(57)【要約】【課題】簡便に駆動可能で、混色が無く、光利用効率の高い反射透過両用型の表示装置を提供する。【解決手段】表示装置１において、液晶層１５の一方の面側に、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層１８を設け、液晶層１５の他方の面側にカラーフィルタ層１２を設ける。赤色の光のうち、特定の波長域の光を透過する赤色領域１８Ｒに対応する位置には赤色カラーフィルタ層１２Ｒを設け、緑色の光のうち、特定の波長域の光を透過する緑色領域１８Ｇに対応する位置には緑色カラーフィルタ層１２Ｇを設け、青色の光のうち、特定の波長域の光を透過する青色領域１８Ｂに対応する位置には青色カラーフィルタ層１２Ｂを配置する。これによって、各画素領域における反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを同一にすることができる。【選択図】　　　図１
2004125967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される光変調機能を有する層とを含む表示装置であって、
前記光変調機能を有する層の一方の面側に、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光変調機能を有する層の他方の面側に、カラーフィルタ層を備えることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記バンドパスフィルタ層は、前記特定の波長域の異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数の領域は、
赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、
緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、
青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含むことを特徴とする請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記バンドパスフィルタ層は、
赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、
緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、
青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含み、
前記カラーフィルタ層は、
赤色に相当する波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層と、
緑色に相当する波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層と、
青色に相当する波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層とを含み、
前記バンドパスフィルタ層と前記カラーフィルタ層とは、
前記赤色領域と前記赤色カラーフィルタ層とが対応し、
前記緑色領域と前記緑色カラーフィルタ層とが対応し、
前記青色領域と前記青色カラーフィルタ層とが対応するように配置されることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【請求項６】
前記バンドパスフィルタ層の赤色領域を透過する光の中心波長は、６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４または５記載の表示装置。
【請求項７】
前記バンドパスフィルタ層の緑色領域を透過する光の中心波長は、５００ｎｍ以上５２５ｎｍ以下または５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４〜６のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記バンドパスフィルタ層の青色領域を透過する光の中心波長は、４００ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４〜７のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備え、
前記照明手段は、前記バンドパスフィルタ層の赤色領域、緑色領域および青色領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする請求項４〜８のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅は、１５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅は、２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の表示装置。
【請求項１３】
前記照明手段は、発光スペクトルのピークの半値幅が、５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１２のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【請求項１４】
前記バンドパスフィルタ層は、屈折率のそれぞれ異なる層を交互に積層して形成される複数層から成ることを特徴とする請求項１〜１３のうちのいずれか１つに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型および透過型のいずれの表示も可能な表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ、計測器などのモニタ、テレビジョンまたはモバイル機器などへの液晶表示装置の応用が急速に進展している。特に、反射型および透過型のいずれの表示も可能な反射透過両用型の液晶表示装置は、周囲が明るいときには、外部からの光すなわち外光を反射して良好な表示を実現でき、かつバックライトが不要であるので消費電力が低く、また周囲が暗いときには、バックライトを点灯することによって良好な表示を得られることから、最近では、携帯電話機などのモバイル機器用の表示装置として注目されている。
【０００３】
反射透過両用型の液晶表示装置の方式としては、液晶表示装置の背面側に設けられる反射板に、入射する光のうち一定量の光を透過し残余の光を反射する半透過型の反射板を用いる方式、たとえばハーフミラーと呼ばれる超薄膜半透過反射板を用いる方式または一部に孔が形成された孔開き反射板を用いる方式が一般的である。図１０は、ハーフミラー５１における光の反射および透過の様子を模式的に示す図である。図１０（ａ）は、透過型表示時の状態を示す図であり、図１０（ｂ）は、反射型表示時の状態を示す図である。ハーフミラーを用いる方式において、透過型表示を行う際には、画素に入射するバックライト５０からの光５００のうち、ハーフミラー５１を透過する一部の光５１１が表示に利用される。反射型表示を行う際には、画素に入射する外光５０１のうち、ハーフミラー５１によって反射される一部の光５１３が表示に利用される。図１１は、孔開き反射板５２における光の反射および透過の様子を模式的に示す図である。図１１（ａ）は、透過型表示時の状態を示す図であり、図１１（ｂ）は、反射型表示時の状態を示す図である。孔開き反射板を用いる方式において、透過型表示を行う際には、画素に入射するバックライト５０からの光５００のうち、孔開き反射板５２の孔部５３を透過する一部の光５２１が表示に利用される。反射型表示を行う際には、画素に入射する外光５０１のうち、孔開き反射板５２の孔部５３以外の部分で反射される一部の光５２３が表示に利用される。以上のように、これらの方式では、１つの画素に入射する外光のうちの一定量を反射させて反射型表示を行い、バックライトからの光のうちの一定量を透過させて透過型表示を行う。特に、孔開き反射板を用いる方式では、１つの画素に入射する光を面積的に分割して反射型表示および透過型表示を行う。
【０００４】
しかしながら、これらの方式では、透過型表示時には、バックライト５０からの光５００のうちハーフミラー５１で反射される光５１２または孔開き反射板５２の孔部５３以外の部分で反射される光５２２は表示に利用されず、また反射型表示時には、外光５０１のうちハーフミラー５１を透過する光５１４または孔開き反射板５２の孔部５３を透過する光５２４は表示に利用されないので、光の利用効率が悪く、典型的な場合には、反射型表示および透過型表示のいずれにおいても５０％の光が利用されないことになる。したがって、反射型表示および透過型表示のいずれにおいても暗い表示となる。
【０００５】
これに対して、反射型表示および透過型表示の双方において光の利用効率を高め、反射型と透過型との両方の表示を良好にするための技術が提案されている。図１２は、従来技術による反射透過両用型のカラー液晶表示装置６０の構成を簡略化して示す概略断面図である。カラー液晶表示装置６０は、透明電極６１と透明電極６３との間に液晶層６２が封入されて形成される液晶表示器６４を含む。液晶表示器６４の表示面側に設けられる透明電極６１の外方に臨む面側には、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を吸収する吸収型カラーフィルタ層６５と、吸収型カラーフィルタ層６５を支持するカラーフィルタ基板６６と、位相差板６７と、偏光板６８と、光散乱板６９とがこの順に配置される。液晶表示器６４の表示面側とは反対の背面側に設けられる透明電極６３の外方に臨む面側には、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を反射して残余の波長域の光を透過する反射透過層７０と、液晶駆動用素子である薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；略称ＴＦＴ）素子７５が設けられるＴＦＴ基板７１と、位相差板７２と、偏光板７３とがこの順に配置され、さらに偏光板７３の外方には照明装置７４が配置される。
【０００６】
吸収型カラーフィルタ層６５は、シアン（Ｃｙａｎ；略称Ｃ）の色に相当する波長域の光を透過して残余の波長域の光を吸収する吸収型カラーフィルタ層６５Ｃと、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ；略称Ｍ）の色に相当する波長域の光を透過して残余の波長域の光を吸収する吸収型カラーフィルタ層６５Ｍと、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ；略称Ｙ）の色に相当する波長域の光を透過して残余の波長域の光を吸収する吸収型カラーフィルタ層６５Ｙとを含む。反射透過層７０は、マゼンタ（Ｍ）の色に相当する波長域の光を反射して残余の波長域の光を透過する反射透過層７０Ｍと、イエロー（Ｙ）の色に相当する波長域の光を反射して残余の波長域の光を透過する反射透過層７０Ｙと、シアン（Ｃ）の色に相当する波長域の光を反射して残余の波長域の光を透過する反射透過層７０Ｃとを含む。吸収型カラーフィルタ層６５と反射透過層７０とは、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃと反射透過層７０Ｍとが対応し、吸収型カラーフィルタ層６５Ｍと反射透過層７０Ｙとが対応し、吸収型カラーフィルタ層６５Ｙと反射透過層７０Ｃとが対応するように配置される。
【０００７】
図１３は、図１２に示すカラー液晶表示装置６０におけるカラー表示の原理を模式的に示す図である。図１３（ａ）は、反射型表示を行う場合のカラー表示の原理を示す図である。図１３（ａ）では、上側に、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃ，６５Ｍおよび６５Ｙに入射する光の波長λ（ｎｍ）と透過率（％）との関係を示し、下側に、反射透過層７０Ｍ，７０Ｙおよび７０Ｃに入射する光の波長λ（ｎｍ）と反射率（％）との関係を示す。反射型表示を行う場合、外光は、吸収型カラーフィルタ層６５に入射した後、反射透過層７０に入射する。吸収型カラーフィルタ層６５Ｃでは、シアン（Ｃ）の色に相当する波長域の光である青（
Ｂｌｕｅ；略称Ｂ）および緑（Ｇｒｅｅｎ；略称Ｇ）の色の光は透過し、赤（Ｒｅｄ；略称Ｒ）の色の光は吸収されるので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃに光が入射すると、青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の光のみが透過し、反射透過層７０Ｍに入射する。反射透過層７０Ｍでは、マゼンタ（Ｍ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光は反射されるけれども、緑色（Ｇ）の光は透過するので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃを透過して反射透過層７０Ｍに入射する青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の光のうち、青色（Ｂ）の光のみが反射され、再び吸収型カラーフィルタ層６５Ｃを透過して出射する。これによって青色（Ｂ）が表示される。また吸収型カラーフィルタ層６５Ｍでは、マゼンタ（Ｍ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光は透過し、緑色（Ｇ）の光は吸収されるので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｍに光が入射すると、青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光のみが透過し、反射透過層７０Ｙに入射する。反射透過層７０Ｙでは、イエロー（Ｙ）の色に相当する波長域の光である緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光は反射されるけれども、青色（Ｂ）の光は透過するので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｍを透過して反射透過層７０Ｙに入射する青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光のうち、赤色（Ｒ）の光のみが反射され、再び吸収型カラーフィルタ層６５Ｍを透過して出射する。これによって赤色（Ｒ）が表示される。また吸収型カラーフィルタ層６５Ｙでは、イエロー（Ｙ）の色に相当する波長域の光である緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光は透過し、青色（Ｂ）の光は吸収されるので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｙに光が入射すると、緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光のみが透過し、反射透過層７０Ｃに入射する。反射透過層７０Ｃでは、シアン（Ｃ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の光は反射されるけれども、赤色（Ｒ）の光は透過するので、吸収型カラーフィルタ層６５Ｙを透過して反射透過層７０Ｃに入射する緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光のうち、緑色（Ｇ）の光のみが反射され、再び吸収型カラーフィルタ層６５Ｙを透過して出射する。これによって緑色（Ｇ）が表示される。
【０００８】
図１３（ｂ）は、透過型表示を行う場合のカラー表示の原理を示す図である。図１３（ｂ）では、上側に、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃ，６５Ｍおよび６５Ｙに入射する光の波長λ（ｎｍ）と透過率（％）との関係を示し、下側に、反射透過層７０Ｍ，７０Ｙおよび７０Ｃに入射する光の波長λ（ｎｍ）と透過率（％）との関係を示す。透過型表示を行う場合、図１２に示す照明装置７４からの光は、反射透過層７０に入射した後、吸収型カラーフィルタ層６５に入射する。反射透過層７０Ｍでは、マゼンタ（Ｍ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光は反射され、緑色（Ｇ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｍに光が入射すると、緑色（Ｇ）の光のみが透過し、吸収型カラーフィルタ層６５Ｃに入射する。吸収型カラーフィルタ層６５Ｃでは、赤色（Ｒ）の光は吸収されるけれども、シアン（Ｃ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｍを透過して吸収型カラーフィルタ層６５Ｃに入射する緑色（Ｇ）の光は、吸収されることなく吸収型カラーフィルタ層６５Ｃを透過して出射する。これによって緑色（Ｇ）が表示される。また反射透過層７０Ｙでは、イエロー（Ｙ）の色に相当する波長域の光である緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光は反射され、青色（Ｂ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｙに光が入射すると、青色（Ｂ）の光のみが透過し、吸収型カラーフィルタ層６５Ｍに入射する。吸収型カラーフィルタ層６５Ｍでは、緑色（Ｇ）の光は吸収されるけれども、マゼンタ（Ｍ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および赤色（Ｒ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｙを透過して吸収型カラーフィルタ層６５Ｍに入射する青色（Ｂ）の光は、吸収されることなく吸収型カラーフィルタ層６５Ｍを透過して出射する。これによって青色（Ｂ）が表示される。また反射透過層７０Ｃでは、シアン（Ｃ）の色に相当する波長域の光である青色（Ｂ）および緑色（Ｇ）の光は反射され、赤色（Ｒ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｃに光が入射すると、赤色（Ｒ）の光のみが透過し、吸収型カラーフィルタ層６５Ｙに入射する。吸収型カラーフィルタ層６５Ｙでは、青色（Ｂ）の光は吸収されるけれども、イエロー（Ｙ）の色に相当する波長域の光である緑色（Ｇ）および赤色（Ｒ）の光は透過するので、反射透過層７０Ｃを透過して吸収型カラーフィルタ層６５Ｙに入射する赤色（Ｒ）の光は、吸収されることなく吸収型カラーフィルタ層６５Ｙを透過して出射する。これによって赤色（Ｒ）が表示される。
【０００９】
以上のように、カラー液晶表示装置６０の構成では、１つの画素において使用する光の波長域を反射型表示と透過型表示とで変えることによって、１つの画素に入射する光を、前述の孔開き反射板を用いる方式のように面積的に分割することなく、反射型表示と透過型表示との両方に使用することができる。すなわち、１つの画素に入射する光のうち、表示に必要な波長域の光である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）または青色（Ｂ）の光を損失なくすべて利用することができるので、反射型表示および透過型表示の双方において、光利用効率の高い良好な表示を行うことが可能である（特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２７５６３１号公報（第９頁、第７図および第８図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カラー液晶表示装置６０の構成では、各画素の表示色が反射型表示と透過型表示とで異なるので、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要があり、また透過型表示時に外部から光が入ると、反射型表示が重畳して反射型表示の色と透過型表示の色とが混ざり、正確な色表示ができなくなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、簡便に駆動可能で、混色が無く、光利用効率の高い反射透過両用型の表示装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される光変調機能を有する層とを含む表示装置であって、
前記光変調機能を有する層の一方の面側に、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層を備えることを特徴とする表示装置である。
【００１４】
本発明に従えば、表示装置は、第１の基板と第２の基板と前記２枚の基板間に挟持される光学変調機能を有する層とを含み、光学変調機能を有する層の一方の面側には、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層を備える。透過型表示を行う際には、バンドパスフィルタ層の一方の面に入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光のみが透過し、光変調機能を有する層を通過することによって表示が行われる。反射型表示を行う際には、光変調機能を有する層を通過してバンドパスフィルタ層の他方の面に入射する可視光領域の光のうち、前記特定の波長域以外の波長域の光が反射され、再び光変調機能を有する層を通過することによって表示が行われる。すなわち、バンドパスフィルタ層を透過する波長域の光を用いて透過型表示を行い、バンドパスフィルタ層で反射される波長域の光を用いて反射型表示を行う。このことによって、１つの画素に入射する光を、面積的に分割することなく、反射型表示と透過型表示との両方に使用することができ、さらに、透過型表示においては、たとえば後述の図１に示すバックライト２４の発光スペクトルのピークが存在する波長域とバンドパスフィルタ層１８を透過する光の波長域をほぼ一致させれば光の損失なく使用することができ、反射型表示においては、バンドパスフィルタ層を透過する特定の波長域の光のみが表示に使用できないだけであり、反射型表示および透過型表示のいずれにおいても光利用効率が高く明るい表示が可能な反射透過両用型の表示装置を得ることができる。また、たとえば後述の図１に示すバンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒ、緑色領域１８Ｇおよび青色領域１８Ｂが形成される画素領域による加法混色を考えた場合、反射型表示を行う際に、バンドパスフィルタ層で反射され表示に使用される光は、バンドパスフィルタ層の他方の面に入射する可視光領域の光から、バンドパスフィルタ層を透過する前記特定の波長域の光だけが欠如した光であるので、反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを一致させることが可能である。たとえば、バンドパスフィルタ層が赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過し残余の波長域の光を反射する場合、透過型表示では赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の赤色の光を用いて表示が行われ、反射型表示では赤色に相当する波長域の光のうち、前記特定の波長域以外の波長域の赤色の光を用いて表示が行われる。したがって、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要がなく簡便に駆動可能で、混色の無い反射透過両用型の表示装置を実現することが可能になる。
【００１５】
また本発明は、前記光変調機能を有する層の他方の面側に、カラーフィルタ層を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、表示装置は、光変調機能を有する層の他方の面側に、カラーフィルタ層を備える。このことによって、反射型表示を行う際には、カラーフィルタ層を通過するときに波長域が選択され光変調機能を有する層を通過してバンドパスフィルタ層の他方の面に入射する可視光領域の光のうち、前記特定の波長域以外の波長域の光が反射され、再び光変調機能を有する層およびカラーフィルタ層を通過して出射するので、カラー表示を行うことができる。光変調機能を有する層の他方の面側にカラーフィルタ層を有しない場合、バンドパスフィルタ層の他方の面に入射する光は予め波長域が選択された光ではないので、バンドパスフィルタ層で反射され反射型表示に使用される光は、バンドパスフィルタ層を透過する前記特定の波長域以外の全ての波長域の光を含む。したがって反射型表示ではモノクロ表示となる。本発明の表示装置は、前述のように光変調機能を有する層の他方の面側にカラーフィルタ層を備えるので、反射型表示においてカラー表示を行うことができる。また透過型表示を行う際には、バンドパスフィルタ層の一方の面に入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光のみが透過し、光変調機能を有する層およびカラーフィルタ層を通過して出射するので、カラー表示を行うことができる。したがって、反射型表示および透過型表示のいずれにおいてもカラー表示を実現することができる。また反射型表示を行う際に、バンドパスフィルタ層で反射され表示に使用される光は、カラーフィルタ層で波長域が選択されバンドパスフィルタ層に入射する可視光領域の光から、バンドパスフィルタ層を透過する前記特定の波長域の光だけが欠如した光であるので、反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを同一にすることができ、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要がなく簡便に駆動可能で、混色の無い反射透過両用型の表示装置を得ることができる。
【００１７】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層は、前記特定の波長域の異なる複数の領域を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層は、前記特定の波長域すなわち透過する光の波長域の異なる複数の領域を有する。このことによって、透過型表示において、光変調機能を有する層の他方の面から波長域の異なる複数の色の光を出射させることができるので、複数の色を表示することができる。さらに光変調機能を有する層の他方の面側にカラーフィルタ層を備えることによって、反射型表示および透過型表示の双方において複数の色を表示することができる。
【００１９】
また本発明は、前記複数の領域は、
赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、
緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、
青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層は、赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含む。このことによって、透過型表示において、バンドパスフィルタ層の赤色領域が形成される画素領域から赤色に相当する波長域の光すなわち赤色の光のうち、特定の波長域の赤色の光を出射させ、緑色領域が形成される画素領域から緑色に相当する波長域の光すなわち緑色の光のうち、特定の波長域の緑色の光を出射させ、青色領域が形成される画素領域から青色に相当する波長域の光すなわち青色の光のうち、特定の波長域の青色の光を出射させることができるので、赤、緑および青の三原色の表示が可能となり、フルカラー表示を実現することができる。さらに光変調機能を有する層の他方の面側にカラーフィルタ層を備えることによって、反射型表示および透過型表示の双方においてフルカラー表示を行うことができる。
【００２１】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層は、
赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、
緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、
青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含み、
前記カラーフィルタ層は、
赤色に相当する波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層と、
緑色に相当する波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層と、
青色に相当する波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層とを含み、
前記バンドパスフィルタ層と前記カラーフィルタ層とは、
前記赤色領域と前記赤色カラーフィルタ層とが対応し、
前記緑色領域と前記緑色カラーフィルタ層とが対応し、
前記青色領域と前記青色カラーフィルタ層とが対応するように配置されることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層は、赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含む。カラーフィルタ層は、赤色に相当する波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層と、緑色に相当する波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層と、青色に相当する波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層とを含む。バンドパスフィルタ層とカラーフィルタ層とは、赤色領域と赤色カラーフィルタ層とが対応し、緑色領域と緑色カラーフィルタ層とが対応し、青色領域と青色カラーフィルタ層とが対応するように配置される。
【００２３】
透過型表示を行う際、バンドパスフィルタ層の赤色領域および赤色カラーフィルタ層が形成される画素領域に光が入射すると、バンドパスフィルタ層の赤色領域では赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光は透過され残余の波長域の光は反射されるので、赤色に相当する波長域の光すなわち赤色の光のうち、特定の波長域の赤色の光のみが赤色領域を透過し、光変調機能を有する層を通過して赤色カラーフィルタ層に入射する。赤色カラーフィルタ層では赤色に相当する波長域の光は透過されるので、赤色領域を透過して赤色カラーフィルタ層に入射する特定の波長域の赤色の光は、そのまま赤色カラーフィルタ層を透過して出射する。これによって、赤色が表示される。同様に、バンドパスフィルタ層の緑色領域および緑色カラーフィルタ層が形成される画素領域に光が入射すると、緑色に相当する波長域の光すなわち緑色の光のうち、特定の波長域の緑色の光が出射し、緑色が表示される。またバンドパスフィルタ層の青色領域および青色カラーフィルタ層が形成される画素領域に光が入射すると、青色に相当する波長域の光すなわち青色の光のうち、特定の波長域の青色の光が出射し、青色が表示される。
【００２４】
反射型表示を行う際、バンドパスフィルタ層の赤色領域および赤色カラーフィルタ層が形成される画素領域に入射する光は、赤色カラーフィルタ層により赤色に相当する波長域の光が選択されて透過し、光変調機能を有する層を通過してバンドパスフィルタ層の赤色領域に入射する。さらにバンドパスフィルタ層の赤色領域では、赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光は透過されるけれども、残余の波長域の光は反射され、再び光変調機能を有する層を通過し、赤色カラーフィルタ層を透過して出射する。これによって、赤色が表示される。同様に、バンドパスフィルタ層の緑色領域および緑色カラーフィルタ層が形成される画素領域に入射する光は、緑色カラーフィルタ層により緑色に相当する波長域の光が選択されて透過し、光変調機能を有する層を通過してバンドパスフィルタ層の緑色領域に入射する。さらにバンドパスフィルタ層の緑色領域では、緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光は透過されるけれども、残余の波長域の光は反射され、再び光変調機能を有する層を通過し、緑色カラーフィルタ層を透過して出射する。これによって、緑色が表示される。またバンドパスフィルタ層の青色領域および青色カラーフィルタ層が形成される画素領域に入射する光は、青色カラーフィルタ層により青色に相当する波長域の光が選択されて透過し、光変調機能を有する層を通過してバンドパスフィルタ層の青色領域に入射する。さらにバンドパスフィルタ層の青色領域では、青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光は透過されるけれども、残余の波長域の光は反射され、再び光変調機能を有する層を通過し、青色カラーフィルタ層を透過して出射する。これによって、青色が表示される。
【００２５】
このように、各画素領域における反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを同一にすることができるので、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要がなく簡便に駆動可能で、混色の無い反射透過両用型の表示装置を得ることができる。
【００２６】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層の赤色領域を透過する光の中心波長は、６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層の赤色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００２８】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層の緑色領域を透過する光の中心波長は、５００ｎｍ以上５２５ｎｍ以下または５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００２９】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層の緑色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００３０】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層の青色領域を透過する光の中心波長は、４００ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層の青色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００３２】
また本発明は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備えることを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、表示装置は、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備える。このことによって、透過型表示を行う際の光変調機能を有する層の一方の面側からの照明、または反射型表示を行う際の光変調機能を有する層の他方の面側からの光の照射が可能となるので、明るく見やすい表示を実現することができる。
【００３４】
また本発明は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備え、
前記照明手段は、前記バンドパスフィルタ層の赤色領域、緑色領域および青色領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する波長域に発光スペクトルのピークを有することを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、表示装置は、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方側の外部に照明手段を備え、前記照明手段は、バンドパスフィルタ層の赤色領域、緑色領域および青色領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する波長域に発光スペクトルのピークを有する。このことによって、透過型表示を行う際の光変調機能を有する層の一方の面側からの照明、または反射型表示を行う際の光変調機能を有する層の他方の面側からの光の照射が可能となるので、明るく見やすい表示を実現することができる。また透過型表示において、バンドパスフィルタ層の赤色領域、緑色領域および青色領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する単色光を用いて表示を行うことができるので、色純度の高い鮮明なカラー表示を実現することができる。
【００３６】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅は、１５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅が好適な範囲に選択されるので、入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を充分に透過し、かつ前記特定の波長域以外の波長域の光を充分に反射するバンドパスフィルタ層を得ることができる。したがって、反射型表示および透過型表示の双方において光利用効率を充分に高くすることができるので、反射型表示においては従来公知の反射型表示装置と同程度、また透過型表示においては従来公知の透過型表示装置と同程度の表示品位を有する反射透過両用型の表示装置を得ることができる。またバンドパスフィルタ層が、透過する光の波長域の異なる複数の領域を有する場合には、表示色の色純度の低下および色相の変化の発生を抑えることができる。
【００３８】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅は、２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅がさらに好適な範囲に選択されるので、光利用効率をより高めることができる。
【００４０】
また本発明は、前記照明手段は、発光スペクトルのピークの半値幅が、５０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００４１】
本発明に従えば、照明手段の発光スペクトルのピークの半値幅が好適な範囲に選択されるので、透過型表示または反射型表示において、照明手段からの光を充分に利用することができ、より明るい表示を実現することができる。
【００４２】
また本発明は、前記バンドパスフィルタ層は、屈折率のそれぞれ異なる層を交互に積層して形成される複数層から成ることを特徴とする。
【００４３】
本発明に従えば、バンドパスフィルタ層は、屈折率のそれぞれ異なる層を交互に積層して形成される複数層から成る。このことによって、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層を容易に得ることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を記述する。なお、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００４５】
図１は、本発明の実施の一形態である表示装置１の構成を簡略化して示す概略断面図である。表示装置１は、反射型および透過型のいずれの表示も可能な反射透過両用型の液晶表示装置である。表示装置１の表示方式は、反射型表示時の「暗」状態と透過型表示時の「暗」状態とが一致し、反射型表示時の「明」状態と透過型表示時の「明」状態とが一致するように選択される。すなわち、表示方式は、ある画素領域が反射型表示時にほぼ「暗」状態のときは、透過型表示時もほぼ「暗」状態となり、反射型表示時にほぼ「明」状態のときは、透過型表示時もほぼ「明」状態となるように選択される。本実施の形態では、表示方式として、二色性色素を用いたゲストホスト（Ｇｕｅｓｔ　Ｈｏｓｔ；略称ＧＨ）方式を採用する。
【００４６】
表示装置１は、透明基板１１の一方の表面上にカラーフィルタ層１２、透明電極１３および配向膜１４が形成されてなる第１の基板２０と、透明基板１９の一方の表面上にバンドパスフィルタ層１８、図示しない駆動素子、透明電極１７および配向膜１６が形成されてなる第２の基板２１と、第１の基板２０の配向膜１４および第２の基板２１の配向膜１６の間に挟持される光変調機能を有する層である液晶層１５とを含む。さらに第２の基板２１側の外部には、照明手段であるバックライト２４が配置される。バックライト２４は、光源２２と導光板２３とを含む。本実施の形態では、第１の基板２０側を表示面側とする。
【００４７】
バンドパスフィルタ層１８は、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するように形成される。本実施形態では、バンドパスフィルタ層１８は、赤色（Ｒ）に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域１８Ｒと、緑色（Ｇ）に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域１８Ｇと、青色（Ｂ）に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域１８Ｂとを含む。
【００４８】
カラーフィルタ層１２は、赤色（Ｒ）に相当する波長域の光を透過する赤色カラーフィルタ層１２Ｒと、緑色（Ｇ）に相当する波長域の光を透過する緑色カラーフィルタ層１２Ｇと、青色（Ｂ）に相当する波長域の光を透過する青色カラーフィルタ層１２Ｂとを含む。
【００４９】
バンドパスフィルタ層１８とカラーフィルタ層１２とは、赤色領域１８Ｒと赤色カラーフィルタ層１２Ｒとが対応し、緑色領域１８Ｇと緑色カラーフィルタ層１２Ｇとが対応し、青色領域１８Ｂと青色カラーフィルタ層１２Ｂとが対応するように配置される。
【００５０】
バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒ、緑色領域１８Ｇおよび青色領域１８Ｂは、それぞれ、低屈折率の層たとえば二酸化ケイ素（化学式ＳｉＯ２；屈折率１．４６）からなる層と高屈折率の層たとえば二酸化チタン（化学式ＴｉＯ２；屈折率２．２）からなる層とを交互に積層することによって、所定の波長域の光が透過するように形成される。このように、屈折率のそれぞれ異なる層を交互に積層することによって、所望の特性を有するバンドパスフィルタ層１８を容易に形成することができる。
【００５１】
液晶層１５は、たとえば以下のようにして作製することができる。たとえばメルク社製の商品名ＺＬ１−４７９２などのホスト液晶中に、ゲストとなるアゾ系またはアントラキノン系などの二色性色素を数重量％ずつ複数種類添加し、液晶層１５に印加する電圧を制御することによって「暗」状態と「明」状態とを実現することができるように色相を調整する。さらに、たとえばメルク社製の商品名Ｓ−８１１などの光学活性物質を数重量％添加し、液晶に自発的なねじれを与える。本実施の形態では、液晶のカイラルピッチｐと液晶層１５の厚みｄとの比ｄ／ｐがほぼ０．５となるように調整する。また液晶層１５に含まれる液晶のツイスト角度が２４０度となるように、第１の基板２０の配向膜１４および第２の基板２１の配向膜１６にラビング処理を施す。
【００５２】
赤色カラーフィルタ層１２Ｒ、緑色カラーフィルタ層１２Ｇおよび青色カラーフィルタ層１２Ｂは、たとえば各色に応じた色材を含有する樹脂などから成る。透明基板１１および透明基板１９は、透光性を有し、たとえばガラスまたは樹脂などから成る。透明電極１３および透明電極１７は、透光性を有し、たとえばインジウム−錫合金酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ；略称ＩＴＯ）などから成る。配向膜１４および配向膜１６は、たとえばポリイミドなどから成る。
【００５３】
第２の基板２１の透明基板１９上に設けられる図示しない駆動素子には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの３端子素子またはＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）ダイオードなどの２端子素子などのアクティブ素子などが用いられる。また本実施の形態とは異なるけれども、第２の基板２１の透明基板１９上に駆動素子を設けることに代えて、透明電極１３および透明電極１７をそれぞれ帯状に複数本ずつ形成し、透明電極１３の長さ方向と透明電極１７の長さ方向とが互いに直交するように配置してもよい。これによって、マルチプレクス駆動を行うことができる。
【００５４】
表示装置１では、以下のようにして「明」状態および「暗」状態を実現する。反射型表示における「暗」状態は、二色性色素が混入された液晶層１５の吸光度が高くなるように電圧を印加することによって実現される。液晶層１５の吸光度が高いとき、第１の基板２０側から液晶層１５に入射する外光は、液晶層１５を通過する際に吸収されるので、バンドパスフィルタ層１８で反射されて表示面側である第１の基板２０側から出射することはない。また液晶層１５を通過する際に外光の一部が吸収されなかったとしても、この光はバンドパスフィルタ層１８で反射されて再び液晶層１５を通過する際に吸収されるので、第１の基板２０側から出射することはない。したがって「暗」状態となる。反射型表示における「明」状態は、二色性色素が混入された液晶層１５の吸光度が低くなるように電圧を印加することによって実現される。液晶層１５の吸光度が低いとき、第１の基板２０側から液晶層１５に入射する外光は、液晶層１５を通過する際に吸収されないので、バンドパスフィルタ層１８に入射して反射され、再び液晶層１５を透過して表示面側である第１の基板２０側から出射する。したがって「明」状態となる。
【００５５】
透過型表示における「暗」状態は、反射型表示における「暗」状態と同様に、液晶層１５の吸光度が高くなるように電圧を印加することによって実現される。液晶層１５の吸光度が高いとき、第２の基板２１側から液晶層１５に入射するバックライト２４からの光は、液晶層１５を通過する際に吸収されるので、表示面側である第１の基板２０側から出射することはない。したがって「暗」状態となる。また透過型表示における「明」状態は、反射型表示における「明」状態と同様に、二色性色素が混入された液晶層１５の吸光度が低くなるように電圧を印加することによって実現される。液晶層１５の吸光度が低いとき、第２の基板２１側から液晶層１５に入射するバックライト２４からの光は、液晶層１５を通過する際に吸収されないので、第１の基板２０側から出射する。したがって「明」状態となる。
【００５６】
図２は、図１に示す表示装置１におけるカラー表示原理を模式的に示す図である。図２では、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒ、緑色領域１８Ｇおよび青色領域１８Ｂが形成される各画素領域が「明」状態である場合を示す。
【００５７】
図２（ａ）は、透過型表示を行う場合の原理を示す図である。透過型表示を行う際には、バンドパスフィルタ層１８のバックライト２４を臨む面１８１に入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光のみが透過し、液晶層１５を通過することによって表示が行われる。すなわち、透過型表示はバンドパスフィルタ層１８を透過する波長域の光を用いて行われる。バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒおよび赤色カラーフィルタ層１２Ｒが形成される画素領域にバックライト２４からの光３１が入射すると、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒでは、赤色に相当する波長域の光すなわち赤色（Ｒ）の光のうち、特定の波長域の光（Ｒ１）は透過され残余の波長域の光（Ｒ２）は反射されるので、赤色（Ｒ）の光のうち、特定の波長域の赤色の光（Ｒ１）のみが赤色領域１８Ｒを透過し、液晶層１５を通過して赤色カラーフィルタ層１２Ｒに入射する。赤色カラーフィルタ層１２Ｒでは赤色に相当する波長域の光すなわち赤色（Ｒ）の光は透過されるので、赤色領域１８Ｒを透過して赤色カラーフィルタ層１２Ｒに入射する特定の波長域の赤色の光（Ｒ１）は、そのまま赤色カラーフィルタ層１２Ｒを透過して表示面側から出射する。これによって、赤色（Ｒ）が表示される。同様に、バンドパスフィルタ層１８の緑色領域１８Ｇおよび緑色カラーフィルタ層１２Ｇが形成される画素領域にバックライト２４からの光３１が入射すると、緑色に相当する波長域の光すなわち緑色（Ｇ）の光のうち、特定の波長域の緑色の光（Ｇ１）が表示面側から出射するので、緑色（Ｇ）が表示される。またバンドパスフィルタ層１８の青色領域１８Ｂおよび青色カラーフィルタ層１２Ｂが形成される画素領域に光が入射すると、青色に相当する波長域の光すなわち青色（Ｂ）の光のうち、特定の波長域の青色の光（Ｂ１）が表示面側から出射するので、青色（Ｂ）が表示される。このように、赤、緑および青の三原色の表示が可能であるので、フルカラー表示を実現することができる。
【００５８】
図２（ｂ）は、反射型表示を行う場合の原理を示す図である。表示装置１において反射型表示を行う際には、液晶層１５を通過してバンドパスフィルタ層１８の液晶層１５を臨む面１８２に入射する可視光領域の光のうち、前述の特定の波長域以外の波長域の光が反射され、再び液晶層１５を通過することによって表示が行われる。すなわち、反射型表示はバンドパスフィルタ層１８で反射される波長域の光を用いて行われる。バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒおよび赤色カラーフィルタ層１２Ｒが形成される画素領域に入射する外光３０は、赤色カラーフィルタ層１２Ｒにより赤色に相当する波長域の光すなわち赤色（Ｒ）の光が選択されて透過し、液晶層１５を通過してバンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒに入射する。さらにバンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒでは、赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光（Ｒ１）は透過されるけれども、残余の波長域の光（Ｒ２）は反射され、再び液晶層１５を通過し、赤色カラーフィルタ層１２Ｒを透過して表示面側である第１の基板２０側から出射する。これによって、赤色（Ｒ）が表示される。同様に、バンドパスフィルタ層１８の緑色領域１８Ｇおよび緑色カラーフィルタ層１２Ｇが形成される画素領域に入射する外光３０は、緑色カラーフィルタ層１２Ｇにより緑色に相当する波長域の光すなわち緑色（Ｇ）の光が選択されて透過し、液晶層１５を通過してバンドパスフィルタ層１８の緑色領域１８Ｇに入射する。さらにバンドパスフィルタ層１８の緑色領域１８Ｇでは、緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光（Ｇ１）は透過されるけれども、残余の波長域の光（Ｇ２）は反射され、再び液晶層１５を通過し、緑色カラーフィルタ層１２Ｇを透過して表示面側である第１の基板２０側から出射する。これによって、緑色（Ｇ）が表示される。またバンドパスフィルタ層１８の青色領域１８Ｂおよび青色カラーフィルタ層１２Ｂが形成される画素領域に入射する外光３０は、青色カラーフィルタ層１２Ｂにより青色に相当する波長域の光すなわち青色（Ｂ）の光が選択されて透過し、液晶層１５を通過してバンドパスフィルタ層１８の青色領域１８Ｂに入射する。さらにバンドパスフィルタ層１８の青色領域１８Ｂでは、青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光（Ｂ１）は透過されるけれども、残余の波長域の光（Ｂ２）は反射され、再び液晶層１５を通過し、青色カラーフィルタ層１２Ｂを透過して表示面側である第１の基板２０側から出射する。これによって、青色（Ｂ）が表示される。このように、赤、緑および青の三原色の表示が可能であるので、フルカラー表示を実現することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の構成を用いることによって、１つの画素に入射する光を、面積的に分割することなく、反射型表示と透過型表示との両方に使用することができ、さらに、透過型表示においては、バックライト２４の発光スペクトルのピークが存在する波長域とバンドパスフィルタ層１８を透過する光の波長域をほぼ一致させれば光の損失なく使用することができ、反射型表示においては、バンドパスフィルタ層１８を透過する特定の波長域の光のみが表示に使用できないだけであり、反射型表示および透過型表示のいずれにおいても光利用効率が高く明るい表示が可能な反射透過両用型の表示装置を得ることができる。また各画素領域における反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを同一にすることができるので、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要がなく簡便に駆動可能で、混色の無い反射透過両用型の表示装置を得ることができる。混色が無いことによって、透過型表示時に外部から光が入り反射型表示が重畳した場合であっても正確な色表示を行うことができる。
【００６０】
本実施形態の構成では、バンドパスフィルタ層１８は特定の波長域の光を透過するので、バンドパスフィルタ層１８の光学設計が適切でないと、反射型表示において、特定の波長域以外の波長域の光もバンドパスフィルタ層１８で反射されずに透過し、反射型表示に利用される光からこの波長域の光が欠落するので、光の利用効率が低下し、良好な反射型表示を実現することができない。したがって、バンドパスフィルタ層１８の光学特性は適切に設計される必要がある。また、透過型表示において、バックライト２４からバンドパスフィルタ層１８に入射する光のうち、バンドパスフィルタ層１８を透過できる光の波長域は限られている。バンドパスフィルタ層１８を透過する光の波長域とバックライト２４の発光スペクトルのピークが存在する波長域との間のずれが大きいと、バンドパスフィルタ層１８を透過する光が少なくなり、光の利用効率が低下するので、暗い表示となり、良好な透過型表示を実現することができない。したがって、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の波長域とバックライト２４の発光スペクトルとの関係も適切に設計される必要がある。
【００６１】
バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλは、バンドパスフィルタ層１８の液晶層１５を臨む面１８２に入射する光の反射率の観点からは小さいことが好ましい。半値幅Δλが大きいと、バンドパスフィルタ層１８において、反射されずに透過する波長域が広くなるので、反射率が低下し、反射型表示において暗い表示となる。従来公知の反射型表示装置では、アルミニウムからなる反射板が多く利用されており、その反射率は８５％程度である。このアルミニウムの反射率を実現するためには、半値幅Δλを３５ｎｍ以下とすることが必要である。また表示色の色純度および色相の観点からも、半値幅Δλは小さいことが好ましい。半値幅Δλが大きいと、特定の波長域以外の波長域の光がバンドパスフィルタ層１８で反射されずに透過し、反射型表示に利用される光からこの波長域の光が欠落するので、表示色の色純度の低下および色相の変化が発生する。
【００６２】
一方、透過型表示では、半値幅Δλを極端に小さくした場合、バックライト２４から入射する光のうちバンドパスフィルタ層１８を透過する光が少なくなり、表示が暗くなるという問題が発生する。したがって、透過型表示時にバックライト２４から入射する光を充分に透過させ、透過型表示時の光利用効率を充分なものとするためには、半値幅Δλは大きいことが好ましい。ここで、バックライト２４から入射する光のすべてがバンドパスフィルタ層１８を透過することが理想的であり、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλがバックライト２４の発光スペクトルの半値幅よりも充分に広ければ、１００％に近い光を表示に利用することができる。しかしながら、前述の図１０に示すハーフミラーを用いる方式および図１１に示す孔開き反射板を用いる方式では、原理的に５０％の光しか透過型表示に利用されないので、少なくとも５０％以上の光がバンドパスフィルタ層１８を透過すれば明るい透過型表示を実現することができる。一般に、液晶表示装置に使用されるバックライト２４の発光スペクトルのピークの半値幅は２０ｎｍから５０ｎｍ程度であるので、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλは、１５ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上である。
【００６３】
したがって、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλは、１５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２５ｎｍ以上３５ｎｍ以下である。半値幅Δλをこの範囲に選択することによって、反射型表示および透過型表示の双方において光利用効率を充分に高くすることができるので、反射型表示においては従来公知の反射型表示装置と同程度、また透過型表示においては従来公知の透過型表示装置と同程度の表示品位を有する反射透過両用型の表示装置を得ることができる。また表示色の色純度の低下および色相の変化の発生を抑えることができる。
【００６４】
しかしながら、反射型表示では、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλを前述の好適な範囲に選択した場合であっても、表示色の色純度の低下および色相の変化が発生することがある。
【００６５】
図３は、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλと反射型表示における表色範囲との関係を示す図である。図３では、赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長を６５０ｎｍ、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長を５５０ｎｍ、青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長を４５０ｎｍとしたときの測定結果を示す。図３において、参照符３２で示される三角形は半値幅Δλが０ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符３３で示される三角形は半値幅Δλが５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符３４で示される三角形は半値幅Δλが１５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符３５で示される三角形は半値幅Δλが２５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符３６で示される三角形は半値幅Δλが３５ｎｍである場合の表色範囲を示す。なお図３は、国際照明委員会（ＣＩＥ）によって規定されるＸＹＺ表色系（ＣＩＥ：１９３１）に基づくＹｘｙ表色系におけるｘｙ色度図であり、破線で囲まれる領域１００に存在する三角形の頂点の座標は、赤色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示し、破線で囲まれる領域１０１に存在する三角形の頂点の座標は、緑色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示し、破線で囲まれる領域１０２に存在する三角形の頂点の座標は、青色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示す。
【００６６】
図３から、赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長を６５０ｎｍ、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長を５５０ｎｍ、青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長を４５０ｎｍとしたバンドパスフィルタ層１８では、半値幅Δλを大きくすることによって、色純度の低下および色相の変化が発生することが判る。特に、緑色表示時および青色表示時に、表示色の色純度の低下および色相の変化が大きく、半値幅Δλが２５ｎｍ以上である場合には色純度の低下および色相の変化が著しい。
【００６７】
このような色純度の低下および色相の変化は、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の中心波長を適切に選択することによって小さくすることができる。
【００６８】
図４〜図６は、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の中心波長と反射型表示における表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。図４〜図６では、前述の半値幅Δλが２５ｎｍである場合を示す。なお、図４〜図６は、図３と同様に、ＸＹＺ表色系（ＣＩＥ：１９３１）に基づくＹｘｙ表色系におけるｘｙ色度図である。
【００６９】
図４は、赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長と赤色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。図４に示す黒丸は、それぞれ、赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長が６００ｎｍ、６１０ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６４０ｎｍ、６５０ｎｍおよび６６０ｎｍであるときの赤色表示時の表示色のｘｙ色度値を示し、参照符３７で示される白丸は、一般的な反射型液晶表示装置における赤色表示時の表示色のｘｙ色度値を示す。図４から、破線で囲まれる領域１０３では、良好なカラー表示を実現できることが判る。したがって、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長は、６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることが好ましい。赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長が前述の範囲にない場合、色純度の低下および色相の変化が大きくなるので、良好なカラー表示を実現することができない。
【００７０】
図５は、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長と緑色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。図５に示す黒丸は、それぞれ、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長が５００ｎｍ、５１０ｎｍ、５２０ｎｍ、５３０ｎｍ、５４０ｎｍ、５５０ｎｍ、５６０ｎｍ、５７０ｎｍおよび５８０ｎｍであるときの緑色表示時の表示色のｘｙ色度値を示し、参照符３８で示される白丸は、一般的な反射型液晶表示装置における緑色表示時の表示色のｘｙ色度値を示す。図５から、破線で囲まれる領域１０４では、良好なカラー表示を実現できることが判る。したがって、バンドパスフィルタ層１８の緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長は、５００ｎｍ以上５２５ｎｍ以下または５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であることが好ましい。緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長が前述の範囲にない場合、色純度の低下および色相の変化が大きくなるので、良好なカラー表示を実現することができない。
【００７１】
図６は、青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長と青色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。図６に示す黒丸は、それぞれ、青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長が４００ｎｍ、４１０ｎｍ、４２０ｎｍ、４３０ｎｍ、４４０ｎｍ、４５０ｎｍおよび４６０ｎｍであるときの青色表示時の表示色のｘｙ色度値を示し、参照符３９で示される白丸は、一般的な反射型液晶表示装置における青色表示時の表示色のｘｙ色度値を示す。図６から、破線で囲まれる領域１０５では、良好なカラー表示を実現できることが判る。したがって、バンドパスフィルタ層１８の青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長は、４００ｎｍ以上４４０ｎｍ以下であることが好ましい。青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長が前述の範囲にない場合、色純度の低下および色相の変化が大きくなるので、良好なカラー表示を実現することができない。
【００７２】
図７は、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλと反射型表示における表色範囲との関係を示す図である。図７では、前述の赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長を６５０ｎｍ、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長を５１０ｎｍ、青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長を４２５ｎｍとしたときの測定結果を示す。図７において、参照符４０で示される三角形は半値幅Δλが０ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符４１で示される三角形は半値幅Δλが５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符４２で示される三角形は半値幅Δλが１５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符４３で示される三角形は半値幅Δλが２５ｎｍである場合の表色範囲を示し、参照符４４で示される三角形は半値幅Δλが３５ｎｍである場合の表色範囲を示す。なお図７は、図３と同様に、ＸＹＺ表色系（ＣＩＥ：１９３１）に基づくＹｘｙ表色系におけるｘｙ色度図であり、破線で囲まれる領域１０６に存在する三角形の頂点の座標は、赤色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示し、破線で囲まれる領域１０７に存在する三角形の頂点の座標は、緑色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示し、破線で囲まれる領域１０８に存在する三角形の頂点の座標は、青色を表示させたときの表示色のｘｙ色度値を示す。
【００７３】
図７から、赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長、緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長および青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長をそれぞれ前述の好適な範囲に選択することによって、前述の図３に示す結果とは異なり、バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλを３５ｎｍ程度に大きくした場合であっても、色純度の低下および色相の変化を小さくすることができ、良好な反射型表示を実現できることが判る。
【００７４】
バックライト２４は、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒ、緑色領域１８Ｇおよび青色領域１８Ｂをそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する波長域に発光スペクトルのピークを有することが好ましい。このことによって、前述の図２（ａ）に示す透過型表示において、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒ、緑色領域１８Ｇおよび青色領域１８Ｂをそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する単色光を用いて表示を行うことができるので、色純度の高い鮮明なカラー表示を実現することができる。
【００７５】
またバックライト２４の発光スペクトルのピークの半値幅は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。このことによって、透過型表示において、バックライト２４からの光を充分に利用することができ、より明るい表示を実現することができる。
【００７６】
以上に述べたように、本実施の形態では、表示方式は、二色性色素による光の吸収を利用するゲストホスト（ＧＨ）方式であるけれども、これに限定されることなく、ツイストネマティック（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ：略称ＴＮ）方式、スーパーツイストネマティック（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ：略称ＳＴＮ）方式および電界制御複屈折（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ：略称ＥＣＢ）方式などの複屈折を利用する方式、高分子分散型液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ：略称ＰＤＬＣ）方式などの光の散乱を利用する方式、または動的散乱（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ：略称ＤＳ）方式などであってもよい。この場合、液晶層１５は、光変調機能を有する層となるように各表示方式に応じた方法で作製される。
【００７７】
図８は、表示方式に複屈折を利用する方式を採用する場合の構成を簡略化して示す概略断面図である。表示方式に複屈折を利用する方式を採用する場合には、第１の基板２０の透明基板１１の外方に位相差フィルム２６および偏光板２５がこの順に配置され、第２の基板２１の透明基板１９の外方に位相差フィルム２７および偏光板２８がこの順に配置される。位相差フィルム２６および偏光板２５は透明基板１１の内方に配置されてもよく、位相差フィルム２７および偏光板２８は透明基板１９の内方に配置されてもよい。ただし、位相差フィルム２６，２７および偏光板２５，２８は、反射型表示時の「暗」状態と透過型表示時の「暗」状態とが一致し、反射型表示時の「明」状態と透過型表示時の「明」状態とが一致するように配置される。
【００７８】
図９は、本発明の他の実施形態である表示装置２の構成を簡略化して示す概略断面図である。本実施の形態の表示装置２は、実施の第１形態の表示装置１と類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。注目すべきは、第１の基板２００が、透明基板１１の一方の表面上に透明電極１３および配向膜１４が形成されてなることである。すなわち、液晶層１５の第１の基板２００を臨む面側には、カラーフィルタ層は存在しない。
【００７９】
このように構成される表示装置２において、反射型表示を行う場合、バンドパスフィルタ層１８の液晶層１５を臨む面１８２に入射する光は、カラーフィルタ層によって予め波長域が選択された光ではないので、バンドパスフィルタ層１８で反射され反射型表示に使用される光は、バンドパスフィルタ層１８を透過する前述の特定の波長域以外の全ての波長域の光を含む。したがって、反射型表示はモノクロ表示となる。しかしながら、前述の特定の波長域以外の全ての波長域の光を含むことによって、光の利用効率は高くなるので、非常に明るい反射型表示を実現でき、暗所での視認性を向上させることができる。
【００８０】
透過型表示を行う際には、バンドパスフィルタ層１８のバックライト２４を臨む面１８１に入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光のみが透過し、液晶層１５を通過して表示面側である第１の基板２００側から出射する。すなわち、図１に示す表示装置１において透過型表示を行う場合と同様に、バンドパスフィルタ層１８の赤色領域１８Ｒが形成される画素領域から赤色の光のうち、特定の波長域の赤色の光を出射させ、緑色領域１８Ｇが形成される画素領域から緑色の光のうち、特定の波長域の緑色の光を出射させ、青色領域１８Ｂが形成される画素領域から青色の光のうち、特定の波長域の青色の光を出射させることができるので、赤、緑および青の三原色の表示が可能であり、フルカラー表示を実現することができる。
【００８１】
本実施形態では、バンドパスフィルタ層１８は、可視光領域の光のうち、バックライト２４の発光スペクトルのピークが存在する波長域以外の波長域の光をほぼすべて反射するように形成されることが好ましい。これによって、反射型表示時の光利用効率を、図１に示す表示装置１において反射型表示を行う場合の３倍近くにすることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、２枚の基板間に挟持される光学変調機能を有する層の一方の面側に設けられるバンドパスフィルタ層を透過する波長域の光を用いて透過型表示を行い、バンドパスフィルタ層で反射される波長域の光を用いて反射型表示を行うことができるので、１つの画素に入射する光を、面積的に分割することなく、反射型表示と透過型表示との両方に使用することができ、反射型表示および透過型表示のいずれにおいても光利用効率が高く明るい表示が可能な反射透過両用型の表示装置を提供することができる。
【００８３】
また本発明によれば、光変調機能を有する層の他方の面側に、カラーフィルタ層を備えるので、反射型表示および透過型表示のいずれにおいてもカラー表示を実現することができる。
【００８４】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層が、透過する光の波長域の異なる複数の領域を有するので、光変調機能を有する層の他方の面から波長域の異なる複数の色の光を出射させることができ、複数の色を表示することができる。
【００８５】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層が、赤色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する赤色領域と、緑色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する緑色領域と、青色に相当する波長域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射する青色領域とを含むので、赤、緑および青の三原色の表示が可能となり、フルカラー表示を実現することができる。
【００８６】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層の赤色領域とカラーフィルタ層の赤色の光を透過する層とを対応させ、バンドパスフィルタ層の緑色領域とカラーフィルタ層の緑色の光を透過する層とを対応させ、バンドパスフィルタ層の青色領域とカラーフィルタ層の青色の光を透過する層とを対応させるので、各画素領域における反射型表示の表示色と透過型表示の表示色とを同一にすることができ、反射型表示を行う際と透過型表示を行う際とで駆動信号を切替える必要がなく簡便に駆動可能で、混色の無い反射透過両用型の表示装置を提供することができる。
【００８７】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層の赤色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００８８】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層の緑色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００８９】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層の青色領域を透過する光の中心波長が好適な範囲に選択されるので、色純度の低下および色相の変化を小さくし、良好なカラー表示を実現することができる。
【００９０】
また本発明によれば、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方側の外部に、照明手段を備えるので、透過型表示を行う際の光変調機能を有する層の一方の面側からの照明、または反射型表示を行う際の光変調機能を有する層の他方の面側からの光の照射が可能となり、明るく見やすい表示を実現することができる。
【００９１】
また本発明によれば、照明手段が、バンドパスフィルタ層の各領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する波長域に発光スペクトルのピークを有するので、バンドパスフィルタ層の各領域をそれぞれ透過する赤色の光、緑色の光および青色の光に相当する単色光を用いて表示を行うことができ、色純度の高い鮮明なカラー表示を実現することができる。
【００９２】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅が好適な範囲に選択されるので、入射する可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を充分に透過し、かつ前記特定の波長域以外の波長域の光を充分に反射するバンドパスフィルタ層を得ることができ、反射型表示および透過型表示の双方において光利用効率を充分に高くし、反射型表示においては従来公知の反射型表示装置と同程度、また透過型表示においては従来公知の透過型表示装置と同程度の表示品位を有する反射透過両用型の表示装置を提供することができる。
【００９３】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層を透過する光の半値幅がさらに好適な範囲に選択されるので、光利用効率をより高めることができる。
【００９４】
また本発明によれば、照明手段の発光スペクトルのピークの半値幅が好適な範囲に選択されるので、照明手段からの光を充分に利用することができ、より明るい表示を実現することができる。
【００９５】
また本発明によれば、バンドパスフィルタ層は、屈折率のそれぞれ異なる層を交互に積層して形成される複数層から成るので、可視光領域の光のうち、特定の波長域の光を透過して残余の波長域の光を反射するバンドパスフィルタ層を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である表示装置１の構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図２】図１に示す表示装置１におけるカラー表示原理を模式的に示す図である。
【図３】バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλと反射型表示における表色範囲との関係を示す図である。
【図４】赤色領域１８Ｒを透過する光の中心波長と赤色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。
【図５】緑色領域１８Ｇを透過する光の中心波長と緑色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。
【図６】青色領域１８Ｂを透過する光の中心波長と青色表示時の表示色のｘｙ色度値との関係を示す図である。
【図７】バンドパスフィルタ層１８を透過する光の半値幅Δλと反射型表示における表色範囲との関係を示す図である。
【図８】表示方式に複屈折を利用する方式を採用する場合の構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態である表示装置２の構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図１０】ハーフミラー５１における光の反射および透過の様子を模式的に示す図である。
【図１１】孔開き反射板５２における光の反射および透過の様子を模式的に示す図である。
【図１２】従来技術による反射透過両用型のカラー液晶表示装置６０の構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図１３】図１２に示すカラー液晶表示装置６０におけるカラー表示の原理を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，２　表示装置
１１，１９　透明基板
１２　カラーフィルタ層
１２Ｒ　赤色カラーフィルタ層
１２Ｇ　緑色カラーフィルタ層
１２Ｂ　青色カラーフィルタ層
１３，１７　透明電極
１４，１６　配向膜
１５　液晶層
１８　バンドパスフィルタ層
１８Ｒ　赤色領域
１８Ｇ　緑色領域
１８Ｂ　青色領域
２０，２００　第１の基板
２１　第２の基板
２２　光源
２３　導光板
２４　バックライト
２５，２８　偏光板
２６，２７　位相差フィルム
【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】
2004125967.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004125967.tif 000011
【図１０】
2004125967.tif 000012
【図１１】
2004125967.tif 000013
【図１２】
2004125967.tif 000014
【図１３】
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