(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、該基板とのなす角を変化させることが可能な複数のステージを具備した直視型の反射型表示装置であって、
各ステージの前記基板と反対側の表面に、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する反射素子が形成され、各反射素子の光入射側と反対側に、各反射素子を透過した光を吸収する光吸収体が形成されていると共に、
前記反射素子がホログラム素子であって、各反射素子が、各反射素子に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射し、１個の反射素子で１画素を構成する一方、
前記反射素子の前記基板と反対側に、特定方向に光を出射する照明手段を具備し、前記照明手段を点灯した際に、当該照明手段から前記基板側に入射する光の入射方向が、外光の入射方向と略同一となるものとされ、
前記ステージと前記基板とのなす角に応じて、前記反射素子に入射する光の角度が変化し、当該反射素子により反射される光の色が定まることを特徴とする反射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反射型表示装置を備え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、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置、及びこの反射型表示装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、携帯型情報処理装置等の電子機器に備えられる直視型表示装置として、太陽光等の外光が観察者側から表示装置内に入射し、表示装置内で反射された後、観察者側に出射されて表示を行う反射型表示装置が知られている。このような反射型表示装置としては、例えば、液晶層を挟持して対向配置された一対の基板のうち、光入射側と反対側に位置する基板表面に反射層を具備する反射型液晶表示装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の反射型液晶表示装置では、反射型液晶表示装置に入射した光の約５５％が液晶パネルの観察者側に設けられた偏光子によって吸収されてしまうため、バックライトを内蔵し、バックライトから出射される光により表示を行う透過型液晶表示装置に比較して、表示の明るさやコントラストが劣るという問題点があった。また、従来の反射型液晶表示装置では、液晶の複屈折性を利用して、偏光子を透過する光、透過しない光を制御していたため、黒表示時に青色光等の色光が観察者側に出射され、純粋な黒表示を得ることができない場合があった。
【０００４】
また、液晶表示装置では、液晶層に電圧を印加することにより、液晶層内の液晶分子の配列を変化させて表示を行うため、その応答速度には限界がある。そこで、液晶表示装置に比較して高速応答可能な表示装置として、可変形ミラーデバイス（ＤＭＤ）が提案されている（例えば、特開平５−１５０１７３号公報、特開平５−１９６８８１号公報、特開平５−２０３８８８号公報等）。可変形ミラーデバイスは、基板上に多数の可変形ミラーを具備して概略構成されたものであり、「可変形ミラー」とは、基板に対するミラーの角度を変化させることが可能なミラーのことである。
【０００５】
かかる構成の可変形ミラーデバイスにおいては、可変形ミラーデバイスに対して特定方向から光を照射して表示を行うことができ、白（明）表示時には、可変形ミラーにより反射される光が観察者側に向けて出射されるように、可変形ミラーと基板とのなす角を制御し、黒（暗）表示時には、可変形ミラーデバイスに入射した光が可変形ミラーの光反射面に入射しない、若しくは、可変形ミラーデバイスに入射した光が可変形ミラーの光反射面に入射しても、可変形ミラーにより反射される光が観察者側以外の方向に出射されるように、可変形ミラーと基板とのなす角を制御することにより表示を行うことができる。このように、可変形ミラーデバイスにおいては、可変形ミラーと基板とのなす角を変化させて表示を行うため、液晶表示装置に比較して１０3〜１０4倍程度の高速応答が可能である。
【０００６】
しかしながら、可変形ミラーデバイスを反射型表示装置として用いる場合には、白（明）表示時において、可変形ミラーに観察者の顔や周囲の景色等が映ってしまうため、表示を行うことができなかった。したがって、これまで、プロジェクタ等の投射型表示装置に搭載される光変調手段用の可変形ミラーデバイスが報告されているのみで、直視型表示装置用の可変形ミラーデバイスは報告されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置、及びこの反射型表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するべく検討を行った結果、以下の本発明の反射型表示装置を発明するに到った。
本発明の第１の反射型表示装置は、基板上に、該基板とのなす角を変化させることが可能な複数のステージを具備し、各ステージの前記基板と反対側の表面に、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する反射素子が形成され、各反射素子の光入射側と反対側に、各反射素子を透過した光を吸収する光吸収体が形成されていると共に、異なる波長の光を反射する複数種類の前記反射素子を具備することを特徴とする。
【０００９】
上記構成を採用することにより、白黒表示とカラー表示が可能な反射型表示装置を提供することができる。
携帯電話、携帯型情報処理装置等の電子機器に搭載される直視型の反射型表示装置においては、反射型表示装置に入射する光の入射方向がほぼ特定されるが、本発明の第１の反射型表示装置では、基板とのなす角を変化させることが可能な複数のステージを設け、各ステージ上に反射素子を形成する構成を採用しているので、各ステージと基板とのなす角を変化させることにより、各ステージ上に形成された各反射素子と基板とのなす角を複数段階に変化させることができ、各反射素子に入射する光の入射方向（各反射素子に入射する光の入射角）を複数段階に変化させることができる。
【００１０】
本発明の第１の反射型表示装置では、１個のステージ（１個の反射素子）が形成された領域が１ドットに相当する。また、各反射素子は、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射するように構成されている。
【００１１】
したがって、１ドットに着目した場合、反射素子に入射する特定波長の光が反射素子により反射されるように、ステージと基板とのなす角を制御することにより、反射素子に入射した特定波長の光が反射素子により反射されて観察者側に出射されるので、その色を表示することができる。同じく１ドットに着目した場合、反射素子に入射した光が反射素子を透過するように、ステージと基板とのなす角を制御することにより、反射素子に入射した光がその波長に関係なく、反射素子を透過し、反射素子の光入射側と反対側に設けられた光吸収体により吸収されるので、観察者側に光が出射されず、黒を表示することができる。
【００１２】
以上、１ドットに着目して説明したが、異なる色光（異なる波長の光）を反射する複数種類の反射素子を設け、複数種類の反射素子が形成された複数ドットで１画素の表示を行うことにより、白黒表示とカラー表示が可能になる。例えば、赤色光、緑色光、青色光を反射する３種類の反射素子を設け、３ドットで１画素の表示を行う場合、３ドットのうち、すべてのドットの反射素子に入射した光が反射素子により反射されるように、各ステージと基板とのなす角を制御することにより、白表示が可能になり、１ドット若しくは２ドットの反射素子に入射した光が反射素子により反射されるように、各ステージと基板とのなす角を制御することにより、カラー表示が可能になり、すべてのドットの反射素子に入射した光が反射素子を透過するように、各ステージと基板とのなす角を制御することにより、黒表示が可能になる。さらに、各ステージと基板とのなす角を多数段階に変化させることにより、階調表示が可能となり、フルカラー表示を実現することができる。
【００１３】
本発明の第１の反射型表示装置によれば、光を吸収する偏光子を用いずに表示を行うことができるので、明るい（輝度の高い）白表示及びカラー表示を実現することができる。また、正反射でない方向に反射光を出射するホログラム素子を用いれば、観察者の顔や周囲の景色、照明手段等の映り込みもなくなる。また、反射素子により特定波長の光を反射させてカラー表示を行うため、特定の波長の光を主として透過し、残りの光を吸収する顔料分散型の着色層等を形成してカラー表示を行う場合に比較して、色純度の高い鮮やかなカラー表示を得ることができる。
【００１４】
一方、黒表示時には、反射素子に入射した光が反射素子を透過し、反射素子の光入射側と反対側に設けられた光吸収体により吸収され、観察者側に出射される光がないため、輝度が低く、かつ純粋な黒表示を得ることができる。また、反射型表示装置に入射した光は反射素子により反射されないため、反射素子に観察者の顔や周囲の景色等が映る恐れもない。
【００１５】
また、本発明の第１の反射型表示装置では、各ステージと基板とのなす角を変化させることにより表示を行うため、可変形ミラーデバイスと同様に、液晶分子の配列を変化させて表示を行う液晶表示装置に比較して、１０3〜１０4倍程度の高速応答が可能になる。
したがって、本発明の第１の反射型表示装置によれば、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置を提供することができる。
【００１６】
以上の本発明の第１の反射型表示装置においては、複数種類の反射素子を備え、複数種類の反射素子が形成された複数ドットで１画素の表示を行う構成としたが、本発明は、１ドットで１画素の表示を行う場合にも適用することが可能である。
本発明の第２の反射型表示装置は、基板上に、該基板とのなす角を変化させることが可能な複数のステージを具備し、各ステージの前記基板と反対側の表面に、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する反射素子が形成され、各反射素子の光入射側と反対側に、各反射素子を透過した光を吸収する光吸収体が形成されていると共に、各反射素子が、各反射素子に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射することを特徴とする。
【００１７】
このように、本発明の第２の反射型表示装置では、上記本発明の第１の反射型表示装置と異なり、異なる波長の光を反射する複数種類の反射素子を設ける代わりに、同一種類の反射素子のみを設けると共に、各反射素子を、各反射素子に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射するように構成している。かかる構成を採用することにより、１ドットで白黒表示とカラー表示を行うことが可能になる。
【００１８】
すなわち、上記本発明の第１の反射型表示装置と同様に、１ドットに着目した場合、反射素子に入射した光が反射素子を透過するように、ステージと基板とのなす角を制御することにより、反射素子に入射した光がその波長に関係なく、反射素子を透過し、反射素子の光入射側と反対側に設けられた光吸収体により吸収されるので、観察者側に光が出射されず、黒を表示することができる。
【００１９】
また、各反射素子を、各反射素子に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射するように構成しているので、同じく１ドットに着目した場合、ステージと基板とのなす角を制御し、反射素子に入射する光の入射方向を制御することにより、反射する色光を変更することができ、カラー表示を行うことができる。また、反射素子に入射する光の入射方向がある特定の方向の時に、反射素子に入射した赤色光、緑色光、青色光のすべてを反射するように構成することにより、白を表示することができる。また、各ステージと基板とのなす角を多数段階に変化させることにより、階調表示が可能となり、フルカラー表示を実現することができる。
【００２０】
このように、本発明の第２の反射型表示装置によっても、白黒表示とカラー表示を行うことができ、本発明の第１の反射型表示装置と同様の効果を得ることができる。
すなわち、本発明の第２の反射型表示装置によっても、光を吸収する偏光子を用いずに表示を行うことができるので、明るい（輝度の高い）白表示及びカラー表示を実現することができる。また、正反射でない方向に反射光を出射するホログラム素子を用いれば、観察者の顔や周囲の景色、照明手段等の映り込みもなくなる。また、反射素子により特定波長の光を反射させてカラー表示を行うため、色純度の高い鮮やかなカラー表示を得ることができる。
【００２１】
一方、黒表示時には、反射素子に入射した光が反射素子を透過し、反射素子の光入射側と反対側に設けられた光吸収体により吸収され、観察者側に出射される光がないため、輝度が低く、かつ純粋な黒表示を得ることができる。また、反射型表示装置に入射した光は反射素子により反射されないため、反射素子に観察者の顔や周囲の景色等が映る恐れもない。
【００２２】
また、本発明の第２の反射型表示装置においても、ステージと基板とのなす角を変化させることにより表示を行うため、可変形ミラーデバイスと同様に、液晶分子の配列を変化させて表示を行う液晶表示装置に比較して、１０3〜１０4倍程度の高速応答が可能になる。
したがって、本発明の第２の反射型表示装置によっても、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の第１、第２の反射型表示装置において、前記反射素子の前記基板と反対側に、照明手段（フロントライト）を設けることが好ましく、この場合には、外光の輝度が不十分な暗所においても表示を行うことができるので、好適である。なお、反射素子の基板と反対側に照明手段を設ける場合には、照明手段から出射される光の出射方向を特定し、白表示時、カラー表示時には、反射素子に入射した光が反射素子により反射され、黒表示時には、反射素子に入射した光が反射素子を透過するように構成することにより、表示を行うことができる。
【００２４】
また、本発明の第１、第２の反射型表示装置において、前記反射素子としては、ホログラム素子を例示することができる。ホログラム素子は集光機能を有するため、反射素子としてホログラム素子を形成することにより、表示の明るさとコントラストの向上を一層図ることができる。
【００２５】
また、以上の本発明の第１又は第２の反射型表示装置を備えることにより、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な電子機器を提供することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
［反射型表示装置］
図１〜図４に基づいて、本発明に係る実施形態の反射型表示装置の構造及び表示機構について説明する。図１は、本実施形態の反射型表示装置の全体構造を示す分解概略斜視図であり、図２は、本実施形態の反射型表示装置に備えられた基板の３ドット分を拡大して示す部分斜視図である。また、図３は、本実施形態の反射型表示装置の全体構造を示す概略断面図であり、図４は、本実施形態の反射型表示装置の表示機構を説明するための図であって、反射型表示装置の３ドット分を拡大して示す部分概略断面図である。なお、図３、図４は、図１に示す反射型表示装置をＡ−Ａ’線に沿って切断した時の断面図である。また、各図においては、上側を観察者側として図示している。また、各図において、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２７】
（反射型表示装置の構造）
図１に示すように、本実施形態の反射型表示装置１は、一方の表面に、マトリクス状に配置された多数の矩形状のステージ２０を具備する基板１０と、該基板１０の観察者側に設けられたフロントライト（照明手段）５０とから概略構成されている。本実施形態の反射型表示装置１において、各ステージ２０が形成された領域が１ドットであり、ステージ２０は少なくとも表示領域に形成されている。
【００２８】
フロントライト５０は、光源５１と光源５１から出射された光を基板１０側に導光する導光板５２とから概略構成されており、導光板５２が少なくとも表示領域を覆うように形成されている。また、このフロントライト５０は補助的な照明手段として利用されるもので、外光が十分に明るい場合には、点灯されず、観察者側から入射する外光のみを利用して表示が行われ、外光の明るさが不十分な場合にのみ点灯されて、照明手段として機能する。
【００２９】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態の反射型表示装置１を、携帯電話、携帯型情報処理装置などの携帯用の電子機器に備えた場合、一般に、観察者は電子機器の表示面を見やすくするために、電子機器（反射型表示装置１）を地面に対して傾け、表示面の略法線方向から表示を観察する。なお、図３（ｂ）において、反射型表示装置１の表示面の法線方向を符号Ｈ１で示している。
【００３０】
一方、外光は、具体的には、室内においては天井等に設けられた照明器具から出射される光、室外においては太陽光や街灯等から出射される光のことを意味しているが、これら外光は、観察者よりも高い位置から反射型表示装置１の表示面に入射する。したがって、反射型表示装置１に入射する外光の入射方向Ｌ１は地面に対して略垂直方向となり、表示面の法線方向Ｈ１から角度θずれた方向になる。携帯用の電子機器に搭載された反射型表示装置を観察する場合、この角度θは、一般に１０〜３０°の範囲で、電子機器の大きさ等によりほぼ特定される。
【００３１】
そして、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、フロントライト５０を点灯した際に、フロントライト５０から基板１０側に入射する光の入射方向Ｌ２が、外光の入射方向Ｌ１と略同一になるように設定されている。すなわち、フロントライト５０から基板１０側に入射する光の入射方向Ｌ２は、反射型表示装置１の表示面の法線方向Ｈ１から角度θ（１０〜３０°）ずれた方向に設定されている。なお、フロントライト５０の導光板５２の形状等を工夫することにより、フロントライト５０から基板１０側に入射する光の入射方向を制御することができる。
【００３２】
このように、本実施形態の反射型表示装置１においては、外光を利用する場合、フロントライト５０から出射される光を利用する場合のいずれにおいても、基板１０の法線方向Ｈ１から角度θ（１０〜３０°）ずれた方向から基板１０側に光が入射するように構成されている。
【００３３】
また、図１に示すように、反射型表示装置１において、各ステージ２０の基板１０側と反対側の表面には、ホログラム素子（反射素子）３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂのうちいずれかが形成されている。ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂは、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する素子であり、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂは所定のパターンで周期的に配置されている。
【００３４】
ホログラム素子３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、反射する光の波長のみが異なっており、各々赤色光、緑色光、青色光を反射するように構成されている。そして、詳細については後述するが、ホログラム素子３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが形成されたドットは、各々、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を表示することが可能であり、ホログラム素子３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂが形成された３ドット毎に１画素の表示を行うことが可能な構成になっている。なお、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂのパターンは、図示するものに限定されるものではない。
【００３５】
また、図２に拡大して示すように、ステージ２０上であって、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの光入射側と反対側には光吸収体４０が形成されている。
また、各ステージ２０に対応して、基板１０上には一対の角柱状の支持体２２が突設されており、これら一対の支持体２２と各ステージ２０とがヒンジ２１を介して接続されている。ヒンジ２１はその延在方向を軸として捻れることが可能な部材であり、各ステージ２０の対角線上にヒンジ２１が位置するように、支持体２２及びヒンジ２１は設けられている。
【００３６】
また、各ステージ２０に対応して、基板１０上には一対の電極１１が形成されており、基板１０を光入射側から見た時に、一対の電極１１のうち、一方は一対のヒンジ２１を結ぶ線上よりも手前側、他方は一対のヒンジ２１を結ぶ線上よりも奥側に位置するように配置されている。そして、これら一対の電極１１に各々異なる電圧を印加し、ステージ２０において、一対のヒンジ２１を結ぶ線上よりも手前側、奥側に位置する部分に異なる静電気力を発生させることにより、ステージ２０の一方の側（一対のヒンジ２１を結ぶ線上よりも手前側、奥側のうち、いずれかの側）を電極１１に引き寄せて傾けることが可能な構成になっている。
【００３７】
このように、本実施形態の反射型表示装置１では、各ステージ２０をその対角線を軸として傾けることが可能な構成になっており、一対の電極１１に印加する電圧を適宜選択することにより、各ステージ２０と基板１０とのなす角を複数段階に変化させることができるようになっている。
【００３８】
本実施形態の反射型表示装置１では、上述のように、外光を利用する場合、フロントライト５０から出射される光を利用する場合のいずれにおいても、基板１０の法線方向Ｈ１から角度θ（１０〜３０°）ずれた方向から基板１０側に光が入射するが、各ステージ２０と基板１０とのなす角を複数段階に変化させることができるので、各ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射する光の入射方向（ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射する光の入射角）を複数段階に変化させることができ、このことを利用して表示を行うことが可能になっている。
本実施形態の反射型表示装置１は以上のように構成され、本実施形態によれば、白黒表示とカラー表示が可能な反射型表示装置１を提供することができる。
【００３９】
（反射型表示装置の表示機構）
次に、図４に基づいて、本実施形態の反射型表示装置１の表示機構について説明する。なお、図４では、フロントライト５０、支持体２２、ヒンジ２１の図示を省略している。また、ステージ２０と基板１０とのなす角は、基板１０の表面から図示反時計回り側をプラス、逆回り側をマイナスとし、各ステージ２０と基板１０とのなす角を０°、α（但し、０°＜α）の２段階に制御して表示を行う場合を例として説明する。また、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射する光の入射角（ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向と、光の入射方向とのなす角）は、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から図示反時計回り側をプラス、逆回り側をマイナスとする。
【００４０】
また、上述したように、実際には、ステージ２０をその対角線を軸として傾けるが、以下、説明を簡略化するため、ステージ２０をその対向する２辺の中心線を軸として傾けるものとして説明する。なお、ステージ２０をその対向する２辺の中心線を軸として傾ける場合においても、ステージ２０をその対角線を軸として傾ける場合と、表示機構は全く同様である。
【００４１】
また、上述したように、本実施形態の反射型表示装置１では、外光を利用する場合、フロントライト５０から出射される光を利用する場合のいずれの場合においても、基板１０の法線方向Ｈ１から角度θ（１０〜３０°）ずれた方向から光が入射するので、図４においては、外光、フロントライト５０から出射される光を合わせて、反射型表示装置１に入射する光を符号Ｌで示す。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角を０°とした時には、ステージ２０と基板１０とが平行状態になるので、基板１０の法線方向Ｈ１と、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向Ｈ２とは同一方向となり、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射する光の入射角は角度θとなる。
【００４３】
ここで、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向Ｈ２から角度θずれた方向から入射した特定波長の光を反射するように構成すれば、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより、赤色光ＬR、緑色光ＬG、青色光ＬBを各々反射させることができる。反射された各色光は観察者側に出射されるので、ドット毎に各色を表示することができる。なお、図示するように、各ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより反射された各色光が観察者の観察方向（すなわち、基板１０の略法線方向）に向けて出射されるように、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの光反射方向を設定することが好ましく、かかる構成を採用することにより、観察者に観察される光量を増大させることができ、明るい表示を得ることができる。
【００４４】
一方、図４（ｂ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角をαとした時には、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射する光の入射角は角度θ−αとなる。ここで、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向Ｈ２から角度θ−αずれた方向から入射した光を透過するように構成すれば、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した光は、その波長に関係なくホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過するので、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの直下に配置された光吸収体４０に吸収されて、観察者側に出射される光がなくなり、黒を表示することができる。
【００４５】
以上、図４においては、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂが形成された３ドットにおいて、ステージ２０と基板１０とのなす角がいずれも等しい場合について説明したが、ドット毎にステージ２０と基板１０とのなす角を０°とαとに変化させ、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂが形成された３ドット毎に１画素の表示を行うことにより、白黒表示とカラー表示を得ることができる。
【００４６】
すなわち、３ドットのうち、すべてのドットのステージ２０と基板１０とのなす角を０°とすることにより、図４（ａ）に示したように、赤色光、緑色光、青色光のすべての色光が観察者側に出射されるので、白を表示することができる。また、３ドットのうち、すべてのドットのステージ２０と基板１０とのなす角をαとすることにより、図４（ｂ）に示したように、観察射側に出射される光がないので、黒を表示することができる。
【００４７】
また、３ドットのうち、１ドット若しくは２ドットのステージ２０と基板１０とのなす角を０°とし、残りのドットのステージ２０と基板１０とのなす角をαとすることにより、カラー表示を行うことができる。具体的には、３ドットのうち、ホログラム素子３０Ｒ（３０Ｇ、３０Ｂ）が形成されたドットのステージ２０と基板１０とのなす角を０°とし、残りのドットのステージ２０と基板１０とのなす角をαとすることにより、赤（緑、青）を表示することができる。また、３ドットのうち、２ドットのステージ２０と基板１０とのなす角を０°とし、残りのドットのステージ２０と基板１０とのなす角をαとすることにより、赤、緑、青のうち２色の混合色を表示することができる。
さらに、本実施形態において、ステージ２０と基板１０とのなす角を０°とαとの間で多数段階に変化させる構成とすることが好ましく、かかる構成を採用することにより、階調表示が可能になり、フルカラー表示を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、ステージ２０と基板１０とのなす角が０°の時に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した特定波長の光がホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより反射され、ステージ２０と基板１０とのなす角がαの時に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した光がホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過するように構成したが、全く逆の構成としても同様に表示を行うことができる。
【００４９】
すなわち、ステージ２０と基板１０とのなす角が０°の時に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した光がホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過し、ステージ２０と基板１０とのなす角がαの時に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した特定波長の光がホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより反射されるように構成しても、白表示と黒表示が逆になるだけで、全く同様に表示を行うことができる。
【００５０】
本実施形態の反射型表示装置１においては、以上のようにして表示を行うことができ、本実施形態の反射型表示装置１によれば、光を吸収する偏光子を用いずに表示を行うことができるので、明るい（輝度の高い）白表示及びカラー表示を実現することができる。また、正反射でない方向に反射光を出射するホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを用いれば、観察者の顔や周囲の景色、照明手段等の映り込みもなくなる。また、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより特定波長の光を反射させてカラー表示を行うため、特定の波長の光を主として透過し、残りの光を吸収する顔料分散型の着色層等を形成してカラー表示を行う場合に比較して、色純度の高い鮮やかなカラー表示を得ることができる。
【００５１】
一方、黒表示時には、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに入射した光がホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過し、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの光入射側と反対側に設けられた光吸収体４０により吸収され、観察者側に出射される光がないため、輝度が低く、かつ純粋な黒表示を得ることができる。また、反射型表示装置１に入射した光はホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより反射されないため、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂに観察者の顔や周囲の景色等が映る恐れもない。
【００５２】
また、本実施形態の反射型表示装置１では、ステージ２０と基板１０とのなす角を変化させることにより表示を行うため、可変形ミラーデバイスと同様に、液晶分子の配列を変化させて表示を行う液晶表示装置に比較して、１０3〜１０4倍程度の高速応答が可能になる。
したがって、本実施形態によれば、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置１を提供することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、各ステージ２０と基板１０とのなす角を０°とαとの間で変化させて表示を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各ステージ２０と基板１０とのなす角を広い範囲で設定することが可能であるので、各ステージ２０と基板１０とのなす角と表示との関係については適宜設計することが可能である。また、ステージ２０毎に基板１０とのなす角を制御することができるので、ドット毎に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂにより反射される光の入射方向、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過する光の入射方向を異なる方向に設定することも可能である。
【００５４】
また、本実施形態では、基板１０上であって、各ステージ２０の対角線上に、一対の支柱２１を設け、一対の支柱２１と各ステージ２０とをヒンジ２１を介して接続すると共に、基板１０上に一対の電極１１を設け、各ステージ２０をその対角線を軸として傾けることが可能な構成としたが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、各ステージ２０を所定の方向に傾けることができれば、いかなる構成を採用することもできる。
【００５５】
また、本実施形態においては、各ステージ２０上であって、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの直下に光吸収体２４を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光吸収体２４は、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの光入射側と反対側であれば、いかなる箇所に設けても良い。例えば、基板１０の光入射側の表面の全面や、光入射側と反対側の表面の全面に、光吸収体２４を設ける構成としても良い。
【００５６】
但し、かかる構成とした場合には、黒表示時に、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを透過した光が、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂとステージ２０との界面等で反射され、光吸収体４０により吸収されずに観察者側に戻り、黒表示時の輝度が高くなる恐れがある。したがって、かかる恐れがある場合には、本実施形態のように、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの直下に光吸収体４０を設けることが好ましい。
【００５７】
また、本実施形態では、基板１０の光入射側にフロントライト５０を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フロントライト５０を設けず、外光のみを利用して表示を行う構成としても良い。
但し、本実施形態のように、フロントライト５０を設けた場合には、暗所でも表示を視認することができるため、好適である。なお、フロントライト５０を設ける場合には、フロントライト５０を設けない場合に比較して消費電力が大きくなるが、フロントライト５０は外光の明るさが不十分な場合にのみ点灯され、それ以外では外光のみを利用して表示を行うため、常時バックライトを点灯する必要のある透過型表示装置に比較して、その消費電力は極めて小さい。
【００５８】
また、本実施形態では、ステージ２０上に、反射素子としてホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを形成する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する機能を有する反射素子であれば、いかなる構造の反射素子を形成しても良い。なお、本実施形態で説明したホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂ以外の反射素子としては、選択反射性を有するコレステリック液晶からなる反射素子を例示することができる。但し、ホログラム素子は集光機能を有するので、本実施形態のように、反射素子としてホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂを形成することにより、表示の明るさとコントラストの向上を一層図ることができ、好適である。
【００５９】
以上、上記実施形態においては、３ドットで１画素の表示を行うことが可能な反射型表示装置について説明したが、本発明は、１ドットで１画素の表示を行う場合にも適用可能である。
【００６０】
以下、１ドットで１画素の表示を行うことが可能な本発明の反射型表示装置の構造について簡単に説明する。１ドットで１画素の表示を行う場合においても、基本構成は上記実施形態と同様であるが、上記実施形態では、赤色光、緑色光、青色光を各々反射する３種類のホログラム素子（反射素子）３０Ｒ〜３０Ｂを設ける構成としたのに対して、１種類のホログラム素子３０を設ける点のみが大きく異なっている。したがって、以下、図５に基づいて、１ドットのステージ２０、ホログラム素子３０、光吸収体４０のみを取り出して、１ドットで１画素の表示を行う場合の表示機構について説明する。また、上記実施形態と同様、説明を簡略化するため、ステージ２０をその対向する２辺の中心線を軸として傾けるものとして説明する。
【００６１】
１ドットで１画素の表示を行う場合には、各ホログラム素子３０が、各ホログラム素子３０に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射するように構成することにより、表示を行うことができる。
【００６２】
例えば、図５（ａ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角が０°の時、上記実施形態で説明したように、ホログラム素子３０に入射する光の入射角はθとなるが、ホログラム素子３０を、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から角度θずれた方向から入射した赤色光ＬR、緑色光ＬG、青色光ＬBをすべて反射するように構成すれば、赤色光ＬR、緑色光ＬG、青色光ＬBが観察者側に出射されるので、白を表示することができる。
【００６３】
また、図５（ｂ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角がα１（但し、０°＜α１）の時、上記実施形態で説明したように、ホログラム素子３０に入射する光の入射角はθ−α１となるが、ホログラム素子３０を、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から角度θ−α１ずれた方向から入射した赤色光ＬRのみを反射するように構成すれば、赤色光ＬRのみが観察者側に出射されるので、赤を表示することができる。
【００６４】
同様に、図５（ｃ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角がα２（但し、α１＜α２）の時、ホログラム素子３０に入射する光の入射角はθ−α２となるが、ホログラム素子３０を、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から角度θ−α２ずれた方向から入射した緑色光ＬGのみを反射するように構成すれば、緑色光ＬGのみが観察者側に出射されるので、緑を表示することができる。
【００６５】
同様に、図５（ｄ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角がα３（但し、α２＜α３）の時、ホログラム素子３０に入射する光の入射角はθ−α３となるが、ホログラム素子３０を、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から角度θ−α３ずれた方向から入射した青色光ＬBのみを反射するように構成すれば、青色光ＬBのみが観察者側に出射されるので、青を表示することができる。
【００６６】
また、図５（ｅ）に示すように、ステージ２０と基板１０とのなす角がα４（但し、α３＜α４）の時、ホログラム素子３０Ｒ〜３０Ｂの法線方向から角度θ−α３ずれた方向から入射した光をすべて透過するように構成すれば、観察者側に出射される光をなくすことができるので、黒を表示することができる。
【００６７】
また、ステージ２０と基板１０とのなす角がα１とα２との間の特定の角度にある時に、ホログラム素子３０が赤色光ＬRと緑色光ＬGの双方を反射するように構成することにより、赤と緑の混合色を表示することができる。同様に、赤と青の混合色や、緑と青の混合色を表示することができる。また、同様に、ステージ２０と基板１０とのなす角を制御することにより、中間色を表示することもでき、フルカラー表示を得ることもできる。
なお、各色を表示する時の、ステージ２０と基板１０とのなす角については例示したものに限定されるものではなく、適宜設計することができる。
【００６８】
以上説明したように、各ホログラム素子３０が、各ホログラム素子３０に入射する光の入射方向に応じて、異なる波長の複数の光を反射するように構成することにより、１ドットで１画素の表示を行うことができ、上記実施形態と同様に、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置を提供することができる。
【００６９】
また、かかる構成とした場合には、１ドットで１画素の表示を行うことができるので、上記実施形態に比較して、高精細化が可能である。但し、表示したい色の数だけ、ステージ２０と基板１０とのなす角を段階的に制御する必要がある。例えば、赤、緑、青、白、黒の５色のみを表示する場合、上記実施形態では、各ステージ２０と基板１０とのなす角を０°とαの２段階にのみ制御すれば良かったのに対し、１ドットで１画素の表示を行う場合には、図５で説明したように、各ステージ２０と基板１０とのなす角を０°及びα１〜α４の５段階に制御する必要がある。このように、１ドットで１画素の表示を行う場合には、３ドットで１画素の表示を行う場合に比較して、各ステージ２０と基板１０とのなす角をより多くの段階で制御する必要が生じるため、反射型表示装置の設計が難しくなる。
【００７０】
［電子機器］
次に、本発明の上記実施形態の反射型表示装置１を備えた電子機器の具体例について説明する。
図６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６（ａ）において、５００は携帯電話本体を示し、５０１は前記の反射型表示装置１を備えた表示部を示している。
図６（ｂ）は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６（ｂ）において、６００は情報処理装置、６０１はキーボードなどの入力部、６０３は情報処理本体、６０２は前記の反射型表示装置１を備えた表示部を示している。
図６（ｃ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図６（ｃ）において、７００は時計本体を示し、７０１は前記の反射型表示装置１を備えた表示部を示している。
図６（ａ）〜（ｃ）に示す電子機器は、上記実施形態の反射型表示装置を備えたものであるので、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能なものとなる。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、基板上に、該基板とのなす角を変化させることが可能な複数のステージを設けると共に、各ステージの基板と反対側の表面に、特定方向から入射した光を透過し、特定方向から入射した特定波長の光を反射する反射素子を形成し、各反射素子の光入射側と反対側に、各反射素子を透過した光を吸収する光吸収体を形成する構成としたので、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な反射型表示装置を提供することができる。
また、本発明の反射型表示装置を備えることにより、表示の明るさやコントラストを向上することができ、表示品質に優れると共に、高速応答可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る実施形態の反射型表示装置の分解概略斜視図である。
【図２】  図２は、本発明に係る実施形態の反射型表示装置に備えられた基板の３ドット分を拡大して示す部分斜視図である。
【図３】  図３（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の反射型表示装置の概略断面図である。
【図４】  図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の反射型表示装置の表示機構を説明するための図である。
【図５】  図５（ａ）〜（ｅ）は、１ドットで１画素の表示を行う場合の本発明の反射型表示装置の表示機構を説明するための図である。
【図６】  図６（ａ）は、上記実施形態の反射型表示装置を備えた携帯電話の一例を示す図、図６（ｂ）は、上記実施形態の反射型表示装置を備えた携帯型情報処理装置の一例を示す図、図６（ｃ）は、上記実施形態の反射型表示装置を備えた腕時計型電子機器の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  反射型表示装置
１０  基板
２０  ステージ
３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ  ホログラム素子（反射素子）
３０  ホログラム素子（反射素子）
４０  光吸収体
５０  フロントライト（照明手段）
【図１】
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【図２】
0003780885.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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