JPH1138401A - 表示素子及びそれを用いた電子機器 - Google Patents
表示素子及びそれを用いた電子機器Info
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Abstract
おいて、明るい表示が得られる表示素子を提供する。 【解決手段】透過偏光軸可変光学素子としてTN液晶1
40を使用し、TN液晶140の上側に偏光板130を
設け、TN素子140の下側に、光散乱層150、偏光
分離器160、および発色層170を設け、また、偏光
分離器160と発色層170との間に光を出射すること
の出来る光源190を設ける。偏光分離器160は、上
側から入射した光のうち第1の方向の直線偏光成分を透
過させ、第1の方向と直交する第2の方向の直線偏光成
分を反射する。外光下において、電圧無印加部120で
は偏光分離器160によって反射された光が白色の出射
光122となり、電圧印加部110では偏光分離器16
0を透過した光が発色層170で発色されてカラーの出
射光112となる。
Description
に液晶表示素子に関する。
STN(Super-Twisted Nematic )液晶等の偏光軸を回
転させる透過偏光軸可変光学素子を利用した液晶表示素
子おいては、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、特に反射型とすると暗い表示となり問題となってい
た。
は透過偏光軸可変光学素子を利用する表示素子におい
て、明るい表示が得られる表示素子を提供することにあ
る。
いて、原理を説明する。図1は、偏光分離器の概略斜視
図であり、図2は外光がこの偏光分離器を用いた表示素
子に入射した場合について説明するための図であり、図
3は光源が点灯した場合について説明するための図であ
る。
(A層)と2(B層)とが交互に複数層積層された構造を
有している。A層1のX方向の屈折率(nAX)とY方向
の屈折率(nAY)とは異なる。B層2のX方向の屈折率
(nBX)とY方向の屈折率(nBY)とは等しい。また、
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)とは等しい。
垂直な方向から偏光分離器160に入射した光のうちY
方向の直線偏光のこの偏光分離器160を透過し下面6
からY方向の直線偏光の光として出射する。また、逆に
偏光分離器160の下面6に垂直な方向から偏光分離器
160に入射した光のうちY方向の直線偏光の光はこの
偏光分離器160を透過し上面5からY方向の直線偏光
の光として出射する。ここで、透過する方向Y方向のこ
とを透過軸と呼ぶ。
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とすると、
光分離器160の上面5に垂直な方向から偏光分離器1
60に入射した光のうちX方向の直線偏光の光は、この
偏光分離器160によってX方向は直線偏光の光として
反射される。また、波長λの光であって偏光分離器16
0の下面6に直線偏光の光は、この偏光分離器160に
よってX方向の直線偏光の光として反射される。ここ
で、反射する方向X方向のことを反射軸と呼ぶ。
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わたって上記(1)が成立す
るようにすることにより、単一色だけでなく、白色光全
部にわたってX方向の直線偏光の光をX方向の直線偏光
の光として反射し、Y方向の直線偏光の光をY方向の直
線偏光の光として透過させる偏光分離器が得られる。
(WO95/17692)に開示されいる。
た表示素子に入射した場合について説明するための図で
ある。この液晶表示素子においては、透過偏光軸可変光
学素子としてTN液晶140を使用している。TN液晶
140の上側には偏光板130が設けられている。TN
素子140の下側には、光散乱層150、偏光分離器1
60、および発色層170がこの順に設けられている。
また、偏光分離器160と発色層170との間に光を出
射することの出来る光源190が設けられている。
電圧印加部110とし、右側を電圧無印加部120とし
て説明する。
然光121が偏光板130によって、紙面に平行な方向
の直線偏光となり、その後、TN液晶140によって偏
光方向が90゜捻られて紙面に垂直な方向の直線偏光と
なり、偏光分離器160によって反射され紙面に垂直な
方向の直線偏光となり、TN液晶140によって偏光方
向が90゜捻られて紙面に平行な方向の直線偏光とな
り、偏光板130から紙面に平行な方向の直線偏光とし
て出射する。このように、電圧無印加時においては、入
射した光は偏光分離器160によって吸収されるのでは
なく反射されるので明るい表示が得られる。なお、偏光
分離器160とTN液晶140との間には光散乱層15
0を設けているので、偏光分離器160からの反射光が
鏡面状から白色状になる。
光111が偏光板130によって、紙面に平行な方向の
直線偏光となり、その後、TN液晶140を偏光方向を
変えずに透過し、偏光分離器160によって紙面に平行
な方向の直線偏光となる。偏光分離器160から出射し
た直線偏光は、発色層170によって発色する。発色し
た光は、偏光分離器160から紙面に平行な方向の直線
偏光として出射し、TN液晶140を偏光方向を変えず
に透過し、偏光板130から紙面に平行な方向の直線偏
光として出射する。
は、偏光分離器160によって反射された光が光散乱層
150によって散乱されて白色状の出射光122とな
り、電圧印加部110においては、偏光分離器160を
透過した光が発色層170で発色されてカラーの出射光
112となる。従って、外光下では白地にカラーの表示
が得られる。
は、図2と同じである。
源の光125は、発色層170に当たって発色する。発
色した光は、偏光分離器160により紙面に平行な方向
の直線偏光となり、透過する。TN液晶140によって
偏光方向が90゜捻られて紙面に垂直な方向の直線偏光
となり、偏光板130によって吸収される。すなわち、
暗くなる。
の光115は、発色層170に当たって発色する。発色
した光は、偏光分離器160により紙面に平行な方向の
直線偏光となり、透過する。TN液晶140によって偏
光方向は変わらずに紙面に平行な方向の直線偏光116
となり、偏光板130によって吸収されずに出射され
る。
は、偏光板130によって吸収され暗くなり、電圧印加
部110においては、偏光板130を透過した光は発色
層170で発色されてカラーの出射光116である。従
って、光源190点灯下では黒地にカラーの表示が得ら
れる。
例にとって説明したが、TN液晶140に代えてSTN
液晶やECB(Electrically Controlled Birefringenc
e )液晶等の他の透過偏光軸を電圧等によって変えられ
るものを用いても基本的な動作原理は同一である。
発明によれば、透過偏光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を挟んで前記透過偏光軸可
変手段の両側に配置された第1および第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であって、入射
光に対して所定の波長領域の光を出射可能な光学素子
と、前記第2の偏光分離手段と前記光学素子との間に光
を出射することの出来る光源と、を備える表示素子であ
って、前記第1の偏光分離手段が、前記第1の偏光分離
手段の第1の側から入射した光に対して前記第1の側と
対向する第2の側から第1の所定の方向の直線偏光を出
射可能であり、前記第2の側から入射した光に対して前
記第1の側より前記第1の所定の方向の直線偏光を出射
可能な偏光分離手段であり、前記第2の偏光分離手段
が、前記透過偏光軸可変手段側から入射した光のうち第
2の所定の方向の直線偏光成分を前記光学素子側に透過
させ、前記第2の所定の方向と直交する第3の所定の方
向の直線偏光成分を前記透過偏光軸可変手段側に反射
し、前記光学素子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2の所定の方向の直線偏光を出
射可能な偏光分離手段であることを特徴とする表示素子
が提供される。
透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、前記
第2の偏光分離手段から反射された光による第1の表示
状態と、前記光学素子からの所定の波長領域の光であっ
て、前記第2の偏光分離手段を透過した光による第2の
表示状態の2つの表示状態が得られる。そして、第1の
表示状態は、第2の偏光分離手段から反射された光によ
る表示状態であるので明るい表示となる。前記光源点灯
下では、透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じ
て、前記第1の偏光分離手段から透過されない第3の表
示状態と、前記光学素子からの所定の波長領域の光であ
って、前記第1の偏光分離手段を透過した光による第4
の表示状態の2つの表示状態が得られる。
過反射型で反射時に明るいポジ型カラー表示となり、透
過時にネガ型カラー表示が得られる。明るい環境でポジ
型カラー表示、暗い環境でネガ型カラー表示が得られ、
見易くなる。
可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、前記透過偏
光軸可変手段側から入射した光のうち前記第2の所定の
方向の直線偏光成分を前記光学素子側に透過させ、前記
第2の所定の方向と直交する前記第3の所定の方向の直
線偏光成分を前記透過偏光軸可変手段側に反射し、可視
光領域のほぼ全波長範囲の光であって前記光学素子側か
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2の所定の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手段
である。
囲の光に対して上記第1および第2の表示状態が得ら
れ、上記第1の表示状態においては透明反射または白反
射を得ることができ、上記第2の表示状態においては前
記光学素子に応じて可視光領域の全波長範囲において任
意の色の表示を得ることができる。
手段が、前記透過偏光軸可変手段側から入射した光のう
ち前記第2の所定の方向の直線偏光成分を前記光学素子
側に前記第2の所定の方向の直線偏光として透過させる
偏光分離手段である。
くは、液晶素子が使用され、特に好ましくは、TN液晶
素子、STN液晶素子またはECB液晶素子が用いられ
る。なお、このSTN液晶素子には、色補償用光学異方
体を用いるSTN液晶素子も含んでいる。
段が偏光板である。
手段側からの光によって前記所定の波長領域の光を発光
可能な光学素子を使用するのが好ましい。
偏光分離手段側からの光によって前記所定の波長領域の
光を発色可能なホログラムを使用することもできる。
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2の光学素子であって、入射光に対して、前記所定
の波長領域(第1の所定の波長領域)の光とは異なる第
2の所定の波長領域の光を出射可能な第2の光学素子を
前記光学素子とは異なる位置にさらに備え、同一画面上
に少なくとも前記第1および第2の所定の波長領域の光
による表示を可能ならしめる。このようにすれば、前記
光学素子からの光による第1の色の表示に加えて、これ
とは異なる第2の色の表示が合わせて得られ、少なくと
も2色の表示が可能となる。
光分離手段側からの光によって前記第2の所定の波長領
域の光を発光可能な光学素子を使用してもよい。
2の偏光分離手段側からの光によって前記第2の所定の
波長領域の光を発色可能なホログラムを使用することも
好ましい。
子の少なくとも一方を蛍光体とすることもできる。
複数の層が互いに密着して積層された積層体であって、
前記複数の層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、
第4の所定の方向においては等しく、前記第4の所定の
方向と直交する第5の所定の方向においては異なる前記
積層体である。
ける。このようにすれば、前記第2の偏光分離手段から
反射された光による第1の表示状態を白色状とすること
ができる。
載の表示素子が搭載されている。また、その用途によっ
ては、上述した表示素子のうちいずれかの表示素子を搭
載してもよい。
TやMIM等のアクティブ素子を設けてもよい。
参照して説明する。
1の実施の形態の液晶表示素子を説明するための図であ
り、図4Aは平面図、図4Bは分解断面図である。
は、透過偏光軸可変光学素子としてSTNセル20を使
用している。STNセル20の上側には位相差フィルム
14および偏光板12がこの順に設けられている。ST
Nセル20の下側には、拡散板30、偏光分離器40、
および蛍光板60がこの順に設けられている。また、偏
光分離器40と蛍光板60との間に光を出射することの
出来る光源70が設けられている。STNセル20にお
いては、2枚のガラス基板21、22とシール部材23
とによって構成されるセル内にSTN液晶26が封入さ
れている。ガラス基板21の下面には透明電極24が設
けられ、ガラス基板22の上面には透明電極25が設け
られている。透明電極24、25としては、ITO(In
dium TinOxide)や酸化錫等を用いることができる。位
相差フィルム14は、色補償用の光学異方体として用い
ており、STNセル20で発生する着色を補正するため
に使用している。なお、本実施の形態における偏光分離
器40として、図1を用いて説明した偏光分離器を使用
する。
動作を説明する。
然光が偏光板12によって、所定の方向の直線偏光とな
り、その後、STNセル20によって偏光方向が所定の
角度捻られた直線偏光となり、偏光分離器40で吸収さ
れずに反射され、STNセル20によって偏光方向が所
定の角度捻られ、偏光板12から直線偏光として出射す
る。このように、電圧無印加時においては、偏光分離器
40によって吸収されずに反射されるので明るい表示が
得られる。なお、STNセル20と偏光分離器40との
間には拡散板30を設けているので、偏光分離器40か
らの反射光が鏡面状から白色状になる。
12によって、所定の方向の直線偏光となり、その後、
STNセル20および拡散板30を直線偏光として透過
し、偏光分離器40も透過する。透過した直線偏光は、
蛍光板60によって蛍光色に発光して、偏光分離器4
0、拡散板30、STNセル20および偏光板12を透
過し、直線偏光として出射する。
においては、偏光分離器40によって反射された光が拡
散板30によって散乱されて白色状の直線偏光となって
出射し、電圧印加領域においては、偏光分離器40を透
過した光は蛍光板60によって発光し、直線偏光となっ
て出射する。従って、白地に蛍光色の表示が得られる。
電圧印加領域の方が、電圧無印加領域よりも少なくとも
ある特定の可視光領域波長の光においては明るくなる。
においては、光源70より出射した光は蛍光板60によ
って発光し、発光した光は、偏光分離器40により直線
偏光となり、透過する。STNセル20によって所定の
方向の直線偏光となり、偏光板12によって吸収され
る。すなわち、暗くなる。
射した光は蛍光板60によって発光し、発光した光は、
偏光分離器40により直線偏光となり、透過する。ST
Nセル20によって所定の方向の直線偏光となり、偏光
板12によって吸収されずに出射される。
光板12によって吸収され暗くなり、電圧印加領域にお
いて、偏光板12を透過した光が蛍光板60によって発
光し蛍光色を発する。従って、光源点灯下では黒地に蛍
光色の表示が得られる。当然だが、電圧印加領域の方
が、電圧無印加領域よりも少なくともある特定の可視光
領域波長の光においては明るくなる。
表示、光源点灯下では黒地に蛍光色のネガ表示が得られ
る。よって、外光の光の強さと光源の光の強さとがほぼ
等しくなっても、電圧印加領域の方が、電圧無印加領域
よりも少なくともある特定の可視光領域波長の光におい
て明るくなるため、表示が見難くなることはない。
表示素子10は、ドット部210とアイコン部240と
の2つの表示領域を備えている。アイコン部240は、
5つのアイコン241乃至245を備えている。アイコ
ン241乃至245およびドット部210にそれぞれ対
応して異なる色を発色する蛍光板641乃至645およ
び620が設けられている。例えば、蛍光板の発光色に
は黄、緑、赤、オレンジ、紫等がある。
至245およびドット部210に、それぞれに対応した
発光色が得られる。
態において、蛍光板60の代わりにホログラム層をPE
Tフィルム上に形成した板を用いた。第1の実施の形態
と同様に、外光下でも光源点灯時でも、ある特定の方向
より見ると、電圧印加領域の方が、電圧無印加領域より
もある特定の可視光領域波長の光においては明るくなる
ため、表示が見難くなることはない。
態において、蛍光板60の代わりにプリズムシートを用
いた。第1の実施の形態と同様に、外光下でも光源点灯
時でも、ある特定の方向より見ると、電圧印加領域の方
が、電圧無印加領域よりもある特定の可視光領域波長の
光においては明るくなるため、表示が見難くなることは
ない。
4の実施の形態の液晶表示素子を説明するための分解断
面図である。
から出射する光を偏光分離器40と蛍光板60との間に
導き、蛍光板60に照射することの出来る導光板71を
設けられている。導光板71として、透明で表面上に点
状あるいは線状に突起を有したものである。これによ
り、第1の実施の形態より光源点灯下では黒地により明
るい蛍光色の表示が得られる。
形態の表示素子を携帯電話に搭載した。日向でも、日陰
でも、室内でも、夜中でも、明るいカラー表示が得られ
た。
素子を搭載した携帯電話でも、同様な結果が得られた。
を例示したが、本発明の表示素子は、家電機器、電子手
帳、電卓等の各種電子機器に用いることが出来る。
は透過偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、第
2の偏光分離手段から反射された光による第1の表示状
態と、光学素子からの所定の波長領域の光であって、第
2の偏光分離手段を透過した光による第2の表示状態の
2つの表示状態が得られる。そして、第1の表示状態
は、第2の偏光分離手段から反射された光による表示状
態であるので明るい表示となる。光源点灯下では、透過
偏光軸可変手段の透過偏光軸の状態に応じて、第1の偏
光分離手段から透過されない第3の表示状態と、光学素
子からの所定の波長領域の光であって、前記第1の偏光
分離手段を透過した光による第4の表示状態の2つの表
示状態が得られる。すなわち、反射時に明るいポジ型カ
ラー表示となり、透過時にネガ型カラー表示が得られ
る。
よって所定の波長領域の光を発光可能な光学素子であっ
たり、ホログラムのように光によって所定の波長領域の
光を発色可能な光学素子であることにより、外光の光の
強さと光源の光の強さとがほぼ等しくなっても、電圧印
加領域の方が、電圧無印加領域よりも少なくともある特
定の可視光領域波長の光においては明るくなるため、表
示が見難くなることはない。
視図である。
めの図である。
めの図である。
素子を説明するための図であり、図4Aは平面図、図4
Bは分解断面図である。
明するための分解断面図である。
3…蛍光板 110…電圧印加部 120…電圧無印加部 111、121…自然光 112、122…出射光 140…TN液晶 150…光散乱層 170…発色層 210…ドット部 240…アイコン部 241〜243…アイコン
Claims (15)
- 【請求項1】透過偏光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を挟んで前記透過偏光軸可変手
段の両側に配置された第1および第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であって、入射光に対
して所定の波長領域の光を出射可能な光学素子と、 前記第2の偏光分離手段と前記光学素子との間に光を出
射することの出来る光源と、を備える表示素子であっ
て、 前記第1の偏光分離手段が、前記第1の偏光分離手段の
第1の側から入射した光に対して前記第1の側と対向す
る第2の側から第1の所定の方向の直線偏光を出射可能
であり、前記第2の側から入射した光に対して前記第1
の側より前記第1の所定の方向の直線偏光を出射可能な
偏光分離手段であり、 前記第2の偏光分離手段が、前記透過偏光軸可変手段側
から入射した光のうち第2の所定の方向の直線偏光成分
を前記光学素子側に透過させ、前記第2の所定の方向と
直交する第3の所定の方向の直線偏光成分を前記透過偏
光軸可変手段側に反射し、前記光学素子側から入射した
光に対して前記透過偏光軸可変手段側に前記第2の所定
の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手段であること
を特徴とする表示素子。 - 【請求項2】前記第2の偏光分離手段が、可視光領域の
ほぼ全波長範囲の光に対して、前記透過偏光軸可変手段
側から入射した光のうち前記第2の所定の方向の直線偏
光成分を前記光学素子側に透過させ、前記第2の所定の
方向と直交する前記第3の所定の方向の直線偏光成分を
前記透過偏光軸可変手段側に反射し、可視光領域のほぼ
全波長範囲の光であって前記光学素子側から入射した光
に対して前記透過偏光軸可変手段側に前記第2の所定の
方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手段であることを
特徴とする請求項1記載の表示素子。 - 【請求項3】前記第2の偏光分離手段が、前記透過偏光
軸可変手段側から入射した光のうち前記第2の所定の方
向の直線偏光成分を前記光学素子側に前記第2の所定の
方向の直線偏光として透過させる偏光分離手段であるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の表示素子。 - 【請求項4】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請求項1乃至3のいずれかに記載の
表示素子。 - 【請求項5】前記透過偏光軸可変手段が、TN液晶素
子、STN液晶素子またはECB液晶素子であることを
特徴とする請求項4記載の表示素子。 - 【請求項6】前記第1の偏光分離手段が偏光板であるこ
とを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の表示
素子。 - 【請求項7】前記光学素子が、前記第2の偏光分離手段
側からの光によって前記所定の波長領域の光を発光可能
な光学素子であることを特徴とする請求項1乃至6のい
ずれかに記載の表示素子。 - 【請求項8】前記光学素子がホログラムであり、前記第
2の偏光分離手段側からの光によって前記所定の波長領
域の光を発色可能なホログラムであることを特徴とする
請求項1乃至6のいずれかに記載の表示素子。 - 【請求項9】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2の光学素子で
あって、入射光に対して、前記所定の波長領域(第1の
所定の波長領域)の光とは異なる第2の所定の波長領域
の光を出射可能な第2の光学素子を前記光学素子とは異
なる位置にさらに備え、同一画面上に少なくとも前記第
1および第2の所定の波長領域の光による表示を可能な
らしめたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに
記載の表示素子。 - 【請求項10】前記第2の光学素子が、前記第2の偏光
分離手段側からの光によって前記第2の所定の波長領域
の光を発光可能な光学素子であることを特徴とする請求
項9記載の表示素子。 - 【請求項11】前記第2の光学素子がホログラムであ
り、前記第2の偏光分離手段側からの光によって前記第
2の所定の波長領域の光を発色可能なホログラムである
ことを特徴とする請求項9記載の表示素子。 - 【請求項12】前記前記光学素子および前記第2の光学
素子の少なくとも一方が蛍光体であることを特徴とする
請求項7または10記載の表示素子。 - 【請求項13】前記第2の偏光分離手段が、複数の層が
互いに密着して積層された積層体であって、前記複数の
層の屈折率が、互いに隣接する層相互間で、第4の所定
の方向においては等しく、前記第4の所定の方向と直交
する第5の所定の方向においては異なる前記積層体であ
ることを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載
の表示素子。 - 【請求項14】光拡散手段をさらに備えることを特徴と
する請求項1乃至13のいずれかに記載の表示素子。 - 【請求項15】請求項1乃至14のいずれかに記載の表
示素子を組み込んだことを特徴とする電子機器。
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JP19608997A JP3648930B2 (ja) | 1997-07-22 | 1997-07-22 | 表示素子及びそれを用いた電子機器 |
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1997
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