JP3520399B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
表示装置及び電子機器Info
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- G02F1/133528—Polarisers
- G02F1/133536—Reflective polarizers
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Description
に半透過反射型液晶表示装置に関する。更に液晶表示装
置、そしてこれを用いた電子機器に関する。
N(Super-Twisted Nematic)液晶等の偏光軸を可変な透
過偏光軸可変光学素子を利用した表示装置においては、
この透過偏光軸可変光学素子を2枚の偏光板で挟んだ構
造を採用していたので、光の利用効率が悪く、特にこの
偏光板の一方の外側にアルミ等の反射板を置いて、反射
型表示装置とすると暗い表示となり問題となっていた。
面と言い、反対側を前面と言う。)の偏光板を透過する光
のうち、この偏光板の透過軸の方向成分の光について
も、透過する際に少なからず光が吸収され、反射率が10
0%でないアルミ等の反射板で反射され、再びこの偏光板
で光が吸収される為に暗くなる。
程度光を透過させそしてある程度光を反射する半透過反
射板を用い、この背面に光源を設けた半透過反射型表示
装置構造では、半透過反射板の反射率が更に悪くなり、
光源を消した状態で、前面からの外光を利用した反射型
液晶表示装置として見た時に表示が更に暗くなる。ま
た、光源をつけた状態で、透過型表示装置として見た時
は、半透過反射板で光源の光が吸収されるので、これも
また暗い表示となる。
板あるいは半透過反射板の代わりに、入射された光のう
ち、所定の方向の偏光成分の光だけを直線偏光として透
過し、この方向と直交する方向の偏光成分の光を反射す
る偏光分離器を用いる方法がある。このような偏光分離
器として、(1/4)波長板とコレステリック液晶層を組
み合わせた偏光分離器や国際公開された国際出願(国際
出願の番号:WO95/27819及びWO95/17
692)に開示された偏光分離器等がある。
て、不要に光を吸収する部材がなくなり、明るい表示が
なされる。また、半透過反射板が不要となるので、光源
の明るさが減衰せず、透過型表示装置として表示する時
も明るくなる。
うな構成においては、偏光分離器を透過した光を何等活
用しておらず、この光のエネルギを有効に使用すること
が出来なかった。
ある。
反射型表示装置として表示し、暗い所では背面に設けた
光源を用いた透過型表示装置として表示を行う半透過反
射型表示装置において、反射型偏光分離器を透過した光
を有効に利用しようとするものである。
は、透過軸を可変な透過偏光軸可変手段と、前記透過偏
光軸可変手段の一方の側に配置された第1の偏光分離手
段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に配置された
第2の偏光分離手段と、前記第2の偏光分離手段に対し
て前記透過偏光軸可変手段と反対側に配置された光学素
子とを備え、反射型表示と透過型表示とを行う表示装置
であって、前記第1の偏光分離手段は、当該第1の偏光
分離手段に入射する光のうち、第1の所定の方向の直線
偏光成分の光を透過し、前記第1の所定の方向と直交す
る第2の所定の方向の直線偏光成分の光を透過しない偏
光分離手段とされ、前記第2の偏光分離手段は、当該第
2の偏光分離手段に入射する光のうち、第3の所定の方
向の直線偏光成分の光を透過し、前記第3の所定の方向
と直交する第4の所定の方向の直線偏光成分の光を反射
する偏光分離手段とされ、前記光学素子は、前記第2の
偏光分離手段側に光を出射する光源と前記第2の偏光分
離手段側側から入射する光を電力に変換する光電変換素
子とを有していることを特徴とする。
軸可変手段と、前記透過偏光軸可変手段の一方の側に配
置された第1の偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手
段の他方の側に配置された第2の偏光分離手段と、前記
第2の偏光分離手段に対して前記透過偏光軸可変手段と
反対側に配置された光学素子と、前記第2の偏光分離手
段と前記光学素子との間に配置された光源とを備え、反
射型表示と透過型表示とを行う表示装置であって、前記
第1の偏光分離手段は、当該第1の偏光分離手段に入射
する光のうち、第1の所定の方向の直線偏光成分の光を
透過し、前記第1の所定の方向と直交する第2の所定の
方向の直線偏光成分の光を透過しない偏光分離手段とさ
れ、前記第2の偏光分離手段は、当該第2の偏光分離手
段に入射する光のうち、第3の所定の方向の直線偏光成
分の光を透過し、前記第3の所定の方向と直交する第4
の所定の方向の直線偏光成分の光を反射する偏光分離手
段とされ、前記光学素子は、光電変換素子を有している
ことを特徴とする。
変手段が非駆動状態において、該透過偏光軸可変手段は
前記第1の偏光分離手段側から入射される前記第1の所
定の方向の直線偏光成分の光を前記第3の所定の方向の
直線偏光成分の光に変化させて前記光学素子側に出射さ
せることを特徴とする。
記反射型表示を行ったときの黒表示部分は、前記光学素
子の前記光電変換素子によって光が吸収されて電力に変
換していることを特徴とする。
記光電変換素子が起電した電力を、該表示装置の電力の
少なくとも一部として用いることを特徴とする。
って、前記光電変換素子が起電した電力を、該電子機器
の電力の少なくとも一部として用いることを特徴とす
る。
て図面を用いて説明する。
で、反射型表示を行う場合について説明するものであ
る。
示装置である。
光を透過しこの方向と直交する方向の直線偏光を吸収す
る光学特性を持っていれば良い。例えば、透明部材上に
細かい導体を平行に細かく配置(パターンニング)したよ
うなものでも良いが、本実施例では、製造の容易さから
好ましい例として偏光板を用いている。
垂直な方向の直線偏光を透過せず、平行な方向の直線偏
光を透過するものとなっており、そのように配置されて
いる。
施例では、TN液晶素子を用いている。ここで、透過偏
光軸可変光学素子102は、一対の基板102a、10
2bで、液晶層102c、102dを挟持する構造とな
っている。そして左の液晶層102cは、これに電圧が
印加していない状態を示し、入射した直線偏光の方向を
約90°捻って出射し、右の液晶層102dは、これに
電圧が印加している状態を示し、入射した直線偏光の方
向を殆ど捻ることなく出射する。
際公開された国際出願(国際出願の番号:WO95/2
7819及びWO95/17692)に開示された偏光
分離器を用いている。この偏光分離器102は、(1/
4)波長板とコレステリック液晶層を組み合わせたも
の、多層膜を積層したフィルム(USP4,974,21
9)、ブリュースタの角度を利用して反射偏光と透過偏
光とに分離するもの(SID92 DIGEST 第4
27頁乃至第429頁)、ホログラムを利用するもので
あっても良い。なお、ここでは偏光分離器103が、紙
面に垂直な方向の直線偏光を反射し、平行な方向の直線
偏光を透過するものとなっており、そのように配置され
ている。
電変換素子で、光を当てると電気を発生する素子で、い
わゆる太陽電池等である。104bは光源で、複数の半
円の記号で示してある。図では、光電変換素子104a
の間の所々に複数配置されているが、表示装置の大きさ
が小さければ、この光源104bを1個としても構わな
い。また、本実施例では光源として、個々の光源自体の
大きさ(面積)が小さいLED(発光ダイオード)を好まし
い例として用いているが、その他白熱電球、冷陰極管、
熱陰極管、EL等を用いても良い。
均一にするものである。よって、光源104bの種類、
配置等によっては省略しても良い。
る。
点灯させずに反射型表示装置として表示した場合につい
て、105aは、表示装置100の左側の液晶層102
c(電圧が印加していない部分)での外光(図では上から
の光)の光路を示し、106aは、表示装置100の右
側の液晶層102d(電圧が印加している部分)での画外
光の光路を示す。そして、光路上の、左右に矢印のつい
た記号は紙面に平行な直線偏光を示し、○に×を重ねた
記号は紙面に垂直な直線偏光を示す。
る。
に平行な直線偏光になる。
が約90°捻られて紙面に垂直な直線偏光となる。
分離器103で反射される。
って偏光方向が約90°捻られて紙面に平行な直線偏光
となる。
分離器101を透過する。
ので、明るくなる。即ち、白表示となる。
に平行な直線偏光になる。
が殆ど捻られずに紙面に平行な直線偏光のままとなる。
分離器103を透過する。
04aによって、この光は吸収される。
なる。即ち、黒表示となる。
104aで光を吸収し、電力に変換される。
て表示を行いつつ、発電を行う。
灯させて、透過型表示を行う場合について説明する。
断面と光路を示す図である。
じ番号を付して説明を省略する。
示装置100の左側の液晶層102cでの光路を示し、
106bは、表示装置100の右側の液晶層102dで
の光路を示す。
る。
03によって、紙面に平行な直線偏光になる。
が約90°捻られて紙面に垂直な直線偏光となる。
分離器101を透過出来ない。
は上に出てこないので黒表示となる。
る。
03によって、紙面に平行な直線偏光になる。
が殆ど捻られずに、紙面に平行な直線偏光のままとな
る。
分離器101を透過する。
は、図では上に出て来て白表示となる。
ことも可能となる。
学素子104を、光電交換素子104aで構成し、か
つ、その間に光源104bを設けることによって、反射
型表示装置として表示を行う際には、電交換素子104
aによって外光より発電を行うことが出来、かつ、光源
104bを点灯させれば、透過型表示装置として表示を
行うことも可能となる。
の光だけでなく、少なからず下方向の光もあるが、この
光は光電交換素子104aに吸収され電気に還元され
る。
に、偏光分離器103を透過した光を光電変換素子10
4aが吸収するので、この光が偏光分離機103に戻っ
て、表示のコントラストが低下するのを防止出来る。よ
って、高コントラストの表示が可能となる。
紙面に平行な方向の直線偏光を透過するように配置して
あるが、紙面に垂直な方向の直線偏光を透過するように
配置しても良い。この場合、液晶層に電圧が印加してい
ない部分で黒、印加している部分で白表示となる。ここ
で、表示装置を駆動しない場合を考えると、液晶層全体
に電圧が印加していないので総ての部分で黒となる。言
い換えると、全面で光電交換素子104aに光が吸収す
ることになる。
手段の状態を、外光が光電変換素子104aに到達する
状態に設定しておくことによって、非駆動時の光電交換
素子104aでの発電が最も効率良く行うことが出来
る。
104aの間に光源104bを設けてあるが、光源10
4bの設置面積分だけ光電変換素子104aの面積が小
さくなる。
電量が少なくなる。
す図である。
2b以外の構成は、図1と同じで同一番号を付して説明
を省略するが、光電交換素子104aには光源104b
が設けておらず、その分、光電交換素子104aの面積
が広くなっている。
示装置である。301は光源で、301aと301bで
構成されいる。ここで、301aは冷陰極管または熱陰
極管で、ここでは紙面と垂直方向に、冷陰極管または熱
陰極管の長手方向が向いている。301bは、導光体
で、例えばアクリル板等の透明部材でできており、透明
部材内あるいは表面の所々に光を拡散する、材料が含ま
れ、または形状となっている。
る。
ている時、この光が導光体301bに導かれ、途中で散
乱を受け、前面側(図では上側)に光を照射する。ここ
で、光源の形態が実施例1と異なるだけであるから、実
施例1と同様に反射型及び透過型表示装置として表示が
可能である。よって、同様の効果が得られる。
透明部材であり、一部は光を散乱させるものの遮光しな
い。よって、広くなった光電交換素子104aに多くの
光が照射する。よって、実施例1よりも多くの発電が可
能となる。
冷陰極管や熱陰極管を用いた。これは、本実施例のよう
な構成にすると、冷陰極管や熱陰極管等の大きさが光電
交換素子104aに照射する光に影響を与えないからで
ある。即ち、外形よりも発光効率を優先することが可能
となる。よって、光源の電力を低減出来る。
球、EL等を用いることも可能である。
について説明した。
ついて説明したが、これらの実施例の表示装置で中間調
表示を行なえることや、これらの実施例の表示装置をカ
ラー表示装置に適用できるのは当然である。
N液晶素子を用いて説明したが、これに限るものではな
く、STN液晶素子、ECB液晶素子等を用いることも
出来る。特にSTN液晶素子では高コントラストが得ら
れ易く、更にF−STN液晶素子等の色補償用光学異方
体を用いるSTN液晶素子が好ましく用いられる。そし
て、透過偏光軸可変光学素子として、制御が容易で安価
な液晶素子が適しているが、これに限るものではなく、
必要に応じて例えば強誘電体磁器PLZT等を用いても
良い。
装置を説明してきた。
線偏光を反射し、これと直交する方向の直線偏光を透過
する偏光分離器を用いることによって、明るい表示が可
能である。そして、この偏光分離器の透過する光を吸収
する光電変換素子と光源を適宜配置することにより、反
射型表示装置として表示を行なっている間に発電するこ
とが可能であり、かつ、光源を点灯させて透過型表示装
置として表示を行なうことが可能となる。
にかかるものである。
置を表示部材として用いることによって明るい表示装置
を提供することが出来、表示装置を駆動する電力を、表
示装置(光電交換素子)によって発電された電力で、その
一部を賄うことが可能で消費電力を低減した液晶装置が
提供出来る。
示す。
表示装置である。102、104a、301は、それぞ
れ図3の透過偏光軸可変素子102、光電交換素子10
4a、光源301である。図4で、401は、透過偏光
軸可変素子102に形成された複数の電極群(図示せ
ず。)の一部の電極群に駆動波形を印加する回路(以後、
Xドライバと言う。)であり、402はその残りの一部の
電極群に駆動波形を印加する回路(以後、Yドライバと
言う。)である。403は、Xドライバ401、Yドライ
バ402の動作を制御し、光源301の点灯と非点灯の
いずれかあるいは調光の制御をする制御回路である。
等の蓄電部材を含み、また他に必要に応じて電池を備え
あるいは外部からの電力供給が可能な構造となっている
電源回路である。
ようになっている。
2の、透過偏光軸可変素子102に出力する駆動波形
は、透過偏光軸可変素子102の具体的な構成によって
様々であり、また具体的な波形及び電圧は本実施例の本
質的な内容ではないので、これを示すのは避け、矢印の
ついた線で電力の流れを示す。
いに係わらず、光電交換素子104aは外光によって発
電した電気を、電源回路404のコンデンサ、蓄電池等
の蓄電部材に蓄える。
は、蓄電部材または必要に応じて備えられた電池の電力
で、Xドライバ401、Yドライバ402、制御回路4
03を動作させ、表示装置を表示させる。
る。即ち、暗い場所で表示を見えるようにする。ここで
点灯時の明るさは、外部からの電力供給が有る場合より
暗くしても良い。
サ、蓄電池等の蓄電部材に蓄えられた電気エネルギを用
いて、表示装置を駆動することが可能となる。
って発電した電力の平均、言い換えれば電源回路404
のコンデンサ、蓄電池等の蓄電部材に蓄えられた電気エ
ネルギが表示装置で消費される電力と同じか上回れば、
他に電池等を備える必要がない。
よれば、表示装置で消費する電力の少なくとも一部を、
外光のエネルギから賄うことが出来、消費電力を低減出
来る。
合には、他に電池等を備える必要がなく、その分、小型
軽量化が可能であり、またコストも低減出来る。
示を見ることが出来る。
にかかる実施例である。
も低消費電力である。
との多い、携帯電話機をはじめとする携帯情報機器等の
表示手段として最適である。
場合に、明るい外光下では、無論はっきりとした表示を
見ることが出来る。
子によって発電を行い、表示装置部での電力を賄う。
発電量が上廻れば、これを蓄電部材に蓄えておいても良
く、また蓄電部材に蓄えきれなくなった場合には、電子
機器、この場合には、携帯電話の他の部分の動作の為の
電力に廻すことも可能である。例えば、携帯電話の音声
出力の増幅器の電源として用いることが出来る。
表示させても、連絡先の電話番号メッセージ表示等が容
易に読み取ることが出来、電話のかけ間違い等が防止出
来る。
透過型表示装置として表示することが可能である。
分離器を通過した光を、光電変換素子で電力に変換さ
れ、この表示装置関連の電気エネルギとして用いること
が出来、光が有効に活用される。
2の偏光分離手段と前記光電変換素子を有する前記光学
素子との間に光源が配置されるので、光電変換素子の面
積をより広く出来、第2の偏光分離器を通過した光を、
この光電変換素子でより多く電力に変換され、光が更に
有効に活用される。
過偏光軸可変手段が液晶素子であるので、制御が容易で
安価な透過偏光軸可変手段が得られる。
過偏光軸可変手段がTN液晶素子、STN液晶素子、F
−STN液晶素子またはECB液晶素子であるので、よ
り好ましい応答速度、コントラストが得られる。
1の偏光分離手段が偏光板であるので、製造が容易な偏
光分離手段が得られる。
時にも光が光電変換素子に到達し、起電可能となる。
電変換素子が起電した電力を、該表示装置の電力の少な
くとも一部として用いるので、表示装置の必要とする電
気エネルギの少なくとも一部を光電変換素子が起電した
電力で賄うことが出来、表示装置の外部から供給する電
力を減らすことが出来る。
示装置を具備した電子機器であって、前記光電変換素子
が起電した電力を、該電子機器の電力の少なくとも一部
として用いるので、電子機器の必要とする電気エネルギ
の少なくとも一部を光電変換素子が起電した電力で賄う
ことが出来、他の電池や電子機器の外部から供給する電
力を減らすことが出来、電子機器の表示部が明るくコン
トラストの高い、高品質な画質が得られて、電子機器と
しての品質も高められる。これと共に、消費電力が減ら
せるので、特に電池駆動の電子機器では、電池寿命が延
びる。
を示す図。
光路を示す図。
子)。 102a・・基板。 102b・・基板。 102c・・液晶層(電圧が印加していない状態) 102d・・液晶層(電圧が印加している状態) 103・・・・偏光分離器。 104・・・・光学素子。 104a・・光電変換素子。 104b・・光源(LED)。 104c・・拡散板 105a・・・液晶層102c(電圧が印加していない
部分)での光路。 106a・・・液晶層101d(電圧が印加してる部分)
での光路。
Claims (6)
- 【請求項1】 透過軸を可変な透過偏光軸可変手段と、
前記透過偏光軸可変手段の一方の側に配置された第1の
偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に
配置された第2の偏光分離手段と、前記第2の偏光分離
手段に対して前記透過偏光軸可変手段と反対側に配置さ
れた光学素子とを備え、反射型表示と透過型表示とを行
う表示装置であって、 前記第1の偏光分離手段は、当該第1の偏光分離手段に
入射する光のうち、第1の所定の方向の直線偏光成分の
光を透過し、前記第1の所定の方向と直交する第2の所
定の方向の直線偏光成分の光を透過しない偏光分離手段
とされ、 前記第2の偏光分離手段は、当該第2の偏光分離手段に
入射する光のうち、第3の所定の方向の直線偏光成分の
光を透過し、前記第3の所定の方向と直交する第4の所
定の方向の直線偏光成分の光を反射する偏光分離手段と
され、 前記光学素子は、前記第2の偏光分離手段側に光を出射
する光源と前記第2の偏光分離手段側側から入射する光
を電力に変換する光電変換素子とを有していることを特
徴とする表示装置。 - 【請求項2】 透過軸を可変な透過偏光軸可変手段と、
前記透過偏光軸可変手段の一方の側に配置された第1の
偏光分離手段と、前記透過偏光軸可変手段の他方の側に
配置された第2の偏光分離手段と、前記第2の偏光分離
手段に対して前記透過偏光軸可変手段と反対側に配置さ
れた光学素子と、前記第2の偏光分離手段と前記光学素
子との間に配置された光源とを備え、反射型表示と透過
型表示とを行う表示装置であって、 前記第1の偏光分離手段は、当該第1の偏光分離手段に
入射する光のうち、第1の所定の方向の直線偏光成分の
光を透過し、前記第1の所定の方向と直交する第2の所
定の方向の直線偏光成分の光を透過しない偏光分離手段
とされ、 前記第2の偏光分離手段は、当該第2の偏光分離手段に
入射する光のうち、第3の所定の方向の直線偏光成分の
光を透過し、前記第3の所定の方向と直交する第4の所
定の方向の直線偏光成分の光を反射する偏光分離手段と
され、 前記光学素子は、光電変換素子を有していることを特徴
とする表示装置。 - 【請求項3】 前記透過偏光軸可変手段が非駆動状態に
おいて、該透過偏光軸可変手段は前記第1の偏光分離手
段側から入射される前記第1の所定の方向の直線偏光成
分の光を前記第3の所定の方向の直線偏光成分の光に変
化させて前記光学素子側に出射させることを特徴とする
請求項1又は2記載の表示装置。 - 【請求項4】 前記反射型表示を行ったときの黒表示部
分は、前記光学素子の前記光電変換素子によって光が吸
収されて電力に変換していることを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 【請求項5】 前記光電変換素子が起電した電力を、該
表示装置の電力の少なくとも一部として用いることを特
徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装
置。 - 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
表示装置を具備した電子機器であって、前記光電変換素
子が起電した電力を、該電子機器の電力の少なくとも一
部として用いることを特徴とする電子機器。
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JP20064697A JP3520399B2 (ja) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | 表示装置及び電子機器 |
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