JP4325631B2 - 表示装置およびそれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

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。

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。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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

上記目的を達成するために本発明の表示装置は、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た液晶パネルと、前記液晶パネルの背面側に設けられ、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と、前記照明装置の前記液晶パネルとは反対の側に設けられ、外光を反射する光反射板と、前記液晶パネルの前記光反射板とは反対側に設けられた偏光板と、を具備し、前記照明装置からの光による透過型の表示、及び前記光反射板を反射した前記外光による反射型の表示が可能であり、白色点を（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、白色点とＲとの距離、白色点とＧとの距離及び白色点とＢとの距離をそれぞれＲｒ，ＲｇおよびＲｂとした場合に、前記導光体を通過して前記偏光板から出射される光が着色されるのを防止するように、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。そして、前方散乱特性を有する光拡散板を更に備えており、前記カラーフィルタを通過した光が前記光拡散板で拡散されるよう構成すると好ましい。また、液晶パネルの上側に設けられており入射光をその偏光成分に応じて分離する第１の偏光手段を設けてもよい。

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、液晶パネルと光反射板との間に設けられた導光体による色付きを防止して、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。

また、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の偏光手段が設けると好ましい。

そうすることにより、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。

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。

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。
また、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と好ましい。

そのように構成することにより、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。

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。

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。

本発明による表示装置は、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。

また、本発明の電子機器は、上記記載の表示装置を備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本発明による実施形態を図面を参照して説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、本実施形態による表示装置１０の動作を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〈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。

〈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。

〈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。

〈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。

〈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。

〈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。

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。

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。

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。

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。 本発明による反射型表示の原理を示す説明図である。 本発明による透過型表示の原理を示す説明図である。 パララックスの計測実験を示す説明図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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 (3)

1. 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た液晶パネルと、
   前記液晶パネルの背面側に設けられ、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と、
   前記照明装置の前記液晶パネルとは反対の側に設けられ、外光を反射する光反射板と、
   前記液晶パネルの前記光反射板とは反対側に設けられた偏光板と、
   を具備し、
   前記照明装置からの光による透過型の表示、及び前記光反射板を反射した前記外光による反射型の表示が可能であり、
   白色点を（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、白色点とＲとの距離、白色点とＧとの距離及び白色点とＢとの距離をそれぞれＲｒ，ＲｇおよびＲｂとした場合に、前記導光体を通過して前記偏光板から出射される光が着色されるのを防止するように、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。
2. 前方散乱特性を有する光拡散板を更に備えており、前記カラーフィルタを通過した前記外光が前記光拡散板で拡散されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 請求項１または２に記載の表示装置を備えた電子機器。

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