專利名稱：顯示元件及使用它的電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及顯示元件，特別是涉及反射型液晶顯示元件。
在現(xiàn)有的利用使TN(Twisted Nematic)液晶或STN(Super-Twisted Nematic)液晶等的偏振光軸旋轉的透射偏振光軸可變光學元件的液晶顯示元件中，采用將該透射偏振光軸可變光學元件夾在2個偏振片之間的結構，所以光的利用效率低，特別是在反射型的情況下，存在顯示暗的問題。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在利用透射偏振光軸可變光學元件的顯示元件中，能獲得亮的顯示的顯示元件。
首先，參照圖1、圖2說明本發(fā)明的原理。
圖1、圖2是說明本發(fā)明的原理用的圖。這些圖所示的液晶顯示元件是說明本發(fā)明的原理用的，當然，本發(fā)明不限定于這些圖所示的液晶顯示元件。
首先參照圖1進行說明，在該液晶顯示元件中，作為透射偏振光軸可變光學元件是使用TN液晶140。在該TN液晶140的上側設有偏振片130。該偏振片130能使入射光中規(guī)定的第1方向的線偏振光透射，而吸收與該第1方向的線偏振光正交方向的線偏振光。在TN液晶140的下側依次設有光散射層150、偏振光分離器160、著色層170及反射片180。將該液晶顯示元件的左側作為電壓施加部110，將右側作為不加電壓部120。
偏振光分離器160備有(1/4)λ波片162和膽甾醇結構液晶層164。膽甾醇結構液晶具有反射與該液晶的間距相等的波長的光即與該液晶相同的旋轉方向的圓偏振光，而使其它光透射的性質。因此，例如如果膽甾醇結構液晶層164采用間距為5000埃的左旋的膽甾醇結構液晶，則能獲得反射波長為5000埃的左旋圓偏振光、而使右旋圓偏振光和其它波長的左旋圓偏振光透射的元件。另外，采用左旋的膽甾醇結構液晶，通過使其間距在全部可見光范圍內并在膽甾醇結構液晶內變化，能獲得不僅反射單色、而且反射全部白色左旋圓偏振光而使右旋圓偏振光透射的元件。
在由這樣的膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片162組合而成的偏振光分離器160中，如果從(1/4)λ波片1 62一側入射規(guī)定的第3方向的線偏振光，則由于(1/4)λ波片162的作用而變成左旋圓偏振光，在膽甾醇結構液晶層164上反射，通過(1/4)λ波片162的作用，再次變成第3方向的線偏振光后射出。另外，如果入射與第3方向正交的第2方向的線偏振光，則由于(1/4)λ波片162的作用而變成右旋圓偏振光，并透過膽甾醇結構液晶層164。另外，對于從膽甾醇結構液晶層164的下側入射的光來說，則向(1/4)λ波片162的上方射出線偏振光。
這樣，由膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片162組合而成的偏振光分離器160是這樣一種偏振光分離裝置，即它能透射從(1/4)λ波片162一側入射的光中規(guī)定的第2方向的線偏振光分量，而反射與規(guī)定的第2方向正交的第3方向的線偏振光分量，對于從膽甾醇結構液晶層164一側入射的光來說，則能向(1/4)λ波片162一側射出上述第2方向的線偏振光。另外，作為具有該功能的偏振光分離裝置，除了上述的由膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片162組合而成的偏振光分離器160以外，還有利用重疊了多層膜的薄膜偏振光分離器(USP4,974,219)、利用布儒斯特角分離成反射偏振光和透射偏振光的偏振光分離器(SID92 DIGEST第427頁至第429頁)、及利用全息照片的偏振光分離器。
再參照圖1，在右側的不加電壓部120中，自然光121通過偏振片130，變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，通過TN液晶140，偏振光方向旋轉90°，變成垂直于紙面方向的線偏振光，通過(1/4)λ波片162變成左旋圓偏振光，在膽甾醇結構液晶層164上反射后，再次入射(1/4)λ波片162，通過(1/4)λ波片162變成垂直于紙面方向的線偏振光，通過TN液晶140，偏振光方向旋轉90°，變成垂直于紙面方向的線偏振光，作為平行于紙面方向的線偏振光，從偏振片130射出。這樣，在不加電壓時，入射的光不被偏振光分離器160吸收，而是被反射，能獲得亮的顯示。另外，由于在(1/4)λ波片162和TN液晶140之間設有光散射層150，所以來自偏振光分離器160的反射光從鏡面狀變成白色狀。
在左側的電壓施加部110中，自然光111通過偏振片130，變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，通過(1/4)λ波片162變成右旋圓偏振光后，透過膽甾醇結構液晶層164。透過膽甾醇結構液晶層164的右旋圓偏振光的一部分被著色層170反射后，再次入射(1/4)λ波片162，通過(1/4)λ波片162變成平行于紙面方向的線偏振光，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光，從偏振片130射出。另外，透過膽甾醇結構液晶層164的右旋圓偏振光的一部分一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，被反射片180反射，然后，一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，在膽甾醇結構液晶層164上反射后，一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，再被反射片180反射，再一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，并透過膽甾醇結構液晶層164，入射到(1/4)λ波片162上，通過(1/4)λ波片162變成平行于紙面方向的線偏振光，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光，從偏振片130射出。
這樣，在不加電壓部120中，被偏振光分離器160反射的光被光散射層150散射后變成白色狀的出射光122，在電壓施加部110中，透過偏振光分離器160的光被著色層170著色，變成彩色的出射光112。因此，在白色底面上獲得彩色的顯示。另外，如果著色層170采用黑色，則由于可見光區(qū)域的全部波長的光被吸收，所以在白色底面上變成黑色顯示。另外，由于設有反射片180，所以被著色層170著色后的彩色出射光112變亮。
其次，參照圖2，偏振光分離器160備有(1/4)λ波片162、膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片166。
在這樣的將(1/4)λ波片162、166設在膽甾醇結構液晶層164的兩側的偏振光分離器160中，如果從(1/4)λ波片162一側入射規(guī)定的第1方向的線偏振光，則通過(1/4)λ波片162變成左旋圓偏振光，被膽甾醇結構液晶層164反射，再被(1/4)λ波片162變成規(guī)定的第3方向的線偏振光后射出。另外，如果如果入射與第1方向正交的第2方向的線偏振光，則通過(1/4)λ波片162而變成右旋圓偏振光，透過膽甾醇結構液晶層164，通過(1/4)λ波片166再變成第2方向的線偏振光后射出。另外，對于從(1/4)λ波片166的下側入射的光來說，則向(1/4)λ波片162的上方射出線偏振光。
這樣，由膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片162、166組合而成的偏振光分離器160是這樣一種偏振光分離裝置，即它能使從(1/4)λ波片162一側入射的光中規(guī)定的第2方向的線偏振光分量作為第2方向的線偏振光透過，而反射與規(guī)定的第2方向正交的第3方向的線偏振光分量，對于從(1/4)λ波片166一側入射的光來說，則能向(1/4)λ波片162一側射出上述第2方向的線偏振光。另外，作為具有該功能的偏振光分離裝置，除了上述的由膽甾醇結構液晶層164和(1/4)λ波片162、166組合而成的偏振光分離器160以外，還有利用重疊了多層膜的薄膜的偏振光分離器(USP4,974,219)、利用布儒斯特角分離成反射偏振光和透射偏振光的偏振光分離器(SID 92DIGEST第427頁至第429頁)、利用全息照片的偏振光分離器、以及后文所述的由特定方向的折射率不同的層交替重疊而成的偏振光分離器。
再參照圖2，右側的不加電壓部120的作用與圖1中的不加電壓部120的作用相同。即，自然光121通過偏振片130，變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，通過TN液晶140，偏振光方向旋轉90°，變成垂直于紙面方向的線偏振光，通過(1/4)λ波片162變成左旋圓偏振光，在膽甾醇結構液晶層164上反射后，再次入射(1/4)λ波片162，通過(1/4)λ波片162變成垂直于紙面方向的線偏振光，通過TN液晶140，偏振光方向旋轉90°，變成垂直于紙面方向的線偏振光，作為平行于紙面方向的線偏振光，從偏振片130射出。這樣，在不加電壓時，入射的光不被偏振光分離器160吸收，而是被反射，能獲得亮的顯示。另外，由于在(1/4)λ波片162和TN液晶140之間設有光散射層150，所以來自偏振光分離器160的反射光從鏡面狀變成白色狀。
在左側的電壓施加部110中，自然光111通過偏振片130，變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，通過(1/4)λ波片162變成右旋圓偏振光后，透過膽甾醇結構液晶層164，透過膽甾醇結構液晶層164的右旋圓偏振光被(1/4)λ波片166變成平行于紙面方向的線偏振光。線偏振光的一部分被著色層170反射后，再次透過(1/4)λ波片166、膽甾醇結構液晶層164及(1/4)λ波片162，作為平行于紙面方向的線偏振光，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光從偏振片130射出。另外，從(1/4)λ波片166射出的線偏振光的一部分一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，被反射片180反射，然后，一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，并再次透過(1/4)λ波片166、膽甾醇結構液晶層164及(1/4)λ波片162，作為平行于紙面方向的線偏振光，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光從偏振片130射出。
這樣，在不加電壓部120中，被偏振光分離器160反射的光被光散射層150散射后變成白色狀的出射光122，在電壓施加部110中，透過偏振光分離器160的光被著色層170著色，變成彩色的出射光112。因此，在白色底面上獲得彩色的顯示。另外，如果著色層170采用黑色，則由于可見光區(qū)域的全部波長的光被吸收，所以在白色底面上變成黑色顯示。另外，由于設有反射片180，所以被著色層170著色后的彩色出射光112變亮。
另外，以上，以TN液晶140為例進行了說明，但即使采用STN液晶或ECB(Electrically Controlled Birefringence)液晶等其它的利用電壓等能改變透射偏振光軸的液晶代替TN液晶140，其基本的工作原理也一樣。
用圖3及圖4說明使用其它偏振光分離器時的本發(fā)明的原理。
圖3是本發(fā)明中使用的偏振光分離器的放大斜視圖，圖4是說明本發(fā)明的顯示元件的原理用的圖。另外，這些圖示出的液晶顯示元件是說明本發(fā)明的原理用的，而本發(fā)明不限定于這些圖所示的液晶顯示元件。
參照圖4，在這些液晶顯示元件中，使用TN液晶140作為透射偏振光軸可變光學元件。在TN液晶140的上側設有偏振片130。在TN液晶140的下側依次設有光散射層150、偏振光分離器190、著色層170及反射片180。將該液晶顯示元件的左側作為電壓施加部110，將右側作為不加電壓部120進行說明。
偏振光分離器190如圖3所示，有不同的2個層191(A層)及192(B層)互相重疊的結構。A層191的X軸方向(第1方向)的折射率(nAX)和Y軸方向的折射率(nAY)不同。B層192的X軸方向的折射率(nBX)和Y軸方向的折射率(nBY)相等。另外，A層191的Y軸方向的折射率(nAY)和B層192的Y軸方向的折射率(nBY)相等。
因此，入射到該偏振光分離器190上的光中的Y軸方向的線偏振光通過該偏振光分離器，作為Y軸方向的線偏振光射出。
另一方面，設A層191的Z軸方向的厚度為tA，B層192的Z軸方向的厚度為tB，入射光的波長為λ，則由于tA·nAX+tB·nBX＝λ/2 (1)所以波長為λ的光即入射到偏振光分離器190上的光中的X軸方向的線偏振光被該偏振光分離器190作為X軸方向的線偏振光反射。
因此，通過使A層191的Z軸方向的厚度tA及B層192的Z軸方向的厚度tB進行各種變化，以便在全部可見光波長范圍內，使上述式(1)成立，則能獲得一種不僅單色光、而且在全部白色光的范圍內，將X方向的線偏振光就作為X方向的線偏振光反射，將Y方向的光作為Y方向的線偏振光透射的偏振光分離器。
這樣的偏振光分離器公開發(fā)表在國際公開公報(WO95/17692)中。
在這樣的將規(guī)定的第3方向(X軸方向)的折射率不同的層互相重疊的偏振光分離器190中，如果從TN液晶140一側入射規(guī)定的第3方向的線偏振光，則該光被偏振光分離器190反射，規(guī)定的第3方向的線偏振光直接射出。另外，如果入射與第3方向正交的第2方向(Y軸方向)的線偏振光，則透過偏振光分離器190，第2線偏振光直接射出。另外，與從反射片180一側入射的光不同，使第2方向的線偏振光出射到TN液晶140一側。
參照圖4，自然光121通過偏振片130變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，通過TN液晶140，偏振光方向旋轉90°，變成垂直于紙面方向的線偏振光，被偏振光分離器190反射后，垂直于紙面方向的線偏振光直接再由TN液晶140將偏振光方向旋轉90°，變成平行于紙面方向的線偏振光，作為平行于紙面方向的線偏振光從偏振片130射出。這樣，在不加電壓時，由于不被偏振光分離器190吸收而反射，所以能獲得亮的顯示。另外，由于在偏振光分離器190和TN液晶140之間設有光散射層150，所以來自偏振光分離器190的反射光從鏡面狀變成白色狀。
在左側的電壓施加部110中，自然光111通過偏振片130，變成平行于紙面方向的線偏振光，然后，不改變偏振光方向而透過TN液晶140及偏振光分離器190。線偏振光的一部分被著色層170反射后，再次透過偏振光分離器190，平行于紙面方向的線偏振光不改變偏振光方向而直接透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光從偏振片130射出。另外，從偏振光分離器190射出的線偏振光的一部分一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，被反射片180反射，然后，一邊被著色層170吸收，一邊透過著色層170，并再次透過偏振光分離器190，作為平行于紙面方向的線偏振光，不改變偏振光方向而透過TN液晶140，作為平行于紙面方向的線偏振光從偏振片130射出。
這樣，在不加電壓部120中，被偏振光分離器190反射的光被光散射層150散射后變成白色狀的出射光122，在電壓施加部110中，透過偏振光分離器190的光被著色層170著色，變成彩色的出射光112。因此，在白色底面上獲得彩色的顯示。另外，如果著色層170采用黑色，則由于可見光區(qū)域的全部波長的光被吸收，所以在白色底面上變成黑色顯示。另外，由于設有反射片180，所以被著色層170著色后的彩色出射光112變亮。
另外，以上，以TN液晶140為例進行了說明，但即使采用STN液晶或ECB(Electrically Controlled Birefringence)液晶等其它的利用電壓等能改變透射偏振光軸的液晶代替TN液晶140，其基本的工作原理也一樣。
本發(fā)明就是根據(jù)上述原理完成的，如果采用本發(fā)明，則能提供一種顯示元件，它備有使透射偏振光軸可變的透射偏振光軸可變裝置；將上述透射偏振光軸可變裝置夾在中間，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的兩側的第1及第2偏振光分離裝置；以及相對于上述第2偏振光分離裝置來說，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的光學元件，即能將來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置射出的光學元件，該顯示元件的特征在于上述第1偏振光分離裝置是一種能將從上述第1偏振光分離裝置的第1側入射的光中的第1規(guī)定方向的線偏振光從與上述第1側相對的第2側射出，且能將從上述第2側入射的光中的上述第1規(guī)定方向的線偏振光從上述第1側射出的偏振光分離裝置，
上述第2偏振光分離裝置是一種能使從上述透射偏振光軸可變裝置入射的光中的第2規(guī)定方向的線偏振光分量透射到上述光學元件一側，且能將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，而將從上述光學元件一側入射的光中的上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側的偏振光分離裝置。
在本發(fā)明的顯示元件中，隨著透射偏振光軸可變裝置的透射偏振光軸的狀態(tài)的不同，能獲得由從上述第2偏振光分離裝置反射的光決定的第1顯示狀態(tài)，以及由來自上述光學元件的規(guī)定波長區(qū)域的光即透過上述第2偏振光分離裝置的光決定的第2顯示狀態(tài)這樣2個顯示狀態(tài)。而且，第1顯示狀態(tài)是由從第2偏振光分離裝置反射的光決定的顯示狀態(tài)，所以成為亮的顯示。
上述第2偏振光分離裝置最好是一種對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光來說，使從上述透射偏振光軸可變裝置一側入射的光中的上述第2規(guī)定方向的線偏振光分量透射到上述光學元件一側，且能將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，而對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光即從上述光學元件入射的光來說，能將上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側的偏振光分離裝置。
如果這樣處理，對于可見光區(qū)域的全部波長范圍的光來說，能獲得上述第1及第2顯示狀態(tài)，在上述第1顯示狀態(tài)下，能獲得透明反射或白色光反射，在上述第2顯示狀態(tài)下，隨著上述光學元件的不同，能在可見光區(qū)域的全部波長范圍內獲得任意顏色的顯示。
而且，上述第2偏振光分離裝置最好是一種能將從上述透射偏振光軸可變裝置一側入射的光中的第2規(guī)定方向的線偏振光分量作為上述第2規(guī)定方向的線偏振光透射到上述光學元件一側的偏振光分離裝置。
另外，上述第2偏振光分離裝置最好是一種將多層重疊起來的重疊體，上述多層的折射率在彼此相鄰的層之間在第2規(guī)定方向上相等，在上述第3規(guī)定方向上不同。
作為上述透射偏振光軸可變裝置最好采用液晶元件，特別是最好采用TN液晶元件、STN液晶元件或ECB液晶元件。另外，在該STN液晶元件中包括使用色補償用光學各相異性體的STN液晶元件。
另外，上述第1偏振光分離裝置最好是偏振片。
另外，上述光學元件最好是一種能吸收來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的上述規(guī)定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域的光，而將上述規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置反射，同時能使上述規(guī)定波長區(qū)域的光透射的光學元件。
作為上述光學元件也可以采用能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述規(guī)定波長區(qū)域的光的光學元件。
另外，作為上述光學元件也可以采用能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述規(guī)定波長區(qū)域的光的全息照片。
另外，最好備有相對于上述光學元件來說配置在上述第2偏振光分離裝置的另一側的反射裝置，上述反射裝置至少是能將上述規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述光學元件反射的反射裝置。通過這樣處理，能使由來自光學裝置的光決定的上述第2顯示狀態(tài)成為亮狀態(tài)。
另外，最好還備有相對于上述第2偏振光分離裝置來說，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的第2光學元件，該第2光學元件能將來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中與上述規(guī)定波長區(qū)域的光不同的第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置射出，且將該第2光學元件配置在與前面所述的光學元件不同的位置，在同一畫面上至少能進行由上述第1及第2規(guī)定波長區(qū)域的光決定的顯示。如果這樣處理，除了由來自上述光學元件的光決定的第1顏色的顯示外，還能一同獲得與其不同的第2顏色的顯示，至少能顯示2種顏色。
在這種情況下，上述第2光學元件最好是能吸收來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的上述第2規(guī)定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域的光，而將上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置反射，同時能使上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光透射的光學元件。
作為上述第2光學元件也可以采用能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光的光學元件。
另外，作為上述第2光學元件也可以采用能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光的全息照片。
另外，最好備有相對于上述第2光學元件來說配置在上述第2偏振光分離裝置的另一側的第2反射裝置，上述第2反射裝置至少是能將上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2光學元件反射的反射裝置。通過這樣處理，能使由來自第2光學裝置的光決定的上述第2顯示狀態(tài)成為亮狀態(tài)。
上述光學元件及上述第2光學元件兩者中至少一者最好是彩色濾光器。
也可以使上述光學元件及上述第2光學元件兩者中至少一者為熒光體。
另外，最好還備有相對于上述第2偏振光分離裝置來說配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的第3光學元件，即能吸收可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光的第3光學元件。如果這樣處理，則除了顯示由來自上述光學元件的光決定的第1種顏色以外，還能獲得由第3光學元件決定的黑色顯示。
另外，最好還備有將上述透射偏振光軸可變裝置夾在中間，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的兩側的第1及第2透明基片，相對于上述第1透明基片來說，將上述第1偏振光分離裝置配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側，相對于上述第2透明基片來說，將上述第2偏振光分離裝置配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側。
而且，在這種情況下，作為上述第1及第2透明基片最好采用玻璃基片。
這樣，在將玻璃基片用作第2透明基片的情況下，雖然容易產(chǎn)生由玻璃基片引起的稱為雙重顯示的視差，但這時由于圖象部分或點的行單元或字符單元進行多色顯示，所以能使視差成為不致引起注意的顯示。
另外，作為上述第2透明基片也可以使用塑料薄膜基片。
另外，最好還設置光漫射裝置。如果這樣處理，則能使從上述第2偏振光分離裝置反射的光產(chǎn)生的第1顯示狀態(tài)呈白色狀態(tài)。
另外，在本發(fā)明的顯示元件中，也可以設置TFT或MIM等有旋光性的元件。
再者，本發(fā)明的電子裝置安裝了本發(fā)明的第1方面的顯示元件。另外，根據(jù)其用途的不同，也可以安裝上述顯示元件中的任何一種顯示元件。
圖1是說明本發(fā)明的顯示元件的原理用的說明圖。
圖2是說明本發(fā)明的顯示元件的原理用的說明圖。
圖3是本發(fā)明的顯示元件中使用的偏振光分離器的放大斜視圖。
圖4是說明本發(fā)明的顯示元件的原理用的說明圖。
圖5是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖5A是平面圖，圖5B是分解剖面圖，圖5C是圖5B中的A部的局部放大剖面圖。
圖6是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的局部放大平面圖。
圖7是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的局部放大平面圖。
圖8是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的局部放大平面圖。
圖9是說明本發(fā)明的第2實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖9A是平面圖，圖9B是分解剖面圖。
圖10是說明本發(fā)明的第3實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖10A是平面圖，圖10B是分解剖面圖。
圖11是說明本發(fā)明的第4實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖11A是平面圖，圖11B是分解剖面圖。
圖12是說明本發(fā)明的第5實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖12A是平面圖，圖12B是分解剖面圖。
圖13是說明本發(fā)明的第6實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖13A是平面圖，圖13B是分解剖面圖。
圖14是說明本發(fā)明的第6實施例的液晶顯示元件用的平面圖。
圖15是說明本發(fā)明的第6實施例的液晶顯示元件用的平面圖。
圖16是說明本發(fā)明的第7實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖16A是平面圖，圖16B是分解剖面圖，圖16C是局部放大平面圖。
圖17是本發(fā)明的電子裝置的分解斜視圖。
其次，參照


本發(fā)明的實施例。
(第1實施例)圖5是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖5A是平面圖，圖5B是分解剖面圖，圖5C是圖5B中的A部的局部放大剖面圖，圖6至圖8是說明本發(fā)明的第1實施例的液晶顯示元件用的局部放大平面圖。
在本實施例的液晶顯示元件10中，使用STN單元20作為透射偏振光軸可變光學元件。在STN單元20的上側依次設有相位差膜14及偏振片12。在STN單元20的下側依次設有漫射片30、偏振光分離器40、彩色濾光器60及反射片50。彩色濾光器60通過印刷設在反射片50上。在STN單元20中，將STN液晶26封入由2片玻璃基片21、22和密封構件23構成的單元內。在玻璃基片21的下表面上設有透明電極24。在玻璃基片22的上表面上設有透明電極25。作為透明電極24、25可以使用ITO(Indium Tin Oxide)或氧化錫等。相位差膜14被作為色補償用光學各向異性體使用，用來補償在STN單元20中產(chǎn)生的著色。
如圖5A所示，反射片50是通過在基片52上形成鋁或銀等的蒸鍍膜54制成的。作為基片52可使用玻璃基片、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)或PC(聚碳酸酯)基片等。使用PET基片作為基片52時，由于PET基片的表面粗糙，所以也可以形成鋁或銀等的蒸鍍膜54。
如圖5所示，本實施例的液晶顯示元件10備有點部210和圖象部240兩個顯示區(qū)。
點部210備有2行點行顯示部220、230，彩色濾光器620、630分別與點行顯示部220、230對應地設在反射片50上。如圖7所示，點行顯示部220由點顯示部221至224構成，點行顯示部230由點顯示部231至234構成，點顯示部221至224及231至234分別顯示1個字符或1個符號。
如圖6所示，圖象部240備有3個圖象241至243，彩色濾光器641至643分別與圖象241至243對應地設在反射片50上。
作為實施例中的偏振光分離器40使用利用圖2及圖4說明的偏振光分離器，即將從STN單元20一側入射的光中規(guī)定的第2方向的線偏振光作為第2方向的線偏振光，使其透射，而反射與規(guī)定的第2方向正交的第3方向的線偏振光分量，將從彩色濾光器60一側入射的光中的上述第2方向的線偏振光出射到STN單元20一側的偏振光分離器。
作為備有該功能的偏振光分離器，有將膽甾醇結構液晶層夾在2片(1/4)λ波片之間的偏振光分離器、利用將多層膜重疊而成的薄膜的偏振光分離器、利用布儒斯特角分離成反射偏振光和透射偏振光的偏振光分離器、利用全息照片的偏振光分離器、及國際公開公報(WO95/17692)中公開的偏振光分離器，但在本實施例中使用利用圖3說明過的偏振光分離器190，即在國際公開公報(WO95/17692)中公開的偏振光分離器。
另外，作為本實施例中的偏振光分離器40也可以使用利用圖1說明過的偏振光分離器，即，能使從STN單元20一側入射的光中規(guī)定的第2方向的線偏振光分量透射，而反射與規(guī)定的第2方向正交的第3方向的線偏振光分量，將從彩色濾光器60一側入射的光中的上述第2方向的線偏振光出射到STN單元20一側的偏振光分離器。
其次，說明本實施例的液晶顯示元件10的工作情況。
在不加電壓區(qū)域，自然光121通過偏振片12變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，通過STN液晶20變成偏振光方向旋轉了規(guī)定角度的線偏振光，不被偏振光分離器40吸收，而是被反射，再通過STN液晶20，使偏振光方向旋轉規(guī)定角度，作為線偏振光從偏振片12射出。這樣，在不加電壓時，能獲得不被偏振光分離器40吸收而被反射的亮的顯示。另外，由于在STN液晶20和偏振光分離器40之間設有漫射片30，所以來自偏振光分離器40的反射光從鏡面狀變成白色狀。
在加電壓區(qū)域，自然光通過偏振片12變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，作為線偏振光透過STN液晶20及漫射片30，作為線偏振光還透過偏振光分離器40。透過的線偏振光的一部分通過彩色濾光器60著色后被反射，透過偏振光分離器40、漫射片30、STN液晶20及偏振片12，作為線偏振光射出。另外，透過偏振光分離器40的線偏振光的另一部分，作為線偏振光被彩色濾光器60一邊吸收一邊透過彩色濾光器60，被反射片50反射后，再次被彩色濾光器60一邊吸收一邊透過彩色濾光器60，并透過偏振光分離器40、漫射片30、STN液晶20及偏振片12，作為線偏振光射出。
這樣，在不加電壓區(qū)域，，被偏振光分離器40反射的光被漫射片30漫射后變成白色狀的線偏振光射出，在加電壓區(qū)域，透過偏振光分離器40的光被彩色濾光器60著色，變成彩色的線偏振光射出。因此，能在白色底面上獲得彩色的顯示。如果彩色濾光器的一部分采用黑色，則能進行局部的黑色顯示。另外，由于設有反射片50，所以由彩色濾光器60進行的彩色顯示變亮。
在本實施例的液晶顯示元件10中，將偏振光分離器40設在構成STN液晶20的玻璃基片22的外側，再在其外側設置彩色濾光器60及反射片50。由于玻璃基片22的厚度的原因，容易產(chǎn)生稱為雙重顯示的視差。因此在本實施例中，使彩色濾光器60對應于顯示圖形，且設計得比顯示圖形稍大些。
而且，雖然在兩面進行多種采色顯示，但在同一顯示圖形上總是顯示同一種顏色。
參照圖6至圖8，進一步對此進行說明。
首先，如圖6所示，在圖象部240中，分別與3個圖象241至243對應地設置彩色濾光器641至643，但使彩色濾光器641至643分別比圖象241至243稍大些。而且在彩色濾光器641至643之間分別設有間隙。如果這樣處理，則圖象241至243單元呈采色顯示，各圖象241至243各自總是呈同一種顏色的顯示，即使多少有些視差，但在只看圖象241至243時，注意不到視差。
另外，如圖7所示，點部210備有2行點行顯示部220、230，分別與該2行點行顯示部220、230對應地設有彩色濾光器620、630，且使彩色濾光器620比構成點行顯示部220的點顯示部221至224稍大些，使彩色濾光器630比構成點行顯示部230的點顯示部231至234稍大些，在彩色濾光器620至630之間設有間隙。如果這樣處理，則點行顯示部220、230呈單元顯示，各點行顯示部220、230各自總是呈同一種顏色的顯示，所以即使多少有些視差，但在只看行單元的點行顯示部220、230的顯示時，注意不到視差。
這樣，在本實施例中，在行單元中分別設有彩色濾光器，但也可以將彩色濾光器設在列單元中，使列單元為彩色顯示。
另外，如圖8所示，也可將彩色濾光器621至624及631至634分別與點顯示部221至224及231至234對應設置，且使彩色濾光器621至624及631至634分別比點顯示部221至224及231至234稍大些，在彩色濾光器621至624及631至634之間分別設有間隙。
如果這樣處理，則點顯示部221至224及231至234呈單元顯示，即成為1個字符或1個符號單元的顯示，1個字符或1個符號單元總是呈同一種顏色的顯示，所以即使多少有些視差，但在只看1個字符或1個符號單元的顯示時，注意不到視差。
(第2實施例)圖9是說明本發(fā)明的第2實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖9A是平面圖，圖9B是分解剖面圖。
在上述第1實施例中，將鋁或銀等蒸鍍在基片52上，形成反射片50，通過印刷將彩色濾光器60設在反射片50上，與此不同，在本實施例中，將彩色濾光器60印刷在由玻璃基片或PET基片等構成的基片56的上側，將鋁等蒸鍍在基片56的下側，形成反射層，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。
(第3實施例)圖10是說明本發(fā)明的第3實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖10A是平面圖，圖10B是分解剖面圖。
在上述第1實施例中，將彩色濾光器60印刷在反射片50上，與此不同，在本實施例中，通過印刷將彩色濾光器60設在作為偏振光分離器40的國際公開公報WO95/17692中公開的偏振光分離器的下表面上，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。
(第4實施例)圖11是說明本發(fā)明的第4實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖11A是平面圖，圖11B是分解剖面圖。
在上述第1實施例中，通過印刷將彩色濾光器60設在反射片50上，與此不同，在本實施例中，代替彩色濾光器60而將熒光涂料62設在反射片50上，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。適當?shù)剡x擇熒光涂料62，能進行多種顏色的彩色顯示，但在同一個顯示圖形上總是顯示同一種顏色。
(第5實施例)圖12是說明本發(fā)明的第5實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖12A是平面圖，圖12B是分解剖面圖。
在上述第1實施例中，將鋁或銀等蒸鍍在基片52上，形成反射片50，通過印刷將彩色濾光器60設在反射片50上，與此不同，在本實施例中，有選擇地將由PET等構成的薄膜70染成多種顏色，形成彩色濾光器76，在薄膜70的下側形成鋁等的蒸鍍膜74，設置了反射層，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。
(第6實施例)
圖13是說明本發(fā)明的第6實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖13A是平面圖，圖13B是分解剖面圖。圖14、圖15是說明本發(fā)明的第6實施例的液晶顯示元件用的平面圖。
在上述第1實施例中，將鋁或銀等蒸鍍在基片52上，形成反射片50，通過印刷將彩色濾光器60設在反射片50上，與此不同，在本實施例中，將有選擇地設置了發(fā)生不同顏色的發(fā)色區(qū)82的全息照片80設在偏振光分離器40和反射片50之間，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。
在本實施例中，適當?shù)剡x擇發(fā)色區(qū)82發(fā)生的顏色，進行多種顏色的彩色顯示，但在一個顯示圖形上總是顯示同一種顏色。例如，如圖14所示，也可只將與圖象對應的區(qū)域作為顏色互不相同的發(fā)色區(qū)802、804、806，而其它區(qū)域為同一種顏色的發(fā)色區(qū)84。另外，如圖15所示，也可以設定由多個點構成的每一縱向顏色不同的發(fā)色區(qū)812、814、816，822、824、826等。
(第7實施例)圖16是說明本發(fā)明的第7實施例的液晶顯示元件用的說明圖，圖16A是平面圖，圖16B是分解剖面圖，圖16C是局部放大平面圖。
在上述第1實施例中，采用玻璃基片22作為STN單元20的下側基片，另外，將鋁或銀等蒸鍍在基片52上，形成反射片50，通過印刷將彩色濾光器60設在反射片50上，與此不同，在本實施例中，采用塑料薄膜28作為STN單元20的下側基片，另外，將彩色濾光器70設在偏振光分離器40的下表面上，這一點與第1實施例不同，其它方面都相同。
在上述第1實施例中，采用玻璃基片22作為STN單元20的下側基片，所以由于玻璃基片的厚度的原因而產(chǎn)生視差，但如本實施例所示，如果采用塑料薄膜28作為STN單元20的下側基片，則由于能減薄其厚度，所以幾乎能不產(chǎn)生視差。其結果如圖16C所示，能對每一象素設置不同顏色的彩色濾光器(710、720、730、740)。
(第8實施例)圖17是安裝了本發(fā)明的顯示元件的便攜式電話機的例子。在該便攜式電話機900中，將實施例1的顯示元件作為顯示部901用。
在本實施例中，雖然使用了實施例1的顯示元件，但根據(jù)情況的不同，可以使用實施例1～7所述的顯示元件中的任意一種。
另外，在本實施例中，雖然以便攜式電話機為例，但本發(fā)明的顯示元件能夠用于個人計算機、車輛導向裝置(カ-ナビゲ-シヨン)、電子筆記本等各種電子裝置。
在本發(fā)明的顯示元件中，根據(jù)透射偏振光軸可變裝置的透射偏振光軸的狀態(tài)，能獲得由從第2偏振光分離裝置反射的光決定的第1顯示狀態(tài)，以及由來自光學元件的規(guī)定波長區(qū)域的光即透過第2偏振光分離裝置的光決定的第2顯示狀態(tài)。而且，第1顯示狀態(tài)是由從第2偏振光分離裝置反射的光決定的顯示狀態(tài)，所以能獲得亮的顯示的顯示元件。
而且，對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光來說，由于使第2偏振光分離裝置能將從透射偏振光軸可變裝置一側入射的光中第2規(guī)定方向的線偏振光分量透過上述光學元件一側，而將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光即從上述光學元件一側入射的光來說，將上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側，所以對于可見光區(qū)域的全部波長范圍的光來說，能獲得上述第1及第2顯示狀態(tài)，在上述第1顯示狀態(tài)下，能獲得透明反射或白色反射，在上述第2顯示狀態(tài)下，隨著上述光學元件的不同，在可見光區(qū)域的全部波長范圍內能獲得任意顏色的顯示。
權利要求
1.一種顯示元件，它備有使透射偏振光軸可變的透射偏振光軸可變裝置；將上述透射偏振光軸可變裝置夾在中間，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的兩側的第1及第2偏振光分離裝置；以及相對于上述第2偏振光分離裝置來說，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的光學元件，即能將來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置射出的光學元件，該顯示元件的特征在于上述第1偏振光分離裝置是一種能將從上述第1偏振光分離裝置的第1側入射的光中的第1規(guī)定方向的線偏振光從與上述第1側相對的第2側射出，且能將從上述第2側入射的光中的上述第1規(guī)定方向的線偏振光從上述第1側射出的偏振光分離裝置，上述第2偏振光分離裝置是一種能使從上述透射偏振光軸可變裝置入射的光中的第2規(guī)定方向的線偏振光分量透射到上述光學元件一側，且能將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，而將從上述光學元件一側入射的光中的上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側的偏振光分離裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示元件，其特征在于上述第2偏振光分離裝置是一種對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光來說，能使從上述透射偏振光軸可變裝置一側入射的光中的上述第2規(guī)定方向的線偏振光分量透射到上述光學元件一側，且將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，而對于可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光即從上述光學元件入射的光來說，能將上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側的偏振光分離裝置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的顯示元件，其特征在于上述第2偏振光分離裝置是一種能將從上述透射偏振光軸可變裝置一側入射的光中的第2規(guī)定方向的線偏振光分量作為上述第2規(guī)定方向的線偏振光透射到上述光學元件一側的偏振光分離裝置。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述第2偏振光分離裝置是一種將多層重疊起來的重疊體，上述多層的折射率在彼此相鄰的層之間在第2規(guī)定方向上相等，在上述第3規(guī)定方向上不同。
5.根據(jù)權利要求1至4中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述透射偏振光軸可變裝置是液晶元件。
6.根據(jù)權利要求5所述的顯示元件，其特征在于上述透射偏振光軸可變裝置是TN液晶元件、STN液晶元件或ECB液晶元件。
7.根據(jù)權利要求1至6中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述第1偏振光分離裝置是偏振片。
8.根據(jù)權利要求1至7中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述光學元件是一種能吸收來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的上述規(guī)定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域的光，而將上述規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置反射，同時能使上述規(guī)定波長區(qū)域的光透射的光學元件。
9.根據(jù)權利要求1至7中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述光學元件是一種能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述規(guī)定波長區(qū)域的光的光學元件。
10.根據(jù)權利要求1至7中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述光學元件是全息照片，是一種能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述規(guī)定波長區(qū)域的光的全息照片。
11.根據(jù)權利要求1至10中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有相對于上述光學元件來說配置在上述第2偏振光分離裝置的另一側的反射裝置，上述反射裝置至少能將上述規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述光學元件反射。
12.根據(jù)權利要求1至11中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有相對于上述第2偏振光分離裝置來說，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的第2光學元件，該第2光學元件能將來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中與上述規(guī)定波長區(qū)域的光不同的第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置射出，且將該第2光學元件配置在與前面所述的光學元件不同的位置，在同一畫面上至少能進行由上述第1及第2規(guī)定波長區(qū)域的光決定的顯示。
13.根據(jù)權利要求12所述的顯示元件，其特征在于上述第2光學元件是一種能吸收來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的上述第2規(guī)定波長區(qū)域以外的波長區(qū)域的光，而將上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置反射，同時能使上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光透射的光學元件。
14.根據(jù)權利要求12所述的顯示元件，其特征在于上述第2光學元件是一種能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光的光學元件。
15.根據(jù)權利要求12所述的顯示元件，其特征在于上述第2光學元件是一種能利用來自上述第2偏振光分離裝置一側的光發(fā)生上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光的全息照片。
16.根據(jù)權利要求13至15中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有相對于上述第2光學元件來說配置在上述第2偏振光分離裝置的另一側的第2反射裝置，上述第2反射裝置至少能將上述第2規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2光學元件反射。
17.根據(jù)權利要求8至13中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述光學元件及上述第2光學元件兩者中至少一者是彩色濾光器。
18.根據(jù)權利要求9至14中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于上述光學元件及上述第2光學元件兩者中至少一者是熒光體。
19.根據(jù)權利要求1至18中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有相對于上述第2偏振光分離裝置來說配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的第3光學元件，即能吸收可見光區(qū)域的幾乎全部波長范圍的光的第3光學元件。
20.根據(jù)權利要求1至19中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有將上述透射偏振光軸可變裝置夾在中間，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的兩側的第1及第2透明基片，上述第1偏振光分離裝置相對于上述第1透明基片來說，被配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側，上述第2偏振光分離裝置相對于上述第2透明基片來說，被配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側。
21.根據(jù)權利要求20所述的顯示元件，其特征在于上述第1及第2透明基片是玻璃基片。
22.根據(jù)權利要求21所述的顯示元件，其特征在于圖象部分或點的行單元或字符單元進行多色顯示。
23.根據(jù)權利要求20所述的顯示元件，其特征在于上述第2透明基片是塑料薄膜基片。
24.根據(jù)權利要求1至23中的任意一項所述的顯示元件，其特征在于還備有光漫射裝置。
25.一種電子裝置，它是一種安裝了備有下述部件的顯示元件的電子裝置，即該顯示元件備有使透射偏振光軸可變的透射偏振光軸可變裝置；將上述透射偏振光軸可變裝置夾在中間，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的兩側的第1及第2偏振光分離裝置；以及相對于上述第2偏振光分離裝置來說，配置在上述透射偏振光軸可變裝置的另一側的光學元件，即能將來自上述第2偏振光分離裝置一側的光中的規(guī)定波長區(qū)域的光朝向上述第2偏振光分離裝置射出的光學元件，該電子裝置的特征在于上述第1偏振光分離裝置是一種能將從上述第1偏振光分離裝置的第1側入射的光中的第1規(guī)定方向的線偏振光從與上述第1側相對的第2側射出，且能將從上述第2側入射的光中的上述第1規(guī)定方向的線偏振光從上述第1側射出的偏振光分離裝置，上述第2偏振光分離裝置是一種能使從上述透射偏振光軸可變裝置入射的光中的第2規(guī)定方向的線偏振光分量透射到上述光學元件一側，且能將與上述第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量反射到上述透射偏振光軸可變裝置一側，而將從上述光學元件一側入射的光中的上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上述透射偏振光軸可變裝置一側的偏振光分離裝置。
全文摘要
提供一種能獲得亮顯示的顯示元件。將偏振片130設在TN液晶140上,其下側設有光散射層150、偏振光分離器160、著色層170及反射片180。偏振光分離器160能使第2方向的線偏振光分量透射,且反射與第2規(guī)定方向正交的第3規(guī)定方向的線偏振光分量,還能將上述第2規(guī)定方向的線偏振光射出到上側。在不加電壓部120中,由偏振光分離器160反射的光成為白色的出射光122,在電壓施加部110中,透過偏振光分離器160的光被著色層170著色后成為彩色出射光112。
文檔編號G09F9/35GK1175704SQ97116198
公開日1998年3月11日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權日1996年8月23日
發(fā)明者飯島千代明, 土橋俊彥 申請人:精工愛普生株式會社