KR20000068634A - 표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기 - Google Patents

표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기 Download PDF

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Abstract

TN 액정(140)의 위쪽에 편광판(130)을 설치하고, TN 소자(140)의 아래쪽에 광 산란층(150), 편광 분리기(160), 편광판(170) 및 광원(190)을 설치한다. 편광 분리기(160)는 위쪽에서 입사한 광중 투과축의 방향의 직선 편광 성분을 투과시키고, 이와 직교하는 반사축 방향의 직선 편광 성분을 반사한다. 외광 속에 있어서, 전압 무인가부(120)에서는 백색으로 되고, 전압 인가부(110)에서는 어두운 상태로 된다. 광원 점등 속에서는 전압 무인가부(120)에서는 어두워지고 전압 인가부(110)에서는 밝아진다. 편광 분리기(160)의 투과축이 편광판(170)의 투과축과 소정 각도 θ만큼 떨어짐과 함께 편광판(170)의 흡수축과 소정 각도 θ'만큼 떨어지도록 편광 분리기(160) 및 편광판(170)이 배치된다.

Description

표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기{Display and electronic device equipped with the same}
종래, 외광을 이용하여 표시를 하는 반사형의 표시 장치의 경우, 어두운 곳에서는 광량의 감소에 따라서 표시가 보이기 힘들게 된다. 한편, 백 라이트 등의 광원을 이용하여 표시를 하는 투과형의 표시 장치의 경우, 밝은 곳, 어두운 곳에 관계없이, 광원의 분만큼 전력 소비가 커지며, 특히 전지에 의해 동작시키는 휴대용의 표시 장치에는 적합하지 않다.
그러므로, 반사형 및 투과형의 양용 가능한 반투과 반사형의 표시 장치는 주로 어두운 곳용으로 표시 화면에서 입사하는 외광을 장치 내부에 설치된 반투과 반사막으로 반사하면서, 그 광로상에 배치된 액정, 편광 분리기 등의 광학 소자를 이용하여 표시 화면에서 출사하는 광량을 화소마다 제어하는 것에 의해, 반사형 표시를 한다. 한편 주로 어두운 곳용으로 상기한 반투과 반사막의 뒷면에서 백 라이트 등의 내장 광원에 의해서 광원광을 조사하면서, 상기한 액정, 편광 분리기 등의 광학 소자를 이용하여 표시 화면에서 출사하는 광량을 화소마다 제어하는 것에 의해 투과형 표시를 한다.
이와 같이 반사형 및 투과형의 양용 가능하고, 종래의 TN(twisted nematic) 액정이나 STN(super-twisted nematic) 액정 등의 투과광의 편광축을 회전시키는 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용한 액정 표시 장치에 있어서는 이 투과 편광축 가변 광학 소자를 2장의 평광판으로 끼운 구조를 채용하고 있다.
상기한 반사형 표시의 경우, 이 2장의 편광판을 구비하는 구성에 있어서, 외광이 표시 화면에서 입사하면, 액정의 표시 화면측에 있는 제 1 편광판을 특정 방향의 편광 성분만이 투과하고, 다른 편광 성분은 이 제 1 편광판에 의해 흡수된다. 제 1 편광판을 투과한 광은, 액정에 인가되는 전압에 따라서 변화하는 액정의 배향 상태에 따라서 그 편광 방향이 선택적으로 변화되고, 액정의 다른 쪽에 있는 제 2 편광판에 입사한다. 이 외광은 예를 들면 노멀리 화이트 모드(normally white mode)이면 각각의 화소에 대해서 (ⅰ) 액정에 전압이 인가되지 않는 상태에서는 이 액정에서 출사한 광이 제 2 편광판을 투과하고, 또한 그 뒷면에 있는 반사판에 의해서 반사된 후, 다시 제 2 편광판, 액정 및 제 1 편광판을 투과하여 액정 표시 장치의 표시 화면에서 표시 광으로서 출사되고, (ⅱ) 액정에 전압이 인가된 상태에서는 이 액정을 출사한 광이 제 2 편광판에서 흡수되어 최종적으로 표시 화면에서 표시광은 출사되지 않는다.
이와 같이, 표시 화면에서 입사하는 외광을 장치 내부에 설치된 반사막에서 반사하면서, 그 광로상에 배치된 액정, 편광판 등을 이용하여 표시 화면에서 출사하는 표시광의 광량을 화소마다 제어하는 것에 의해서 반사형 표시는 행해진다.
한편, 상기의 투과형 표시의 경우에는 이 2장의 편광판을 구비하는 구성에 있어서, 광원광이 표시 화면에서 보아서 액정의 뒷면에서 발광하면, 액정의 뒷면에 있는 제 2 편광판을 특정 방향의 편광 성분만이 투과하고, 다른 편광 성분은 이 제 2 편광판에 의해 흡수된다. 제 2 편광판을 투과한 광은 액정에 인가되는 전압에 따라서 변화하는 액정의 배향 상태에 따라서 그 편광 방향이 선택적으로 변화되고, 액정의 표시 화면측에 있는 제 1 편광판에 입사한다. 이 광원광은 예를 들면 노멀리 화이트 모드이면 각각의 화소에 대해서, (ⅰ) 액정에 전압이 인가되지 않는 상태에서는 이 액정에서 출사한 광이 제 1 편광판을 투과하여 액정 표시 장치의 표시 화면에서 표시광으로서 출사되고, (ⅱ)액정에 전압이 인가된 상태에서는 이 액정을 출사한 광이 제 1 편광판에서 흡수되고, 표시 화면에서 표시광은 출사되지 않는다.
이와 같이 광원광의 광로상에 배치된 액정, 편광판 등을 이용하여 표시 화면에서 출사하는 표시광의 광량을 화소마다 제어하는 것에 의해서 투과형 표시는 행해진다.
본 발명은 표시 장치의 기술 분야에 관련되고, 특히 편광판, 반사 편광자 등의 편광 분리기를 구비하고 있고, 외광을 반사하여 표시를 하는 반사형 및 광원광을 투과하여 표시하는 투과형의 양용(兩用) 가능한 액정 표시 장치 및 그것을 이용한 휴대 전화나 시계 등의 전자 기기의 기술 분야에 관련된다.
도 1은 본 발명의 각각의 실시예의 표시 장치에 이용하는 편광 분리기(반사 편광자)의 개략적 사시도.
도 2는 본 발명의 각각의 실시예의 표시 장치에 있어서의 반사형 표시시의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 각각의 실시예의 표시 장치에 있어서의 투과형 표시시의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치에 있어서의 반사형 표시시에 소정 각도(θ)를 변화시킨 경우의 콘트라스트 및 반사율의 변화를 나타내는 특성도(도 5a) 및 투과형 표시시에 소정 각도(θ)를 변화시킨 경우의 콘트라스트 및 투과율의 변화를 나타내는 특성도(도 5b)이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 대한 비교예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예와 비교예에 있어서의 콘트라스트 및 투과율 특성을 비교하여 나타내는 표.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 각각 본 발명에 의한 전자 기기의 실시예의 사시도.
그러나, 편광 분리기의 한 예인 편광판은 입사광 중 특정의 편광축 방향과 다른 방향의 편광 성분을 흡수하는 것에 의해서 편광을 하므로, 광의 이용 효율이 나쁘다. 이 때문에 상기와 같이 액정의 양쪽에 2장의 편광판을 배치하여 행하는 반사형 표시나 투과형 표시에서는 표시가 어두워진다는 문제가 있다. 이에 대해, 편광판을 단순하게 다른 편광 분리 수단으로 치환하는 것에 의해서 표시를 밝게 하고자 하면, 이번에는 표시의 밝기와 함께 중요시되는 표시의 콘트라스트가 저하해 버린다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 액정 등의 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용하는 표시 장치에 있어서, 반사 표시시나 투과 표시시에 고 콘트라스트로 밝은 표시를 할 수 있는 표시 장치 및 이것을 이용한 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 상기 과제는 투과 편광축을 가변할 수 있는 투과 편광축 가변 수단과, 상기 투과 편광축 가변 수단의 한쪽에 배치되어 있는 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사 또는 흡수하는 제 1 편광 분리 수단과, 상기 투과 편광축 가변 수단의 다른 쪽에 배치되어 있고 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 제 2 편광 분리 수단과, 상기 제 2 편광 분리 수단에 대해서 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 편광판과, 상기 편광판에 대해서 상기 제 2 편광 분리 수단과 반대측에 배치되어 있고 상기 투과 편광축 가변 수단측에 광을 입사하는 광원을 구비하고 있고, 상기 제 2 방향은 상기 편광판의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지고, 또한 상기 편광판의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 편광판의 상대 위치가 규정되어 있는 표시 장치에 의해서 달성된다.
본 발명의 표시 장치에 의하면, 외광을 이용하여 반사형 표시를 하는 경우에는 제 1 편광 분리 수단측에서 외광이 입사된다. 제 1 편광 분리 수단이 입사한 외광중 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과 편광축 가변 수단측에 투과시킨다. 그리고, 제 1 편광 분리 수단은 제 1 방향과 다른 소정 방향(예를 들면 제 1 방향과 직교 또는 거의 직교하는 방향)의 직선 편광 성분을 반사 또는 흡수한다. 다음으로, 제 2 편광 분리 수단은, 제 1 편광 분리 수단 및 투과 편광축 가변 수단을 통해서 입사한 광중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시키고, 제 2 방향과는 다른 소정 방향(예를 들면 제 2 방향과 직교 또는 거의 직교하는 방향)의 직선 편광 성분의 광을 반사한다. 또한 제 2 편광 분리 수단을 투과한 광은 편광판에 의해서 그 흡수축의 방향의 성분이 흡수되고 또한 편광판을 투과한 광은 비 점등 상태에 있는 광원 부분에 있어서 반사나 확산된다. 한편, 제 2 편광 분리 수단에 의해 반사된 광은 상기 순서와 반대 순서로 투과 편광축 가변 수단 및 제 1 편광 분리 수단을 통과한다.
이상의 결과, 반사형 표시의 경우에는 투과 편광축 가변 수단에서의 투과축의 방향에 따라서 선택적으로, 제 2 편광 분리 수단에 의해서 반사된 광이 투과 편광축 가변 수단을 통해서 제 1 편광 분리 수단측에서 출사되는 것으로 인한(상대적으로 밝은) 제 1 표시 상태와, 제 2 편광 분리 수단을 투과한 광이 편광판에서 흡수되는 것 등에 의해서 제 1 편광 분리 수단측에서 출사되지 않는 것으로 인한(상대적으로 어두운) 제 2 표시 상태가 얻어진다. 여기서 특히, 제 2 편광 분리 수단과 편광판과의 상대 위치는 제 2 방향이 편광판의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지도록 규정되어 있으므로 제 2 방향이 편광판의 투과축의 방향과 일치하고 있는(즉, θ=0도의) 경우와 비교해서 제 2 편광 분리 수단을 투과한 광이 편광판에 의해 훨씬 대량으로 흡수된다. 따라서 이 흡수되는 분만큼 상기한 제 2 표시 상태에 있어서 최종적으로 제 1 편광 분리 수단측에서 출사되는 광량을 적게 할 수 있으므로 상기 반사형 표시에 있어서의 콘트라스트를 높일 수 있다. 또한 상기 반사형 표시에 있어서의 밝기에 대해서는 제 2 편광 분리 수단으로서 종래와 같이 편광판을 이용하는 경우(또는 제 1 및 제 2 편광 분리 수단의 양쪽에 편광판을 이용하는 경우)와 비교해서 광의 흡수가 아닌 광의 반사에 의해 편광 분리를 행함과 함께 이 반사된 직선 편광 성분을 표시광으로서 이용하는 것으로 되므로 밝은 반사형의 표시가 얻어진다.
한편, 광원을 이용해서 투과형 표시를 하는 경우에는 광원에서 편광판을 통해서 제 2 편광 분리 수단에 광원광이 입사된다. 제 2 편광 분리 수단이 입사한 광원광중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과 편광축 가변 수단측에 투과시켜, 제 2 방향과 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사한다. 또한 제 1 편광 분리 수단은 제 2 편광 분리 수단 및 투과 편광축 가변 수단을 통해서 입사한 광 중, 제 1 방향의 직선 방향 편광 성분의 광을 투과 편광축 가변 수단과 반대측, 즉 표시 화면측에 투과시킨다. 그리고 제 1 방향과 다른 소정 방향의 직선 편광 성분을 반사한다.
이상의 결과, 투과형 표시의 경우에는 투과 편광축 가변 수단에서의 투과축의 방향에 따라서 선택적으로, 제 2 편광 분리 수단을 투과한 광이 제 1 편광 분리 수단측에서 출사되는 것에 의한(상대적으로 밝은) 제 3 표시 상태와, 광원으로부터의 광이 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사되는 것에 인한(상대적으로 어두운) 제 4 표시 상태가 얻어진다. 여기서 특히, 제 2 편광 분리 수단과 편광판과의 상대 위치는 제 2 방향이 편광판의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 규정되어 있으므로 제 2 방향이 편광판의 흡수축의 방향과 일치하고 있는(즉, θ'=0도의) 경우와 비교해서 광원광은 편광판 및 제 2 편광 분리 수단을 훨씬 대략으로 투과한다. 따라서 이 투과하는 분만큼 상기한 제 3 표시 상태에 있어서 최종적으로 제 1 편광 분리 수단측에서 출사되는 광량을 크게 할 수 있으므로 상기 투과형 표시에 있어서의 콘트라스트를 높일 수 있음과 동시에 밝기를 높일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 표시 장치에 의해, 반사 표시시나 투과 표시시에 고 콘트라스트로 밝은 표시를 할 수 있고, 특히 외광을 이용한 반사형 표시에 있어서의 콘트라스트를 높이면서 광원광을 이용한 투과형 표시에서의 밝기를 밝게 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 1의 형태에서는, 상기 제 1 편광 분리 수단은 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진다.
이 형태에 의하면 반사 편광자가 입사한 광중 제 1 방향의 직선 편광 성분을 제 1 방향의 직선 편광 성분으로서 투과시킨다. 그리고 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분으로서 반사한다. 따라서 상기 반사 편광자를 투과하는 광에 기초하여 표시를 할 수 있다.
이 형태에서는 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1 층과, 상기 제 1 층의 복수의 굴절률중 어느 한 것에 실질적으로 동일한 굴절률을 갖고, 복굴절성을 갖지 않는 제 2 층과 교대로 적층된 적층체로 이루어지도록 구성하여도 된다.
이와 같은 구성의 반사 편광자에 있어서는, 반사 편광자의 한 쪽의 주면(main surface)에 대해서 적층 방향에서 입사된 광중 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 다른 쪽의 주면측에 투과한다. 그리고, 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다. 또한 반사 편광자의 다른 쪽의 주면에 대해서 적층 방향에서 입사된 광중 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 한쪽의 주면측에 투과한다. 그리고 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 상기 제 1 편광 분리 수단은 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직교 편광 성분의 광을 흡수하는 편광판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 형태에 의하면 편광판은 입사한 광중 제 1 방향의 직선 편광 성분을 제 1 방향의 직선 편광 성분으로서 투과시키고, 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 흡수한다. 따라서 편광판을 투과하는 광에 기초하여 표시를 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는, 상기 제 2 편광 분리 수단은 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진다.
이 형태에 의하면 반사 편광자가 입사한 광중 제 2 방향의 직선 편광 성분을 제 2 방향의 직선 편광 성분으로서 투과시킨다. 그리고, 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직교 편광 성분으로서 반사한다. 따라서 상기 반사 편광자를 투과하는 광에 기초하여 표시를 할 수 있다.
이 형태에서는 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1 층과, 상기 제 1 층의 굴절률중 어는 한 것에 실질적으로 동일한 굴절률을 가지며 또한, 복굴절성을 갖지 않는 제 2 층과 교대로 적층된 적층체로 이루어지도록 구성하여도 된다.
이와 같은 구성의 반사 편광자에 있어서는 반사 편광자의 한 쪽의 주면에 대해서 적층 방향에서 입사된 광중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 다른 쪽의 주면측에 투과한다. 그리고 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다. 또한 반사 편광자의 다른 쪽의 주면에 대해서 적층 방향에서 입사된 광중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 한 쪽의 주면측에 투과한다. 그리고 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는, 상기 제 2 편광 분리 수단은 가시광 영역의 거의 전 파장 범위의 광에 대해서 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사한다.
이 형태에 의하면, 반사광 표시시에 가시광 영역의 거의 전 파장 범위의 외광에 대해서, 투과 편광축 가변 수단에서의 투과 편광축의 방향에 따라서 2개의 표시 상태가 얻어지고, 그 중 한 쪽의 표시 상태에서는 투명 반사 또는 백(白) 반사에 의한 표시가 얻어진다. 한편, 투과형 표시시에 백색 광원을 이용하면 가시광 영역의 거의 전 파장 범위의 광원광에 대해서 투과 편광축 가변 수단에서의 투과 편광축의 방향에 따라서 2개의 표시 상태가 얻어지고, 그 중 한 쪽의 표시 상태에서는 투명 반사 또는 백 반사에 의한 표시가 얻어진다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 상기 편광판의 상기 투과축과 상기 흡수축의 이루는 각은 직각이다.
이 형태에 의하면 편광판은 투과축과 흡수축의 이루는 각이 직각인 기존의 편광판이고, 소정 각도(θ') = 90도-소정 각도(θ)이다. 따라서 비교적 간단한 구성을 이용하여 반사형 표시시 및 투과형 표시의 어느 쪽에 있어서도 양호한 콘트라스트와 밝기가 얻어진다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 적합하게는, 상기 소정 각도(θ)는, 30 내지 75도이다.
이 형태에 의하면 반사형 표시시 및 투과형 표시의 어느 쪽에 있어서도 보다 양호한 콘트라스트와 밝기가 얻어진다.
이 형태에서는 더욱 바람직하게는 상기 소정 각도(θ)는 45 내지 60도가 되도록 구성하여도 된다. 이와 같은 구성에 의하면 반사형 표시시 및 투과형 표시시의 어느 쪽에 있어서도 더욱 양호한 콘트라스트와 밝기가 얻어진다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 상기 투과 편광축 가변 수단은 액정 소자로 이루어진다. 즉, 상기 표시 장치는 액정 표시 장치로서 구성되어도 된다.
이 경우 또한, 상기 투과 편광축 가변 수단이 TN 액정 소자, STN 액정 소자 또는 ECB(electrically controlled birefringence) 액정 소자여도 된다. 이와 같이 구성하면, 밝고 고품위의 반사형 표시를 비교적 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이 STN 액정 소자에는 색 보상용 광학 이방체를 이용하는 STN 액정 소자도 포함하고 있다. 또한 ECB 액정 소자 등 복굴절 효과를 갖는 액정 소자를 이용하면 상기 광원으로부터의 발색을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 상기 제 2 편광 분리 수단에 대해서 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 제 2 투과 편광축 가변 수단을 또한 구비한다.
이 형태에 의하면 반사형 표시시에는 제 2 투과 편광축 가변 수단이 제 2 편광 분리 수단을 투과한 외광의 흡수를 조정하고, 콘트라스트를 조정할 수 있다. 한편 투과형 표시시에는 제 2 투과 편광축 가변 수단이 제 2 편광 분리 수단을 투과하는 광원광의 강도를 조정하고, 밝기를 조정할 수 있다.
이 형태에서는 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단은 액정 소자로 이루어지도록 구성하여도 된다.
이 경우 또한, 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단이 TN 액정 소자, STN 액정 소자 또는 ECB(electrically controlled birefringence) 액정 소자여도 된다.
이 제 2 투과 편광축 가변 수단을 구비하는 형태에서는 또한 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단은 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 편광판의 사이에 배치되어도 된다.
이와 같이 구성하면 반사형 표시에는 제 2 투과 편광축 가변 수단에 의해 제 2 편광 분리 수단을 투과한 직선 편광의 방향을 편광판의 투과축에 대해서 변화시키는 것으로서 상기 직선 편광이 편광판에 의해 흡수되는 비율을 임의로 조정할 수 있다.
또한, 투과형 표시에는 제 2 투과 편광축 가변 수단에 의해, 편광판을 투과한 직선 편광의 방향을 제 2 편광 분리 수단의 제 2 방향에 대해서 변화시키는 것으로서 상기 직선 편광이 제 2 편광 분리 수단을 투과하는 비율을 임의로 조정할 수 있다. 이들의 결과, 반사형 표시시에서의 콘트라스트의 조정 및 투과형 표시시에서의 밝기의 조정을 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에서는 상기 광원과 상기 제 1 편광 분리 수단의 사이에 투광성의 광 확산 수단을 또한 구비한다.
이 형태에 의하면, 제 1 편광 분리 수단측에 투과하고 표시광으로서 출사되는 광에 의해 경면 상태가 아닌(종이 형상) 표시를 행할 수 있다. 또한, 광 확산 수단의 배치로서는, 예를 들면 제 1 편광 분리 수단과 투과 편광축 가변 수단의 사이에 있어도 되고, 투과 편광축 가변 수단과 제 1 편광 분리 수단의 사이에 있어도 된다.
본 발명의 상기 과제는 상기한 본 발명의 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기에 의해서 달성된다.
본 발명의 전자기기에 의하면 상기한 본 발명의 표시 장치를 구비하고 있으므로 콘트라스트를 원하는 레벨로 유지하면서 밝은 표시를 행하는 것이 가능한 각종의 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 본 발명의 전자 기기는 그 용도에 따라서는 상기한 각종 형태중 어느 표시 장치를 탑재하여도 된다.
본 발명의 상기 과제는 투과 편광축 가변 광학 소자와, 상기 투과 편광축 가변 소자의 한쪽 측에 배치되어 있고 반사 또는 흡수에 의해서 편광 분리를 하는 형의 제 1 편광 분리기와, 상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 다른 쪽 측에 배치되어 있고 반사에 의해서 편광 분리를 하는 형의 제 2 편광 분리기와, 상기 제 2 편광 분리기에 대해서 상기 투과 편광축 가변 광학 소자와 반대측에 배치된 편광판과, 상기 편광판에 대해서 상기 제 2 편광 분리기와 반대측에 배치되어 있고 상기 투과 편광축 가변 광학 소자측에 광을 입사하는 광원을 구비하고 있고, 상기 제 2 방향은 상기 편광판의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지고 또한 상기 편광판의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 상기 제 2 편광 분리기와 상기 편광판의 상대 위치가 규정되어 있는 표시 장치에 의해서도 달성된다.
이 표시 장치에 의하면 상기한 바와 같이 고 콘트라스트로 밝은 표시가 얻어진다.
또한 이상에서 기술한 본 발명의 표시 장치에 있어서는 단순 매트릭스 방식, TFT(thin film transistor)나 TFD(thin film diode) 등을 이용한 액티브 매트릭스 방식, 세그먼트(segment) 방식 등 공지된 어느 구동 방식의 표시 장치로서 구성하여도 밝은 반사형 표시를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 편광 분리 수단으로서는 상기한 바와 같은 반사 편광자 이외에도, 예를 들면 콜레스테릭(cholesteric) 액정층과 ¼λ 판을 조합한 것, 브루우스터(brewster)의 각도를 이용하여 반사 편광과 투과 편광을 분리하는 것(SID 92 DIGEST 제 427쪽 내지 제 429쪽), 홀로그램을 이용하는 것, 국제 공개된 국제 출원(국제 출원 공개: WO95/27819호 및 WO95/17692호)에 개시된 것 등을 이용할 수도 있다. 또한, 이들 각종의 편광 분리기는 후술하는 각각의 실시예에 있어서도 동일하게 반사 편광판에 대신하여 이용하는 것이 가능하다.
〈발명을 실시하기 위한 최상의 형태〉
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최상의 형태에 대해 실시예마다 도면에 기초하여 설명한다.
〈동작 원리〉
먼저 도 1에서 도 3을 참조하면서 본 발명의 각각의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 동작 원리를 설명한다.
도 1은 본 발명의 각각의 실시예에 이용되는 편광 분리기의 한 예인 반사 편광자(reflective polarizer)의 개략 사시도이다. 또한 이와 같은 반사 편광자의 기본적인 구성에 대해서는 특표평9-506985호 공보(국제 출원 공보: WO/95/17692호) 및 국제 출원 공보: WO/95/27819호 중에 개시되어 있다.
편광 분리기(160)는 다른 2개의 층 1(A 층)과 2(B 층)가 교대로 복수층 적층된 구성을 갖고 있다. A층(1)의 X 방향의 굴절률(nAX)과 Y 방향의 굴절률(nAY)은 다르다. B층(2)의 X 방향의 굴절률(nBX)과 Y 방향의 굴절률(nBY)은 같다. 또한 A 층(1)의 Y 방향의 굴절률(nAY)과 B층(2)의 Y 방향의 굴절률(nBY)은 같다.
따라서, 이 편광 불리기(160)의 상면(5)에 수직인 방향에서 편광 분리기(160)에 입사한 광 중 Y 방향의 직선 편광은 이 편광 분리기(160)를 투과하여 하면(6)에서 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 출사한다. 또한 반대로 편광 분리기(160)의 하면(6)에 수직인 방향에서 편광 분리기(160)에 입사한 광중 Y 방향의 직선 편광의 광은 이 편광 분리기(160)를 투과하여 상면(5)에서 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 출사한다. 여기서 이와 같이 투과하는 방향(본 예에서는 Y 방향)을 투과축이라고 부른다.
한편 A층(1)의 Z 방향에 있어서의 두께를 tA, B층(2)의 Z 방향에 있어서의 두께를 tB로 하고, 입사광의 파장을 λ로 하면
tA·nAX+tB·nBX=λ/2 (1)
가 되는 것에 의해서, 파장 λ의 광이어도 편광 분리기(160)의 상면(5)에 수직인 방향에서 편광 분리기(160)에 입사한 광중 X 방향의 직선 편광의 광은 이 편광 분리기(160)에 의해서 X 방향은 직선 편광의 광으로서 반사된다. 또한 파장 λ의 광이어도 편광 분리기(160)의 하면(6)에 직선 편광의 광은 이 편광 분리기(160)에 의해서 X 방향으로 직선 편광의 광으로서 반사된다. 여기서, 반사하는 방향(본 예에서는 X 방향)을 반사축이라고 한다.
그리고 A층(1)의 Z 방향에 있어서의 두께(tA) 및 B층(2)의 Z 방향 있어서의 두께(tB)를 여러 가지로 변화시켜서 가시광의 전 파장 범위에 걸쳐서 상기 (1)식이 성립하도록 하는 것에 의해서 단일색뿐만이 아니라 백색광 전부에 걸쳐서 X 방향의 직선 편광의 광을 X 방향의 직선 편광의 광으로서 반사하고, Y 방향의 직선 편광의 광을 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 투과시키는 편광 분리기가 얻어진다.
또한, 가시광의 특정의 파장 범위에 걸쳐서 상기 (1)식이 성립하도록 하는 것에 의해서 이 특정의 파장 범위의 광만이 반사하도록 하여 백색이 아닌 원하는 색의 표시를 하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
다음으로 이상과 같이 구성된 반사 편광자를 편광 분리기로서 이용한 표시 장치에 있어서의 외광을 이용한 반사형 표시시의 동작 및 광원광을 이용한 투과형 표시시의 동작에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 표시 장치에 대해서 외광이 입사한 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 표시 장치에 있어서 광원이 점등한 경우에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 또한 이들 도면에 나타낸 액정 표시 장치는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것이고, 본 발명이 이들 도면에 나타낸 액정 표시 장치에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
도 2에 나타내는 바와 같이 표시 장치에 있어서는 투과 편광축 가변 광학 소자로서 TN 액정(140)을 사용하고 있다. TN 액정(140)의 위쪽에는 제 1 편광 분리 수단의 한 예로서 편광판(130)이 설치되어 있다. TN 소자(140)의 아래쪽에는 광 산란층(150), 제 2 편광 분리 수단의 한 예로서의 편광 분리기(160) 및 편광판(170)이 순서로 설치되어 있다. 또한, 편광 분리기(160)의 아래쪽에서 광을 출사할 수 있는 광원(190)이 설치되어 있다. 본 발명에서는 특히 편광 분리기(160)의 투과축의 방향(제 2 방향)은, 편광판(170)의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지고 또한 편광판(170)의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 편광 분리기(160)와 편광판(170)의 상대 위치가 규정되어 있다.
먼저 도 2를 참조하여 외광 속에서의 이 표시 장치의 좌측을 전압 인가부(110)로서, 우측을 전압 무인가부(120)로서 반사형 표시의 동작 원리에 대해서 설명한다.
우측의 전압 무인가부(120)에서는 외광으로서 입사한 자연광(121)이 편광판(130)에 의해서 지면에 평행하는 방향의 직선 편광이 되고, 그 후 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90。 비틀려서 지면에 수직인 방향의 직선 편광이 되고, 광 확산층(150)을 통해서 편광 분리기(160)에 의해서 반사된다. 이 반사된 지면에 수직인 방향의 직선 편광은 다시 광 확산층(150)을 통해서 TN 액정(140)에 의해 편광 방향이 90。 비틀려서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되고, 편광판(130)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광으로서 출사한다. 이와 같이 전압 무인가시에 있어서는 입사한 광은 편광 분리기(160)에 의해서 흡수되는 것이 아니고 반사되므로 밝은 표시가 얻어진다. 또한 편광 분리기(160)와 TN 액정(140)의 사이에는 광 산란층(150)을 설치하고 있으므로 편광 분리기(160)로부터의 반사광이 경면상에서 백색상으로 됨과 함께 넓은 시야로 보인다.
좌측의 전압 인가부(110)에 있어서는 외광으로서 입사한 자연광(111)이 편광판(130)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되고, 그 후 TN 액정(140)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과하여 편광 분리기(160)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광인 채로 투과한다. 이 투과한 광은 편광 분리기(160)의 투과축과 편광판(170)의 투과축과의 편차에 따라서 편광판(170)에 의해서 흡수된다. 또한 편광판(170)을 투과한 광은 비점등 상태에 있는 광원(190)에 있어서도 흡수나 산란되므로 광원(190)에서 반사하여 다시 편광판(170)의 투과축의 성분으로서 편광판(170)을 투과하는 성분은 적던가 거의 존재하지 않는다.
이와 같이 전압 무인가부(120)에 있어서는 편광 분리기(160)에 의해서 반사된 광이 광 산란층(150)에 의해서 산란되어 백색상의 출사광(122)으로 되고, 전압 인가부(110)에 있어서는 편광 분리기(160)를 투과한 광은 편광판(170)에 의한 흡수 등에 의해서 편광 분리기(160)측에 거의 또는 전부 돌아오지 않고, 어두워진다.
다음으로 도 3을 참조하여 광원광 속에서의 이 표시 장치의 좌측을 전압 인가부(110)로 하고, 우측을 전압 무인가부(120)로서 투과형 표시의 동작 원리에 대해서 설명한다.
광원(190)이 점등하고 있는 때에는 우측의 전압 무인가부(120)에 있어서는 광원광(125)은 편광판(170)에 의해서 그 투과축의 방향의 직선 편광으로 되고, 또한 편광 분리기(160)에 의해 지면에 평행한 방향의 직선 편광으로 되고, 편광 분리기(160)를 투과한다. 그리고 직선 분리기(160)를 투과한 지면에 평행한 직선 편광은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향이 90。 비틀려서 지면에 수직인 방향의 직선 편광으로 되고, 편광판(130)에 의해서 흡수된다. 즉, 상기 전압 무인가부(120)는 어둡게 된다.
왼쪽의 전압 무인가부(110)에 있어서는 광원광(115)은 편광판(170)에 의해서 그 편광축의 방향의 직선 편광으로 되고, 또한 편과 분리기(160)에 의해서 지면에 평행한 방향의 직선 편광으로 되고 편광 분리기(160)를 투과한다. 따라서 편광판(170)의 투과축과 편광 분리기(160)의 투과축의 편차에 따라서 광원광(125)은 편광판(170) 및 편광 분리기(160)에 의해서 감소된다. 그리고, 편광 분리기(160)를 투과한 지면에 평행한 직선 편광은 TN 액정(140)에 의해서 편광 방향은 바뀌지 않고 지면에 평행한 방향의 직선 편광(116)으로서 투과하고, 편광판(130)에 의해서 흡수되지 않고 출사된다. 즉, 상기 전압 인가부(110)는 광원광(116)의 색으로 밝게된다.
이와 같이 전압 무인가부(120)에 있어서는 편광판(130)에 의해서 흡수되어 어둡게 되고, 전압 인가부(110)에 있어서는 편광판(130)에 의해서 흡수되지 않고 밝게된다. 따라서 광원(190) 점등 속에서는 검은 바탕에 광원색의 표시가 얻어진다. 또한 상기에 있어서는 TN 액정(140)을 예를 들어 설명하였으나 TN 액정(140)에 대신하여 STN 액정이나 ECB(electrically controlled birefringence) 액정 등의 다른 투과 편광축을 전압 등에 의해서 바꿀 수 있는 것을 이용하여도 기본적인 동작 원리는 동일하다.
이상 설명한 원리에 기초하여 동작하는 표시 장치의 각종의 실시예를 이하에 설명한다.
〈제 1 실시예〉
본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이고, 도 5는 그 콘트라스트 특성, 투과율 특성 등을 나타내는 특성도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이 제 1 실시예의 액정 표시 장치(10)에 있어서는 투과 편광축 가변 광학 소자로서 STN 셀(20)을 사용하고 있다. STN 셀(20)의 위쪽에는 위상차 필름(14) 및 편광판(12)이 이 순서로 설치되어 있다. STN 셀(20)의 아래쪽에는 광 확산판(30), 편광 분리기(40) 및 편광판(50)이 이 순서로 설치되어 있다. 또한 편광판(50)의 아래쪽으로부터 광이 입사할 수 있는 광원(70)이 설치되어 있다. 광원(70)은 LED(71)(light emitting diode)를 이용하고, 라이트 가이드(72)로 위쪽으로 광을 출사하고 있다.
편광 분리기(40)로서 도 1을 이용하여 설명한 편광 분리기(즉, 반사 편광자)를 사용한다.
STN 셀(20)에 있어서는 2장의 글라스 기판(21, 22)과 실(seal) 부재(23)에 의해서 구성되는 셀 내에 STN 액정(26)이 봉입되어 있다. 글라스 기판(21)의 하면 에는 투명 전극(24)이 설치되고, 글라스 기판(22)의 상면에는 투명 전극(25)이 설치되어 있다. 투명 전극(24, 25)으로서는 ITO(Indium Tin Oxide)나 산화석(酸化錫) 등을 이용할 수 있다. 위상차 필름(14)은 색보상용의 광학 이방체로서 이용하고 있고, STN 셀(20)에서 발생하는 착색을 보정하기 위해서 사용하고 있다.
본 실시예의 액정 표시 장치(10)의 동작 원리는 도 2 및 도 3의 경우와 동일하게 된다. 이에 의해서 외광 속에서는 전압 무인가 영역에 있어서 편광 분리기(40)에 의해서 반사된 광이 광 확산판(30)에 의해서 산란되어 백색상의 직선 편광으로 되어 출사하고, 전압 무인가 영역에 있어서 편광 분리기(40)를 투과한 광은 편광판(50)에 의한 흡수 등에 의해서 다사 편광 분리기(40)에는 거의 돌아오지 않고 어두워진다. 따라서 백색 바탕에 검은 표시가 얻어진다. 또한, 광원(70) 점등 속에서는 전압 무인가 영역에 있어서 편광판(12)에 의해서 흡수되어 어두워지고, 전압 인가 영역에 있어서 편광판(12)에 의해서 흡수되지 않고 밝게된다. 따라서 광원(70) 점등 속에서는 검은 바탕에 광원색의 표시가 얻어진다. 즉, 외광 속에서는 백색 바탕에 검은 포지티브(positive) 표시, 광원(70) 점등 속에서는 검은 바탕에 광원색의 네거티브(negative) 표시가 얻어진다.
여기서 반사형 표시의 경우, 편광 분리기(40)와 편광판(50)의 상대 위치는 편광 분리기(40)의 투과축의 방향이 편광판(50)의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지도록 규정되어 있으므로 편광 분리기(40)의 투과축의 방향이 편광판(50)의 투과축의 방향과 일치하고 있는(즉, θ=0도의) 경우와 비교하여, 편광 분리기(40)를 투과한 광이 편광판(50)에 의해서 훨씬 대량으로 흡수된다. 따라서, 이 흡수되는 분만큼 전압 인가부를 어둡게 할 수 있으므로 콘트라스트를 높일 수 있다. 상기 반사형 표시에 있어서의 밝기에 대해서는 편광 분리기(40)에 있어서의 광의 흡수가 아닌 광의 반사에 의해 편광 분리를 행함과 함께 이 반사된 직선 편광 성분을 표시광으로서 이용하는 것으로 되므로 밝게 된다.
한편, 투과형 표시의 경우 편광 분리기(40)와 편광판(50)의 상대 위치는 편광 분리기(40)의 투과축의 방향이 편광판(50)의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 규정되어 있으므로 편광 분리기(40)의 투과축의 방향이 편광판(50)의 흡수축의 방향과 일치하고 있는(즉, θ'=θ도의) 경우와 비교하여 광원광은 편광판(50) 및 편광 분리기(40)를 훨씬 대량으로 투과한다. 따라서 이 투과하는 분만큼 전압 인가부를 밝게 할 수 있으므로 콘트라스트를 높일 수 있고, 동시에 밝기를 높일 수 있다.
여기서 편광판(50)의 투과축과 편광 분리기(40)의 투과축이 이루는 각인 소정 각도(θ)에 대해서 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 검토를 한다. 또한 본 실시예의 경우 편광판(50)에 있어서의 투과축과 흡수축이 이루는 각도(θ')는 직각이다. 즉, 소정 각도(θ') = 90도-소정 각도(θ)인 것으로 한다.
또한 이 경우 STN 액정(26)의 트위스트 각은 250도이고, 액정층의 두께는 5.8㎛이고, 액정의 광학 이방성 △n은 0.138이고, 위상차 필름(14)의 리터데이션(retardation) 값은 570㎚이고, 듀티 비는 1/240인 것으로 한다.
도 5a는 표시 장치(10)에 있어서의 외광시(반사형 표시시)에 각도(θ)를 변화시킨 경우의 콘트라스트 및 반사율의 변화를 나타내는 특성도이고, 도 5b는 광원 점등시(투과형 표시시)에 각도 θ를 변화시킨 경우의 콘트라스트 및 투과율의 변화를 나타내는 특성도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이 표시 장치(10)에 있어서는 편광 분리기(40)와 편광판(50)의 상대 위치를 바꾸는 것에 의해서 이 각도(θ)를 바꾸면 콘트라스트 및 밝기가 변화한다. 특히 각도(θ)가 켜지면 반사형 표시시의 콘트라스트가 증가하고, 투과형 표시시의 투과율이 감소하여 밝기가 감소한다. 또한 각도(θ)가 켜져도 반사형 표시시의 반사율에는 변화가 거의 보이지 않으며 그 밝기는 거의 일정하고 투과형 표시시의 콘트라스트는 감소한다.
한편, 각도 θ가 작아지면 반사형 표시시의 콘트라스트가 감소하고, 투과형 표시시의 투과율이 증가하여 밝기가 증가한다. 또한 각도 θ가 작아져도 반사형 표시시의 반사율에는 변화가 거의 보이지 않으며 그 밝기는 거의 일정하고 투과형 표시시의 콘트라스트는 증가한다.
여기서 본원 발명자의 연구에 의하면 일반적으로 반사형 표시시에 콘트라스트가 좋은 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는 도 5a의 특성도상에 있어서 각도 θ는 30 내지 75도가 바람직하다. 또한 도 5a의 특성도상에 있어서 각도 θ가 45도 내지 60도로 반사형 표시시의 콘트라스트는 더욱 양호하고, 동시에 도 5b의 특성도상에 있어서 투과형 표시시의 투과율(즉 밝기)도 실용상 문제가 없는 양호한 레벨로 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 표시 장치(10)에 의해서 특히 반사형 표시에 있어서는 콘트라스트 및 편광 분리기(40) 및 편광판(50) 등에 기초하는 표시 장치(10)에 있어서의 반사율(즉 표시의 밝기)을 높은 레벨로 할 수 있고, 투과형 표시에 있어서는 콘트라스트 및 편광 분리기(40) 및 편광판(50) 등에 기초하는 표시 장치(10)에 있어서의 투과율(즉, 표시의 밝기)을 높은 레벨로 할 수 있다.
〈제 2 실시예〉
다음으로 본 발명의 제 2 실시예의 액정 표시 장치에 대해서 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또한 도 6은 제 2 실시예에 대한 비교예의 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이고, 도 7은 제 2 실시예와 비교예로서 콘트라스트 특성 등을 비교한 표이다.
제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예의 있어서 특히 각도 θ는 50도이고 STN 액정(26)의 트위스트 각은 240도이고 액정층의 두께는 6.5㎛이고, 액정의 광학 이방성 △n은 0.133이고, 위상차 필름(14)의 리터데이션 값은 600㎚이다. 그 외의 구성에 대해서는 도 4에 나타낸 제 1 실시예의 경우와 동일하다.
이와 같이 구성된 제 2 실시예에 있어서의 반사시와 광원 점등시의 특성을 조사했다. 비교예로서 도 6에 나타내는 바와 같은 표시 장치를 이용했다. 즉, 비교예에서는 광 확산판(30), 편광 분리기(40) 및 편광판(50)의 대신에 편광판(80) 및 반투과 반사판(90)이 설치되어 있다.
1/240 듀티 구동한 때의 반사시와 광원광 점등점의 특성을 도 7의 표에 나타낸다.
도 7의 표에서 명확한 바와 같이 반사시의 콘트라스트는 동등하지만 반사율은 65% 올라간다. 한편, 광원 점등시에서는 투과율은 벌로 변화하지 않지만 콘트라스트는 15% 올라간다. 이것은 도트(dot) 사이가 비교예에서는 밝은 것에 대해서 실시예에서는 어두워지기 때문에 콘트라스트가 증가하는 것으로 된다.
〈제 3 실시예〉
본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치에 대해서 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 분해 단면도이다.
제 3 실시예에서는 상기 제 1 실시예에 있어서 편광 분리기(40)와 편광판(50)의 사이에 TN 액정 셀(1020)이 설치되어 있다. 그 외의 구성에 대해서는 도 4에 나타낸 제 1 실시예의 경우와 동일하다.
도 8에 나타내는 바와 같이 TN 셀(1020)에 있어서는 2장의 글라스 기판(1021, 1022)과 실 부재(1023)에 의해서 구성되는 셀 내에 TN 액정(1026)이 봉입되어 있다. 글라스 기판(1021)의 하면에는 투명 전극(1024)이 설치되고, 글라스 기판(1022)의 상면에는 투명 전극(1025)이 설치되어 있다. 투명 전극(1024)과 투명 전극(1025)의 사이에 전압을 인가할 수 있도록 되어 있다.
투명 전극(1024)과 투명 전극(1025)의 사이의 인가 전압을 제어하는 것으로서 반사시의 콘트라스트, 투과시의 밝기를 자유롭게 설정할 수 있다.
〈제 4 실시예〉
제 4 실시예에서는 상기 제 3 실시예에 있어서, TN 액정 셀(1020)에 대신하여 ECB 액정 셀이 설치되어 있다. 투명 전극(1024)과 투명 전극(1025)의 사이의 인가 전압을 제어하는 것에 의해 투과시의 외관색을 여러 가지로 변화시킬 수 있었다.
또한 투명 전극(1024)과 투명 전극(1025)을 도트 매트릭스로 하는 것에 의해서 더욱 정보량이 많은 표시를 할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 제 1에서 제 4의 실시예에 있어서 편광판(12)[도 2 및 도 3에 있어서의 편광 분리기(130)]을 편광 분리기(40)와 마찬가지로 도 1에 나타내는 바와 같이 반사 편광자로 구성하여도 된다. 또한 편광 분리기로서 가시광의 전 파장 범위에 걸쳐서 반사하는 형의 반사 편광자를 이용하여 백색 표시를 행하는 것뿐만이 아니라 편광 분리기로서 특정의 파장 범위의 광만이 반사하는 형의 반사 편광자를 이용하여 원하는 색의 표시를 하도록 하여도 된다.
〈제 5 실시예〉
제 5 실시예는 이상에서 설명한 각각의 실시예와 같은 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기로 이루어진다.
즉, 각각의 실시예와 같은 액정 표시 장치를 예를 들면 도 9a에 나타내는 바와 같은 휴대 전화(3000)의 표시부(3001)에 적용하면 햇볕이 쪼이는 곳에서도, 그늘에서도, 실내에서도 밝은 고 콘트라스트의 반사형 표시를 하는 에너지 절약형 휴대전화를 실현할 수 있다.
또한 도 9b에 나타내는 바와 같은 손목 시계(3100)의 표시부(3101)에 적용하면 햇볕이 쪼이는 곳에서도, 그늘에서도, 실내에서도 밝은 고 콘트라스트의 반사형 표시를 하는 에너지 절약형 손목 시계를 실현할 수 있다.
또한 도 9c에 나타내는 바와 같은 퍼스널컴퓨터(3200)(또는 정보 단말)의 표시 화면(3201)에 적용하면 햇볕이 쪼이는 곳에서도, 그늘에서도, 실내에서도 밝은 고 콘트라스트의 반사형 표시를 하는 에너지 절약형 퍼스널컴퓨터를 실현할 수 있다.
이상 도 9에 나타낸 전자 기기 이외에도 액정 텔레비전, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 엔지니어링 워크스테이션(EWS), 텔레비전 전화, POS 단말, 터치 패널을 구비하는 장치 등의 전자 기기에도 본 실시예의 액정 표시 장치를 적용 가능하다.
본 발명에 관련되는 표시 장치는 액정 장치를 투과 편광축 가변 수단으로서 이용하여 고 콘트라스트로 밝은 반사형 및 투과형 양용의 표시 장치로서 이용 가능하고, 또한 액정 장치 이외의 투과 편광축 가변 수단을 이용한 표시 장치로서도 이용 가능하다. 또한 본 발명에 관계되는 전자 기기는 이와 같은 표시 장치를 이용하여 구성되고, 고 콘트라스트로 밝은 반사형 표시 및 투과형 표시를 할 수 있는 에너지 절약형의 전자 기기 등으로서 이용 가능하다.

Claims (19)

  1. 투과 편광축을 가변할 수 있는 투과 편광축 가변 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 한 쪽측에 배치되어 있고 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사 또는 흡수하는 제 1 편광 분리 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 다른 쪽측에 배치되어 있고 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 제 2 편광 분리 수단과,
    상기 제 2 편광 분리 수단에 대해서 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 배치된 편광판과,
    상기 편광판에 대해서 상기 제 2 편광 분리 수단과 반대측에 배치되어 있고 상기 투과 편광축 가변 수단 측에 광을 입사하는 광원을 구비하고 있고,
    상기 제 2 방향은, 상기 편광판의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지고 또한 상기 편광판의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단, 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 편광판과의 상대 위치가 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단은, 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사 편광자는, 복굴절성을 갖는 제 1 층과, 상기 제 1 층의 복수의 굴절률중 어느 한 것에 실질적으로 동일한 굴절률을 가짐과 함께 복굴절성을 갖지 않는 제 2 층과 교대로 적층된 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단은, 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 흡수하는 편광판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 편광 분리 수단은, 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반사 편광자는, 복굴절성을 갖는 제 1 층과, 상기 제 1 층의 복수의 굴절률중 어느 한 것에 실질적으로 동일한 굴절률을 가짐과 함께 복굴절성을 갖지 않는 제 2 층과 교대로 적층된 적층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 편광 분리 수단은, 가시광 영역의 전 파장 범위의 광에 대해서 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분을 투과시킴과 함께 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 편광판의 상기 투과축과 상기 흡수축이 이루는 각은 직각인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 소정 각도 θ는 30 내지 75도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 소정 각도 θ는 45 내지 60도인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단은 액정 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단은 TN 액정 소자, STN 액정 소자 또는 ECB 액정 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 편광 분리 수단에 대해서 상기 투과 편광축 가변 수단과 반대측에, 제 2 투과 편광축 가변 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단은 액정 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단이 TN 액정 소자, STN 액정 소자 또는 ECB 액정 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 투과 편광축 가변 수단은 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 편광판과의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 광원과 상기 제 1 편광 분리 수단과의 사이에 투광성의 광 확산 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 1 항에 기재된 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  19. 투과 편광축 가변 광학 소자와,
    상기 투과 편광축 가변 소자의 한 쪽측에 배치되어 있고, 반사 또는 흡수에 의해서 편광 분리를 하는 형의 제 1 편광 분리기와,
    상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 다른 쪽측에 배치되어 있고, 반사에 의해서 편광 분리를 하는 형의 제 2 편광 분리기와,
    상기 제 2 편광 분리기에 대해서 상기 투과 편광축 가변 광학 소자와 반대측에 배치된 편광판과,
    상기 편광판에 대해서 상기 제 2 편광 분리기와 반대측에 배치되어 있고 상기 투과 편광축 가변 광학 소자측에 광을 입사하는 광원을 구비하고 있고,
    상기 제 2 방향은, 상기 편광판의 투과축의 방향에 대해서 소정 각도(θ)(단, 0도〈θ〈90도)만큼 떨어지고 또한 상기 편광판의 흡수축의 방향에 대해서 소정 각도(θ')(단 0도〈θ'〈90도)만큼 떨어지도록 상기 제 2 편광 분리기와 상기 편광판과의 상대 위치가 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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