(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記副２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備え、
前記液晶のダイレクタの方向を、２色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光源と、この光源から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光を、前記副２色性直線偏光層と反対方向に出射するまでの間に、直線偏光から円偏光までのいずれかの状態に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
外部からの光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光を、前記２色性直線偏光層と反対方向に出射するまでの間に、直線偏光から円偏光までのいずれかの状態に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化させる液晶セルと、この液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、反対方向の円偏光成分を透過する円偏光分離層と、この円偏光分離層の前記副２色性円偏光層の反対側に配置され、前記円偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
外部からの光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルから入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、この副２色性直線偏光層光を透過した前記一方の直線偏光成分を反射し、これと直交方向の直線偏光成分を透過する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層の前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、前記直線偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３において、前記液晶のダイレクタの方向を、２色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項２又は４において、前記液晶のダイレクタの方向を、入射直線偏光の電場ベクトルの方向を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
外部からの光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過する円偏光分離層と、この円偏光分離層の前記液晶セルの反対側に配置され、前記円偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
光源と、この光源から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
外部からの光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過しする円偏光分離層と、前記円偏光分離層を透過した円偏光を吸収する吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかにおいて、前記液晶セルは、その液晶層が２枚の基板に挟持され、前記電極が、前記層液晶を間にして前記２枚の基板に配置され、前記電極に電圧を印加したとき、層液晶内の液晶分子の前記基板面に対する角度が変化するモ−ドであり、これによって前記液晶のレタデ−ション値を変化させることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記副２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備え、
前記円偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層と、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにした平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過及び／又は反射した直線偏光が、円偏光に変換されるようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至６、１３のいずれかにおいて、前記液晶セルは、その液晶層が２枚の基板に挟持され、前記電極が一方の基板上に形成され、前記電極に電圧を印加したときの電界方向が、前記基板面と実質的に平行な部分を有し、液晶層内の大部分の液晶分子の方向が前記基板面と実質的に平行なまま回転するモードであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１、３、５、７、８、９、１１、１３のいずれかにおいて、前記円偏光分離層をコレステリック液晶層からなる旋光選択層から構成したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１、３、５、７、８、９、１１のいずれかにおいて、前記円偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層と、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにした平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過及び／又は反射した直線偏光が、円偏光に変換されるようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項２、４、１０のいずれかにおいて、前記直線偏光分離層を、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなる平面状多層構造とし、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項４、１０のいずれかにおいて、前記直線偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差異と、コレステリック液晶層からなる旋光選択層とから構成し、前記コレステリック液晶層を透過及び／又は反射した円偏光が、直線偏光に変換されるようにしたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を吸収する２色性偏光層と、一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する偏光分離層と、電界によってレタデ−ション値、あるいは液晶のダイレクタが変化する液晶セルとを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、偏光板に光を透過させることによって得られた偏光光を液晶層で変調するものであり、例えば、図３１に示されるように、従来の代表的な液晶表示装置１は、光源装置２から出射された光を光吸収タイプの２色性直線偏光板３に入射させ、ここで得られた直線偏光光を液晶セル４に入射させるようにしている。
【０００３】
この液晶表示装置１では、前記液晶セル４に入射し、これを通過した偏光光が、液晶セル４に設けられている電極に電圧を印加し、セル内の液晶層を電界によって変化させることにより変調され、あるいは無電界で変調されることなく、液晶セル４から出射し、その外側に配置された光吸収タイプの２色性直線偏光板５により、特定方向の偏光光のみが透過されるようになっている。
【０００４】
前記光吸収タイプの２色性直線偏光板３、５は、透過軸方向の偏光光を透過し、透過軸と直交方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、従って、光源装置２から出射された光（無偏光光）の約５０％が２色性直線偏光板３で吸収され、このため、液晶表示装置１全体としての光の利用効率が低下し、液晶画面における十分な明るさを得るためには、より多くの光源光を２色性直線偏光板３に入射させる必要があった。
【０００５】
しかしながら、このように、光源装置２の光出射量を増大すれば、消費電力が増大するのみならず、光源装置２の発熱量も増大して、液晶セル４における液晶に悪影響を与えてしまうという問題点を生じる。
【０００６】
これに対して、例えば、特表平４−５０２５２４号公報、及び、特開平６−１３０４２４号公報等に開示されるように、光源からの無偏光光をコレステリック液晶層を用いて右または左の旋回方向の円偏光光を透過または反射することにより分離し、透過した一方の旋回方向の円偏光光を液晶セルに入射させ、反射された他方の旋回方向の円偏光板は、反射板によって反射させ、旋回方向を逆向きにしてコレステリック液晶層を透過させ、光利用効率を向上させる液晶表示装置が提案されている。
【０００７】
又、特表平９−５０６９８５号公報に開示されるように、光源からの無偏光光を延伸多層フィルムを用いて透過または反射により２つの直線偏光光に分離し、透過した一方の直線偏光光を液晶セルに入射し、反射された、前記と直交方向の直線偏光光を反射板により偏光方向を転換してから、再度延伸多層フィルムに導いて、光利用効率を向上させるようにした液晶表示装置が提案されている。
【０００８】
前記特表平４−５０２５２４号公報及び前記特開平６−１３０４２４号公報に開示された液晶表示装置における液晶層は、電界が印加されていないときに光の位相をπ（λ／２）又はπ／２（λ／４）だけシフトし、電界が印加されたときには光の位相をシフトしないようにしたものであり、この液晶層から出射した光は、外側に配置された円偏光板に入射し、ここで、その入射光の偏光度合いによって透過され、あるいは反射されるようになっている。
【０００９】
又、前記特表平９−５０６９８５号公報に開示された液晶表示装置においては、延伸多層フィルムを透過した一方の直線偏光光を液晶セルに入射させるものであるが、その液晶層のレタデーションについては開示がない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特表平４−５０２５２４号公報及び特開平６−１３０４２４号公報に開示された液晶表示装置は、次のような理由により、液晶ディスプレイの視認性の極度な悪化、大幅なコントラストの低下があり、表示品質が不十分であるという問題点があった。
【００１１】
すなわち、前記特開平４−５０２５２４号公報の液晶表示装置においては、液晶層の外側に配置され、外部から直接視認される円偏光板が波長選択反射性の低ピッチ・コレステリック塗膜からなるので、この円偏光板に入射した外光の約５０％が反射され、これが観察者の目に直接入って、視認性を極度に低下してしまう。
【００１２】
同様に、前記特開平６−１３０４２４号公報の液晶表示装置においても、外部から直接視認される色選択層が例えばコレステリック液晶からなる円偏光板であり、これも、前記と同様に、入射した外光の約５０％が直接反射され、視認性が極度に低下してしまう。
【００１３】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、外光に起因する視認性の悪化及び大幅なコントラストの低下がなく、特に、透過型液晶表示装置の場合は、光の利用効率を大幅に向上することができ、反射型液晶表示装置の場合は高コントラストで、且つ、液晶層による複屈折を利用したカラー化が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記副２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備え、前記液晶のダイレクタの方向を、２色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
また、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記副２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備え、前記円偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層と、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにした平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過及び／又は反射した直線偏光が、円偏光に変換されるようにしたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００１５】
本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光を、前記副２色性直線偏光層と反対方向に出射するまでの間に、直線偏光から円偏光までのいずれかの状態に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化させる液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００１６】
又、本発明は、外部からの光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光を、前記２色性直線偏光層と反対方向に出射するまでの間に、直線偏光から円偏光までのいずれかの状態に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記円偏光光の楕円率を変化させる液晶セルと、この液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、反対方向の円偏光成分を透過する円偏光分離層と、この円偏光分離層の前記副２色性円偏光層の反対側に配置され、前記円偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００１７】
又、本発明は、外部からの光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデ−ション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光を、前記２色性円偏光層と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸の方向を変化させる液晶セルと、この液晶セルから入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、この副２色性直線偏光層光を透過した前記一方の直線偏光成分を反射し、これと直交方向の直線偏光成分を透過する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層の前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、前記直線偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００１８】
前記液晶表示装置において、前記液晶のダイレクタの方向を、２色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けるようにしてもよい。
【００１９】
前記液晶表示装置において、前記液晶のダイレクタの方向を、入射直線偏光の電場ベクトルの方向を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けるようにしてもよい。
【００２０】
又、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２１】
又、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した前記直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２２】
又、本発明は、外部からの光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過する円偏光分離層と、この円偏光分離層の前記液晶セルの反対側に配置され、前記円偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２３】
又、本発明は、外部からの光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルから入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、この副２色性直線偏光層光を透過した前記一方の直線偏光成分を反射し、これと直交方向の直線偏光成分を透過する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層の前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、前記直線偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２４】
又、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射する円偏光分離層と、この円偏光分離層から入射する円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性円偏光層を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性円偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２５】
又、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した円偏光光のうち、右または左の旋回方向のうち一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を反射吸収する光吸収型の２色性円偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２６】
又、本発明は、外部からの光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セルと、この液晶セルの前記２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルを透過した光のうち、右または左の旋回方向一方の円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する副２色性円偏光層と、この副２色性円偏光層を透過した光のうち、前記一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過しする円偏光分離層と、前記円偏光分離層を透過した円偏光を吸収する吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２７】
前記液晶表示装置において、前記液晶セルは、その液晶層が２枚の基板に挟持され、前記電極が、前記層液晶を間にして前記２枚の基板に配置され、前記電極に電圧を印加したとき、層液晶内の液晶分子の前記基板面に対する角度が変化するモ−ドであり、これによって前記液晶のレタデ−ション値を変化させるようにしてもよい。
【００２８】
又、本発明は、光源と、この光源から出射される光のうち、特定方向の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層から入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπシフトさせるレタデーション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記副２色性直線偏光層を透過して入射する直線偏光光を、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、前記副２色性直線偏光層と反対方向に出射するまでの間に前記直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に変換する液晶セルと、この液晶セルの前記副２色性直線偏光層と反対側に配置され、液晶セルから入射した直線偏光光のうち、特定の方向の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００２９】
又、本発明は、外部からの光のうち、特定の方向の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の２色性直線偏光層と、透過する光の位相を実質的にπシフトさせるレタデーション値を有する液晶層及びこの液晶層に電界を印加する電極を含んでなり、前記２色性直線偏光分離層を透過して入射する直線偏光光を、前記液晶層に前記電極から電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、前記２色性直線偏光分離層と反対方向に出射するまでの間に前記直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に変換する液晶セルと、この液晶セルから入射する直線偏光光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性直線偏光層と、この副２色性直線偏光層光を透過した前記一方の直線偏光成分を反射し、これと直交方向の直線偏光成分を透過反射する直線偏光分離層と、この直線偏光分離層の前記液晶セルの反対側に配置され、前記直線偏光分離層を透過した光を吸収する光吸収層と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置により上記目的を達成するものである。
【００３０】
前記液晶表示装置において、前記液晶のダイレクタの方向を実質的に０〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路を設けてもよい。
【００３１】
前記液晶表示装置において、前記液晶セルは、その液晶層が２枚の基板に挟持され、前記電極が一方の基板上に形成され、前記電極に電圧を印加したときの電界方向が、前記基板面と実質的に平行な部分を有し、液晶層内の大部分の液晶分子の方向が前記基板面と実質的に平行なまま回転するモードであるようにしてもよい。
【００３２】
前記液晶表示装置において、前記円偏光分離層をコレステリック液晶層からなる旋光選択層から構成してもよい。
【００３３】
前記液晶表示装置において、前記円偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層と、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなり、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにした平面状多層構造とから構成し、前記平面状多層構造を透過及び／又は反射した直線偏光が、円偏光に変換されるようにしてもよい。
【００３４】
前記液晶表示装置において、前記直線偏光分離層を、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなる平面状多層構造とし、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにしてもよい。
【００３５】
前記液晶表示装置において、前記直線偏光分離層を、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層と、コレステリック液晶層からなる旋光選択層とから構成し、前記コレステリック液晶層を透過及び／又は反射した円偏光が、直線偏光に変換されるようにしてもよい。
【００３６】
この発明においては、外部から視認される表記面に光吸収タイプの２色性偏光板を用いると共に、この２色性偏光板に合わせて、液晶層のレタデーション値のあるいは液晶のダイレクタの変化を選択し、これにより、光利用効率を低下させることなく、外光に起因する大幅なコントラストの低下、視認性の悪化を防止し、且つ、液晶層の複屈折を利用することにより、コントラストの良好なカラー液晶表示装置を得ることもできる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
図１に示されるように、本発明の実施の形態の第１例に係る液晶表示装置１０は、無偏光光を出射する光源１２と、この光源１２から出射される光のうち、右又は左の旋回方向一方の（楕）円偏光成分を透過し、他方の（楕）円偏光成分を反射する円偏光分離層１４と、この円偏光分離層１４を透過した右旋又は左旋円偏光成分を透過し、他方の円偏光成分を吸収する光吸収型の副２色性円偏光層１３と、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデーション値を有する液晶層２２（図４参照）及びこの液晶層２２に電界を印加する画素電極２４Ａ，２４Ｂを含んでなり、前記副２色性円偏光層１３を透過して入射する円偏光光を、前記副２色性円偏光層１３と反対方向に出射するまでの間に直線偏光光に変換し、且つ、前記液晶層２２に前記画素電極２４Ａ，２４Ｂから電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、これにより前記直線偏光光の偏光軸を変化させる液晶セル１６と、この液晶セル１６の前記円偏光分離層１４と反対側に配置され、液晶セル１６を透過した前記直線偏光光を受光する光吸収型の２色性直線偏光層１８と、を備えて構成されている。
【００３９】
図１において、「←→」、「・」はそれぞれ直線偏光の電場振動ベクトルを示しており、「←→」は紙面面内方向、「・」は紙面に垂直な方向である。又、「Ｒ」、「Ｌ」はそれぞれ、右旋円偏光、左旋円偏光を示している。
【００４０】
前記光源装置１２の背面（図１において下側面）には反射層１２Ａが形成されている。反射層１２Ａは、光源装置１２から出射し、円偏光分離層１４において反射された偏光成分を再度円偏光分離層１４方向に反射し、このとき円偏光成分の位相を反転させ、又は無偏光の状態にし、円偏光分離層１４を透過できるようにしている。
【００４１】
前記円偏光分離層１４は、例えばコレステリック液晶層から構成され、又、前記光吸収タイプの２色性直線偏光層１８は、透過軸方向の偏光光を透過し、透過軸と直交する方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィルムをヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液に浸し、次にＰＶＡフィルムをほう酸水溶液中で一方向に延伸することによって、ＰＶＡフィルムに吸収されたヨウ素の分子を一方向に配列して保護フィルムをラミネートしたいわゆるヨウ素系偏光板や、染料系偏光板等の２色性の偏光材から構成されている。
【００４２】
前記副２色性円偏光層１３は、前記２色性直線偏光層１８にλ／４位相差層（板）３５を、直線偏光がλ／４位相差層３５面内の遅相軸又は進相軸方向に対して４５度の角度で入射するように液晶セル１６側及び円偏光分離層１４側に積層する等の方法によって形成され、入射する光のうちの右又は左廻りの円偏光成分のうち一方を透過し、他方をほとんど吸収するものである。
【００４３】
なお、前記λ／４位相差層（板）３５は、光の位相をλ／４シフトさせる作用があれば良く、液晶材料や無機材料から形成しても良いが、ＰＣ、ＰＶＡ、ＰＳ、ＰＭＭＡ、ノルボルネン樹脂等の高分子からなるフィルムを延伸（延伸倍率１．３〜４倍程度）して得られる延伸フィルムを使用することが量産性の点で好ましい。
【００４４】
又、可視光全域の波長帯域に渡って光の位相をλ／４シフトさせる、広帯域λ／４位相差板を得るためには、λ／４位相差板とλ／２位相差板の進相軸又は遅相軸を６０度±１０度の角度で交差させλ／２位相差板を偏光板側になるように配置させると良い。その時の偏光板の透過軸とλ／２位相差板の進相軸又は遅相軸との関係は、λ／４位相差板に入射した円偏光の透過光量が最大となるように、又は、前記円偏光とは逆回りの円偏光の透過光量が最小となるように適宜調整される。
【００４５】
前記液晶セル１６における液晶層は、透過する光の位相を、電界の印加の有無に拘らず実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有するように調整されている。
【００４６】
この調整は、液晶層の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、例えばネマチック液晶により行うことができる。
【００４７】
次に、図２に示されるポアンカレ球を用いて説明する。
【００４８】
ポアンカレ球は、偏光を記述したり、位相が変化したときの偏光の形がどのように変わるかを調べたりするときに用いるものであり、図２において、球の上下の両極はそれぞれ左旋円偏光と、右旋円偏光とを表わし、赤道上の点は直線偏光、その他の点は楕円偏光をそれぞれ示す。
【００４９】
又、赤道上の任意の点Ｈは水平偏光を示し、点Ｈを通る直径の反対側にある赤道上の点Ｖは垂直偏光を示す。互いに垂直な偏光は１つの直径の両端の点で表わされることになり、一般に球の半径は１であると仮定するが、光線の強度に比例するようにとってもよい。
【００５０】
又、単位の半径を持つポアンカレ球の表面にある任意の点Ｐは、経度２λ及び緯度２ωで表わされる。但し、−１８０°＜２λ＜１８０°、−９０°＜２ω＜９０°である。
【００５１】
前記経度は点Ｈから時計回りに測ったとき正であり、緯度は赤道から下向きに測ったとき、即ち右円偏光を表わす極に向かって測ったとき正である。従って、図２の点Ｐの座標は正である。
【００５２】
任意の点Ｐは、楕円の方位角λで、楕円率がｔａｎ｜ω｜の完全楕円偏光を表わす。又、点Ｐが上半球にあるか下半球にあるかによって、左回りであるか右回りであるかが決定される。これらのことをまとめると、点Ｐの表わす楕円偏光の断面図について、次の（１）式及び（２）式が成立する。
【００５３】
α＝λ                    …（１）
ｂ／ａ＝ｔａｎ｜ω｜      …（２）
【００５４】
単色光の断面図は一般的に楕円であるが、図３に示す記号を使ってこの楕円を表わすことができる。半長軸とＸ軸との間の角αをその断面図の方位角といい、９０°≧α≧−９０°である。二つの半軸の比ｂ／ａを楕円率とよび、tan-1ｂ ／ａ＝βとおくと９０°≧β≧−９０°である。
【００５５】
偏光の向きは２ωが正であれば右回り、負であれば左回りである。前記により、ポアンカレ球の上の１つ１つの点は異なった偏光の形を表わすことになる。即ち、１つの偏光の形は、ポアンカレ球上の１つの点で表わすことができる。
【００５６】
従って、例えばポアンカレ球の上極の点の左回りの完全円偏光を、方位角λ＝０でπ／２だけ正方向にシフトさせると、ポアンカレ球における赤道上の点Ｈに到達する。即ち、円偏光はπ／２シフトされることによって水平な直線偏光になる。同様に正方向にπシフトさせると下極に到着し右回りの完全円偏光となる。
【００５７】
又、ポアンカレ球における下極位置における右回りの完全円偏光を方位角λ＝０でπ／２シフトさせると、赤道上の点Ｖに到達し、垂直の直線偏光となり、πシフトさせると上極に到達し左回りの完全円偏光となる。シフト量がπ／２又はπでないときは楕円偏光となる。
【００５８】
前記液晶セル１６の構成を、図４、図５を参照して更に詳細に説明する。
【００５９】
液晶セル１６は、図４に示されるように、２枚の基板２０Ａ、２０Ｂに挟持された液晶層２２と、図４において下側の基板２０Ａの上側面にこれと平行方向に離間して配置された画素電極２４Ａ、２４Ｂ、を備えて構成され、画素電極２４Ａ、２４Ｂ間に回路２６から電圧を印加したときの電界方向が、基板面に実質的に平行で、液晶層２２内の大部分の液晶分子のダイレクタＤの方向が基板面に実質的に平行なまま回転するモード（一般的にＩＰＳ（In  Plain  Switching）モードと呼ばれている。）で作動するようにされている。
【００６０】
更に、前記液晶層２２内における液晶のダイレクタＤの方向について詳述する。図５示されるように、前記画素電極２４Ａ、２４Ｂ間に電界が印加されていない状態では、液晶のダイレクタＤの方向が紙面に対して実質的に垂直な方向となり、図６に示されるように、画素電極２４Ａ、２４Ｂ間に電界が印加された状態では、液晶のダイレクタＤは紙面に対して実質的に平行な方向へ動くようにされている。
【００６１】
図５における液晶は誘電率異方性Δεが正の場合を図示したが、誘電率異方性Δεが負の場合は、前記画素電極２４Ａ、２４Ｂ間に電界が印加されていない状態では、液晶のダイレクタＤの方向が紙面に対して実質的に平行な方向となり、画素電極２４Ａ、２４Ｂ間に電界が印加された状態では、液晶のダイレクタＤは紙面に対して実質的に垂直な方向へ動くようにされている。
【００６２】
液晶のダイレクタＤの変化は図１の例では、液晶セル１６に入射する円偏光光の偏光状態を直線偏光にシフトさせる際に直線偏光の直線偏光軸の方向を変化させるものであり、これは図２のポアンカレ球上での方位角λ方向、即ち、経度方向の変化となる。
【００６３】
従って、例えばポアンカレ球における赤道上の点Ｈで表わされる水平方向の直線偏光は、液晶のダイレクタＤが変化することによって赤道上を移動した点で表わされるように偏光軸の傾きが変化される。
【００６４】
円偏光について、液晶のダイレクタＤの変化により偏光軸の方向が変化するが、これは、例えばポアンカレ球における上極点で示される左回りの円偏光は、液晶のダイレクタＤの変化により、方位角λが変化して、緯度方向に移動した赤道上の点で表わされることになる。
【００６５】
ここで、前記液晶層２２は、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデーション値を有するように調整されており、画素電極２４Ａ、２４Ｂ間の電界の印加の有無に拘らず、レタデーション値がほとんど同一である。この調整は液晶層の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、例えば、ネマチック（Ｎｎ）液晶により、行うことができる。又液晶のダイレクタＤの方向は共に、実質的に基板２０Ａ、２０Ｂに対して平行である。
【００６６】
なお、前記「実質的にπ／２シフトする」、及び「実質的に基板２０Ａ、２０Ｂと平行」における「実質的に」は、例えば、液晶のプレチルト角や、種々の外乱等で理想的な状態から若干ずれる場合も包含する意味である。
【００６７】
前述の如く、前記円偏光分離層１４は、例えばコレステリック液晶層から構成される。このコレステリック液晶層は、一般的に、フィジカルな分子配列に基づいて、一方向の旋光成分と、これと逆廻りの旋光成分とを分離する旋光選択特性を発現するが、プレーナ配列のヘリカル軸に入射した光は右旋光光と左旋光光の２つの円偏光光に分かれ、一方は透過し他方は反射される。
【００６８】
この現象は、円偏光２色性として知られ、円偏光の旋光方向を入射光に対して適宜選択すると、コレステリック液晶のヘルカル軸方向と同一の旋光方向を持つ円偏光が選択的に散乱反射される。
【００６９】
この場合の最大旋光光散乱は、次の（３）式の波長λ0で生じる。
【００７０】
λ0  ＝ｎａｖ・ｐ        …（３）
【００７１】
ここで、ｐはヘリカルピッチ、ｎａｖはヘリカル軸に直交する平面内の平均屈折率である。
【００７２】
このときの反射光の波長バンド幅Δλは、次の（４）式で示される。
【００７３】
Δλ＝Δｎ・ｐ          …（４）
【００７４】
ここで、Δｎ＝ｎ（‖）−ｎ（直角）であり、ｎ（‖）はヘリカル軸に直交する面内における最大の屈折率、ｎ（直角）はヘリカル軸に平行な面内における最大の屈折率である。
【００７５】
なお、波長バンド幅Δλを広帯域にする方法として、ヘリカルピッチを変化させる方法（例えば、ＵＳＰ５、６９１、７８９）、ｐが異なるコレステリック液晶層を数層重ねる（例えば、特開平９−３０４７７０）等の方法がある。
【００７６】
又、プレーナ配列のヘリカル軸に対して斜めに入射した光の選択散乱光の波長λφは、λ0  に比べて短波長側にシフトすることが知られている。
【００７７】
コレステリック液晶の材料としては、シッフ塩基、アゾ系、エステル系、ビフェニル系等のネマチック液晶化合物の末端基に光学活性の２−メチルブチル基、２−メチルブトキシ基、４−メチルヘキチル基を結合したカイラルネマチック液晶化合物が望ましい。
【００７８】
又、一般に高分子液晶は、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の位置に導入した高分子であるが、高分子コレステリック液晶も、例えばコレステリル基を側鎖に導入することで得られる。
【００７９】
コレステリック液晶による偏光分離作用は、コレステリック液晶で一方の円偏光成分（右又は左廻り）が透過され、他方の円偏光成分が反射される。反射の際、右（左）円偏光は右（左）円偏光そのまま反射される。
【００８０】
前記光源装置１２は、例えば、透明電極を有した透明樹脂シートに挟持された薄膜状のエレクトロルミネッセンス等からなる透明薄膜状白色面光源であって、前述の如く、例えば金属薄膜からなる反射層１２Ａがその背面に設けられている。
【００８１】
また、前記光源装置１２は、例えば導光板に線状光源を配置したいわゆるエッジライト型の白色面光源であってもよい。
【００８２】
上記のような液晶表示装置１０において、光源装置１２から出射した無偏光光は、その光のうちの一方の旋回方向の円偏光成分のみが円偏光分離層１４を透過し、更に、透過した右旋又は左旋円偏光が副２色性円偏光層１３を透過して液晶セル１６に到達する。このとき、円偏光分離層１４で反射できなかった他方の円偏光成分が副２色性円偏光層１３で吸収されるので、他方円偏光成分が液晶セル１６に到達することがない。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【００８３】
例えば、図１に示されるように左旋円偏光のみが透過するように設定すると、他方の右旋円偏光は、円偏光分離層１４において反射され、光源装置１２の反射層１２Ａで反射される際に位相が逆転して、又は、光源装置内（の例えば光拡散機能等で）で位相が乱れて円偏光分離層１４を透過する左旋円偏光光となり、更に、副２色性円偏光層１３で選別されてから液晶セル１６に入射する。
【００８４】
液晶セル１６を通過する左旋円偏光光は、これを通過する際に、電界の印加の有無に拘らず位相が実質的にπ／２シフトされる。従って、液晶セル１６に入射した円偏光光は、直線偏光となって液晶セル１６から出射する。
【００８５】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から、例えば、方位角λ＝０でシフトされると、左旋円偏光光は水平な直線偏光（点Ｈ）となり、方位角λ＝９０°でシフトされると、垂直な直線偏光（点Ｖ）となる。
【００８６】
この様に、液晶セル１６における液晶層２２に画素電極２４Ａ、２４Ｂから電圧を印加することによって、前記レタデ−ション値を維持したまま液晶のダイレクタＤの方向を変化させることによって通過する偏光光の偏光軸を変調することができる。
【００８７】
図２のポアンカレ球上では、位相がπ／２シフトした結果、赤道上の点Ｖで示される垂直の直線偏光光が、赤道上を移動した点で示される傾きをもった直線偏光光になることを示す。
【００８８】
液晶層２２に円偏光が入射する場合は、前記液晶のダイレクタの方向を２色性直線偏光層の光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路２６を設けることが好ましい。
【００８９】
前記２色性直線偏光層１８は、透過軸方向の偏光光を透過し、透過軸と直交する方向の偏光光のほとんどを吸収するものであり、ポラロイド（商品名）等の２色性の偏光材から構成されている。
【００９０】
前記２色性直線偏光層１８の偏光透過軸を前記液晶セル１６から出射する直線偏光の偏光軸に一致又は直交させておけば、液晶層２２に印加する電界を前記回路２６により制御し、特に前記液晶のダイレクタの方向を２色性直線偏光板１８の直線偏光透過軸を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるように電界を制御することによって、２色性直線偏光層１８を透過する光の量を最大値から最小値まで調整することができ、良好な液晶表示機能、例えば階調表示機能を持たせることができる。
【００９１】
このことは、次ぎの（５）式で表される。
【００９２】
Ｉ＝Ｉ0  sin2  ２θ（Ｖ）sin2（πｄΔｎ／λ）    …（５）
【００９３】
ここで、θ（Ｖ）は液晶分子の回転角、Ｉは２色性直線偏光層１８を透過する光の強度、Ｉ0は入射光の強度、θは液晶分子長軸（光軸）と入射偏光方向とのなす角度、Δｎとｄはそれぞれ液晶の複屈折率とセル厚、λは入射光の波長を示す。
【００９４】
なお、図１は直線偏光光が２色性直線偏光層から出射する状態の、いわゆる明表示の場合を示すものであるが、図７に示されるように、前記液晶セル１６内における液晶のダイレクタＤの方向を液晶セル１６から出射する直線偏光光の偏光方向が図１の場合と直交する方向にすると、いわゆる暗表示となる。
【００９５】
前記２色性直線偏光層１８は、光吸収タイプの２色性偏光板から構成されているので、外光（無偏光光）が２色性直線偏光層１８の表面に入射しても、その５０％が吸収され、残りの５０％が透過し、反射成分がほとんどないので、液晶表示装置１０における画面のコントラストの低下を大幅に抑制することができる。
【００９６】
次に、図８に示される本発明の実施の形態の第２例に係る液晶表示装置３０について説明する。
【００９７】
なお、図８において、前記図１に示される液晶表示装置１０におけると同一部分には図１と同一の符号を付することにより、説明を省略するものとする。
【００９８】
この液晶表示装置３０は、光源装置１２と、この光源装置１２から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層３２と、光吸収型の副２色性直線偏光層１５と、液晶セル１６と、この液晶セル１６を透過した偏光光を受光する光吸収型の２色性円偏光層３４と、を備えて構成されている。
【００９９】
前記直線偏光分離層３２は、複屈折性を有するフィルムを３層以上に積層してなる平面状多層構造とされ、各層の平面内で互いに垂直な振動方向を持つ２つの光のうちの、一方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差と、他方の光に対する厚さ方向に隣接する層間における屈折率の差とが異なるようにして、前記一方の光を透過し、他方の光を反射するようにしたものである。
【０１００】
上記のような、複屈折性を有するフィルムは、例えば特開平３−７５７０５号公報、特表平９−５０６８３７号公報等に開示されているように、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂（例えば結晶性ナフタレンジカルボン酸ポリエステル）、ポリビニルアルコール系樹脂、酢酸セルロース系樹脂等の面内複屈折性（屈折率異方性）を示す物質を延伸等の方法によって得ることができる。
【０１０１】
例えば、隣り合う複屈折性層（フィルム）のＸ軸方向に振動する光線に対する屈折率は実質的にｎｘで同じであり、Ｘ軸方向での隣接する層間の屈折率差Δｎｘ（＝｜ｎｘ−ｎｘ｜）は実質的に０である。
【０１０２】
これに対して、例えば、３層の複屈折性層のうち第１層と第３層のＹ軸方向に振動する光線に対する屈折率を共にｎｙ1とし、第２層における同方向の屈折率をｎｙ2（≠ｎｙ1）とすると、Ｙ軸方向での隣接する層間の屈折率Δｎｙは実質的に０でない。
【０１０３】
前記屈折率差の大きい方向（Ｙ軸方向）に振動する光の反射は、屈折率差の小さい方向（Ｘ軸方向）に振動する光の反射よりも大きく、又、Ｘ軸方向の光の透過はＹ軸方向の光透過よりも大きくなる。
【０１０４】
このため、Ｘ軸方向に振動する光にとって、直線偏光分離層３２が、平面状多層構造であっても、屈折率が実質的に同一であるので、直線偏光分離層３２への入射面及び出射面の２箇所でわずかな表面反射が生じるのみである。
【０１０５】
これに対して、Ｙ軸方向に振動する光にとっては、平面状多層構造体内の屈折率が各層間で異なるので、直線偏光分離層３２全体への入射面及び出射面のみならず、各層間で表面（界面）反射が起こり、複屈折率層の層数が多いほどＹ軸方向に振動する光の反射回数が多くなる。
【０１０６】
前記副２色性直線偏光層１５は、前記図１に示される液晶表示装置１０における２色性直線偏光層１８と同一の構成であり、直線偏光分離層３２を透過した直線偏光成分を透過し、直線偏光分離層３２で反射できなかった前記と直交する直線偏光成分を吸収するようにされている。
【０１０７】
前記２色性円偏光層３４は、２色性直線偏光層１８にλ／４位相差層３５を液晶セル１６側に積層する等の方法によって形成したものである。
【０１０８】
この液晶表示装置３０においては、光源装置１２からの無偏光光は、直線偏光分離層３２において一方の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分が反射される。このとき、直線偏光分離層３２で反射できなかった前記直交方向の直線偏光成分が副２色性直線偏光層１５で吸収されるので、不必要な偏光成分が液晶セル１６に到達することがない。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０１０９】
反射された直線偏光成分は、光源装置１２における反射層１２Ａ、又は、光源装置内（の例えば光拡散機能等により）で反射されることにより位相が乱れて、直線偏光分離層３２を透過する成分が増大する。
【０１１０】
直線偏光分離層３２に入射した直線偏光光は、副２色性直線偏光層１５を透過して、液晶層２２に入射し、ここで前記直線偏光の電場ベクトルの方向が液晶層のダイレクタの方向と実質的に４５度の角度をなす場合、（即ち、直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して４５度の角度で入射した場合）その位相が実質的にπ／２シフトされ、円偏光光となる。前記副２色性直線偏光層１５では、透過直線偏光光と直交する直線偏光光が吸収され、透過成分の純度が増大される。
【０１１１】
これを、図２のポアンカレ球を利用して説明すると、例えば赤道上の点Ｖの位置で示される垂直の直線偏光光は、π／２正方向にシフトされることによって左回りの円偏光光となり、又、赤道上の点Ｈで示される水平の直線偏光光は、正方向にπ／２シフトされることによって、球の下極点上の点で表わされる右回りの円偏光光となる。
【０１１２】
又、液晶層２２に印加される電界によって、直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して入射する角度が変化して前記円偏光光の楕円率が変調される。これを図２のポアンカレ球を用いて説明すると、直線偏光光が円偏光光に変化する際に、ポアンカレ球上において経度方向に変調し、円偏光光の楕円率が変化することになる。
【０１１３】
例えば、直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して入射する角度が０度の場合は、液晶層に入射した直線偏光は直線偏光のままとなり、また、直線偏光が液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向に対して入射する角度が−４５度の場合は、液晶層に入射した直線偏光は前記円偏光とは逆回りの円偏光となる。
【０１１４】
即ち、回路２６は、液晶層２２に直線偏光が入射する場合は、前記液晶のダイレクタの方向を、入射直線偏光の電場ベクトルの方向を基準として実質的に−４５〜４５度まで変化させるべく、前記電極間の電圧を制御するように構成されることが好ましい。
【０１１５】
従って、液晶層２２に、画素電極２４Ａ、２４Ｂから印加する電圧を制御することによって、２色性円偏光層３４を透過する光の量を調整することができ、これによって階調表示も可能となる。このとき、２色性円偏光層３４を透過しない円偏光光、例えば図８に示されるように左回りの円偏光光は、これに吸収される。
【０１１６】
ここで、右回り円偏光光は２色性円偏光層３４を下から透過するとき、まずλ／４位相差層３５によって直線偏光光とされてから、２色性直線偏光層１８を通って、水平方向の直線偏光光として出射する。
【０１１７】
なお、この液晶表示装置３０においては、液晶セル１６における液晶層２２に電界を印加しない場合、図９に示されるように、液晶セル１６に入射した直線偏光光は、左円偏光に変調されるので、いわゆる暗表示となる。
【０１１８】
又、この液晶表示装置３０においては、２色性円偏光層３４が、無偏光光である外光が入射した場合でも、その５０％を吸収するので、反射による画面のコントラストの低下を抑制することができる。
【０１１９】
上記液晶表示装置１０、３０は、いずれも透過型であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、反射型の液晶表示装置にも適用されるものである。
【０１２０】
図１０の液晶表示装置４０は、図１の液晶表示装置１０を反射型にしたものであり、図１における光源装置１２に代えて、光吸収層３６を設けている。
【０１２１】
他の構成は、図１の液晶表示装置１０と同一であるので、同一部分に同一符号を付することにより、説明を省略するものとする。なお、副２色性円偏光層１３は左旋円偏光光を透過し、円偏光分離層１４は左旋円偏光光を反射するように設定されている。
【０１２２】
ここで、前記光吸収層３６は、例えば黒色の紙、表面をマット化して反射が生じないようにした樹脂板、フィルム、薄膜等から構成される。
【０１２３】
この反射型の液晶表示装置４０においては、外光（無偏光光）のうち一方向の直線偏光成分、例えば水平の直線偏光光のみが、２色性直線偏光層１８を透過して、液晶セル１６に入射する。
【０１２４】
外光のうち、前記２色性直線偏光層１８を透過できない垂直の直線偏光成分はこれに吸収される。従って、反射光が生じないので、反射光によるコントラストの低下を抑制することができる。
【０１２５】
前記２色性直線偏光層１８から入射した直線偏光光は、液晶セル１６に印加される電界の変化によって偏光軸が変調される。一方、液晶層２２は前述の如く、透過光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有しているので、直線偏光を円偏光へとシフトする作用を有している。
【０１２６】
この円偏光光の旋回方向は、前述の、偏光軸の変調により決定され、副２色性円偏光層１３に入射したとき、左旋回が透過され、右旋回が吸収され、更に、円偏光分離層１４に入射したとき、旋回方向が左のときに反射され、右のときに透過される。
【０１２７】
図２のポアンカレ球で説明すると、入射した水平の直線偏光光は、液晶のダイレクタＤを−４５〜４５度変化させることにより、赤道上の点Ｈから、−４５〜０度の場合は、上極点から点Ｈまで移動して左回りの円偏光光から直線偏光の状態になり、又、０〜４５度の場合は下極点から点Ｈまで移動して右回りの円偏光光から直線偏光の状態になる。
【０１２８】
円偏光分離層１４で反射された左旋円偏光光Ｌは副２色性円偏光層１３を透過して液晶セル１６に、前記とは逆方向に戻り、この液晶セル１６を透過するとき、図１の液晶表示装置１０におけると同様に、直線偏光光となって出射するが、その偏光軸は液晶のダイレクタＤの方向により変調され、２色性直線偏光層１８を通って表示光となる。従って、円偏光分離層１４で反射して液晶セル１６を透過する光の量を、液晶層２２に印加する電圧によって調整することができる。即ち、階調表示をすることができる。
【０１２９】
又、液晶層２２において、右回りの円偏光光とされた場合、液晶層２２から出射して副２色性円偏光層１３で吸収され、吸収されなかった成分が、円偏光分離層１４を透過した後、前記光吸収層３６によって吸収、除去され、図１１に示されるように暗表示となる。このため、円偏光分離層１４で反射され、副２色性円偏光層１３、液晶セル１６を透過する左回りの円偏光光Ｌ（表示光）との対比において極めてコントラストの良い表示状態を得ることができる。
【０１３０】
次に、図１２に示される反射型の液晶表示装置５０について説明する。
【０１３１】
この液晶表示装置５０は、前記図８に示される液晶表示装置３０における光源装置１２に代えて、前記と同様の光吸収層３６を配置し、２色性円偏光層３４を工夫したものである。
【０１３２】
前記２色性円偏光層３４は、前記図８に示される液晶表示装置１０における２色性円偏光層３４の２色性直線偏光層の液晶セル１６側とは反射側にもλ／４位相差層を進相軸又は遅相軸が、２色性直線偏光板の透過軸に対して４５度の角度になるように積層したものである。
【０１３３】
この液晶表示装置５０において、外光（無偏光光）は、２色性円偏光層３４に入射し、右旋円偏光光Ｒのみが液晶セル１６に入射する。外光の他方の左旋円偏光成分Ｌは２色性円偏光層３４によって吸収されるので、反射光により画面のコントラストが低下されることがない。
【０１３４】
液晶層２２に入射した右旋円偏光光Ｒは、液晶層２２が光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有しているので、図２のポアンカレ球においては、液晶層２２に印加する電界によって液晶層のダイレクタＤの方向が変化されることにより、下極点から赤道上の点Ｖ又は点Ｈで示される直線偏光までの状態となり、円偏光の楕円率が変調される。
【０１３５】
従って、液晶セル１６から出射した直線偏光光は、その偏光状態によって、副２色性直性偏光層１５を透過し、又はここで吸収され、更に透過光は直線偏光分離層３２において反射され、又はこれを透過する。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０１３６】
図１２の例では、垂直の直線偏光成分のみが副２色性直性偏光層１５を透過し、且つ、直線偏光分離層３２で反射され、再度副２色性直性偏光層１５を透過して、液晶セル１６に入射し、液晶層により左旋円偏光光となり、２色性円偏光層３４を透過できないので明表示がない。
【０１３７】
図１３に示されるように、液晶セル１６から、垂直の直線偏光光のみが出射したときは、副２色性直性偏光層１５で吸収され、吸収されなかった残りが全て直線偏光分離層３２を透過して吸収層３６に吸収されるので暗表示となる。
【０１３８】
なお、上記各実施の形態の例において、前記光源装置１２は、透明電極を有した透明樹脂シートに挟持された薄膜状のエレクトロルミネッセンス等からなる透明薄膜状白色面光源であって、背面に、例えば金属薄膜からなる反射層１２Ａを設けたものであるが、本発明はこれに限定されることなく、導光板の側端面から入射した光源光を、導光板の一方の面から出射させるもの、例えば、導光板に線状光源を配置した、いわゆるエッジライト型の白色面光源等であってもよい。この場合、前記導光板の他方の面には金属薄膜等からなる反射層が設けられるが、白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いても良い。
【０１３９】
又、円偏光分離層又は直線偏光分離層の液晶層側に、透過する光の位相を実質的にπ／２シフトさせるレタデーション値を有する位相差層を積層して、結果的に、直線偏光分離層又は円偏光分離層と同一の作用を有するようにしても良い。
【０１４０】
なお、一般に、液晶パネルのモードは、２色性偏光板の透過軸を液晶に対してどういった角度（方位角）で配置するかによって、液晶に電圧が印加されていないときに光が透過する「ノーマリーホワイト」モードと、液晶に電圧が印可されていないときに光が透過しない「ノーマリーブラック」モードの２種類があるが、本発明は「ノーマリーホワイト」モード及び「ノーマリーブラック」モードの両方に適用されるものである。
【０１４１】
次に、図１４に示されるように、本発明の実施の形態の第５例に係る液晶表示装置６０は、光源１２と、円偏光分離層１４と、副２色性円偏光層１３と、電界の印加により液晶のレタデ−ション値を変化させ、前記副２色性円偏光層１３を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有する液晶セル６２と、この液晶セル６２の前記円偏光分離層１４と反対側に配置され、液晶セル６２を透過した前記円偏光光を受光する光吸収型の２色性円偏光層３４と、を備えて構成されている。
【０１４２】
なお、図１４において、前記図１、図４、図９に示されると同一部分にはこれらの図におけると同一の符号を付することにより、説明を省略するものとする。
【０１４３】
前記液晶セル６２は、図１５に示されるように、２枚の基板２０Ａ、２０Ｂに挟持された液晶層６４と、図１５において上側の基板２０Ａの下側面および下側の基板２０Ｂの上側面に配置され、液晶層６４を厚さ方向に挟み込む一対の画素電極６４Ａ、６４Ｂと、を備えて構成されている。
【０１４４】
前記液晶セル６２における液晶層６４は、前記画素電極６４Ａ，６４Ｂから電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記円偏光分離層１４及び副２色性円偏光層１３を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に０〜πシフトする作用を有するように調整されている。
【０１４５】
この調整は、液晶層６４の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶により行うことができる。
【０１４６】
このような液晶は、ＥＣＢ（Electrikally  Controlled  Briefringence）方 式として知られており、ＤＡＰ（Deformation  of  vertical  Aligned  Phases）モ−ド、ＨＡＮ（Hybrid  Aligned  Nematic）モ−ド、ＳＴＮ（Super  Twisted  Nematic）モード、ＳＢＥ（Super  Twisted  Briefringence  Effect）ＳＳＦＬＣ（Surface  Stabilized  Ferroelectric  Liquid  Crystal）モ−ド、Ｏ ＣＢ（Opticcally  Compensated  Beud）モード、ＶＡＮ（Vertically-aligned   nematic）モード等がある。
【０１４７】
ＯＣＢモードは通常、ベンド配向の液晶セルと２軸性位相差板を、光吸収軸が直交関係にある光吸収型の２色性直線偏光板の間に挟んだ構成を言うが、本発明においては、ベンド配向の液晶セルのみを言う。
【０１４８】
ＶＡＮモードは通常、Ｎn（ネマティック）液晶を垂直に挟んだＶＡＮ配列セ ルを、光吸収軸が直交関係にある光吸収型の２色性直線偏光板の間に挟んだ構成を言うが、本発明においては、ＶＡＮ配向の液晶セルのみを言う。
【０１４９】
他モードも同様である。
【０１５０】
なお、ＥＣＢ方式という表現は複屈折を利用したカラー表示方式としての意味で用いられる場合が多いが、本発明においては、液晶層の複屈折の値が変化するモードという意味で用いている。
【０１５１】
なお、前記「実質的に０〜πシフトする」は、液晶層６４自体で位相を実質的に変化させ、あるいは、液晶セル６２とは別の位相差層を、液晶セル６２と前記２色性円偏光層３４円との間、および／または液晶セル６２と前記円偏光分離層１４との間に形成して、液晶層６４と位相差層との相互作用によりこれらを透過する光の位相を実質的に０〜πシフトする意味である。
【０１５２】
例えば、前記液晶層６４自体でのレタデーション値を、０．１π〜１．１πまで変化させ、前記液晶層６４の前記２色性円偏光層３４円との間、及び／又は前記円偏光分離層１４側に別に設けたレタデーション値が実質的に０．１πである位相差層との相互作用によって、これらを透過する光の位相を実質的に０〜πシフトさせることを包含する。
【０１５３】
前記相互作用とは、液晶層のレタデーション値が０．１π又は１．１πを示す時の進相軸又は遅相軸に対して、レタデーション値が実質的に０．１πである位相差層の進相軸又は遅相軸を直交させる等した場合に起こる作用のことで、例えば、０．１π−０．１π＝０、１．１π−０．１π＝π、のように計算することができる。
【０１５４】
なお、位相を実質的に−π〜０シフトする作用を有する液晶セルを用いることも本発明の範囲に入ることは言うまでもない。
【０１５５】
円偏光光の位相がπシフトすると逆の旋回方向の円偏光光になる。
【０１５６】
上記のような液晶表示装置６０において、光源装置１２から出射した無偏光光は、その光のうちの、例えば図１４に示されるように、左旋回の円偏光成分Ｌが円偏光分離層１４及び副２色性円偏光分離層１３を透過して液晶セル６２に到達する。
【０１５７】
他方の右旋回の円偏光成分Ｒは、円偏光分離層１４において反射され、光源装置１２の反射層１２Ａで反射される際に位相が逆転し、又は無偏光な状態となり、円偏光分離層１４を透過する左旋回の円偏光光Ｌとなって、副２色性円偏光分離層１３を経て液晶セル６２に入射する。なお、円偏光分離層１４において反射されなかった右旋円偏光光Ｒは副２色性円偏光分離層１３において吸収される。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０１５８】
液晶セル６２における液晶層６４に画素電極６４Ａ、６４Ｂから電圧を印加することによって、前記レタデ−ション値を変化させ、これによって液晶セル６２を通過する円偏光光は、電界の印加により位相を実質的に０〜πシフトされる。従って、液晶セル６２に入射した左回りの円偏光光Ｌは、最大で、位相がπシフトされたとき、旋回方向が逆転した右回りの円偏光Ｒとなって液晶セル６２から出射する。
【０１５９】
前記２色性円偏光層３４の偏光透過軸を前記２つの旋回方向の一方、例えば右回りに一致させておけば、液晶層６４に印加する電界を制御することによって、２色性円偏光層３４を透過する右回りの円偏光光Ｒの光量を調整することができ、液晶表示機能を持たせることができる。
【０１６０】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から赤道上の点Ｈを経て下極まで方位角λ＝０で０〜π／２、π／２、π／２〜πのシフト量に応じて、左回りの円偏光は左回りの楕円偏光→水平な直線偏光→右回りの楕円偏光→右回りの円偏光となる。
【０１６１】
従って、シフト量が０〜π／２の範囲では、１６に示されるように暗表示となり、π／２〜πの範囲では、シフト量が大きい程２色性円偏光層３４を透過する光量が大きくなり、これにより階調表示が可能となる。
【０１６２】
前記２色性円偏光層３４は、光吸収タイプの２色性偏光板から構成されているので、外光（無偏光光）が２色性円偏光層３４の表面に入射しても、その５０％が吸収され、残りの５０％が透過し、反射成分がほとんどないので、液晶表示装置６０における画面のコントラストの低下を大幅に抑制することができる。
【０１６３】
また、液晶層６４の複屈折を利用しているので、別途カラ−フィルタ−を用いることなくカラ−液晶表示機能を持たせることも可能である。
【０１６４】
次に、図１７に示される本発明の実施の形態の第６例に係る液晶表示装置７０について説明する。
【０１６５】
この液晶表示装置７０は、光源装置１２と、この光源装置１２から出射される光のうち、一方の直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層３２と、副２色性直線偏光層１５と、液晶セル６２と、この液晶セル６２を透過した偏光光を受光する光吸収型の２色性直線偏光層１８と、を備えて構成されている。
【０１６６】
この液晶表示装置７０においては、光源装置１２からの無偏光光は、直線偏光分離層３２において一方の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分が反射される。
【０１６７】
反射された直線偏光成分は、光源装置１２における反射層１２Ａで反射される際に、又は、光路中（図示せず）に配置された光拡散板等によって無偏光な状態となって、直線偏光分離層３２を透過する。
【０１６８】
直線偏光分離層３２を透過した直線偏光光は、副２色性直線偏光層１５を経て液晶層６４に入射し、ここに印加される電界により、その位相が実質的に０〜πシフトされる。
【０１６９】
直線偏光光の位相がπシフトすると、前記直線偏光と直交関係にあるもう一方の直線偏光光になる。
【０１７０】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の赤道上の点Ｈから方位角λ＝０で０〜πシフトされることによって、水平な直線偏光は右回りの楕円偏光→右回りの円偏光→右回りの楕円偏光を経て垂直の直線偏光となる。従って、シフト量が大きい程、２色性円偏光層を透過する光量が小さくなる。又、なお、暗表示の状態を図１８に示した。
【０１７１】
従って、液晶層６４に、画素電極６４Ａ、６４Ｂから印加する電圧を制御することによって、２色性直線偏光層１８を透過する光の量を調整することができる。すなわち、液晶表示機能を持たせることができ、階調表示が可能である。
【０１７２】
このことは、次の（６）式で表される。
【０１７３】
Ｉ＝Ｉ0  sin2  ２θsin2（πｄΔｎ（Ｖ）／λ）    …（６）
【０１７４】
ここで、Ｉは２色性直線偏光層１８を透過する光の強度、Ｉ0は入射光の強度、θは入射偏光方向と液晶セル中の通常光の振動方向とのなす角度、Δｎ（Ｖ）とｄはそれぞれ印加電圧Ｖでの液晶の複屈折率とセル厚、λは入射光の波長を示す。なお、２色性直線偏光層１８を透過しない直線偏光光は、これに吸収される。
【０１７５】
又、この液晶表示装置７０においては、２色性直線偏光層１８が、無偏光光である外光が入射した場合でも、その５０％を吸収するので、反射による画面のコントラストの低下を抑制することができる。
【０１７６】
上記液晶表示装置６０、７０は、いずれも透過型であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、反射型の液晶表示装置にも適用されるものである。
【０１７７】
図１９の液晶表示装置８０は、図１４の液晶表示装置６０を反射型にしたものであり、図１４における光源装置１２に代えて、光吸収層３６を設けている。
【０１７８】
他の構成は、図１４の液晶表示装置６０と同一であるので、同一部分に同一符号を付することにより、説明を省略するものとする。なお、２色性円偏光層３４は右旋円偏光光を透過し、円偏光分離層１４は左旋円偏光光を反射するように設定されている。
【０１７９】
この反射型の液晶表示装置８０においては、外光（無偏光光）は、２色性円偏光層３４に入射し、右又は左回りの一方の右旋円偏光光Ｒとして液晶セル６２に入射する。外光の他方の円偏光成分、即ち左旋円偏光光Ｌは２色性円偏光層３４によって吸収されるので、反射光により画面のコントラストを低下させることがない。
【０１８０】
液晶層６２に入射した右旋円偏光光Ｒは、液晶セル６２に印加される電界の変化によって液晶のレタデーション値が変化され、これにより偏光軸が実質的に０〜π変調される。
【０１８１】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、図１９に示されるように、液晶セル６２に入射した右回りの円偏光光は、図２のポアンカレ球においては、球の下極から、シフト量０〜π／２では右回りの楕円偏光、シフト量がπ／２のとき赤道上の点Ｖで示される垂直な直線偏光、シフト量π／２〜πのとき上半球状となり、左回りの楕円偏光、シフト量πのとき上極となり、左回りの円偏光として液晶セル６２から出射する。
【０１８２】
前記のように円偏光光の旋回方向は、偏光軸の変調により決定され、円偏光分離層１４に入射したとき、左旋回方向では反射、右旋回方向では透過される。しかし、円偏光分離層１４の前の副２色性円偏光層１３において、右旋円偏光光Ｒが吸収されるので円偏光分離層１４の透過成分は殆どない。
【０１８３】
従って、円偏光分離層１４で反射して液晶セル１６を透過する光の量を、液晶層６４に印加する電圧によって調整することができる。
【０１８４】
円偏光分離層１４で反射された左旋円偏光光Ｌは、副２色性円偏光層１３を透過して液晶セル６２に、前記とは同旋回方向のままで戻り、再度偏光軸が０〜π変調されて、右回りの円又は楕円偏光光Ｒとなって２色性円偏光層３４を経て出射し、表示光となるが、液晶層６４から出射して副２色性円偏光層１３及び円偏光分離層１４を透過した偏光成分（偏光板３５からのモレ光をも含む）は、前述のように非常に少ないが、前記光吸収層３６によって吸収、除去される。
【０１８５】
このため、円偏光分離層１４で反射され、液晶セル６２を透過する偏光光（表示光）との対比において極めてコントラストの良い表示状態を得ることができる。
【０１８６】
また、液晶層６４の複屈折を利用しているので、別途カラ−フィルタ−を用いることなくカラ−液晶表示機能を持たせることも可能である。
【０１８７】
次に、図２０に示される反射型の液晶表示装置９０について説明する。
【０１８８】
この液晶表示装置９０は、前記図１７に示される液晶表示装置７０における光源装置１２に代えて、前記と同様の光吸収層３６を配置したものである。
【０１８９】
この液晶表示装置９０において、外光（無偏光光）は、２色性直線偏光層１８を透過する際に直線偏光光とされ、液晶セル６２に入射する。外光のうち、前記２色性直線偏光層１８を透過できない成分はこれに吸収される。従って、反射光がほとんど生じないので、反射光によるコントラストの低下を抑制することができる。
【０１９０】
前記２色性直線偏光層１８を透過した直線偏光光は、液晶層６４に印加する電界によって液晶層のレタデーション値が変化されることにより、光の位相が実質的に０〜πシフトされる。
【０１９１】
これを、図２のポアンカレ球を利用して説明すると、例えば赤道上の点Ｈで示される水平の直線偏光光は、正方向に０〜π／２シフトされることによって、右回りの楕円偏光光、π／２シフトされることによって球の下極点上の点で表わされる右回りの完全円偏光光、π／２〜πシフトされることにより右回りの楕円偏光光、πシフトされることにより垂直の直線偏光光となる。
【０１９２】
従って、液晶セル６２から出射した左回りの楕円偏光光又は直線偏光光は、その偏光軸の方向によって、副２色性直線偏光層１５を透過してから直線偏光分離層６２において反射され、他は副２色性直線偏光層１５にて吸収され、吸収残りが直線偏光分離層３２を透過する。直線偏光分離層３２で反射された直線偏光光は、副２色性直線偏光層１５を前記と逆方向に透過して液晶セル６２に戻り、ここで位相が実質的に０〜πシフトされてから２色性直線偏光層１８に入射し、水平の直線偏光成分のみが透過して表示光となる。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０１９３】
尚、液晶セルの液晶層に画素電極から電圧を印加されない時に、液晶セルを通過する光の位相が実質的にπ／２シフトし、前記電極に電圧を印加した場合に、液晶セルを通過する光の位相が実質的にシフトしなくなるようにしてもよい。
【０１９４】
図２１に示されるように、本発明の実施の形態の第９例に係る液晶表示装置１００は、光源１２と、円偏光分離層１４と、副２色性円偏光層１３と、電界の印加により液晶のレタデ−ション値を変化させ、前記円偏光分離層１４を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有する液晶セル１０２と、この液晶セル１０２の前記円偏光分離層１４と反対側に配置され、液晶セル１０２を透過した前記直線偏光光を受光する光吸収型の２色性直線偏光層１８と、を備えて構成されている。
【０１９５】
前記液晶セル１０２は、図２２に示されるように、２枚の基板２０Ａ、２０Ｂに挟持された液晶層１０４と、図２において上側の基板２０Ａの下側面および下側の基板２０Ｂの上側面に配置され、液晶層１０４を厚さ方向に挟み込む一対の画素電極１０４Ａ、１０４Ｂと、を備えて構成されている。
【０１９６】
前記液晶セル１０２における液晶層１０４は、前記画素電極１０４Ａ，１０４Ｂから電界を印加して液晶のレタデ−ション値を変化させ、これにより前記円偏光分離層１４及び副２色性円偏光層１３を透過して入射する円偏光光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする作用を有するように調整されている。
【０１９７】
この調整は、図１５における前記液晶層６４の場合と同一であるので説明を省略する。
【０１９８】
なお、前記「実質的に−π／２〜π／２シフトする」は、液晶層１０４自体で位相を実質的に変化させ、あるいは、液晶セル１０２とは別の位相差層を、液晶セル１０２と前記２色性円偏光層３４円との間、および／または液晶セル１０２と前記副２色性円偏光層１３との間に形成して、液晶層１０４と位相差層との相互作用によりこれらを透過する光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする意味である。
【０１９９】
例えば、前記液晶層１０４自体でのレタデーション値を、０〜πまで変化させ、前記液晶層１０４の前記２色性円偏光層３４との間、および／または前記円偏光分離層１４側に別に設けたレタデーション値が実質的にπ／２である位相差異との相互作用によって、これらを透過する光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトさせることを包含する。
【０２００】
前記相互作用とは、液晶層のレタデーション値がπを示す時の進相軸又は遅相軸に対して、レタデーション値が実質的にπ／２である位相差層の進相軸又は遅相軸を直交させる等した場合に起こる作用のことで、例えば、０−π／２＝−π／２、π−π／２＝π／２、のように計算することが出来る。
【０２０１】
なお、位相を実質的にπ／２〜−π／２シフトする作用を有する液晶セルを用いることも本発明の範囲に入ることは言うまでもない。
【０２０２】
円偏光光の位相がπ／２シフトすると直線偏光光になり、−π／２シフトすると前記と直交する方向の直線偏光光になる。また、直線偏光光の位相がπ／２シフトすると円偏光光になり、−π／２シフトすると前記とは逆回りの旋回方向の円偏光光になる。
【０２０３】
上記のような液晶表示装置１００において、光源装置１２から出射した無偏光光は、その光のうちの一方の旋回方向の円偏光成分、例えば図２１に示されるように左旋円偏光光Ｌのみが円偏光分離層１４及び副２色性円偏光層１３を透過して液晶セル１０２に到達する。
【０２０４】
他方の右旋円偏光光Ｒは、円偏光分離層１４において反射され、光源装置１２の反射層１２Ａで反射される際に又は光路中の光拡散板によって位相が逆転、又は、無偏光な状態となり、円偏光分離層１４を透過する左旋偏光光Ｌが増加し、副２色性円偏光層１３を透過してから液晶セル１６に入射する。このとき、副２色性円偏光層１３では、円偏光分離層１４で反射できなかった右旋円偏光光Ｒが吸収される。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０２０５】
液晶セル１０２における液晶層１０４に画素電極１０４Ａ、１０４Ｂから電圧を印加することによって、液晶のレタデ−ション値を変化させ、これによって液晶セル１０２を通過する円偏光光は、電界の印加により位相を実質的に−π／２〜π／２シフトされる。
【０２０６】
従って、前述のように、液晶セル１０２に入射した円偏光光は、その位相がπ／２シフトされると直線偏光光になり、−π／２シフトされると前記と直交する方向の直線偏光光になって液晶セル１０２から出射する。
【０２０７】
前記２色性直線偏光層１８の偏光透過軸を前記２つの偏向方向の一方に一致させておけば、液晶層１０４に印加する電界を制御することによって、２色性直線偏光層１８を透過する光の量を調整することができ、液晶表示機能を持たせることができる。又、当然、階調表示もすることができる。
【０２０８】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の上極の点から方位角λ＝０で赤道上の点Ｈまで０〜π／２シフトされることによって、左回りの円偏光は左回りの楕円偏光→水平な直線偏光となり、又、赤道上の点Ｖまで０〜−π／２シフトされることによって左回りの楕円偏光→垂直な直線偏光となる。
【０２０９】
従って、シフト量が０〜π／２の範囲では、シフト量が大きい程２色性直線偏光層１８を透過する光量が大きくなり、０〜−π／２の範囲ではシフト量が大きい程暗くなり、最終的には図２３に示されるように暗表示となる。
【０２１０】
前記２色性直線偏光層１８は、光吸収タイプの２色性偏光板から構成されているので、外光（無偏光光）が２色性直線偏光層１８の表面に入射しても、その５０％が吸収され、残りの５０％が透過し、反射成分がほとんどないので、液晶表示装置１０における画面のコントラストの低下を大幅に抑制することができる。
【０２１１】
また、液晶層１０４の複屈折を利用しているので、別途カラ−フィルタ−を用いることなくカラ−液晶表示機能を持たせることも可能である。
【０２１２】
次に、図２４に示される本発明の実施の形態の第１０例に係る液晶表示装置１１０について説明する。
【０２１３】
この液晶表示装置１１０は、光源装置１２と、この光源装置１２から出射される光のうち、一方の、例えば紙面面内（以下水平とする）直線偏光成分を透過し、これと直交方向の直線偏光成分を反射する直線偏光分離層３２と、副２色性直線偏光層１５と、液晶セル１０２と、この液晶セル１０２を透過した偏光光を受光する光吸収型の２色性円偏光層３４と、を備えて構成されている。
【０２１４】
この液晶表示装置１１０においては、光源装置１２からの無偏光光は、直線偏光分離層３２において水平の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分が反射される。
【０２１５】
反射された直線偏光成分は、光源装置１２における反射層１２Ａ、又は、光源装置内（の例えば光拡散機能等により）で反射されることにより位相が乱れて、直線偏光分離層３２を透過する成分が増大する。
【０２１６】
直線偏光分離層３２を透過した直線偏光光は、副２色性直線偏光層１５を透過するが、このとき直線偏光分離層３２で反射されなかった残りの直交直線偏光光が吸収されてる。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。この後、透過直線偏光光は、液晶セル１０２に入射して、ここに印加される電界により、その位相がシフトされる。
【０２１７】
液晶セル１０２における液晶層１０４に、画素電極１０４Ａ、１０４Ｂから電圧が印加することによって、液晶のレタデ−ション値が変化され、これによって液晶セル１０２を通過する直線偏光光は、電界の印加により位相を実質的に−π／２〜π／２シフトされる。
【０２１８】
前述のように、液晶セル１０２に入射した直線偏光光は、その位相がπ／２シフトされると円偏光光になり、−π／２シフトされると前記とは逆回りの旋回方向の円偏光光になって液晶セル１０２から出射する。
【０２１９】
これを図２のポアンカレ球によって説明すると、ポアンカレ球の赤道上の点Ｈから方位角λ＝０で０〜π／２シフトされることによって、水平な直線偏光は右回りの楕円偏光→右回りの円偏光Ｒとなる。従って、シフト量が大きい程、２色性円偏光層３４を透過する光量が大きくなる。又、前記点Ｈから０〜πシフトされるとき、シフト量に応じて暗くなり、―π／２のときは、図２５に示されるように暗表示となる。
【０２２０】
前記２色性円偏光層３４の偏光透過軸を前記２つの旋回方向の一方の右回りに一致させておけば、図１４の液晶セル６２と同様に、液晶層１０４に印加する電界を制御することによって、２色性円偏光層１８を透過する光の量を調整することができ、液晶表示機能を持たせることができ、階調表示が可能である。
【０２２１】
次に、図２６に示される本発明の実施の形態の第１１例に係る液晶表示装置１２０について説明する。
【０２２２】
図２６の液晶表示装置１２０は、図２１の液晶表示装置１００を反射型にしたものであり、図２１における光源装置１２に代えて、光吸収層３６を設けている。
【０２２３】
他の構成は、図２１の液晶表示装置１００と同一であるので、同一部分に同一符号を付することにより、説明を省略するものとする。
【０２２４】
この反射型の液晶表示装置１２０においては、外光（無偏光光）は、２色性直線偏光層１８に入射し、設定された透過軸と一致する方向のみの水平の直線偏光光が液晶セル１０２に入射する。外光の他方の直線偏光成分は２色性直線偏光層１８によって吸収されるので、反射光により画面のコントラストを低下させることがない。
【０２２５】
液晶層１０２に入射した水平の直線偏光光は、ここに存在する液晶層に印加される電界により、その位相がシフトされる。
【０２２６】
即ち、液晶セル１０２における液晶層１０４に、画素電極１０４Ａ、１０４Ｂから電圧が印加することによって、液晶のレタデ−ション値が変化され、これによって液晶セル１０２を通過する直線偏光光は、電界の印加により位相を実質的に−π／２〜π／２シフトされる。
【０２２７】
前述のように、液晶セル１０２に入射した直線偏光光は、その位相がπ／２シフトされると円偏光光になり、−π／２シフトされると前記とは逆回りの旋回方向の円偏光光になって液晶セル１０２から出射する。
【０２２８】
液晶セル１０２から出射した円偏光光は、その光のうちの一方の旋回方向の円偏光成分、例えば図２１に示されるように左回りの円偏光成分Ｌのみが副２色性円偏光層１３において吸収され、更に吸収されなかった残りが円偏光分離層１４を透過して前記光吸収層３６に到達する。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。
【０２２９】
他方の右旋回方向の円偏光成分Ｒは、副２色性円偏光層１３を透過し、円偏光分離層１４において反射され、位相が逆転することなくそのまま再度副２色性円偏光層１３を透過し、液晶セル１０２に入射する。
【０２３０】
液晶セル１０２における液晶層１０４に画素電極１０４Ａ、１０４Ｂには前述のように電圧が印加されているので、液晶のレタデ−ション値の変化によって液晶セル１０２を通過する円偏光光は、電界の印加により位相を実質的に−π／２〜π／２シフトされる。
【０２３１】
従って、前述のように、液晶セル１０２に入射した円偏光光は、その位相がπ／２シフトされると直線偏光光になり、−π／２シフトされると前記と直交する方向の直線偏光光になって液晶セル１０２から出射する。
【０２３２】
前記２色性直線偏光層１８の偏光透過軸は、前述のように前記２つの偏向方向の一方に一致させてあるので、液晶セル１０２から出射した直線偏光光の偏光軸の傾きに応じて２色性直線偏光層１８を透過して表示光になる。従って、液晶層１０４に印加する電界を制御することによって、２色性直線偏光層１８を透過する光の量を調整することができ、液晶表示機能を持たせることができる。又、当然、階調表示もすることができる。
【０２３３】
なお、液晶セルの液晶層に画素電極から電圧を印加されない時に、液晶セルを通過する光の位相が実質的にπ／２シフトし、前記電極に電圧を印加した場合に、液晶セルを通過する光の位相が実質的にシフトしなくなる様にしてもよい。
【０２３４】
図２７に示されるように、本発明の実施の形態の第１２例に係る液晶表示装置１３０は、光源１２と、直線偏光分離層３２と、副２色性直線偏光層１５と、透過する光の位相を実質的にπシフトさせるレタデーション値を有する液晶層１３４（図２８参照）及びこの液晶層１３４に電界を印加する画素電極１３４Ａ、１３４Ｂを含んでなり、前記直線偏光分離層１４及び副２色性直線偏光層１５を透過して入射する直線偏光光を、前記液晶層１３４に前記画素電極１３４Ａ、１３４Ｂから電界を印加して液晶のダイレクタの方向を変化させ、前記直線偏光分離層３２と反対方向に出射するまでの間に前記直線偏光と直交する方向のもう一方の直線偏光光までの直線偏光に変換する液晶セル１３２と、この液晶セル１３２の前記直線偏光分離層３２と反対側に配置され、液晶セル１３２を透過した前記直線偏光光を受光する光吸収型の２色性直線偏光層１８と、を備えて構成されている。
【０２３５】
前記液晶セル１３２は、前記図４〜図６に示される液晶セル１６に対して液晶層１３４以外は、同一構成であるので、他の部分の説明は省略する。
【０２３６】
ここで、前記液晶層１３４は、透過する光の位相を実質的にπシフトするレタデーション値を有するように調整されており、画素電極１３４Ａ、１３４Ｂ間の電界の印加の有無に拘らず、レタデーション値がほとんど同一である。この調整は、液晶層の複屈折及び厚さを制御することによって既知の様々な液晶、例えばネマチック（Ｎｎ）液晶により行うことができる。又液晶のダイレクタＤの方向は共に、実質的に基板２０Ａ、２０Ｂに対して平行である。
【０２３７】
なお、前記「実質的にπシフトする」、及び「実質的に基板２０Ａ、２０Ｂと平行」における「実質的に」は、例えば、液晶のプレチルト角や、種々の外乱等で理想的な状態から若干ずれる場合も包含する意味である。
【０２３８】
上記シフトについて、図２に示されるポアンカレ球を用いて説明すると、例えばポアンカレ球の赤道上の点Ｈで表わされる水平の直線偏光を、方位角λ＝０でπだけ正方向にシフトさせると、ポアンカレ球における赤道上の点Ｖに到達する。即ち、水平の直線偏光はπシフトされることによって垂直な直線偏光になる。
【０２３９】
上記のように、水平直線偏光光の位相がπシフトすると、これと直交する垂直の直線偏光光になる。従って、光の位相をπシフトさせるレタデーション値を有する液晶のダイレクタ方向に対して、４５度の角度で直線偏光を入射させれば、前記直線偏光光と直交する直線偏光光になる。
【０２４０】
一方、液晶のダイレクタの方向が、液晶のレタデーション値を変化させないまま、面内で回転すれば、一方の直線偏光光から、これと直交する方向の直線偏光光になる間で、偏光状態が変化する。例えば、液晶のダイレクタ方向に対して、０度の角度で直線偏光を入射させれば、前記直線偏光光の偏光状態は理想的には変化しないし、液晶のダイレクタ方向に対して、０〜４５度までの角度で直線偏光を入射させれば、前記直線偏光光の偏光状態は前記直線偏光光と直交する直線偏光光までの間の任意の直線偏光になる。直線偏光は、図２のポアンカレ球上で赤道上の任意の点に移動する。即ち、液晶層に入射する直線偏光光の電場振動ベクトルの方向を、実質的に０〜９０度まで変化させることができる。
【０２４１】
上記のような液晶表示装置１３０において、光源装置１２から出射した無偏光光は、直線偏光分離層３２において特定方向、例えば水平の直線偏光成分が透過され、これと直交方向の直線偏光成分が反射される。
【０２４２】
反射された直線偏光成分は、光源装置１２における反射層１２Ａで反射されるので、例えば乱反射の場合５０％が水平直線偏光光となって直線偏光分離層３２を透過する。又、光拡散板が光路中にある場合も同様である。
【０２４３】
直線偏光分離層３２を透過した直線偏光光は、副２色性直線偏光層１５を透過するが、このとき直線偏光分離層３２で反射されなかった残りの直交直線偏光光が吸収される。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。この後、透過直線偏光光は、液晶セル１３２に入射して、ここの液晶層のダイレクタの方向により、電場振動ベクトルの方向を、実質的に０〜９０度まで変化される。
【０２４４】
詳細には、液晶セル１３２における液晶層１３４のレタデーションにより、水平の直線偏光光が垂直の直線偏光光となるが、液晶層２２に画素電極１３４Ａ、１３４Ｂから電圧を印加することによって、前記レタデーションは実質的にπで一定のまま、ダイレクタの方向を変化させ、これによって液晶セル１３２を通過する直線偏光光は、電界の印加により電場振動ベクトルの方向を、実質的に０〜９０度まで変化される。
【０２４５】
特に、前記液晶のダイレクタの方向を実質的に０〜４５度まで変化させるように、前記電極間の電圧を制御する回路２６（図４参照）を有することが好ましい。
【０２４６】
そうすれば、前述のように、液晶セル１３２に入射した直線偏光光は、その位相がこれと直交する方向の直線偏光光までの偏光状態で液晶セル１３２から出射する。
【０２４７】
前記２色性直線偏光層１８の偏光透過軸を前記２つの偏向方向の一方に一致させておけば、液晶層１３４に印加する電界を制御し、特に前記液晶のダイレクタの方向を、実質的に０〜４５度まで変化させるように電界を制御することによって図４の液晶セル１６と同様に、２色性直線偏光層１８を透過する光の量を最大値から最小値まで調整することができ、良好な液晶表示機能、例えば階調表示機能を持たせることができる。
【０２４８】
なお、図２７は直線偏光光が２色性直線偏光層１８から出射する状態の、いわゆる明表示の場合を示すものであるが、図２９に示されるように、前記液晶セル１３２内における液晶のダイレクタＤの方向を液晶セル１３２から出射する直線偏光光の偏光方向が図２７の場合と直交する方向にすると、いわゆる暗表示となる。
【０２４９】
前記２色性直線偏光層１８は、光吸収タイプの２色性偏光板から構成されているので、外光（無偏光光）が２色性直線偏光層１８の表面に入射しても、その５０％が吸収され、残りの５０％が透過し、反射成分がほとんどないので、液晶表示装置１３０における画面のコントラストの低下を大幅に抑制することができる。
【０２５０】
次に、図３０に示される本発明の実施の形態の第１３例に係る液晶表示装置１４０について説明する。
【０２５１】
なお、図３０において、前記図２７に示される液晶表示装置１３０におけると同一部分には図２７と同一の符号を付することにより、説明を省略するものとする。
【０２５２】
図３０の液晶表示装置１４０は、図２７の液晶表示装置１３０を反射型にしたものであり、図２７における光源装置１２に代えて、光吸収層３６を設けている。
【０２５３】
他の構成は、図２７の液晶表示装置１３０と同一であるので、同一部分に同一符号を付することにより、説明を省略するものとする。
【０２５４】
この反射型の液晶表示装置１４０においては、外光（無偏光光）は、２色性直線偏光層１８に入射し、設定された透過軸と一致する方向のみの水平の直線偏光光が液晶セル１３２に入射する。外光の他方の直線偏光成分は２色性直線偏光層１８によって吸収されるので、反射光により画面のコントラストを低下させることがない。
【０２５５】
液晶層１３２に入射した水平の直線偏光光は、ここに存在する液晶層１３４により、電場振動ベクトルの方向を、実質的に０〜９０度まで変化される。
【０２５６】
液晶セル１３８における液晶のレタデーションにより水平の直線偏光光が垂直の直線偏光光にシフトされようとするが、液晶層１３４に、画素電極１３４Ａ、１３４Ｂから電圧が印加することによって、液晶のレタデ−ション値はπのまま、ダイレクタの方向が、面内で変化され、これによって、前記直線偏光の電場ベクトルの方向と、前記液晶層の遅相軸方向又は進相軸方向とのなす角度によって、直線偏光から前記直線偏光と直交関係にあるもう一方の直線偏光光までの任意の直線偏光の状態となる。
【０２５７】
従って、液晶セル１３２から出射した直線偏光光は、その偏光軸の方向によって、副２色直線偏光層１５を透過してから直線偏光分離層３２において反射され、又は副２色直線偏光層１５で吸収され、吸収され残った成分が直線偏光分離層３２を透過する。従って、極めてコントラストの良い状態が得られる。直線偏光分離層１４で反射された直線偏光光は、再度副２色直線偏光層１５を透過してから液晶セル１３２に戻り、２色性直線偏光層１８から出射して表示光となる。
【０２５８】
前記直線偏光分離層３２で反射して液晶セル１３２を透過する光の量を、液晶層３４に印加する電圧によって調整することができる。これにより階調表示が可能となる。
【０２５９】
直線偏光分離層３２を透過した偏光成分は、黒色の光吸収層３６で吸収、除去することができるので、直線偏光分離層３２で反射され、再度副２色直線偏光層１５を透過してから液晶セル１３２を透過する偏光光（表示光）との対比において極めてコントラストの良い表示状態を得ることができる。
【０２６０】
【実施例】
図１に示される液晶表示装置１０を、円偏光分離層１４としてプレーナ配向したコレステリック液晶層を用い、副２色性円偏光層１３、光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデーション値を有する液晶セル１６、光吸収タイプの２色性直線偏光層１８を積層して作成した。
【０２６１】
液晶セル１６に電界を印加して、液晶のレタデーション値を一定のまま、液晶層２２のダイレクタを変化させたところ、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２６２】
図８に示される液晶表示装置３０は、直線偏光分離層３２として延伸多層を用い、更に、光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデーション値を有する液晶セル１６、２色性円偏光層３４として光吸収タイプの２色性直線偏光層にλ／４位相差層を積層して構成したところ、前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２６３】
又、図１０に示される反射型の液晶表示装置４０については、円偏光分離層１４としてコレステリック液晶層を用い、黒色の光吸収層３６、副２色性円偏光層１３、光の位相を実質的にπ／２シフトするレタデーション値を有する液晶セル１６、光吸収タイプの２色性直線偏光層１８を積層して構成した。この場合も、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなかった。又、液晶セルを透過して完全な円偏光になり切れなかった偏光成分を、副２色性円偏光層１３及び黒色の光吸収層３６で吸収、除去することができるので、極めてコントラストの良い表示状態となった。
【０２６４】
図１２に示される反射型の液晶表示装置５０においては、同様に作成し、極めてコントラストの良い暗表示状態を得ることができた。
【０２６５】
図１４に示される液晶表示装置６０を、円偏光分離層１４としてコレステリック液晶層を用い、副２色性円偏光層１３及び電圧の印加によりレタデーション値を変化させ、光の位相を実質的に０〜πシフトする液晶セル６２、２色性円偏光層３４として光吸収タイプの２色性直線偏光層にλ／４位相差層を積層して作成した。
【０２６６】
液晶セル６２に電界を印加して、液晶のレタデーション値を変化させたところ、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２６７】
図１７に示される液晶表示装置７０は、直線偏光分離層３２として延伸多層層を用い、更に、副２色性直線偏光層１５、前記と同様の液晶セル６２、光吸収タイプの２色性直線偏光層１８を積層して構成したところ、前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２６８】
又、図１９に示される反射型の液晶表示装置８０については、円偏光分離層１４としてコレステリック液晶層を用い、黒色の光吸収層３６、前記と同様の副２色性円偏光層１３、液晶セル６２、光吸収タイプの２色性円偏光層３４を積層して構成した。この場合も、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなかった。又、液晶セルを透過した偏光成分を、黒色の光吸収層３６で吸収、除去することができるので、極めてコントラストの良い表示状態となった。
【０２６９】
図２０に示される反射型の液晶表示装置９０においても、同様に作成し、極めてコントラストの良い表示状態を得ることができた。
【０２７０】
図２１に示される液晶表示装置１００を、円偏光分離層１４としてコレステリック液晶層を用い、副２色性円偏光層１３、電圧の印加によりレタデーション値を変化させ、光の位相を実質的に−π／２〜π／２シフトする液晶セル１０２、２色性直線偏光層１８を積層して作成した。
【０２７１】
液晶セル１０２に電界を印加して、液晶のレタデーション値を変化させたところ、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。図２６の反射型の液晶表示装置１２０においても同様であった。
【０２７２】
図２４に示される液晶表示装置１１０は、直線偏光分離層３２として延伸多層層を用い、更に、副２色性直線偏光層１５、前記と同様の液晶セル１０２、光吸収タイプの２色性円偏光層３４を積層して構成したところ、前記と同様に、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２７３】
図２７に示される液晶表示装置１３０を、直線偏光分離層３２として延伸多層層を用い、更に、副２色性直線偏光層１５、電圧の印加により液晶のダイレクタを変化させ、入射直線偏光光の電場振動ベクトルの方向を実質的に０〜９０度まで変化する液晶セル１３２、２色性直線偏光層１８を積層して作成した。
【０２７４】
液晶セル１３２に電界を印加して、液晶のダイレクタ方向を変化させたところ、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、光の利用効率を向上させることができた。
【０２７５】
又、図３０に示される反射型の液晶表示装置１４０については、直線偏光分離層３２として延伸多層層を用い、更に、黒色の光吸収層３６、前記と同様の液晶セル１３２、副２色性直線偏光層１５、光吸収タイプの２色性直線偏光層１８を積層して構成した。
【０２７６】
この場合も、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなかった。又、液晶セルを透過した偏光成分を、黒色の光吸収層３６で吸収、除去することができるので、極めてコントラストの良い表示状態となった。
【０２７７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、光の利用効率を大幅に向上できると共に、外光に起因する大幅なコントラストの低下がなく、更に、液晶層の複屈折を利用して表示することによりコントラストの良い表示状態を得ることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図２】各種偏光の関係を説明するためのポアンカレ球を示す線図
【図３】楕円偏光を記述するための記号と楕円偏光の断面を示す線図
【図４】同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図
【図５】同液晶セルにおける液晶のダイレクタの方向を示す拡大断面図
【図６】同電界を印加した場合の液晶のダイレクタを示す拡大断面図
【図７】上記液晶表示装置での暗表示の機能を示す図１と同様の断面図
【図８】本発明の実施の形態の第２例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図９】同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図７と同様の断面図
【図１０】本発明の実施の形態の第３例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図１１】同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図１０と同様の断面図
【図１２】同実施の形態の第４例に係る液晶表示装置を示す図６と同様の断面図
【図１３】同液晶表示装置での暗表示の場合を示す図１２と同様の断面図
【図１４】本発明の実施の形態の第５例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図１５】同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図
【図１６】同液晶表示装置の暗表示の状態を示す略示断面図
【図１７】本発明の実施の形態の第６例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図１８】同液晶表示装置の暗表示の状態を示す略示断面図
【図１９】同実施の形態の第７例に係る液晶表示装置を示す図１４と同様の断面図
【図２０】同実施の形態の第８例に係る液晶表示装置を示す図１４と同様の断面図
【図２１】本発明の実施の形態の第９例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図２２】同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図
【図２３】図２１の液晶表示装置における暗表示の状態を示す略示断面図
【図２４】本発明の実施の形態の第１０例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図２５】液晶表示装置における暗表示の状態を示す図２４と同様の断面図
【図２６】本発明の実施の形態の第１１例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図２７】本発明の実施の形態の第１例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図２８】同液晶表示装置における液晶セルを拡大して示す断面図
【図２９】上記液晶表示装置での暗表示の機能を示す図２７と同様の断面図
【図３０】本発明の実施の形態の第１３例に係る液晶表示装置の要部を分解して示す略示断面図
【図３１】従来の液晶表示装置を示す図１と同様の断面図
【符号の説明】
１０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、
１００、１１０、１２０、１３０…液晶表示装置
１２…光源装置
１２Ａ…反射層
１３…副２色性円偏光層
１４…円偏光分離層
１５…副２色性直線偏光層
１６、６２、１０２、１３２…液晶セル
１８…２色性直線偏光層
２０Ａ、２０Ｂ…基板
２２、６４、１０４、１３４…液晶層
２４Ａ、２４Ｂ、６４Ａ、６４Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ、
１３４Ａ、１３４Ｂ…画素電極
２６…回路
３２…直線偏光分離層
３４…２色性円偏光層
３５…λ／４位相差層
３６…光吸収層
Ｄ…ダイレクタ
【図１】
0004204147.tif 000002
【図２】
0004204147.tif 000003
【図３】
0004204147.tif 000004
【図４】
0004204147.tif 000005
【図５】
0004204147.tif 000006
【図６】
0004204147.tif 000007
【図７】
0004204147.tif 000008
【図８】
0004204147.tif 000009
【図９】
0004204147.tif 000010
【図１０】
0004204147.tif 000011
【図１１】
0004204147.tif 000012
【図１２】
0004204147.tif 000013
【図１３】
0004204147.tif 000014
【図１４】
0004204147.tif 000015
【図１５】
0004204147.tif 000016
【図１６】
0004204147.tif 000017
【図１７】
0004204147.tif 000018
【図１８】
0004204147.tif 000019
【図１９】
0004204147.tif 000020
【図２０】
0004204147.tif 000021
【図２１】
0004204147.tif 000022
【図２２】
0004204147.tif 000023
【図２３】
0004204147.tif 000024
【図２４】
0004204147.tif 000025
【図２５】
0004204147.tif 000026
【図２６】
0004204147.tif 000027
【図２７】
0004204147.tif 000028
【図２８】
0004204147.tif 000029
【図２９】
0004204147.tif 000030
【図３０】
0004204147.tif 000031
【図３１】
0004204147.tif 000032