專利名稱：顯示裝置和使用它的電子機器以及顯示裝置用的導(dǎo)光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶裝置等顯示裝置的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及能夠切換反射型顯示和透過型顯示的半透過反射型的單色或彩色顯示裝置和使用這樣的顯示裝置的電子機器以及適用于這樣的顯示裝置的導(dǎo)光板的技術(shù)領(lǐng)域。
在圖22中，TN液晶屏的構(gòu)成包括上側(cè)偏光板5130、上側(cè)玻璃底板5302、下側(cè)玻璃底板5304、偏振光分離器5160、半透過光吸收層5307和光源5210。圖中，配置在上側(cè)玻璃底板5302和下側(cè)玻璃底板5304之間的TN液晶分為不加電壓區(qū)5120和加電壓區(qū)5110。
首先，說明反射型顯示時的白和黑的顯示。從顯示裝置外部入射的光路5601所示的光在上側(cè)偏振光板5130變成與紙面平行的線偏振光，在TN液晶屏的不加電壓部5120將偏振光方向扭轉(zhuǎn)90°變成與紙面垂直的線偏振光，在偏振光分離器5160處使與紙面垂直的線偏振光直接反射回去，在TN液晶屏的不加電壓部5120再次將偏振光方向扭轉(zhuǎn)90°變成與紙面平行的線偏振光，并從上側(cè)偏振光板5130射出。因此，當(dāng)對TN液晶屏不加電壓時，顯示白色。因為這樣的顯示白色的光是在偏振光分離器5160處反射的光，所以，比先有的半透過反射型顯示裝置的顯示要明亮些。光路5603所示的光在上側(cè)偏振光板5130處變成與紙面平行的線偏振光，在TN液晶屏的加電壓部5120處不改變偏振光方向，使與紙面平行的線偏振光直接透過，在偏振光分離器5160處也不改變偏振光的方向使其直接透過，然后，因被半透過光吸收層5307吸收，故顯示黑色。
其次，說明透過型顯示時的白和黑的顯示。光路5602所示的光從設(shè)在半透過光吸收層5307上的開口部透過，在偏振光分離器5160處變成與紙面平行的線偏振光，在TN液晶屏的不加電壓部5120處將偏振光方向扭轉(zhuǎn)90°變成與紙面垂直的線偏振光，被上側(cè)偏振光板5130吸收，顯示黑色。光路5604所示的光從設(shè)在半透過光吸收層5307上的開口部透過，在上側(cè)偏振光板5130處變成與紙面平行的線偏振光，在TN液晶屏的加電壓部5120處也不改變偏振光方向，使與紙面平行的線偏振光直接透過上側(cè)偏振光板5130，顯示白色。
如上所述，在本申請人提案的半透過反射型的顯示裝置(特愿平8-245346號)中，能夠通過光源的開和關(guān)來適當(dāng)切換反射型顯示和透過型顯示，能得到比較明亮的反射型顯示。
另一方面，近年來，伴隨便攜式機器(便攜式電話、PDA、手表)和OA機器的發(fā)展，要求液晶顯示彩色化，對使用上述的半透過反射型液晶裝置的機器也希望實現(xiàn)彩色化。一般，為了實現(xiàn)液晶裝置顯示的彩色化，可以使用顏色濾光片。但是，因顏色濾光片吸收光故顯示往往發(fā)暗。因此，為了提高光的利用效率，有時，采取只在液晶裝置的可見側(cè)設(shè)置偏光板并在液晶底板內(nèi)設(shè)置反射層的方式(以下，稱為SPD)。在該SPD方式中，因為只使用1塊偏光板故提高了光的利用效率。而且，為了利用SPD方式來實現(xiàn)半透過反射型的液晶裝置，通過將一部分反射層開口形成很薄的反射層，從而使反射層具有透光功能，使透過型顯示成為可能。
另一方面，若按照實開昭57-049271號公報記載的半透過反射型的液晶裝置，由于在液晶層和半透過反射層之間插入了液晶屏的厚的透明底板，所以因視差的原因會發(fā)生重影和污點，特別是為了實現(xiàn)彩色化而設(shè)置了顏色濾光片，這樣就存在不能充分顯色的問題。
此外，在SPD方式中，必須降低反射層的反射率，所以反射型顯示時發(fā)暗。相反，若為了使反射型顯示時發(fā)亮而提高反射層的反射率，則透過型顯示時發(fā)暗，不得不提高背景光的亮度。這樣，若按照先有的半透過反射型的彩色顯示裝置，會存在這樣的的問題，即要想做到不管在反射型顯示時或透過型顯示時都能進(jìn)行明亮的好看的彩色顯示是非常困難的。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種半透過反射型的顯示裝置和使用這樣的顯示裝置的電子機器以及適用于這樣的顯示裝置的導(dǎo)光板，在利用透過偏振光軸可變裝置的半透過型顯示裝置中，在利用外界光的反射型顯示和利用光源發(fā)光的透過型顯示之間沒有正負(fù)反轉(zhuǎn)，而且，能夠進(jìn)行明亮好看的單色或彩色顯示。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的第1顯示裝置包括透過偏振光軸可變的液晶屏；配置在該液晶屏的兩側(cè)將該液晶屏夾在中間的第1和第2偏振光分離板；配置在上述液晶屏的與該第2偏振光分離板相對一側(cè)的反射層；光源；配置在上述第2偏振光分離板和上述反射層之間的導(dǎo)光體，該導(dǎo)光體經(jīng)上述第2偏振光分離板將上述光源的光引導(dǎo)入射到上述液晶屏，同時使從上述第2偏振光分離板一側(cè)來的光和從上述反射層一側(cè)來的光透過；配置在上述液晶屏和上述反射層之間的前向散射板，該前向散射板對從上述反射層一側(cè)射向上述液晶屏的光和從上述液晶屏射向上述反射層的光分別進(jìn)行前方散射。
若按照本發(fā)明的第1顯示裝置，在反射型顯示時，從第1偏振光分離板(例如，偏光板或反射偏光器)一側(cè)入射的外界光通過第1偏振光分離板、液晶屏、第2偏振光分離板(例如，偏光板或反射偏光器)、前向散射板和導(dǎo)光體并經(jīng)反射層反射后，從第1偏振光分離板射出。這時，通過第1偏振光分離板、液晶屏和第2偏振光分離板后被起偏的光(例如，線偏振后光)在通過前向散射板時進(jìn)行前方散射，在形成白色散射光后，經(jīng)反射層反射。該反射光在通過前向散射板時進(jìn)一步進(jìn)行前方散射，作為白色散射光通過第2偏振光分離板、液晶屏和第1偏振光分離板后，作為再一次被起偏的光(例如，線偏振后的光)從第1偏振光分離板一側(cè)射出。這樣，經(jīng)反射層反射再經(jīng)前向散射板進(jìn)行前方散射后的外界光(反射光)的偏振狀態(tài)因第2偏振光分離板、液晶屏和第1偏振光分離板的作用而變化，這樣來進(jìn)行反射型顯示，因此，若從第1偏振光分離板一側(cè)來看，對反射光進(jìn)行前方散射的前向散射板的散射面看上去好象正好在反射位置上。因此，即使從液晶屏到反射層的距離長，也不會發(fā)生由于因此產(chǎn)生的視差的原因而使顯示重影或出現(xiàn)污點。再有，在本發(fā)明中，所謂“前方散射”是指在前向散射板中以入射光的進(jìn)行方向為基準(zhǔn)前方散射的光的光量比后方散射的光的光量多。
另一方面，在透過型顯示時，從光源發(fā)出的由導(dǎo)光體引導(dǎo)的光源光在通過第2偏振光分離板、液晶屏和第1偏振光分離板的作用使其偏振狀態(tài)改變后進(jìn)行顯示。因此，可以使用光源光在暗處進(jìn)行明亮的顯示。
在本發(fā)明第1裝置的一個形態(tài)中，上述前向散射板配置在上述液晶屏和上述導(dǎo)光體之間。
若按照該形態(tài)，在透過型顯示時，從光源發(fā)出的由導(dǎo)光體引導(dǎo)的光源光經(jīng)前向散射板進(jìn)行前方散射后作為白色散射光入射到第2偏振光分離板，在通過第2偏振光分離板、液晶屏和第1偏振光分離板的作用使其偏振狀態(tài)改變后進(jìn)行顯示。特別是，因為前向散射板和液晶屏之間的距離與導(dǎo)光體插在前向散射板和液晶屏之間的情況相比要短一些，所以，在反射型顯示時看上去象是反射位置的前向散射板的散射面由于該距離的縮短而接近液晶屏。結(jié)果，由于因前向散射板和液晶屏之間的距離產(chǎn)生的視差引起的重影或污點可以得到減輕。而且，外界光的反射光因前向散射板的作用而成為白色散射光，所以，通過第2偏振光分離板的吸收，由于因?qū)Ч怏w引起的視差的原因而發(fā)生的反射層上的顯示暗部時的陰影少。
在本發(fā)明第1裝置的另一個形態(tài)中，上述導(dǎo)光體的光學(xué)各向異性很小，以至對上述顯示裝置的顯示色度的不均勻性幾乎沒有影響。
若按照該形態(tài)，因?qū)Ч怏w的光學(xué)各向同性好，故能夠避免因光學(xué)各向異性大而發(fā)生顯示外觀的著色或顏色不均勻的現(xiàn)象。此外，能夠避免由于為了防止這樣的顏色不均勻而使反射層和前向散射板的光散射加大而引起的顯示變暗的事情發(fā)生。
在本發(fā)明第1裝置的另一個形態(tài)中，上述導(dǎo)光體的光學(xué)軸方向是固定的方向。
若按照該形態(tài)，與上述導(dǎo)光體的光學(xué)各向異性小的形態(tài)的情況相反，雖然導(dǎo)光體具有光學(xué)的各向異性，但因光學(xué)軸方向是固定的方向、即具有所謂單軸或雙軸的規(guī)則，所以，不會發(fā)生顏色不均勻的現(xiàn)象，能夠展寬顯示視覺并提高對比度。
在本發(fā)明第1裝置的另一個形態(tài)中，進(jìn)而具有配置在上述第2偏振光分離板和上述導(dǎo)光體之間的第3偏振光分離板，上述第1偏振光分離板是根據(jù)入射光的偏振光成分或透過、或吸收或反射該入射光的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板是根據(jù)入射光的偏振光成分或透過、或吸收或反射該入射光的偏振光分離板，上述第3偏振光分離板是根據(jù)入射光的偏振光成分或透過、或反射該入射光的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板的透過軸的方向和上述第3偏振光分離板的透過軸的方向大概一致。
若按照該形態(tài)，第1和第2偏振光分離板分別例如由偏光板形成。而且，例如由反射偏光鏡形成的第3偏振光分離板使從第2偏振光分離板來的入射光中的與第2偏振光分離板的透過軸的方向大致相同方向的線偏振光成分從導(dǎo)光體一側(cè)透過，對從導(dǎo)光體來的入射光，使其一部分從第2偏振光分離板一側(cè)射出，使剩下的部分從導(dǎo)光體反射回去，由此進(jìn)行偏振光分離。因此，能夠有效地利用導(dǎo)光體和反射層之間的幾乎所有的光，在反射型顯示時和透過型顯示時都很明亮。這里，所謂“與透過軸的方向大概一致”是指與透過軸的方向所成角度在0°～45°的范圍內(nèi)，最好在0°～15°的范圍內(nèi)。與透過軸的方向所成角度愈大，透過型顯示時則愈暗。
在該形態(tài)中，上述第3偏振光分離板也可以是使入射光中的與上述第3偏振光分離板的透過軸的方向大致垂直的方向的線偏振光成分反射的偏振光分離板。
若按照這樣的構(gòu)成，通過在由反射偏光鏡形成的第3偏振光分離板中進(jìn)行偏振光分離，能夠有效地利用導(dǎo)光體和反射層之間的幾乎所有的光，在反射型顯示時和透過型顯示時都很明亮。
這時，上述第3偏振光分離板也可以是多層互相緊密壓在一起的積層體，上述多個層的相鄰層之間的折射率在某個規(guī)定方向上相等，而在與上述某規(guī)定方向正交的另一規(guī)定方向上不同。
若按照這樣的構(gòu)成，在由反射偏光鏡形成的第3偏振光分離板中，從積層方向向第3偏振光分離板的一個主面入射的光中的某規(guī)定方向的線偏振光成分的光作為該規(guī)定方向的線偏振光成分的光透過相反側(cè)的另一個主面，與該規(guī)定方向正交的另一規(guī)定方向的線偏振光成分的光作為線偏振光成分的光被反射，此外，從積層方向向第3偏振光分離板的另一個主面入射的光中的上述某規(guī)定方向的線偏振光成分的光作為上述規(guī)定方向的線偏振光成分的光透過相反側(cè)的一個主面，與上述規(guī)定方向正交的另一規(guī)定方向的線偏振光成分的光作為線偏振光成分的光被反射。
在本發(fā)明第1顯示裝置的另一個形態(tài)中，上述液晶屏由TN液晶元件、STN液晶元件或ECB(E1ectrically ControlledBirefringence)液晶元件形成。
若按照該形態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在反射型顯示時和透過型顯示時沒有正負(fù)反轉(zhuǎn)而且無論在哪種顯示方式下都能進(jìn)行明亮的高質(zhì)量的顯示的液晶顯示裝置。再有，該STN液晶元件包括使用了顏色補償用光學(xué)各向異性體的STN液晶元件。此外，若使用具有ECB液晶元件等折射效果的液晶元件，能夠使上述光源的顯色變化。
為達(dá)到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明的第2顯示裝置包括透過偏振光軸可變的液晶屏；配置在該液晶屏的兩側(cè)將該液晶屏夾在中間的第1和第2偏振光分離板；配置在上述液晶屏的與該第2偏振光分離板相對一側(cè)的反射層；光源；配置在上述第2偏振光分離板和上述反射層之間的導(dǎo)光體，該導(dǎo)光體經(jīng)上述第2偏振光分離板將上述光源的光引導(dǎo)入射到上述液晶屏，同時使從上述第2偏振光分離板一側(cè)來的光和從上述反射層一側(cè)來的光透過，該導(dǎo)光體的光學(xué)各向異性很小，對顯示的均勻性幾乎沒有影響，或者使其光學(xué)軸的方向為固定的方向。
若按照本發(fā)明的第2顯示裝置，在這樣的導(dǎo)光體中，因光學(xué)各向異性很小對顯示裝置的顯示均勻性幾乎沒有影響或者使其光學(xué)軸的方向為固定的方向，故特別在反射型顯示時不必為了減輕由光學(xué)各向異性引起的顯示不均勻而使用前向散射板來放大光的散射，能夠得到明亮的能見度好的顯示。
在本發(fā)明第2裝置的一個形態(tài)中，進(jìn)而具有前向散射板，配置在上述液晶屏和上述反射層之間，對從上述反射層一側(cè)射向上述液晶屏的光和從上述液晶屏射向上述反射層的光分別進(jìn)行前方散射。
若按照該形態(tài)，與上述本發(fā)明的第1顯示裝置一樣，在反射型顯示時，即使從液晶屏到反射層的距離長，也不會由于因此而引起的視差的原因而產(chǎn)生重影或污點，反射光變成為白色光。在透過型顯示時，使用光源光可以進(jìn)行明亮的顯示。
在本發(fā)明第2裝置的另一個形態(tài)中，上述第1偏振光分離板是根據(jù)入射光的偏振光成分使入射光或者透過或吸收或反射的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板是根據(jù)入射光的偏振光成分使入射光或者透過或吸收或反射的偏振光分離板。
若按照該形態(tài)，利用分別例如由偏光板構(gòu)成的第1和第2偏振光分離板進(jìn)行偏振光分離，能夠得到明亮的顯示。
在本發(fā)明第2裝置的另一個形態(tài)中，上述液晶屏由TN液晶元件、STN液晶元件或ECB液晶元件形成。
若按照該形態(tài)，在反射型顯示和透過型顯示時都不會出現(xiàn)正負(fù)反轉(zhuǎn)，而且無論在是哪一種顯示都能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的高質(zhì)量量的液晶顯示裝置。
在本發(fā)明第1裝置的另一個形態(tài)中，進(jìn)而具有夾在上述第1偏振光分離板和上述導(dǎo)光體中間的著色裝置。
若按照該形態(tài)，無論在用外界光進(jìn)行反射型顯示和用光源燈進(jìn)行透過型顯示時，外界光或光源光都能通過著色裝置進(jìn)行彩色顯示。特別是，在反射型顯示時，已通過第1偏振光分離板、液晶屏和第2偏振光分離板改變了偏振光狀態(tài)且由著色裝置著色了的外界光利用前向散射板先變回到白色散射光，由反射層反射后再經(jīng)過反射層并通過第1偏振光分離板、液晶屏和第2偏振光分離板改變偏振光狀態(tài)且由著色裝置著色之后，從第1偏振光裝置一側(cè)射出。因此，由于即使外界光成分在反射前后通過了不同的著色區(qū)，在反射前已著色的外界光已先變回到白色散射光，最終，由反射后又著色了的外界光(反射光)進(jìn)行顯示，所以，顯示圖象上幾乎看不到模糊的顏色，能夠進(jìn)行明亮的能見度高的彩色顯示。
在該形態(tài)中，上述著色裝置也可以是顏色濾光器。
若這樣來構(gòu)成，外界光或光源光有顏色濾光器著色，在反射型顯示和透過型顯示時都能進(jìn)行彩色顯示。作為著色裝置有使用了光干涉濾光器、全息片、膽固醇型液晶等的光選擇反射層和相位差層等，但從制造的容易程度來看，具有染料或顏料的彩色濾光器是最好的。
在這樣構(gòu)成時，進(jìn)而，上述彩色濾光器也可以由紅色、綠色和藍(lán)色3種顏色形成。
若按照該形態(tài)，可以進(jìn)行多色顯示進(jìn)而進(jìn)行全色顯示。
這時，進(jìn)而，也可以使上述3色濾光器的平均透過率為30％到80％。
若按照該形態(tài)，當(dāng)紅色、綠色和藍(lán)色的3色濾光器的透過率分別為YR、YG、YB時，3色濾光器的平均透過率為Ym可由(1)式表示。
Ym=(YR+YG+YB)／3……(1)這里，通過使該平均透過率Ym為30％到80％，在反射型顯示時可以得到明亮的顯示，在透過型顯示時能得到不褪色的彩色顯示。
在本發(fā)明第2裝置的另一個形態(tài)中，進(jìn)而具有夾在上述第1偏振光分離板和上述導(dǎo)光體中間的著色裝置。
若按照該形態(tài)，無論在用外界光進(jìn)行反射型顯示和用光源燈進(jìn)行透過型顯示時，外界光或光源光都能通過著色裝置進(jìn)行彩色顯示。特別是，在導(dǎo)光體中，因光學(xué)各向異性很小，對顯示的均勻性幾乎沒有影響，或者使其光學(xué)軸的方向為固定的方向，故能夠得到明亮的能見度好的彩色顯示。
本發(fā)明的上述目的可以通過已裝入上述本發(fā)明的第1顯示裝置(包括上述各種形態(tài))的第1電子機器達(dá)到。
若按照第1電子機器，因具有上述本發(fā)明的第1顯示裝置，故在反射型顯示時，能夠減輕重影和污點，能進(jìn)行明亮的能見度高的單色或彩色顯示，在透過型顯示時，能進(jìn)行明亮的單色或彩色顯示。
本發(fā)明的上述目的可以通過已裝入上述本發(fā)明的第2顯示裝置(包括上述各種形態(tài))的第2電子機器達(dá)到。
若按照第2電子機器，因具有上述本發(fā)明的第2顯示裝置，故特別在反射型顯示時，不必為了減輕由光學(xué)各向異性引起的顯示不均勻而使用前向散射板來放大光的散射，能夠得到明亮的能見度好的顯示。
本發(fā)明的上述目的可以通過光學(xué)各向異性很小以至對上述顯示裝置的顯示色度的不均勻性幾乎沒有影響的第1顯示裝置用的導(dǎo)光體達(dá)到。
或者，本發(fā)明的上述目的可以通過光學(xué)軸方向是固定方向的第2顯示裝置用的導(dǎo)光體達(dá)到。
即，若將本發(fā)明的第1或第2顯示裝置用導(dǎo)光體作為上述本發(fā)明的第1或第2的顯示裝置中的導(dǎo)光體使用，如上所述，特別在反射型顯示時，不必為了減輕由光學(xué)各向異性引起的顯示不均勻而使用前向散射板來放大光的散射，能夠得到明亮的能見度好的顯示。
因此，在圖22所示的先有技術(shù)中，因反射板比導(dǎo)光體還靠近液晶屏，故導(dǎo)光體的光學(xué)各向異性基本上對顯示的不均勻性不發(fā)生影響。因此，先有的的導(dǎo)光體在制造時沒有考慮導(dǎo)光體的光學(xué)各向異性的大小和光學(xué)軸的方向。結(jié)果，先有的的導(dǎo)光體，其光學(xué)各向異性大，對顯示的不均勻性產(chǎn)生影響，光學(xué)軸的方向也不全在一個方向。因此，當(dāng)反射板象本發(fā)明的構(gòu)成那樣安裝在離液晶屏比導(dǎo)光體還遠(yuǎn)的地方時，就會產(chǎn)生顯示的不均勻，這在實用上是不能容忍的。
再有，在上述本發(fā)明的顯示裝置中，對于單純的矩陣方式、或使用了TFT(Thin fFlm Transistor)和TFD(Thin Film Diode)的有源矩陣方式、還是段方式等眾所周知的任何一種驅(qū)動方式的顯示裝置，都能夠?qū)崿F(xiàn)明亮的反射型顯示和透過型顯示。
此外，作為本發(fā)明的顯示裝置的第3偏振光分離板，除上述反射偏光鏡以外，例如，也可以是膽固醇型液晶層和1／4波長板組合形成的偏振光分離板，或利用布儒斯特角度分離反射偏振光和透過偏振光的偏振光分離板(SID 92 DIGEST第427頁至第429頁)，或利用了全息片的偏振光分離板，或使用了國際上公認(rèn)的國際專利(國際申請?zhí)朩O95／27819號和WO95／17692號)公開的技術(shù)等的偏振光分離板。再有，這樣的各種偏振光分離器在后述的各實施例中同樣可以用來代替反射偏光鏡。進(jìn)而，對于本發(fā)明的顯示裝置的第1和第2偏振光分離板，除上述偏光板以外，也可以使用反射偏光鏡等各種偏振光分離板。
本發(fā)明的這些作用和其他優(yōu)點從下面說明的實施例中可以得到闡明。
圖2是用來說明本發(fā)明的第1至第6實施例的單色顯示裝置的反射型顯示時的原理的圖。
圖3是用來說明本發(fā)明的第1至第6實施例的單色顯示裝置的透過型顯示時的原理的圖。
圖4是用來說明本發(fā)明第1實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖5是用來說明本發(fā)明第2實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖6是示出本發(fā)明的第1實施例和第2實施例的顯示的圖。
圖7是用來說明本發(fā)明第3實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖8是用來說明本發(fā)明第5實施例的顯示裝置的概略截面圖。
圖9是用來說明本發(fā)明的第7至第15實施例的彩色顯示裝置的反射型顯示時的原理的圖。


圖10是用來說明本發(fā)明的第7至第15實施例的彩色顯示裝置的透過型顯示時的原理的圖。
圖11是用來說明本發(fā)明第7實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖12是用來說明本發(fā)明第8實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖13是表示本發(fā)明第9實施例的顯示裝置使用的彩色濾光器的特性的特性圖。
圖14是表示本發(fā)明第9實施例的顯示裝置使用的彩色濾光器的紅、綠、蘭各色的透過率和色度的圖表。
圖15是用來說明本發(fā)明第10實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖16是用來說明本發(fā)明第12實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖17是用來說明本發(fā)明第14實施例的顯示裝置的分解截面圖。
圖18是用來說明本發(fā)明第14實施例的顯示裝置的圖。
圖19是用來說明本發(fā)明第15實施例的顯示裝置的概略截面圖。
圖20是表示本發(fā)明第16實施例的顯示裝置的導(dǎo)光體的表面形狀的圖。
圖21是本發(fā)明第17實施例的各種電子機器的概略透視圖。
圖22是用來說明先有的顯示裝置的概略截面圖。
實施本發(fā)明的最佳形態(tài)下面，根據(jù)附圖按每一個實施例說明實施本發(fā)明的最佳形態(tài)。
(單色顯示裝置的動作原理)首先，使用圖1、圖2和圖3說明本發(fā)明的第1到第6實施例的單色顯示裝置的動作原理。圖1是本發(fā)明的各實施例使用的偏振光分離器的概略斜視圖，圖2是用來說明使用了該偏振光分離器的單色顯示裝置入射了外界光的情況的圖。圖3是用來說明該單色顯示裝置光源亮燈時的情況的圖。
在圖1中，偏振光分離器160具有多層的積層結(jié)構(gòu)，每一層由不同的2層、即A層1和B層2互相堆積形成。A層1的X方向的折射率(nAX)和Y方向的折射率(nAY)不同，B層2的X方向的折射率(nBX)和Y方向的折射率(nBY)相等。此外，A層1的Y方向的折射率(nAY)和B層2的Y方向的折射率(nBY)相等。
因此，從與偏振光分離器160的上面5垂直的方向向偏振光分離器160入射的光中的Y方向的線偏振光透過偏振光分離器160，并作為Y方向的線偏振光從下面6射出。相反，從與偏振光分離器160的下面6垂直的方向向偏振光分離器160入射的光中的Y方向的線偏振光透過偏振光分離器160，并作為Y方向的線偏振光從上面5射出。這里，作為透過方向的Y方向稱作透過軸。
另一方面，若設(shè)A層1的Z方向的厚度為tA，B層2的Z方向的厚度為tB，入射光的波長為λ，則有tA·nAX+tB·nBX=λ／2……(2)因此，從與偏振光分離器160的上面5垂直的方向向偏振光分離器160入射的光中的X方向的線偏振光作為波長λ的光通過該偏振光分離器160，作為X方向的線偏振光被反射回去。此外，從與偏振光分離器160的下面6垂直的方向入射的線偏振光作為波長λ的光通過該偏振光分離器160，作為X方向的線偏振光被反射回去。這里，作為反射方向的X方向稱作反射軸。
而且，使A層1的Z方向的厚度tA和B層2的Z方向的厚度tB作各種改變并在可見光的整個波長范圍內(nèi)使上述式(2)成立，由此可以得到偏振光分離器，不僅使單色而且使整個白色光的X方向的線偏振光作為X方向的線偏振光反射，并使Y方向的線偏振光作為Y方向的線偏振光透過。
這樣的偏振光分離器已在國際專利公報(WO95／17692)中作為反射偏光鏡公開。
圖2是用來說明使用了偏振光分離器160的顯示裝置入射了外界光的情況(即反射型顯示)的圖。
在圖2中，該顯示裝置使用TN液晶140作為透過偏振光軸可變裝置。在TN液晶140的上側(cè)，設(shè)置作為一例第1偏振光分離裝置的偏光板130。在TN元件140的下側(cè)，按順序設(shè)置作為一例第2偏振光分離裝置的偏光板135、作為一例光擴散裝置的光散射層150和作為一例第3偏振光分離裝置的偏振光分離器160。此外，在偏振光分離器160的下面，設(shè)置作為一例導(dǎo)光板的光導(dǎo)向器190，使從LED等光源191發(fā)出的光源光從偏振光分離器160的下方入射，在導(dǎo)光器190的下面設(shè)置反射板200。
首先，參照圖2，將外界光下的該顯示裝置裝左側(cè)作為加電壓部110、將其右側(cè)作為不加電壓部120進(jìn)行說明。
在右側(cè)的不加電壓部120中，天然光121經(jīng)偏光板130變成與紙面平行方向的線偏振光，然后，經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面垂直方向的線偏振光，作為與紙面垂直方向的線偏振光透過偏光板135。該線偏振光在經(jīng)光散射層150變成白色散射光之后，經(jīng)偏振光分離器160變成與紙面垂直方向的線偏振光，透過該偏振光分離器160。而且，通過透明的光導(dǎo)向器190，經(jīng)反射板200反射后，再次作為與紙面垂直方向的線偏振光透過光導(dǎo)向器190和偏振光分離器160。該線偏振光在經(jīng)光散射層150再次變成白色散射光之后，經(jīng)偏光板135變成與紙面垂直方向的線偏振光，并透過該偏光板135。而且，經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面平行方向的線偏振光，作為與紙面平行方向的線偏振光122，從偏光板130射出。
本發(fā)明因在偏光板135和偏振光分離器160之間特別設(shè)置了光散射層150，故當(dāng)從偏光板130一側(cè)看光122時，能看到對反射光進(jìn)行前方散射的光擴散層150的散射面恰好在反射位置。即，因在光擴散層150進(jìn)行前方散射，故在比光擴散層150更深的地方幾乎或完全看不到影象。因此，即使在裝置的構(gòu)造上使TN液晶140到反射板200的距離變長，也不會發(fā)生由于因此產(chǎn)生的視差的原因而使顯示重影或出現(xiàn)污點。
再有，這樣的光散射層150可以通過例如在高分子樹脂中混入由與其折射率不同的樹脂形成的微粒形成。此外，該光散射層150可以形成為其混濁度值在15～95％左右且具有前方散射特性，但前方散射特性到底要達(dá)到什么程度，則應(yīng)該根據(jù)裝置的規(guī)格和要求的圖象質(zhì)量，從理論、實驗和經(jīng)驗等方面去決定。
此外，反射板200反射的光不光是與紙面垂直方向的線偏振光，還包含與紙面平行方向的線偏振光。這樣的與紙面平行方向的線偏振光經(jīng)偏振光分離器160反射，再次由反射板200反射，改變其偏振光方向，成為一部分與紙面垂直方向的線偏振光，并通過偏振光分離器160。通過反復(fù)進(jìn)行這樣的動作，能夠使光得到有效地利用并變得明亮。這樣，在不加電壓時，因入射的光通過偏振光分離器160能得到有效地利用，故能得到明亮的顯示。
在左側(cè)的加電壓部110中，天然光111經(jīng)偏光板130變成與紙面平行方向的線偏振光，然后，透過TN液晶140，不改變偏振光方向，被偏光板135吸收而變暗。
如上所述，在反射型顯示時，在不加電壓部120中，由反射板200反射的光經(jīng)光散射層150進(jìn)行前方散射先變成白色散射光，所以，能夠減輕顯示的重影和污點，進(jìn)而通過偏振光分離器160能夠使光得到有效地利用，因此能使顯示變得明亮。另一方面，在加電壓部110中，因通過偏光板135使光吸收變暗，故能夠得到高的對比度。
下面，參照圖3說明光源亮燈時(即，透過型顯示)的情況。再有，圖3所示的顯示裝置與圖2相同。
在右側(cè)的不加電壓部120中，光源光125中的與紙面垂直方向的線偏振光透過偏振光分離器160。此外，光源光125中的與紙面平行方向的線偏振光經(jīng)偏振光分離器160反射，再次經(jīng)反射板200反射，改變偏振光方向，變成部分與紙面垂直方向的線偏振光，并通過偏振光分離器60。通過反復(fù)進(jìn)行這樣的動作，幾乎所有的光都通過偏振光分離器160。通過偏振光分離器160的與紙面垂直方向的線偏振光經(jīng)光散射層150變成白色散射光之后，經(jīng)偏光板135變成與紙面垂直方向的線偏振光并透過該偏光板135。經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面平行的線偏振光并通過偏光板130。即，能有效地利用幾乎所有的光，使其變得非常明亮。
在左側(cè)的加電壓部110中，光源的光115與不加電壓部120一樣，在到達(dá)TN液晶1140后該TN液晶140不改變其偏振光方向，變成與紙面垂直的線偏振光，經(jīng)偏光板130吸收而變暗。
如上所述，在透過型顯示時，在不加電壓部120中，因偏振光分離器160的作用而能夠有效地利用幾乎所有的光，變得非常明亮。在加電壓部110中，因偏光板130的吸收而變暗。因此，在光源190亮燈的情況下能夠在光源色的背景上得到黑色的顯示。即，在光源光的透過型顯示(參照圖3)和外界光的反射型顯示(參照圖2)時，能得到?jīng)]有正負(fù)反轉(zhuǎn)的單色顯示。
再有，在上面說明了通常顯示白色的模式，但也適用于通常顯示黑色的模式。但是，在通常顯示白色的模式中，能夠更明顯地發(fā)揮反射型顯示和透過型顯示都很明亮的效果。
此外，在上面以TN液晶140為例進(jìn)行了說明，但也可以使用STN液晶或ECB(Electrically Controlled Birefringence)液晶等其他能利用電壓等來改變透過偏振光軸的液晶去代替TN液晶140，而基本工作原理完全相同。
下面，根據(jù)上面參照圖1到圖3說明了的工作原理說明第1到第6實施例。
(第1實施例)圖4是用來說明本發(fā)明第1實施例的顯示裝置的分解截面圖。
在本實施例的顯示裝置10中，作為透過偏振光軸可變裝置的一個例子，使用STN單元20。在STN單元20的上側(cè)依次設(shè)置相位差膜14和偏光板12。在STN單元20的下側(cè)依次設(shè)置偏光板15和偏振光分離器40。此外，設(shè)置光源70使光能從偏振光分離器40的下方入射。光源70使用LED(Light emiting Diode)71，利用光導(dǎo)向器72使光從上方射出。在光導(dǎo)向器72的下側(cè)，具有作為一例光擴散裝置的擴散板30和作為一例光反射裝置的反射板80。再有，在圖4中，為說明方便起見，圖示的各部件相互之間有間隙，但實際上，這些部件是緊挨在一起的。
作為形成光導(dǎo)向器72的透明材料，最好使用丙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂、非晶聚烯莖樹脂等透明樹脂、玻璃等無機透明材料或它們的復(fù)合體。厚度在0．3～2mm之間。表面具有小的突起。因可見光的波長大約在380nm到700nm左右，為了不發(fā)生因折射的影響，故該突起的大小必須在5μm左右以上，此外，為了使突起不被肉眼看見，希望該突起在300μm以下。進(jìn)而，考慮制造上的方便，希望突起大約在10μm以上100μm以下。此外，突起高度和寬度的比(若是圓柱體則是直徑)可以是1比1以下。在本實施例中，突起的形狀是直徑為20μm、高為15μm的圓柱，間隙為20μm。
反射板80使用在PET薄膜上蒸鍍了鋁和銀的材料或鋁箔等。此外反射板80的表面形狀可以是鏡面，也可以是散射面。
在STN單元20中，將STN液晶26封入由2塊玻璃底板21和22以及密封材料23構(gòu)成的單元內(nèi)。在玻璃底板21的下面設(shè)置透明電極24，在玻璃底板22的上面設(shè)置透明電極25。透明電極24、25可以使用ITO(Indium Tin Oxide)或氧化錫等。相位差膜14作為顏色補償用的光學(xué)各向異性體使用，用來校正STN單元20發(fā)生的著色。再有，本實施例的偏振光分離器40使用已用圖1說明過的偏振光分離器。
下面，說明本實施例的顯示裝置10的動作。
首先，說明利用了外界光的反射型顯示。
在外界光的情況下，在不加電壓區(qū)，天然光因偏光板12而變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，利用STN單元20將偏振光方向改變規(guī)定的角度，使其變成線偏振光，并透過偏光板15和偏振光分離器40，進(jìn)而，透過光導(dǎo)向器72并由反射板80反射。反射的光再次透過光導(dǎo)向器72、偏振光分離器40和偏光板15，利用STN20將偏振光方向改變規(guī)定的角度，作為線偏振光從偏光板12射出。進(jìn)而，使由反射板80將偏振光方向改變了的光在偏振光分離器40和反射板80之間來回反射，接著從偏振光分離器40向STN單元20射出，由此得到明亮的顯示。再有，因在STN單元20和偏振光分離器40之間設(shè)置了擴散板30，故從偏振光分離器40來的反射光變成白色狀的光。
另一方面，在加電壓區(qū)中，天然光經(jīng)偏光板12變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，作為線偏振光透過STN單元20，被偏光板15吸收而變暗。
下面，說明利用了光源光的透過型顯示。
在光源70亮燈的情況下，在不加電壓區(qū)，從光源70射出的光經(jīng)偏振光分離器40變成線偏振光，并透過偏振光分離器40。利用STN單元20變成規(guī)定方向的線偏振光，不被偏光板12吸收而射出。
另一方面，在加電壓區(qū)，從光源70射出的光經(jīng)偏振光分離器40變成線偏振光，并透過偏振光分離器40。利用STN單元20變成規(guī)定方向的線偏振光，并被偏光板12吸收而變暗。
以上的結(jié)果，在外界光的情況下和在光源亮燈的情況下都沒有正負(fù)反轉(zhuǎn)，在白色的背景上能得到明亮的正的黑色顯示。此外，因擴散板30配置在STN單元20和反射板80之間，故即使兩者的距離長，也能夠減輕反射型顯示時的重影和出現(xiàn)污點的現(xiàn)象。進(jìn)而，因通過偏振光分離器40能使光得到有效地的利用，故反射型顯示和透過型顯示都能進(jìn)行明亮的顯示。
(第2實施例)圖5是用來說明本發(fā)明第2實施例的顯示裝置的概略圖。第2實施例與上述第1實施例相比，只是擴散板30的位置在光導(dǎo)向器72上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第1實施例相同。再有，在圖5中，對與圖4所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
圖6將第1實施例的顯示和第2實施例的顯示分別用(A)和(B)示出。都顯示“EPSON”。與在液晶層見到的重影不同，經(jīng)反射板80反射后在擴散板30上見到的重影較淡。在第1實施例中，在進(jìn)去相當(dāng)于光導(dǎo)向器72的厚度的地方能看到重影，而在第2實施例中，里面沒有重影，顯示清晰可見。再有，在圖6中，為了將第2實施例和第1實施例的作用進(jìn)行比較，在圖示中夸大了重影，但實際上，在第1實施例中，如前所述，因在STN單元20和反射板80之間配置了擴散板30，故雖然比第2實施例差但還是能夠減輕反射型顯示時的重影和污點。
(第3實施例)圖7是用來說明本發(fā)明第3實施例的顯示裝置的概略圖。第3實施例與上述第1實施例相比，只是擴散板30的位置在偏振光分離器40之上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第1實施例相同。再有，在圖7中，對與圖4所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
若按照第3實施例，如圖6所示，擴散板30和STN單元20之間的距離縮短多少，顯示重影和出現(xiàn)污點就能進(jìn)一步減輕多少。
(第4實施例)本發(fā)明的第4實施例與上述第3實施例相比，只是擴散板30使用包含擴散劑的粘接劑這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第1實施例相同。
若按照第4實施例，與第3實施例相同，如圖6所示，能夠減輕顯示重影和出現(xiàn)污點。進(jìn)而，因在圖7中可以將偏光板15和偏振光分離器40做成一體的部件貼在STN單元20上，故有利于制造。
(第5實施例)圖8是用來說明本發(fā)明第5實施例的顯示裝置的概略圖。第5實施例與上述第1實施例相比，只是擴散板30的位置在偏光板15之上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第1實施例相同。再有，在圖8中，對與圖4所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
若按照第5實施例，如圖6所示，擴散板30和STN單元20之間的距離縮短多少，顯示重影和污點就能進(jìn)一步減輕多少。
(第6實施例)本發(fā)明的第6實施例與上述第5實施例相比，只是使用由膽固醇型液晶等形成的圓偏振片和λ／4片的組合體去代替用圖1說明了的偏振光分離器這一點不同，其他的構(gòu)成與第1實施例的情況相同。
若按照第6實施例，與第5實施例相同，如圖6所示，能夠減輕顯示的重影和污點。
(彩色顯示裝置的工作原理)下面，使用圖9和圖10說明將在下面說明的本發(fā)明的第7到第10實施例的彩色顯示裝置的工作原理。圖9是用來說明使用了圖1所示的偏振光分離器的彩色顯示裝置在外界光入射時(即，反射型顯示)的情況的圖，圖10是用來說明該彩色顯示裝置在光源亮燈時(即，透過型顯示)的情況的圖。再有，在圖9和圖10中，對與圖2和圖3所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
在圖9和圖10中，該顯示裝置具有作為著色裝置的顏色濾光器145，與TN液晶140的下側(cè)相鄰。
首先參照圖9，將外界光情況下的該顯示裝置的左側(cè)作為加電壓部110，將右側(cè)作為不加電壓部120，就外界光入射時(即，反射型顯示)的情況進(jìn)行說明。
在右側(cè)的不加電壓部120中，天然光121經(jīng)偏光板130變成與紙面平行方向的線偏振光，然后，經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面垂直方向的線偏振光，在透過彩色濾光器145之后，作為與紙面垂直方向的線偏振光透過偏光板135。該線偏振光在經(jīng)光散射層150變成白色散射光之后，經(jīng)偏振光分離器160變成與紙面垂直方向的線偏振光，透過該偏振光分離器160。而且，通過透明的光導(dǎo)向器190，經(jīng)反射板200反射后，再次作為與紙面垂直方向的線偏振光透過光導(dǎo)向器190和偏振光分離器160。該線偏振光在經(jīng)光散射層150再次變成白色散射光之后，經(jīng)偏光板135變成與紙面垂直方向的線偏振光，并透過該偏光板135。而且，在透過彩色濾光器145之后，經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面平行方向的線偏振光，作為與紙面平行方向的線偏振光122，從偏光板130射出。
本發(fā)明因在偏光板135和偏振光分離器160之間特別設(shè)置了光散射層150，故當(dāng)從偏光板130一側(cè)看光122時，能看到對反射光進(jìn)行前方散射的光擴散層150的散射面恰好在反射位置。即，因在光擴散層150進(jìn)行前方散射，故在比光擴散層150更深的地方幾乎或完全看不到影象。因此，即使在裝置的構(gòu)造上使TN液晶140到反射板200的距離變長，也不會發(fā)生由于因此產(chǎn)生的視差的原因而使顯示重影或模糊不清，特別是不會出現(xiàn)由彩色濾光器145著色了的顏色的模糊不清。
此外，在反射板反射的光中，不僅有與紙面垂直的線偏振光，還包含有與紙面平行的線偏振光。這樣的與紙面平行方向的線偏振光經(jīng)偏振光分離器160反射，再次被反射板200反射改變其偏振光方向，一部分變成與紙面垂直方向的線偏振光，并通過偏振光分離器160。這樣反復(fù)幾次，使光得到有效地利用并變得明亮。這樣，在不加電壓時，因偏振光分離器160而能夠有效地利用入射的光，所以，能得到明亮的顯示。
在左側(cè)的加電壓部110中，天然光111經(jīng)偏光板130變成與紙面平行方向的線偏振光，然后，透過TN液晶140，不改變偏振光方向，被偏光板135吸收而變暗。
如上所述，在反射型顯示時，在不加電壓部120中，由反射板200反射的光經(jīng)光散射層150進(jìn)行前方散射先變成白色散射光，所以，能夠減輕顯示的重影和污點特別是由彩色濾光器145著色了的顏色的模糊不清，進(jìn)而通過偏振光分離器160能夠使光得到有效地利用，因此能使顯示變得明亮。另一方面，在加電壓部110中，因通過偏光板135使光吸收變暗，故能夠得到高的對比度。
下面，參照圖10就光源191亮?xí)r(即，透過型顯示)的情況進(jìn)行說明。再有，圖10所示的顯示裝置與圖9相同。
在右側(cè)的不加電壓部120中，光源的光125中的與紙面垂直方向的線偏振光透過偏振光分離器160。此外，光源的光125中的與紙面平行方向的線偏振光經(jīng)偏振光分離器160反再經(jīng)反射板200反射，改變偏振光的方向，變成部分與紙面垂直方向的線偏振光，并透過偏振光分離器160。透過偏振光分離器160的與紙面垂直方向的線偏振光在經(jīng)光散射層150變成白色散射光之后，經(jīng)偏光板135變成與紙面垂直方向的線偏振光，并透過該偏光板135。接著，在透過彩色濾光器145之后，經(jīng)TN液晶140將偏振光方向改變90°變成與紙面平行方向的線偏振光，并通過偏光板130。即，能夠有效地利用幾乎所有的光而使顯示變得非常明亮。
在左側(cè)的加電壓部110中，光源的光115與加電壓部120一樣，在到達(dá)TN液晶140之后經(jīng)該TN液晶140不改變偏振光方向而變成與紙面垂直方向的線偏振光，被偏光板130吸收而變暗。
如上所述，在透過型顯示時，在不加電壓部120中，因偏振光分離器160的作用，能夠有效地利用幾乎所有的光而使顯示變得非常明亮，在加電壓部110中，因通過偏光板130使光吸收而變暗。因此，在光源190亮燈的情況下，能在光源色的背景下得到彩色顯示。即，在光源光的透過型顯示(參照圖3)和外界光的反射型顯示(參照圖2)時，能夠得到?jīng)]有正負(fù)反轉(zhuǎn)的彩色顯示。
特別，在這里，因顏色濾光器145的色間距例如是80μm左右，很微細(xì)，所以，在反射型顯示時，在通過比該間距長得多、至少是顏色濾光器145和反射板200之間的往返光路(進(jìn)而，再加上反射板200和偏振光分離器160之間的往返一次或多次的光路)的同一外界光部分的入射光和射出光(即，反射光)中，大部分都通過不同顏色的顏色濾光器145。但是，因在偏光板135和偏振光分離器160之間設(shè)置了光散射層150，故即使入射光在反射前通過各色顏色濾光器145而被著色，在通過光散射層150時，通過各色顏色濾光器145的光也被進(jìn)行前方散射，進(jìn)而，當(dāng)作為經(jīng)反射板200反射的射出光再次通過光散射層150時也被進(jìn)行前方散射。因此，入射光透過顏色濾光器145使紅、綠、蘭的光混合的結(jié)果，從偏光板130一側(cè)來看，能夠得到幾乎和從光散射層150的散射面發(fā)出白色散射光并直接入射到顏色濾光器145相同的光學(xué)狀態(tài)。這樣，與入射光通過哪一個顏色的顏色濾光器145無關(guān)，射出光的顏色變成與射出光通過的顏色濾光器145的顏色，所以，即使從TN液晶140到反射板200的距離很長，因不會因顏色濾光器145的著色而發(fā)生色彩的不均勻，所以，對裝置的構(gòu)造是非常有利的。
再有，若顏色濾光器145是紅、綠、蘭的點矩陣顯示，根據(jù)本原理，可以進(jìn)行多色甚至全色顯示。
再有，在上面已就通常顯示白色的模式進(jìn)行了說明，但也適用于通常顯示黑色的模式。但是，在通常顯示白色的模式中，能夠更明顯地發(fā)揮反射型顯示和透過型顯示都很明亮的效果。
此外，在上面以TN液晶140為例進(jìn)行了說明，但也可以使用STN液晶或ECB(Electrically Controlled Birefringence)液晶等其他能利用電壓等來改變透過偏振光軸的液晶去代替TN液晶140，而基本工作原理完全相同。
下面，根據(jù)上面參照圖9和圖10說明了的工作原理說明第7到第15實施例。
(第7實施例)圖11是用來說明本發(fā)明第7實施例的顯示裝置的概略圖。第7實施例與上述第1實施例相比，只是在STN單20元內(nèi)設(shè)置顏色濾光器27這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第1實施例相同。再有，在圖11中，對與圖4所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
更具體一點說，在圖11中，在玻璃底板21的下面設(shè)置透明電極24，在玻璃底板22的上面設(shè)置透明電極25，形成點矩陣，在透明電極24的下面形成紅、綠、蘭的顏色濾光器27，與透明電極25的電極圖形一致。相位差膜14可以補償STN單元20發(fā)生的著色并進(jìn)行黑白顯示。再有，偏振光分離器40的透過軸的方向和偏光板15的透過軸的方向一致。
下面，說明本實施例的顯示裝置10的動作。
首先，說明利用了外界光的反射型顯示。
在外界光的情況下，在不加電壓區(qū)，天然光因偏光板12而變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，利用STN單元20將偏振光方向改變規(guī)定的角度，使其變成線偏振光，并透過偏光板15和偏振光分離器40，進(jìn)而，透過光導(dǎo)向器72并由反射板80反射。反射的光再次透過光導(dǎo)向器72、偏振光分離器40和偏光板15，利用STN單元20將偏振光方向改變規(guī)定的角度，作為線偏振光從偏光板12射出。進(jìn)而，使由反射板80將偏振光方向改變了的光在偏振光分離器40和反射板80之間來回反射，接著從偏振光分離器40向STN單元20射出，由此得到明亮的顯示。這時，若使光通過顏色濾光器27，則呈現(xiàn)紅、綠、蘭的某一種顏色。再有，因在STN單元20和偏振光分離器40之間設(shè)置了擴散板30，使從偏振光分離器40來的反射光散射，故在抑制顏色污點的同時，因視角寬而使外觀好看。
另一方面，在加電壓區(qū)中，天然光經(jīng)偏光板12變成規(guī)定方向的線偏振光，然后，作為線偏振光透過STN單元20，被偏光板15吸收而變暗。
下面，說明利用了光源光的透過型顯示。
在光源70亮燈的情況下，在不加電壓區(qū)，從光源70射出的光經(jīng)偏振光分離器40變成線偏振光，并透過偏振光分離器40。利用STN單元20變成規(guī)定方向的線偏振光，不被偏光板12吸收而射出。這時，若使光通過顏色濾光器27，則呈現(xiàn)紅、綠、蘭的某一種顏色。
另一方面，在加電壓區(qū)，從光源70射出的光經(jīng)偏振光分離器40變成線偏振光，并透過偏振光分離器40。利用STN單元20變成規(guī)定方向的線偏振光，并被偏光板12吸收而變暗。
以上的結(jié)果，在外界光的情況下和在光源亮燈的情況下因顏色濾光器27的作用而都沒有正負(fù)反轉(zhuǎn)，能得到彩色顯示。此外，因擴散板30配置在STN單元20和反射板80之間，故即使兩者的距離長，也能夠減輕反射型顯示時的重影和出現(xiàn)污點(特別是顏色的污點)的現(xiàn)象。進(jìn)而，因通過偏振光分離器40能使光得到有效地的利用，故反射型顯示和透過型顯示都能進(jìn)行明亮的顯示。
這里，若調(diào)查光導(dǎo)向器190的面內(nèi)的光學(xué)各向異性，在具有400nm以上的各向異性的地方會出現(xiàn)顏色不均勻，相反在150nm以下的各向異性的地方完全不會出現(xiàn)顏色不均勻，因此，最好使光導(dǎo)向器190的面內(nèi)的光學(xué)各向異性在400nm以下，在150nm以下為最佳。
(第8實施例)圖12是用來說明本發(fā)明第8實施例的顯示裝置的概略圖。第8實施例與上述第7實施例相比，只是擴散板30的位置在光導(dǎo)向器72之上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第7實施例相同。再有，在圖12中，對與圖11所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
再有，第7實施例的顯示和第8實施例的顯示與第1實施例和第2實施例的顯示情況一樣，分別用圖6的(A)和(B)示出。即，在第7實施例中，在進(jìn)去相當(dāng)于光導(dǎo)向器72的厚度的地方能清楚看到重影，而在第8實施例中，重影模糊不清而且很淡，顯示較清晰。
(第9實施例)本發(fā)明的第9實施例是在上述第8實施例的構(gòu)成中進(jìn)而具有透過率不同的紅、綠、蘭彩色濾光器24。
這里，若對彩色濾光器24的平均透過率進(jìn)行各種改變，當(dāng)平均透過率超過80％時，顏色純度降低，顏色的識別性下降。另一方面，當(dāng)平均透過率不到30％時，反射型顯示時的亮度降低，難以進(jìn)行判讀。因此，彩色濾光器24的平均透過率最好在30％到80％的范圍內(nèi)，若在45～70％的范圍內(nèi)則更佳。
圖13(a)和(b)分別示出第9實施例的平均透過率不同的2種彩色濾光器A和B的分光特性。彩色濾光器A的平均透過率是58．1％，彩色濾光器B的平均透過率是67．7％。此外，圖14以表的形式示出彩色濾光器A和B的紅、綠、蘭各顏色的透過率和色度。
從圖14所示的表中可知，當(dāng)使用彩色濾光器A時，與使用彩色濾光器B的情況相比，在反射型顯示時稍暗些，但能得到顏色純度好的顯示，比較理想。
(第10實施例)圖15是用來說明本發(fā)明第10實施例的液晶顯示裝置的概略圖。第10實施例與上述第7實施例相比，只是擴散板30的位置在偏振光分離器40之上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第7實施例的情況相同。再有，在圖15中，對與圖11所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
若按照第10實施例，如圖6所示，擴散板30與STN單元20之間的距離縮短多少，顯示的重影和污點就能進(jìn)一步減輕多少。
(第11實施例)本發(fā)明的第11實施例與上述第10實施例相比，只是擴散板30使用包含擴散劑的粘接劑這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第10實施例的情況相同。
若按照第11實施例，與第10實施例的情況一樣，如圖6那樣能夠減輕顯示的重影和污點。進(jìn)而，因在圖15中可以將偏光板15和偏振光分離器40做成一體的部件貼在STN單元20上，故有利于制造。
(第12實施例)圖16是用來說明本發(fā)明第12實施例的液晶顯示裝置的概略圖。第12實施例與上述第7實施例相比，只是擴散板30的位置在偏光板15之上這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第7實施例的情況相同。再有，在圖16中，對與圖11所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
若按照第12實施例，如圖6所示，擴散板30與STN單元20之間的距離縮短多少，顯示的重影和污點就能進(jìn)一步減輕多少。
(第13實施例)本發(fā)明的第13實施例與上述第10實施例相比，只是使用由膽固醇型液晶等形成的圓偏振片和λ／4片的組合體去代替用圖1說明了的偏振光分離器這一點不同，其他的構(gòu)成與第10實施例的情況相同。
若按照第13實施例，與第10實施例相同，如圖6所示，能夠減輕顯示的重影和污點。
(第14實施例)圖17是用來說明本發(fā)明第14實施例的液晶顯示裝置的概略圖。第14實施例與上述第12實施例相比，只是在反射板80的上面配置住友化學(xué)制的Lumisty85這一點不同，其他的結(jié)構(gòu)與第12實施例的情況相同。再有，在圖17中，對與圖16所示的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素附加同樣的參照符號，并省略其說明。
住友化學(xué)制的Lumisty85通過與反射板80的組合，具有象圖18那樣使光的射出角θ2和入射角θ1不同的效果。即，當(dāng)入射光801以入射角θ1入射到Lumisty85時，作為擴散光射出。這時射出角θ2的方向是具有最強強度的方向802。所以，入射角θ1和射出角θ2不同。這是因為Lumisty具有下述構(gòu)造和特性。Lumisty在薄膜內(nèi)以約3μm的間隔排列著折射率不同的層，由于該構(gòu)造使光產(chǎn)生折射從而使光擴散。通過調(diào)整層的構(gòu)造，可以控制擴散光的方向。當(dāng)入射角θ1是70°時，射出角θ2是90°。這樣一來，當(dāng)從垂直方向觀看畫面時，不會因觀察者的影子而使畫面變暗，顯示變得明亮而清晰。對比度也提高了。
此外，使用棱鏡片和全息鏡片去代替Lumisty也能得到同樣的效果。
(第15實施例)如圖19所示，在本實施例的液晶顯示裝置1001中，作為透過偏振光軸可變裝置的一例，使用具有STN液晶的液晶單元1010。在液晶單元1010的上側(cè)依次設(shè)置相位差膜1030和作為一例第1偏振光分離裝置的上偏光板1020。在液晶單元1010的上側(cè)依次設(shè)置1030和作為一例第2偏振光分離裝置的下偏光板1040、作為一例光擴散裝置的包含光擴散劑的粘接劑1050、和作為一例第3偏振光分離裝置的偏振光分離器1060、構(gòu)成一部分導(dǎo)光體的導(dǎo)光板1070和作為一例光反射裝置的反射板1080。包含光擴散劑的粘接劑1050具有光擴散效果和粘接效果兩種功能，將下偏光板1040和偏振光分離器1060粘貼在一起。此外，在下偏光板1040的上面也鋪滿了粘接劑，可以粘貼液晶單元1010。
液晶單元1010在由2塊玻璃底板1011和1012及密封材料1013構(gòu)成的單元內(nèi)封入STN液晶1014。液晶單元1010中的STN液晶1014的光學(xué)各向異性Δn和液晶層的厚度d的乘積Δn×d的值例如是860nm。在2塊玻璃底板1011和1012的內(nèi)側(cè)分別形成透明電極線1015和1016。此外，在與下玻璃底板1012的透明電極線1016相配的上玻璃底板1011的透明電極線1015上，設(shè)置紅、綠、蘭的彩色濾光器1017。再有，通過使用相位差膜1030來進(jìn)行顏色補償。
在PCB底板1090上設(shè)置作為一例光源的LED1120，成為LED1120發(fā)出的光向上方照射的構(gòu)造。此外，用來導(dǎo)入LED1120來的光的導(dǎo)光板1070和構(gòu)成一例導(dǎo)光體的光導(dǎo)向器1110設(shè)在PCB底板1090上。進(jìn)而，利用光導(dǎo)向器1110進(jìn)行液晶單元1010等左右位置的決定，同時，進(jìn)行由液晶單元1010等形成的構(gòu)成體的固定。光導(dǎo)向器1110向上方延伸，中間夾著導(dǎo)光板1070，從LED1120向光導(dǎo)向器1110導(dǎo)入的光進(jìn)而被導(dǎo)入導(dǎo)光板1070。此外，光導(dǎo)向器1110的上端向偏光板1020的內(nèi)側(cè)彎曲。在光導(dǎo)向器1110的上端部的下側(cè)和上偏光板1020之間用雙面膠帶1112固定。光導(dǎo)向器1110可以是透明的塑料板，也可以是由具有反射功能的不透明的塑料板圍起來的空洞。
從LED1120來的光利用光導(dǎo)向器1110導(dǎo)向，導(dǎo)入導(dǎo)光板107內(nèi)，并向偏振光分離器1060一側(cè)射出。另一方面，導(dǎo)光板1070使從液晶單元1010一側(cè)來的光透過反射板1080一側(cè)，使從反射板1080一側(cè)來的光透過液晶單元1010一側(cè)。
偏振光分離器1060具有和圖1相同的構(gòu)造。
本實施例特別在反射板1080的上面鋪設(shè)粘接劑，使其與導(dǎo)光板1070粘貼在一起。使導(dǎo)光板1070在厚度方向沒有大的突起，以便在該粘貼工序中容易制造。因此，導(dǎo)光板1070是厚度為0．7mm左右的透明塑料制的平板。
通過對液晶單元1010進(jìn)行整幀的灰度等級驅(qū)動，在外界光時和LED亮燈時都能得到明亮的全色顯示。
此外，若用厚度在0．12mm以下的薄塑料片區(qū)代替下玻璃底板1012，則能夠得到色純度高、明亮的全色顯示。
若按照上述那樣構(gòu)成的第15實施例，利用彩色濾光器1017，在外界光和LED亮燈時都能得到?jīng)]有正負(fù)反轉(zhuǎn)的彩色顯示。此外，因在液晶單元1010和反射板1090之間配置了包含光擴散劑的粘接劑1050，故即使兩者之間的距離長，也能減輕反射型顯示時的重影和污點(特別是顏色污點)。進(jìn)而，因通過偏振光分離器1060可以使光得到有效地利用，故反射型顯示和透過形顯示都很明亮。
(第16實施例)本發(fā)明的16實施例與用在上述第1到第14實施例的顯示裝置的光導(dǎo)向器72有關(guān)。
即，本發(fā)明的第1到第14實施例的顯示裝置使用的光導(dǎo)向器72使用聚碳酸酯和丙烯酰等透明塑料板，厚度為0．3～2mm，在其表面形成凹凸。凹凸的大小在10～200μm、間距在20～400μm左右的范圍較合適，其形狀若是象圖20(a)那樣的略呈半球狀的凸、象圖20(b)那樣的呈圓錐狀的凹，象圖20(c)那樣的略呈半球狀的凹、象圖20(d)那樣的呈圓柱狀的凸、象圖20(e)那樣的呈圓柱狀的凹等、或者其它形狀都比較合適。此外，也可以改變表面凹凸的密度分布，使導(dǎo)光體的表面輝度均勻。光導(dǎo)向器72因象這樣在表面形成凹凸故也起擴散板的作用。
此外，光導(dǎo)向器72是用塑料注射成型法制造的，但為了使光學(xué)各向異性小，要進(jìn)行加熱和加壓處理。
(第17實施例)第17實施例是裝載上述說明過的各實施例的單色或彩色液晶顯示裝置的電子機器。
即，若將各實施例的液晶顯示裝置用于例如圖21(a)所示的便攜式電話171的顯示部172，則能夠?qū)崿F(xiàn)無論是向陽、背陰或室內(nèi)都能進(jìn)行明亮的對比度好的反射型顯示或透過型顯示的節(jié)能型的便攜式電話。
此外，若象圖21(b)那樣用于手表173的顯示部174，則能夠?qū)崿F(xiàn)無論是向陽、背陰或室內(nèi)都能進(jìn)行明亮的對比度好的反射型顯示或透過型顯示的節(jié)能型的手表。
進(jìn)而，若象圖21(c)那樣用于安裝在個人計算機(或信息終端)172的主機177上的顯示部176，則能夠?qū)崿F(xiàn)無論是向陽、背陰或室內(nèi)都能進(jìn)行明亮的對比度好的反射型顯示或透過型顯示的節(jié)能型的個人計算機。
除了上述圖21所示的電子機器之外，本實施例的液晶顯示裝置還可以適用于液晶電視機、取景器型或監(jiān)視器直視型攝像機、汽車導(dǎo)航裝置、電子筆記本、臺式電子計算器，字處理器、工程師工作站(EWS)、電視電話、POS終端、和具有觸摸面板的裝置等的電子機器。
本發(fā)明的顯示裝置、電子機器和導(dǎo)光體不限于上述各實施例，在不違反從權(quán)利要求書和說明書中能體會得到的本發(fā)明的要點和思想的前提下，可以作各種變更，進(jìn)行了這樣的變更的顯示裝置、電子機器和導(dǎo)光體也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的顯示裝置可以利用作為能夠進(jìn)行明亮的能見度好的單色或彩色顯示的各種顯示裝置，進(jìn)而，可以利用作為構(gòu)成各種電子機器的顯示部的顯示裝置。此外，本發(fā)明的電子機器可以利用作為使用這樣的顯示裝置構(gòu)成的液晶電視機、取景器型或監(jiān)視器直視型攝像機、汽車導(dǎo)航裝置、電子筆記本、臺式電子計算器，字處理器、工程師工作站(EWS)、電視電話、POS終端、和觸摸面板等。
權(quán)利要求
1．一種顯示裝置，其特征在于，備有可改變透射偏振軸的液晶屏；配置在該液晶屏的兩側(cè)而將該液晶屏夾在中間的第1和第2偏振光分離板；相對于該第2偏振光分離板配置在與上述液晶屏相反一側(cè)的反射層；光源；配置在上述第2偏振光分離板與上述反射層之間用于對來自上述光源的光進(jìn)行導(dǎo)向以使其通過第2偏振光分離板入射到上述液晶屏、同時使來自上述第2偏振光分離板側(cè)的光及來自上述反射層側(cè)的光透過的導(dǎo)光體；配置在上述液晶屏與上述反射層之間用于使從上述反射層側(cè)射向上述液晶屏側(cè)的光及從上述液晶屏側(cè)射向上述反射層側(cè)的光分別向前散射的前向散射板。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述前向散射板，配置在上述液晶屏與上述導(dǎo)光體之間。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于在上述導(dǎo)光體中，光學(xué)各向異性小到幾乎不會對上述顯示裝置的顯示不均勻產(chǎn)生影響的程度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于在上述導(dǎo)光體中，光學(xué)軸方向為固定方向。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于還備有配置在上述第2偏振光分離板與上述導(dǎo)光體之間的第3偏振光分離板，上述第1偏振光分離板，是根據(jù)入射光的偏振光分量透射、吸收或反射該入射光的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板，是根據(jù)入射光的偏振光分量透射、吸收或反射該入射光的偏振光分離板，上述第3偏振光分離板，是根據(jù)入射光的偏振光分量透射或反射該入射光的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板的透射軸方向與上述第3偏振光分離板的透射軸方向基本一致。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示裝置，其特征在于上述第3偏振光分離板，是對入射光中的方向與上述第3偏振光分離板的透射軸方向基本正交的直線偏振光進(jìn)行反射的偏振光分離板。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其特征在于上述第3偏振光分離板，是將多個層以彼此貼緊的方式層疊后的層疊體，上述層疊體的上述多個層的折射率，在相鄰各層之間，在一個規(guī)定方向上彼此相等，而在與上述一個規(guī)定方向正交的另一規(guī)定方向上彼此不同。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述液晶屏，由TN液晶元件、STN液晶元件或ECB液晶元件構(gòu)成。
9．一種顯示裝置，其特征在于，備有可改變透射偏振軸的液晶屏；配置在該液晶屏的兩側(cè)而將該液晶屏夾在中間的第1和第2偏振光分離板；相對于該第2偏振光分離板配置在與上述液晶屏相反一側(cè)的反射層；光源；配置在上述第2偏振光分離板與上述反射層之間用于對來自上述光源的光進(jìn)行導(dǎo)向以使其通過第2偏振光分離板入射到上述液晶屏、同時使來自上述第2偏振光分離板側(cè)的光及來自上述反射層側(cè)的光透過、且其光學(xué)各向異性小到幾乎不會對顯示不均勻產(chǎn)生影響的程度或光學(xué)軸方向為固定方向的導(dǎo)光體。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于還備有配置在上述液晶屏與上述反射層之間用于使從上述反射層側(cè)射向上述液晶屏側(cè)的光及從上述液晶屏側(cè)射向上述反射層側(cè)的光分別向前散射的前向散射板。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于上述第1偏振光分離板，是根據(jù)入射光的偏振光分量透射、吸收或反射該入射光的偏振光分離板，上述第2偏振光分離板，是根據(jù)入射光的偏振光分量透射、吸收或反射該入射光的偏振光分離板。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于上述液晶屏，由TN液晶元件、STN液晶元件或ECB液晶元件構(gòu)成。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于還備有夾在上述第1偏振光分離板與上述導(dǎo)光體之間的著色裝置。
14．根據(jù)權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其特征在于上述著色裝置，是濾色器。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示裝置，其特征在于上述濾色器，由紅基色、綠基色、藍(lán)基色的三色構(gòu)成。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的顯示裝置，其特征在于上述三色濾色器的平均透射率，為30％～80％。
17．根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于還備有夾在上述第1偏振光分離板與上述導(dǎo)光體之間的著色裝置。
18．一種電子設(shè)備，其特征在于裝有權(quán)利要求1所述的上述顯示裝置。
19．一種電子設(shè)備，其特征在于裝有權(quán)利要求9所述的上述顯示裝置。
20．一種電子設(shè)備，其特征在于裝有權(quán)利要求13所述的上述顯示裝置。
21．一種電子設(shè)備，其特征在于裝有權(quán)利要求17所述的上述顯示裝置。
22．一種顯示裝置用導(dǎo)光體，其特征在于當(dāng)用于顯示裝置時，其光學(xué)各向異性在面內(nèi)小到幾乎不會對顯示不均勻產(chǎn)生影響的程度。
23．一種顯示裝置用導(dǎo)光體，其特征在于光學(xué)軸方向為固定方向。
全文摘要
使用TN液晶140作為液晶屏,在TN液晶140的上側(cè),設(shè)置偏光板130。在下側(cè),按順序設(shè)置偏光板135、光散射層150和偏振光分離器160。此外,在偏振光分離器160的下面,設(shè)置使光源191發(fā)出的光從偏振光分離器160的下方入射的光導(dǎo)向器190和反射板200。偏振光分離器160是反射偏光鏡,能夠有效地利用光,在反射型顯示和透過型顯示時都很明亮。此外,因設(shè)置了光擴散層150,所以,即使TN液晶140到反射板200的距離長,在反射型顯示時也不發(fā)生重影和顯示的污點。
文檔編號G02F1/1335GK1293768SQ00800097
公開日2001年5月2日 申請日期2000年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月1日
發(fā)明者土橋俊彥, 飯島千代明 申請人:精工愛普生株式會社