JP3711708B2 - 表示素子及び表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶素子に関し、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。
【0002】
【従来の技術】
従来のTN(Twisted Nematic)液晶やSTN(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素子においては、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、反射型表示素子とすると暗い表示となり問題となっていた。
【0003】
これは、反射板がある方(以後、これを背面と言い、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100%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。
【0004】
また、アルミ等の反射板の代わりに、あ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素子構造では、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素子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、透過型表示素子として見た時は、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り、殆ど実用に耐えなかった。
【0005】
これを解決する為に、背面の偏光板と反射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WO95/17692)に開示された偏光分離器等がある。
【0006】
このような光分離器を用いることによって、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、透過型表示素子として表示する時も明るくなる。
【0007】
よって、反射型表示及び透過型表示ともに明るく表示することが可能となった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような構成においても、透過型表示する場合に、透過偏光軸可変光学素子の全面に常に光を照射する構成となっており、光源の電力が不必要に大きくなっていた。
【0009】
本発明は係る問題を鑑みてなされたものである。
【0010】
即ち、本発明の目的は、明るい外光下では反射型表示素子として表示し、暗い場所では、必要最小限の情報表示部分のみを透過型表示することを可能にし、光源の電力を低減しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に記載の表示素子は、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源及び光吸収部材とを備える表示素子であって、前記第1の偏光分離手段は、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段と反対側から入射した光のうち第1の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段と反対側から入射した光のうち前記第1の方向と直交する第2の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に透過させず、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段側から入射した光のうち前記第1の方向の成分を前記第2の偏光分離手段と反対側に透過させ、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段側から入射した光のうち前記第2の方向の成分を前記第2の偏光分離手段と反対側に透過させない偏光分離手段であり、前記第2の偏光分離手段は、前記透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち、第3の方向の成分を前記光源及び前記光吸収部材側に透過させ、前記第3の方向と直交する第4の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に反射し、前記光源側から入射した光のうち前記第4の方向の成分を透過せず、前記光源側から入射した光に対して前記透過偏光軸可変手段側に前記第3の方向の成分を出射する偏光分離手段であり、前記光源からの光による透過型表示を行う領域と、前記光吸収部材が設けられて反射型表示を行う領域とが並んで配置されていることを特徴とする。
【0012】
このようにすれば、第1の光源で照射される部分だけ透過型表示をすることが出来、暗い場所で、必要最小限の情報を表示可能となると共に表示第1の光源の光量、電力が減らせる。
【0013】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、上記の表示素子において、前記第2の光学素子が第2の光源であることを特徴とする。
【0014】
このようにすれば、必要に応じて、第1の光源と第2の光源を点灯することによって、暗い場所で、多くの情報を表示可能となる。
【0015】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、前記第2の光学素子が光電変換素子であることを特徴とする。
【0016】
このようにすれば、明るい外光下では、光電変換素子で外光の一部を電力に変換出来、例えば表示素子の駆動電力に用いることによって、消費電力を減らせる。
【0017】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、前記透過偏光軸可変手段と前記第1の偏光分離手段と前記第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第3の光学素子と、前記第2の偏光分離手段と前記第3の光学素子の間に配置された第3の光源を備えた表示素子であって、前記第3の光学素子が、該第3の光学素子が光吸収部材であることを特徴とする。
【0018】
このようにすれば、第3の光源で照射される部分だけ透過型表示をすることが出来、暗い場所で、必要最小限の情報を表示可能となると共に表示第1の光源の光量、電力が減らせる。また、反射型表示をする場合に表示内に継ぎ目が見えずに見易い表示が出来る。
【0019】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、上記の表示素子において、前記第3の光学素子が第4の光源であることを特徴とする。
【0020】
このようにすれば、必要に応じて、第4の光源を点灯することによって、暗い場所で、多くの情報を表示が可能となる。またこの時、表示内に継ぎ目が見えずに見易い表示が出来る。
【0021】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、上記の表示素子において、前記第3の光学素子が光電変換素子であることを特徴とする。
【0022】
このようにすれば、光電変換素子の面積を大きくすることが出来、外光の一部を電力により多く変換出来、例えば表示素子の駆動電力に用いることによって、更に消費電力を減らせる。
【0023】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、上記の表示素子において、前記透過偏光軸可変手段が液晶素子であることを特徴とする。
【0024】
このようにすれば、制御が容易で安価な過偏光軸可変手段が得られる。
【0025】
また、本発明に記載の本発明の表示素子によれば、上記の表示素子において、前記透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液晶素子であることを特徴とする。
【0026】
このようにすれば、より好ましい応答速度、コントラストが得られる。
【0027】
また、本発明に記載の本発明の表示素子は、上記の表示素子において、前記第1の偏光分離手段が偏光板であることを特徴とする。
【0028】
このようにすれば、製造が容易な前記第1の偏光分離手段が得られる。
【0029】
また、本発明に記載の表示装置は、上記の表示素子を備え、該表示素子の一部の表示及び該表示素子の全部の表示を選択的に行うことを特徴とする。
また、本発明に記載の表示装置は、上記の表示素子を備え、該表示素子の一部を表示をさせるモードと、全面表示をさせるモードの少なくとも該2モードを行う機能を具備することを特徴とする。
【0030】
このようにすれば、暗い場所で、必要最小限の情報を透過型表示で表示可能であり、必要に応じて多くの情報を表示することも可能となって、光源の電力及び透過偏光軸可変手段を制御するのに要する電力を減らすことが出来る。
【0031】
また、本発明に記載の電子機器は、上記の表示装置を備え、前記2つの表示を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする。
また、本発明に記載の本発明の電子機器は、上記の表示装置を備え、該表示装置の前記2モードを切替える、切り替え手段を具備することを特徴とする。
【0032】
このようにすれば、切り替え手段によって、必要最小限の情報を表示と多くの情報を表示することが、利用者の都合で可能となって、不必要な電力を抑えることが出来、特に電池駆動の電子機器では、電池寿命を延ばせる。
【0033】
また、本発明に記載の本発明の電子機器は、上記の電子機器において、前記切り替え手段の少なくとも一部が、前記表示装置部分に配置されていることを特徴する。
【0034】
このようにすれば、切り替え手段の操作性が向上し、電子機器の外観の見栄えも良くなる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0036】
〔実施例1〕
図1は本実施例の表示素子の概略断面と光路を示す図である。
【0037】
図で、破線で囲んだ100が本実施例の表示素子である。
【0038】
101は偏光分離器で、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。なお、偏光分離器101は偏光板に例えばカラーフィルムやアンチグレアフィルムを積層したものであっても構わない。
【0039】
そして、この偏光分離器101は、紙面に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。
【0040】
破線で囲んだ102は透過偏光軸可変光学素子で、本実施例では、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、102bで、液晶層102c、102dを挟持する構造となっている。そして液晶層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、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。
【0041】
103は偏光分離器で、本実施例では、国際公開された国際出願(国際出願の番号:WO95/27819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(USP4,974,219)、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427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。
【0042】
104は光源で、本実施例ではEL(エレクトロルミネッセンス)を用いてあるが、LED(発光ダイオード)、白熱電球、冷陰極管、熱陰極管を、あるいはこれらとこれらの光を均一化する部材用を組み合わせたものを光源に用いても良い。
【0043】
105は光吸収層で、反射率の悪い板やフィルムで形成されている。
【0044】
ここで、発光していない光源104と光吸収層105との色及び反射率は、好ましくは出来るだけ同じであった方が良い。
【0045】
106は(1/4)波長板であり、この(1/4)波長板の遅相軸と偏光分離器103が透過する直線偏光の方向がなす角度が約45°になるように配置してある。
【0046】
なお、この(1/4)波長板106は本発明に直接関係せず、無くても構わず、また光を拡散する拡散板等で置き換えても構わない。
【0047】
以上の構成となっている。
【0048】
表示素子100は以上の構成となっている。
【0049】
そして、107〜110は、表示素子100の光源104を点灯させていない場合の光路を示す。
【0050】
107は、光吸収層105のある位置に対応する、液晶層102c(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、108はの液晶層102d(電圧が印加している部分)での外光の光路を示す。
【0051】
109は、光源104のある位置に対応する、液晶層102cでの外光の光路を示し、110は、液晶層102dでの外光の光路を示す。
【0052】
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。
【0053】
ここで、まず光路107、109について説明する。
【0054】
外光は、偏光分離器101によって、紙面に平行な直線偏光になる。
【0055】
そして、液晶層102cによって偏光方向が約90°捻られて紙面に垂直な直線偏光となる。
【0056】
すると、紙面に垂直な直線偏光なので偏光分離器103で反射される。
【0057】
反射された光は、再び液晶層102cによって偏光方向が約90°捻られて紙面に平行な直線偏光となる。
【0058】
すると、紙面に平行な直線偏光なので偏光分離器101を透過する。
【0059】
以上のように、外光は反射され戻ってくるので、明るくなる。即ち、白表示となる。
【0060】
次に、光路108、110について説明する。
【0061】
外光は、偏光分離器101によって、紙面に平行な直線偏光になる。
【0062】
そして、液晶層102dによって偏光方向が殆ど捻られずに紙面に平行な直線偏光のままとなる。
【0063】
すると、紙面に平行な直線偏光なので偏光分離器103を透過する。
【0064】
そして、(1/4)波長板106を通過し、光路108については、光吸収層105でこの光が吸収され、光路110については、発光していない光源104に吸収される。
【0065】
以上のように、外光は戻ってこれず、暗くなる。即ち、黒表示となる。
【0066】
ここで、偏光分離器103を透過した紙面に平行な直線偏光は、(1/4)波長板106で円偏光となって、光吸収層105あるいは発光していない光源104に達する。
【0067】
すると、少なくとも一部の円偏光は吸収されずに反射し、再び(1/4)波長板106に入射し、偏光分離器103側に出射する。この時、円偏光から直線偏光となるが、この直線偏光は紙面に垂直な方向となり、偏光分離器103を透過することが出来ない。
【0068】
このように、(1/4)波長板106を設けることによって、光吸収層105あるいは発光していない光源104の反射率があまり小さくない場合でも、より暗い黒表示が出来る。
【0069】
次に、暗い場所で表示素子100の光源104を点灯させた場合について説明する。
【0070】
図2は、表示素子100の概略断面と光路を示す図である。
【0071】
図2で、表示素子100の構成は同じで同番号を付して説明を省略する。
【0072】
111と112は、光源104から発する光の光路を示す。 111は液晶層102cでの光路を示し、112は液晶層102dでの光路を示す。
【0073】
なお吸収層105に位置する部分は、光が達しないので、表示は見えない。
【0074】
まず、光路111について説明する。
【0075】
光源104が発する光は、(1/4)波長板106を透過するが、光源104が発する光は無偏光なのでそのまま通過する。
【0076】
そして偏光分離器103によって、紙面に平行な直線偏光になる。
【0077】
そして、液晶層102cによって偏光方向が約90°捻られて紙面に垂直な直線偏光となる。
【0078】
すると、紙面に垂直な直線偏光なので偏光分離器101を透過出来ない。
【0079】
従って、黒表示となる。
【0080】
次に、光路112について説明する。
【0081】
光源104が発する光は、(1/4)波長板を透過するが、光源104が発する光は無偏光なのでそのまま通過する。
【0082】
そして偏光分離器103によって、紙面に平行な直線偏光になる。
【0083】
そして、液晶層102dによって偏光方向が殆ど捻られずに紙面に平行な直線偏光となる。
【0084】
すると、紙面に平行な直線偏光なので偏光分離器101を透過する。
【0085】
従って、白表示となる。
【0086】
よって、光源104部分では透過型表示素子として表示を行うことが可能となる。
【0087】
以上のように動作する。
【0088】
よって、明るい外光下では一部あるいは全面で反射型表示をし、暗い場所では、光源104を点灯し、この部分に対応した一部分で透過型表示を行う。
【0089】
ここで、光源104は表示の一部分のみの面積を照射出来れば良いので、光源の光量、ひいては消費電力を低減出来る。また、光源の大きさも小さく出来る。
【0090】
なお、本実施例では、吸収層105と光源104が1つづつで、表示部を2つに分割して配置してあるが、この本実施例の吸収層105と光源104に、更にこれらの吸収層と光源を付け加えていっても当然ながら良い。言い換えれば、透過型表示可能な部分を2箇所以上にすることも出来る。
【0091】
〔実施例2〕
実施例1の吸収層105は、別の光学素子で置き換えることが出来る。
【0092】
図3は本実施例の表示素子の概略断面図である。
【0093】
図で、300、301以外の構成は、図1と同じで同じ番号を付して説明を省略する。
【0094】
破線で囲んだ300は本実施例の表示装置で、301は光源で、図1の吸収層105と置き換えたものである。
【0095】
以上の構成となっているので、、明るい外光下では実施例1と同様に全面で反射型表示をすることが可能である。
【0096】
そして、暗い場所では、光源104を点灯し、この部分に対応した一部分で透過型表示を行うことと、光源301を点灯し、この部分に対応した一部分で透過型表示を行うことと、光源104と光源301を同時に点灯し、全面で透過型表示を行うことのいずれかが可能となる。
【0097】
よって、暗い場所で、光源104を点灯し、必要最小限の情報を表示することが可能なだけではなく、必要がある時のみには光源301も点灯し、多くの情報を表示することが可能である。よって、無駄に光源の電力を消費することが防止出来る。
【0098】
〔実施例3〕
更に実施例1の吸収層105を光電変換素子で置き換えることが出来る。
【0099】
ここで、光電変換素子とは、光を吸収し電気エネルギに変換する、いわゆる太陽電池等である。
【0100】
この構成にすると、光電変換素子は吸収層としても働くので、実施例1と同様の動作をし、同様の効果を得るとともに、明るい外光下では、光電変換素子が吸収した光を電気エネルギに変換するので、例えばこの電気エネルギを表示素子の駆動する電力に用いることが可能になる。よって、この表示素子を含む表示装置の消費電力が減る。
【0101】
〔実施例4〕
実施例1では、光源104と吸収層105を並べて配置してあるが、このような配置であるとその隣接部分の境界が、反射型表示した際に継ぎ目として見えてしまい、これが気になる場合がある。
【0102】
これを防止するには、偏光分離器103と吸収層105の間に光源を設ければ良い。
【0103】
図4は本実施例の表示装置の概略断面図である。
【0104】
図で、400、401、402以外は図1と同じで同一番号を付して説明を省略する。
【0105】
図で、破線で囲んだ400が本実施例の表示装置である。
【0106】
401は光源で、ここでは白熱電球を用いているが、当然ながら他の種類の光源でも構わない。そして、光源401のの光の強さは、透過偏光軸可変素子102の一部を照射出来る程度の弱いもので良い。
【0107】
402は吸収材で、透過偏光軸可変手段102の全体に対応して配置される。
【0108】
ここで、光源401と吸収材402との色や反射率が異なっていても構わない。
【0109】
以上の構成となっているので、明るい外光下で反射型表示を行なっても継ぎ目が見えず、暗い所では、光源401を点灯させることにより、透過偏光軸可変手段102の一部分が背面より光が照射されるので実施例1と同様に透過型表示することが出来る。
【0110】
よって、実施例1と同様の効果が得られるとともに、継ぎ目の無い表示が得られる。
【0111】
〔実施例5〕
更に実施例2でも、光源104と光源301を並べて配置してあるが、このような配置であるとその隣接部分の境界が、透過型表示した際に継ぎ目として見えてしまい、これが気になる場合がある。
【0112】
これを防止するには、偏光分離器103と光源301の間に光源を設ければ良い。
【0113】
図5は本実施例の表示素子の概略断面図である。
【0114】
図で、500、501、502以外は図3と同じで同一番号を付して説明を省略する。
【0115】
図で、破線で囲んだ500が本実施例の表示装置である。
【0116】
501は光源で、ここではELを用いているが、当然ながら他の種類の光源でも構わない。
【0117】
光源501は透過偏光軸可変手段102の全体に対応して配置される。
【0118】
502は別の光源で、ここでは白熱電球を用いているが、これについても他の種類の光源でも構わない。
【0119】
以上の構成となっている。よって、明るい外光下では、実施例2と同様に一部あるいは全面で反射型表示をすることが可能である。暗い場所では、光源502を点灯させることで、一部分を透過型表示させる可能となり、光源502を消灯し、光源501を点灯することで、全面で透過型表示させる可能となり、実施例2と同様の効果が得られるとともに継ぎ目の無い表示が得られる。
【0120】
〔実施例6〕
実施例4の光吸収材402を光電変換素子で置き換えることによって、実施例3と同様の効果が得られるとともに継ぎ目の無い表示が得られ、更に光電変換素子の面積が広くなって、発生出来る電気エネルギ量が増し、この表示素子を含む表示装置の消費電力を更に減らせる。
【0121】
以上、実施例1〜6で、本発明の表示素子について説明した。
【0122】
実施例1〜6では、黒表示と白表示のみについて説明したが、これらの実施例の表示素子で中間調表示を行なえることや、これらの実施例の表示素子をカラー表示素子に適用できるのは当然である。
【0123】
更に、透過偏光軸可変光学素子として、TN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。
【0124】
〔実施例7〕
本実施例は本発明の表示装置にかかるものである。
【0125】
表示装置に実施例1〜6で説明した表示素子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、暗い所では、必要な情報を透過型表示することが可能となる。
【0126】
図6は本実施例の表示装置のブロック図を示す。
【0127】
図6で、破線で囲んだ600が本実施例の表示装置である。
【0128】
四角で囲んだ100は実施例1の図1で説明した表示素子100で、104は光源、105は光吸収層である。102U、102Lはそれぞれ透過偏光軸可変素子102の光源104に対応した表示部分、光吸収層105に対応した表示部分である。
【0129】
ここで、表示部分102U、102Lは独立に表示可能ないわゆる2画面構成となっている。即ち、透過偏光軸可変素子102には、複数本の信号電極(図では、代表して1箇所に記号Sを付した。)群が形成されているが、表示部分102Uと102Lの境界で、上下分離してあり、それぞれ上と下端に引き出されている。そして、数本の走査電極(図では、代表して1箇所に記号Cを付した。)群が形成されていて、左端に引き出されている。そして、信号電極と走査電極の交差部分が表示画素となる。なお、本実施例ではTN液晶素子としているが、無論、他の液晶素子であっても構わない。更に、信号電極と走査電極の交差部分にスイッチ素子及び画素電極を設けた、いわゆるアクティブマトリクス液晶素子でも構わない。そして、更に信号電極と走査電極の交差部分の形状が特定の表示パターン(例えば複数の7セグメント表示)を表示する為の形状であっても構わない。
【0130】
図6で、601U、601Lはそれぞれ上下に引き出された信号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、602U、602Lは走査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。なお、Yドライバ602Uは表示部分102Uに、Yドライバ602Lは表示部分102Lに対応した走査電極群に駆動波形を印加する。
【0131】
603は制御回路で、Xドライバ601U、601LとYドライバ603U、602Lの動作を制御する制御信号を発生する。
【0132】
604は表示制御信号で、制御回路603に入力する。
【0133】
表示制御信号604の状態によって、制御回路603はXドライバ601U、601LとYドライバ603U、603Lに与える制御信号を変える。
【0134】
例えば、表示制御信号604の状態がある状態(これを"3"とする。)の時は、表示部分102U及び表示部分102Lの両方を表示させる制御信号を発生し、表示制御信号604の状態が他のある状態(これを"1"とする。)の時は、表示部分102Uを表示させ、表示部分102Lは表示させない制御信号を発生し、表示制御信号604の状態が更に他のある状態(これを"0"とする。)の時は、表示部分102Uと表示部分102Lの両方とも表示させない制御信号を発生する。
【0135】
ここで、表示制御信号604の状態が"1"の時、Xドライバ601LとYドライバ603Lの出力する電圧が総て同じ電圧であることが望ましく、表示制御信号604の状態が"0"の時は、これに加えてXドライバ601UとYドライバ603Uの出力する電圧が総て同じ電圧であることが望ましく、本実施例ではそのような制御信号を出力しているものとする。
【0136】
605は光源104用の電源回路であり、606は点灯制御信号で、電源回路605に入力する。
【0137】
点灯制御信号606の状態がある状態(これを"1"とする。)の時は、電源回路605が能動状態となって、光源104を点灯する。そして、点灯制御信号606の状態が他のある状態(これを"0"とする。)の時は、電源回路605が非能動状態となって、光源104を消灯する。
【0138】
本発明の表示装置は以上の構成になっている。
【0139】
よって、暗い所では、点灯制御信号606を"1"とすることによって、光源104は点灯状態となる。よって、表示部分102Uが透過型表示となる。
【0140】
ここで、表示制御信号を"3"として全面で表示をさせておいても構わないが、暗い所なので表示部分102Lは殆ど見えない。よって、表示部分102Lを駆動する電力を削減する為に、表示制御信号を"1"とし、表示部分102Uだけを駆動し表示した方がより好ましい。
【0141】
また、明るい外光下では、点灯制御信号606を"0"とすることによって、光源104は消灯状態となる。
【0142】
そして、表示制御信号を"3"とすることによって、表示部分102U、102Lで反射型表示がなされる。
【0143】
ここでも、多くの情報を必要としない場合には、表示制御信号を"1"とすることによって、消費電力を削減出来る。
【0144】
以上述べたように、本実施例の表示装置によれば、表示装置で消費する電力を必要最小限に出来る。
【0145】
なお、本実施例では実施例1で説明した表示素子100を用いた例を挙げたが、実施例2〜6で説明した表示素子を用いても良い。例えば、実施例2で説明した図3の表示素子300を用いる場合には、図3の光源301を点灯させる電源を用意しこれを制御すれば良い。即ち、暗い所で、全面表示する時に、光源104と光源301を両方ともに点灯させれば良い。
【0146】
実施例3〜6で説明した表示素子についても、同様であるが、今迄の説明からこれらの具体的な用い方や制御の仕方を容易に具現出来るので説明を省略する。
【0147】
以上、実施例1〜6で説明した表示素子を用いた表示装置が具現出来、よって実施例1〜6で説明した効果が得られる。
【0148】
〔実施例8〕
本実施例は本発明の電子機器にかかる実施例である。
【0149】
実施例7で述べた液晶装置は、明るくしかも低消費電力である。そして、暗い所で見る時に、透過型表示される部分が少なく、光源で消費される電力が最小限で済む。よって、いたるところに持ち歩かれることの多い、電池駆動の携帯情報機器等の表示手段に適しており、特に通信機能を持った携帯情報機器に最適である。
【0150】
そこで電子機器の代表として、この通信機能を持った携帯情報機器を例に説明する。
【0151】
図7は、通信機能を持った携帯情報機器のブロック図である。
【0152】
図で、破線で囲んだ600は図6の表示装置600で、表示装置600の構成要素は、図6と同じで同番号を付して説明を省略し、また以下の説明に不要な構成要素については図示することを省略してある。
【0153】
701は中央制御ユニット(以後、CPUと呼ぶ。)、
702はアンテナ、703は送・受信回路、
704は読みだし専用メモリ(以後、ROMと呼ぶ。)、
705は読み書き両用メモリ(以後、RAMと呼ぶ。)、
706はキーボード等の入力装置、
707はスピーカ等の発音素子(あるいは振動する振動素子)、
708はフロッピー・ディスク等の着脱可能な記録媒体である。
【0154】
本発明の電子機器(通信機能を持った携帯情報機器)の構成は以上のようになっている。
【0155】
ここで、動作の概略説明をする。
【0156】
まず、この電子機器に向かって発信された電波が無い状態では、CPU701が出力する表示制御信号606は"1"、CPU701が出力する点灯制御信号606は"0"になっている。
【0157】
即ち、表示部分102Uのみが、表示を行なっている。そして、表示内容は例えば、時刻表示等である。
【0158】
ここで、夜間、車の中等で暗い場合には、入力装置706で所定の操作1をして、CPU701が出力する点灯制御信号606が"1"にすることによって、光源用電源605が能動となり光源104(図示せず。)が点灯し、表示部分102Uだけが透過型表示になり、時刻等を見ることが出来る。
【0159】
ここで、見終った時に入力装置706で所定の操作2をして、CPU701が出力する点灯制御信号606が"0"にすることによって、光源用電源605が非能動となり光源104が消灯する。
【0160】
次に、この電子機器に向かって発信された電波があると、アンテナ702及び送・受信回路703でこれを受信し、受信内容をCPU701に渡す。
【0161】
するとCPU701は、着信した旨を、発音素子707で発音して知らせる。
【0162】
同時に、CPU701は、表示部分102Uに表示を行うが、受信内容の内の一部、例えば表題のみを表示する。
【0163】
使用者は、この例えば表題を見ることが出来る。
【0164】
ここで、夜間、車の中等で暗い場合には、入力装置706で所定の操作1をして、CPU701が出力する点灯制御信号606を"1"にすることによって、表示部分102Uだけが透過型表示になり、表題を見ることが出来る。
【0165】
そして、表題の内容から受信内容を総て見る必要がある場合には、車のルームライト等を付け明るくし、入力装置706で所定の操作3をして、CPU701が出力する点灯制御信号606を"0"、CPU701が出力する表示制御信号604を"3"にする。すると、光源用の電源605を非能動となり、光源104が消灯し、表示部分102U、102Lの総てが反射型表示となって、受信内容を総て見ることが出来る。
【0166】
見終った後は、入力装置706で所定の操作4をして、表示制御信号604を"1"にする。
【0167】
すると、表示部分102Uのみが表示されるが、表示内容は例えば、元の時刻等の表示に切替わる。
【0168】
なお、受信内容を保存したい場合は、入力装置706でこの保存の為の所定の操作5をして、着脱可能な記録媒体708に保存出来る。
【0169】
以上の動作をする。
【0170】
なお、これらの動作はROM704に格納されているプログラムで制御され、RAM705はこれらの制御で必要なデータやプログラムを一時的に格納するのに用いる。
【0171】
以上の動作をする。
【0172】
よって、表示部分102Uのみが常に表示され、表示部分102Lは必要に応じて表示される。更に表示部分102Uのみがこれも必要に応じて透過型表示を行うことが出来る。言い換えれば、その部分に対応した光源が発光する。
【0173】
以上のように、必要最小限の情報のみを、常時、反射型表示し、かつ必要に応じて多くの情報を表示することが可能となる。また、暗い所では必要最小限の情報のみを透過型表示することが出来る。
【0174】
ここで、本実施例では、図1に示した表示素子100を含む図6の表示装置600を用いたものを例にしてあるが、例えば実施例2の図3に示した表示素子300を含む表示装置を用いても無論良く、この場合には、暗い場所で必要に応じて全面で透過型表示を行うことが出来るようになる。
【0175】
更に、実施例3〜6で説明した表示素子を含む表示装置を用いることによって、実施例3〜6で説明した効果が得られる。
【0176】
なお、CPU701は、着信した旨を発音素子707で発音して知らせると同時に光源用の電源605を自動的に能動するようになっていても構わず、あるいは選択的にそのように設定出来るようになっても構わない。
【0177】
また、この電子機器に向かって発信された電波が無い時で、時刻表示等も不要な場合には、表示制御信号604を"0"とし、表示部分102Lに関しても駆動を停止出来るようにしても構わず、あるいは選択的にそのように設定出来るようになっても構わない。
【0178】
更に、本実施例を構成する諸回路は、電子機器の用途に応じて取捨選択すれば良い。
【0179】
例えば、本実施例では、無線通信機能としてアンテナ702と送・受信回路703を具備するが、有線通信機能を持たせるには、有線通信用の送・受信回路を具備させれば良い。
【0180】
また、身体に振動を感じさせる振動素子を発音素子707の代わりに使用し、あるいは併用しても良い。
【0181】
更に、着脱可能な記録媒体708も用途によっては除いても良い。
【0182】
更にまた、他の機能を更に付加しても無論良い。例えば、ナビゲーション機能を持たせるために必要な現在位置検出回路等を付加しても構わない。
【0183】
〔実施例9〕
実施例8で、更に、入力装置706の形状は任意の形状であっても当然良い。
【0184】
例えば、対向する一対の透明部材のそれぞれ内面に1ないし複数の透明電極を形成してあり、この透明部材を一方から押した時に透明電極同士が接触して導通する、いわゆる、タッチ・キーであっても良い。
【0185】
図8は、図7の入力表示706の一部をタッチ・キーで置き換えた、実施例8の電子機器の表示装置600部分とその表示内容を示す図である。
【0186】
そして図の(a)から(d)は、上から下に順に操作手順を示す。
【0187】
図8で、600は図7の表示装置600で、102U、102Lはそれぞれ表示装置600の上と下の表示部分を示す。
【0188】
800はタッチ・キーで、白抜きのクロスハッチングで示す。
【0189】
タッチ・キー800は、表示装置600の少なくとも表示部分102Uの一部を覆うように前面(図では手前)に配置されている。なお、例えば表示部分102U、102Lの全体を覆うように配置しても良い。
【0190】
ここで、構成に関する番号は、図8(a)のみに代表して付してある。
【0191】
801〜806は表示内容である。
【0192】
ここでまず、この電子機器に向かって発信された電波が無い状態を、図8(a)で示す。
【0193】
表示部分102Uのみが、表示を行なっている。そして、表示内容801を表示する。即ち、時刻「AM7:45」を表示する。
【0194】
次に、この電子機器に向かって発信された電波があった時には、図8(b)で示す状態に変化する。即ち、表示内容802と803を表示する。
【0195】
ここで、表示内容802は受信内容の表題「緊急」を表示する。
【0196】
よって、使用者は表題を見ることが出来る。
【0197】
これと同時に、タッチ・キー800に対応した位置に表示内容803が表示され、操作を示す「全復」を表示する。ここで「全復」は、「全面表示に切り替える/復帰する」の2つの操作をそれぞれ意味する。
【0198】
ここで、タッチ・キー800の「復」が表示された部分を押すと、図8(a)で示すの表示状態に復帰する。即ち、受信内容の表題より全文を見る必要が無い場合である。
【0199】
一方、「全」と表示している部分をタッチ・キー800を押せば、図8(c)で示す状態に変化する。即ち、表示内容804と805を表示する。
【0200】
ここで、表示内容804は受信内容の全文「火災が<中略>急行せよ。」を表示する。
【0201】
よって、使用者は全文を見ることが出来る。
【0202】
これと同時に、タッチ・キー800に対応した位置に表示内容805が表示され、操作を示す「復」を表示する。ここで「復」は、「復帰する」操作を意味する。
【0203】
そして、「復」」と表示している部分をタッチ・キー800を押せば、図8(d)で示す状態に変化する。即ち、表示内容806を表示する。ここで表示内容806は、時刻「AM7:46」表示である。即ち、図8(a)の状態に復帰する。
【0204】
以上のように動作する。
【0205】
ここで、実施例1〜6で述べた表示素子は明るい表示を行うので、タッチ・キー800を載せても視認性はあまり悪くならずに、このような構成が可能となる。
【0206】
よって、実施例8の電子機器と同様の効果が得られるとともに、操作指示表示されたタッチ・キーでの操作が可能であり、操作性が向上し、更に入力装置706の一部がタッチ・キーとなっているので、その分、入力装置706を構成する他のスイッチ等が減らせ、電子機器の外観設計等に自由度が増し見栄え、取り扱いの良い電子機器を提供することが出来る。
【0207】
【発明の効果】
本発明の表示素子によれば、第1の光源で照射される部分だけ透過型表示をすることが出来、暗い場所で、必要最小限の情報を表示可能となると共に表示第1の光源の光量、電力が減らせる。
【0208】
本発明の表示素子によれば、必要に応じて、第1の光源と第2の光源を点灯することによって、暗い場所で、多くの情報を表示可能となる。
【0209】
本発明の表示素子によれば、明るい外光下では、光電変換素子で外光の一部を電力に変換出来、例えば表示素子の駆動電力に用いることによって、消費電力を減らせる。
【0210】
本発明の表示素子によれば、第3の光源で照射される部分だけ透過型表示をすることが出来、暗い場所で、必要最小限の情報を表示可能となると共に表示第1の光源の光量、電力が減らせる。また、反射型表示をする場合に表示内に継ぎ目が見えずに見易い表示が出来る。
【0211】
本発明の表示素子によれば、必要に応じて、第4の光源を点灯することによって、暗い場所で、多くの情報を表示が可能となる。またこの時、表示内に継ぎ目が見えずに見易い表示が出来る。
【0212】
本発明の表示素子によれば、光電変換素子の面積を大きくすることが出来、外光の一部を電力により多く変換出来、例えば表示素子の駆動電力に用いることによって、更に消費電力を減らせる。
【0213】
本発明の表示素子によれば、制御が容易で安価な過偏光軸可変手段が得られる。
【0214】
本発明の表示素子によれば、前記透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液晶素子であることを特徴とする。
【0215】
このようにすれば、より好ましい応答速度、コントラストが得られる。
【0216】
本発明の表示素子によれば、製造が容易な前記第1の偏光分離手段が得られる。
【0217】
本発明の表示装置によれば、、暗い場所で、必要最小限の情報を透過型表示で表示可能であり、必要に応じて多くの情報を表示することも可能となって、光源の電力及び透過偏光軸可変手段を制御するのに要する電力を減らすことが出来る。
【0218】
本発明の電子機器によれば、切り替え手段によって、必要最小限の情報を表示と多くの情報を表示することが、利用者の都合で可能となって、不必要な電力を抑えることが出来、特に電池駆動の電子機器では、電池寿命を延ばせる。
【0219】
本発明の電子機器によれば、切り替え手段の操作性が向上し、電子機器の外観の見栄えも良くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の表示素子の概略断面と光路を示す図。
【図2】実施例1の表示素子100の概略断面図と他の光路を示す図。
【図3】実施例2の表示素子300の概略断面図。
【図4】実施例3の表示装置400のブロック図。
【図5】実施例5の表示素子500の概略断面図。
【図6】実施例7の表示装置600のブロック図。
【図7】実施例7の通信機能を持った携帯情報機器のブロック図。
【図8】実施例9の図7の入力表示706の一部をタッチ・キーで置き換えた、実施例8の電子機器の表示装置600部分とその表示内容を示す図。
【符号の説明】
100・・・・表示素子。
101・・・・偏光分離器、偏光板。
102・・・・透過偏光軸可変光学素子(TN液晶素子)。
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・・・・光源。
105・・・・光吸収層。
106・・・・(1/4)波長板。
107・・・・光路。
108・・・・光路。
109・・・・光路。
110・・・・光路。
Claims (6)
- 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源及び光吸収部材とを備える表示素子であって、
前記第1の偏光分離手段は、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段と反対側から入射した光のうち第1の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に透過させ、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段と反対側から入射した光のうち前記第1の方向と直交する第2の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に透過させず、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段側から入射した光のうち前記第1の方向の成分を前記第2の偏光分離手段と反対側に透過させ、前記透過偏光軸可変手段に対して前記第2の偏光分離手段側から入射した光のうち前記第2の方向の成分を前記第2の偏光分離手段と反対側に透過させない偏光分離手段であり、
前記第2の偏光分離手段は、前記透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち、第3の方向の成分を前記光源及び前記光吸収部材側に透過させ、前記第3の方向と直交する第4の方向の成分を前記透過偏光軸可変手段側に反射し、前記光源側から入射した光のうち前記第4の方向の成分を透過せず、前記光源側から入射した光に対して前記透過偏光軸可変手段側に前記第3の方向の成分を出射する偏光分離手段であり、
前記光源からの光による透過型表示を行う領域と、前記光吸収部材が設けられて反射型表示を行う領域とが並んで配置されていることを特徴とする表示素子。 - 請求項1記載の表示素子において、前記透過偏光軸可変手段が液晶素子であることを特徴とする表示素子。
- 請求項1または2記載の表示素子において、前記光吸収部材が、光電変換素子であることを特徴とする表示素子。
- 請求項1ないし3記載の表示素子において、前記光源が、前記光吸収部材と並べて配置されていることを特徴とする表示素子。
- 請求項1ないし4記載の表示素子と、前記光源からの光による透過型表示を行う表示部分及び前記光吸収部材が設けられて反射型表示を行う表示部分とを備え、
前記2つの表示部分のうち一方の表示部分の表示を選択的に行うことを特徴とする表示装置。 - 請求項5記載の表示装置を備え、前記2つの表示部分を切り替える切り替え手段を有することを特徴とする電子機器。
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