KR100497011B1 - 표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기 - Google Patents

표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기 Download PDF

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KR100497011B1 KR10-1999-7000243A KR19997000243A KR100497011B1 KR 100497011 B1 KR100497011 B1 KR 100497011B1 KR 19997000243 A KR19997000243 A KR 19997000243A KR 100497011 B1 KR100497011 B1 KR 100497011B1
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

액정 셀(10) 상측에 위상차 필름(30) 및 상편광 분리기(20)를 설치한다. 액정 셀(10) 하측에 확산판(40), 하편광 분리기(50), 컬러 필터(60), PET 필름(70) 및 Al 증착막(80)을 설치한다. 상편광 분리기(20), 하편광 분리기(50)로서 한 방향의 직선 편광의 광을 한 방향의 직선 편광의 광으로서 반사하여, 한 방향과 직교하는 다른 방향의 직선 편광의 광을 다른 방향의 직선 편광의 광으로서 투과시키는 편광 분리기 (반사 편광자)를 사용한다. 상편광 분리기(20)와 위상차 필름(30) 사이에 있는 도광판(130)내에 라이트 가이드(110)에 의해 LED(120)로부터의 광을 도입한다. 도광판(130) 하면에서 광이 액정 셀(10)을 향하여 출사된다.

Description

표시 장치 및 그것을 이용한 전자 기기{Display and electronic device comprising the same}
본 발명은 표시 장치의 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 편광판, 반사 편광자 등의 편광 분리기를 구비하고 있고, 외광을 반사하여 표시를 하는 반사형 및 광원광을 투과하여 표시하는 투과형의 양쪽 모두 사용 가능한 액정 표시 장치 등의 표시 장치 및 그것을 이용한 휴대 전화나 시계 등의 전자 기기 기술 분야에 관한 것이다.
종래, 외광을 사용하여 표시를 하는 반사형 표시 장치의 경우, 어두운 장소에서는 광양의 감소로 인해 표시가 보기 어렵다. 한편, 백라이트 등의 광원을 사용하여 표시를 하는 투과형 표시 장치의 경우, 밝은 장소, 어두운 장소에 상관없이 광원 분만큼 전력소비가 커지고, 특히 전지에 의해 동작시키는 휴대용 표시 장치 등에는 적합하지 않다. 그래서, 반사형 및 투과형의 양쪽 모두 사용 가능한 반투과 반사형 표시 장치는, 주로 밝은 장소에서, 표시 화면으로부터 입사시키는 외광을 장치 내부에 설치된 반 반사막으로 반사하면서 그 광로상에 배치된 액정, 편광 분리기 등의 광학 소자를 사용하여 표시 화면으로부터 출사하는 광양을 화소마다 제어함으로써 반사형 표시를 한다. 한편, 주로 어두운 곳에서는, 상술한 반 반사막 뒤쪽에서 백라이트 등의 내장 광원에 의해 광원광을 조사하면서, 상술한 액정, 편광 분리기 등의 광학 소자를 사용하여 표시 화면으로부터 출사하는 광양을 화소마다 제어함으로써 투과형 표시를 한다.
종래의 TN (Twisted Nematic) 액정이나 STN (Super-Twisted Nematic) 액정 등의 투과광의 편광축을 회전시키는 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용한 액정 표시 장치에 있어서는 이 투과 편광축 가변 광학 소자를 2장의 편광판에 삽입한 구조를 채용하고 있다. 여기서, 편광 분리기의 일례인 편광판은 입사광 중 특정한 편광축 방향과 다른 방향의 편광 성분을 흡수함으로써 편광을 행하므로 광의 이용 효율이 나쁘다. 그리고 특히, 상술한 반사형 및 투과형의 양쪽 모두 사용 가능한 액정 표시 장치의 경우, 반사형 표시 때에 광을 반 반사막에 의해 반사하기 때문에 광의 이용 효율은 더욱 나빠진다. 이 때문에, 반사형 표시 때에 표시가 어두운 문제가 있다. 도 31을 사용하여 투과 편광축 가변 수단으로서 TN 액정 패널을 사용한 종래의 반투과 반사형에 관해서 설명한다. 도 31은 종래의 반투과 반사형 표시 장치의 단면도이다.
도 31에 있어서 표시 장치는 상측 편광판(5130), TN 액정 패널(5140), 하측 편광판(5170), 반투과 반사판(5180) 및 광원(5210)을 구비한다. 또한, 도 31에서는 알기 쉽게 하기 위해서 각부가 떨어져 있도록 도시되어 있지만, 실제로는 각각 밀착 배치된다. 또한, 상측 편광판(5130) 및 하측 편광판(5170)은 정상 화이트 모드(normally white mode) 표시를 하기 위해 투과 편광축이 서로 직교하도록 배치되어 있는 것으로 한다.
반사 표시 때의 백 표시에 관해서 설명하면 광의 경로(5111)에 도시한 광은 상측 편광판(5130)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되고, TN 액정 패널(5140)에서 편광 방향이 90°편향되어 지면에 수직인 직선 편광이 되고, 하측 편광판(5170)에서 지면에 수직인 방향의 직선 편광대로 투과되어 반투과 반사판(5180)에서 반사되어 일부는 투과한다. 반사된 광은 다시 하측 편광판(5170)을 지면에 수직인 직선 편광대로 투과하고 TN 액정 패널(5140)에서 편광 방향이 90°편향되어 지면에 평행한 직선 편광이 되어 상측 편광판(5130)으로부터 출사한다.
여기서 상측 편광판(5130) 및 하측 편광판(5170)은 각각 흡수를 수반하는 편광 분리기이기 때문에 광이 상측 편광판(5130) 및 하측 편광판(5170)을 각각 2회 통과할 때에 그 일부는 흡수되어 버린다. 또한, 반투과 반사판(5180)을 투과하여 광원(5210) 측에 빠져 표시에 이용되지 않는 광도 있다. 그 결과, 종래의 반투과 반사형 액정 표시 장치의 경우, 광의 이용 효율이 나쁘고 반사 표시 때에는 특히 표시 화면이나 어둡게 되는 문제가 있었다.
그래서 본원 출원인은 본원의 우선일에 있어서 미공개였던 특원평 8-245346호에 있어서 광원측의 하측 편광판 및 반투과 반사판 대신에 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사함과 동시에 이것과 직교 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시키는 편광 분리기의 일례인 반사 편광자(reflective polarizer)를 사용한 반투과 반사형 표시 장치를 제안하였다. 이 표시 장치에 의하면 편광 분리기에 의해 반사 효율이 높아져 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 특원평 9-506985호 공보(국제출원공보: WO/95/17692호) 및 국제출원공보: WO/95/27819호 중에 반사 편광자를 사용한 표시 장치가 개시되어 있다.
도 32를 참조하여 본원 출원인이 특원평 8-245346호로써 제안한 반사 편광자를 사용한 반투과 반사형 표시 장치에 관해서 설명한다.
도 32에 있어서 표시 장치는 상측 편광판(5130), 상측 유리 기판(5302), 하측 유리 기판(5304), 편광 분리기(5160), 반투과 광 흡수층(5307) 및 광원(5210)을 구비한다. 표시 장치는 상측 유리 기판(5302)과 하측 유리 기판(5304) 사이에 끼워진 TN 액정 패널을 더 구비하고 있고, 상기 TN 액정 패널은 전압 인가부(5110)와 전압 무인가부(5120)를 포함한다. 그리고 특히 편광 분리기(5160)는 반사 편광자로 이루어진다.
우선, 반사 표시 때의 백 및 흑 표시 때에 관해서 설명한다. 표시 장치 외부에서 입사한 광의 경로(5601)에 나타나는 광은 상측 편광판(5130)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광이 되고, TN 액정 패널의 전압 무인가부(5120)에서 편광 방향이나 90°편향되어 지면에 수직인 방향의 직선 편광 성분의 광이 되고, 편광 분리기(5160)에서 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광인 채로 반사되어 재차 TN 액정 패널의 전압 무인가부(5120)에서 편광 방향이 90°편향되어 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 광이 되고, 상측 편광판(5130)으로부터 출사한다. 따라서, TN 액정 패널에 전압이 인가되지 않을 때는 백 표시로 된다. 이와 같이 백 표시의 광은 상측 편광판(5130)을 투과하는 직선 편광의 광의 대부분을 선택적으로 반사하는 편광 분리기(5160)에서 반사된 광이므로 상술한 바와 같이 편광판을 투과한 광을 단순히 부분적으로 반사하는 반투과 반사판을 사용한 종래의 표시 장치(도 31 참조)보다도 밝은 표시로 된다. 또한, 광의 경로(5603)에 나타난 광은 상측 편광판(5130)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되고, TN 액정 패널의 전압 인가부(5110)에서 편광 방향을 바꾸지 않고 지면에 평행한 방향의 직선 편광인 채 투과하며 편광 분리기(5160)에서도 또 편광 방향을 바꾸지 않고 투과하고 그 후 반투과 광흡수층(5307)에서 흡수되므로 흑 표시로 된다.
한편, 투과 표시 때는 광의 경로(5602)에 나타난 광원(5210)으로부터의 광은 반투과 광 흡수층(5307)에 설치한 개구부에서 투과하여 편광 분리기(5160)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되고 (즉, 지면에 수직인 편광 성분은 편광 분리기(5160)의 하면에서 반사되어 반투과 광 흡수층(5307)에 흡수되고), TN 액정 패널의 전압 무인가부(5120)에서 편광 방향이 90°편향되어 지면에 수직인 직선 편광이 되고 상측 편광판(5130)에서 흡수되어 흑 표시가 된다. 또한, 광의 경로(5604)에 나타난 광은 반투과 광 흡수층(5307)에 설치한 개구부에서 투과하여 편광 분할기(5160)에서 지면에 평행한 방향의 직선 편광이 되어 TN 액정 패널의 전압 인가부(5l10)에서도 편광 방향을 바꾸지 않고 지면에 평행한 방향의 직선 편광인 채 상측 편광판(5130)을 투과하여 백 표시가 된다.
이와 같이 본원 출원인이 특원평 8-245346호에서 제안한 편광 분리기로서 반사 편광자를 사용한 반투과 반사형 표시 장치에 의하면 주로 밝은 장소에서 외광에 의한 반사형 표시를 할 수 있고 주로 어두운 장소에서 광원광에 의한 투과형 표시를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치 및 휴대 전화를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치 및 휴대 전화를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치에서 사용하는 편광 분리기(반사 편광자)를 설명하기 위한 개략 사시도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치에서 사용하는 도광판을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치에서 사용하는 도광판을 설명하기 위한 개략 사시도.
도 6은 본 발명의 제 l 실시예의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치의 동작을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 9a, 9b, 9c 및 9d는 각각 본 발명의 제 2 실시예의 액정 표시 장치의 도광판의 표면 형상을 도시하는 도.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예의 일변형예에서의 LED에서 도광판에 광이 입사되는 지점을 확대하여 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 다른 변형예에서의 LED로부터 도광판에 광이 입사되는 지점을 확대하여 도시한 단면도.
도 12a는 본 발명의 제 l 실시예의 일변형예에서의 LED로부터 도광판에 광이 입사되는 지점을 확대하여 도시한 LED 레벨에서 절단한 수평 단면도이고, 도12b는 도 12a의 A-A' 단면도.
도 13은 본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치의 LED 및 도광판의 부분개략 평면도.
도 14는 본 발명의 제 5 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 15는 본 발명의 제 6 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 16은 본 발명의 제 7 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 17은 본 발명의 제 8 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 18a, 18b 및 18c는 각각 본 발명의 제 8 실시예의 액정 표시 장치에 구비되는 광 확산층의 구체예를 도시하는 단면도.
도 19a, 19b 및 19c는 각각 본 발명의 제 8 실시예의 액정 표시 장치에 구비되는 광 확산층에 형성되는 돌기물의 구체예를 도시하는 단면도.
도 20은 본 발명의 제 8 실시예의 일변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 21은 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 22는 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 23은 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 24는 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 25는 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 26은 본 발명의 제 8 실시예의 다른 변형예를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 27은 본 발명의 제 9 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 광 도입부의 개략 단면도.
도 28은 본 발명의 제 10 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 광 도입부의 개략 단면도.
도 29는 본 발명의 제 11 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한, 광 도입부의 개략 단면도.
도 30a, 30b 및 30c는 각각 본 발명에 의한 전자 기기의 실사예의 사시도.
도 31은 종래의 편광판을 사용한 반투과 반사형 표시 장치의 단면도.
도 32는 본원 발명자에 의해 발명된 반사 편광자를 사용한 반투과 반사형 표시 장치의 단면도.
그러나, 도 32를 사용하여 설명한 바와 같이 편광 분리기로서 반사 편광자를 사용한 반투과 반사형 표시 장치의 경우, 투과 표시 때에는 반사 편광자를 반사한 광을 표시에 사용하고, 이것과는 반대로 반사 표시 때에는 반사 편광자를 투과한 광을 표시에 사용한다. 이 때문에, 투과 표시 때에는 액정 패널에 전압을 인가한 (편광 방향이 TN 액정에서 90°편향되어지지 않은)부분이 백 표시로 되어, 소위 네거티브(네거티브) 표시가 행하여지지만, 반사 표시 때에는 액정 패널에 전압을 인가하지 않은 (편광 방향이 TN 액정으로 90°편향되어진) 부분이 백 표시가 되어 소위 포지티브(포지티브) 표시가 행하여진다. 즉, 반사 표시 때에는 투과 표시 때와 비교하여 흑백이 반전한 표시가 행하여진다. 이와 같이 본원 출원인이 특원평 8-245346호에서 제안한 표시 장치에는 투과 표시 때와 반사 표시 때 소위 "포지티브·네거티브 반전"이라는 현상이 생기는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로 액정 등의 투과 편광축 가변 광학 소자를 이용하는 표시 장치에 있어서, 외광에 의한 반사 표시 때도 광원점등에 의한 투과 표시 때도 포지티브·네거티브 반전하지 않고, 게다가 밝은 표시가 얻어지는 표시 장치 및 이것을 사용한 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 상기 과제는 투과 편광축을 가변의 투과 편광축 가변 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단의 한 쪽에 배치되어 있어 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 l 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 제 1 편광 분리 수단과, 상기 투과 편광축 가변 수단의 다른 쪽에 배치되어 있어 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사 또는 흡수하는 제 2 편광 분리 수단과 상기 제 1 및 제 2 편광 분리 수단 사이에서 광을 입사시키는 광원 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치에 의해 달성된다.
이 표시 장치에 있어서는 투과 편광축 가변 수단의 한 쪽에 있어서, 제 1 편광 분리 수단이 투과 편광축 가변 수단측에서 입사한 광 중 제 1 소정 방향의 직선 편광 성분을 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시켜 제 1 소정 방향과 다른 소정 방향 (예를 들면, 제 1 방향과 직교 또는 거의 직교하는 방향)의 직선 편광 성분을 투과 편광축 가변 수단측에 반사한다. 또한, 투과 편광축 가변 수단의 다른 쪽에 있어서 제 2 편광 분리 수단이 투과 편광축 가변 수단측에서 입사한 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분을 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시켜 제 2 소정 방향과 다른 소정 방향 (예를 들면, 제 2 방향과 직교 또는 거의 직교하는 방향)의 직선 편광 성분을 투과 편광축 가변 수단측에 반사 또는 흡수한다.
이와 같이 제 1 편광 분리 수단은 투과 편광 가변 수단측으로부터의 제 l 방향의 직선 편광 성분을 투과하고, 이 제 1 직선 편광 성분과는 다른 직선 편광 성분을 반사함으로써 편광 분리를 한다. 이 때문에 한 쪽 방향의 직선 편광 성분을 투과하여 이 한 쪽 직선 편광 성분과 직교하는 다른 쪽 직선 편광 성분을 흡수함으로써 편광 분리하는 편광판을 사용하는 종래의 표시 장치와 비교하여 반사된 직선 편광 성분을 이용하게 되므로 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 이 표시 장치는 광원 수단에 의해 제 1 편광 분리 수단과 제 2 편광 분리 수단 사이에 광을 입사하고 있으므로, 제 1 편광 분리 수단에 대하여 상측으로부터의 광 입사가 된다. 즉, 반사형 표시 때의 외광의 경우와 동일하게 상측으로부터 광원의 광도 제 1 편광 분리 수단에 입사된다. 따라서, 상술한 본원 출원인이 특원평 8-245346호에서 제안한 표시 장치의 경우와 같이 하측으로부터의 광원광의 입사가 아니기 때문에, 포지티브·네거티브 반전하는 현상이 생기지 않는다. 또한, 광원의 배치 위치의 자유도가 증가하고, 표시 장치 설계의 자유도가 증가한다.
본 발명의 표시 장치의 한 형태에 의하면 상기 제 1 편광 분리 수단은 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진다.
이 형태에 의하면 반사 편광자가 투과 편광축 가변 수단측에서 입사한 광 중 제 1 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 1 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시켜 제 1 소정 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단측에 반사한다. 또한, 투과 편광축 가변 수단과 반대측에서 입사한 광 중 제 1 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 1 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단측에 투과시켜 제 1 소정 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 반사한다.
이 형태에서는 또한 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1층과 상기 제 1층 복수의 굴절률 중 어느 하나에 실질적으로 같은 굴절률을 갖음과 동시에 복굴절성을 갖지 않는 제 2층이 교대로 적층된 적층체로 이루어지도록 할 수 있다.
이러한 구성의 반사 편광자에 있어서는 반사 편광자의 한 쪽 주면에 대하여 적층 방향에서 입사된 광 중 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 다른 쪽 주면측에 투과하고, 제 l 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다. 또한, 반사 편광자의 다른 쪽 주면에 대하여 적층 방향에서 입사된 광 중 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 한 쪽 주면측에 투과하고, 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 제 2 편광 분리 수단은 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시키는 바와 같이 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진다.
이 형태에 의하면 반사 편광자가 투과 편광축 가변 수단측에서 입사한 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시켜 제 2 소정 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단측에 반사한다. 또한, 투과 편광축 가변 수단과 반대측에서 입사한 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단측에 투과시켜 제 2 소정 방향에 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 반사한다.
이 때문에, 광원으로부터의 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분의 광은 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측에 투과하고, 또한 제 2 소정 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광도 부분적으로 표시 소자내에서 반사를 되풀이하여, 어느 것은 반사 편광자를 통하여 투과 편광축 가변 수단측과는 반대측에 출사된다. 따라서, 광원으로부터의 광을 사용하여 표시를 하는 경우에 제 2 편광 분리 수단으로서 편광판을 사용한 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다.
이 형태에서는 또한 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1층과 상기 제 1층의 복수의 굴절률 중 어느 하나에 실질적으로 같은 굴절률을 가짐과 동시에 복굴절성을 갖지 않는 제 2층이 교대로 적층된 적층체로 이루어지도록 할 수 있다.
이러한 구성의 반사 편광자에 있어서는 반사 편광자의 한 쪽 주면에 대하여 적층 방향에서 입사된 광 중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 다른 쪽 주면측에 투과하고, 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다. 또한, 반사 편광자의 다른 쪽 주면에 대하여 적층 방향에서 입사된 광 중 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광은 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반대측의 한 쪽 주면측에 투과하고, 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광은 상기 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사된다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 제 2 편광 분리 수단은 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 흡수하는 편광판으로 이루어진다.
이 형태에 의하면 편광판이 투과 편광축 가변 수단측에서 입사한 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단과 반대측에 투과시켜 제 2 소정 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 흡수한다. 또한, 투과 편광축 가변 수단과 반대측에서 입사한 광 중 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분을 제 2 소정 방향의 직선 편광 성분으로서 투과 편광축 가변 수단측에 투과시켜 제 2 소정 방향에 직교하는 방향의 직선 편광 성분을 흡수한다. 본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 제 1 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단의 반대측에 배치되어 있고, 상기 제 l 편광 분리 수단으로부터의 광 중 소정의 파장 영역의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단을 향하여 출사하는 광학 소자를 또한 구비한다.
이 형태에 의하면 표시 장치를 제 2 편광 분리 수단측에서 관찰하면, 광원 수단으로부터 제 1 편광 분리 수단과 제 2 편광 분리 수단 사이에 입사된 광에 대하여는 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사된 광에 의한 제 1 표시 상태와 광학 소자로부터의 소정의 파장 광으로 제 1 편광 분리 수단을 투과한 광에 의한 제 2 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 제 1 표시 상태는 제 1 편광 분리 수단으로부터 반사된 광에 의한 표시 상태이므로 밝은 표시로 된다.
한편, 제 2 편광 분리 수단의 외측에서의 외광에 대하여도 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사된 광에 의한 제 3 표시 상태와 광학 소자로부터의 소정의 파장 광으로 제 1 편광 분리 수단을 투과한 광에 의한 제 4 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 제 3 표시 상태는 제 1 편광 분리 수단으로부터 반사된 광에 의한 표시 상태이므로 밝은 표시로 된다.
또한, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 얻어지는 2개의 표시 상태(명과 암)는 외광에 의한 표시와 광원으로부터의 광에 의한 표시 사이에서는 같아지고, 즉, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축이 제 1 상태의 경우에 제 2 편광 분리 수단의 외측에서 입사된 광에 의한 표시가 명이면 광원으로부터의 광에 의한 표시도 명이고, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축이 제 2 상태의 경우에 제 2 편광 분리 수단의 외측에서 입사된 광에 의한 표시가 암이면 광원으로부터의 광에 의한 표시도 암이므로 제 2 편광 분리 수단의 외측에서 입사된 광에 의한 표시와 광원으로부터의 광에 의한 표시 사이에서는 상술한 포지티브·네거티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
이 형태에서는 상기 광학 소자는 상기 제 l 편광 분리 수단으로부터의 광 중 상기 소정의 파장 영역 이외의 가시광 영역의 광을 흡수하고, 상기 소정의 파장 영역의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단을 향하여 부분적으로 반사 가능함과 동시에 상기 소정의 파장 영역의 광을 부분적으로 투과 가능한 광학 소자로 구성할 수 있다.
이 경우에는 또한 상기 광학 소자는 컬러 필터로 이루어져도 된다. 이와 같이 구성하면 컬러 필터 색에 따른 컬러 표시를 할 수 있다.
또는, 이 형태에서는 상기 광학 소자에 대하여 상기 제 1 편광 분리 수단과 반대측에 배치되어 있고, 적어도 상기 소정의 파장 영역의 광을 상기 광학 소자를 향하여 반사 가능한 반사 수단을 더 구비하여도 된다.
이와 같이 반사 수단을 설치함으로써 광학 소자로부터의 광에 의한 상기 제 2 또는 제 4 표시 상태를 밝게 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 제 1 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단의 반대측에 배치되어 있고 상기 제 1 편광 분리 수단으로부터의 광 중 가시광 영역의 광을 흡수하는 광학 소자를 더 구비한다.
이 형태에서는 상기 광학 소자는 흑색의 광 흡수체로 구성할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써 표시 소자를 제 2 편광 분리 수단측에서 관찰하면 광원으로부터 제 1 편광 분리 수단과 제 2 편광 분리 수단 사이에 입사된 광에 대하여는 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사된 광에 의한 제 5 표시 상태와 흑색 표시의 제 6 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 제 5 표시 상태는 제 1 편광 분리 수단으로부터 반사된 광에 의한 표시 상태이므로 밝은 표시로 되고 또한 제 6 표시 상태 사이에서 높은 콘트라스트가 얻어진다.
제 2 편광 분리 수단의 외측에서의 외광에 대하여도 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사된 광에 의한 제 7 표시 상태와 흑색 표시의 제 8 표시 상태의 2개의 표시 상태가 얻어진다. 그리고, 제 7 표시 상태는 제 1 편광 분리 수단으로부터 반사된 광에 의한 표시 상태이므로 밝은 표시로 되고, 더구나 제 8 표시 상태 사이에서 높은 콘트라스트가 얻어진다. 또한, 투과 편광축 가변 수단의 투과 편광축 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는 광원으로부터의 광에 의한 표시와 외광에 의한 표시 사이에서는 같아져 상술한 포지티브·네거티브 반전 문제는 생기지 않는다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 제 1 편광 분리 수단 및 상기 투광 편광축 가변 수단 사이에 투광성 광 확산층을 더욱 구비한다.
이 형태에 의하면 제 1 편광 분리 수단으로부터 반사된 광에 의한 표시는 백색이 된다. 또한, 광 확산층에 도광 기능을 주어 후술의 도광판과 겸용시킬 수 있다. 즉, 이 경우에는 광 확산층은 위쪽 또는 아래쪽에서 입사시키는 광을 확산하는 기능과 동시에 측방으로부터 입사시키는 광을 상하 방향에 확산하는 기능을 갖는다. 또한 이 경우는, 광 확산층으로부터 제 1 편광 분리 수단측에 출사하는 광의 양은 반대 쪽에 출사하는 광의 양보다도 많은 쪽이 바람직하다. 왜냐하면, 전자가 표시 콘트라스트에 기여하기 때문이다. 또한, 이러한 광 확산층은 도광판의 한면 또는 양면에 광 확산층을 배치하여 구성할 수 있다.
이 형태에서는 상기 광 확산층의 표면은 요철면 또는 거친 면으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 구성하면 비교적 용이하게 광 확산 기능을 실현할 수 있다.
또는, 이 형태에서는 상기 광 확산층은 광 확산층을 갖는 입상체를 포함해도 된다. 이와 같이 구성하여도 비교적 용이하게 광 확산 기능을 실현할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 광원 수단은 광원과 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 투과 편광축 가변 수단측에 출사시키는 투광성 도광판을 구비한다.
이 형태에 의하면 광원으로부터의 광은 투광성 도광판에 의해 제 2 편광 분리 수단과 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도되고, 적어도 투과 편광축 가변 수단측에 출사된 후, 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사되어 표시에 사용된다. 이 경우, 광원으로부터의 광이 투광성 도광판에 의해 제 2 편광 분리 수단측에 출사하도록 할 수 있지만, 표시 콘트라스트에 기여하는 것은 투과 편광축 가변 수단측에 출사하는 광이다. 그리고, 도광판의 위쪽 또는 아래쪽에서의 광은 투광성 도광판을 투과하므로 표시에 사용되는 광의 방해로는 되지 않는다.
이 형태에서는 상기 광원 수단은 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판에 이끄는 라이트 가이드를 더욱 구비할 수 있다. 이와 같이 구성하면 광원의 배치 위치 자유도가 더욱 증가하고 표시 장치의 설계 자유도도 더욱 증가한다.
이 경우, 상기 라이트 가이드의 한 끝이 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 위치하여 상기 제 2 편광 분리 수단이 상기 라이트 가이드에 고정될 수 있다. 이와 같이 구성하면, 라이트 가이드를 제 2 편광 분리 수단을 고정하는 부재와 겸용할 수 있으므로 유리하다.
혹은, 이 경우 상기 투과 편광축 가변 수단이 상기 라이트 가이드에 의해 고정될 수 있다. 이와 같이 구성하면 라이트 가이드를 투과 편광축 가변 수단을 고정하는 부재와 겸용할 수 있으므로 유리하다.
이 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판은 투광성 평판과 상기 평판의 적어도 상기 투과 편광축 가변 수단측에 형성되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 투과 편광축 가변 수단측에 출사하기 위한 요철부를 구비할 수 있다. 이와 같이 구성하면 요철부를 통하여 비교적 효율적으로 광을 출사할 수 있다.
이 경우, 상기 요철부는 이산적으로 설치된 복수의 돌기물을 포함할 수 있다. 이와 같이 구성하면 복수 돌기물의 측부를 통하여 비교적 효율적으로 광을 출사할 수 있다.
또한 이 경우, 상기 돌기물의 크기를 5∼300μm으로 할 수 있다. 5μm 이상으로 함으로써 회절(回折)에 의한 영향이 발생하지 않고, 300μm 이하로 함으로써 돌기물이 육안시 아무런 지장없도록 할 수 있다.
이 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판이 광학적으로 거의 등방성을 나타낼 수 있다. 도광판이 광학적으로 이방성을 나타내는 경우, 표시 외관이 착색하여 색 얼룩이 발생할 때가 있지만, 이와 같이 광학적으로 거의 등방성을 나타내면 표시 외관이 착색하거나 색 얼룩이 발생하거나 하는 일은 없다.
혹은, 이 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판이 광학적으로 일축성 또는 이축성을 나타낼 수 있다. 이와 같이 도광판이 일축성 또는 이축성이라는 규칙성이 있는 광학 이방성을 갖는 경우는 색 얼룩이 발생하지 않고 표시 시야각을 넓게 콘트라스트를 잘 할 수 있다.
본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 광원 수단은 광원과 상기 제 l 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 제 1 편광 분리 수단측에 출사시키는 투광성 도광판을 구비한다.
이 형태에 의하면 광원으로부터의 광은 투광성 도광판에 의해, 제 1 편광 분리 수단과 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도되어 적어도 제 1 편광 분리 수단측에 출사된 후, 제 1 편광 분리 수단에 의해 반사되어 표시에 사용된다. 이 경우, 광원으로부터의 광이 투광성 도광판에 의해 투과 편광축 가변 수단측에 출사하도록 할 수 있지만, 표시 콘트라스트에 기여하는 것은 제 l 편광 분리 수단측에 출사하는 광이다. 그리고, 도광판의 위쪽 또는 아래쪽에서의 광은 투광성 도광판을 투과하므로 표시에 사용되는 광의 방해로는 되지 않는다.
이 형태에서는 상기 광원 수단은 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판에 이끄는 라이트 가이드를 더욱 구비할 수 있다. 이와 같이 구성하면 광원의 배치 위치의 자유도가 더욱 증가하고 표시 장치의 설계 자유도도 더욱 증가한다.
이 경우, 상기 라이트 가이드의 한 끝이 상기 제 2 편광 분리 수단 위에 위치하여 상기 제 2 편광 분리 수단이 상기 라이트 가이드에 고정될 수 있다. 이와 같이 구성하면 라이트 가이드를 제 2 편광 분리 수단을 고정하는 부재와 겸용할 수 있으므로 유리하다.
혹은, 이 경우 상기 투과 편광축 가변 수단이 상기 라이트 가이드에 의해 고정될 수 있다. 이와 같이 구성하면 라이트 가이드를 투과 편광축 가변 수단을 고정하는 부재와 겸용할 수 있으므로 유리하다.
이 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 전광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판은 투광성 평판과 상기 평판의 적어도 상기 제 1 편광 분리 수단측에 형성되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단측에 출사하기 위한 요철부를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 요철부는 이산적으로 설치된 복수의 돌기물을 포함할 수 있다. 더욱 이 경우, 상기 돌기물의 크기를 5∼300μm으로 할 수 있다.
이 제 l 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판이 광학적으로 거의 등방성을 나타낼 수 있다.
혹은, 이 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 도광판이 광학적으로 일축성 또는 이축성을 나타낼 수 있다.
이 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 도광판을 구비한 형태에서는 상기 제 l 편광 분리 수단과 상기 도광판을 점착제로 밀착할 수 있다.
이 경우, 상기 점착제가 투광성 광 확산층을 겸할 수 있다. 이와 같이 구성하면 표시 장치의 박형화(薄型化)를 꾀할 수 있음과 동시에 부품 점수를 줄일 수 있다. 본 발명의 표시 장치의 다른 형태에 의하면 상기 투과 편광축 가변 수단이 액정을 포함해 구성되어 있다. 즉, 상기 표시 장치는 액정 표시 장치로서 구성된다.
이 경우, 상기 액정이 TN 액정, STN 액정 또는 ECB 액정일 수 있다. 이와 같이 구성하면 반사형 표시 및 투과형 표시 양자간에서 포지티브·네거티브 반전하지 않고 밝은 고품위의 화상 표시를 비교적 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 상기 과제는 상술한 본 발명의 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기에 의해서도 달성된다.
본 발명의 전자기기에 의하면 상술한 본 발명의 표시 장치를 구비하고 있으므로 밝은 고품위의 화상 표시를 하는 것이 가능한 각종 전자 기기를 실현할 수 있다.
본 발명의 상기 과제는 투과 편광축 가변 광학 소자와 상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 한 쪽에 배치되어 있고, 반사에 의해 편광 분리를 하는 형의 제 1 편광 분리기와 상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 다른 쪽에 배치되어 있고, 반사 또는 흡수에 의해 편광 분리를 하는 형의 제 2 편광 분리기와 상기 제 1 및 제 2 편광 분리기 사이에서 광을 입사시키는 광원을 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치에 의해서도 달성된다.
이 표시 장치에 있어서는 제 1 편광 분리기는 투과 편광 가변 광학 소자측에서의 제 1 방향의 직선 편광 성분을 투과하여, 이 제 1 직선 편광 성분과는 다른 직선 편광 성분을 반사함으로써 편광 분리를 한다. 이 때문에 흡수에 의해 편광 분리를 하는 편광판을 사용하는 종래의 표시 장치와 비교하여 반사된 직선 편광 성분을 이용하게 되므로 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 이 표시 장치는 광원에 의해 제 1 및 제 2 편광 분리기 사이에 광을 입사하고 있으므로 제 1 편광 분리기에 대하여 상측으로부터 광 입사가 되어 포지티브·네거티브 반전하는 현상이 생기지 않는다. 또한, 광원의 배치 위치의 자유도가 증가하며 표시 장치의 설계 자유도가 증가한다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 관해서 실시예마다 도면에 근거하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치 및 휴대 전화를 설명하기 위한 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 표시 장치 및 휴대 전화를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 휴대 전화(2)에 있어서는 투명 커버(3)를 구비하는 휴대 전화 본체 케이스(4)내에 액정 표시 장치(1)가 설치되고, 액정 표시 장치(1)의 표시가 투명 커버(3)를 거쳐 외부에서 관찰할 수 있도록 되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 액정 표시 장치(1)에 있어서는 투과 편광축 가변 광학 소자의 일례로서 STN 등의 액정을 갖는 액정 셀(10)를 사용하고 있다. 액정 셀(10)의 상측에는 위상차 필름(30)이 설치되어 있다. 액정 셀(10)의 하측에는 확산판(40), 제 1 편광 분리 수단으로서의 하편광 분리기(50), 컬러 필터(60), PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름(70) 및 PET 필름(70) 표면에 증착된 Al(알루미늄) 증착막(80)이 차례로 설치되어 있다.
액정 셀(10)에 있어서는, 2장의 유리 기판(11, 12)과 실 부재(13)에 의해 구성되는 셀내에 STN 등의 액정(14)이 봉입되어 있다.
휴대 전화 본체 케이스(4)에 PCB 기판(90)이 부착되어 있다. 이 PCB 기판(90)상에 상기 Al 증착막(80), PET 필름(70), 컬러 필터(60), 하편광 분리기(50), 확산판(40), 액정 셀(10) 및 위상차 필름(30)으로 이루어지는 구성체가 탑재되어 있다. 이 구성체의 양측 PCB 기판(90)상에는 LED(120)가 각각 설치되고 LED(120)에 의해 광이 위쪽을 향하여 조사되는 구조로 되어 있다.
또한, 상기 구성체의 양측에는 라이트 가이드(110)가 설치되어 있다. 라이트 가이드(110)에 의해 액정 셀(10) 등의 좌우의 위치 결정이 행해지고 액정 셀(10) 등으로 이루어지는 구성체가 고정되어 있다. 라이트 가이드(110)의 하단에는 LED(120)로부터의 광이 도입되도록 되어 있다. 라이트 가이드(110)는 위쪽을 향하여 연장되고 그 상단은 위상차 필름(30)상에 있어서 위상차 필름(30) 안쪽을 향하여 굴곡되어 있다. 라이트 가이드(110) 상단부의 하측과 위상차 필름(30) 사이는 양면 테이프(112)로 고정되어 있다. 라이트 가이드(110) 상단부의 상측에는 제 2 편광 분리 수단으로서의 상편광 분리기(20)가 설치되고 라이트 가이드(110) 상단부의 상측과 상편광 분리기(20) 사이는 양면 테이프(111)로 고정되어 있다.
위상차 필름(30)상에서 양측의 라이트 가이드(110) 사이에는 도광판(130)이 설치되어 있다. 라이트 가이드(110)는 광학적으로 등방인 아크릴 수지로 구성되어 있다. LED(120)로부터의 광은 라이트 가이드(110)에 의해 상편광 분리기(20)와 위상차 필름(30) 사이로 유도되고, 라이트 가이드(110) 상단부의 선단부로부터 도광판(130)내에 도입되어 위상차 필름(30)측을 향하여 출사한다. 또한, 한 쪽에서는 도광판(130)은 상편광 분리기(20)측에서의 광을 위상차 필름(30)측에 투과시키고 위상차 필름(30)측에서의 광을 상편광 분할기(20)측에 투과시킨다.
다음에, 도 3을 참조하여 본 실시예의 액정 표시 장치(1)에서 사용하는 상편광 분리기(20) 및 하편광 분리기(50)를 예로 들어 설명한다.
하편광 분리기(50)는 다른 2개의 층(51)(A층) 및 (52)(B층)이 교대로 복수층적층된 구조를 갖고 있다. A층(51)의 X 방향의 굴절률(n AX)과 Y 방향의 굴절률(n AY)과는 다르다. B층(52) X 방향의 굴절률(n BX)과 Y 방향의 굴절률(n BY)과는 같다. 또한, A층(51)의 Y 방향의 굴절률(n AY)과 B층(51)의 Y 방향의 굴절률(n BY)과는 같다.
따라서, 이 하편광 분리기(50)의 표면(55)에 수직인 방향에서 하편광 분리기(50)에 입사한 광 중 Y 방향의 직선 편광의 광은 이 하편광 분리기(50)를 투과하여 하면(56)으로부터 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 출사한다. 또한, 반대로 하편광 분리기(50) 하면(56)에 수직인 방향에서 하편광 분리기(50)에 입사한 광 중 Y 방향의 직선 편광의 광은 이 하편광 분리기(50)를 투과하여 상면(56)으로부터 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 출사한다.
한편, A층(51)의 Z 방향에서의 두께를 tA, B층(52) Z 방향에서의 두께를 tB로 하고 입사광의 파장을 λ로 하면,
tA·n AX + tB·n BX = λ/2
이 되도록 함으로써 파장(λ)의 광으로서 하편광 분리기(50) 상면(55)에 수직인 방향으로부터 하편광 분리기(50)에 입사한 광 중 X 방향의 직선 편광의 광은 이 하편광 분리기(50)에 의해 X 방향의 직선 편광의 광으로서 반사된다. 또한, 파장(λ)의 광으로서 하편광 분리기(50) 하면(56)에 수직인 방향에서 편광 분리기(50)에 입사한 광 중 X 방향의 직선 편광의 광은 이 하편광 분리기(50)에 의해 X 방향의 직선 편광의 광으로서 반사된다.
그리고, A층(51)의 Z 방향에서의 두께(tA) 및 B층(52) Z 방향에서의 두께(tB)를 여러가지 변화시켜 가시광의 전파장 범위에 걸쳐 상기 수학식 1이 성립하도록 함으로써 단일색뿐 아니라 백색광 전부에 걸쳐 X 방향의 직선 편광의 광을 X 방향의 직선 편광의 광으로서 반사하고, Y 방향의 직선 편광의 광을 Y 방향의 직선 편광의 광으로서 투과시키는 편광 분리기가 얻어진다.
상기에 있어서는 하편광 분리기(50)를 예로 들어 설명하였지만 상편광 분리기(20)도 같은 구조이다.
한편, A층(51)의 구체적인 예로서는 복굴절성을 갖는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN :polyethylene naphthalate)를 5배 연장한 것을 사용하고, B층(52)의 구체적인 예로서는 복굴절성을 갖지 않는 나프탈렌 디 카복실산과 테레프탈산과의 코폴리에스테르(coPEN : copolyester of naphthalene dicarboxylic acid and terephthalic or isothalic acid)를 사용할 수 있다. 이 경우 A층(51)의 X 방향의 굴절률(n AX)은 1.88이 되고, Y 방향의 굴절률(n AY)은 1.64가 된다. 또한, B층(52)의 X 방향의 굴절률(n BX)과 Y 방향의 굴절률(n BY)은 모두 1.64가 된다.
이러한 편광 분리기는 특표평 9-506985호 공보(국제출원공보: WO/95/17692호) 및 국제출원공보: WO/95/27819호 등에 반사 편광자로서 개시되어 있고, 본 실시예에 있어서도 이 공보에 개시되어 있는 반사 편광자를 사용가능하다.
다음에, 도 4, 5를 참조하여 본 실시예의 액정 표시 장치(1)에서 사용하는 도광판(130)을 설명한다. 도 4는 개략 단면도이고 도 5는 개략 사시도이다.
도광판(130)은 투명한 평판(131)의 한 면(사출면)(134)에 돌기(132)를 구비하고 있다. 돌기(132)는 원주형이고 사출면(134)에 대하여 거의 평행한 면(저면(135))과 거의 수직인 면(측면(136))으로 구성되어 있다. 도광판(130)은 굴절률이 약 1.4 이상의 투명 재료로 형성된다. LED(121)로부터의 광속은 광선(122)이나 광선(123)에 나타나는 바와 같이 단면(137)으로부터 입사한 후, 도광판(130) 속에서 전반사를 되풀이하여 돌기(132) 측면(136)으로부터만 사출하기 때문에 피조명체(150)를 효과적으로 조명할 수 있다.
이와 같이 도광판(130)은 그 단면(137)에 입사한 광을 효율적으로 사출면(134)측에서 사출한다. 또한, 한 쪽에서는 면(133)으로부터의 광을 면(134)측에 투과시키고, 면(l34)으로부터의 광을 면(133)측에 투과시킨다.
도광판(130)을 형성하는 투명 재료로서는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 비정성 폴리올레핀 수지 등의 투명 수지, 유리 등의 무기 투명 재료 또는 그들의 복합체가 바람직하게 사용되지만, 본 실시예에서는 광학적으로 등방인 아크릴수지를 사용하였다. 두께는 0.3∼2mm이다. 돌기(132)의 크기는, 가시광의 파장이 약 380nm에서 700nm 정도로서 회절에 의한 영향이 발생하지 않기 때문에 5μm 정도 이상은 되어야 하고, 또한 돌기(132)부가 육안시 아무런 지장없을 정도의 크기이기 때문에 대략 300μm 이하가 바람직하다. 또한, 제조상의 편리성을 고려하면 돌기(132) 크기는 약 10μm 이상 l00μm 이하가 바람직하다. 또한 돌기(132) 높이와 폭(거의 원주이면 직경)의 비는 도광판(130)내에서의 광선은 평면 방향의 부각이 45도 이하이기 때문에 1대 1이하가 양호하며, 실제로는 20도 이하의 광선이 90% 이상을 차지하기 때문에 1대 2정도까지 충분한 성능을 발휘한다. 본 실시예에서는 돌기(132) 직경을 20μm, 높이를 15μm, 피치를 20μm으로 하였다.
또한, 위상차 필름(30)은 색 보상용 광학 이방체로서 사용하고 있고, STN 등의 액정(14)에서 발생하는 착색을 보상하기 위해서 사용하고 있다.
또한, PET 필름(70) 이면측에 설치된 Al 증착막(80)은 반사 수단으로서 기능하고 컬러 필터(60)에 의한 컬러 표시가 밝아진다.
다음에, 도 6, 도 7을 참조하여 본 실시예의 액정 표시 장치(1)의 동작을 설명한다.
본 실시예에 있어서는 액정(14)으로서 STN 액정 등을 사용하고 있지만, 여기서는 간단하게 액정(14)으로서 TN 액정을 사용한 경우를 예로 들어 설명한다.
도 6은 투과형 표시를 하는 경우 즉, LED(120)(도 2 참조)로부터의 광이 라이트 가이드(110)를 거쳐 도광판(130)에 입사시키는 경우를 도시하고 있다. 좌측을 전압 인가부(210)로 하고 오른쪽을 전압 무인가부(220)로 하고 있다.
우선, 라이트 가이드(110)로부터의 광으로서 상편광 분리기(20)에 도달하는 광을 생각하면 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 광은 지면에 평행한 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 상편광 분리기(20)를 관찰측에 투과한다. 한편, 지면에 수직인 방향의 직선 편광 성분의 광은 상편광 분리기(20)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사되어 액정 표시 소자 내부를 향하여 진행한다. 그리고, 액정 표시 소자의 내부에는 굴절률이 불연속인 경계면이 여러가지 존재하므로 그러한 굴절률이 불연속인 경계면에서 이 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 반사되고, 그 후 액정 표시 소자내에서 반사를 되풀이하여 어느 것은 상편광 분리기(20)를 통해 관찰측에 출사하게 되므로 라이트 가이드(110)로부터의 광을 이용하여 표시를 하는 경우에 상편광 분리기로서 편광판을 사용하는 경우와 비교하여 밝은 표시가 얻어진다. 물론 상편광 분리기(20)로서 편광판을 사용하는 경우라도 하편광 분리기(50)로서 반사 편광자를 사용하고 있기 때문에 종래에 비해 밝아진다.
다음에 라이트 가이드(110)로부터의 광이 TN 액정(14) 등을 통과함으로써 생기는 표시에 관해 설명한다.
우측 전압 무인가부(220)에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 자연광(221)이 TN 액정(14) 및 확산층(40)을 투과하고 TN 액정(14) 및 확산층(40)을 투과한 자연광 중 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광으로서 반사되며 TN 액정(14)에 의해 편광 방향이 90°편향되어 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광이 된다. TN 액정(14)을 출사한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(222)이 된다.
TN 액정(14) 및 확산층(40)을 투과한 광 중 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선신광의 광으로서 투과한다. 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 일부는 컬러 필터(60)에 의해서 반사되고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하고, 그 후 확산층(40)을 투과하여 TN 액정(14)에 의해 편광 방향이 90°편향되어 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광이 된다. TN 액정(14)을 출사한 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사되어 액정 표시 소자 내부를 향하여 진행하는 반사광(223)이 된다. 또한, 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 다른 일부는 컬러 필터(60)에 의해서 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, PET 필름(70) 이면에 설치된 Al 증착막(80)에 의해 반사되고, 그 후 재차 컬러 필터(60)에 의해 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하고, 그 후 확산층(40)을 투과하고 TN 액정(14)에 의해 편광 방향이 90°편향되어 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광이 된다. TN 액정(14)을 출사한 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하여 상편광 분리기(20)에 의해서 지면에 수직인 방향의 직선 편광 성분의 광으로서 반사되어 액정 표시 소자 내부를 향하여 진행하는 반사광(223)으로 된다.
이와 같이 전압 무인가시에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 광은 하편광 분리기(50)에 의해서 반사되어 출사광(222)으로서 출사되므로 밝은 표시가 얻어진다. 또한, 하편광 분리기(50)와 TN 액정(l4) 사이에는 확산층(40)을 설치하고 있으므로 하편광 분리기(50)로부터의 반사광이 경면 형상에서 백색 형상이 된다.
좌측 전압 무인가부(210)에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 광(211)이 TN 액정(l4) 및 확산층(40)을 투과하고 TN 액정(14) 및 확산층(40)를 통과한 자연광 중 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광으로서 반사되며 TN 액정(14)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과한다. TN 액정(14)을 투과한 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하여 상편광 분리기(20)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광으로서 반사되어 액정 표시 소자 내부를 향하여 진행하는 반사광(213)이 된다.
TN 액정(14) 및 확산층(40)을 투과한 광 중 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과한다. 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 일부는 컬러 필터(60)에 의해 반사되고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하며, 그 후 확산층(40)을 투과하며 TN 액정(14)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과한다. TN 액정(14)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(212)이 된다. 또한, 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 다른 일부는 컬러 필터(60)에 의해 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, PET 필름(70) 이면에 설치된 Al 증착막(80)에 의해 반사되고, 그 후 재차 컬러 필터(60)에 의해 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하며, 그 후 확산층(40)을 투과하고 TN 액정(14)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과한다. TN 액정(14)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(212)이 된다.
다음에, 도 7를 참조하여 반사형 표시를 하는 경우 즉, 외광이 액정 표시 장치(1)에 입사한 경우의 표시에 관해서 설명한다.
우측 전압 무인가부(220)에 있어서는 외광의 자연광(225)이 액정 표시 장치(1)에 입사하면 그 자연광(225)은 상편광 분리기(20)에 의해 지면에 평행한 방향의 직선신광의 광이 되고, 그 후 도광판(130)을 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하고, 그 후 TN 액정(14)에 의해 편광 방향이 90°편향되어 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광이 되어 확산층(40)을 투과한다. 확산층(40)을 투과한 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)에 의해 지면에 수직인 방향의 직선 편광의 광으로 하여 반사되고, TN 액정(l4)에 의해 편광 방향이 90°편향되어 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광이 된다. TN 액정(14)을 출사한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(226)이 된다.
이와 같이 전압 무인가시에 있어서는 외광의 자연광(225)으로부터의 광은 하편광 분리기(50)에 의해 반사되어 출사광(226)으로서 출사되므로 밝은 표시가 얻어진다. 또, 하편광 분리기(50)와 TN 액정(14) 사이에는 확산층(40)을 설치하고 있으므로 하편광 분리기(50)로부터의 반사광이 경면 형상에서 백색 형상이 된다.
좌측 전압 무인가부(210)에 있어서는 외광의 자연광(215)이 액정 표시 장치(1)에 입사하면 그 자연광(215)은 상편광 분리기(20)에 의해 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광이 되고, 그 후 도광판(130), TN 액정(14) 및 확산층(40)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과하고, 확산층(40)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과한다. 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 일부는 컬러 필터(60)에 의해 반사되고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하며, 그 후 확산층(40), TN 액정(14)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과한다. TN 액정(14)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(216)이 된다. 또한, 하편광 분리기(50)를 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광의 다른 일부는 컬러 필터(60)에 의해 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, PET 필름(70) 이면에 설치된 Al 증착막(80)에 의해 반사되고, 그 후 다시 컬러 필터(60)에 의해 흡수되면서 컬러 필터(60)를 투과하고, 그 후 하편광 분리기(50)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하고, 그 후 확산층(40)을 투과하며 TN 액정(14)을 편광 방향을 바꾸지 않고 투과한다. TN 액정(14)을 투과한 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광은 도광판(130)을 투과하고 상편광 분리기(20)를 지면에 평행한 방향의 직선 편광의 광으로서 투과하여 관찰측을 향하여 진행하는 출사광(216)이 된다.
이상과 같이 제 1 실시예에 의하면 우측 전압 무인가부(220)에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 자연광(221)은 하편광 분리기(50)에서 액정 표시 장치의 외부측(도 6에서는 지면의 상측)을 향하여 반사되고 상편광 분리기(20)를 투과하여 상편광 분리기(20)로부터 출사광(222)으로서 출사되고 (도 6 참조), 외광의 자연광(225)은 하편광 분리기(50)에서 액정 표시 장치의 외부측(도 7에서는 지면의 상측)을 향하여 반사되고 상편광 분리기(20)를 투과하여 상편광 분리기(20)로부터 출사광(226)으로서 출사되고 (도 7 참조), 어느 경우도 확산층(40)에 의해 경면 형상으로부터 백색 형상이 되어 상편광 분리기(20)로부터 관찰자측에 출사된다. 한편, 좌측 전압 인가부(210)에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 자연광(211)은 하편광 분리기(50)를 투과하고 컬러 필터(60)에서 착색되며 하편광 분리기(50)를 다시 투과하고 상편광 분리기(20)를 투과하여 상편광 분리기(20)로부터 출사광(212)으로서 출사되며(도 6 참조), 외광의 자연광(215)은 상편광 분리기(20) 및 하편광 분리기(50)를 투과하여 컬러 필터(60)로 착색되며 하편광 분리기(50) 및 상편광 분리기(20)를 다시 투과하여 상편광 분리기(20)로부터 출사광(216)으로서 출사되고(도 7 참조), 어느 경우도 컬러 필터(60)에 의해 착색되어 상편광 분리기(20)로부터 관찰자측에 출사된다. 따라서, TN 액정(14)의 on, off 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는 외광에 의한 표시와 라이트 가이드(110)로부터의 광에 의한 표시에서는 같아지고, 그 결과 외광에 의한 표시와 라이트 가이드(110)로부터의 광(LED (120)로부터의 광)에 의한 표시 사이에서는 상술한 포지티브·네거티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 전압 무인가시에 있어서는 라이트 가이드(110)로부터의 광(221)은 하편광 분리기(50)에 의해 반사되어 출사광(222)으로서 출사되고 (도 6 참조), 외광의 자연광(225)도 편광 분리기(50)에 의해 반사되어 출사광(226)으로서 출사되므로(도 7 참조) 밝은 표시가 얻어진다. 또, 하편광 분리기(50)와 TN 액정(14) 사이에는 확산층(40)을 설치하고 있으므로 하편광 분리기(50)로부터의 반사광이 경면 형상에서 백색형상이 된다.
또한, 상술과 같이 전압 무인가부(220)에 있어서는 하편광 분리기(50)에 의해서 반사된 광이 확산층(40)에 의해 산란되어 백색 형상의 출사광(222(도 6 참조) 또는 226(도 7 참조))가 되고, 전압 인가부(110)에 있어서는 하편광 분리기(50)를 투과한 광이 컬러 필터(60)에서 착색되어 컬러 출사광(2l2(도 6 참조) 또는 216(도 7 참조))이 되어 흰 바탕에 컬러 표시가 얻어지지만, 컬러 필터(60)에 흑을 사용하면 가시광 영역의 전파장이 흡수되므로 흰 바탕에 흑 표시로 된다.
또한, 반사판으로서 기능하는 Al 증착막(80)을 설치하고 있으므로 컬러 필터(60)에 의해 착색된 컬러 출사광(212 또는 216)이 밝아진다.
또, 하편광 분리기(50)의 투과축을 90°회전하여 전압 인가부와 전압 무인가부의 표시 상태를 반대로 할 수 있다. 즉, 외광하에서도 광원 점등하에서도 네거티브형 표시가 얻어진다.
본 실시예에서는 특히 도 2에 도시하는 바와 같이 도광판(130)은 상편광 분리기(20)와 위상차 필름(30) 사이에 배치되어 있다. 이와 같이 구성함으로 도광판(130)을 상편광 분리기(20)상에 배치하는 타입의 표시 장치에 비교하여 돌기(132)에 의한 저시각에서의 백탁(白濁)이나 흐려짐을 보기 어려운 이점이 있다.
또, 상기에 있어서는 간단하게 TN 액정(140)을 예로 들어 설명하였지만, TN 액정(140)을 대신하여 STN 액정이나 ECB (Electrically Controlled Birefringence) 액정 등의 다른 투과 편광축을 전압 등에 의해 바뀌어지는 것을 사용하여도 기본적인 동작 원리는 동일하다.
(제 2 실시예)
도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이 본 실시예의 액정 표시 장치(1001)에 있어서는 투과 편광축 가변 광학 소자로서 STN 액정을 갖는 액정 셀(1010)을 사용하고 있다. 액정 셀(1010) 상측에는 위상차 필름(1030) 및 제 2 편광 분리 수단의 일례로서의 상편광판(1020)이 순서대로 설치되어 있다. 액정 셀(1010) 하측에는 도광판(1130), 광 확산제 함입 점착제(1040), 제 1 편광 분리 수단의 일례로서의 하편광 분리기(1050)및 흑광 흡수판(1060)이 순서대로 설치되어 있다. 광 확산제 함입 점착제(1040)는 광 확산 효과와 점착 효과의 양쪽의 기능을 구비하고 있고, 도광판(1130)에 부착할 수 있다.
액정 셀(1010)에 있어서는 2장의 유리 기판(1011, 1012)과 실 부재(1013)에 의해 구성되는 셀내에 STN 액정(1014)이 봉입되어 있다. 액정 셀(1010)의 액정(1014)의 광학 이방성(△n)과 액정층 두께(d)의 크기(△n×d) 값을 1100nm 이상으로 하고 있고, 이 액정 셀(1010)에 대하여 프레임 제거 계조 구동 등 다른 3값 이상의 실효 전압을 인가함으로써 인가 실효 전압에 따라서 3색 이상의 다색 표시가 가능해진다. 또, 위상차 필름(1030)을 사용함으로써 액정(1014)에서 발생하는 착색을 보상하거나 백 표시를 포함하는 다색 표시가 가능해진다.
PCB 기판(1090)상에는 LED(1120)가 설치되고 LED(1120)에 의해 광이 위쪽을 향하여 조사되는 구조로 되어 있다. 또한, LED(1120)로부터의 광을 도입하기 위한 라이트 가이드(1110)가 PCB 기판(1090)상에 설치되어 있다. 또한, 라이트 가이드 (l110)에 의해 액정 셀(1010) 등의 좌우 위치 결정이 행하여짐과 동시에 액정 셀(1010) 등으로 이루어지는 구성체의 고정이 행해지고 있다. 라이트 가이드(1110)는 위쪽을 향하여 연장되며 그 중간에는 도광판(1130)이 삽입되어 있고, LED(1120)로부터 도입된 광이 도광판(l130)에 또한 도입된다. 또한, 라이트 가이드(1110) 상단은 상편광판(1020) 안쪽을 향하여 굴곡되어 있다. 라이트 가이드(1110) 상단부의 하측과 상편광판(1020) 사이는 양면 테이프(1112)로 고정되어 있다. 라이트 가이드(1110)는 투명 플라스틱판 등도 반사 기능을 갖는 불투명 플라스틱판으로 둘러싸인 공동도 된다. 또한, 라이트 가이드(1110)와 도광판(1130)과는 각각 부품을 조합할 수 있지만 일체적으로 형성형할 수 있다.
LED(1120)로부터의 광은 라이트 가이드(1110)에 의해 유도되어 도광판(1130)내에 도입된다. 도광판(1130)은 하편광 분리기(1050) 측에 광을 투과하도록 하편광 분리기(1050)측의 표면(하면)이 요철면이나 조면으로 형성되어 있고, 라이트 가이드(1110)로부터의 광을 하편광 분리기(1050)측을 향하여 출사한다. 또한, 한 쪽에서는 도광판(1130)은 액정 셀(1010)측에서의 광을 하편광 분리기(I050)측에 투과시켜 하편광 분리기(1050)측에서의 광을 액정 셀(1010)측에 투과시킨다.
하편광 분리기(1050)는 도 3과 같은 구조를 하고 있다.
도광판(1130)은 도 4, 5와 같은 구조를 하고 있을 수 있다. 또는 도광판(1130)은 그 밖의 형상으로서 도 9a와 같은 거의 반구 형상의 오목, 9b와 같은 원추형의 볼록, 9c와 같은 거의 반구형의 오목, 9d와 같은 원주형의 오목 등으로도 할 수 있다. 또한, 도광판(1130)의 표면 휘도가 균일하게 되도록 요철의 밀도 분포를 면내에서 바꿀 수 있다. 또한, 도광판은 표면이 상기 형상을 갖는 필름을 플라스틱 또는 유리 기판 등에 부착할 수 있다. 이 경우, 표면이 상기 형상을 갖는 필름의 굴절률과 플라스틱 또는 유리 기판 등의 굴절률이 거의 같은 것이 요망된다. 또한, 도광판(1130)은 이와 같이 그 표면에 요철이 형성되어 있기 때문에 광 확산판의 역할도 한다.
또한, 상술한 제 2 실시예의 변형예로서 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 라이트 가이드(1110)를 생략하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 여기에 도 10 및 도 11은 각각 변형예에서의 LED로부터 도광판에 광이 입사되는 지점을 확대하여 도시한 단면도이다. 즉, 도 10에 도시하는 바와 같이, 도광판(1l30)의 단부 하면에 대향 배치된 LED(1120)로부터 광(L1)을 도광판(1130)에 직접 입사하도록 구성할 수 있다. 이 경우, PCB 기판(1090)으로부터 세워 설치된 프레임(l090a)에 의해 도광판(1130), 아래 유리판(1012) 등을 고정하면 된다. 혹은 도 11에 도시하는 바와 같이 도광판(1130′) 단면에 대향 배치된 LED(1120′)로부터 광(L2)을 도광판(1130′)에 직접 입사하도록 구성할 수 있다. 이 경우, PCB 기판(1090)으로부터 세워 설치된 프레임(1090b)에 의해 LED(1120′)를 고정함과 동시에 PCB 기판(1090)으로부터 세워 설치된 프레임(1090c)에 의해 도광판(1130′), 아래 유리판(1012) 등을 고정하면 된다.
전술한 제 1 실시예의 변형예로서 도 12에 도시하는 바와 같이, 라이트 가이드(110)를 생략하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 여기에, 도 12a는 변형예에서의 LED로부터 전광판에 광이 입사되는 지점을 확대하여 도시한 LED의 레벨에서 절단한 수평 단면도이고, 도 12b는 도 12a의 A-A' 단면도이다. 즉, 도 12a 및 도 12b에 도시하는 바와 같이, 도광판(130′) 단면에 대향 배치된 LEO(120′)에서 광(L3)을 전광판(130′)에 직접 입사하도록 구성할 수 있다. 이 경우, PCB 판(1090)으로부터 세워 설치된 프레임(1090d)에 의해 LED(1120′), 도광판(130′) 등을 고정하면 된다. 이 변형예에서는 특히, 라이트 가이드(110)가 없고 또한 LED(120′)를 수용하도록 도광판(130′)에 오목부가 형성되어 있으므로 LED(l20′)의 광 이용 효율이 향상된다.
이상 설명한 바와 같이 제 2 실시예에 의하면 라이트 가이드(1110)로부터의 광은 하편광 분리기(1050) 위쪽으로부터 조사되고 또한 외광도 하편광 분리기(1050) 위쪽으로부터 조사되므로 제 1 실시예와 같이 액정(1014)의 on, off 상태에 따라서 얻어지는 표시 상태는 외광에 의한 표시와 라이트 가이드(1110)로부터의 광에 의한 표시에서는 같아진다. 그 결과, 외광에 의한 표시와 라이트 가이드(1110)로부터의 광(LED(1120)로부터의 광)에 의한 표시 사이에서는 상술한 포지티브·네거티브 반전의 문제는 생기지 않는다.
또한, 제 1 실시예의 경우와 같이 전압 무인가시에 있어서, 밝은 백색 표시가 얻어지고 전압 인가시에는 계조 구동에 의해 색 순도가 좋은 다색 표시가 얻어진다. (제 3 실시예)
도 13은 본 발명의 제 3 실시예의 액정 표시 장치의 일부를 설명하기 위한 개략도이다. 즉, 도 8의 도광판(1130) 및 LED(1120)의 위치 및 하편광 분리기(1050)의 투과축을 도시하고 있다. 또, 1132는 돌기를 도시하고 있다.
제 3 실시예에서는 특히 상기 제 2 실시예의 구성에 있어서 하편광 분리기(1050)의 투과축(1051)을 LED(1120)가 나란히 하는 방향(1121)에 대하여 수직에 가까운 방향에 배치한다. 제 3 실시예에서의 그 밖의 구성에 관해서는 도 8에 도시한 제 2 실시예의 경우와 같다.
이와 같이 하편광 분리기(1050)를 배치하면 LED 점등시보다 밝아졌다. 즉, 전광판(1130)으로부터 출사하는 광은 전광판(1130)내를 통과할 때에 편광하여 LED(1120)가 나란하게 되어 있는 방향(1121)의 편광이 강하다. LED(1120)가 나란하게 되어 있는 방향(1121)의 광을 하편광 분리기(1050)에 의해 액정(1014)측에 반사하면 표시가 효율적으로 밝아진다. 따라서, LED(1120)가 나란히 되어 있는 방향(1121)에 하편광 분리기(1050)의 반사축 방향이 만날 수 있고, 바꾸어 말하면 방향(1121)에 대하여 하편광 분리기(1050)의 투과축(1051)을 수직으로 배치할 수 있다. LED(1120)가 나란히 하는 방향(112l)과 투과축(1051)이 이루는 각(θ)을 60∼90°로 하는 것이 좋다.
(제 4 실시예)
제 4 실시예에서는 상기 제 2 실시예에 있어서 특히 도광판(1130)에 스미또모 화학제 루미스티를 사용했다. 제 4 실시예에서의 그 밖의 구성에 있어서는 도 8에 도시한 제 2 실시예의 경우와 같다.
스미또모 화학제 루미스티는 필름내에 굴절률이 다른 층이 약 3μm 간격으로 배치되어 있고 이 구조에 의해 광의 회절 현상이 생겨 광이 확산한다. 층 구조를 조정함으로써 확산광의 방향을 제어할 수 있기 때문에 광의 출사각을 입사각과는 다르게 하는 특성을 갖고 있다. 이것에 의해 도광판(1130)에 측면에서 입사한 광을 표면에서 출사할 수 있다.
따라서, 상기 제 2 실시예와 같은 효과가 있다.
(제 5 실시예)
도 14는 본 발명의 제 5 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
제 5 실시예에서는 상기 제 2 실시예에 있어서, 광 확산제 함입 점착제(1040)를 생략하고 대신에 도광판(1130) 위에 광 확산판(1041)을 설치하였다. 제 4 실시예에서의 그 밖의 구성에 관해서는 도 8에 도시한 제 2 실시예의 경우와 같다.
제 5 실시예에 의하면 상기 제 2 실시예와 같은 효과 외에 광 확산판(1041)에 의해 상기 제 2 실시예에서 약간 눈에 띈 점등 표시부의 음영이 눈에 띄지 않게 되었다. 이것은 확산층이 액정층에 가깝기 때문이다.
(제 6 실시예)
도 15는 본 발명의 제 6 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
제 6 실시예에서는 상기 제 5 실시예에 있어서, 아래 유리 기판(1012)의 투명 전극 라인(1016)에 맞추어 위쪽 유리 기판(1011)의 투명 전극 라인(1015)상에 적·녹·청의 컬러 필터(1017)가 설치되어 있다. 단, 액정 셀(1010)의 액정(1014) 광학 이방성(△n)과 액정층 두께(d)의 크기(△n×d) 값을 860nm으로 변경하고, 위상차 필름(1030)을 사용함으로써 색 보상을 하였다. 이 액정 셀(1010)을 프레임 제거 계조 구동을 하였다. 제 6 실시예에서의 그 밖의 구성에 관해서는 도 14에 도시한 제 5 실시예의 경우와 같다.
이와 같이 구성함으로써 외광때도 LED 점등때도 밝은 풀컬러(full color) 표시가 얻어졌다.
또한, 아래 유리 기판(1012) 대신에 두께가 0.12mm 이하의 얇은 플라스틱 필름으로 하면 색 순도가 높은 밝은 풀컬러 표시가 얻어졌다.
(제 7 실시예)
도 16은 본 발명의 제 7 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
제 7 실시예에서는 상기 제 5 실시예에 있어서 흑광 흡수판(1060) 대신에 형광체(1065)가 설치되어 있다. 제 7 실시예에서의 그 밖의 구성에 관해서는 도 14에 도시한 제 5 실시예의 경우와 같다.
형광체(1065)에 의해 외광때도 LED 점등때도 액정 전압 무인가부는 형광체가 밝게 비치기 때문에 더욱 밝은 표시가 얻어졌다.
(제 8 실시예)
도 17은 본 발명의 제 8 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 17에 있어서, 액정 표시 장치는 상편광판(2001)과 액정 패널(2002), 광 확산층(2003), 편광 분리기(2004) 및 광 흡수체(2005)를 순차로 적층하고, 광 확산층(2003) 측방에 광원(2006)을 설치한 구성이다. 광원(2006) 주위에는 반사판(2006a)이 설치되어 있다.
상편광판(2001)으로서는 도 8에 도시한 제 2 실시예에서의 상편광판(1020)과 같은 것을 사용할 수 있다. 또한 액정 패널(2002)은 유리 등으로 이루어지는 한쌍의 기판(2021, 2022) 사이에 액정층(2023)을 개재시킨 구성이고, 그 액정층(2023)으로서는 소위 TN형이나 STN형 기타 종래 공지의 각종 액정을 사용할 수 있다.
광 확산층(3)은 도 8에 도시한 제 2 실시예에서의 도광판(1130)과 동일하게 광원(2006)으로부터의 광을 액정 패널(2002)과 편광 분리기(2004) 사이로 유도하는 기능과 동시에 광을 확산하는 기능을 갖는다.
광 확산층(2003)으로서는 광을 확산할 수 있는 재질이면 적절한데, 예를 들면 유백색의 아크릴 수지나 폴리카보네이트 수지 등으로 이루어지는 플라스틱판이나 투명 또는 반투명의 플라스틱판 등을 사용할 수 있다. 그 광 확산층(2003)의 두께는 엷게 하면 시차를 적게 할 수 있고, 반대로 어느 정도 두껍게 하면 표시 화소등의 음영이 멀어져 그다지 장애가 되지 않는다. 시차를 적게 하기 위한 광 확산층(2003)의 두께는 1.2mm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.8mm 이하로 하면 좋다. 반대로, 두껍게 하여 음영이 장애가 되지 않는 목표로서는 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 광 확산층(2003)의 굴절률을 크게 할 수 없기 때문에 0.2mm 이하로 하면 광이 위쪽 또는 아래쪽으로 가지 않는다. 따라서 0.2mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이상의 점을 감안하여 광 확산층(2003)의 두께를 적당히 설정하면 된다.
또한, 광 확산층(2003)에는 필요에 따라서 이하와 같은 처리를 실시하면 광의 발광 효율을 높일 수 있다. 즉, 예를 들면 도 18a와 같이 광 확산층(2003) 표면(2003a), 특히 상하 양면 또는 그 어느 한 쪽 면을 거칠게 한다(조면으로 한다). 도 18b과 같이 광 확산층(2003)내에 광 확산층(2003)과 굴절률이 다른 수지 비즈(2003b)를 충전한다. 또는 도 18c와 같이 광 확산층(2003) 표면(2003c)에 요철을 형성한다. 또는 그 요철 형상은 도 19a와 같은 각기둥 형상이나 원주 형상, 도 19b와 같은 원추 형, 또는 도 l9c와 같은 거의 반구 형상 등으로 할 수 있다. 상기의 처리를 실시하는 경우에 상기 처리의 어느 것인가의 편성으로 한 면씩 형성할 수 있다.
또한 상기의 광 확산층(2003) 측방에 배치되는 광원(2006)으로서는, 예를 들면, 선 형상의 냉음극관 등을 사용할 수 있으며, 선 형상 광원에 한하지 않고 LED와 같은 점 광원을 사용할 수도 있다. 또한 도면의 경우는 광 확산층(2003)의 일측방에 설치하였지만, 양측방 또는 광 확산층 측방의 전주(全周)에 설치할 수도 있다.
또한, 광 흡수체(2005)로서는, 예를 들면 광흡수성이 좋은 흑색의 플라스틱 필름이나 시트 등을 사용할 수 있으며 그 재질 등은 적당하다.
이상 설명한 바와 같이 제 8 실시예에서는 액정 패널(2002)과 편광 분리기(2004) 사이에 도광판으로서도 기능하는 광 확산층(2003)을 설치하고 광 확산층(2003) 측방에 설치한 광원(2006)으로부터 광 확산층(2003)내에 광을 도입하여 광 확산층(2003)을 발광시키도록 했으므로, 상술한 제 2 실시예의 경우와 같이 그 발광시에는 투과형 표시가 가능해지고, 비발광시에는 반사형 표시가 가능해지며 더구나 그 양형의 표시에서 포지티브·네거티브 반전하지 않고 양호하게 표시하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에서 사용하는 액정 패널(2002)의 기판(2021, 2022) 재질로서는 상기와 같은 유리에 한정하지 않고 플라스틱판이나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있고, 그러한 재질의 기판을 사용하면 얇고 가벼운 액정 패널이 얻어질 뿐 아니라 진동 등이 기계적인 파괴력에 대하여 강해지고 곡면 표시가 가능해지는 등의 이점이 있다.
또한, 본 발명의 편광 분리기(2004)로서는 상기와 같은 반사 편광자(도 3 참조) 이외에도 예를 들면 콜레스테릭 액정층과 (1/4)λ판을 조합한 것, 브류스터(Brewster) 각을 이용하여 반사 편광과 투과 편광으로 분리하는 것 (SID 92 DIGEST 제427페이지 내지 제429페이지), 홀로그램을 이용하는 것, 국제 공개된 국제출원(국제출원공개: WO95/27819호 및 WO95/17692호)에 개시된 것 등을 사용 할 수 있다. 또한, 이들 각종 편광 분리기는 상술 및 후술의 각 실시예에 있어서도 동일하게 반사 편광자 대신에 이용하는 것이 가능하다.
또한, 광 흡수체(2005)는 흑색에 한정하지 않고, 예를 들면 그 광 흡수체(2005)에서 흡수하는 광의 파장을 변화시킴으로 점등색(비점등색)의 색을 임의로 바꿀 수 있다. 또한, 광원의 색을 적, 청 등으로 함으로 반사로 액정 패널을 볼 때와 광원을 사용하여 볼 때 표시 화면의 인상을 변화시킬 수 있고 의장성이 있는 표시가 가능해진다. 또한, 광 흡수체(2005)를 한색이 아니라 전극 패턴에 맞추어 색을 붙임으로써 부분적인 컬러 표시가 가능해진다.
(제 8 실시예의 변형예)
또한, 제 8 실시예의 액정 표시 장치는 상기 이외에도 적시 변경가능하고, 예를 들면 액정 패널(2002)에서 생기는 착색을 해소하기 위한 위상차판 혹은 위상차 필름을 구비한 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다. 이하, 제 8 실시예의 변형예를 도 20에서 도 26을 참조하여 설명한다.
도 20은 상편광판(200l)과 액정 패널(2002) 사이에 위상차판(2007)을 개재시킨 예를 도시한다. 위상차판(2007)으로서는 종래 공지의 각종 재질의 것이 사용가능하고, 다른 구성은 제 8 실시예와 같다.
도 21은 액정 패널(2002)과 광 확산층(2003) 사이에 위상차판(2007)을 개재시킨 예를 도시한다. 위상차판(2007)으로서는 종래 공지의 각종 재질의 것이 사용가능하고 다른 구성은 제 8 실시예와 같다.
도 22는 액정 패널(2002) 하측 기판(2022)을 광 확산층으로서 겸용시키도록 한 예를 도시한다. 상기와 같이 하측기판(2022)을 광 확산층에 겸용시키면 광 확산층을 별도로 설치할 필요가 없어져 액정 표시 장치를 얇게 할 수 있다. 또한 그것에 의해 시차를 작게 하는 것이 가능해진다.
도 23은 액정 패널(2002)과 편광 분리기(2004) 사이에 광 확산층(2031)을, 또한 편광 분리기(2004)와 광 흡수체(2005)사이에 광 확산층(2032)를 각각 설치하고, 각 광 확산층(2031, 2032) 일측방에 각각 광원(206l, 2062)과 반사판(206la, 2062a)을 설치한 예를 도시한다. 이 구성에 있어서, 상측의 광원(2061)을 점등시켜 투과형으로서 사용한 경우에는 포지티브·네거티브가 반전하지 않으므로 반사형과 같은 표시가 되지만, 하측의 광원(2062)을 점등시켜 투과형으로서 사용한 경우에는 포지티브·네거티브 반전이 일어나고, 반사때와 반대 표시가 된다. 즉, 광원(2061, 2062)의 선택적 전환으로 흑백 등의 표시 모드를 반전시키는 것이 가능해지고, 종래 표시 모드를 반전시키기 위해 행해 온 신호 데이터를 반대로 하거나 편광판 축을 90°꺽는 등의 처리는 불필요해진다. 또한, 광원(2061, 2062)의 발광색을 바꿈으로 의장성이 있는 표시도 가능해진다.
도 24는 액정 패널(2002) 상하 양측에 편광 분리기(2004a, 2004b)를 배치한 예이다. 상측 편광 분리기(2004a)는 편광판(2001)과 위상차판(2007) 사이에 배치되고 상측 편광 분리기(2004a)와 편광판(2001)의 투과축을 갖추어 배치함으로써 광원(2006) 점등시에는 위쪽을 향하는 광이 하측으로 반사하여 광양이 증가하여 액정 표시 장치가 보다 밝아진다.
도 25는 표면측에 위상차판(2002), 하면측에 편광 분리기(2004)를 갖는 복수개의 액정 패널(2002)을 편광판(2001)과 광 흡수체(2005) 사이에 배치함과 동시에, 상측 액정 패널(2002)과 편광 분리기(2004) 사이에 광 확산층(2003)을 개재시켜 광 확산층(2003) 측방에 광원(2006)과 반사판(2006a)을 설치한 예를 도시한다. 이와 같이 액정 패널을 복수개 설치하면, 예를 들면 복수색의 멀티 컬러 표시 등이 가능해진다.
도 26은 액정 패널(2002)내의 액정층(2023)와 기판(2022) 사이에 컬러 필터(2024)를 설치한 예를 도시한다. 컬러 필터(2024)의 위치는 액정층(2023)과 기판(202l) 사이가 양호하다. 이렇게 하면 반사때는 밝고 어두운 곳에서는 광원을 점등함으로써 포지티브·네거티브 반전이 없는 컬러 표시를 얻을 수 있다.
(제 9 실시예)
도 27은 본 발명의 제 9 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략 단면도이다. 제 9 실시예에서는 상 편광 분리기와 하 편광 분리기 사이에 광을 도입하는 구성에 특징이 있고, 그 밖의 구성에 관해서는 상술한 각 실시예의 경우와 같다. 이 때문에, 광 도입부의 구성에 관해서 설명함과 동시에 그 밖의 구성에 관한 설명은 생략한다. 도 27은 특히 광 도입부의 개략 단면도이다.
도 27에 있어서 제 9 실시예에서는 상술한 제 8 실시예 등과 같은 한쌍의 기판(2021, 2022)간에 액정층(2023)을 개재시킨 구성을 갖는 액정 패널(2002)(도 17 및 도 20에서 도 26 참조) 하측에 스페이서(2107)를 개재하여 표면을 거칠게 한 유리판(2108)이 대향 배치되어 있다. 스페이서(2107)에 의해 기판(2022)과 유리판(2108) 사이에 만들어지는 공간(공기층)(2110) 끝에 LED 등의 광원(2106)이 설치되어 있고, 광원(2l06)으로부터의 광이 공간(2110)에 도입되도록 구성되어 있다. 또한, 유리 기판(2107) 하측에는 상술한 제 8 실시예 등과 같은 광 확산층(2003) 및 하편광 분리기(2004) (도 17 및 도 20에서 도 26 참조)가 배치되어 있다.
제 9 실시예에 의하면 광원(2106)에서 공간(2110)에 도입된 광은 도면중 화살표(L4)로 나타낸 바와 같이 유리판(2108)이 거친 상면을 통하여 유리판(2l08)에 입사하고, 광 확산층(2003)을 통하여 편광 분리기(2004)에 의해 선택적으로 반사된다. 이 반사광은 유리판(2108) 및 공간(21l0)을 투과하여 액정 패널(2002) 하측으로부터 입사한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 상술한 각 실시예에 있어서 상편 및 하편광 분리기 사이에 광을 도입하는 도광판 대신에 스페서(2107)에 의해 형성된 공간(2110)을 사용하여 광을 도입할 수 있다.
(제 10 실시예)
도 28은 본 발명의 제 10 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 광 도입부의 개략 단면도이다.
도 28에 도시하는 바와 같이, 제 10 실시예는 상술한 제 9 실시예의 구성에 있어서 액정 패널(2002′) 하측 기판(2022′)의 하면도 거칠게 형성되어 있고, 그 밖의 구성에 관해서는 도 27에 도시한 제 9 실시예의 경우와 같다.
제 10 실시예에 의하면 광원(2106)으로부터 공간(2110)에 도입된 광은 도중 화살표(L5)로 나타낸 바와 같이, 한 쪽에서 유리판(2108)의 거친 표면을 통하여 유리판(2108)에 입사하고 광 확산층(2003)을 통하여 편광 분리기(2004)에 의해 선택적으로 반사된다. 다른 쪽에서 기판(2022′)의 거친 하면을 거쳐 액정 패널(2002)에 하측으로부터 입사한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 상술한 각 실시예에 있어서 상편 및 하편광 분리기 사이에 광을 도입하는 도광판 대신에 스페서(2107)에 의해 형성된 공간(2110)을 사용하여 광을 도입할 수 있다.
(제 11 실시예)
도 29는 본 발명의 제 11 실시예의 액정 표시 장치를 설명하기 위한 광 도입부의 개략 단면도이다.
도 29에 도시하는 바와 같이, 제 11 실시예는 상술한 제 10 실시예의 구성에 비해 기판(2022′) 하면을 거칠게 형성하는 대신에 표면이 거칠게 형성된 필름(2111)을 적어도 거친 면이 하측에 오도록 기판(2022) 하면에 부착하고, 또한 유리판(2108) 상면을 거칠게 형성하는 대신에 표면이 거칠게 형성된 필름(2112)을 적어도 거친 면이 상측에 오도록 유리판(2108′) 상면에 부착하여 구성하는 점이 다르다. 그 밖의 구성에 관해서는 도 28에 도시한 제 10 실시예의 경우와 같다.
제 11 실시예에 의하면 광원(2106)으로부터 공간(2110)에 도입된 광은 도중 화살표(L6)로 나타낸 바와 같이, 한 쪽에서 필름(2112)을 통하여 유리판(2108′)에 입사하고, 광 확산층(2003)을 통하여 편광 분리기(2004)에 의해 선택적으로 반사된다. 다른 쪽에서 필름(2111)을 통하여 액정 패널(2002) 하측으로부터 입사한다.
이와 같이 본 실시예에 의하면 상술한 각 실시예에 있어서 상편 및 하편광 분리기 사이에 광을 도입하는 도광판 대신에 스페서(2107)에 의해 형성된 공간(2110)을 사용하여 광을 도입할 수 있다.
또한, 상술한 제 9에서 제 11 실시예에 있어서, 유리판(2108), 기판(2022′), 필름(2111′ 및 2112′)의 거친 면은 도 4, 도 5, 도 9, 도 10, 도 18 및 도 19 등을 참조하여 상술한 도광판이나 광 확산층과 동일하게 각종 요철 형상을 갖는 면이어도 좋다.
이상의 각 실시예는 일례이고 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 범위에서 적시 변경가능하다. 예를 들면 도 22에서 도 26의 각 실시예에 있어서는 위상차판을 갖지 않는 것에도 각각 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 각 실시예에 있어서 광 확산층으로서는 광학적 이방성이 있으면 착색 이 되버리므로, 통상은 이방성이 없는 것을 사용하지만 의도적으로 광학적 이방성을 갖게할 수 있다. 예를 들면, 도 21에 있어서 위상차판(2007) 대신에 광학 이방성을 갖는 광 확산층(2003)으로 겸용할 수 있다. 혹은, 도 21에 있어서 위상차판(2007)에 광학 이방성을 갖는 광 확산층(2003)을 사용함으로써 액정 패널의 착색 해소 효과를 높일 수 있다.
또한, 각 실시예에서의 액정 표시 장치의 제조 순서 등은 적당하지만, 광원을 광 확산층 측면에 설치함에 있어서는 판 형상의 광 확산층에 편광 분리기를 부착한 후에 그 광 확산층 측면에 광원을 설치하면 된다. 광 확산층에 돌기 등이 나와 있으면 편광 분리기를 부착하는 것이 곤란해 지기 때문이다.
또한, 각 실시예와 같은 액정 표시 장치를 예를 들면 도 30a에 도시하는 휴대 전화(3000) 표시부(3001)에 적용하면 밝은 장소에서는 반사형 표시에 의해 어두운 장소에서는 투과형 표시에 의해 표시 품질이 좋은 에너지 절약형 휴대 전화를 실현할 수 있다. 도 30b에 도시하는 바와 같은 손목 시계(3100) 표시부(3101)에 적용하면 밝은 장소에서는 반사형 표시에 의해 어두운 장소에서는 투과형 표시에 의해 표시 품질이 좋은 에너지 절약형 손목 시계를 실현할 수 있다. 또한, 도 30c에 도시하는 바와 같은 퍼스널컴퓨터(3200)의 표시 화면(3201)에 적용하면 밝은 장소에서는 반사형 표시에 의해 어두운 장소에서는 투과형 표시에 의해 표시 품질이 좋은 에너지 절약형 퍼스널 컴퓨터를 실현할 수 있다.
이상 도 30에 도시한 전자 기기 외에도 액정 텔레비젼, 뷰 파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 전자 수첩, 전자식 탁상 계산기, 워드프로세서, 엔지니어링 워크스테이션(EWS), 텔레비젼 전화, POS단말, 터치패널를 구비한 장치 등의 전자 기기에도 본 실시예의 액정 표시 장치를 적용가능하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 각 실시예에 의하면 제 1 편광 분리 수단은 반사 편광자로 이루어져 반사광을 표시에 이용하므로 편광판이나 반투과 반사판등을 사용하는 종래의 표시 장치와 비교해 밝은 표시가 얻어진다.
또한, 본 발명의 각 실시예에서는 제 1 편광 분리 수단과 제 2 편광 분리 수단 사이에 광을 입사하므로, 반사형 표시 때도 투과형 표시 때도 제 1 편광 분리 수단 에 대하여 상측으로부터의 광의 입사가 된다. 이 때문에, 상술한 본원 출원인이 특원평 8-245346호에서 제안한 표시 장치와 같이 포지티브·네거티브 반전하는 현상이 생기지 않는다. 또한, 라이트 가이드나 도광판을 사용하므로 광원의 배치 위치 자유도가 증가하고 표시 장치의 설계 자유도가 증가한다.
본 발명에 따른 표시 장치는 액정 장치를 투과 편광축 가변 수단으로서 사용하여 밝은 장소에서도 어두운 장소에서도 보기 쉬운 표시 장치로서 이용가능하고, 또한 액정 장치 이외의 투과 편광축 가변 수단을 사용한 표시 장치로서 이용가능하다. 또한, 본 발명에 따른 전자 기기는 이러한 표시 장치를 사용하여 구성되어 밝은 장소에서도 어두운 장소에서도 고품질의 화상 표시를 할 수 있는 에너지 절약형 전자 기기 등으로서 이용가능하다.

Claims (40)

  1. 투과 편광축을 가변하는 투과 편광축 가변 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 일방측에 배치되어 있어 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 1 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 제 1 편광 분리 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 타방측에 배치되어 있어 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사 또는 흡수하는 제 2 편광 분리 수단과,
    상기 제 1 및 제 2 편광 분리 수단의 사이로부터 광을 입사시키는 광원 수단을 구비하고,
    상기 광원 수단은 광원과, 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 출사시키는 투광성의 도광판과, 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 유도하는 라이트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단은 상기 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 1 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1층과, 상기 제 1층의 복수의 굴절율 중의 어느 하나에 실질적으로 같은 굴절율을 갖는 동시에 복굴절성을 갖지 않은 제 2층이 교대로 적층된 적층체로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 편광 분리 수단은 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 반사 편광자로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사 편광자는 복굴절성을 갖는 제 1층과, 상기 제 1층의 복수의 굴절율 중의 어느 하나에 실질적으로 같은 굴절율을 갖는 동시에 복굴절성을 갖지 않은 제 2층이 교대로 적층된 적층체로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 편광 분리 수단은 상기 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과 직교하는 방향의 직선 편광 성분의 광을 흡수하는 편광판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단의 반대측에 배치되어 있고, 상기 제 1 편광 분리 수단으로부터의 광 중 소정의 파장 영역의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단을 향해 출사시키는 광학 소자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 소자는 상기 제 1 편광 분리 수단으로부터의 광 중 상기 소정의 파장 영역 이외의 가시광 영역의 광을 흡수하고, 상기 소정의 파장 영역의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단을 향해 부분적으로 반사 가능함과 동시에 상기 소정의 파장 영역의 광을 부분적으로 투과 가능한 광학 소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 광학 소자는 컬러 필터로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 광학 소자에 대하여 상기 제 1 편광 분리 수단과 반대측에 배치되어 있고, 적어도 상기 소정의 파장 영역의 광을 상기 광학 소자를 향해 반사 가능한 반사 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단에 대하여 상기 투과 편광축 가변 수단의 반대측에 배치되어 있고, 상기 제 1 편광 분리 수단으로부터의 광 중 가시광 영역의 광을 흡수하는 광학 소자를 더 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 광학 소자는 흑색의 광 흡수체로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투광 편광축 가변 수단 사이에, 투광성의 광확산층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 광확산층의 표면은 요철면 또는 거친면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 광확산층은 광확산성을 갖는 입상체를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 라이트 가이드의 일단(一端)이 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 위치하여, 상기 제 2 편광 분리 수단이 상기 라이트 가이드에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단이 상기 라이트 가이드에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판은 투광성의 평판과, 상기 평판의 적어도 상기 투과 편광축 가변 수단측에 형성되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 출사하기 위한 요철부를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 요철부는 이산적으로 형성된 복수의 돌기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 돌기물의 크기를 5 내지 300μm로 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판이 광학적으로 거의 등방성을 나타내는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판이 광학적으로 1축성 또는 2축성을 나타내는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  25. 투과 편광축을 가변하는 투과 편광축 가변 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 일방측에 배치되어 있어 제 1 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 1 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사하는 제 1 편광 분리 수단과,
    상기 투과 편광축 가변 수단의 타방측에 배치되어 있어 제 2 방향의 직선 편광 성분의 광을 투과시킴과 동시에 상기 제 2 방향과는 다른 소정 방향의 직선 편광 성분의 광을 반사 또는 흡수하는 제 2 편광 분리 수단과,
    상기 제 1 및 제 2 편광 분리 수단의 사이로부터 광을 입사시키는 광원 수단을 구비하고,
    상기 광원 수단은 광원과, 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 제 1 편광 분리 수단측으로 출사시키는 투광성의 도광판과, 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 유도하는 라이트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  26. 삭제
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 라이트 가이드의 일단(一端)이 상기 제 2 편광 분리 수단 위에 위치하고, 상기 제 2 편광 분리 수단이 상기 라이트 가이드에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단이 라이트 가이드에 의해서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  29. 제 25 항에 있어서, 상기 도광판은 투광성의 평판과, 상기 평판의 적어도 상기 제 1 편광 분리 수단측에 형성되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단측에 출사하기 위한 요철부를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 요철부는 이산적으로 형성된 복수의 돌기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 돌기물의 크기를 5 내지 300μm로 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  32. 제 25 항에 있어서, 상기 도광판이 광학적으로 거의 등방성을 나타내는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  33. 제 25 항에 있어서, 상기 도광판이 광학적으로 1축성 또는 2축성을 나타내는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  34. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 도광판이 점착제로써 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 점착제가 투광성의 광확산층을 겸하고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  36. 제 1 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 투과 편광축 가변 수단이 액정을 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 액정이 TN액정, STN 액정 또는 ECB 액정인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  38. 제 1 항 또는 제 25 항에 따른 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기.
  39. 투과 편광축 가변 광학 소자와,
    상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 일방측에 배치되어 있고, 반사에 의해 편광 분리를 행하는 형태의 제 1 편광 분리기와,
    상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 타방측에 배치되어 있고, 반사 또는 흡수에 의해 편광 분리를 행하는 형태의 제 2 편광 분리기와,
    상기 제 1 및 제 2 편광 분리기의 사이로부터 광을 입사시키는 광원을 구비하고,
    상기 광원 수단은 광원과, 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 2 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 투과 편광축 가변 수단측으로 출사시키는 투광성의 도광판과, 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 유도하는 라이트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  40. 투과 편광축 가변 광학 소자와,
    상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 일방측에 배치되어 있고, 반사에 의해 편광 분리를 행하는 형태의 제 1 편광 분리기와,
    상기 투과 편광축 가변 광학 소자의 타방측에 배치되어 있고, 반사 또는 흡수에 의해 편광 분리를 행하는 형태의 제 2 편광 분리기와,
    상기 제 1 및 제 2 편광 분리기의 사이로부터 광을 입사시키는 광원을 구비하고,
    상기 광원 수단은 광원과, 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이에 배치되어 있고 상기 광원으로부터의 광을 상기 제 1 편광 분리 수단과 상기 투과 편광축 가변 수단 사이로 유도함과 동시에 적어도 상기 제 1 편광 분리 수단측으로 출사시키는 투광성의 도광판과, 상기 광원으로부터의 광을 상기 도광판으로 유도하는 라이트 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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