JP4560316B2

JP4560316B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4560316B2
Application number: JP2004093116A
Authority: JP
Inventors: 祐二早田; 喜芳玉井
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005283629A

Description

本発明は表示装置に関し、特に、有機ＥＬパネルと液晶パネルを備え、カラー偏光板を用いて表示色を変化させる表示装置に関する。

近年の情報通信分野における急速な技術開発の進展に伴い、ＣＲＴに代わるフラットディスプレイに大きな期待が寄せられている。なかでも有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイは、高速応答性、視認性、輝度などの点において優れているため、盛んに研究がなされている。当初の有機ＥＬ素子構造は、有機薄膜の２層積層構造を有し、発光層にトリスアルミニウムを使用し、１０Ｖ以下の低電圧駆動によって緑色の発光を生じ、１０００ｃｄ／ｍ²の輝度が得られた。

最近の研究においては、正孔注入電極と電子注入電極に挟まれた有機層が１〜１０層程度の様々な積層型の有機ＥＬ素子が開発されている。有機ＥＬ材料に関しては、低分子を使用するもの、あるいは高分子を使用するものが研究されている。有機ＥＬ素子の製造方法としては、低分子化合物を真空蒸着法等による薄膜形成する方法のみならず、高分子系化合物をスピンコート法、インクジェット、ダイコート、フレキソ印刷といった方法で薄膜形成して有機ＥＬ素子を形成する方法が提案されている。

有機ＥＬ素子は、有機薄膜層を挟む正孔注入電極と電子注入電極の間に電圧を印加することによって、電流駆動によって有機ＥＬ素子を発光させる。駆動方法としては、画素を構成する有機ＥＬ素子の選択のためにスイッチ素子を使用するアクティブ駆動、あるいは、スイッチ素子を使用しないパッシブ駆動などが知られている。

有機ＥＬディスプレイは、単色発光によって表示を行うものや、部分的に異なる色で表示するエリアカラー表示、あるいは、フルカラーの表示を行うものが知られている。単色有機ＥＬディスプレイは、単色の有機ＥＬ素子を備えており、例えば、赤色、青色、緑色あるいは白色の発光を行う有機ＥＬ素子が知られている。

一方、カラー表示を行う有機ＥＬ素子は、表示領域を複数のエリアに区分し、各エリアで異なる色の表示を行うエリアカラー表示を行う有機ＥＬディスプレイや、各画素がＲＧＢの色を表示することによってカラー表示を行う有機ＥＬディスプレイが知られている。画素レベルでＲＧＢの異なる色を表示するために、有機ＥＬ素子の有機層がＲＧＢのいずれかの色で発光するもの、あるいは、白表示を行う有機ＥＬ素子の前にＲＧＢのカラーフィルタ層を形成することによってカラー表示を行うものなどが知られている。

尚、モノクロームの画像表示装置にカラー偏光板を適用してカラー画像表示装置を構成することが知られている（特許文献１を参照）。具体的には、モノクローム陰極線管の蛍光面の混合蛍光体は、波長４５０〜４８０ｎｍの青色発光蛍光体、波長５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色発光蛍光体、波長６００〜６３０ｎｍの赤色発光蛍光体である。

モノクローム陰極線管の前に設置されル３枚のカラー偏光フィルタは、それぞれ波長５５０ｎｍ以下、波長５２０ｎｍ以上波長７１０ｎｍ以下、波長４８０ｎｍ以下および波長６００ｎｍ以上の波長域で吸収軸の透過率が２０％以下である。カラー偏光フィルタ相互間の透過スペクトルの重なり部分に存在する蛍光面の発光をきわめて低く抑制でき、不必要なスペクトルの混入が抑制して混色を防止し、色純度の低下を抑制する。

特開２００１−１１２０１３号公報

表示装置のアプリケーションとして、通常の表示動作において特定色による表示を行い、所定のケースにおいて表示色を切替えることが要求される場合がある。このような表示装置において、表示品質が優れていること、あるいは、シンプルな構造によって表示色の変換を実現することは極めて重要なファクタとなる。また、表示効果を高めるために、より多彩な色表示を行うことができることが必要とされる。

本発明は上記事情を背景としてなされたものであって、本発明の一つの目的は、表示色の切り替えを効果的に行うことができる表示装置を提供することである。本発明の他の目的は、表示装置において、表示色の切り替え及び表示品質の向上を効率的な構成によって実現することである。本発明の他の目的は、多彩な表示色の切り替えを効果的に行うことができる表示装置を提供することである。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。

本発明の第１の態様にかかる表示装置は、情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、前記位相差板の視認面側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第１の液晶パネルと、前記位相差板の視認側において、前記第１の液晶パネルを挟むように配置された偏光板及び第１のカラー偏光板と、前記偏光板の視認側であって前記第１のカラー偏光板の視認側となる位置に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第２の液晶パネルと、前記第２の液晶パネルの視認側に配置された第２のカラー偏光板と、を有する。この構成を有することによって、有機ＥＬパネルを使用した表示装置において、効果的に表示色の切り替えを行うことができる。ここで、前記第１のカラー偏光板と前記第２のカラー偏光板の選択透過光は異なる色であることによって、多彩な色表示が可能となる。

本発明の第２の態様にかかる表示装置は、情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、前記位相差板の視認側に配置された第１のカラー偏光板と、前記第１のカラー偏光板の視認面側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルの視認側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第２の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルの視認側に配置され、前記第２の液晶パネルを挟むように配置された偏光板及び第２のカラー偏光板と、を有する。この構成を有することによって、有機ＥＬパネルを使用した表示装置において、効果的に表示色の切り替えを行うことができる。ここで、前記第１のカラー偏光板と前記第２のカラー偏光板の選択透過光は異なる色であることによって、多彩な色表示が可能となる。

前記位相差板はλ／４板であることが好ましい。さらに、前記位相差板の延伸軸と前記偏光板の透過軸との間の角度は、実質的に４５°であることが好ましい。これによって、有機ＥＬパネルによる光の反射を効果的に遮断することができる。あるいは、前記第１及び第２の液晶パネルはＴＮモードの液晶パネルであることが、表示品質あるいはシンプルな構成の点から好ましい。

前記偏光板は前記位相差板と前記第１の液晶パネルの間に配置され、前記第１のカラー偏光板は前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの間に配置されていることが好ましい。さらに、前記第１及び第２の液晶パネルはＴＮモードの液晶パネルであり、前記偏光板の透過軸と前記第１のカラー偏光板の透過軸との間の角度が実質的に９０°であり、前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記第２のカラー偏光板の透過軸との間の角度が実質的に９０°であることが好ましい。あるいは、前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記偏光板の透過軸との間の角度が、前記第１の液晶パネルによって透過光の偏光方向が回転される角度と実質的に同一であり、前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記第２のカラー偏光板の透過軸との間の角度が、前記第１の液晶パネルによって透過光の偏光方向が回転される角度と実質的に同一であることが好ましい。これによって、無電界状態において有機ＥＬからの表示色での表示を行うことができ、消費電力の低減に寄与することができる。

本発明によれば、有機ＥＬパネルを有する表示装置において、効果的に表示色の切り替えを行うことができる。

以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。尚、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

図１は、本実施形態における表示装置１００の概略構成を示す断面図である。図１において、１０１は、画像表示を行うことができる有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、１０２は位相差板の一例であるλ／４板、１０３は所定方向に振動する直線偏光を選択的に透過する偏光板である。１０４は表示色切り替えのために透過光の偏光状態を制御する第１の液晶パネルである。１０５は第１のカラー偏光板である。

１０６は、表示色切り替えのために透過光の偏光状態を制御する第２の液晶パネルである。１０７は第２のカラー偏光板であり、本例においては、その吸収軸（透過軸の垂直軸）において第１のカラー偏光板とは異なる色の光が透過する。本形態においては、好ましい例として、ＴＮモードの液晶パネルが使用される。表示装置１００において、視認側から、第２のカラー偏光板１０７、第２の液晶パネル１０６、第１のカラー偏光板１０５、第１の液晶パネル１０４、偏光板１０３、λ／４板１０２、有機ＥＬパネル１０１の順に積層配置されている。

有機ＥＬパネル１０１は、典型的には、単色光による表示を行う。好ましくは、白色光を発光する有機ＥＬ素子を使用する有機ＥＬパネルが使用される。有機ＥＬパネル１０１は、ドット表示あるいはセグメント表示などによって、画像あるいは文字などの情報表示を行うことができる。尚、以下の記載においては、この白発光有機ＥＬパネルを例として説明される。

第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６は、表示領域全体の光の偏光状態を同様に制御する。具体的には、第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６の２つの透明基板の内側それぞれに、一つの透明電極層が表示領域全面に渡って形成され、外部からの信号に応じて二つの透明電極間の全面に印加される電界によって、表示領域全体の液晶層がスタティックに駆動される。

図２、３は本例の表示装置１００の表示動作を示す図であり、図４は、液晶パネル１０４、１０６のＯＮ／ＯＦＦに応じた表示色を示す表である。図３、４において、第１のカラー偏光板１０５として赤色系偏光板を使用し、第２の偏光板１０７として青色系偏光板を使用する例が示されている。図３、４に示されるように、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６の状態に応じて、白色光、青色光、もしくは赤色光として表示面側に表示される。光が透過しない場合が、黒と示されている。

図４に示すように、第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６が共にＯＦＦ状態にある、つまり、各液晶パネルの液晶層に電界が印加されていない場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、白色光として視認される（白表示状態）。第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６が共にＯＮ状態にある、つまり、各液晶パネルの液晶層に電界が印加されている場合、有機ＥＬパネル１０１からの白色光は、赤色光として視認される（赤表示状態）。第１の液晶パネル１０４がＯＦＦ状態にあり、第２の液晶パネル１０６がＯＮ状態にある場合、青色光として視認される（青表示状態）。最後に、第１の液晶パネル１０４がＯＮ状態にあり、第２の液晶パネル１０６がＯＦＦ状態にある場合、黒色として視認される（黒表示状態）。

本形態の表示装置１００は、例えば、自動車のインストルメントパネルなどに適用することができる。上記構成の他、図５に示すように、カラー偏光板の色あるいはカラー偏光板の位置を変更することによって、液晶表示パネルのＯＮ／ＯＦＦに応じた表示色の変更を行うことができる。表示装置１００は、通常においては白色によって速度などを表示し、緊急時などに表示色を変更することができる。

図６を参照して、カラー偏光板１０５、１０７の機能について説明する。赤色系のカラー偏光板１０５を例として説明する。カラー偏光板は、透過軸と平行な方向に振動する直線偏光を可視光域のほぼ全域において透過し、透過軸と垂直な方向（吸収軸方向）に振動する直線偏光を、所定の波長域（本例では赤色系の波長域）について選択的に透過する。図５に示すように、カラー偏光板１０５の透過軸が紙面上の左右方向と平行である場合を例として説明する。

図６に示すように、自然白色光６０１がカラー偏光板１０５に入射すると、紙面と平行な透過軸方向の直線偏光は、可視光全波長領域（白色光）において、カラー偏光板１０５を透過する。透過軸と垂直方向（紙面垂直方向）の直線偏光は、所定波長域においてのみ、カラー偏光板１０５を透過する。図６の赤色系カラー偏光板を例とすれば、カラー偏光板１０５は赤色の光を選択的に透過する。他の波長域の光は、カラー偏光板１０５に大きく吸収される。

一方、図６に示すように、紙面と平行な透過軸方向の白色直線偏光６０２が第１のカラー偏光板１０５に入射すると、その白色直線偏光が第１のカラー偏光板１０５を透過する。あるいは、透過軸方向と垂直方向（紙面垂直方向）の白色直線偏光６０３が第１のカラー偏光板１０５に入射すると、第１のカラー偏光板１０５は、所定色の紙面垂直方向の直線偏光を選択的に透過する。本例においては赤系の色が透過される。他の波長域の光は、第１のカラー偏光板１０５に大きく吸収される。以上のように、第１のカラー偏光板１０５は、入射光の偏光方向に応じて、透過光の波長を変化させる。

カラー偏光板１０５、１０７の光学特性は、カラー偏光板を製造する際に自由に設定することができる。カラー偏光板は、例えば、２色性色素を高分子に含浸配向させることによって形成することができる。図６は、赤色系のカラー偏光板（図７（ａ））と青色系のカラー偏光板（図７（ｂ））のそれぞれの光学特性の一例を示している。図４の各グラフにおいて、Ｘ軸は光の波長を示しており、Ｙ軸は光の透過率を示している。

各グラフにおいて、カラー偏光板単体に光を入射した場合、カラー偏光板の他にもう一枚の偏光板を用意し、その偏光板とカラー偏光板との透過軸が平行に配置されている場合（平行配置）、偏光板とカラー偏光板との透過軸が垂直に配置されている場合（垂直配置）、のそれぞれの吸収率と波長の関係が示されている。図６に示すように、各カラー偏光板は、透過軸と垂直方向の直線偏光が入射すると、所定波長域以外の光を大きく吸収する。尚、図から理解されるように、各カラー偏光板は、赤あるいは青などの指定色以外の光の一部についても、相応の透過率を有することができる。

図８は、表示装置１００の各構成要素の光学軸の方向を示している。偏光板１０３もしくは第１のカラー偏光板１０５の透過軸と、第１の液晶パネル１０４のそれらに対向する側の面における各配向軸は、実質的に平行となっている。つまり、偏光板１０３の透過軸に対して、第１の液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａにおける配向軸は、実質的に平行である。第１の液晶パネル１０４の前面透明基板１０４ｂの配向軸は、背面透明基板１０４ａにおける配向軸と実質的に９０°ねじれている。第１のカラー偏光板１０５の透過軸は、前面透明基板１０４ｂにおける配向軸と平行である。

一方、第１のカラー偏光板１０５もしくは第２のカラー偏光板１０７の透過軸と、第２の液晶パネル１０６のそれらに対向する側の面における各配向軸は、実質的に平行となっている。つまり、第１のカラー偏光板１０５の透過軸に対して、第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａにおける配向軸は、実質的に平行である。第２の液晶パネル１０６の前面透明基板１０６ｂの配向軸は、背面透明基板１０６ａにおける配向軸と実質的に９０°ねじれている。第２のカラー偏光板１０７の透過軸は、前面透明基板１０６ｂにおける配向軸と平行である。

偏光板１０３と第１のカラー偏光板１０５の透過軸の角度は、実質的に９０°であり、第１の液晶パネル１０４が直線偏光を回転する角度と実質的に同一である。また、第１のカラー偏光板と第２のカラー偏光板の吸収軸は、実質的に９０°となっており、第２の液晶パネル１０６が直線偏光を回転する角度と実質的に同一である。上記のように、各液晶パネル１０４、１０６を挟む光学部材（偏光板１０３、第１のカラー偏光板１０５、第２のカラー偏光板１０７）の各光学軸の角度の関係は、液晶パネルがＯＦＦ状態において直線偏光を回転する角度と実質的に同一となっている。偏光板１０３、第１のカラー偏光板１０５、第２のカラー偏光板１０７、第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６が上記関係を有することによって、液晶パネル１０４、１０６がＯＦＦ状態において、有機ＥＬパネルの発行色による表示を行うことができ、消費電力の低減に寄与することができる。

上記は、各構成要素の方向性の好ましい関係の一つを示しており、各軸の角度はこれに限定されるものではない。例えば、偏光板１０３の透過軸と第１の液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａにおける配向軸の角度をほぼ９０°に設定する。さらに、第１のカラー偏光板１０５の透過軸と前面透明基板１０４ｂにおける配向軸の角度をほぼ９０°に設定することができる。このとき、第１の液晶パネル１０４の前面透明基板１０４ｂの配向軸は、背面透明基板１０４ａにおける配向軸と９０°ねじれている。

また、第１のカラー偏光板１０５の透過軸と第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａにおける配向軸の角度をほぼ９０°に設定する。さらに、第２のカラー偏光板１０７の透過軸と前面透明基板１０６ｂにおける配向軸の角度をほぼ９０°に設定することができる。このとき、第２の液晶パネル１０６の前面透明基板１０６ｂの配向軸は、背面透明基板１０６ａにおける配向軸と９０°ねじれている。

ここで、λ／４波長板１０２の延伸軸と偏光板１０３の透過軸の角度は、反射光を効果的に防止するために実質的に４５°が好ましい。

図９及び１０を参照して、表示装置１００の表示動作について説明する。図９（ａ）は第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６がＯＦＦの状態にある白表示状態の表示装置１００を示している。図９（ｂ）は第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６がＯＮの状態にある赤表示状態の表示装置１００を示している。図１０（ａ）は第１の液晶パネル１０４がＯＦＦ状態、第２の液晶パネル１０６がＯＮの状態にある青表示状態の表示装置１００を示している。図１０（ｂ）は第１の液晶パネル１０４がＯＮ状態、第２の液晶パネル１０６がＯＦＦの状態にある黒表示状態の表示装置１００を示している。図９、１０における状態の順序は、図２、３に示されたものと同一である。また、図９、１０における各構成要素の光学軸方向は、図８に示された好ましい例と同一である。

まず、偏光板１０３とλ／４板１０２による反射防止機能について説明する。視認側から光が有機ＥＬパネル１０１に入射すると、有機ＥＬパネル１０１内の金属電極などによって入射光が反射される。この反射光は、表示画像の視認性の低下あるいはコントラストの低下をもたらす。このため、有機ＥＬパネル１０１による反射光を抑制することが好ましい。有機ＥＬパネル１０１の前面に配置されたλ／４板１０２、及びそのλ／４板１０２の前に配置された偏光板１０３によって、有機ＥＬパネル１０１による反射光を遮断することができる。

視認側から入射した光の内、偏光板１０３の透過軸方向に平行な直線偏光成分のみが、偏光板１０３を透過する。図９、１０の例においては、紙面と平行な方向の直線偏光のみが、偏光板１０３を透過し、偏光板１０３は他の成分の光を透過しない。偏光板１０３を透過した直線偏光は、λ／４板１０２によって円偏光に変換され、有機ＥＬパネル１０１に入射する。

有機ＥＬパネル１０１によって反射された光は再びλ／４板１０２に入射し、円偏光状態から直線偏光状態に変換される。この直線偏光の偏光方向は、偏光板１０３からλ／４板１０２に入射した直線偏光と９０°ずれており、これらは垂直となっている。λ／４板１０２によって直線偏光に変換された光の偏光方向は、偏光板１０３の透過軸と垂直であるので、有機ＥＬパネル１０１による反射光は偏光板１０３を透過することなく偏光板１０３に吸収される。

次に、図８、９に示された各状態における、有機ＥＬパネル１０１からの光の光学状態変化について説明する。まず、図９（ａ）を参照して、白表示状態について説明する。有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。

直線偏光は、第１の液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａを透過し、さらに、配向膜によってねじれ状態にある液晶層を透過する。第１の液晶パネル１０４はＴＮモードであるので、直線偏光の偏光方向は、液晶のねじれ状態に従って９０°変化させられる。本例においては、紙面に平行な方向から紙面に垂直な方向に偏光方向が９０°回転する。

前面透明基板１０４ｂを透過した光は第１のカラー偏光板１０５に入射する。カラー偏光板１０５の透過軸と直線偏光の偏光方向は平行である。従って、第１のカラー偏光板１０５は入射光の可視光域において光を透過し、有機ＥＬパネル１０１からの白色光が、色変化されることなく透過する。

第１のカラー偏光板１０５からの直線偏光は、第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａを透過し、さらに、配向膜によってねじれ状態にある液晶層を透過する。第２の液晶パネル１０６はＴＮモードであるので、直線偏光の偏光方向は、液晶のねじれ状態に従って９０°変化させられる。本例においては、紙面に垂直な方向から紙面に平行な方向に偏光方向が９０°回転する。

前面透明基板１０６ｂを透過した光は第２のカラー偏光板１０７に入射する。第２のカラー偏光板１０７の透過軸と直線偏光の偏光方向は平行である。従って、第２のカラー偏光板１０７は入射光の可視光域において光を透過し、有機ＥＬパネル１０１からの白色光が、色変化されることなく透過する。これによって、視認側において白表示がなされる。

次に、図９（ｂ）を参照して、第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６がＯＮの状態である場合について説明する。液晶パネル１０４、１０６がＯＮ状態にセットされ、液晶層に電界が印加されると、液晶分子の長軸が電界と平行（基板平面と垂直）方向に配列し、入射光の偏光状態を変化させることなく入射光を透過する。尚、有機ＥＬパネル１０１による反射光の遮断については、上記説明と同様である。

有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。

直線偏光は、第１の液晶パネル１０４の背面透明基板１０４ａを透過し、さらに、印加電界によって、基板面と垂直方向に配列された液晶層を透過する。直線偏光の偏光方向が液晶層によって変化させられることなく、直線偏光は液晶層を透過する。直線偏光は、前面透明基板１０４ｂを透過し、第１のカラー偏光板１０５に入射する。

このとき、直線偏光の偏光方向は、偏光板１０３の透過軸方向と平行であり、つまり、紙面と平行な方向である。第１のカラー偏光板１０５の透過軸は、偏光板１０３の透過軸に対して実質的に９０°の角度であり、紙面と垂直な方向である。従って、第１のカラー偏光板１０５に入射した直線偏光の内、所定波長域の光のみが透過する。本例においては、直線偏光の赤色光が透過する。

第１のカラー偏光板１０５の赤色光は、第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａを透過し、さらに、印加電界によって、基板面と垂直方向に配列された液晶層を透過する。直線偏光の偏光方向が液晶層によって変化させられることなく、直線偏光は液晶層を透過する。赤色直線偏光は、前面透明基板１０６ｂを透過し、第２のカラー偏光板１０７に入射する。

このとき、直線偏光の偏光方向は、第１のカラー偏光板１０５の透過軸と実質的に垂直であり、紙面と平行な方向である。第２のカラー偏光板１０７の透過軸は、第１のカラー偏光板１０５の透過軸と実質的に垂直である。赤色直線偏光の偏光方向は、第２のカラー偏光板１０７の透過軸と実質的に平行であるので、入射した赤色直線偏光が第２のカラー偏光板１０７を透過する。このため、赤色光が視認され、赤表示となる。

続いて、図１０（ａ）を参照して、第１の液晶パネル１０４がＯＦＦ状態、第２の液晶パネル１０６がＯＮの状態である場合について説明する。有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。

背面透明基板１０４ｂを透過した光は第１のカラー偏光板１０５に入射する。カラー偏光板１０５の透過軸と直線偏光の偏光方向は平行である。従って、第１のカラー偏光板１０５は入射光の可視光域において光を透過し、有機ＥＬパネル１０１からの白色光が、色変化されることなく透過する。

白色直線偏光は第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａを透過し、さらに、印加電界によって、基板面と垂直方向に配列された液晶層を透過する。直線偏光の偏光方向が液晶層によって変化させられることなく、直線偏光は液晶層を透過する。白色直線偏光は、前面透明基板１０６ｂを透過し、第２のカラー偏光板１０７に入射する。

第２の液晶パネル１０６からの白色直線偏光の偏光方向は、第１カラー偏光板１０５の透過軸と平行であって、紙面に対して垂直な方向である。第２カラー偏光板１０７の透過軸は第１カラー偏光板１０５の透過軸と実質的に垂直であるので、直線偏光の変更方向は、第２カラー偏光板１０７の透過軸と実質的に垂直（９０°）である。第２カラー偏光板１０７は、入射した光の所定波長の光、本例においては、青色系の光を選択的に透過する。このため、視認側においては、青表示となる。

最後に、図１０（ｂ）を参照して、第１の液晶パネル１０４がＯＮ状態、第２の液晶パネル１０６がＯＦＦの状態である場合について説明する。有機ＥＬパネル１０１から照射された白色光はλ／４板１０２を透過し、偏光板１０３に入射する。偏光板１０３によって、偏光板１０３の透過軸方向に振動する直線偏光成分の光が、選択的に透過される。本例においては、紙面と平行な偏光方向の直線偏光が偏光板１０３を透過する。

このとき、直線偏光の偏光方向は、偏光板１０３の透過軸方向と平行であり、つまり、紙面と平行な方向である。第１のカラー偏光板１０５の透過軸は、偏光板１０３の透過軸に対して実質的に９０°の角度であり、紙面と垂直な方向である。従って、第１のカラー偏光板１０５に入射した直線偏光の内、所定波長域の光のみが透過する。本例においては、紙面に平行な方向の直線偏光の赤色光が透過する。

第１のカラー偏光板１０５からの直線偏光は、第２の液晶パネル１０６の背面透明基板１０６ａを透過し、さらに、配向膜によってねじれ状態にある液晶層を透過する。第２の液晶パネル１０６はＴＮモードであるので、直線偏光の偏光方向は、液晶のねじれ状態に従って９０°変化させられる。本例においては、紙面に平行な方向から紙面に垂直な方向に偏光方向が９０°回転する。

前面透明基板１０６ｂを透過した光は第２のカラー偏光板１０７に入射する。第２のカラー偏光板１０７の透過軸と直線偏光の偏光方向は垂直である。また、入射光は赤色光である。従って、第２のカラー偏光板１０７への入射光は実質的に透過することなく、視認側において黒表示がなされる。

上記のように、有機ＥＬパネル１０１とＴＮ液晶パネル１０４の間に配置された偏光板１０３は、有機ＥＬパネル１０１の反射防止機能、さらに、有機ＥＬパネルからの光の表示色の変更機能に寄与する。カラー偏光板、偏光板及びλ／４板を使用することによって、少ない光学要素によって、表示色の切り替えと表示品質の向上を効果的に達成することができる。また、２枚のカラー偏光板と液晶パネルを備えることによって、多彩な色表示が可能となる。尚、３枚以上のカラー偏光板あるいは液晶パネルを有することも可能である。

尚、ＴＮ液晶パネル１０４は、分離された透明電極を有することによって、複数の表示セグメントを備えることができる。各セグメントに対して異なる制御を行うことによって、表示色の変化による表示をより効果的に行うことができる。尚、好ましくは、上記のように、液晶パネルがＯＦＦ状態において有機ＥＬパネルの発光色による通常表示を行い、液晶パネルがＯＮにおいてカラー偏光板による表示色切り替えを行うが、光学素子の軸配置などを変更することによって液晶パネルの状態と表示色の関係を変更することも可能である。

表示装置１００の構成において、λ／４板１０２と偏光板１０３は、有機ＥＬパネル１０１もしくは第１の液晶パネル１０４のいずれに付着することも可能である。例えば、λ／４板１０２と偏光板１０３の双方を、有機ＥＬパネル１０１に付着し、この有機ＥＬパネル１０１とＴＮ液晶パネル１０４を積層配置することによって表示装置１００を構成することができる。シンプルな構造、表示品質の点などからＴＮ液晶パネルが好ましいが、ＳＴＮなどの他のタイプの液晶パネルを使用することが可能である。尚、各光学板の配置順序は、本発明の範囲において変更し、適切な配置を選択することができる。また、上記黒表示ではカラー偏光板の光学特性上、光を完全に遮断することができず、わずかな光が透過する。そこで、暗い環境下で視認する場合における減光（Diming）表示として使用することも可能である。

実施例
本発明に含まれる表示装置について評価を行った。ＴＮの９０°の左ツイストで、ΔｎＬＣ・ｄＬＣ＝４２０ｎｍになるように第１及び第２の液晶パネル１０４、１０６を調整した。第１のカラー偏光板１０５として青色系カラー偏光板（（株）ポラテクノ製Ｖ３２−１８２４５Ｔ）を使用し、第２のカラー偏光板１０７として赤色系カラー偏光板（（株）ポラテクノ製ＳＨＣ−Ｒ２８Ｕ−ＨＣ）を使用し、偏光板１０３として（株）ポラテクノ製ＳＫＮ−１８２４３Ｔを使用した。λ／４板１０２としては、ΔｎＦ・ｄＦ＝１４０ｎｍのλ／４板を使用した。また、各光学要素の光学軸方向は、図１１に示したとおりである。スタティック１０Ｖで駆動したところ、図１２に示すように良好な表示色の切り替えを行うことができた。ｘ、ｙは、それぞれｘ−ｙ色度座標における、ｘ及びｙ座標値を示している。尚、暗い紫は輝度が非常に小さく、２００：１の減光表示として有効であった。

本実施形態における、表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。本実施形態における、表示装置の表示動作を示す図である。本実施形態における、表示装置の表示動作を示す図である。本実施形態における、液晶パネルの状態と表示装置の表示状態の関係を示す図である。本実施形態における、液晶パネルの状態と表示装置の表示状態の関係を示す図である。本実施形態における、カラー偏光板の光学機能を説明する図である。本実施形態における、カラー偏光板の光学特性を示す図である。本実施形態における、表示装置の構成要素の光学軸配置を示す図である。本実施形態における、表示装置の表示動作を説明する図である。本実施形態における、表示装置の表示動作を説明する図である。実施例に示された表示装置の構成要素の光学軸配置を示す図である。実施例に示された表示装置の表示特性を示す表である。

符号の説明

１００表示装置、１０１有機ＥＬパネル、１０２１／４波長板、
１０３偏光板、１０４第１の液晶パネル、１０４ａ背面透明基板、
１０４ｂ前面透明基板、１０５第１のカラー偏光板、
１０６第２の液晶パネル、１０６ａ背面透明基板、
１０６ｂ前面透明基板、１０７第２のカラー偏光板

Claims

情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、
前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、
前記位相差板の視認面側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第１の液晶パネルと、
前記位相差板の視認側において、前記第１の液晶パネルを挟むように配置された偏光板及び第１のカラー偏光板と、
前記偏光板の視認側であって前記第１のカラー偏光板の視認側となる位置に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第２の液晶パネルと、
前記第２の液晶パネルの視認側に配置された第２のカラー偏光板と、
を有する表示装置。
情報表示を行う表示領域を有する有機ＥＬパネルと、
前記表示領域の視認側に配置された位相差板と、
前記位相差板の視認側に配置された第１のカラー偏光板と、
前記第１のカラー偏光板の視認面側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第１の液晶パネルと、
前記第１の液晶パネルの視認側に配置され、液晶層に印加する電界によって透過光の偏光方向を制御する第２の液晶パネルと、
前記第１の液晶パネルの視認側に配置され、前記第２の液晶パネルを挟むように配置された偏光板及び第２のカラー偏光板と、
を有する表示装置。
前記第１及び第２の液晶パネルはＴＮモードの液晶パネルである、請求項１または２に記載の表示装置。
前記位相差板はλ／４板である、請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
前記位相差板の延伸軸と前記偏光板の透過軸との間の角度は、実質的に４５°である、請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
前記偏光板は前記位相差板と前記第１の液晶パネルの間に配置され、
前記第１のカラー偏光板は前記第１の液晶パネルと前記第２の液晶パネルの間に配置されている、
請求項１に記載の表示装置。
前記第１及び第２の液晶パネルはＴＮモードの液晶パネルであり、
前記偏光板の透過軸と前記第１のカラー偏光板の透過軸との間の角度が実質的に９０°であり、
前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記第２のカラー偏光板の透過軸との間の角度が実質的に９０°である、
請求項６に記載の表示装置。
前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記偏光板の透過軸との間の角度が、前記第１の液晶パネルによって透過光の偏光方向が回転される角度と実質的に同一であり、
前記第１のカラー偏光板の透過軸と前記第２のカラー偏光板の透過軸との間の角度が、前記第１の液晶パネルによって透過光の偏光方向が回転される角度と実質的に同一である、
請求項６に記載の表示装置。
前記表示領域は単色光によって情報表示を行う、請求項１〜８のいずれかに記載の表示装置。
前記第１のカラー偏光板と前記第２のカラー偏光板の選択透過光は異なる色である、請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置。