏光の光ｂ２を反射し、左回りの円偏光の光ｇ１およびｒ１と、右回りの円偏光の光ｒ２とを透過する。液晶パネル１２０ｂは、左回りの円偏光の光ｇ１を反射し、左回りの円偏光の光ｒ１と、右回りの円偏光の光ｒ２とを透過する。液晶パネル１２０ｃは、右回りの円偏光の光ｒ２を反射し、左回りの円偏光の光ｒ１を透過する。
図７に示すように、液晶表示装置１００は、選択反射する光の波長帯域が隣接する液晶パネル間で、反射する光の円偏光の特性を反転させておく。例えば、液晶パネル１２０ａは青色に対応した波長帯域の光を選択反射し、液晶パネル１２０ｂは緑色に対応した波長帯域の光を選択反射する。ここで、青色に対応した光の波長帯域は約４００〜５００ｎｍ、緑色に対応した光の波長帯域は約５００〜６００ｎｍなので、液晶パネル１２０ａと液晶パネル１２０ｂは、選択反射する光の波長帯域が隣接する。そこで、液晶パネル１２０ａに反射させる光の円偏光の特性を右回りにし、液晶パネル１２０ｂに反射させる光の円偏光の特性を左回りにする。
図８および図９は、実施例１に係る液晶表示装置の光の反射特性を示す図である。図８および図９の縦軸は光の反射強度を示し、図８および図９の横軸は反射光の波長を示す。図８は、液晶パネル１２０ｂによる光の反射特性を示す。なお、図８の８ａは、複合素子１１０を設けない場合の光の反射特性を示し、図８の８ｂは、複合素子１１０を設けた場合の光の反射特性を示す。図９は、液晶パネル１２０ｃによる光の反射特性を示す。なお、図９の９ａは、複合素子１１０を設けない場合の光の反射特性を示し、図９の９ｂは、複合素子１１０を設けた場合の光の反射特性を示す。
図８に示すように、複合素子１１０を設けた方が、液晶パネル１２０ｂにより反射される光の中から青色に対応する波長帯域の光が減っている。例えば、青色に対応する波長帯域は、約４００〜５００ｎｍである。つまり、複合素子１１０を設けることにより、液晶パネル１２０ｂにおけるノイズ光の発生を抑えることができ、緑色表示時の表示品質を維持できる。
また、図９に示すように、複合素子１１０を設けた方が、液晶パネル１２０ｃにより反射される光の中から緑色に対応する波長帯域の光が減っている。例えば、緑色に対応する波長帯域は、約５００〜６００ｎｍである。つまり、複合素子１１０を設けることにより、液晶パネル１２０ｃにおけるノイズ光の発生を抑えることができ、赤色表示時の表示品質を維持できる。
図１０は、実施例１に係る液晶表示装置の製造工程を示す図である。図１０に示すように、液晶パネル１２０ｃと液晶パネル１２０ｂとが、例えば、アクリルのりを用いた接着層Ｙにより接着積層される（ステップＳ１００１）。次に、液晶パネル１２０ｂと液晶パネル１２０ａとが、例えば、アクリルのりを用いた接着層Ｘにより接着積層される（ステップＳ１００２）。ステップＳ１００２までの工程により、カラー表示素子１２０が完成する。そして、カラー表示素子１２０の表示面側に複合素子１１０が貼り付けられる（ステップＳ１００３）。
上述してきたように、実施例１によれば、カラー偏光板１１０ａは、青色に対応する波長帯域の光の中から０度の直線偏光の光を吸収し、９０度の直線偏光の光を透過する。また、カラー偏光板１１０ｂは、緑色に対応する波長帯域の光から９０度の直線偏光の光を吸収し、０度の直線偏光の光を透過する。また、位相差板１１０ｃは、青色に対応する波長帯域の９０度の直線偏光の光を右回りの円偏光の光に変換するとともに、緑色に対応する波長帯域の０度の直線偏光の光を左回りの円偏光の光に変換する。
つまり、複合素子１１０は、少なくとも、青色に対応する波長帯域および緑色に対応する波長帯域において、青色に対応する波長帯域の光の中から０度の直線偏光の光を吸収し、緑色に対応する波長帯域の光から９０度の直線偏光の光を吸収する。よって、実施例１によれば、入射される光の中から、ノイズ光の原因となる隣接する波長帯域の光の偏光成分を吸収できる。
さらに、カラー表示素子１２０は、少なくとも、青色に対応する波長帯域、緑色に対応する波長帯域および赤色に対応する波長帯域の光を選択反射する。なお、選択反射する光の波長帯域が隣接する液晶パネル間で、反射する光の円偏光の特性を反転させておく。
例えば、カラー表示素子１２０は、液晶パネル１２０ａは、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を反射し、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光、および赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りおよび左回りの円偏光の光を透過する。液晶パネル１２０ｂは、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射し、赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りおよび左回りの円偏光の光を透過する。液晶パネル１２０ｃは、赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射し、赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を透過する。よって、実施例１によれば、各液晶パネルにより反射される光から、選択反射する波長帯域がオーバーラップしている帯域の光の損失を軽減できる。
上述してきたように、実施例１に係る液晶表示装置１００は、ノイズ光の原因となる隣接する波長帯域の光の偏光成分を吸収できる。さらに、液晶表示装置１００は、各液晶パネルにより反射される光から、選択反射する波長帯域がオーバーラップしている帯域の光の損失を軽減できる。さらに、液晶表示装置１００は、液晶パネル間にカラーフィルタを設けないので、光の反射ロスやコントラストの低減を回避できる。このようなことから、実施例１によれば、表示品質の劣化を防止できる。
また、実施例１によれば、図１０に示すように、液晶表示素子を製造する場合に、カラーフィルタを設置する工程を必要としない。よって、実施例１によれば、表示品質の劣化を防止するだけでなく、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えられる。
また、実施例１によれば、選択反射する光の波長帯域ごとに液晶パネルを設けた積層型のカラー表示素子を用いるので、各波長帯域の光の反射強度を維持できる。
（１）単層型のカラー表示素子
上述した実施例では、積層型のカラー表示素子を用いる場合を説明したが、単層型のカラー表示素子を用いてよい。図１１は、実施例２に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。
図１１に示すように、実施例２に係るカラー表示素子は、液晶１５０Ｂ、液晶１５０Ｇおよび液晶１５０Ｒを分散配置した単層の液晶パネル１５０を有する。
図１１に示す液晶１５０Ｂは、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を反射する。また、液晶１５０Ｇは、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射する。また、図１１に示す液晶１５０Ｒは、赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射する。
なお、液晶パネル１５０は、選択反射する光の波長帯域が隣接する液晶間で、反射する光の円偏光の特性を反転させておく。つまり、液晶１５０Ｂと液晶１５０Ｇとの間、および液晶１５０Ｇと液晶１５０Ｒとの間で、反射する光の円偏光の特性を反転させる。
なお、図１１は、複合素子１１０およびカラー表示素子の断面を示し、この断面に鉛直方向に描かれた５本の矢印は光の透過経路あるいは反射経路を示す。また、この複数の矢印のうち、１番左の矢印は、０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。
また、図１１に示す左から２番目の矢印は、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。また、右から３番目の矢印は、液晶パネル１５０により反射される光の反射経路を示す。
また、図１１に示す右から２番目の矢印は、液晶パネル１５０により反射される光の反射経路を示す。また、１番右の矢印は、液晶パネル１５０により反射される光の反射経路を示す。
また、図１１に示す複合素子１１０の上方に描かれた複数の矢印は、０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光、または９０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光のいずれかを示す。
例えば、図１１に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ１は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１１に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ２は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１１に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ１は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ２は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１１に示す複合素子１１０と液晶パネル１５０との間に曲線で描かれた複数の矢印は、所定の特性を有する円偏光の光を示す。
例えば、図１１に示す複合素子１１０と液晶パネル１５０との間に描かれた矢印ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｒ１は赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｒ２は赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。
複合素子１１０は、図１１に示すように、０度の直線偏光の光Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１を受けて、左回りの円偏光の光ｇ１およびｒ１を透過する。また、複合素子１１０は、図１１に示すように、９０度の直線偏光の光Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２を受けて、右回りの円偏光の光ｂ２およびｒ２を透過する。液晶パネル１５０は、図１１に示すように、右回りの円偏光の光ｂ２、左回りの円偏光の光ｇ１および右回りの円偏光の光ｒ２を反射する。
このようなことから、単層型のカラー表示素子であっても、上述した実施例と同様に、表示品質の劣化を防止するとともに、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えられる。また、液晶表示素子を製造する場合の設計の自由度を高めることができる。
（２）２層型のカラー表示素子
上述した実施例１では、３つの液晶パネルを積層した３層型のカラー表示素子を用いる場合を説明したが、２つの液晶パネルを有する２層型のカラー表示素子を用いてよい。図１２は、実施例２に係る液晶表示装置による光の反射の様子を示す図である。
図１２に示すように、実施例２に係るカラー表示素子は、液晶１６０Ｂおよび液晶１６０Ｒを分散配置した液晶パネル１６０と、液晶１７０Ｇおよび液晶１７０Ｒを分散配置した液晶パネル１７０とを有する。
図１２に示す液晶１６０Ｂは、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を反射する。また、液晶１６０Ｇおよび１７０Ｇは、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射する。また、液晶１７０Ｒは、赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を反射する。
なお、液晶パネル１６０および液晶パネル１７０は、選択反射する光の波長帯域が隣接する液晶間で、反射する光の円偏光の特性を反転させておく。つまり、液晶１６０Ｂと液晶１６０Ｇとの間、および液晶１７０Ｇと液晶１７０Ｒとの間で、反射する光の円偏光の特性を反転させる。
なお、図１２は、複合素子１１０およびカラー表示素子の断面を示し、この断面に鉛直方向に描かれた５本の矢印は光の透過経路あるいは反射経路を示す。また、この複数の矢印のうち、１番左の矢印は、０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。
また、図１２に示す左から２番目の矢印は、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光の透過経路を示す。また、右から３番目の矢印および右から２番目の矢印は、液晶パネル１６０または液晶パネル１７０により反射される光の反射経路を示す。また、１番右の矢印は、液晶パネル１７０により反射される光の反射経路を示す。
また、図１２に示す複合素子１１０の上方に描かれた複数の矢印は、０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光、または９０度の偏光方向を有する各波長帯域の直線偏光の光のいずれかを示す。
例えば、図１２に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ１は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１２に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｇ２は、緑色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１２に示す複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ１は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。また、複合素子１１０の上方に描かれた矢印Ｒ２は、赤色に対応した光の波長帯域に属する光のうち、９０度の偏光方向を有する直線偏光の光を示す。
また、図１２に示す複合素子１１０と、液晶パネル１６０および液晶パネル１７０との間に曲線で描かれた複数の矢印は、所定の特性を有する円偏光の光を示す。
例えば、図１２に示す複合素子１１０と、液晶パネル１６０および液晶パネル１７０との間に描かれた矢印ｂ２は、青色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｇ１は、緑色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｒ１は赤色に対応した光の波長帯域に属する左回りの円偏光の光を示す。また、矢印ｒ２は赤色に対応した光の波長帯域に属する右回りの円偏光の光を示す。
複合素子１１０は、図１２に示すように、０度の直線偏光の光Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１を受けて、左回りの円偏光の光ｇ１およびｒ１を透過する。また、複合素子１１０は、図１２に示すように、９０度の直線偏光の光Ｂ２、Ｇ２、Ｒ２を受けて、右回りの円偏光の光ｂ２およびｒ２を透過する。液晶パネル１６０は、図１２に示すように、右回りの円偏光の光ｂ２および左回りの円偏光の光ｇ１を反射する。液晶パネル１７０は、左回りの円偏光の光ｇ１および右回りの円偏光の光ｒ２を反射する。
このようなことから、２層型のカラー表示素子であっても、上述した実施例と同様に、表示品質の劣化を防止するとともに、液晶表示素子の製造に要するコスト負担を抑えられる。また、液晶表示素子を製造する場合の設計の自由度を高めることができる。
また、上述してきた液晶表示装置１００は、電車やバスなど、交通機関の運行時刻を表示する時刻表や、物販を行う店舗にて物の価格を表示する価格表示タグに利用される電子ペーパーなどに広く適用することができる。この電子ペーパーは、例えば、所定の制御回路により液晶パネルに電圧を供給することで、各液晶パネルを光の透過または反射のいずれかの状態に制御し、電子ペーパーの表示色を調整する。
以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）少なくとも二つの波長帯域において、相対する非直線偏光の光を吸収する光学素子と、
前記光学素子が透過した非直線偏光の光を少なくとも三つの波長帯域について選択反射する液晶表示素子と
を有し、
前記液晶表示素子の表示面側に前記光学素子を設置することを特徴とする表示素子。
（付記２）前記光学素子は、
入射光に含まれる第一の波長帯域の光を第一の直線偏光の光に偏光する第一の偏光板と、
入射光に含まれる第二の波長帯域の光を前記第一の直線偏光と相対する第二の直線偏光の光に偏光する第二の偏光板と、
前記第一の偏光板により偏光された第一の直線偏光の光の位相を調整することにより当該第一の直線偏光の光を第一の円偏光の光に変換し、前記第二の偏光板により偏光された第二の直線偏光の光の位相を調整することにより当該第二の直線偏光の光を第二の円偏光の光に変換する位相差板と
を有することを特徴とする付記１に記載の表示素子。
（付記３）前記液晶表示素子は、
前記第一の波長帯域に属する前記第一の円偏光の光を反射し、第二の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を透過し、第三の波長帯域の光に属する前記第一の円偏光および前記第二の円偏光の光を透過する第一の液晶と、
前記第二の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を反射し、前記第三の波長帯域の光に属する前記第一の円偏光および前記第二の円偏光の光を透過する第二の液晶と、
前記第三の波長帯域に属する前記第一の円偏光の光を反射し、前記第三の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を透過する第三の液晶と
を有することを特徴とする付記２に記載の表示素子。
（付記４）前記液晶表示素子は、
前記第一の液晶を有する液晶反射層と、
前記第二の液晶を有する液晶反射層と、
前記第三の液晶を有する液晶反射層と
を前記液晶表示素子の表示面側から順に積層したことを特徴とする付記３に記載の表示素子。
（付記５）前記液晶表示素子は、前記第一の液晶、前記第二の液晶および前記第三の液晶を同一層内に分散配置した液晶反射層を有することを特徴とする付記３に記載の表示素子。
（付記６）前記液晶表示素子は、前記第一の液晶および前記第二の液晶を同一層内に分散配置した液晶反射層と、前記第二の液晶および前記第三の液晶を同一層内に分散配置した液晶反射層とを前記液晶表示素子の表示面側から順に積層したことを特徴とする付記３に記載の表示素子。
（付記７）少なくとも二つの波長帯域において、相対する非直線偏光の光を吸収する光学素子と、
非直線偏光の光を少なくとも三つの波長帯域について選択反射する液晶表示素子とを有し、
前記液晶表示素子の表示面側に前記光学素子を設置する表示素子と、
前記液晶表示素子に対して、光の反射または透過を実行させるように制御する制御部と
を有することを特徴とする液晶表示装置。
１００ 液晶表示装置
１１０ 複合素子
１２０ カラー表示素子
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ 液晶パネル
１３０ ドライバ
１４０ 制御回路
１５０ 液晶パネル
１５０Ｂ，１５０Ｇ，１５０Ｒ 液晶
１６０ 液晶パネル
１６０Ｂ，１７０Ｇ 液晶
１７０ 液晶パネル
１７０Ｇ，１７０Ｒ 液晶

Claims (6)

  1. 少なくとも二つの波長帯域において、相対する非直線偏光の光を吸収する光学素子と、
    前記光学素子が透過した非直線偏光の光を少なくとも三つの波長帯域について選択反射する液晶表示素子と
    を有し、
    前記液晶表示素子の表示面側に前記光学素子を設置することを特徴とする表示素子。
  2. 前記光学素子は、
    入射光に含まれる第一の波長帯域の光を第一の直線偏光の光に偏光する第一の偏光板と、
    入射光に含まれる第二の波長帯域の光を前記第一の直線偏光と相対する第二の直線偏光の光に偏光する第二の偏光板と、
    前記第一の偏光板により偏光された第一の直線偏光の光の位相を調整することにより当該第一の直線偏光の光を第一の円偏光の光に変換し、前記第二の偏光板により偏光された第二の直線偏光の光の位相を調整することにより当該第二の直線偏光の光を第二の円偏光の光に変換する位相差板と
    を有することを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
  3. 前記液晶表示素子は、
    前記第一の波長帯域に属する前記第一の円偏光の光を反射し、第二の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を透過し、第三の波長帯域の光に属する前記第一の円偏光および前記第二の円偏光の光を透過する第一の液晶と、
    前記第二の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を反射し、前記第三の波長帯域の光に属する前記第一の円偏光および前記第二の円偏光の光を透過する第二の液晶と、
    前記第三の波長帯域に属する前記第一の円偏光の光を反射し、前記第三の波長帯域に属する前記第二の円偏光の光を透過する第三の液晶と
    を有することを特徴とする請求項２に記載の表示素子。
  4. 前記液晶表示素子は、
    前記第一の液晶を有する液晶反射層と、
    前記第二の液晶を有する液晶反射層と、
    前記第三の液晶を有する液晶反射層と
    を前記液晶表示素子の表示面側から順に積層したことを特徴とする請求項３に記載の表示素子。
  5. 前記液晶表示素子は、前記第一の液晶、前記第二の液晶および前記第三の液晶を同一層内に分散配置した液晶反射層を有することを特徴とする請求項３に記載の表示素子。
  6. 少なくとも二つの波長帯域において、相対する非直線偏光の光を吸収する光学素子と、
    非直線偏光の光を少なくとも三つの波長帯域について選択反射する液晶表示素子とを有し、
    前記液晶表示素子の表示面側に前記光学素子を設置する表示素子と、
    前記液晶表示素子に対して、光の反射または透過を実行させるように制御する制御部と
    を有することを特徴とする液晶表示装置。
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