(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネルと、前記一対の基板のうち一方の基板側に設けた偏光板と、を具備する表示素子において、
入射した光をその偏光成分に応じて透過及び反射させる偏光分離手段と、
前記偏光分離手段に対して前記液晶パネルの反対側に配置されており所定の波長領域の光を透過させる着色層と、
前記着色層を透過した光を反射させる反射層と、を備えており、
前記偏光分離手段により反射された光による第１の表示状態と、前記偏光分離手段、及び前記着色層を透過した後前記反射層によって反射された光による第２の表示状態と、により表示を行うことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記偏光分離手段がコレステリック液晶層及び（１／４）λ板を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記偏光分離手段は、入射した可視光領域の光をそのほぼ全波長範囲にわたって、且つ偏光成分に応じて透過及び反射させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記液晶パネルがＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液晶パネル及びＥＣＢ液晶パネルから選ばれることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の表示素子。
【請求項５】
表示部を備えた電子機器において、
前記表示部として請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の表示装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示素子、及びそれを搭載した液晶表示素子に関する。
【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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
まず、図１、図２を参照して本発明の原理を説明する。
図１、図２は、本発明の表示素子の原理を説明するための図である。なお、これらの図に示した液晶表示素子は、本発明の原理を説明するためのものであり、本発明がこれらの図に示した液晶表示素子に限定されるものでないことはいうまでもない。
【０００５】
まず、図１を参照すると、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。この偏光板１３０は入射光のうち所定の第１の方向の直線偏光の光を透過させ、その第１の方向の直線偏光の光とは直交する方向の直線偏光の光を吸収する。ＴＮ素子１４０の下側には、光散乱層１５０、偏光分離器１６０、着色層１７０および反射板１８０がこの順に設けられている。この液晶表示素子の左側を電圧印加部１１０とし、右側を電圧無印加部１２０として説明する。
【０００６】
偏光分離器１６０は（１／４）λ板１６２とコレステリック液晶層１６４とを備えている。コレステリック液晶は、その液晶のピッチと同一の波長を有する光であってその液晶と同一の回転方向の円偏光を反射し、その他の光を透過する性質を有する。従って、例えば、コレステリック液晶層１６４に、ピッチが５０００オングストロームで左回転のコレステリック液晶を用いると、波長５０００オングストロームの左円偏光は反射し、右円偏光や他の波長の左円偏光は透過する素子が得られる。さらに、左回転のコレステリック液晶を用い、そのピッチを可視光の全波長範囲にわたってコレステリック液晶内で変化させることにより、単一色だけでなく白色光全部にわたって左円偏光を反射し、右円偏光を透過する素子が得られる。
【０００７】
このようなコレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光分離器１６０においては、（１／４）λ板１６２の側から所定の第３の方向の直線偏光が入射すると（１／４）λ板１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４で反射され、（１／４）λ板１６２によって再び所定の第３の方向の直線偏光となって出射する。また、第３の方向と直交する第２の方向の直線偏光が入射すると、（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コレステリック液晶層１６４を透過する。また、コレステリック液晶層１６４の下側から入射した光に対しては、（１／４）λ板１６２の上方に第２の方向の直線偏光を出射する。
【０００８】
このように、コレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光分離器１６０は、（１／４）λ板１６２側から入射した光のうち所定の第２の方向の直線偏光成分を透過させ、所定の第２の方向と直交する第３の方向の直線偏光成分を反射し、コレステリック液晶層１６４側から入射した光に対して（１／４）λ板１６２側に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手段である。なおこの機能を備える偏光分離手段としては、上述のコレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６２とを組み合わせた偏光分離器１６０以外に、多層膜を積層したフィルムを利用するもの（ＵＳＰ４，９７４，２１９）、ブリュースター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、がある。
【０００９】
再び、図１を参照すると、右側の電圧無印加部１２０においては、自然光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、（１／４）λ板１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４で反射されて再び（１／４）λ板１６２に入射し、（１／４）λ板１６２によって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、（１／４）λ板１６２とＴＮ液晶１４０との間には光散乱層１５０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。
【００１０】
左側の電圧印加部１１０においては、自然光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、（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コレステリック液晶層１６４を透過する。コレステリック液晶層１６４を透過した右円偏光の一部は、着色層１７０によって反射されて再び（１／４）λ板１６２に入射し、（１／４）λ板１６２によって紙面に平行な方向の直線偏光となり、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。また、コレステリック液晶層１６４を透過した右円偏光の一部は、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０によって反射され、その後、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、コレステリック液晶層１６４で反射され、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０によって再び反射され、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、コレステリック液晶層１６４を透過して（１／４）λ板１６２に入射し、（１／４）λ板１６２によって紙面に平行な方向の直線偏光となり、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。
【００１１】
このように、電圧無印加部１２０においては、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を透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られる。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００１２】
次に、図２を参照すると、偏光分離器１６０は（１／４）λ板１６２とコレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６６とを備えている。
【００１３】
このようなコレステリック液晶層１６４の両側に（１／４）λ板１６２、１６６を設けた偏光分離器１６０においては、（１／４）λ板１６２の側から所定の第１の方向の直線偏光が入射すると（１／４）λ板１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４で反射され、（１／４）λ板１６２によって再び所定の第３の方向の直線偏光となって出射する。また、第１の方向と直交する第２の方向の直線偏光が入射すると、（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コレステリック液晶層１６４を透過し、（１／４）λ板１６６によって再び第２の方向の直線偏光となって射出する。また、（１／４）λ板１６６の下側から入射した光に対しては、（１／４）λ板１６２の上方に第２の方向の直線偏光を出射する。
【００１４】
このように、コレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６２、１６６とを組み合わせた偏光分離器１６０は、（１／４）λ板１６２側から入射した光のうち所定の第２の方向の直線偏光成分を第２の方向の直線偏光として透過させ、所定の第２の方向と直交する第３の方向の直線偏光成分を反射し、（１／４）λ板１６６側から入射した光に対して（１／４）λ板１６２側に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離手段である。なおこの機能を備える偏光分離手段としては、上述のコレステリック液晶層１６４と（１／４）λ板１６２、１６６とを組み合わせた偏光分離器１６０以外に、多層膜を積層したフィルムを利用するもの（ＵＳＰ４，９７４，２１９）、ブリュースター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（ＳＩＤ  ９２  ＤＩＧＥＳＴ  第４２７頁乃至第４２９頁）、ホログラムを利用するものや、後述する特定方向の屈折率が異なる層を交互に積層した偏光分離器がある。
【００１５】
再び、図２を参照すると、右側の電圧無印加部１２０の働きは図１の右側の電圧無印加部１２０の働きと同じである。すなわち、自然光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、（１／４）λ板１６２によって左円偏光となり、コレステリック液晶層１６４で反射されて再び（１／４）λ板１６２に入射し、（１／４）λ板１６２によって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、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、（１／４）λ板１６２とＴＮ液晶１４０との間には光散乱層１５０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。
【００１６】
左側の電圧印加部１１０においては、自然光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、（１／４）λ板１６２によって右円偏光となり、コレステリック液晶層１６４を透過し、コレステリック液晶層１６４を透過した右円偏光は（１／４）λ板１６６によって紙面に平行な方向の直線偏光となる。直線偏光の一部は、着色層１７０によって反射されて、（１／４）λ板１６６、コレステリック液晶層１６４および（１／４）λ板１６２を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光として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。また、（１／４）λ板１６６から出射した直線偏光の一部は、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０によって反射され、その後、再び着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、（１／４）λ板１６６、コレステリック液晶層１６４および（１／４）λ板１６２を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光として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。
【００１７】
このように、電圧無印加部１２０においては、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を透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られる。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００１８】
なお、上記においては、ＴＮ液晶１４０を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 Birefringence ）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。
【００１９】
図３及び図４を用いて、他の偏光分離器を用いた場合の本発明の原理を説明する。
【００２０】
図３は本発明に用いる偏光分離器の拡大斜視図であり、図４は本発明の表示素子の原理を説明するための図である。なお、これらの図に示した液晶表示素子は、本発明の原理を説明するためのものであり、本発明がこれらの図に示した液晶表示素子に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２１】
図４を参照すると、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１９０、着色層１７０および反射板１８０がこの順に設けられている。この液晶表示素子の左側を電圧印加部１１０とし、右側を電圧無印加部１２０として説明する。
【００２２】
偏光分離器１９０は、図３に示すように異なる２つの層１９１（Ａ層）び１９２（Ｂ層）とが交互に積層された構造を有している。Ａ層１９１のＸ軸方向（第１の方向）の屈折率（ｎＡＸ）とＹ軸方向の屈折率（ｎＡＹ）とは異なる。Ｂ層１９２はＸ軸方向）の屈折率（ｎＢＸ）とＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とは等しい。また、Ａ層１９１のＹ軸方向の屈折率（ｎＡＹ）とＢ層１９２のＹ軸方向の屈折率（ｎＢＹ）とは等しい。
【００２３】
したがって、この偏光分離器１９０に入射した光のうちＹ軸方向の直線偏光の光はこの偏光分離器を通過し、Ｙ軸方向の直線偏光の光として出射する。
【００２４】
一方、Ａ層１９１のＺ軸方向における厚みをｔＡ、Ｂ層５２のＺ軸方向における厚みをｔＢとするとし、入射光の波長をλとすると、
【００２５】
【数１】
ｔＡ・ｎＡＸ＋ｔＢ・ｎＢＸ＝λ／２    （１）
となるようにすることによって波長λの光であって偏光分離器１９０に入射した光のうちＸ軸方向の直線偏光の光は、この偏光分離器１９０によってＸ軸方向の直線偏光の光として反射される。
【００２６】
そしてＡ層１９１のＺ軸方向における厚みｔＡおよびＢ層１９２のＺ軸方向における厚みｔＢを種々変化させて、全可視波長範囲にわたって上記式（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軸方向の直線偏光の直線偏光の光をＸ軸方向の直線偏光の光として反射し、Ｙ軸方向の光をＹ軸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。
【００２７】
このような偏光分離器は、国際公開公報（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されている。
【００２８】
このような、所定の第３の方向（Ｘ軸方向）の屈折率が異なる層を交互に積層した偏光分離器１９０においては、ＴＮ液晶１４０の側から所定の第３の方向の直線偏光が入射するとその光は偏光分離器１９０で反射され、所定の第３の方向の直線偏光のまま出射する。また、第３の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）の直線偏光が入射すると、偏光分離器１９０を透過し、第２の直線偏光のまま出射する。また、反射板１８０側から入射した光に対しては、ＴＮ液晶１４０側に第２の方向の直線偏光を出射する。
【００２９】
図４を参照すると、自然光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１９０よって反射され、紙面に垂直な方向の直線偏光のまま再び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、偏光分離器１９０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１９０とＴＮ液晶１４０との間には光散乱層１５０を設けているので、偏光分離器１９０からの反射光が鏡面状から白色状になる。
【００３０】
左側の電圧印加部１１０においては、自然光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及び偏光分離器１９０を偏光方向を変えずに透過する。直線偏光の一部は、着色層１７０によって反射されて、偏光分離器１９０を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光のまま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。また、偏光分離器１９０から出射した直線偏光の一部は、着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、反射板１８０によって反射され、その後、再び着色層１７０によって吸収されつつ着色層１７０を透過し、偏光分離器１９０を再び透過し、紙面に平行な方向の直線偏光として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。
【００３１】
このように、電圧無印加部１２０においては、偏光分離器１９０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１９０を透過した光が着色層１７０で着色されてカラーの出射光１１２となる。従って、白地にカラーの表示が得られる。なお、着色層１７０に黒を使用すれば可視光領域の全波長が吸収されるので、白地に黒表示となる。また、反射板１８０を設けているので、着色層１７０によって着色されたカラーの出射光１１２が明るくなる。
【００３２】
なお、上記においては、ＴＮ液晶１４０を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 Birefringence ）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。
【００３３】
本発明は上記原理に基づくものであり、本発明によれば、一対の基板間に液晶を挟持した液晶パネルと、前記一対の基板のうち一方の基板側に設けた偏光板と、を具備する表示素子において、入射した光をその偏光成分に応じて透過及び反射させる偏光分離手段と、前記偏光分離手段に対して前記液晶パネルの反対側に配置されており所定の波長領域の光を透過させる着色層と、前記着色層を透過した光を反射させる反射層と、を備えており、前記偏光分離手段により反射された光による第１の表示状態と、前記偏光分離手段、及び前記着色層を透過した後前記反射層によって反射された光による第２の表示状態と、により表示を行うことを特徴とする。上記偏光分離手段としては例えば、コレステリック液晶層及び（１／４）λ板を含んでなる偏光分離手段を用いることができる。
【００３４】
また、前記偏光分離手段は、入射した可視光領域の光をそのほぼ全波長範囲にわたって、且つ偏光成分に応じて透過及び反射させることを特徴とする。
【００３５】
また、前記液晶パネルがＴＮ液晶パネル、ＳＴＮ液晶パネル及びＥＣＢ液晶パネルから選ばれることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の電子機器は、前記表示部として上記のいずれかに記載の表示装置を搭載したことを特徴とする。
【００５７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００５８】
（第１の実施の形態）
図５は、本発明の第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５Ａは平面図、図５Ｂは分解断面図、図５Ｃは図５ＢのＡ部の部分拡大断面図であり、図６乃至図８は、本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説明するための部分拡大平面図である。
【００５９】
本実施の形態の液晶表示素子１０においては、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。ＳＴＮセル２０の下側には、拡散板３０、偏光分離器４０、カラーフィルタ６０および反射板５０がこの順に設けられている。カラーフィルタ６０は反射板５０上に印刷されて設けられている。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（Indium Tin Oxide）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。
【００６０】
図５Ｃに示すように、反射板５０は、基板５２上にアルミニウムや銀等の蒸着膜５４を形成することによって製造される。基板５２としては、ガラス基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）基板又はＰＣ（ポリカーボネート）基板等を使用する。基板５２として、ＰＥＴ基板を使用した場合には、ＰＥＴ基板の表面を荒らしてからアルミニウムや銀等の蒸着膜５４を形成してもよい。
【００６１】
図５Ａに示すように、本実施の形態の液晶表示素子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。
【００６２】
ドット部２１０は、２行のドット行表示部２２０、２３０を備えており、ドット行表示部２２０、２３０にそれぞれ対応してカラーフィルタ６２０、６３０が反射板５０上に設けられている。図７に示すように、ドット行表示部２２０はドット表示部２２１乃至２２４等から構成され、ドット行表示部２３０はドット表示部２３１乃至２３４等から構成され、ドット表示部２２１乃至２２４および２３１乃至２３４のそれぞれには１つの文字または１つの記号がそれぞれ表示される。
【００６３】
アイコン部２４０は、図６に示すように、３つのアイコン２４１乃至２４３を備えており、アイコン２４１乃至２４３にそれぞれ対応してカラーフィルタ６４１乃至６４３が反射板５０上に設けられている。
【００６４】
本実施の形態における偏光分離器４０としては、図２及び図４を用いて説明した偏光分離器、すなわち、ＳＴＮセル２０側から入射した光のうち所定の第２の方向の直線偏光成分を第２の方向の直線偏光として透過させ、所定の第２の方向と直交する第３の方向の直線偏光成分を反射し、カラーフィルタ５０側から入射した光に対してＳＴＮセル２０側に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離器を使用する。
【００６５】
この機能を備える偏光分離器としては、２枚の（１／４）λ板の間にコレステリック液晶層を挟んだもの、多層膜を積層したフィルムを利用するもの、ブリュースター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、ホログラムを利用するものや国際公開公報（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されたものあるが、本実施の形態では、図３を用いて説明した偏光分離器１９０つまり、国際公開公報（ＷＯ９５／１７６９２）に開示されたものを使用する。
【００６６】
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、すなわち、ＳＴＮセル２０側から入射した光のうち所定の第２の方向の直線偏光成分を透過させ、所定の第２の方向と直交する第３の方向の直線偏光成分を反射し、カラーフィルタ５０側から入射した光に対してＳＴＮセル２０側に前記第２の方向の直線偏光を出射可能な偏光分離器を使用することもできる。
次に、本実施の形態の液晶表示素子１０の動作を説明する。
【００６７】
電圧無印加領域においては、自然光が偏光板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。
【００６８】
電圧印加領域においては、自然光が偏光板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も直線偏光として透過する。透過した直線偏光の一部は、カラーフィルタ６０によって着色して反射されて、偏光分離器４０、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。また、偏光分離器４０を透過した直線偏光の他の一部は、直線偏光として、カラーフィルタ６０によって吸収されつつカラーフィルタ６０を透過し、反射板５０によって反射され、その後、再びカラーフィルタ６０によって吸収されつつカラーフィルタ６０を透過し、偏光分離器４０、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。
【００６９】
このように、電圧無印加領域においては、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を透過した光がカラーフィルタ６０で着色されてカラーの直線偏光となって出射する。従って、白地にカラーの表示が得られる。カラーフィルタの一部に黒を使用すればその部分においては可視光領域の全波長が吸収されるので、部分的な黒表示とすることができる。また、反射板５０を設けているので、カラーフィルタ６０によるカラー表示が明るくなる。
【００７０】
本実施の形態の液晶表示素子１０においては、ＳＴＮセル２０を構成するガラス基板２２の外側に偏光分離器４０を設け、さらにその外側にカラーフィルタ６０および反射板５０を設けている。従って、ガラス基板２２の厚みに起因して表示が２重となるいわゆるパララックスが生じやすくなる。そのために、本実施の形態においては、カラーフィルタ６０を表示パターンに対応させ、表示パターンよりも多少大きめに設けている。
【００７１】
そして、画面には複数色のカラー表示をするが、同じ表示パターンにはいつも同じ色を表示するようにしている。
【００７２】
このことを、図６乃至図８を参照してさらに説明する。
【００７３】
まず、図６に示すように、アイコン部２４０においては、３つのアイコン２４１乃至２４３にそれぞれ対応してカラーフィルタ６４１乃至６４３を設けるが、カラーフィルタ６４１乃至６４３をアイコン２４１乃至２４３よりもそれぞれ多少大きめにする。そしてカラーフィルタ６４１乃至６４３間にはそれぞれ隙間を設ける。このようにすれば、アイコン２４１乃至２４３単位のカラー表示となり、各アイコン２４１乃至２４３のそれぞれはいつも同じ色の表示となり、多少パララックスがあっても、アイコン２４１乃至２４３の表示を見ている限りにおいては、パララックスが気にならない。
【００７４】
また、図７に示すように、ドット部２１０は、２行のドット行表示部２２０、２３０を備えているが、この２行のドット行表示部２２０、２３０にそれぞれ対応してカラーフィルタ６２０、６３０を設け、カラーフィルタ６２０をドット行表示部２２０を構成するドット表示部２２１乃至２２４よりも多少大きくし、カラーフィルタ６３０をドット行表示部２３０を構成するドット表示部２３１乃至２３４よりも多少大きくし、カラーフィルタ６２０と６３０との間には隙間を設けている。このようにすれば、ドット行表示部２２０、２３０単位の表示となり、各ドット行表示部２２０、２３０のそれぞれはいつも同じ色の表示となるので、多少パララックスがあっても、行単位のドット行表示部２２０、２３０の表示を見ている限りにおいては、パララックスが気にならない。
【００７５】
なお、このように、本実施の形態においては、行単位にカラーフィルタをそれぞれ設けたが、列単位にカラーフィルタをそれぞれ設けて列単位のカラー表示としてもよい。
【００７６】
また、図８に示すように、カラーフィルタ６２１乃至６２４および６３１乃至６３４をドット表示部２２１乃至２２４および２３１乃至２３４にそれぞれ対応して設け、カラーフィルタ６２１乃至６２４および６３１乃至６３４をドット表示部２２１乃至２２４および２３１乃至２３４よりも多少大きくし、カラーフィルタ６２１乃至６２４および６３１乃至６３４間にはそれぞれ隙間を設けることもできる。
【００７７】
このようにすれば、ドット表示部２２１乃至２２４および２３１乃至２３４単位の表示、すなわち、１つの文字または１つの記号単位の表示となり、１つの文字または１つの記号単位はいつも同じ色の表示となるので、多少パララックスがあっても、１つの文字または１つの記号単位で表示を見ている限りにおいては、パララックスが気にならない。
【００７８】
（第２の実施の形態）
図９は、本発明の第２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９Ａは平面図、図９Ｂは分解断面図である。
【００７９】
上記第１の実施の形態においては、基板５２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、ガラス基板やＰＥＴ基板等からなる基板５６の上側にカラーフィルタ６０を印刷し、基板５６の下側にアルミニウム等を蒸着して反射層を形成した点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００８０】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の第３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１０Ａは平面図、図１０Ｂは分解断面図である。
【００８１】
上記第１の実施の形態においては、反射板５０上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、偏光分離器４０としての国際公開公報ＷＯ９５／１７６９２に開示された偏光分離器の下面にカラーフィルタ６０を印刷して設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明の第４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１１Ａは平面図、図１１Ｂは分解断面図である。
【００８２】
上記第１の実施の形態においては、反射板５０上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、反射板５０上にカラーフィルタ６０に代えて蛍光塗料６２を設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。蛍光塗料６２を適宜選択して複数色のカラー表示を行うが、同じ表示パターンにはいつも同じ色を表示するようにする。
【００８３】
（第５の実施の形態）
図１２は、本発明の第５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１２Ａは平面図、図１２Ｂは分解断面図である。
【００８４】
上記第１の実施の形態においては、基板５２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、ＰＥＴ等からなるフィルム７０を複数の色に選択的に染色してカラーフィルタ７６を形成し、フィルム７０の下側にアルミニウム等の蒸着膜７４を形成して反射層を設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００８５】
（第６の実施の形態）
図１３は、本発明の第６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１３Ａは平面図、図１３Ｂは分解断面図であり、図１４、図１５は、本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を説明するための平面図である。
【００８６】
上記第１の実施の形態においては、基板５２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、異なった色が発色する発色領域８２を選択的に設けたホログラム８０を偏光分離器４０と反射板５０との間に設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００８７】
本実施の形態においては、発色領域８２の発色を適宜選択して複数色のカラー表示を行うが、同じ表示パターンにはいつも同じ色を表示するようにする。例えば、図１４に示すように、アイコンに対応する領域のみ互いに異なる色の発色領域８０２、８０４、８０６とし、他の領域は同一色の発色領域８４とすることもできる。また、図１５に示すように、複数ドット毎に縦に異なる色の発色領域８１２、８１４、８１６、８２２、８２４、８２６等を設けてもよい。
【００８８】
（第７の実施の形態）
図１６は、本発明の第７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１６Ａは平面図、図１６Ｂは分解断面図、図１６Ｃは部分拡大平面図である。
【００８９】
上記第１の実施の形態においては、ＳＴＮセル２０の下側の基板としてガラス基板２２を用い、また、基板５２上にアルミニウムや銀等を蒸着して反射板５０を形成し、その上にカラーフィルタ６０を印刷して設けているのに対し、本実施の形態においては、ＳＴＮセル２０の下側の基板としてプラスチックフィルム２８を用い、また、偏光分離器４０の下面にカラーフィルタ７０を設けた点が第１の実施の形態と異なるが他の点は同様である。
【００９０】
第１の実施の形態においては、ＳＴＮセル２０の下側の基板としてガラス基板２２を用いているので、ガラス基板の厚みに起因するパララックスが生じるが、本実施の形態のように、ＳＴＮセル２０の下側の基板としてプラスチックフィルム２８を用いれば、その厚みを薄くできるので、視差がほとんどなくなりパララックスがほとんど生じなくなる。その結果、図１６Ｃに示すように、１画素毎に異なる色のカラーフィルター（７１０、７２０、７３０、７４０）を設けることができる。
【００９１】
（第８の実施の形態）
図１７は、本発明の表示素子を搭載した携帯電話の例である。この携帯電話９００においては、実施の形態１の表示素子を表示部９０１として用いている。
【００９２】
本実施の形態においては、第１の実施の形態の表示素子を用いたが、用途によって第１〜第７の実施の形態で述べた表示素子のいずれかを用いることができる。
【００９３】
また、本実施の形態においては携帯電話を例示したが、本発明の表示素子は、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、電子手帳等の各種電子機器に用いることができる。
【００９４】
【発明の効果】
本発明の表示素子においては、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の表示素子が得られる。
【００９５】
そして、第２の偏光分離手段を、可視光領域のほぼ全波長範囲の光に対して、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、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とすることにより、可視光領域の全波長範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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示素子の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の表示素子の原理を説明するための図である。
【図３】本発明の表示素子に用いる偏光分離器の拡大斜視図である。
【図４】本発明の表示素子の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の第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５Ａは平面図、図５Ｂは分解断面図、図５Ｃは図５ＢのＡ部の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説明するための部分拡大平面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説明するための部分拡大平面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の液晶表示素子を説明するための部分拡大平面図である。
【図９】本発明の第２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９Ａは平面図、図９Ｂは分解断面図である。
【図１０】本発明の第３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１０Ａは平面図、図１０Ｂは分解断面図である。
【図１１】本発明の第４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１１Ａは平面図、図１１Ｂは分解断面図である。
【図１２】本発明の第５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１２Ａは平面図、図１２Ｂは分解断面図である。
【図１３】本発明の第６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１３Ａは平面図、図１３Ｂは分解断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を説明するための平面図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態の液晶表示素子を説明するための平面図である。
【図１６】本発明の第７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１６Ａは平面図、図１６Ｂは分解断面図、図１６Ｃは部分拡大平面図である。
【図１７】本発明の電子機器の分解斜視図。
【符号の説明】
１０…液晶表示素子
１２、１３０…偏光板
１４…位相差フィルム
２０…ＳＴＮセル
２１、２２…ガラス基板
２６…ＳＴＮ液晶
３０…拡散板
４０、１９０…偏光分離器
５０、１８０…反射板
５２、５６…基板
５４、５８、７４…蒸着膜
６０、６２０〜６２４、６３０〜６３４、６４１〜６４３…カラーフィルタ
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
１６２、１６６…（１／４）λ板
１６４…コレステリック液晶層
１７０…着色層
２１０…ドット部
２２１〜２２４、２３１〜２３４…ドット表示部
２４０…アイコン部
２４１〜２４３…アイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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