JP4116741B2 - 表示装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置及びそれを用いた電子機器に関し、特に外光を反射して表示を行う反射型の表示装置、及び外光を反射して表示を行う反射型と光源光を透過して表示を行う透過型との両用可能な半透過反射型の表示を行う表示装置及びそれを用いた電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶パネルを用いた表示装置には、外光を用いて表示を行う反射型と、液晶パネルの背面から光を照射する透過型とがある。
【0003】
ここで、反射型による表示装置の場合には、暗所では外光の光量が減少するため、表示が見え難くなってしまう。一方、透過型による表示装置の場合には、明所、暗所によらずに光源の分だけ電力消費量が大きくなり、特に電池によって動作される携帯用の表示装置等には適していない。
【0004】
そこで、反射型と透過型との両用可能な半透過反射型による表示装置がある。この表示装置では、明所で使用する場合、表示画面から入射する外光を装置内部に設けられた光反射板で反射しつつ、その光路上に配置された液晶、偏光板等の光学素子を用いて表示画面から出射する光量を画素毎に制御し、反射型表示を行っている。
【0005】
一方、当該表示装置を暗所で使用する場合には、液晶パネルの裏面側からバックライト等の内蔵光源により光源光を照射しつつ、前述した液晶、偏光板等の光学素子を用いて、表示画面から出射する光量を画素毎に制御し、透過型表示を行っている。
【0006】
また、表示装置では、液晶パネル内に充填された液晶に、TN(Twisted Nematic)液晶やSTN(Super-Twisted Nematic)液晶等を使用して、画素に印加する電圧の有無によって、液晶の偏光軸を回転させて透過偏光軸を可変にしている。
【0007】
また、本発明者らは、前記偏光板に、所定方向の直線偏光成分を有する光を反射し、これとほぼ垂直方向の直線偏光成分を有する光を透過させる反射偏光板を用いることにより、反射型表示時の明るさを改善したものを特願平11−023719号にて出願している(以下、先行技術という)。
【0008】
さらに、カラー表示を行う場合には、液晶パネルの内面にカラーフィルタを設け、反射した光を該カラーフィルタを通過させることにより着色してカラー表示を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した先行技術による表示装置では、反射型表示を行う場合、入射した光が光反射板で反射して出射されるとき、液晶パネルと光反射板との間に挟持された部材によって短波長成分が吸収されて黄色に着色されてしまう。さらに、液晶パネルと光反射板との間には種々の偏光部材が挟持されているためにこの厚さが厚くなり、この厚みによって短波長成分を有する光がより吸収されてしまい入射された光が黄色味を帯びて着色されてしまう。
【0010】
このため、表示装置によってカラー表示を行う場合には、黄色を帯びた色が表示されて鮮明なカラー表示を行うことができないという問題がある。
【0011】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、反射型表示、半透過反射型のいずれの表示態様であっても明るく鮮やかなカラー表示を実現することのできる表示装置及びそれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の半透過反射型の表示装置は、基板間に液晶を挟んでなる液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に設けられた第1の偏光手段と、前記液晶パネルの他方の側に設けられた光反射手段と、前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置されており前方散乱特性を有する光拡散手段と、
前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置された第2の偏光手段とを有する半透過反射型の表示装置において、前記第1の偏光手段と前記光拡散手段との間には赤色系、緑色系および青色系の着色領域を有するカラーフィルタが設けられており、前記光拡散手段と前記光反射手段との間には透光性の導光体を有する照明装置が設けられており、反射型表示の際に、前記光反射手段で反射され、前記導光体及び前記光拡散手段を通過し、前記第1の偏光手段から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止するように、前記カラーフィルタは、白色点の色度を(0.310,0.316)とし、前記赤色系、前記緑色系、前記青色系の着色領域の色度をそれぞれR(xr,yr),G(xg,yg)、B(xb,yb)とし、前記白色点と前記Rとの距離、前記白色点と前記Gとの距離及び前記白色点と前記Bとの距離をそれぞれRr,RgおよびRbとした場合に、1.6<Rr/Rg<3.8、且つ1.6<Rb/Rg<3.8の関係を満たすことを特徴とする。
【0013】
本発明の表示装置によれば、カラーフィルタの各色における色度を上述の如く設定することにより、カラーフィルタに入射される反射光を白色にすることができ、表示装置から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止し、鮮明なカラー表示を行うことができる。
【0014】
また、本発明の一の態様においては、液晶パネルと、前記光反射手段との間には入射光をその偏光成分に応じて分離する第2の偏光手段が設けられていることを特徴とする。
【0015】
本態様の表示装置によれば、液晶パネルを透過してきた外光を第2の偏光手段によって偏光分離することによって明暗表示を行う。
【0016】
第2の偏光手段としては、第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ吸収する偏光手段を採用することが好ましい。
【0017】
このような偏光手段を採用することにより、液晶パネルを透過した外光を第2の偏光手段によって吸収させることにより暗表示を行い、第2の偏光手段に透過させその後反射させることにより明表示ができるため、非常にコントラスト特性に優れた表示が実現できる。
【0018】
本発明の他の態様においては、前記第2の偏光手段と、前記光反射手段との間に設けられており第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ反射する反射偏光子を有してなり、前記反射偏光子の透過軸と前記第2の偏光手段の透過軸とがほぼ一致してなることを特徴とする。
【0019】
本態様による表示装置によれば、入射した光のうち反射偏光子の透過軸方向と等しい偏光方向の光は反射偏光子を透過する。一方、反射偏光子の反射軸と等しい偏光方向の光は反射偏光子によって反射される。そして光反射手段により反射され再び反射偏光子に戻ってくる。そしてこの反射を繰り返すうちにいずれは反射偏光子を透過する。つまり、入射した光のほとんどが反射偏光子の透過軸方向と等しい偏光方向の光として第2の偏光手段に向けて出射されることとなる。そしてその光は、反射偏光子の透過軸と、透過軸が平行に設定された第2の偏光手段を透過して液晶パネルに向けて出射することとなる。そのため、入射される光の利用効率が非常に優れた反射型表示が実現する。
【0020】
また、前記第2の偏光手段は、第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ反射する反射偏光子であることが好ましい。
【0021】
さらに、本発明の他の態様によれば、透光性の導光体及び該導光体に光を導入可能な光源を有する照明装置を更に備えており、前記照明装置は、前記光拡散手段と前記光反射手段との間に配置されてなることを特徴とする。
【0022】
本態様による表示装置は、暗いときには光源光による透過表示を行い、明るいときには外光による反射型表示を行うことが可能である、いわゆる半透過反射型の表示装置に係わるものである。本態様の表示装置によれば、パララックス、或いは混色が生じない反射型表示が可能な半透過反射型の表示装置が実現する。更には、透過型表示の際にも前方散乱特性を有する光拡散手段によって光源からの出射光が充分に拡散されるため、液晶パネルに均一に光を照射できるという効果もある。
【0023】
また、本発明の電子機器は、基板間に液晶を挟んでなる液晶パネルと、前記液晶パネルの一方の側に設けられた第1の偏光手段と、前記液晶パネルの他方の側に設けられた光反射手段と、前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置されており前方散乱特性を有する光拡散手段と、前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置された第2の偏光手段とを有する半透過反射型の表示装置を備える電子機器において、前記第1の偏光手段と前記光拡散手段との間には赤色系、緑色系および青色系の着色領域を有するカラーフィルタが設けられており、前記光拡散手段と前記光反射手段との間には、透光性の導光体を有する照明装置が設けられており、反射型表示の際に、前記光反射手段で反射され、前記導光体及び前記光拡散手段を通過し、前記第1の偏光手段から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止するように、前記カラーフィルタは、白色点の色度を(0.310,0.316)とし、前記赤色系、前記緑色系および前記青色系の着色領域の色度をそれぞれR(xr,yr),G(xg,yg)およびB(xb,yb)とし、前記白色点と前記Rとの距離、前記白色点と前記Gとの距離及び前記白色点と前記Bとの距離をそれぞれRr,RgおよびRb とした場合に、1.6<Rr/Rg<3.8、且つ1.6<Rb/Rg<3.8の関係を満たすことを特徴とする
【0024】
本発明の電子機器によれば、色混じりのないカラー表示を実現することができる。
【0025】
次に、図2、図3を参照しつつ、本発明による表示装置の表示原理について詳細な説明を行う。尚、以下には半透過反射型の表示装置の例を示すが、反射の表示原理は、反射型の表示装置でも変わらない。
【0026】
この液晶表示装置には、透過偏光軸可変光学素子としてTN液晶パネル140を使用している。また、TN液晶パネル140の上側には、上側偏光板130が設けられ、TN液晶パネル140の下側には、RGB(赤、緑、青)からなるカラーフィルタ150、下側偏光板160、光拡散板170および反射偏光板180が順次設けられている。さらに、反射偏光板180の下側には、光源となるバックライト190、光反射板200が順に設けられている。
【0027】
なお、上側偏光板130の透過軸と下側偏光板160の透過軸とはほぼ直交する関係となり、下側偏光板160の透過軸と反射偏光板180の透過軸とは平行関係にある。また、光拡散板170はヘイズ値Hを有する前方散乱を行うものである。
【0028】
また、左側の141はTN液晶パネル140に電圧を印加していない電圧無印加領域を示し、右側の142は電圧を印加する電圧印加領域を示している。
【0029】
このように構成される表示装置について、次に反射型表示の動作について図2を参照しつつ説明する。
【0030】
始めに、外部から入射した光がTN液晶パネル140の電圧無印加領域141を通る場合について述べる。
【0031】
表示装置の外部から入射される入射光111は、上側偏光板130によって紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光のみが透過され、その後この光はTN液晶パネル140の電圧無印加領域141によって偏光方向がほぼ90゜ねじられた紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光となり、カラーフィルタ150、下側偏光板160、光拡散板170および反射偏光板180を紙面に垂直な方向の直線偏光成分として透過し、透明なバックライト190を通過し光反射板200に達して反射する。そして、光反射板200で反射した光のうち、紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光112のみが再びバックライト190、反射偏光板180、光拡散板170、下側偏光板160、カラーフィルタ150を透過し、電圧無印加領域141によって偏光方向がほぼ90°ねじられて紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光となり、この光が出射光113として出射される。
【0032】
また、光反射板200で反射する光には、紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光112ばかりでなく、紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光114も含まれている。このため、この光114は、反射偏光板180によって反射され、再び光反射板200で反射されて偏光方向が変えられ、一部が紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光115となって反射偏光板180を通過する。これを繰り返すことにより、光を有効利用することができ、上側偏光板130から出射される出射光113は、反射偏光板180を使用しない場合に比べて約1.6倍程度明るくすることができる。
【0033】
ここで、入射光111と出射光113とでは色の異なったカラーフィルタ150を通過するように見えるが、下側偏光板160と反射偏光板180との間に光拡散板170を設けているため、該光拡散板170を通過する際に各色のカラーフィルタ150を通過した光が拡散される。このため、光反射板200で反射した光は、赤、緑、青が混ざり合って特定の色が強く着色することはない。この結果、上側偏光板130から出射される光113は、光反射板200で反射した光が通過するカラーフィルタ150の色に着色される。
【0034】
次に、外部から入射した光がTN液晶パネル140の電圧印加領域142を通る場合について述べる。
【0035】
表示装置の外部から入射した入射光116のうち、上側偏光板130によって紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光のみが透過され、その後この光はTN液晶パネル140の電圧印加領域142によって偏光方向を変えずに通過し、カラーフィルタ150を通過し、下側偏光板160によって吸収されて暗くなる。
【0036】
このように、電圧無印加領域141においては、反射偏光板180によって表示装置に入射される光を有効的に利用でき、光反射板200によって反射された光がカラーフィルタ150にて着色した出射光113となって出射される。一方、電圧印加領域142においては、下側偏光板160により光が吸収され暗くなる。
【0037】
次に、透過型表示の動作について図3を参照しつつ説明する。
【0038】
始めに、バックライト190から出射した光がTN液晶パネル140の電圧無印加領域141を通る場合について述べる。
【0039】
バックライト190から発生する光源光のうち、紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光121は、反射偏光板180、光拡散板170、下側偏光板160、カラーフィルタ150を通過し、TN液晶パネル140の電圧無印加領域141によって偏光方向がほぼ90°ねじられた紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光となり、この光が上側偏光板130から出射光122として出射される。
【0040】
また、バックライト190からの光源光には、紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光121のみでなく、紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光123も含まれている。このため、この光123は、反射偏光板180によって反射され、光反射板200で反射されて偏光方向が変えられ、一部が紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光124となって反射偏光板180を通過する。これを繰り返すことにより、光を有効利用することができ、出射光122を明るくすることができる。
【0041】
次に、バックライト190からの光源光がTN液晶パネル140の電圧印加領域142を通る場合について述べる。
【0042】
バックライト190の光源光のうち、紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光125は、反射偏光板180、光拡散板170、下側偏光板160、カラーフィルタ150を通過し、その後この光はTN液晶パネル140の電圧印加領域142によって偏光方向を変えずに通過し、上側偏光板130によって吸収され暗くなる。
【0043】
また、バックライト190からの光源光のうち、紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光126は、反射偏光板180によって反射され、光反射板200で反射されて偏光方向が変えられ、一部が紙面に垂直な方向の直線偏光成分を有する光127となって反射偏光板180を通過する。しかし、この光127もTN液晶パネル140の電圧印加領域142によって偏光方向を変えずに通過し、上側偏光板130によって吸収され暗くなる。
【0044】
このように、TN液晶パネル140の電圧印加・無印加の組み合わせにより、カラーフィルタ150によって着色された出射光113,122を出射する。
【0045】
しかも、本発明による表示装置では、光拡散板170と光反射板200とを設けているから、図2に示す入射光111のように、紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光は、カラーフィルタ150の例えば赤を通過することにより、赤に着色されて下側偏光板160、光拡散板170、反射偏光板180およびバックライト190を通って光反射板200に達する。この赤色の光は、光拡散板170を通過する際に、前方散乱されているから、光反射板200に達する光は、赤のカラーフィルタ150を通過した光のみでなく、緑、青を通過した緑、青の着色を受けた光が混じり合うこととなり、白色光に近づく。このため、光反射板200で反射される光112は、図2では赤色であるように思われるが、実質的には光拡散板160で拡散された他色(緑、青)の着色を受けた光も同様にして反射するため、反射光は白色となる。そして、この白色光は、再びバックライト190、反射偏光板180、光拡散板170および下側偏光板160を通ってカラーフィルタ150のうち特定の色(例えば、緑)を通過して液晶パネル140、上側偏光板130を透過して出射される光は緑に着色される。
【0046】
しかも、本発明による表示装置では、光拡散板170および光反射板200を設けているから、図2に示す入射光111のように、紙面に平行な方向の直線偏光成分を有する光は、カラーフィルタ150の例えば赤を通過することにより、赤に着色されて下側偏光板160、光拡散板170、反射偏光板180およびバックライト190を通って光反射板200に達する。この赤色の光は、光拡散板170を通過する際に、前方散乱されているから、光反射板200に達する光は、赤のカラーフィルタ150を通過した光のみでなく、緑、青を通過した緑、青の着色を受けた光が混じり合うことになり、白色光に近づくことが望ましい。しかし、カラーフィルタ150と光反射板200との間には下側偏光板160、光拡散板170、反射偏光板180、バックライト190等が配設されている。このため、液晶パネル140と光反射板200との間が離れているために短波長成分の光が吸収され、光反射板200から反射される光が黄色味をおびて着色されてしまう。さらに、TN液晶パネル140から反射偏光板180までの間に介在した部材、カラーフィルタ150、下側偏光板160、光拡散板170、反射偏光板180およびバックライト190が黄色味を帯びて着色されているため、光も黄色に着色されてしまう。
【0047】
そこで、本発明者は、このような不具合を生じるカラーフィルタ150の色度と、反射した光を受けたTN液晶パネル140の表示色における色度を計測した結果、次の表1のような結果を得た。
【0048】
なお、表中の離間寸法Rは白色点(0.310,0.316)から赤色系、緑色系および青色系からなるカラーフィルタの色度R,GおよびB間での距離を示している。
【0049】
C光源で測定した時の色度の座標をR(xr,yr)、G(xg,yg)、B(xb,yb)とした場合、離間寸法Rr,Rg,Rbは、
Rr={(xr−0.310)2+(yr−0.316)2}1/2
Rg={(xg−0.310)2+(yg−0.316)2}1/2
Rb={(xb−0.310)2+(yb−0.316)2}1/2
によって算出せれる。
【0050】
【表1】
【0051】
このように、液晶パネル140上における白座標は(0.326,0.358)となっているため、標準の白色座標(0.310,0.316)に比べると、色度上においても薄い黄色に着色されていることが分かった。
【0052】
そこで、発明者は、光反射板200で反射した光を白色座標に近づけるために、カラーフィルタ150の色度を設定して種々の実験を繰り返すことにより、例えば、下記の表2、表3のように設計したカラーフィルタによって白色座標に近づけることを検知した。
【0053】
【表2】
【0054】
【表3】
【0055】
さらに、カラーフィルタの各色の色度設定は、下記の数式(1)を満足するように設定すればよいことを知見した。
【0056】
1.6<Rr/Rg<3.8、かつ1.6<Rb/Rg<3.8・・・(1)
ここで、図4に表1〜表3の結果を図示する。
【0057】
図4(A)はカラーフィルタの色度図であり、図4(B)は表示色の色度図である。また、W0は白色点(0.310,0.316)、W1は従来技術による白表示座標、W2は表2によって得られた白表示座標、W3は表3によって得られた白表示座標をそれぞれ示している。
【0058】
そして、この図4(B)からも分かるように、従来技術による白表示座標W1は白色領域から外れていたが、Rr/RgおよびRb/Rgの値を1.6よりも大きくすることによって、白表示座標は白色領域内に入って白色点W0に近づく。更に、大きくしていくと、白表示座標は白色点W0に近づいていくものの、Rr/Rg>3.8、またはRb/Rg>3.8となると、R,G,Bの座標が白色領域内に入り込んでしまい、赤R、青Bを表示する事ができなくなる。このため、上記の数式(1)の範囲が設定される。
【0059】
そして、カラーフィルタの各色における色度を設定することにより、本発明による表示装置において反射型表示を行う場合、カラーフィルタ150に入射される反射光を白色にすることができ、表示装置から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止し、鮮明なカラー表示を行うことができる。
【0060】
また、カラーフィルタ150が赤、緑、青からなるドットマトリックス表示であれば、マルチカラー表示、さらにはフルカラー表示が可能となる。
【0061】
なお、上記説明では、ノーマリーホワイトモードについて説明したが、ノーマリーブラックモードでも良い。しかも、ノーマリーホワイトモードにおいては、反射型表示、透過型表示のいずれの場合であっても、表示が明るくなるという効果を奏する。
【0062】
また、上記構成による表示装置では、バックライト190を用いた半透過反射型の液晶表示装置を例示したが、これに限らず、バックライト190を省略した反射型の液晶表示装置に適用してもよいことは勿論である。
【0063】
次に、図1ないし図3を用いて、反射偏光板の原理について説明する。図1は反射偏光手段となる反射偏光板の概略斜視図であり、図2、図3はこの反射偏光板を用いた表示装置の概略図である。
【0064】
まず、図1を参照しつつ反射偏光板180の構造について述べる。反射偏光板180は、異なる2つの層1(A層)と2(B層)とが交互に複数積層された積層体構造を有している。ここで、層1,2では、A層1のX方向の屈折率(nAX)とY方向の屈折率(nAY)とは異なり、A層1のY方向の屈折率(nAY)とB層2のY方向の屈折率(nBY)とは実質的に等しくなるように形成されている。
【0065】
従って、この反射偏光板180の上面5に垂直な方向から反射偏光板180に入射した光のうちY方向の直線偏光成分を有する光は、この反射偏光板180を透過し下面6からY方向の直線偏光成分を有する光として出射される。また、逆に反射偏光板180の下面6に垂直な方向から反射偏光板180に入射した光のうちY方向の直線偏光成分を有する光は、この反射偏光板180を透過し上面5からY方向の直線偏光成分を有する光として出射される。ここで、光が透過する方向(Y方向)を透過軸と呼ぶ。
一方、A層1のZ方向における厚みをtA、B層2のZ方向における厚みをtBとし、入射光の波長をλとした場合、
tA・nAX+tB・nBX=λ/2・・・(2)
を満足するように反射偏光板180を形成する。
【0066】
これにより、反射偏光板180の上面5に垂直な方向から反射偏光板180に入射される波長λを有する光のうちX方向の直線偏光成分を有する光は、この反射偏光板180によって反射される。また、反射偏光板180の下面6に垂直な方向から反射偏光板180に入射される光のうちX方向の直線偏光成分を有する光は、この反射偏光板180によって反射する。ここで、光が反射する方向(X方向)を反射軸と呼ぶ。
【0067】
そして、反射偏光板180は、A層1のZ方向における厚みtAおよびB層2のZ方向における厚みtBを種々変化させて、可視光の全波長範囲に亘って前記数式(2)を成立させることにより、単一色だけでなく、白色光全部に亘ってX方向の直線偏光を有する光をX方向の直線偏光を有する光として反射し、Y方向の直線偏光を有する光をY方向の直線偏光を有する光として透過させるものとなる。
【0068】
この反射偏光板180のA層には例えば、ポリエチレンナフタレート(PEN; polyethylene naphthalate)を延伸したものを用い、B層には、ナフサレン・ジ・カルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル(coPEN;copolyester of naphthalene dicarboxylic acid and terephthalic or isothalic acid)を用いることができる。なお、本発明に用いられる反射偏光板180の材質は、これに限定されるものではなく、適宜その材質を選択できる。また、このような反射偏光板は、例えば特表平9−506985号公報等に反射偏光子としてその詳細が開示されている。
【0069】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による実施形態を図面を参照して説明する。
【0070】
1、実施形態
〈第1の実施形態〉
図5は、第1の実施形態によるカラー表示装置10の概略構成図である。表示装置10は、透過偏光軸可変手段としてSTNセル20を使用している。また、STNセル20の上側には、位相差フィルム14および上側偏光板12が順次設けられ、STNセル20の下側には、光拡散板30および下側偏光板15が順次設けられている。また、下側偏光板15の下側には反射偏光板40、光源70および光反射板60が順に設けられている。
【0071】
ここで、光源70はLED(Light Emitting Diode)71を用い、導光体72にて上方に光を出射している。導光体72は、アクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等の透明樹脂、ガラス等の無機透明材料またはそれらの複合体によって、厚さ0.7mm程度に形成されている。また、導光体72の表面には小さな突起が複数個形成され、該各突起の大きさは、可視光の波長が約380nm〜700nm程度であることから、回折による影響を発生させないために、5μm程度以上必要であり、突起が肉眼視で気にならない程度の大きさであるためには300μm以上が望ましい。
【0072】
また、光反射板60は、PETフィルム上にアルミニウム蒸着、銀蒸着されたものや、アルミニウム箔等が用いられる。
【0073】
さらに、STNセル20は、2枚のガラス基板21,22と、シール部材23とからなるセル内にSTN液晶26を封入した構成の液晶パネルによって構成されている。また、ガラス基板21の下面には透明電極24が形成され、ガラス基板22の上面には透明電極25が設けられており、ドットマトリックスを構成している。透明電極24,25は、ITO(Indium Tin Oxide)や酸化錫等によって形成されている。さらに、透明電極24の下面には赤27R・緑27G・青27Bからなるカラーフィルタ27が形成され、透明電極25の電極パターンと一致している。なお、カラーフィルタ27は透明電極24の下面でなく、ガラス基板21と透明電極24の間に形成しても良い。
【0074】
位相差フィルム14は、色補償用の光学異方体として用いられており、STNセル20で発生する着色を補正して白黒表示を可能にしている。
【0075】
なお、本実施形態における反射偏光板40は、図1を用いて説明した反射偏光板180を使用し、該反射偏光板40の透過軸の方向と下側偏光板15の透過軸の方向とはほぼ一致している。
【0076】
さらに、本実施形態によるカラーフィルタ27の赤27R・緑27G・青27Bは、その色度が前記数式(1)を満足するように設定されている。
【0077】
次に、本実施形態による表示装置10の動作を説明する。
【0078】
まず、反射型表示におけるSTNセル20の電圧無印加領域では、外部から入射した光は、上側偏光板12によって所定方向の直線偏光成分を有する光となり、その後STNセル20によって偏光方向が所定角度(例えば、240°)ねじられた直線偏光成分を有する光となり、光拡散板30、下側偏光板15および反射偏光板40を透過し、さらに導光体72を通過して光反射板60で反射される。反射された光は、再び導光体72、反射偏光板40、下側偏光板15および光拡散板30を通過し、STNセル20によって偏光方向が所定角度ねじられた直線偏光成分を有する光が上側偏光板12から出射される。
【0079】
しかも、光反射板60で反射した光のうち、偏光方向が変わった光であっても、反射偏光板40と光反射板60との間で反射を繰り返し、やがて反射偏光板40からSTNセル20に向けて出射されるため、明るい表示を得ることができる。その際、反射した光がカラーフィルタ27を通過すれば、該光を赤・緑・青のいずれかの色に着色することができる。
【0080】
また、STNセル20の電圧印加領域では、外部から入射した光は、上側偏光板12によって所定方向の直線偏光成分を有する光となり、その後STNセル20をこの直線偏光成分を有する光のまま通過し、下側偏光板15によって吸収され暗くなる。
【0081】
次に、透過型表示におけるSTNセル20の電圧無印加領域では、光源70から出射した光は、反射偏光板40により所定方向の直線偏光成分を有する光となって透過し、STNセル20によって偏光方向が所定角度ねじられた直線偏光成分を有する光となり、上側偏光板12を介して出射される。この際、出射光は通過するカラーフィルタ27の色に着色される。
【0082】
一方、STNセル20の電圧印加領域では、光源70から出射した光は、反射偏光板40により所定方向の直線偏光成分を有する光となって透過し、STNセル20をこの直線偏光成分を有する光のまま通過し、上側偏光板12によって吸収され暗くなる。
【0083】
このように、本実施形態による表示装置10では、反射型表示、透過型表示の両方で赤・緑・青の3色からなるカラーフィルタ27によって明るいカラー表示を実現することができる。
【0084】
さらに、本実施形態による表示装置10では、カラーフィルタ27を構成する赤27R・緑27G・青27Bの色度を、前記数式(1)を満足するように設定している。
【0085】
これにより、光反射板60で反射する光を、光拡散板30、下側偏光板15、反射偏光板40、光源70等の影響を受けずに、赤・緑・青を混合した白色光とすることができる。そして、STNセル20に入射される反射光は白色となっているから、表示装置10から出射される光は、通過するカラーフィルタ27の色によってのみ着色される。
【0086】
この結果、反射型表示時にSTNセル20(液晶パネル)の背面側から照射される光を白色光にすることにより、混色となってカラー表示されるのを防止し、鮮明な明るいカラー表示を実現することができる。
【0087】
〈第2の実施形態〉
図6は、第2の実施形態による表示装置の概略図である。この実施形態では、第1の実施形態による表示装置10において、光源70を省略して反射型の表示装置として構成したものである。このような構成としても、反射型表示におけるカラー表示を鮮明を行うことができる。
【0088】
〈第3の実施形態〉
図7は、第3の実施形態による表示装置の概略図である。この実施形態では、第1の実施形態による表示装置10において、下側偏光板15と光拡散板30との位置を変え、STNセル20の下側に下側偏光板15および光拡散板30の順に配置したものである。
【0089】
〈第4の実施形態〉
図8は、第4の実施形態による表示装置の概略図である。この実施形態では、第3の実施形態による表示装置10において、下側偏光板15と光拡散板30との間に反射偏光板40を配置し、STNセル20の下側に下側偏光板15、反射偏光板40および光拡散板30を順次配置したものである。
【0090】
〈第5の実施形態〉
図9は、第5の実施形態による表示装置の概略図である。この実施形態では、第4の実施形態による表示装置において、下側偏光板15を省略したものである。このように、本実施形態による表示装置では、光が通過する部材を少なくすることにより、表示を明るくすることができる。
【0091】
〈第6の実施形態〉
図10は、第6の実施形態による表示装置の概略図である。この実施形態では、第2の実施形態による表示装置において、STNセル20の下側に下側偏光板15、光拡散板30、反射偏光板40および光反射板60の順に配置したものである。
【0092】
〈第7の実施形態〉
前記第2、第6の実施形態では、反射型の表示装置を示したが、下側偏光板185を省略して構成するようにしてもよい。
【0093】
2、変形例
なお、前記各実施形態では、液晶パネルにSTNセル20を例示して述べたが、本発明はこれに限らず、TN液晶パネル、ECB液晶パネル等の他に透過偏光軸を電圧等によって変えるものであればよい。
【0094】
また、前述した表示装置10は、パーソナルコンピュータ、ページャ、液晶テレビや、ビューファインダ型,モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置の電子機器に適用可能である。
【0095】
【発明の効果】
上述したように本発明による表示装置では、カラーフィルタの各色の色度を、白色点(0.310,0.316)と色R,G,Bとの距離Rr,Rg,Rbが、1.6<Rr/Rg<3.8、かつ1.6<Rb/Rg<3.8の関係となるように設定したから、光反射手段で反射されて透過偏光軸可変手段に入射される光を白色光とすることができ、鮮明なカラー表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による表示装置に用いられる反射偏光板を示す斜視図である。
【図2】 本発明による反射型表示の原理を示す説明図である。
【図3】 本発明による透過型表示の原理を示す説明図である。
【図4】 パララックスの計測実験を示す説明図である。
【図5】 第1の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【図6】 第2の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【図7】 第3の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【図8】 第4の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【図9】 第5の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【図10】 第6の実施形態による表示装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10・・・表示装置
12、130・・・上側偏光板
15、160・・・下側偏光板
20・・・STNセル
26・・・液晶
27、150・・・カラーフィルタ
30、170・・・光拡散板
40、200・・・反射偏光板
70・・・光源
80・・・光反射板
140・・・TN液晶パネル
190・・・バックライト
Claims (5)
- 基板間に液晶を挟んでなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの一方の側に設けられた第1の偏光手段と、
前記液晶パネルの他方の側に設けられた光反射手段と、
前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置されており前方散乱特性を有する光拡散手段と、
前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置された第2の偏光手段とを有する半透過反射型の表示装置において、
前記第1の偏光手段と前記光拡散手段との間には赤色系、緑色系および青色系の着色領域を有するカラーフィルタが設けられており、
前記光拡散手段と前記光反射手段との間には透光性の導光体を有する照明装置が設けられており、
反射型表示の際に、前記光反射手段で反射され、前記導光体及び前記光拡散手段を通過し、前記第1の偏光手段から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止するように、
前記カラーフィルタは、白色点の色度を(0.310,0.316)とし、前記赤色系、前記緑色系、前記青色系の着色領域の色度をそれぞれR(xr,yr),G(xg,yg)、B(xb,yb)とし、前記白色点と前記Rとの距離、前記白色点と前記Gとの距離及び前記白色点と前記Bとの距離をそれぞれRr,RgおよびRbとした場合に、1.6<Rr/Rg<3.8、且つ1.6<Rb/Rg<3.8の関係を満たすことを特徴とする半透過反射型の表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記第2の偏光手段は、第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ吸収することを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記第2の偏光手段と、前記光反射手段との間に設けられており第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ反射する反射偏光子を有してなり、前記反射偏光子の透過軸と前記第2の偏光手段の透過軸とがほぼ一致してなることを特徴とする表示装置。 - 請求項1に記載の表示装置において、
前記第2の偏光手段は、第1の直線偏光成分の光をほぼ透過させ、前記一方の直線偏光成分とほぼ直交する第2の直線偏光成分の光をほぼ反射する反射偏光子であることを特徴とする表示装置。 - 基板間に液晶を挟んでなる液晶パネルと、
前記液晶パネルの一方の側に設けられた第1の偏光手段と、
前記液晶パネルの他方の側に設けられた光反射手段と、
前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置されており前方散乱特性を有する光拡散手段と、
前記液晶パネルと前記光反射手段との間に配置された第2の偏光手段とを有する半透過反射型の表示装置を備える電子機器において、
前記第1の偏光手段と前記光拡散手段との間には赤色系、緑色系および青色系の着色領域を有するカラーフィルタが設けられており、
前記光拡散手段と前記光反射手段との間には、透光性の導光体を有する照明装置が設けられており、
反射型表示の際に、前記光反射手段で反射され、前記導光体及び前記光拡散手段を通過し、前記第1の偏光手段から出射される光が黄色味を帯びて着色されるのを防止するように、
前記カラーフィルタは、白色点の色度を(0.310,0.316)とし、前記赤色系、前記緑色系および前記青色系の着色領域の色度をそれぞれR(xr,yr),G(xg,yg)およびB(xb,yb)とし、前記白色点と前記Rとの距離、前記白色点と前記Gとの距離及び前記白色点と前記Bとの距離をそれぞれRr,RgおよびRb とした場合に、1.6<Rr/Rg<3.8、且つ1.6<Rb/Rg<3.8の関係を満たすことを特徴とする電子機器。
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