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JP2003222725A - Polarization element and liquid crystal display provided with the same - Google Patents

Polarization element and liquid crystal display provided with the same

Info

Publication number
JP2003222725A
JP2003222725A JP2002024114A JP2002024114A JP2003222725A JP 2003222725 A JP2003222725 A JP 2003222725A JP 2002024114 A JP2002024114 A JP 2002024114A JP 2002024114 A JP2002024114 A JP 2002024114A JP 2003222725 A JP2003222725 A JP 2003222725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polarized light
layer
circularly polarized
light
separating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002024114A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Umetani
谷 雅 規 梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2002024114A priority Critical patent/JP2003222725A/en
Publication of JP2003222725A publication Critical patent/JP2003222725A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarization element and a liquid crystal display which is excellent in efficiency for utilizing a light and adaptability to environment. <P>SOLUTION: The polarization element 10C of the liquid crystal display 20C is provided with circular polarization separating layers 13-15. The circular polarization separating layer 13 reflects a light with a predetermined wavelength region included in an external light at each pixel. The circular polarization separating layer 14 transmits a backlight in a state of not being polarized as a clockwise circular polarization. The circular polarization separating layer 15 selectively reflects the clockwise circular polarization at each pixel in a wavelength region other than the predetermined wavelength region reflected by the circular polarization separating layer 13. Absorbing linear polarization layers 11, 12 are respectively provided on a back side and an observed side of the circular polarization separating layer 13. A 1/4 wavelength wave plate layer 16 is provided so as to transmit the backlight emitted from the circular polarization separating layers 14, 15 to the observed side without a loss. 1/4 wavelength wave plate layers 17, 18 are also respectively provided on the back side and the observed side of the circular polarization separating layer 13 so as to arbitrarily set the efficiency for utilizing the external light and the backlight. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、透過反射型の液晶
表示装置等で好適に用いられる偏光素子に係り、とりわ
け、外光およびバックライト光の両方を効率的に利用し
て画像等の表示を行うことができる、偏光素子およびそ
れを備えた液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarizing element preferably used in a transflective liquid crystal display device and the like, and more particularly, to display an image or the like by efficiently utilizing both external light and backlight light. The present invention relates to a polarizing element and a liquid crystal display device including the polarizing element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、外光およびバックライト光の
両方を利用して画像等の表示を行う液晶表示装置とし
て、透過反射型の液晶表示装置が知られている。近年、
このような透過反射型の液晶表示装置は、携帯電話やP
DA(personal digital assistants)等のモバイル端
末用の表示ディスプレイとして注目を集めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transflective liquid crystal display device has been known as a liquid crystal display device that displays an image and the like by utilizing both external light and backlight light. recent years,
Such a transflective liquid crystal display device is used in a mobile phone or a P
It is drawing attention as a display for mobile terminals such as DAs (personal digital assistants).

【0003】このような透過反射型の液晶表示装置では
一般に、観察側から入射する外光のうち特定の波長領域
の光を所定の割合で反射するとともに、背面側に設けら
れたバックライトからの光(バックライト光)を所定の
割合で透過する半透過反射層が設けられており、外光お
よびバックライト光の両方を効率的に利用し、明るい場
所では主として外光を利用して表示を行い、暗い場所で
は主としてバックライト光を利用して表示を行うことが
できるようになっている。
In such a transflective liquid crystal display device, in general, the light in a specific wavelength region of the external light incident from the viewing side is reflected at a predetermined ratio, and the light from the backlight provided on the back side is reflected. A semi-transmissive reflective layer that transmits light (backlight light) at a predetermined ratio is provided, and both external light and backlight light are used efficiently, and in bright places, mainly external light is used for display. In a dark place, it is possible to display mainly by using the backlight light.

【0004】ところで、このような透過反射型の液晶表
示装置で用いられる半透過反射層としては、特定の偏光
状態の特定の波長領域の光を選択的に反射する偏光分離
層が用いられることが多い。このような偏光分離層はコ
レステリック液晶層等からなるものであり、コレステリ
ック液晶層の物理的な分子配列(プレーナ配列)に基づ
いて一方向の円偏光成分とこれと逆廻りの円偏光成分と
を分離する旋光選択特性により、プレーナ配列のヘリカ
ル軸に入射した入射光が、右円偏光成分および左円偏光
成分に分離され、一方の円偏光成分は反射され、他方の
円偏光成分は透過される。この現象は、円偏光二色性と
して広く知られており、円偏光成分の旋光方向を入射光
に対して適宜選択することにより、コレステリック液晶
層のヘリカル軸の方向と同一の旋光方向を有する円偏光
成分が選択的に反射または透過される。なお、本明細書
中において「液晶層」という用語は、液晶の性質(特に
光学的特性)をある部分で保有している膜という意味で
用い、物理的な意味での液晶相という状態を指すのでは
ない。例えば、流動性のないものでも、液晶相(例えば
コレステリック相)の分子配列を保って固化された膜で
あれば、それはここでいう液晶層である。
By the way, as a semi-transmissive reflective layer used in such a transflective liquid crystal display device, a polarized light separating layer which selectively reflects light in a specific wavelength region of a specific polarization state is used. Many. Such a polarization separation layer is composed of a cholesteric liquid crystal layer or the like, and based on the physical molecular arrangement (planar arrangement) of the cholesteric liquid crystal layer, a circular polarization component in one direction and a circular polarization component in the opposite direction are generated. Due to the polarization separation property of separation, the incident light incident on the helical axis of the planar array is separated into the right circularly polarized light component and the left circularly polarized light component, one circularly polarized light component is reflected, and the other circularly polarized light component is transmitted. . This phenomenon is widely known as circular dichroism, and by appropriately selecting the optical rotation direction of the circularly polarized light component with respect to the incident light, a circular polarization direction that is the same as the direction of the helical axis of the cholesteric liquid crystal layer is obtained. The polarized component is selectively reflected or transmitted. In this specification, the term “liquid crystal layer” is used to mean a film that retains the properties (particularly optical properties) of liquid crystal in a certain portion, and refers to a state of a liquid crystal phase in a physical sense. Not of. For example, a liquid crystal layer referred to here is a film that is solidified while maintaining the molecular alignment of the liquid crystal phase (for example, cholesteric phase) even if it has no fluidity.

【0005】このような偏光分離層は、特定の波長領域
の光を選択的に反射する機能を有することから、外光を
反射させて表示を行う際の反射表示用のカラーフィルタ
としても作用し、顔料分散型等の吸収型のカラーフィル
タと組み合わせることにより、外光を利用した反射表示
およびバックライト光を利用した透過表示のいずれにお
いてもカラー表示を実現することが可能となる。
Since such a polarization separation layer has a function of selectively reflecting light in a specific wavelength region, it also functions as a color filter for reflective display when external light is reflected to perform display. By combining with an absorption color filter such as a pigment dispersion type, it is possible to realize color display in both reflective display using external light and transmissive display using backlight light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の透過反射型の液晶表示装置では、光の利用効率
に優れた偏光分離層により、外光を利用した反射表示用
のカラーフィルタが実現されているものの、バックライ
ト光を利用した透過表示用のカラーフィルタとしては顔
料分散型等の吸収型のカラーフィルタを用いることか
ら、当該カラーフィルターによって吸収される光の分だ
け光の利用効率が低下するという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional transflective liquid crystal display device, a color filter for reflective display using external light is realized by the polarization separation layer having excellent light utilization efficiency. However, since an absorption color filter such as a pigment dispersion type is used as a color filter for transmissive display using backlight light, the light utilization efficiency is reduced by the amount of light absorbed by the color filter. There is a problem of doing.

【0007】また、上述した従来の透過反射型の液晶表
示装置では、外光およびバックライト光の利用効率はあ
らかじめ設定されており、表示装置の使用環境が変化し
たとしても、それらの利用効率の比等を変えることはで
きないという問題がある。
Further, in the above-mentioned conventional transflective liquid crystal display device, the utilization efficiency of the external light and the backlight light is set in advance, and even if the use environment of the display device is changed, the utilization efficiency of them is reduced. There is a problem that the ratio cannot be changed.

【0008】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、吸収型のカラーフィルターを用いる必要が
ない、光の利用効率に優れた偏光素子および液晶表示装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a polarizing element and a liquid crystal display device which are not required to use an absorption type color filter and have excellent light utilization efficiency. And

【0009】また、本発明は、表示ディスプレイが使用
される環境に応じて外光およびバックライト光の利用効
率を任意に設定することができる、環境への対応性に優
れた偏光素子および液晶表示装置を提供することを目的
とする。
The present invention is also capable of arbitrarily setting the utilization efficiency of external light and backlight light in accordance with the environment in which the display is used, and has excellent adaptability to the environment and a liquid crystal display. The purpose is to provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1の特徴と
して、右円偏光成分または左円偏光成分のいずれか一方
の円偏光成分を、可視光領域に含まれる所定の波長領域
において選択的に反射する第1の円偏光分離層と、前記
第1の円偏光分離層の背面側に設けられた吸収型の第1
の直線偏光層と、前記第1の円偏光分離層の観察側に設
けられ、前記第1の直線偏光層と光学軸が直交するよう
に配置された吸収型の第2の直線偏光層と、前記第1の
直線偏光層の背面側に設けられ、前記第1の円偏光分離
層が選択的に反射する前記一方の円偏光成分と同一の旋
光方向の円偏光成分を、前記第1の円偏光分離層が反射
する前記所定の波長領域を含む可視光領域において選択
的に反射する第2の円偏光分離層と、前記第1の直線偏
光層と前記第2の円偏光分離層との間に設けられ、前記
第2の円偏光分離層が選択的に反射する前記一方の円偏
光成分と異なる旋光方向の円偏光成分を、可視光領域の
うち前記第1の円偏光分離層が反射する前記所定の波長
領域以外の波長領域において選択的に反射する第3の円
偏光分離層と、前記第1の直線偏光層と前記第3の円偏
光分離層との間に設けられた第1の1/4波長位相差層
とを備え、前記第1の直線偏光層は、その光学軸が、前
記第2の円偏光分離層および前記第1の1/4波長位相
差層を通過することにより形成された直線偏光の振幅方
向と一致するように配置されていることを特徴とする、
偏光素子を提供する。
As a first feature of the present invention, either the right circularly polarized light component or the left circularly polarized light component is selected in a predetermined wavelength region included in the visible light region. First circularly polarized light separating layer that reflects light selectively, and an absorption-type first circularly polarized light separating layer provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer.
A linear polarizing layer, and an absorptive second linear polarizing layer provided on the observation side of the first circularly polarized light separating layer and arranged so that the optical axis is orthogonal to the first linear polarizing layer, A circular polarization component having the same optical rotation direction as the one circular polarization component provided on the back side of the first linear polarization layer and selectively reflected by the first circular polarization separation layer is set to the first circle. Between a second circularly polarized light separating layer that selectively reflects in the visible light region including the predetermined wavelength region that is reflected by the polarized light separating layer, and the first linearly polarizing layer and the second circularly polarized light separating layer And the first circularly polarized light separating layer in the visible light region reflects a circularly polarized light component having a different optical rotation direction from the one circularly polarized light component selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer. A third circularly polarized light separating layer that selectively reflects in a wavelength region other than the predetermined wavelength region, and A first quarter-wave retardation layer provided between the first linearly polarizing layer and the third circularly polarized light separating layer, wherein the first linearly polarizing layer has an optical axis, It is arranged so as to match the amplitude direction of the linearly polarized light formed by passing through the second circularly polarized light separating layer and the first quarter-wave retardation layer.
A polarizing element is provided.

【0011】なお、本発明の第1の特徴においては、前
記第1の円偏光分離層と前記第1の直線偏光層との間に
設けられた第2の1/4波長位相差層と、前記第1の円
偏光分離層と前記第2の直線偏光層との間に設けられ、
前記第2の1/4波長位相差層と光学軸が直交するよう
に配置された第3の1/4波長位相差層とをさらに備え
ることが好ましい。
According to the first aspect of the present invention, a second quarter-wave retardation layer provided between the first circularly polarized light separating layer and the first linearly polarizing layer, Provided between the first circularly polarized light separating layer and the second linearly polarizing layer,
It is preferable to further include a second quarter-wave retardation layer and a third quarter-wave retardation layer arranged such that their optical axes are orthogonal to each other.

【0012】また、前記第2および第3の1/4波長位
相差層は、印加電圧に応じて光学軸が変化する位相差層
であることが好ましい。
The second and third quarter-wave retardation layers are preferably retardation layers whose optical axis changes in response to an applied voltage.

【0013】なお、前記第1乃至第3の1/4波長位相
差層のうちの少なくとも1つは、広帯域の1/4波長位
相差層であることが好ましい。
At least one of the first to third quarter-wave retardation layers is preferably a broadband quarter-wave retardation layer.

【0014】さらに、前記第2の円偏光分離層は400
〜750nmの波長領域の光を選択的に反射することが
好ましい。
Further, the second circularly polarized light separating layer is 400
It is preferable to selectively reflect light in the wavelength region of ˜750 nm.

【0015】さらに、前記第1の円偏光分離層は、層面
内で区分された複数の区分領域を有し、当該各区分領域
において、異なる波長領域の光(赤色、緑色または青色
の波長領域の光)を選択的に反射することが好ましく、
また、前記第3の円偏光分離層は、前記第1の円偏光分
離層の区分領域に対応する複数の区分領域を有し、当該
各区分領域において、可視光領域のうち前記第1の円偏
光分離層の前記各区分領域が反射する波長領域以外の波
長領域の光を選択的に反射することが好ましい。なお、
前記第3の円偏光分離層は、前記各区分領域において、
少なくとも2種類以上の異なる波長領域の光(青色およ
び緑色の波長領域の光、緑色および赤色の波長領域の
光、または青色および赤色の波長領域の光)を選択的に
反射することが好ましい。
Further, the first circularly polarized light separating layer has a plurality of divided areas divided in the layer plane, and in each of the divided areas, light of different wavelength regions (red, green, or blue wavelength regions). Light) is preferably reflected selectively,
The third circularly polarized light separating layer has a plurality of divided regions corresponding to the divided regions of the first circularly polarized light separating layer, and in each of the divided regions, the first circle of the visible light region is included. It is preferable to selectively reflect light in a wavelength region other than the wavelength region reflected by each of the divided regions of the polarization separation layer. In addition,
The third circularly polarized light separating layer has, in each of the divided regions,
It is preferable to selectively reflect at least two kinds of light in different wavelength regions (light in blue and green wavelength regions, light in green and red wavelength regions, or light in blue and red wavelength regions).

【0016】なお、前記第1乃至第3の円偏光分離層の
うちの少なくとも1つは、コレステリック液晶層である
ことが好ましい。
It is preferable that at least one of the first to third circularly polarized light separating layers is a cholesteric liquid crystal layer.

【0017】また、前記第3の円偏光分離層は、前記第
2の円偏光分離層が選択的に反射する前記一方の円偏光
成分と同一の旋光方向の円偏光成分を選択的に反射する
コレステリック液晶層と、このコレステリック液晶層を
挟持する一対の1/2波長位相差層とを有することが好
ましい。
Further, the third circularly polarized light separating layer selectively reflects a circularly polarized light component having the same optical rotation direction as the one circularly polarized light component selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer. It is preferable to have a cholesteric liquid crystal layer and a pair of half-wave retardation layers sandwiching the cholesteric liquid crystal layer.

【0018】なお、上述した第1の特徴に係る偏光素子
は、液晶表示装置で用いることが可能である。この場合
の液晶表示装置は、前記偏光素子の観察側に設けられ、
印加電圧に応じて光の偏光状態を変化させることにより
明暗制御を行う液晶駆動セルと、前記偏光素子の背面側
に設けられ、前記液晶駆動セルに対して白色光を照射す
るバックライトとを備えている。
The polarizing element according to the first feature described above can be used in a liquid crystal display device. The liquid crystal display device in this case is provided on the observation side of the polarizing element,
A liquid crystal drive cell that performs light / dark control by changing the polarization state of light according to an applied voltage, and a backlight that is provided on the back side of the polarizing element and irradiates the liquid crystal drive cell with white light. ing.

【0019】本発明は、第2の特徴として、右円偏光成
分または左円偏光成分のいずれか一方の円偏光成分を、
可視光領域に含まれる所定の波長領域において選択的に
反射する第1の円偏光分離層と、前記第1の円偏光分離
層の背面側に設けられた吸収型の第1の直線偏光層と、
前記第1の円偏光分離層の観察側に設けられ、前記第1
の直線偏光層と光学軸が直交するように配置された吸収
型の第2の直線偏光層と、前記第1の円偏光分離層と前
記第1の直線偏光層との間に設けられた第2の1/4波
長位相差層と、前記第1の円偏光分離層と前記第2の直
線偏光層との間に設けられ、前記第2の1/4波長位相
差層と光学軸が直交するように配置された第3の1/4
波長位相差層とを備えたことを特徴とする、偏光素子を
提供する。
As a second feature of the present invention, one of the right-handed circularly polarized light component and the left-handed circularly polarized light component is
A first circularly polarized light separating layer that selectively reflects light in a predetermined wavelength range included in the visible light region; and an absorption-type first linearly polarizing layer provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer. ,
The first circularly polarized light separating layer is provided on the observation side, and
A linear absorption layer disposed between the first circularly polarized light separating layer and the first linearly polarizing layer, and an absorption type second linearly polarizing layer arranged so that its optical axis is orthogonal to the linearly polarizing layer. 2 quarter-wave retardation layer, and provided between the first circularly polarized light separation layer and the second linear polarization layer, and the optical axis is orthogonal to the second quarter-wave retardation layer. Third quarter arranged to
Provided is a polarizing element having a wavelength retardation layer.

【0020】本発明の第2の特徴においては、前記第2
および第3の1/4波長位相差層は、印加電圧に応じて
光学軸が変化する位相差層であることが好ましい。
In a second aspect of the present invention, the second aspect
The third quarter-wave retardation layer is preferably a retardation layer whose optical axis changes according to an applied voltage.

【0021】また、前記第1乃至第3の1/4波長位相
差層のうちの少なくとも1つは、広帯域の1/4波長位
相差層であることが好ましい。
At least one of the first to third quarter-wave retardation layers is preferably a broadband quarter-wave retardation layer.

【0022】さらに、前記第1の直線偏光層の背面側に
設けられ、前記第1の円偏光分離層が選択的に反射する
前記一方の円偏光成分と同一の旋光方向の円偏光成分
を、少なくとも前記第1の円偏光分離層が反射する前記
所定の波長領域において選択的に反射する第2の円偏光
分離層と、前記第1の直線偏光層と前記第2の円偏光分
離層との間に設けられた第1の1/4波長位相差層とを
さらに備え、前記第1の直線偏光層は、その光学軸が、
前記第2の円偏光分離層および前記第1の1/4波長位
相差層を通過することにより形成された直線偏光の振幅
方向と一致するように配置されていることが好ましい。
Further, a circular polarization component having the same optical rotation direction as the one circular polarization component provided on the back side of the first linear polarization layer and selectively reflected by the first circular polarization separation layer, At least a second circularly polarized light separating layer that selectively reflects in the predetermined wavelength range that is reflected by the first circularly polarized light separating layer, a first linearly polarizing layer, and a second circularly polarized light separating layer And a first quarter-wave retardation layer provided between the first linear polarization layer and the first linear polarization layer.
It is preferably arranged so as to match the amplitude direction of the linearly polarized light formed by passing through the second circularly polarized light separating layer and the first quarter-wave retardation layer.

【0023】さらに、前記第1の円偏光分離層は、層面
内で区分された複数の区分領域を有し、当該各区分領域
において、異なる波長領域の光(赤色、緑色または青色
の波長領域の光)を選択的に反射することが好ましい。
Further, the first circularly polarized light separating layer has a plurality of divided areas divided in the layer plane, and in each of the divided areas, light of different wavelength regions (red, green or blue wavelength regions are divided). It is preferable to selectively reflect (light).

【0024】さらに、前記第1および第3の円偏光分離
層のうちの少なくとも1つは、コレステリック液晶層で
あることが好ましい。
Furthermore, at least one of the first and third circularly polarized light separating layers is preferably a cholesteric liquid crystal layer.

【0025】なお、上述した第2の特徴に係る偏光素子
は、液晶表示装置で用いることが可能である。この場合
の液晶表示装置は、前記偏光素子の観察側に設けられ、
印加電圧に応じて光の偏光状態を変化させることにより
明暗制御を行う液晶駆動セルと、前記偏光素子の背面側
に設けられ、前記液晶駆動セルに対して前記第1の円偏
光分離層が反射する前記所定の波長領域と同一の波長領
域の着色光を照射するバックライトとを備えている。な
お、前記バックライトは、エレクトロルミネセンス光源
を用いることができる。
The polarizing element according to the second feature described above can be used in a liquid crystal display device. The liquid crystal display device in this case is provided on the observation side of the polarizing element,
A liquid crystal drive cell that controls light and darkness by changing the polarization state of light according to an applied voltage, and a first circularly polarized light separating layer that is provided on the back side of the polarizing element and is reflected by the liquid crystal drive cell. And a backlight that emits colored light in the same wavelength range as the predetermined wavelength range. An electroluminescence light source can be used for the backlight.

【0026】本発明の第1の特徴によれば、液晶駆動セ
ルとバックライトとの間に設けられた偏光素子が第1乃
至第3の円偏光分離層を備え、第1の円偏光分離層にお
いて、外光に含まれる所定の波長領域の光を反射する一
方で、第2の円偏光分離層において、無偏光状態のバッ
クライト光を一方の旋光方向の円偏光として透過すると
ともに、第3の円偏光分離層において、当該一方の旋光
方向の円偏光を、第1の円偏光分離層が反射する所定の
波長領域以外の波長領域において選択的に反射してい
る。ここで、外光に関しては、第1の円偏光分離層の背
面側および観察側にそれぞれ、光学軸が互いに直交する
ように配置された吸収型の第1の直線偏光層および吸収
型の第2の直線偏光層を設けているので、外光の余分な
波長領域の光の出射が抑制され、所望の色の光のみを効
率的に取り出すことができる。一方、バックライト光に
関しては、第2の円偏光分離層において、光のリサイク
ル効果により、無偏光状態のバックライト光がほぼ10
0%の強度の円偏光として透過する。また、第1の1/
4波長位相差層により、第2の円偏光分離層および第3
の円偏光分離層から出射した光を、吸収型の第1の直線
偏光層の光学軸と一致する振幅方向を持つ直線偏光に変
換し、バックライト光をロスなく観察側へ送ることがで
きる。このため、このような偏光素子によれば、外光お
よびバックライト光から効率的にある特定の偏光状態の
特定の波長領域の光を取り出すことができる。また、こ
のような偏光素子を備えた液晶表示装置は、吸収型のカ
ラーフィルタを用いることなく、外光およびバックライ
ト光の両方を効率的に利用して画像等の表示を行うこと
ができ、光の利用効率の高い表示ディスプレイを得るこ
とができる。
According to the first feature of the present invention, the polarizing element provided between the liquid crystal driving cell and the backlight includes the first to third circularly polarized light separating layers, and the first circularly polarized light separating layer. In the second circularly polarized light separating layer, while transmitting light in a predetermined wavelength range included in outside light, the non-polarized backlight light is transmitted as circularly polarized light in one optical rotation direction, and In the circularly polarized light separating layer, the circularly polarized light in one optical rotation direction is selectively reflected in a wavelength region other than the predetermined wavelength region reflected by the first circularly polarized light separating layer. Here, with respect to external light, the absorption-type first linear polarization layer and the absorption-type second linear polarization layer arranged so that their optical axes are orthogonal to each other on the back side and the observation side of the first circularly polarized light separating layer. Since the linearly polarizing layer is provided, the emission of light in the extra wavelength region of external light is suppressed, and only light of a desired color can be efficiently extracted. On the other hand, regarding the backlight light, in the second circularly polarized light separating layer, the backlight light in the non-polarized state is almost 10 due to the light recycling effect.
It transmits as circularly polarized light with 0% intensity. Also, the first 1 /
The fourth circularly polarized light separating layer and the third
The light emitted from the circularly-polarized light separating layer can be converted into linearly polarized light having an amplitude direction that matches the optical axis of the absorption-type first linearly polarizing layer, and the backlight light can be sent to the observing side without loss. Therefore, according to such a polarizing element, it is possible to efficiently extract light in a specific wavelength region having a specific polarization state from outside light and backlight light. Further, a liquid crystal display device including such a polarizing element can display an image or the like by efficiently using both external light and backlight light without using an absorption color filter. It is possible to obtain a display with high light utilization efficiency.

【0027】なお、本発明の第1の特徴によれば、第1
の円偏光分離層の背面側および観察側にそれぞれ第2お
よび第3の1/4波長位相差層を設けることにより、こ
れらの第2および第3の1/4波長位相差層の光学軸の
角度を変えるだけで、外光およびバックライト光の利用
効率を任意に設定することができる。このため、このよ
うな偏光素子を備えた液晶表示装置は、それが使用され
る環境に応じて外光およびバックライト光の両方を最も
効率的に利用して画像等の表示を行うことができ、光の
利用効率の高い表示ディスプレイを得ることができる。
また、表示ディスプレイの面内で光の利用効率を分割し
て制御することも可能であり、この場合には、特定部分
での光の映り込み等による視認性の低下を効果的に防ぐ
ことができる。特に、第2および第3の1/4波長位相
差層をその光学軸が互いに直交するように配置すること
により、外光の余分な波長領域の光の出射が抑制され、
所望の色の光のみを効率的に取り出すことができる。
According to the first feature of the present invention, the first
By providing the second and third quarter-wave retardation layers on the back side and the observation side of the circularly polarized light separating layer, respectively, the optical axes of the second and third quarter-wave retardation layers are By simply changing the angle, the utilization efficiency of outside light and backlight light can be set arbitrarily. Therefore, a liquid crystal display device including such a polarizing element can display images and the like by most efficiently utilizing both external light and backlight light according to the environment in which it is used. Thus, it is possible to obtain a display with high light utilization efficiency.
Further, it is also possible to control the light utilization efficiency by dividing it within the plane of the display, and in this case, it is possible to effectively prevent a reduction in visibility due to reflection of light in a specific portion. it can. Particularly, by arranging the second and third quarter-wave retardation layers so that their optical axes are orthogonal to each other, emission of light in an extra wavelength region of external light is suppressed,
Only light of a desired color can be efficiently extracted.

【0028】また、本発明の第1の特徴によれば、第2
および第3の1/4波長位相差層を、印加電圧に応じて
光学軸が変化する位相差層とすることにより、電気的な
制御により、ユーザー自身が外光およびバックライト光
の利用効率を任意に設定することができる。
According to the first feature of the present invention, the second
By making the third quarter-wave retardation layer a retardation layer whose optical axis changes according to the applied voltage, the user himself / herself can control the utilization efficiency of outside light and backlight light by electrical control. It can be set arbitrarily.

【0029】さらに、本発明の第1の特徴によれば、第
1乃至第3の1/4波長位相差層として、広帯域の1/
4波長位相差層を用いることにより、良好な色純度、コ
ントラストおよび光の利用効率を得ることができる。
Further, according to the first feature of the present invention, the first to third quarter-wave retardation layers have a 1 / th of a wide band.
By using the 4-wavelength retardation layer, good color purity, contrast and light utilization efficiency can be obtained.

【0030】さらに、本発明の第1の特徴によれば、第
2の円偏光分離層において、400〜750nmの波長
領域の光を選択的に反射することにより、表示ディスプ
レイに好適に用いることができる。また、第1の円偏光
分離層において、液晶駆動セルの各画素に対応して層面
内で区分された複数の区分領域において、異なる波長領
域の光(赤色、緑色または青色の波長領域の光)を選択
的に反射し、また、第3の円偏光分離層において、第1
の円偏光分離層の区分領域に対応する各区分領域におい
て、可視光領域のうち第1の円偏光分離層の各区分領域
が反射する波長領域以外の波長領域の光(青色および緑
色の波長領域の光、緑色および赤色の波長領域の光、ま
たは青色および赤色の波長領域の光)を選択的に反射す
ることにより、液晶表示装置のようなカラーの表示ディ
スプレイに好適に用いることができる。
Further, according to the first feature of the present invention, the second circularly polarized light separating layer selectively reflects light in the wavelength region of 400 to 750 nm, and thus it can be suitably used for a display. it can. Further, in the first circularly polarized light separating layer, light of different wavelength regions (light of red, green or blue wavelength regions) in a plurality of divided regions divided in the layer plane corresponding to each pixel of the liquid crystal drive cell. Of the first circularly polarized light separating layer,
In each of the divided regions corresponding to the divided region of the circularly polarized light separating layer, light in a wavelength region other than the wavelength region reflected by each divided region of the first circularly polarized light separating layer in the visible light region (blue and green wavelength regions Light, light in the wavelength regions of green and red, or light in the wavelength regions of blue and red) can be suitably used for a color display such as a liquid crystal display device.

【0031】さらに、本発明の第1の特徴によれば、第
1乃至第3の円偏光分離層としてコレステリック液晶層
を用いることにより、薄層でも反射光の波長領域の制御
が可能となり、薄型の偏光素子および液晶表示装置を得
ることができる。
Further, according to the first feature of the present invention, by using the cholesteric liquid crystal layer as the first to third circularly polarized light separating layers, it is possible to control the wavelength range of reflected light even in a thin layer, and thus to reduce the thickness. The polarizing element and the liquid crystal display device can be obtained.

【0032】さらに、本発明の第1の特徴によれば、第
3の円偏光分離層として、第2の円偏光分離層が選択的
に反射する一方の円偏光成分と同一の旋光方向の円偏光
成分を選択的に反射するコレステリック液晶層と、この
コレステリック液晶層を挟持する一対の1/2波長位相
差層とからなるものを用いることにより、第2および第
3の円偏光分離層を同一のコレステリック液晶層から構
成することができ、屈折率や硬度、耐熱性、耐溶剤性等
の物性が統一されることにより、素子の設計が容易にな
り、また、信頼性も向上する。
Further, according to the first feature of the present invention, as the third circularly polarized light separating layer, the second circularly polarized light separating layer selectively reflects the one circularly polarized light component of the same circular polarization direction. By using a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects a polarization component and a pair of half-wave retardation layers that sandwich the cholesteric liquid crystal layer, the second and third circularly polarized light separating layers are made the same. Of the cholesteric liquid crystal layer, and by unifying the physical properties such as the refractive index, hardness, heat resistance, and solvent resistance, the device design becomes easy and the reliability is also improved.

【0033】本発明の第2の特徴によれば、外光に関し
ては、第1の円偏光分離層の背面側および観察側にそれ
ぞれ、光学軸が互いに直交するように配置された吸収型
の第1の直線偏光層および吸収型の第2の直線偏光層を
設けているので、画素ごとに外光の余分な波長領域の光
の出射が抑制され、当該画素に応じた所望の色の光のみ
を効率的に取り出すことができる。一方、バックライト
光に関しては、バックライトのエレクトロルミネセンス
光源から照射される特定の波長領域の光を、吸収型の第
1の直線偏光層を介して観察側へ送ることができる。こ
のため、このような偏光素子によれば、外光およびバッ
クライト光から効率的にある特定の偏光状態の特定の波
長領域の光を取り出すことができる。また、このような
偏光素子を備えた液晶表示装置は、吸収型のカラーフィ
ルタを用いることなく、外光およびバックライト光の両
方を効率的に利用して画像等の表示を行うことができ、
光の利用効率の高い表示ディスプレイを得ることができ
る。
According to the second feature of the present invention, with respect to external light, the absorption-type second optical elements are arranged on the back side and the observation side of the first circularly polarized light separating layer so that their optical axes are orthogonal to each other. Since the first linear polarization layer and the absorption-type second linear polarization layer are provided, the emission of light in an extra wavelength region of external light is suppressed for each pixel, and only light of a desired color corresponding to the pixel is provided. Can be taken out efficiently. On the other hand, as for the backlight light, light in a specific wavelength region emitted from the electroluminescent light source of the backlight can be sent to the observation side through the absorption-type first linear polarization layer. Therefore, according to such a polarizing element, it is possible to efficiently extract light in a specific wavelength region having a specific polarization state from outside light and backlight light. Further, a liquid crystal display device including such a polarizing element can display an image or the like by efficiently using both external light and backlight light without using an absorption color filter.
It is possible to obtain a display with high light utilization efficiency.

【0034】また、第1の円偏光分離層の背面側および
観察側にそれぞれ第2および第3の1/4波長位相差層
を設けるようにしているので、これらの第2および第3
の1/4波長位相差層の光学軸の角度を変えるだけで、
外光およびバックライト光の利用効率を任意に設定する
ことができる。このため、このような偏光素子を備えた
液晶表示装置は、それが使用される環境に応じて外光お
よびバックライト光の両方を最も効率的に利用して画像
等の表示を行うことができ、光の利用効率の高い表示デ
ィスプレイを得ることができる。また、表示ディスプレ
イの面内で光の利用効率を分割して制御することも可能
であり、この場合には、特定部分での光の映り込み等に
よる視認性の低下を効果的に防ぐことができる。
Further, since the second and third quarter-wave retardation layers are provided on the back side and the observation side of the first circularly polarized light separating layer, respectively, these second and third layers are provided.
By changing the angle of the optical axis of the 1/4 wavelength retardation layer of
The utilization efficiency of outside light and backlight light can be set arbitrarily. Therefore, a liquid crystal display device including such a polarizing element can display images and the like by most efficiently utilizing both external light and backlight light according to the environment in which it is used. Thus, it is possible to obtain a display with high light utilization efficiency. Further, it is also possible to control the light utilization efficiency by dividing it within the plane of the display, and in this case, it is possible to effectively prevent a reduction in visibility due to reflection of light in a specific portion. it can.

【0035】さらに、第2および第3の1/4波長位相
差層をその光学軸が互いに直交するように配置している
ので、外光の余分な波長領域の光の出射が抑制され、当
該画素に応じた所望の色の光のみを効率的に取り出すこ
とができる。
Further, since the second and third quarter-wave retardation layers are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other, the emission of light in the extra wavelength region of external light is suppressed, Only light of a desired color corresponding to the pixel can be efficiently extracted.

【0036】なお、本発明の第2の特徴によれば、第2
および第3の1/4波長位相差層を、印加電圧に応じて
光学軸が変化する位相差層とすることにより、電気的な
制御により、ユーザー自身が外光およびバックライト光
の利用効率を任意に設定することができる。
According to the second feature of the present invention, the second
By making the third quarter-wave retardation layer a retardation layer whose optical axis changes according to the applied voltage, the user himself / herself can control the utilization efficiency of outside light and backlight light by electrical control. It can be set arbitrarily.

【0037】また、本発明の第2の特徴によれば、第1
乃至第3の1/4波長位相差層として、広帯域の1/4
波長位相差層を用いることにより、良好な色純度、コン
トラストおよび光の利用効率を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the first
Through the third quarter-wave retardation layer, the quarter-wave of the broadband
By using the wavelength retardation layer, good color purity, contrast and light utilization efficiency can be obtained.

【0038】さらに、本発明の第2の特徴によれば、前
記第1の直線偏光層の背面側に設けられ、前記第1の円
偏光分離層が選択的に反射する前記一方の円偏光成分と
同一の旋光方向の円偏光成分を、少なくとも前記第1の
円偏光分離層が反射する前記所定の波長領域において選
択的に反射する第2の円偏光分離層と、前記第1の直線
偏光層と前記第2の円偏光分離層との間に設けられた第
1の1/4波長位相差層とをさらに設けることにより、
外光およびバックライト光の両方をより効率的に利用し
て画像等の表示を行うことができ、光の利用効率の高い
表示ディスプレイを得ることができる。
Further, according to the second feature of the present invention, the one circularly polarized light component provided on the back side of the first linearly polarizing layer and selectively reflected by the first circularly polarized light separating layer. A second circularly polarized light separating layer which selectively reflects a circularly polarized light component having the same optical rotation direction as at least in the predetermined wavelength region in which the first circularly polarized light separating layer reflects, and the first linearly polarizing layer. By further providing a first quarter-wave retardation layer provided between the second circularly polarized light separating layer and the second circularly polarized light separating layer,
An image or the like can be displayed by more efficiently utilizing both the external light and the backlight light, and a display display with high light utilization efficiency can be obtained.

【0039】さらに、本発明の第2の特徴によれば、第
1の円偏光分離層において、液晶駆動セルの各画素に対
応して層面内で区分された複数の区分領域において、異
なる波長領域の光(赤色、緑色または青色の波長領域の
光)を選択的に反射することにより、液晶表示装置のよ
うなカラーの表示ディスプレイに好適に用いることがで
きる。
Further, according to the second feature of the present invention, in the first circularly polarized light separating layer, different wavelength regions are provided in a plurality of divided regions divided in the layer plane corresponding to each pixel of the liquid crystal driving cell. By selectively reflecting the light (light in the wavelength region of red, green or blue), it can be suitably used for a color display such as a liquid crystal display device.

【0040】さらに、本発明の第2の特徴によれば、第
1および第2の円偏光分離層としてコレステリック液晶
層を用いることにより、薄層でも反射光の波長領域の制
御が可能となり、薄型の偏光素子および液晶表示装置を
得ることができる。
Further, according to the second aspect of the present invention, by using the cholesteric liquid crystal layer as the first and second circularly polarized light separating layers, it becomes possible to control the wavelength range of reflected light even in a thin layer, and thus the thin layer can be obtained. The polarizing element and the liquid crystal display device can be obtained.

【0041】光学系の定義 なお、本明細書中においては、特に断らない限り、光学
系を次のように定義する。
Definition of Optical System In the present specification, the optical system is defined as follows unless otherwise specified.

【0042】(1) 光学軸 直線偏光層では、直線偏光の透過軸(直線偏光の電場ベ
クトルの振幅方向(振動方向))を意味し、1/4波長
位相差層では、Nx方向(ただし、Nx>Ny=Nz)
を意味する。
(1) Optical axis In a linearly polarizing layer, it means the transmission axis of linearly polarized light (amplitude direction (vibration direction) of the electric field vector of linearly polarized light), and in the 1/4 wavelength phase difference layer, it is in the Nx direction (however, Nx> Ny = Nz)
Means

【0043】(2) 座標系 観察側から見て右回りを正方向とする。(2) Coordinate system The clockwise direction as viewed from the observation side is the positive direction.

【0044】(3) 円偏光の旋光方向 観察側に向かってくる光の電場ベクトルの回転方向が右
巻きのとき、右円偏光とする。
(3) Optical rotation direction of circularly polarized light When the direction of rotation of the electric field vector of light coming toward the observing side is right-handed, it is right-handed circularly polarized light.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0046】第1の実施の形態 まず、図1および図2により、本発明の第1の実施の形
態について説明する。なお、本発明の第1の実施の形態
に係る偏光素子は、白色光を照射するバックライトを備
えた透過反射型の液晶表示装置等で好適に用いられるも
のである。
First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The polarizing element according to the first embodiment of the present invention is preferably used in a transflective liquid crystal display device provided with a backlight that emits white light.

【0047】図1に示すように、本発明の第1の実施の
形態に係る液晶表示装置20Aは、液晶駆動セル21
と、液晶駆動セル21の観察側に設けられた吸収型の観
察側直線偏光層22と、液晶駆動セル21の背面側に設
けられ、液晶駆動セル21に対して赤色、緑色および青
色の各色の光を含む無偏光状態の白色光を照射するバッ
クライト23とを備えている。なお、バックライト23
としては、白色光を照射する線状光源と導光板とからな
る面光源を用いることができる他、白色光を照射するL
ED素子やエレクトロルミネセンス素子等からなる面光
源を用いることができる。なお、バックライト23の背
面側には、適宜、拡散反射板が設けられる。
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 20A according to the first embodiment of the present invention includes a liquid crystal drive cell 21.
And an absorption type observation side linear polarization layer 22 provided on the viewing side of the liquid crystal driving cell 21, and a red, green and blue color for the liquid crystal driving cell 21 provided on the back side of the liquid crystal driving cell 21. The backlight 23 irradiates non-polarized white light including light. The backlight 23
As the light source, a surface light source including a linear light source that illuminates white light and a light guide plate can be used, and L that illuminates white light can be used.
A surface light source including an ED element, an electroluminescence element, or the like can be used. A diffuse reflection plate is appropriately provided on the back side of the backlight 23.

【0048】また、液晶駆動セル21とバックライト2
3との間には偏光素子10Aが設けられており、観察側
から入射する外光のうち特定の波長領域の光を所定の割
合で反射するとともに、背面側に設けられたバックライ
ト23からの光(バックライト光)を所定の割合で透過
することができるようになっている。
Further, the liquid crystal driving cell 21 and the backlight 2
A polarizing element 10A is provided between the light source 3 and the light source 3, and reflects light in a specific wavelength region among external light entering from the observation side at a predetermined ratio, and from a backlight 23 provided on the back surface side. Light (backlight light) can be transmitted at a predetermined ratio.

【0049】ここで、偏光素子10Aは、右円偏光成分
または左円偏光成分のいずれか一方の円偏光成分(例え
ば右円偏光成分)を、可視光領域に含まれる所定の波長
領域(例えば、緑色の波長領域)においてほぼ100%
選択的に反射する第1の円偏光分離層13と、第1の円
偏光分離層13の背面側に設けられた吸収型の第1の直
線偏光層11と、第1の円偏光分離層13の観察側に設
けられ、第1の直線偏光層11と光学軸が直交するよう
に配置された吸収型の第2の直線偏光層12とを有して
いる。
Here, the polarizing element 10A has either one of the right-handed circularly polarized light component and the left-handed circularly polarized light component (for example, the right-handed circularly polarized light component) in a predetermined wavelength region (for example, right circularly polarized light component) included in the visible light region. Almost 100% in the green wavelength range)
The first circularly polarized light separating layer 13 that selectively reflects, the absorption-type first linearly polarizing layer 11 provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer 13, and the first circularly polarized light separating layer 13 The first linearly polarizing layer 11 and the absorption type second linearly polarizing layer 12 arranged so that their optical axes are orthogonal to each other are provided on the observation side of.

【0050】また、偏光素子10Aは、第1の直線偏光
層11の背面側に設けられ、第1の円偏光分離層13が
選択的に反射する一方の円偏光成分と同一の旋光方向の
円偏光成分(例えば右円偏光成分)を、第1の円偏光分
離層13が反射する所定の波長領域を含む可視光領域
(例えば400〜750nm)においてほぼ100%選
択的に反射する第2の円偏光分離層14と、第1の直線
偏光層11と第2の円偏光分離層14との間に設けら
れ、第2の円偏光分離層14が選択的に反射する一方の
円偏光成分と異なる旋光方向の円偏光成分(例えば左円
偏光成分)を、可視光領域のうち第1の円偏光分離層1
3が反射する所定の波長領域以外の波長領域(例えば青
色および赤色の波長領域)においてほぼ100%選択的
に反射する第3の円偏光分離層15と、第1の直線偏光
層11と第3の円偏光分離層15との間に設けられた第
1の1/4波長位相差層16と有している。なお、第1
の直線偏光層11は、その光学軸が、第2の円偏光分離
層14および第1の1/4波長位相差層16を通過する
ことにより形成された直線偏光の振幅方向と一致するよ
うに配置されている。
The polarization element 10A is provided on the back side of the first linear polarization layer 11 and has the same circular polarization direction as the one circular polarization component selectively reflected by the first circular polarization separation layer 13. A second circle that selectively reflects a polarized light component (for example, right circularly polarized light component) almost 100% in a visible light region (for example, 400 to 750 nm) including a predetermined wavelength region that is reflected by the first circularly polarized light separating layer 13. It is provided between the polarized light separating layer 14 and the first linearly polarized light layer 11 and the second circularly polarized light separating layer 14, and is different from one circularly polarized light component which is selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer 14. The circularly polarized light component in the optical rotation direction (for example, the left circularly polarized light component) is converted into the first circularly polarized light separation layer 1 in the visible light region.
The third circularly polarized light separating layer 15 that selectively reflects almost 100% in a wavelength range (for example, a blue and red wavelength range) other than the predetermined wavelength range in which 3 reflects, the first linear polarization layer 11 and the third It has a first quarter-wave retardation layer 16 provided between the circularly polarized light separating layer 15 and the circularly polarized light separating layer 15. The first
Of the linearly polarizing layer 11 so that the optical axis thereof coincides with the amplitude direction of the linearly polarized light formed by passing through the second circularly polarized light separating layer 14 and the first quarter-wave retardation layer 16. It is arranged.

【0051】なお、第1の円偏光分離層13は、液晶駆
動セル21の各画素に対応して層面内で区分された複数
の区分領域を有し、当該各区分領域において、異なる波
長領域の光(例えば、赤色、緑色または青色の波長領域
の光)を選択的に反射するようにすることが好ましい。
また、第3の円偏光分離層15は、第1の円偏光分離層
13の区分領域に対応する複数の区分領域を有し、当該
各区分領域において、可視光領域のうち第1の円偏光分
離層13の各区分領域が反射する波長領域以外の、少な
くとも2種類以上の異なる波長領域の光(青色および緑
色の波長領域の光、緑色および赤色の波長領域の光、ま
たは青色および赤色の波長領域の光)を選択的に反射す
るようにすることが好ましい。なお、第1乃至第3の円
偏光分離層13〜15は、コレステリック液晶層からな
ることが好ましい。
The first circularly polarized light separating layer 13 has a plurality of segmented regions segmented in the layer plane corresponding to each pixel of the liquid crystal driving cell 21, and each segmented region has a different wavelength region. It is preferable to selectively reflect light (for example, light in the red, green, or blue wavelength range).
Further, the third circularly polarized light separating layer 15 has a plurality of divided regions corresponding to the divided regions of the first circularly polarized light separating layer 13, and in each of the divided regions, the first circularly polarized light in the visible light region is included. Light in at least two kinds of different wavelength regions (light in blue and green wavelength regions, light in green and red wavelength regions, or blue and red wavelengths) other than the wavelength region in which each segmented region of the separation layer 13 reflects. It is preferable to selectively reflect the light of the area). The first to third circularly polarized light separating layers 13 to 15 are preferably made of cholesteric liquid crystal layers.

【0052】なお、液晶駆動セル21は、印加電圧に応
じて光の偏光状態を変化させることにより明暗制御を行
うものであり、その液晶モードとしては、TN(ツイス
テッドネマチック)モードの他、STN(スーパーツイ
ステッドネマチック)モード、VA(垂直配向)モード
およびTFD(Thin Film Diode)モード等の任意の液
晶モードを用いることができる。なお、例えば、ツイス
テッドネマチック(TN)モードであれば、観察側直線
偏光層22の光学軸と偏光素子10Aの第2の直線偏光
層12の光学軸とが互いに直交するように配置し、液晶
駆動セル21で直線偏光を90°回転させる制御を行う
ようにするとよい。
The liquid crystal drive cell 21 controls the brightness by changing the polarization state of light according to the applied voltage. The liquid crystal mode is TN (twisted nematic) mode and STN (twisted nematic) mode. Any liquid crystal mode such as a super twisted nematic mode, a VA (vertical alignment) mode and a TFD (Thin Film Diode) mode can be used. In the twisted nematic (TN) mode, for example, the optical axis of the observation side linear polarization layer 22 and the optical axis of the second linear polarization layer 12 of the polarization element 10A are arranged so as to be orthogonal to each other, and liquid crystal driving is performed. The cell 21 may be controlled to rotate the linearly polarized light by 90 °.

【0053】次に、図2により、図1に示す液晶表示装
置20Aの動作状態について、構成要素である各層の光
学軸や旋光選択特性を図示のように設定した場合を例に
挙げて説明する。なおここでは、緑色の画素に対応する
部分での光の挙動のみを説明するが、他の赤色および青
色の画素に対応する部分での光の挙動は、反射および透
過される光の波長領域が異なる点を除いて、他は図2に
示すものと同一であるので、ここでは詳細な説明は省略
する。
Next, the operation state of the liquid crystal display device 20A shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 by taking as an example the case where the optical axes and optical rotation selection characteristics of the respective layers which are the constituent elements are set as shown. . Although only the behavior of the light in the portion corresponding to the green pixel will be described here, the behavior of the light in the portion corresponding to the other red and blue pixels is the wavelength range of the reflected and transmitted light. Except for the differences, the other parts are the same as those shown in FIG. 2, and therefore detailed description will be omitted here.

【0054】ここで、図2(a)(b)(c)(d)は、液晶駆動セ
ル21により光の偏光状態を変化させ、緑色の画素に対
応する部分を明表示とした場合を示すものである。この
うち、図2(a)(b)はそれぞれ、緑色の波長領域以外の波
長領域(青色および赤色の波長領域)の外光およびバッ
クライト光の光路を、光の偏光状態および利用効率とと
もに示すものであり、図2(c)(d)はそれぞれ、緑色の波
長領域の外光およびバックライト光の光路を、光の偏光
状態および利用効率とともに示すものである。
Here, FIGS. 2 (a) (b) (c) (d) show the case where the polarization state of light is changed by the liquid crystal drive cell 21 and the portion corresponding to the green pixel is displayed brightly. It is a thing. Of these, FIGS. 2 (a) and 2 (b) respectively show optical paths of external light and backlight light in a wavelength region (blue and red wavelength regions) other than the green wavelength region, together with the polarization state of light and utilization efficiency. 2 (c) and 2 (d) respectively show the optical paths of the external light and the backlight light in the green wavelength region together with the polarization state of the light and the utilization efficiency.

【0055】なお、図2(a)(b)(c)(d)においては、各構
成要素に付された記号の意味は次表1のとおりである。
ここで、記号の後の括弧内の数字はそれぞれの光学軸の
角度を意味する。
2 (a) (b) (c) (d), the meanings of the symbols attached to the respective constituent elements are as shown in Table 1 below.
Here, the numbers in parentheses after the symbols mean the angles of the respective optical axes.

【表1】 [Table 1]

【0056】また、図2(a)(b)(c)(d)においては、光の
偏光状態および光路が次表2の表記に従って示されてい
る。
2 (a) (b) (c) (d), the polarization state and the optical path of light are shown in accordance with the notation in Table 2 below.

【表2】 [Table 2]

【0057】さらに、光の光路の近傍に付された数字
は、光の利用効率を表している。なお、外光の場合に
は、例えば緑色の画素に対応する部分では、白色の外光
のうち緑色光以外は吸収される。このため、外光の強度
は、赤色光、緑色光および青色光で三等分され、それぞ
れ33.3%となる。これに対し、バックライト光の場
合には、例えば緑色の画素に対応する部分では、周辺部
で反射されリサイクルされる緑色光も利用することがで
き、一方、緑色の画素に対応する部分で反射される赤色
光および青色光は周辺部の別の色の画素に対応する部分
で利用される。このため、バックライト光の強度は、赤
色光、緑色光および青色光のそれぞれが100%とな
る。なお、光のリサイクル効果により得られる強度は括
弧付きで表す。
Further, the number attached in the vicinity of the optical path of light indicates the light utilization efficiency. In the case of external light, for example, in the portion corresponding to the green pixel, the white external light other than the green light is absorbed. Therefore, the intensity of external light is divided into three equal parts, red light, green light, and blue light, and each becomes 33.3%. On the other hand, in the case of backlight light, for example, in the portion corresponding to the green pixel, the green light reflected and recycled in the peripheral portion can also be used, while the light corresponding to the green pixel is reflected. The red light and the blue light that are generated are used in a portion corresponding to pixels of another color in the peripheral portion. Therefore, the intensity of the backlight light is 100% for each of red light, green light, and blue light. The intensity obtained by the light recycling effect is shown in parentheses.

【0058】なお、以上のような表記方法は、図2以外
にも、図4乃至図6、図8および図10においても共通
に用いられる。
The above notation method is commonly used not only in FIG. 2 but also in FIGS. 4 to 6, 8 and 10.

【0059】まず、図2(a)(b)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光以外の光(青色光および赤色光
(以下「青赤色光」ともいう。))の挙動について説明
する。
First, with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b), the behavior of light other than green light (blue light and red light (hereinafter also referred to as "blue-red light")) of the ambient light and the backlight light will be described. To do.

【0060】図2(a)に示すように、外光に含まれる青
赤色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察
側直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線
偏光層22は、無偏光状態の青赤色光のうち電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。こ
のような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過すること
により、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に
変換され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の
直線偏光層12を100%透過する。ここで、この直線
偏光は、青赤色光であることから、緑色の右円偏光を反
射する第1の円偏光分離層13を透過し、吸収型の第1
の直線偏光層11に到達する。しかし、この第1の直線
偏光層11は第2の直線偏光層12と光学軸が直交する
ように配置され、その光学軸の角度が−45°であるた
め、この第1の直線偏光層11において、外光に含まれ
る青赤色光は完全に吸収される。
As shown in FIG. 2A, the bluish red light contained in the outside light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized blue-red light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Here, since this linearly polarized light is bluish red light, it is transmitted through the first circularly polarized light separation layer 13 that reflects green right circularly polarized light, and the first absorption type first circularly polarized light is obtained.
Reaching the linearly polarizing layer 11. However, since the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °, the first linear polarizing layer 11 is At, the bluish red light contained in the outside light is completely absorbed.

【0061】一方、図2(b)に示すように、バックライ
ト光に含まれる青赤色光は、白色の右円偏光を反射する
第2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2
の円偏光分離層14は、無偏光状態の青赤色光のうち左
円偏光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離
層14で反射された右円偏光成分はバックライト23に
戻されてリサイクルされるため、結果として、第2の円
偏光分離層14の観察側からは、左円偏光状態の青赤色
光が100%の強度で出射する。このような左円偏光状
態の青赤色光は第3の円偏光分離層15に到達する。し
かし、この第3の円偏光分離層15は青赤色の左円偏光
を反射するため、この第3の円偏光分離層15の観察側
から、バックライト光に含まれる青赤色光が出射するこ
とはない。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, the bluish red light contained in the backlight is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right circularly polarized light in a non-polarized state. Second
The circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized blue-red light. Here, since the right circularly polarized light component reflected by the second circularly polarized light separating layer 14 is returned to the backlight 23 and recycled, as a result, from the observation side of the second circularly polarized light separating layer 14, the left circularly polarized light component is left. Circularly polarized blue-red light is emitted with 100% intensity. Such bluish red light in the left circularly polarized state reaches the third circularly polarized light separating layer 15. However, since the third circularly polarized light separation layer 15 reflects bluish red left-handed circularly polarized light, the bluish red light included in the backlight light is emitted from the observation side of the third circularly polarized light separation layer 15. There is no.

【0062】次に、図2(c)(d)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 2 (c) and 2 (d), the behavior of the green light of the external light and the backlight will be described.

【0063】図2(c)に示すように、外光に含まれる緑
色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察側
直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線偏
光層22は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクトルの
振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。このよ
うな直線偏光は、液晶駆動セル21を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の直線
偏光層12を100%透過し、第1の円偏光分離層13
に到達する。ここで、この直線偏光は、緑色光であるこ
とから、緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層
13において、その右円偏光成分が反射され、左円偏光
成分は透過される。このうち、第1の円偏光分離層13
で反射された緑色の右円偏光は、図示するような光路お
よび偏光状態で、第2の直線偏光層12、液晶駆動セル
21および観察側直線偏光層22を順次透過し、観察側
から出射する。一方、第1の円偏光分離層13を透過し
た緑色の左円偏光は、吸収型の第1の直線偏光層11に
到達する。ここで、この第1の直線偏光層11は第2の
直線偏光層12と光学軸が直交するように配置され、そ
の光学軸の角度が−45°であるため、この第1の直線
偏光層11において、緑色光の半分が吸収され、残りの
半分が電場ベクトルの振幅方向が−45°の直線偏光に
変換される。その後、この直線偏光は、光学軸の角度が
0°の第1の1/4波長位相差層16を透過することに
より、左円偏光に変換され、青赤色の左円偏光を反射す
る第3の円偏光分離層15、および白色の右円偏光を反
射する第2の円偏光分離層14を順次100%透過し、
緑色の左円偏光としてバックライト23に戻される。こ
の緑色の左円偏光は、バックライト23において反射さ
れ、図示するような光路および偏光状態で、第2の円偏
光分離層14、第3の円偏光分離層15、第1の1/4
波長位相差層16および第1の直線偏光層11を順次透
過した後、第1の円偏光分離層13を経て緑色の左円偏
光のみが透過され、第2の直線偏光層12、液晶駆動セ
ル21および観察側直線偏光層22を順次透過し、観察
側から出射する。なお、このようにして観察側から出射
する過程で、第1の円偏光分離層13において、緑色の
右円偏光が再度バックライト23側に戻されることとな
るが、このようにして戻された光についても、最終的
に、図示するような光路および偏光状態を経て、観察側
から出射する。
As shown in FIG. 2C, the green light contained in the external light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized green light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 100% of light is transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13
To reach. Here, since this linearly polarized light is green light, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted in the first circularly polarized light separating layer 13 that reflects green right circularly polarized light. . Of these, the first circularly polarized light separation layer 13
The green right-handed circularly polarized light reflected by is sequentially transmitted through the second linear polarization layer 12, the liquid crystal driving cell 21 and the observation side linear polarization layer 22 in the optical path and polarization state as shown in the figure, and is emitted from the observation side. . On the other hand, the green left circularly polarized light transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13 reaches the absorption type first linearly polarizing layer 11. Here, the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °. At 11, half of the green light is absorbed and the other half is converted into linearly polarized light with the electric field vector having an amplitude direction of −45 °. After that, the linearly polarized light is converted into left circularly polarized light by passing through the first quarter-wave retardation layer 16 having an optical axis angle of 0 °, and the third circularly polarized light that reflects blue-red left circularly polarized light is reflected. The circularly polarized light separating layer 15 and the second circularly polarized light separating layer 14 that reflects the white right-handed circularly polarized light are sequentially transmitted by 100%,
It is returned to the backlight 23 as green left circularly polarized light. This green left circularly polarized light is reflected by the backlight 23 and has the second circularly polarized light separating layer 14, the third circularly polarized light separating layer 15 and the first 1/4 with the optical path and the polarization state as shown in the figure.
After sequentially passing through the wavelength phase difference layer 16 and the first linear polarization layer 11, only green left circularly polarized light is transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13, and the second linearly polarizing layer 12 and the liquid crystal driving cell 21 and the linear polarization layer 22 on the observation side are sequentially transmitted and emitted from the observation side. In the process of exiting from the observation side in this way, the green right circularly polarized light will be returned to the backlight 23 side again in the first circularly polarized light separating layer 13, but it was returned in this way. The light also finally exits from the observation side through the optical path and polarization state as shown in the figure.

【0064】これにより、図2(c)に示すように、外光
に含まれる緑色光は、全体の約6%の割合で観察側から
出射する。
As a result, as shown in FIG. 2C, the green light contained in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 6% of the total.

【0065】一方、図2(d)に示すように、バックライ
ト光に含まれる緑色光は、白色の右円偏光を反射する第
2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2の
円偏光分離層14は、無偏光状態の緑色光のうち左円偏
光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離層1
4で反射された右円偏光成分はバックライト23に戻さ
れてリサイクルされるため、図2(b)に示す場合と同様
に、第2の円偏光分離層14の観察側からは、左円偏光
状態の緑色光が理想的には100%の強度で出射する。
また、このような左円偏光状態の緑色光は、青赤色の左
円偏光を反射する第3の円偏光分離層15を透過する。
なおこのとき、第3の円偏光分離層15の例えば緑色の
画素に対応する部分では、左円偏光状態の緑色光以外に
も左円偏光状態の青色光および赤色光も当然に含まれて
いるが、液晶表示装置のような表示ディスプレイの場合
には、赤色、緑色および青色の各画素が微細パターンで
形成されて互いに近接しているので、これらの緑色の画
素に対応する部分で反射される青色光および赤色光はバ
ックライト23に戻されてリサイクルされ、周辺部の別
の色の画素に対応する部分で利用される。同様に、周辺
部の青色および赤色の画素に対応する部分で反射される
緑色光は、当該緑色の画素に対応する部分で利用され
る。このため、第2および第3の円偏光分離層14,1
5の観察側からは、左円偏光状態の緑色光が理想的には
100%の強度で出射する。
On the other hand, as shown in FIG. 2D, the green light included in the backlight light is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right circularly polarized light in a non-polarized state. The second circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized green light. Here, the second circularly polarized light separating layer 1
Since the right-handed circularly polarized light component reflected at 4 is returned to the backlight 23 and recycled, the left-handed circularly polarized light is seen from the observation side of the second circularly polarized light separating layer 14 as in the case shown in FIG. 2 (b). Ideally, the polarized green light is emitted with an intensity of 100%.
Further, such left circularly polarized green light is transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 which reflects the bluish red left circularly polarized light.
At this time, the portion of the third circularly polarized light separating layer 15 corresponding to, for example, the green pixel naturally contains blue light and red light in the left circularly polarized state in addition to green light in the left circularly polarized state. However, in the case of a display such as a liquid crystal display device, since red, green and blue pixels are formed in a fine pattern and are close to each other, they are reflected at the portions corresponding to these green pixels. The blue light and the red light are returned to the backlight 23 and recycled, and are used in the portion corresponding to the pixel of another color in the peripheral portion. Similarly, the green light reflected at the peripheral portions corresponding to the blue and red pixels is used at the portions corresponding to the green pixels. Therefore, the second and third circularly polarized light separating layers 14, 1
From the observation side of 5, the left circularly polarized green light ideally exits with 100% intensity.

【0066】その後、第3の円偏光分離層15を透過し
た緑色の左円偏光は、光学軸の角度が0°の第1の1/
4波長位相差層16を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸
の角度が−45°である吸収型の第1の直線偏光層11
を100%透過し、第1の円偏光分離層13に到達す
る。ここで、この直線偏光は、緑色光であることから、
緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13にお
いて、その右円偏光成分が反射され、左円偏光成分は透
過される。このうち、第1の円偏光分離層13を透過し
た緑色の左円偏光は、吸収型の第2の直線偏光層12に
到達する。ここで、この第2の直線偏光層12は第2の
直線偏光層11と光学軸が直交するように配置され、そ
の光学軸の角度が45°であるため、この第2の直線偏
光層12において、緑色光の半分が吸収され、残りの半
分が電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
される。その後、このような直線偏光は、液晶駆動セル
21を透過することにより、電場ベクトルの振幅方向が
−45°の直線偏光に変換され、光学軸の角度が−45
°である吸収型の第2の直線偏光層12を100%透過
し、観察側から出射する。一方、第1の円偏光分離層1
3で反射された緑色の右円偏光は、再度バックライト2
3側に戻され、その一部が、図示するような光路および
偏光状態を経て、観察側から出射する。
After that, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 has a first 1/1/0 angle of the optical axis of 0 °.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 16, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 having an optical axis angle of −45 °.
Of 100% to reach the first circularly polarized light separating layer 13. Here, since this linearly polarized light is green light,
In the first circularly polarized light separating layer 13 which reflects green right circularly polarized light, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted. Among these, the green left-handed circularly polarized light that has passed through the first circularly polarized light separating layer 13 reaches the absorptive second linearly polarizing layer 12. Here, the second linear polarizing layer 12 is arranged such that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 11, and the angle of the optical axis is 45 °, so that the second linear polarizing layer 12 is formed. At, half of the green light is absorbed and the other half is converted into linearly polarized light with the electric field vector having an amplitude direction of 45 °. After that, such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of −45 ° by passing through the liquid crystal drive cell 21, and the angle of the optical axis is −45.
100% of light is transmitted through the absorption-type second linearly polarizing layer 12 having an angle of °, and the light is emitted from the observation side. On the other hand, the first circularly polarized light separating layer 1
The green right-handed circularly polarized light reflected by 3 is backlit again.
The light is returned to the third side, and a part of the light passes through the optical path and the polarization state as shown in the figure and is emitted from the observation side.

【0067】これにより、図2(d)に示すように、バッ
クライト光に含まれる緑色光は、全体の約33%の割合
で観察側から出射する。
As a result, as shown in FIG. 2D, the green light contained in the backlight is emitted from the observation side at a rate of about 33% of the whole.

【0068】以上をまとめると、図2(a)(b)(c)(d)に示
すように、緑色の画素に対応する部分においては、外光
およびバックライト光のうち緑色光以外の光(青赤色
光)が漏れ出ることはなく、外光に含まれる緑色光が全
体の約6%の割合で観察側から出射し、バックライト光
に含まれる緑色光が全体の約33%の割合で観察側から
出射する。なお、この割合は、他の赤色の画素および青
色の画素に対応する部分でも同一である。
To summarize the above, as shown in FIGS. 2 (a) (b) (c) (d), in the portion corresponding to the green pixel, the light other than the green light in the outside light and the backlight light is (Blue-red light) does not leak out, green light included in outside light is emitted from the observation side at a ratio of about 6% of the whole, and green light included in backlight light is a ratio of about 33% of the whole. The light is emitted from the observation side. Note that this ratio is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0069】このように本発明の第1の実施の形態によ
れば、液晶駆動セル21とバックライト23との間に設
けられた偏光素子10Aが第1乃至第3の円偏光分離層
13〜15を備え、第1の円偏光分離層13において、
外光に含まれる所定の波長領域の光を画素ごとに反射す
る一方で、第2の円偏光分離層14において、無偏光状
態のバックライト光を右円偏光として透過するととも
に、第3の円偏光分離層15において、当該右円偏光
を、第1の円偏光分離層13が反射する所定の波長領域
以外の波長領域において画素ごとに選択的に反射してい
る。ここで、外光に関しては、第1の円偏光分離層13
の背面側および観察側にそれぞれ、光学軸が互いに直交
するように配置された吸収型の第1および第2の直線偏
光層11,12を設けているので、画素ごとに外光の余
分な波長領域の光(例えば、緑色の画素に対応する部分
では青色光および赤色光)の出射が抑制され、当該画素
に応じた所望の色の光のみを効率的に取り出すことがで
きる。一方、バックライト光に関しては、第2の円偏光
分離層14において、無偏光状態のバックライト光が画
素ごとにほぼ100%の強度の左円偏光として透過する
とともに、第3の円偏光分離層15においても、上述し
たような光のリサイクル効果により、ほぼ100%の強
度の左円偏光として透過する。また、第1の1/4波長
位相差層16により、第2および第3の円偏光分離層1
4,15から出射した光を、吸収型の第1の直線偏光層
11の光学軸と一致する振幅方向を持つ直線偏光に変換
し、バックライト光をロスなく観察側へ送ることができ
る。このため、このような偏光素子10Aによれば、外
光およびバックライト光から効率的にある特定の偏光状
態の特定の波長領域の光を取り出すことができる。ま
た、このような偏光素子10Aを備えた液晶表示装置2
0Aは、吸収型のカラーフィルタを用いることなく、外
光およびバックライト光の両方を効率的に利用して画像
等の表示を行うことができ、光の利用効率の高い表示デ
ィスプレイを得ることができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the polarizing element 10A provided between the liquid crystal driving cell 21 and the backlight 23 includes the first to third circularly polarized light separating layers 13 to. 15 is provided, in the first circularly polarized light separating layer 13,
While reflecting the light in the predetermined wavelength range included in the outside light for each pixel, the second circularly polarized light separating layer 14 transmits the backlight light in the non-polarized state as the right circularly polarized light and the third circular light. In the polarized light separating layer 15, the right circularly polarized light is selectively reflected for each pixel in a wavelength region other than the predetermined wavelength region in which the first circularly polarized light separating layer 13 reflects. Here, as for external light, the first circularly polarized light separating layer 13
Since the absorption-type first and second linear polarization layers 11 and 12 arranged so that their optical axes are orthogonal to each other are provided on the back side and the observation side, respectively, an extra wavelength of external light is provided for each pixel. Emission of light in a region (for example, blue light and red light in a portion corresponding to a green pixel) is suppressed, and only light of a desired color corresponding to the pixel can be efficiently extracted. On the other hand, with respect to the backlight light, in the second circularly polarized light separating layer 14, the unpolarized backlight light is transmitted as left circularly polarized light having an intensity of almost 100% for each pixel, and at the same time, the third circularly polarized light separating layer is provided. Also in No. 15, due to the above-described light recycling effect, the light is transmitted as left circularly polarized light having an intensity of almost 100%. In addition, the first quarter-wave retardation layer 16 allows the second and third circularly polarized light separation layers 1 to be formed.
The light emitted from 4, 15 can be converted into linearly polarized light having an amplitude direction that coincides with the optical axis of the absorption-type first linearly polarizing layer 11, and the backlight light can be sent to the observation side without loss. Therefore, according to such a polarizing element 10A, it is possible to efficiently extract light in a specific wavelength region having a specific polarization state from outside light and backlight light. Further, a liquid crystal display device 2 including such a polarizing element 10A
0A can display images and the like by efficiently using both external light and backlight light without using an absorption type color filter, and can obtain a display display with high light utilization efficiency. it can.

【0070】また、本発明の第1の実施の形態によれ
ば、第2の円偏光分離層14において、400〜750
nmの波長領域の光を選択的に反射するようにしている
ので、表示ディスプレイに好適に用いることができる。
また、第1の円偏光分離層13において、液晶駆動セル
21の各画素に対応して層面内で区分された複数の区分
領域において、異なる波長領域の光(赤色、緑色または
青色の光)を選択的に反射し、また、第3の円偏光分離
層15において、第1の円偏光分離層13の区分領域に
対応する各区分領域において、可視光領域のうち第1の
円偏光分離層13の各区分領域が反射する波長領域以外
の波長領域の光(青色および緑色の波長領域の光、緑色
および赤色の波長領域の光、または青色および赤色の波
長領域の光)を選択的に反射するようにしているので、
液晶表示装置のようなカラーの表示ディスプレイに好適
に用いることができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, in the second circularly polarized light separating layer 14, 400 to 750 is used.
Since the light in the wavelength region of nm is selectively reflected, it can be suitably used for a display.
In addition, in the first circularly polarized light separating layer 13, light of different wavelength regions (red, green, or blue light) is emitted in a plurality of divided regions divided in the layer plane corresponding to each pixel of the liquid crystal drive cell 21. In the third circularly polarized light separating layer 15, the first circularly polarized light separating layer 13 of the visible light region is selectively reflected, and in each divided region corresponding to the divided region of the first circularly polarized light separating layer 13. Selectively reflects light in a wavelength range other than the wavelength range reflected by each section area (light in the blue and green wavelength ranges, light in the green and red wavelength ranges, or light in the blue and red wavelength ranges) I am doing so
It can be suitably used for a color display such as a liquid crystal display.

【0071】さらに、本発明の第1の実施の形態によれ
ば、第1乃至第3の円偏光分離層13〜15としてコレ
ステリック液晶層を用いているので、薄層でも反射光の
波長領域の制御が可能となり、薄型の偏光素子および液
晶表示装置を得ることができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, since the cholesteric liquid crystal layer is used as the first to third circularly polarized light separating layers 13 to 15, even if it is a thin layer, the wavelength range of the reflected light is reduced. It becomes possible to control, and it is possible to obtain a thin polarizing element and a liquid crystal display device.

【0072】なお、上述した第1の実施の形態におい
て、第3の円偏光分離層15としては、第2の円偏光分
離層14が選択的に反射する一方の円偏光成分と同一の
旋光方向の円偏光成分を選択的に反射するコレステリッ
ク液晶層と、このコレステリック液晶層を挟持する一対
の1/2波長位相差層とからなるものを用いるようにし
てもよい。これにより、第2および第3の円偏光分離層
14,15を同一のコレステリック液晶層から構成する
ことができ、屈折率や硬度、耐熱性、耐溶剤性等の物性
が統一されることにより、素子の設計が容易になり、ま
た、信頼性も向上する。
In the above-described first embodiment, the third circularly polarized light separating layer 15 has the same optical rotation direction as one circularly polarized light component selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer 14. It is also possible to use a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects the circularly polarized light component of, and a pair of half-wave retardation layers that sandwich the cholesteric liquid crystal layer. As a result, the second and third circularly polarized light separation layers 14 and 15 can be composed of the same cholesteric liquid crystal layer, and the physical properties such as the refractive index, hardness, heat resistance, and solvent resistance are unified, The device can be easily designed and the reliability is improved.

【0073】また、上述した第1の実施の形態におい
て、第1の1/4波長位相差層16としては、広帯域の
1/4波長位相差層を用いるようにしてもよい。なお、
このような広帯域の1/4波長位相差層としては、単独
で当該機能を実現するものの他、1/4波長位相差層お
よび1/2波長位相差層を組み合わせたものを用いるこ
とができる。なお、後者の場合には、直線偏光が入射す
る側に1/2波長位相差層を配置するようにする。これ
により、良好な色純度、コントラストおよび光の利用効
率を得ることができる。
Further, in the above-described first embodiment, a wide band ¼ wavelength phase difference layer may be used as the first ¼ wavelength phase difference layer 16. In addition,
As such a wideband quarter-wave retardation layer, a combination of a quarter-wave retardation layer and a half-wave retardation layer can be used in addition to one that achieves the function alone. In the latter case, the half-wave retardation layer is arranged on the side where linearly polarized light is incident. Thereby, good color purity, contrast, and light utilization efficiency can be obtained.

【0074】第2の実施の形態 次に、図3乃至図6により、本発明の第2の実施の形態
について説明する。なお、本発明の第2の実施の形態
は、偏光素子の第1の円偏光分離層の背面側および観察
側にそれぞれ第2および第3の1/4波長位相差層を設
けた点を除いて、他は図1および図2に示す第1の実施
の形態とほぼ同一である。本発明の第2の実施の形態に
おいて、図1および図2に示す第1の実施の形態と同一
部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is different from the first circularly polarized light separating layer of the polarizing element except that second and third quarter-wave retardation layers are provided on the back side and the observing side, respectively. Other than that, it is almost the same as the first embodiment shown in FIGS. In the second embodiment of the present invention, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0075】図3に示すように、本発明の第2の実施の
形態に係る液晶表示装置20Bにおいては、液晶駆動セ
ル21とバックライト23との間に偏光素子10Bが設
けられている。
As shown in FIG. 3, in the liquid crystal display device 20B according to the second embodiment of the present invention, the polarizing element 10B is provided between the liquid crystal drive cell 21 and the backlight 23.

【0076】ここで、偏光素子10Bは、図1に示す偏
光素子10Aの構成に加えて、第1の円偏光分離層13
と第1の直線偏光層11との間に設けられた第2の1/
4波長位相差層17と、第1の円偏光分離層13と第2
の直線偏光層12との間に設けられ、第2の1/4波長
位相差層17と光学軸が直交するように配置された第3
の1/4波長位相差層18とをさらに有している。
Here, in addition to the configuration of the polarizing element 10A shown in FIG. 1, the polarizing element 10B includes a first circularly polarized light separating layer 13
And the second 1 / that is provided between the first linear polarization layer 11 and
The four-wavelength phase difference layer 17, the first circularly polarized light separating layer 13 and the second
The third quarter-wavelength retardation layer 17, which is provided between the second quarter-wave retardation layer 17 and the linearly polarizing layer 12 of FIG.
1/4 wavelength retardation layer 18 of

【0077】ここで、第2の1/4波長位相差層17の
光学軸の角度θは、第1の1/4波長位相差層16の光
学軸を基準として、例えば0°〜180°の範囲で任意
に設定することができ、これにより、外光およびバック
ライト光の利用効率を変えることができる。なおこのと
き、第3の1/4波長位相差層18の光学軸の角度は、
第2の1/4波長位相差層17の光学軸と直交する角度
に設定される。
Here, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is, for example, 0 ° to 180 ° with reference to the optical axis of the first quarter-wave retardation layer 16. It can be set arbitrarily within the range, whereby the utilization efficiency of external light and backlight light can be changed. At this time, the angle of the optical axis of the third quarter-wave retardation layer 18 is
The angle is set to be orthogonal to the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17.

【0078】なお、第2および第3の1/4波長位相差
層17,18としては、印加電圧に応じて光学軸が変化
する位相差層を用いることができ、具体的には例えば、
ネマチック液晶やスメクチック液晶等で位相差を付与す
る駆動セルを用いることができる。また、第2および第
3の1/4波長位相差層17,18自体を、光の進行方
向に直交する平面内で回転できるように配設し、外部か
らの機械的な操作により、第2および第3の1/4波長
位相差層17,18の光学軸の角度θを変化させるよう
にしてもよい。
As the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18, retardation layers whose optical axis changes in accordance with the applied voltage can be used. Specifically, for example,
A drive cell that imparts a phase difference with nematic liquid crystal or smectic liquid crystal can be used. Further, the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 themselves are arranged so as to be rotatable in a plane orthogonal to the traveling direction of light, and the second Also, the angle θ of the optical axes of the third quarter-wave retardation layers 17 and 18 may be changed.

【0079】次に、図4、図5および図6により、図3
に示す液晶表示装置20Bの動作状態について、第2の
1/4波長位相差層17の光学軸の角度θを0°、45
°および90°のいずれかに設定し、また構成要素であ
る他の各層の光学軸や旋光選択特性を図示のように設定
した場合を例に挙げて説明する。なおここでは、上述し
た第1の実施の形態の場合と同様に、緑色の画素に対応
する部分での光の挙動のみを説明するが、他の赤色およ
び青色の画素に対応する部分での光の挙動は、反射およ
び透過される光の波長領域が異なる点を除いて、他は図
4、図5および図6に示すものと同一であるので、ここ
では詳細な説明は省略する。なお、図4、図5および図
6の表記方法は、図2に示すものと同一である。
Next, referring to FIG. 4, FIG. 5 and FIG.
In the operating state of the liquid crystal display device 20B shown in FIG. 2, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 0 °, 45.
An example will be described in which the angle is set to either 90 ° or 90 °, and the optical axes and optical rotation selection characteristics of the other layers, which are the constituent elements, are set as illustrated. Note that here, as in the case of the above-described first embodiment, only the behavior of light in the portion corresponding to the green pixel will be described, but the light in the portions corresponding to the other red and blue pixels will be described. The behavior of is the same as that shown in FIGS. 4, 5 and 6 except that the wavelength regions of reflected and transmitted light are different, and therefore detailed description thereof is omitted here. Note that the notational methods in FIGS. 4, 5, and 6 are the same as those shown in FIG.

【0080】まず、図4(a)(b)(c)(d)により、図3に示
す液晶表示装置20Bの第1の動作状態として、第2の
1/4波長位相差層17の光学軸の角度θを0°とした
ときの動作状態について説明する。
First, referring to FIGS. 4 (a) (b) (c) (d), as the first operation state of the liquid crystal display device 20B shown in FIG. 3, the optical characteristics of the second quarter-wave retardation layer 17 are set. An operation state when the axis angle θ is 0 ° will be described.

【0081】まず、図4(a)(b)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光以外の青赤色光の挙動について
説明する。
First, with reference to FIGS. 4A and 4B, the behavior of the bluish red light other than the green light among the external light and the backlight will be described.

【0082】図4(a)に示すように、外光に含まれる青
赤色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察
側直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線
偏光層22は、無偏光状態の青赤色光のうち電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。こ
のような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過すること
により、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に
変換され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の
直線偏光層12を100%透過する。次いで、この直線
偏光は、光学軸の角度が90°の第3の1/4波長位相
差層18を透過することにより、左円偏光に変換され、
緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13を1
00%透過する。さらに、この青赤色の左円偏光は、光
学軸の角度が0°の第2の1/4波長位相差層17を透
過することにより、電場ベクトルの振幅方向が45°の
直線偏光に変換され、吸収型の第1の直線偏光層11に
到達する。しかし、この第1の直線偏光層11は第2の
直線偏光層12と光学軸が直交するように配置され、そ
の光学軸の角度が−45°であるため、この第1の直線
偏光層11において、外光に含まれる青赤色光は完全に
吸収される。
As shown in FIG. 4 (a), the bluish red light contained in the external light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized blue-red light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into left circularly polarized light by passing through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 90 °,
1 for the first circularly polarized light separating layer 13 that reflects the right circularly polarized light of green
00% transparent. Further, the bluish red left-handed circularly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the second quarter-wave retardation layer 17 whose optical axis angle is 0 °. , Reaches the absorption-type first linearly polarizing layer 11. However, since the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °, the first linear polarizing layer 11 is At, the bluish red light contained in the outside light is completely absorbed.

【0083】一方、図4(b)に示すように、バックライ
ト光に含まれる青赤色光は、白色の右円偏光を反射する
第2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2
の円偏光分離層14は、無偏光状態の青赤色光のうち左
円偏光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離
層14で反射された右円偏光成分はバックライト23に
戻されてリサイクルされるため、上述した第1の実施の
形態と同様に、第2の円偏光分離層14の観察側から
は、左円偏光状態の青赤色光が100%の強度で出射す
る。このような左円偏光状態の青赤色光は第3の円偏光
分離層15に到達する。しかし、この第3の円偏光分離
層15は青赤色の左円偏光を反射するため、この第3の
円偏光分離層15の観察側から、バックライト光に含ま
れる青赤色光が出射することはない。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the bluish red light contained in the backlight light is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right circularly polarized light in a non-polarized state. Second
The circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized blue-red light. Here, the right circularly polarized light component reflected by the second circularly polarized light separating layer 14 is returned to the backlight 23 and recycled, so that the second circularly polarized light separating component is recycled as in the first embodiment. From the observation side of the layer 14, bluish red light in the left circularly polarized state is emitted with 100% intensity. Such bluish red light in the left circularly polarized state reaches the third circularly polarized light separating layer 15. However, since the third circularly polarized light separation layer 15 reflects bluish red left-handed circularly polarized light, the bluish red light included in the backlight light is emitted from the observation side of the third circularly polarized light separation layer 15. There is no.

【0084】次に、図4(c)(d)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 (c) and 4 (d), the behavior of the green light of the outside light and the backlight will be described.

【0085】図4(c)に示すように、外光に含まれる緑
色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察側
直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線偏
光層22は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクトルの
振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。このよ
うな直線偏光は、液晶駆動セル21を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の直線
偏光層12を100%透過する。次いで、この直線偏光
は、光学軸の角度が90°の第3の1/4波長位相差層
18を透過することにより、左円偏光に変換され、緑色
の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13を100
%透過する。さらに、この緑色の左円偏光は、光学軸の
角度が0°の第2の1/4波長位相差層17を透過する
ことにより、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏
光に変換され、吸収型の第1の直線偏光層11に到達す
る。しかし、この第1の直線偏光層11は第2の直線偏
光層12と光学軸が直交するように配置され、その光学
軸の角度が−45°であるため、この第1の直線偏光層
11において、緑色光は完全に吸収される。
As shown in FIG. 4 (c), the green light contained in the outside light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized green light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into left circularly polarized light by passing through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 90 °, and the first circularly polarized light that reflects green right circularly polarized light is reflected. The circularly polarized light separation layer 13 is 100
%To Penetrate. Further, this green left-handed circularly polarized light is converted into linearly polarized light having an amplitude direction of the electric field vector of 45 ° by passing through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 0 °. The first linear polarization layer 11 of absorption type is reached. However, since the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °, the first linear polarizing layer 11 is At, the green light is completely absorbed.

【0086】一方、図4(d)に示すように、バックライ
ト光に含まれる緑色光は、白色の右円偏光を反射する第
2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2の
円偏光分離層14は、無偏光状態の緑色光のうち左円偏
光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離層1
4で反射された右円偏光成分はバックライト23に戻さ
れてリサイクルされるため、上述した第1の実施の形態
と同様に、第2の円偏光分離層14の観察側からは、左
円偏光状態の緑色光が理想的には100%の強度で出射
する。また、このような左円偏光状態の緑色光は、青赤
色の左円偏光を反射する第3の円偏光分離層15を透過
する。
On the other hand, as shown in FIG. 4D, the green light contained in the backlight light is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right-handed circularly polarized light in a non-polarized state. The second circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized green light. Here, the second circularly polarized light separating layer 1
Since the right-handed circularly polarized light component reflected at 4 is returned to the backlight 23 and recycled, the left-handed circularly polarized light is seen from the observation side of the second circularly polarized light separating layer 14 as in the first embodiment described above. Ideally, the polarized green light is emitted with an intensity of 100%. Further, such left circularly polarized green light is transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 which reflects the bluish red left circularly polarized light.

【0087】その後、第3の円偏光分離層15を透過し
た緑色の左円偏光は、光学軸の角度が0°の第1の1/
4波長位相差層16を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸
の角度が−45°である吸収型の第1の直線偏光層11
を100%透過する。次いで、この直線偏光は、光学軸
の角度が0°の第2の1/4波長位相差層17を透過す
ることにより、右円偏光に変換され、第1の円偏光分離
層13に到達する。しかし、この第1の円偏光分離層1
3は、緑色の右円偏光を反射するため、この第1の円偏
光分離層13の観察側から緑色光が出射することはな
い。
After that, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 has a first 1/0 angle of which the optical axis angle is 0 °.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 16, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 having an optical axis angle of −45 °.
Is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into right circularly polarized light by passing through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 0 °, and reaches the first circularly polarized light separating layer 13. . However, this first circularly polarized light separation layer 1
Since 3 reflects green right circularly polarized light, green light is not emitted from the observation side of the first circularly polarized light separating layer 13.

【0088】以上をまとめると、図4(a)(b)(c)(d)に示
すように、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角
度θを0°としたときには、緑色の画素に対応する部分
において、外光およびバックライト光のうち緑色光以外
の光(青赤色光)だけでなく、緑色光自体も全く出射し
ない。なお、このような動作状態は、他の赤色の画素お
よび青色の画素に対応する部分でも同一である。
To summarize the above, as shown in FIGS. 4 (a) (b) (c) (d), when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 0 °, In the portion corresponding to the green pixel, not only the light other than the green light (blue-red light) among the external light and the backlight light, but also the green light itself is not emitted at all. Note that such an operation state is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0089】次に、図5(a)(b)(c)(d)により、図3に示
す液晶表示装置20Bの第2の動作状態として、第2の
1/4波長位相差層17の光学軸の角度θを45°とし
たときの動作状態について説明する。
Next, referring to FIGS. 5 (a) (b) (c) (d), the second 1/4 wavelength retardation layer 17 of the liquid crystal display device 20B shown in FIG. The operation state when the angle θ of the optical axis is 45 ° will be described.

【0090】まず、図5(a)(b)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光以外の青赤色光の挙動について
説明する。
First, with reference to FIGS. 5A and 5B, the behavior of the bluish red light other than the green light among the external light and the backlight will be described.

【0091】図5(a)に示すように、外光に含まれる青
赤色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察
側直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線
偏光層22は、無偏光状態の青赤色光のうち電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。こ
のような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過すること
により、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に
変換され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の
直線偏光層12を100%透過する。次いで、この直線
偏光は、光学軸の角度が135°の第3の1/4波長位
相差層18を100%透過し、緑色の右円偏光を反射す
る第1の円偏光分離層13、および光学軸の角度が45
°の第2の1/4波長位相差層17をも100%透過
し、吸収型の第1の直線偏光層11に到達する。しか
し、この第1の直線偏光層11は第2の直線偏光層12
と光学軸が直交するように配置され、その光学軸の角度
が−45°であるため、この第1の直線偏光層11にお
いて、外光に含まれる青赤色光は完全に吸収される。
As shown in FIG. 5A, the bluish-red light contained in the external light is incident on the absorption-type observation-side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized blue-red light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is 100% transmitted through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 135 °, and the first circularly polarized light separation layer 13 that reflects green right circularly polarized light, and The angle of the optical axis is 45
The second quarter-wave retardation layer 17 of 100 ° also transmits 100% and reaches the absorption-type first linear polarization layer 11. However, this first linearly polarizing layer 11 is the second linearly polarizing layer 12
Are arranged so that the optical axes thereof are orthogonal to each other, and the angle of the optical axes is −45 °, so that the blue-red light contained in the external light is completely absorbed in the first linear polarization layer 11.

【0092】一方、図5(b)に示すように、バックライ
ト光に含まれる青赤色光は、図4(b)に示す場合と同様
の挙動をとり、第3の円偏光分離層15の観察側から青
赤色光が出射することはない。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, the bluish red light included in the backlight light behaves similarly to the case shown in FIG. No bluish red light is emitted from the observation side.

【0093】次に、図5(c)(d)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 5 (c) and 5 (d), the behavior of the green light of the outside light and the backlight will be described.

【0094】図5(c)に示すように、外光に含まれる緑
色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察側
直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線偏
光層22は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクトルの
振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。このよ
うな直線偏光は、液晶駆動セル21を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の直線
偏光層12を100%透過する。次いで、この直線偏光
は、光学軸の角度が135°の第3の1/4波長位相差
層18を100%透過し、第1の円偏光分離層13に到
達する。ここで、この直線偏光は、緑色光であることか
ら、緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13
において、その右円偏光成分が反射され、左円偏光成分
は透過される。このうち、第1の円偏光分離層13で反
射された緑色の右円偏光は、図示するような光路および
偏光状態で、第3の1/4波長位相差層18、第2の直
線偏光層12、液晶駆動セル21および観察側直線偏光
層22を順次透過し、観察側から出射する。一方、第1
の円偏光分離層13を透過した緑色の左円偏光は、光学
軸の角度が45°の第2の1/4波長位相差層17を透
過することにより、電場ベクトルの振幅方向が90°の
直線偏光に変換され、吸収型の第1の直線偏光層11に
到達する。ここで、この第1の直線偏光層11は第2の
直線偏光層12と光学軸が直交するように配置され、そ
の光学軸の角度が−45°であるため、この第1の直線
偏光層11において、緑色光の半分が吸収され、残りの
半分が電場ベクトルの振幅方向が−45°の直線偏光に
変換される。その後、この直線偏光は、光学軸の角度が
0°の第1の1/4波長位相差層16を透過することに
より、左円偏光に変換され、青赤色の左円偏光を反射す
る第3の円偏光分離層15、および白色の右円偏光を反
射する第2の円偏光分離層14を順次100%透過し、
緑色の左円偏光としてバックライト23に戻される。こ
の緑色の左円偏光は、バックライト23において反射さ
れ、図示するような光路および偏光状態で、第2の円偏
光分離層14、第3の円偏光分離層15、第1の1/4
波長位相差層16、第1の直線偏光層11および第2の
1/4波長位相差層17を順次透過した後、第1の円偏
光分離層13を経て緑色の左円偏光のみが透過され、第
2の直線偏光層12、液晶駆動セル21および観察側直
線偏光層22を順次透過し、観察側から出射する。な
お、このようにして観察側から出射する過程で、第1の
円偏光分離層13において、緑色の右円偏光が再度バッ
クライト23側に戻されることとなるが、このようにし
て戻された光についても、最終的に、図示するような光
路および偏光状態を経て、観察側から出射する。
As shown in FIG. 5 (c), the green light contained in the external light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized green light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light 100% passes through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 135 ° and reaches the first circularly polarized light separation layer 13. Here, since this linearly polarized light is green light, the first circularly polarized light separation layer 13 that reflects green right circularly polarized light.
At, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted. Among these, the green right circularly polarized light reflected by the first circularly polarized light separating layer 13 has a third ¼ wavelength phase difference layer 18 and a second linearly polarizing layer with an optical path and a polarization state as shown in the drawing. 12, the liquid crystal driving cell 21 and the observation side linear polarization layer 22 are sequentially transmitted, and emitted from the observation side. On the other hand, the first
The green left-handed circularly polarized light transmitted through the circularly polarized light separating layer 13 is transmitted through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 45 °, so that the amplitude direction of the electric field vector is 90 °. It is converted into linearly polarized light and reaches the absorption-type first linearly polarizing layer 11. Here, the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °. At 11, half of the green light is absorbed and the other half is converted into linearly polarized light with the electric field vector having an amplitude direction of −45 °. After that, the linearly polarized light is converted into left circularly polarized light by passing through the first quarter-wave retardation layer 16 having an optical axis angle of 0 °, and the third circularly polarized light that reflects blue-red left circularly polarized light is reflected. The circularly polarized light separating layer 15 and the second circularly polarized light separating layer 14 that reflects the white right-handed circularly polarized light are sequentially transmitted by 100%,
It is returned to the backlight 23 as green left circularly polarized light. This green left circularly polarized light is reflected by the backlight 23 and has the second circularly polarized light separating layer 14, the third circularly polarized light separating layer 15 and the first 1/4 with the optical path and the polarization state as shown in the figure.
After passing through the wavelength phase difference layer 16, the first linear polarization layer 11 and the second quarter wavelength phase difference layer 17 sequentially, only the green left circularly polarized light is transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13. , The second linear polarization layer 12, the liquid crystal driving cell 21, and the observation-side linear polarization layer 22 are sequentially transmitted and emitted from the observation side. In the process of exiting from the observation side in this way, the green right circularly polarized light will be returned to the backlight 23 side again in the first circularly polarized light separating layer 13, but it was returned in this way. The light also finally exits from the observation side through the optical path and polarization state as shown in the figure.

【0095】これにより、図5(c)に示すように、外光
に含まれる緑色光は、全体の約6%の割合で観察側から
出射する。
As a result, as shown in FIG. 5C, the green light contained in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 6% of the whole.

【0096】一方、図5(d)に示すように、バックライ
ト光に含まれる緑色光は、白色の右円偏光を反射する第
2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2の
円偏光分離層14は、無偏光状態の緑色光のうち左円偏
光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離層1
4で反射された右円偏光成分はバックライト23に戻さ
れてリサイクルされるため、上述した第1の実施の形態
と同様に、第2の円偏光分離層14の観察側からは、左
円偏光状態の緑色光が理想的には100%の強度で出射
する。また、このような左円偏光状態の緑色光は、青赤
色の左円偏光を反射する第3の円偏光分離層15を透過
する。なおこのとき、第3の円偏光分離層15の例えば
緑色の画素に対応する部分では、上述した第1の実施の
形態と同様に、周辺部の青色および赤色の画素に対応す
る部分で反射された緑色光は、当該緑色の画素に対応す
る部分で利用され、第2および第3の円偏光分離層1
4,15の観察側からは、左円偏光状態の緑色光が理想
的には100%の強度で出射する。
On the other hand, as shown in FIG. 5D, the green light included in the backlight is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right-handed circularly polarized light in a non-polarized state. The second circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized green light. Here, the second circularly polarized light separating layer 1
Since the right-handed circularly polarized light component reflected at 4 is returned to the backlight 23 and recycled, the left-handed circularly polarized light is seen from the observation side of the second circularly polarized light separating layer 14 as in the first embodiment described above. Ideally, the polarized green light is emitted with an intensity of 100%. Further, such left circularly polarized green light is transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 which reflects the bluish red left circularly polarized light. At this time, in the portion of the third circularly polarized light separating layer 15 corresponding to, for example, the green pixel, as in the above-described first embodiment, it is reflected by the peripheral portions corresponding to the blue and red pixels. Green light is used in the portion corresponding to the green pixel, and the second and third circularly polarized light separating layers 1
From the observation side of 4 and 15, the green light in the left circularly polarized state ideally exits with 100% intensity.

【0097】その後、第3の円偏光分離層15を透過し
た緑色の左円偏光は、光学軸の角度が0°の第1の1/
4波長位相差層16を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸
の角度が−45°である吸収型の第1の直線偏光層11
を100%透過する。次いで、この直線偏光は、光学軸
の角度が45°の第2の1/4波長位相差層17を透過
し、第1の円偏光分離層13に到達する。ここで、この
直線偏光は、緑色光であることから、緑色の右円偏光を
反射する第1の円偏光分離層13において、その右円偏
光成分が反射され、左円偏光成分は透過される。このう
ち、第1の円偏光分離層13を透過した緑色の左円偏光
は、光学軸の角度が135°の第3の1/4波長位相差
層18を透過することにより、電場ベクトルの振幅方向
が90°の直線偏光に変換され、吸収型の第2の直線偏
光層12に到達する。ここで、この第2の直線偏光層1
2は第2の直線偏光層11と光学軸が直交するように配
置され、その光学軸の角度が45°であるため、この第
2の直線偏光層12において、緑色光の半分が吸収さ
れ、残りの半分が電場ベクトルの振幅方向が45°の直
線偏光に変換される。その後、このような直線偏光は、
液晶駆動セル21を透過することにより、電場ベクトル
の振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸の
角度が−45°である吸収型の第2の直線偏光層12を
100%透過し、観察側から出射する。一方、第1の円
偏光分離層13で反射された緑色の右円偏光は、再度バ
ックライト23側に戻され、その一部が、図示するよう
な光路および偏光状態を経て、観察側から出射する。
After that, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 has a first 1/1/0 angle of the optical axis of 0 °.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 16, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 having an optical axis angle of −45 °.
Is 100% transparent. Next, this linearly polarized light passes through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 45 ° and reaches the first circularly polarized light separating layer 13. Here, since this linearly polarized light is green light, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted in the first circularly polarized light separating layer 13 that reflects green right circularly polarized light. . Of these, the green left-handed circularly polarized light that has passed through the first circularly polarized light separating layer 13 passes through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 135 °, and thus the amplitude of the electric field vector is increased. The light is converted into linearly polarized light having a direction of 90 ° and reaches the absorption-type second linearly polarizing layer 12. Here, this second linear polarization layer 1
2 is arranged so that the optical axis is orthogonal to the second linear polarization layer 11, and the angle of the optical axis is 45 °, so that half of the green light is absorbed in the second linear polarization layer 12. The other half is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 °. After that, such linearly polarized light
By passing through the liquid crystal driving cell 21, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and 100% is transmitted through the absorption-type second linearly polarizing layer 12 having an optical axis angle of −45 °. Then, the light is emitted from the observation side. On the other hand, the green right circularly polarized light reflected by the first circularly polarized light separating layer 13 is returned to the backlight 23 side again, and a part of the right circularly polarized light is emitted from the observation side through the optical path and the polarization state as shown in the figure. To do.

【0098】これにより、図5(d)に示すように、バッ
クライト光に含まれる緑色光は、全体の約33%の割合
で観察側から出射する。
As a result, as shown in FIG. 5D, the green light contained in the backlight is emitted from the observation side at a rate of about 33% of the whole.

【0099】以上をまとめると、図5(a)(b)(c)(d)に示
すように、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角
度θを45°としたときには、緑色の画素に対応する部
分においては、外光およびバックライト光のうち緑色光
以外の光(青赤色光)が漏れ出ることはなく、外光に含
まれる緑色光が全体の約6%の割合で観察側から出射
し、バックライト光に含まれる緑色光が全体の約33%
の割合で観察側から出射する。なお、この割合は、他の
赤色の画素および青色の画素に対応する部分でも同一で
ある。
In summary, as shown in FIGS. 5 (a) (b) (c) (d), when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 45 °, In the portion corresponding to the green pixel, light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light accounts for about 6% of the whole. Percentage of green light emitted from the observation side and contained in the backlight is about 33% of the total.
The light is emitted from the observation side at a rate of. Note that this ratio is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0100】次に、図6(a)(b)(c)(d)により、図3に示
す液晶表示装置20Bの第3の動作状態として、第2の
1/4波長位相差層17の光学軸の角度θを90°とし
たときの動作状態について説明する。
Next, referring to FIGS. 6 (a) (b) (c) (d), as the third operating state of the liquid crystal display device 20B shown in FIG. The operation state when the angle θ of the optical axis is 90 ° will be described.

【0101】まず、図6(a)(b)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光以外の青赤色光の挙動について
説明する。
First, with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b), the behavior of the bluish red light other than the green light among the outside light and the backlight will be described.

【0102】図6(a)に示すように、外光に含まれる青
赤色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察
側直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線
偏光層22は、無偏光状態の青赤色光のうち電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。こ
のような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過すること
により、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に
変換され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の
直線偏光層12を100%透過する。次いで、この直線
偏光は、光学軸の角度が180°の第3の1/4波長位
相差層18を透過することにより、右円偏光に変換さ
れ、緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13
を100%透過する。さらに、この青赤色の左円偏光
は、光学軸の角度が90°の第2の1/4波長位相差層
17を透過することにより、電場ベクトルの振幅方向が
45°の直線偏光に変換され、吸収型の第1の直線偏光
層11に到達する。しかし、この第1の直線偏光層11
は第2の直線偏光層12と光学軸が直交するように配置
され、その光学軸の角度が−45°であるため、この第
1の直線偏光層11において、青赤色光は完全に吸収さ
れる。
As shown in FIG. 6A, the bluish red light contained in the external light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized blue-red light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into right circularly polarized light by passing through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 180 °, and the first circularly polarized light that reflects green right circularly polarized light is reflected. Circularly polarized light separating layer 13
Is 100% transparent. Further, the blue-red left-handed circularly polarized light is converted into linearly polarized light having an electric field vector amplitude direction of 45 ° by passing through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 90 °. , Reaches the absorption-type first linearly polarizing layer 11. However, this first linear polarization layer 11
Is arranged so that the optical axis is orthogonal to the second linear polarization layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °, so that blue-red light is completely absorbed in the first linear polarization layer 11. It

【0103】一方、図6(b)に示すように、バックライ
ト光に含まれる青赤色光は、図4(b)に示す場合と同様
の挙動をとり、第3の円偏光分離層15の観察側から青
赤色光が出射することはない。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the bluish red light contained in the backlight light behaves similarly to the case shown in FIG. No bluish red light is emitted from the observation side.

【0104】次に、図6(c)(d)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 6 (c) and 6 (d), the behavior of the green light of the external light and the backlight will be described.

【0105】図6(c)に示すように、外光に含まれる緑
色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察側
直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線偏
光層22は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクトルの
振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。このよ
うな直線偏光は、液晶駆動セル21を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の直線
偏光層12を100%透過する。次いで、この直線偏光
は、光学軸の角度が180°の第3の1/4波長位相差
層18を透過することにより、右円偏光に変換され、緑
色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13で10
0%反射される。その後、第1の円偏光分離層13で反
射された緑色の右円偏光は、図示するような光路および
偏光状態で、第3の1/4波長位相差層18、第2の直
線偏光層12、液晶駆動セル21および観察側直線偏光
層22を順次透過し、観察側から出射する。
As shown in FIG. 6 (c), the green light contained in the outside light is incident on the absorption type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized green light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into right circularly polarized light by passing through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 180 °, and the first circularly polarized light that reflects green right circularly polarized light is reflected. Circularly polarized light separation layer 13 10
It is reflected by 0%. Thereafter, the green right circularly polarized light reflected by the first circularly polarized light separating layer 13 has the optical path and the polarization state as shown in the figure, and the third quarter wavelength retardation layer 18 and the second linear polarizing layer 12 are provided. , The liquid crystal driving cell 21 and the observation-side linear polarization layer 22 are sequentially transmitted, and emitted from the observation side.

【0106】これにより、図6(c)に示すように、外光
に含まれる緑色光は、全体の約17%の割合で観察側か
ら出射する。
As a result, as shown in FIG. 6C, the green light contained in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 17% of the whole.

【0107】一方、図6(d)に示すように、バックライ
ト光に含まれる緑色光は、白色の右円偏光を反射する第
2の円偏光分離層14に無偏光状態で入射する。第2の
円偏光分離層14は、無偏光状態の緑色光のうち左円偏
光成分のみを透過する。ここで、第2の円偏光分離層1
4で反射された右円偏光成分はバックライト23に戻さ
れてリサイクルされるため、上述した第1の実施の形態
と同様に、第2の円偏光分離層14の観察側からは、左
円偏光状態の緑色光が理想的には100%の強度で出射
する。また、このような左円偏光状態の緑色光は、青赤
色の左円偏光を反射する第3の円偏光分離層15を透過
する。なおこのとき、第3の円偏光分離層15の例えば
緑色の画素に対応する部分では、上述した第1の実施の
形態と同様に、周辺部の青色および赤色の画素に対応す
る部分で反射された緑色光は、当該緑色の画素に対応す
る部分で利用され、第2および第3の円偏光分離層1
4,15の観察側からは、左円偏光状態の緑色光が理想
的には100%の強度で出射する。
On the other hand, as shown in FIG. 6D, the green light included in the backlight light is incident on the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right-handed circularly polarized light in a non-polarized state. The second circularly polarized light separating layer 14 transmits only the left circularly polarized light component of the unpolarized green light. Here, the second circularly polarized light separating layer 1
Since the right-handed circularly polarized light component reflected at 4 is returned to the backlight 23 and recycled, the left-handed circularly polarized light is seen from the observation side of the second circularly polarized light separating layer 14 as in the first embodiment described above. Ideally, the polarized green light is emitted with an intensity of 100%. Further, such left circularly polarized green light is transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 which reflects the bluish red left circularly polarized light. At this time, in the portion of the third circularly polarized light separating layer 15 corresponding to, for example, the green pixel, as in the above-described first embodiment, it is reflected by the peripheral portions corresponding to the blue and red pixels. Green light is used in the portion corresponding to the green pixel, and the second and third circularly polarized light separating layers 1
From the observation side of 4 and 15, the green light in the left circularly polarized state ideally exits with 100% intensity.

【0108】その後、第3の円偏光分離層15を透過し
た緑色の左円偏光は、光学軸の角度が0°の第1の1/
4波長位相差層16を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸
の角度が−45°である吸収型の第1の直線偏光層11
を100%透過する。次いで、この直線偏光は、光学軸
の角度が90°の第2の1/4波長位相差層17を透過
することにより、左円偏光に変換され、緑色の右円偏光
を反射する第1の円偏光分離層13を100%透過す
る。その後、この第1の円偏光分離層13を透過した緑
色の左円偏光は、光学軸の角度が180°の第3の1/
4波長位相差層18を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、吸収型
の第2の直線偏光層12に到達する。ここで、この第2
の直線偏光層12は第2の直線偏光層11と光学軸が直
交するように配置され、その光学軸の角度が45°であ
るため、この第2の直線偏光層12において、緑色光は
完全に吸収される。
After that, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the third circularly polarized light separating layer 15 has a first 1/1/0 angle of the optical axis.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 16, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 having an optical axis angle of −45 °.
Is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is converted into left circularly polarized light by passing through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 90 °, and the first circularly polarized light that reflects green right circularly polarized light is reflected. The circularly polarized light separating layer 13 is 100% transmitted. After that, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13 has a third 1 / th of which the optical axis angle is 180 °.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 18, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and reaches the absorption-type second linearly polarizing layer 12. Where this second
The linear polarizing layer 12 of is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 11, and the angle of the optical axis is 45 °. Is absorbed by.

【0109】以上をまとめると、図6(a)(b)(c)(d)に示
すように、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角
度θを90°としたときには、緑色の画素に対応する部
分においては、外光およびバックライト光のうち緑色光
以外の光(青赤色光)が漏れ出ることはなく、外光に含
まれる緑色光が全体の約17%の割合で観察側から出射
し、バックライト光に含まれる緑色光が全体の約0%の
割合で観察側から出射する。なお、この割合は、他の赤
色の画素および青色の画素に対応する部分でも同一であ
る。
Summarizing the above, as shown in FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 90 °, In the part corresponding to the green pixel, light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light accounts for about 17% of the whole. The green light included in the backlight is emitted from the observation side at a ratio of about 0% of the whole. Note that this ratio is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0110】なお、以上においては、第2の1/4波長
位相差層17の光学軸の角度θを0°、45°および9
0°のいずれかに設定した場合のみについて説明した
が、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角度θと
しては当然にこれ以外の値をとることが可能である。
In the above description, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 0 °, 45 ° and 9 °.
Although only the case of setting to 0 ° has been described, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 can naturally take other values.

【0111】このように本発明の第2の実施の形態によ
れば、上述した第1の実施の形態に係る偏光素子10A
の構成に加えて、第1の円偏光分離層13の背面側およ
び観察側にそれぞれ第2および第3の1/4波長位相差
層17,18を設けるようにしているので、これらの第
2および第3の1/4波長位相差層17,18の光学軸
の角度を変えるだけで、外光およびバックライト光の利
用効率を任意に設定することができる。このため、この
ような偏光素子10Bを備えた液晶表示装置20Bは、
それが使用される環境に応じて外光およびバックライト
光の両方を最も効率的に利用して画像等の表示を行うこ
とができ、光の利用効率の高い表示ディスプレイを得る
ことができる。また、表示ディスプレイの面内で光の利
用効率を分割して制御することも可能であり、この場合
には、特定部分での光の映り込み等による視認性の低下
を効果的に防ぐことができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the polarizing element 10A according to the above-described first embodiment.
In addition to the above configuration, the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 are provided on the back side and the observation side of the first circularly polarized light separating layer 13, respectively. Also, by simply changing the angles of the optical axes of the third quarter-wave retardation layers 17 and 18, the utilization efficiency of external light and backlight light can be set arbitrarily. Therefore, the liquid crystal display device 20B including such a polarizing element 10B is
Depending on the environment in which it is used, both external light and backlight light can be used most efficiently to display images and the like, and a display display with high light utilization efficiency can be obtained. Further, it is also possible to control the light utilization efficiency by dividing it within the plane of the display, and in this case, it is possible to effectively prevent a reduction in visibility due to reflection of light in a specific portion. it can.

【0112】また、本発明の第2の実施の形態によれ
ば、第2および第3の1/4波長位相差層17,18を
その光学軸が互いに直交するように配置しているので、
画素ごとに外光の余分な波長領域の光(例えば、緑色の
画素に対応する部分では青色光および赤色光)の出射が
抑制され、当該画素に応じた所望の色の光のみを効率的
に取り出すことができる。
Further, according to the second embodiment of the present invention, since the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other,
Emission of light in an extra wavelength region of external light (for example, blue light and red light in the portion corresponding to the green pixel) is suppressed for each pixel, and only light of a desired color corresponding to the pixel is efficiently emitted. You can take it out.

【0113】さらに、本発明の第2の実施の形態によれ
ば、第2および第3の1/4波長位相差層17,18
を、印加電圧に応じて光学軸が変化する位相差層とする
ことにより、電気的な制御により、ユーザー自身が外光
およびバックライト光の利用効率を任意に設定すること
ができる。
Furthermore, according to the second embodiment of the present invention, the second and third quarter-wave retardation layers 17, 18 are provided.
Is a retardation layer whose optical axis changes in accordance with the applied voltage, so that the user can arbitrarily set the utilization efficiency of outside light and backlight light by electrical control.

【0114】なお、上述した第2の実施の形態におい
て、第2および第3の1/4波長位相差層17,18と
しては、広帯域の1/4波長位相差層を用いるようにし
てもよい。なお、このような広帯域の1/4波長位相差
層としては、単独で当該機能を実現するものの他、1/
4波長位相差層および1/2波長位相差層を組み合わせ
たものを用いることができる。なお、後者の場合には、
直線偏光が入射する側に1/2波長位相差層を配置する
ようにする。これにより、良好な色純度、コントラスト
および光の利用効率を得ることができる。
In the above-described second embodiment, wideband quarter-wave retardation layers may be used as the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18. . In addition, as such a wideband 1/4 wavelength phase difference layer, in addition to the one that realizes the function independently,
A combination of a 4-wavelength retardation layer and a 1 / 2-wave retardation layer can be used. In the latter case,
The ½ wavelength retardation layer is arranged on the side where linearly polarized light is incident. Thereby, good color purity, contrast, and light utilization efficiency can be obtained.

【0115】第3の実施の形態 次に、図7および図8により、本発明の第3の実施の形
態について説明する。なお、本発明の第3の実施の形態
は、着色光を照射するバックライトを備えた透過反射型
の液晶表示装置等で好適に用いられるものであり、偏光
素子の背面側の構成(第1の1/4波長位相差層、第2
および第3の円偏光分離層)を適宜省略した点を除い
て、他は図3乃至図6に示す第2の実施の形態とほぼ同
一である。本発明の第3の実施の形態において、図3乃
至図6に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号
を付して詳細な説明は省略する。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The third embodiment of the present invention is preferably used in a transflective liquid crystal display device or the like having a backlight that emits colored light, and has a configuration on the back surface side of a polarizing element (first embodiment). 1/4 wavelength retardation layer, second
The third embodiment is almost the same as the second embodiment shown in FIGS. 3 to 6 except that the third circularly polarized light separating layer) is omitted. In the third embodiment of the present invention, the same parts as those in the second embodiment shown in FIGS. 3 to 6 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0116】図7に示すように、本発明の第3の実施の
形態に係る液晶表示装置20Cは、液晶駆動セル21
と、液晶駆動セル21の観察側に設けられた吸収型の観
察側直線偏光層22と、液晶駆動セル21の背面側に設
けられ、液晶駆動セル21に対して無偏光状態の着色光
を照射するバックライト40とを備えている。なお、バ
ックライト40としては、赤色、緑色および青色の各色
の着色光を画素ごとに照射するエレクトロルミネセンス
光源41と、反射板42とからなる面光源を用いること
ができる。なお、エレクトロルミネセンス光源41の代
わりに、赤色、緑色および青色の各色の着色光を画素ご
とに照射するLED素子を用いることももちろん可能で
ある。
As shown in FIG. 7, the liquid crystal display device 20C according to the third embodiment of the present invention includes a liquid crystal drive cell 21.
And an absorption-type linear polarization layer 22 on the observation side of the liquid crystal driving cell 21, and on the back side of the liquid crystal driving cell 21, the liquid crystal driving cell 21 is irradiated with unpolarized colored light. And a backlight 40 that operates. As the backlight 40, a surface light source including an electroluminescent light source 41 that emits colored light of each color of red, green, and blue for each pixel and a reflection plate 42 can be used. Instead of the electroluminescence light source 41, it is of course possible to use an LED element that emits colored light of each color of red, green and blue for each pixel.

【0117】また、液晶駆動セル21とバックライト2
3との間には偏光素子10Cが設けられており、観察側
から入射する外光のうち特定の波長領域の光を所定の割
合で反射するとともに、背面側に設けられたバックライ
ト23からの光(バックライト光)を所定の割合で透過
することができるようになっている。
Further, the liquid crystal driving cell 21 and the backlight 2
A polarization element 10C is provided between the back light 23 and the back light 23 provided on the back side while reflecting the light in a specific wavelength region of the external light incident from the observation side at a predetermined ratio. Light (backlight light) can be transmitted at a predetermined ratio.

【0118】ここで、偏光素子10Cは、右円偏光成分
または左円偏光成分のいずれか一方の円偏光成分(例え
ば右円偏光成分)を、可視光領域に含まれる所定の波長
領域(例えば緑色の波長領域)においてほぼ100%選
択的に反射する第1の円偏光分離層13と、第1の円偏
光分離層13の背面側に設けられた吸収型の第1の直線
偏光層11と、第1の円偏光分離層13の観察側に設け
られ、第1の直線偏光層11と光学軸が直交するように
配置された吸収型の第2の直線偏光層12とを有してい
る。
Here, the polarizing element 10C is configured so that either the right circularly polarized light component or the left circularly polarized light component (for example, the right circularly polarized light component) has a predetermined wavelength region (for example, green light) included in the visible light region. The first circularly polarized light separating layer 13 that selectively reflects almost 100% in a wavelength region), and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer 13. It is provided on the observation side of the first circularly polarized light separating layer 13 and has the first linear polarizing layer 11 and an absorptive second linear polarizing layer 12 arranged so that their optical axes are orthogonal to each other.

【0119】また、偏光素子10Cは、第1の円偏光分
離層13と第1の直線偏光層11との間に設けられた第
2の1/4波長位相差層17と、第1の円偏光分離層1
3と第2の直線偏光層12との間に設けられ、第2の1
/4波長位相差層17と光学軸が直交するように配置さ
れた第3の1/4波長位相差層18とを有している。
The polarizing element 10C includes the second quarter-wave retardation layer 17 provided between the first circularly polarized light separating layer 13 and the first linearly polarizing layer 11, and the first circularly polarized light phase difference layer 17. Polarization separation layer 1
3 between the second linearly polarizing layer 12 and the second linear polarizing layer 12.
It has a quarter-wave retardation layer 17 and a third quarter-wave retardation layer 18 arranged so that their optical axes are orthogonal to each other.

【0120】なお、第1の円偏光分離層13は、液晶駆
動セル21の各画素に対応して層面内で区分された複数
の区分領域を有し、当該各区分領域において、バックラ
イト40のエレクトロルミネセンス光源41により画素
ごとに照射される、異なる波長領域の光(例えば、赤
色、緑色または青色の波長領域の光)を選択的に反射す
るようにすることが好ましい。また、第1の円偏光分離
層13は、コレステリック液晶層からなることが好まし
い。
The first circularly polarized light separating layer 13 has a plurality of divided areas divided in the layer plane corresponding to each pixel of the liquid crystal drive cell 21, and the backlight 40 has a divided area in each divided area. It is preferable to selectively reflect light of different wavelength regions (for example, light of red, green, or blue wavelength regions) emitted by the electroluminescent light source 41 for each pixel. Further, the first circularly polarized light separating layer 13 is preferably made of a cholesteric liquid crystal layer.

【0121】また、第2および第3の1/4波長位相差
層17,18としては、印加電圧に応じて光学軸が変化
する位相差層を用いることができ、具体的には例えば、
ネマチック液晶やスメクチック液晶等で位相差を付与す
る駆動セルを用いることができる。また、第2および第
3の1/4波長位相差層17,18自体を、光の進行方
向に直交する平面内で回転できるように配設し、外部か
らの機械的な操作により、第2および第3の1/4波長
位相差層17,18の光学軸の角度θを変化させるよう
にしてもよい次に、図8により、図7に示す液晶表示装
置20Cの動作状態について、第2の1/4波長位相差
層17の光学軸の角度θを45°に設定し、構成要素で
ある他の各層の光学軸や旋光選択特性を図示のように設
定した場合を例に挙げて説明する。なおここでは、上述
した第2の実施の形態の場合と同様に、緑色の画素に対
応する部分での光の挙動のみを説明するが、他の赤色お
よび青色の画素に対応する部分での光の挙動は、反射お
よび透過される光の波長領域が異なる点を除いて、他は
図8に示すものと同一であるので、ここでは詳細な説明
は省略する。なお、図8の表記方法は、図2に示すもの
と同一である。
As the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18, retardation layers whose optical axis changes according to the applied voltage can be used. Specifically, for example,
A drive cell that imparts a phase difference with nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, or the like can be used. Further, the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 themselves are arranged so as to be rotatable in a plane orthogonal to the traveling direction of light, and the second And the angle θ of the optical axes of the third quarter-wave retardation layers 17 and 18 may be changed. Next, referring to FIG. 8, the operation state of the liquid crystal display device 20C shown in FIG. An example is described in which the angle θ of the optical axis of the ¼ wavelength retardation layer 17 is set to 45 °, and the optical axes and optical rotation selection characteristics of the other layers that are the constituent elements are set as illustrated. To do. Note that, here, as in the case of the above-described second embodiment, only the behavior of light in the portion corresponding to the green pixel will be described, but the light in the portions corresponding to the other red and blue pixels will be described. The behavior of is the same as that shown in FIG. 8 except that the wavelength regions of reflected and transmitted light are different, and therefore detailed description thereof is omitted here. The notation method of FIG. 8 is the same as that shown in FIG.

【0122】まず、図8(a)(b)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光以外の青赤色光の挙動について
説明する。
First, with reference to FIGS. 8A and 8B, the behavior of bluish red light other than green light among outside light and backlight will be described.

【0123】図8(a)に示すように、外光に含まれる青
赤色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察
側直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線
偏光層22は、無偏光状態の青赤色光のうち電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。こ
のような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過すること
により、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に
変換され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の
直線偏光層12を100%透過する。次いで、この直線
偏光は、光学軸の角度が135°の第3の1/4波長位
相差層18を100%透過し、緑色の右円偏光を反射す
る第1の円偏光分離層13、および光学軸の角度が45
°の第2の1/4波長位相差層17をも100%透過
し、吸収型の第1の直線偏光層11に到達する。しか
し、この第1の直線偏光層11は第2の直線偏光層12
と光学軸が直交するように配置され、その光学軸の角度
が−45°であるため、この第1の直線偏光層11にお
いて、青赤色光は完全に吸収される。
As shown in FIG. 8A, the bluish-red light contained in the external light is incident on the absorption-type observation side linear polarization layer 22 having an optical axis angle of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized blue-red light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light is 100% transmitted through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 135 °, and the first circularly polarized light separation layer 13 that reflects green right circularly polarized light, and The angle of the optical axis is 45
The second quarter-wave retardation layer 17 of 100 ° also transmits 100% and reaches the absorption-type first linear polarization layer 11. However, this first linearly polarizing layer 11 is the second linearly polarizing layer 12
And the optical axis are orthogonal to each other, and the angle of the optical axis is −45 °, so that the blue-red light is completely absorbed in the first linear polarization layer 11.

【0124】一方、図8(b)に示すように、緑色の画素
に対応する部分では、バックライト40のエレクトロル
ミネセンス光源41から緑色光のみが照射されるので、
この部分から、青赤色光が出射することはない。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, only the green light is emitted from the electroluminescence light source 41 of the backlight 40 in the portion corresponding to the green pixel.
No blue-red light is emitted from this portion.

【0125】次に、図8(c)(d)により、外光およびバッ
クライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 8 (c) and 8 (d), the behavior of the green light of the external light and the backlight will be described.

【0126】図8(c)に示すように、外光に含まれる緑
色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の観察側
直線偏光層22に無偏光状態で入射する。観察側直線偏
光層22は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクトルの
振幅方向が−45°の直線偏光のみを透過する。このよ
うな直線偏光は、液晶駆動セル21を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が45°の直線偏光に変換
され、光学軸の角度が45°である吸収型の第2の直線
偏光層12を100%透過する。次いで、この直線偏光
は、光学軸の角度が135°の第3の1/4波長位相差
層18を100%透過し、第1の円偏光分離層13に到
達する。ここで、この直線偏光は、緑色光であることか
ら、緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離層13
において、その右円偏光成分が反射され、左円偏光成分
は透過される。このうち、第1の円偏光分離層13で反
射された緑色の右円偏光は、図示するような光路および
偏光状態で、第3の1/4波長位相差層18、第2の直
線偏光層12、液晶駆動セル21および観察側直線偏光
層22を順次透過し、観察側から出射する。一方、第1
の円偏光分離層13を透過した緑色の左円偏光は、光学
軸の角度が45°の第2の1/4波長位相差層17を透
過することにより、電場ベクトルの振幅方向が90°の
直線偏光に変換され、吸収型の第1の直線偏光層11に
到達する。ここで、この第1の直線偏光層11は第2の
直線偏光層12と光学軸が直交するように配置され、そ
の光学軸の角度が−45°であるため、この第1の直線
偏光層11において、緑色光の半分が吸収され、残りの
半分が電場ベクトルの振幅方向が−45°の直線偏光に
変換される。その後、この直線偏光は、バックライト4
0の反射板42において反射され、図示するような光路
および偏光状態で、第1の直線偏光層11および第2の
1/4波長位相差層17を順次透過した後、第1の円偏
光分離層13を経て緑色の左円偏光のみが透過され、第
2の直線偏光層12、液晶駆動セル21および観察側直
線偏光層22を順次透過し、観察側から出射する。な
お、このようにして観察側から出射する過程で、第1の
円偏光分離層13において、緑色の右円偏光が再度バッ
クライト23側に戻されることとなるが、このようにし
て戻された光についても、最終的に、図示するような光
路および偏光状態を経て、観察側から出射する。
As shown in FIG. 8C, the green light contained in the external light is incident on the absorption type linear polarization layer 22 on the observation side having an optical axis of −45 ° in a non-polarized state. The observation-side linearly polarizing layer 22 transmits only linearly polarized light of which the electric field vector has an amplitude direction of −45 ° among unpolarized green light. Such linearly polarized light is converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of 45 ° by passing through the liquid crystal driving cell 21, and the absorption-type second linearly polarizing layer whose optical axis angle is 45 °. 12 is 100% transparent. Next, this linearly polarized light 100% passes through the third quarter-wave retardation layer 18 having an optical axis angle of 135 ° and reaches the first circularly polarized light separation layer 13. Here, since this linearly polarized light is green light, the first circularly polarized light separation layer 13 that reflects green right circularly polarized light.
At, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted. Among these, the green right circularly polarized light reflected by the first circularly polarized light separating layer 13 has a third ¼ wavelength phase difference layer 18 and a second linearly polarizing layer with an optical path and a polarization state as shown in the drawing. 12, the liquid crystal driving cell 21 and the observation side linear polarization layer 22 are sequentially transmitted, and emitted from the observation side. On the other hand, the first
The green left-handed circularly polarized light transmitted through the circularly polarized light separating layer 13 is transmitted through the second quarter-wave retardation layer 17 having an optical axis angle of 45 °, so that the amplitude direction of the electric field vector is 90 °. It is converted into linearly polarized light and reaches the absorption-type first linearly polarizing layer 11. Here, the first linear polarizing layer 11 is arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second linear polarizing layer 12, and the angle of the optical axis is −45 °. At 11, half of the green light is absorbed and the other half is converted into linearly polarized light with the electric field vector having an amplitude direction of −45 °. After that, this linearly polarized light is reflected by the backlight 4.
0 is reflected by the reflection plate 42, and is sequentially transmitted through the first linear polarization layer 11 and the second quarter-wave retardation layer 17 in the optical path and the polarization state as shown in the figure, and then the first circularly polarized light is separated. Only the left-handed circularly polarized light of green is transmitted through the layer 13, the second linear polarization layer 12, the liquid crystal drive cell 21, and the observation side linear polarization layer 22 are sequentially transmitted and emitted from the observation side. In the process of exiting from the observation side in this way, the green right circularly polarized light will be returned to the backlight 23 side again in the first circularly polarized light separating layer 13, but it was returned in this way. The light also finally exits from the observation side through the optical path and polarization state as shown in the figure.

【0127】これにより、図8(c)に示すように、外光
に含まれる緑色光は、全体の約6%の割合で観察側から
出射する。
As a result, as shown in FIG. 8C, the green light contained in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 6% of the whole.

【0128】一方、図8(d)に示すように、バックライ
ト40のエレクトロルミネセンス光源41から照射され
た緑色光は、光学軸の角度が−45°である吸収型の第
1の直線偏光層11に無偏光状態で入射する。第1の直
線偏光層11は、無偏光状態の緑色光のうち電場ベクト
ルの方向が−45°の直線偏光のみを透過する。次い
で、この直線偏光は、光学軸の角度が45°の第2の1
/4波長位相差層17を透過し、第1の円偏光分離層1
3に到達する。ここで、この直線偏光は、緑色光である
ことから、緑色の右円偏光を反射する第1の円偏光分離
層13において、その右円偏光成分が反射され、左円偏
光成分は透過される。このうち、第1の円偏光分離層1
3を透過した緑色の左円偏光は、光学軸の角度が135
°の第3の1/4波長位相差層18を透過することによ
り、電場ベクトルの振幅方向が90°の直線偏光に変換
され、吸収型の第2の直線偏光層12に到達する。ここ
で、この第2の直線偏光層12は第2の直線偏光層11
と光学軸が直交するように配置され、その光学軸の角度
が45°であるため、この第2の直線偏光層12におい
て、緑色光の半分が吸収され、残りの半分が電場ベクト
ルの振幅方向が45°の直線偏光に変換される。その
後、このような直線偏光は、液晶駆動セル21を透過す
ることにより、電場ベクトルの振幅方向が−45°の直
線偏光に変換され、光学軸の角度が−45°である吸収
型の第2の直線偏光層12を100%透過し、観察側か
ら出射する。一方、第1の円偏光分離層13で反射され
た緑色の右円偏光は、再度バックライト23側に戻さ
れ、その一部が、図示するような光路および偏光状態を
経て、観察側から出射する。
On the other hand, as shown in FIG. 8 (d), the green light emitted from the electroluminescent light source 41 of the backlight 40 is the first absorption type linearly polarized light having an optical axis angle of −45 °. It is incident on the layer 11 in a non-polarized state. The first linearly polarizing layer 11 transmits only linearly polarized light having an electric field vector of −45 ° out of unpolarized green light. This linearly polarized light is then converted into a second linearly polarized light with an optical axis angle of 45 °.
The first circularly polarized light separating layer 1 which is transmitted through the / 4 wavelength retardation layer 17
Reach 3. Here, since this linearly polarized light is green light, the right circularly polarized light component is reflected and the left circularly polarized light component is transmitted in the first circularly polarized light separating layer 13 that reflects green right circularly polarized light. . Of these, the first circularly polarized light separation layer 1
The green left circularly polarized light transmitted through 3 has an optical axis angle of 135
By passing through the third quarter-wave retardation layer 18 of 90 °, the electric field vector is converted into linearly polarized light of 90 ° in the amplitude direction, and reaches the absorption-type second linearly polarizing layer 12. Here, the second linear polarization layer 12 is the second linear polarization layer 11
And the optical axis are orthogonal to each other, and the angle of the optical axis is 45 °, half of the green light is absorbed in the second linear polarization layer 12, and the other half is in the amplitude direction of the electric field vector. Is converted to 45 ° linearly polarized light. After that, such linearly polarized light passes through the liquid crystal drive cell 21 to be converted into linearly polarized light whose electric field vector has an amplitude direction of −45 °, and the absorption-type second polarized light whose optical axis angle is −45 °. 100% of light is transmitted through the linear polarization layer 12 and is emitted from the observation side. On the other hand, the green right circularly polarized light reflected by the first circularly polarized light separating layer 13 is returned to the backlight 23 side again, and a part of the right circularly polarized light is emitted from the observation side through the optical path and the polarization state as shown in the figure. To do.

【0129】これにより、図8(d)に示すように、バッ
クライト光(緑色光)は、全体の約17%の割合で観察
側から出射する。
As a result, as shown in FIG. 8D, the backlight light (green light) is emitted from the observation side at a rate of about 17% of the whole.

【0130】以上をまとめると、図8(a)(b)(c)(d)に示
すように、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角
度θを45°としたときには、緑色の画素に対応する部
分においては、外光およびバックライト光のうち緑色光
以外の光(青赤色光)が漏れ出ることはなく、外光に含
まれる緑色光が全体の約6%の割合で観察側から出射
し、バックライト光に含まれる緑色光が全体の約17%
の割合で観察側から出射する。なお、この割合は、他の
赤色の画素および青色の画素に対応する部分でも同一で
ある。
To summarize the above, as shown in FIGS. 8 (a) (b) (c) (d), when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 45 °, In the portion corresponding to the green pixel, light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light accounts for about 6% of the whole. About 17% of the total green light emitted from the observation side and contained in the backlight light
The light is emitted from the observation side at a rate of. Note that this ratio is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0131】なお、以上においては、第2の1/4波長
位相差層17の光学軸の角度θを45°に設定した場合
のみについて説明したが、第2の1/4波長位相差層1
7の光学軸の角度θとしては当然にこれ以外の値をとる
ことが可能である。例えば、第2の1/4波長位相差層
17の光学軸の角度θを0°としたときには、上述した
第2の実施の形態と同様に、緑色の画素に対応する部分
において、外光およびバックライト光のうち緑色光以外
の光(青赤色光)だけでなく、緑色光自体も全く出射し
ない。また、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の
角度θを90°としたときには、上述した第2の実施の
形態と同様に、緑色の画素に対応する部分においては、
外光およびバックライト光のうち緑色光以外の光(青赤
色光)が漏れ出ることはなく、外光に含まれる緑色光が
全体の約17%の割合で観察側から出射し、バックライ
ト光(緑色光)が全体の約0%の割合で観察側から出射
する。
In the above description, only the case where the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 45 ° has been described.
Naturally, the angle θ of the optical axis of 7 can take other values. For example, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 0 °, the external light and the external light are emitted in the portion corresponding to the green pixel as in the second embodiment described above. Not only the light other than green light (blue-red light) of the backlight light, but also the green light itself is not emitted at all. Further, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 90 °, in the portion corresponding to the green pixel, as in the above-described second embodiment,
Light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 17% of the total, and the backlight light is emitted. (Green light) is emitted from the observation side at a rate of about 0% of the whole.

【0132】このように本発明の第3の実施の形態によ
れば、上述した第1および第2の第2の実施の形態と同
様に、外光に関しては、第1の円偏光分離層13の背面
側および観察側にそれぞれ、光学軸が互いに直交するよ
うに配置された吸収型の第1および第2の直線偏光層1
1,12を設けているので、画素ごとに外光の余分な波
長領域の光(例えば、緑色の画素に対応する部分では青
色光および赤色光)の出射が抑制され、当該画素に応じ
た所望の色の光のみを効率的に取り出すことができる。
一方、バックライト光に関しては、バックライト40の
エレクトロルミネセンス光源41から照射される特定の
波長領域の光(例えば、緑色光)を、吸収型の第1の直
線偏光層11を介して観察側へ送ることができる。この
ため、このような偏光素子10Cによれば、外光および
バックライト光から効率的にある特定の偏光状態の特定
の波長領域の光を取り出すことができる。また、このよ
うな偏光素子10Cを備えた液晶表示装置20Cは、吸
収型のカラーフィルタを用いることなく、外光およびバ
ックライト光の両方を効率的に利用して画像等の表示を
行うことができ、光の利用効率の高い表示ディスプレイ
を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, as with the above-described first and second embodiments, with respect to outside light, the first circularly polarized light separating layer 13 is provided. Absorption-type first and second linear polarization layers 1 arranged so that their optical axes are orthogonal to each other on the back side and the observation side of the
Since 1 and 12 are provided, emission of light in an extra wavelength region of external light (for example, blue light and red light in a portion corresponding to a green pixel) is suppressed for each pixel, and a desired light corresponding to the pixel is provided. Only the light of the color can be extracted efficiently.
On the other hand, as for the backlight light, the light (for example, green light) in a specific wavelength range emitted from the electroluminescent light source 41 of the backlight 40 is observed through the absorption-type first linear polarization layer 11 on the observation side. Can be sent to. Therefore, according to such a polarization element 10C, it is possible to efficiently extract light in a specific wavelength region having a specific polarization state from outside light and backlight light. Further, the liquid crystal display device 20C including such a polarizing element 10C can display images and the like by efficiently using both external light and backlight light without using an absorption type color filter. It is possible to obtain a display with high light utilization efficiency.

【0133】また、本発明の第3の実施の形態によれ
ば、第1の円偏光分離層13の背面側および観察側にそ
れぞれ第2および第3の1/4波長位相差層17,18
を設けるようにしているので、これらの第2および第3
の1/4波長位相差層17,18の光学軸の角度を変え
るだけで、外光およびバックライト光の利用効率を任意
に設定することができる。このため、このような偏光素
子10Cを備えた液晶表示装置20Cは、それが使用さ
れる環境に応じて外光およびバックライト光の両方を最
も効率的に利用して画像等の表示を行うことができ、光
の利用効率の高い表示ディスプレイを得ることができ
る。また、表示ディスプレイの面内で光の利用効率を分
割して制御することも可能であり、この場合には、特定
部分での光の映り込み等による視認性の低下を効果的に
防ぐことができる。
According to the third embodiment of the present invention, the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 are provided on the back side and the observation side of the first circularly polarized light separating layer 13, respectively.
Therefore, the second and third of these are provided.
The utilization efficiency of outside light and backlight light can be arbitrarily set only by changing the angles of the optical axes of the quarter-wave retardation layers 17 and 18. Therefore, the liquid crystal display device 20C including such a polarization element 10C is required to display an image or the like by most efficiently using both external light and backlight light according to the environment in which it is used. Therefore, a display with high light utilization efficiency can be obtained. Further, it is also possible to control the light utilization efficiency by dividing it within the plane of the display, and in this case, it is possible to effectively prevent a reduction in visibility due to reflection of light in a specific portion. it can.

【0134】さらに、本発明の第3の実施の形態によれ
ば、第2および第3の1/4波長位相差層17,18を
その光学軸が互いに直交するように配置しているので、
画素ごとに外光の余分な波長領域の光(例えば、緑色の
画素に対応する部分では青色光および赤色光)の出射が
抑制され、当該画素に応じた所望の色の光のみを効率的
に取り出すことができる。
Further, according to the third embodiment of the present invention, since the second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other,
Emission of light in an extra wavelength region of external light (for example, blue light and red light in the portion corresponding to the green pixel) is suppressed for each pixel, and only light of a desired color corresponding to the pixel is efficiently emitted. You can take it out.

【0135】さらにまた、本発明の第3の実施の形態に
よれば、第2および第3の1/4波長位相差層17,1
8を、印加電圧に応じて光学軸が変化する位相差層とす
ることにより、電気的な制御により、ユーザー自身が外
光およびバックライト光の利用効率を任意に設定するこ
とができる。
Furthermore, according to the third embodiment of the present invention, the second and third quarter-wave retardation layers 17, 1 are provided.
By using 8 as a retardation layer whose optical axis changes according to the applied voltage, the user can set the utilization efficiency of outside light and backlight light arbitrarily by electrical control.

【0136】なお、上述した第3の実施の形態におい
て、第1乃至第3の1/4波長位相差層16〜18とし
ては、広帯域の1/4波長位相差層を用いるようにして
もよい。なお、このような広帯域の1/4波長位相差層
としては、単独で当該機能を実現するものの他、1/4
波長位相差層および1/2波長位相差層を組み合わせた
ものを用いることができる。なお、後者の場合には、直
線偏光が入射する側に1/2波長位相差層を配置するよ
うにする。これにより、良好な色純度、コントラストお
よび光の利用効率を得ることができる。
In the above third embodiment, as the first to third quarter-wave retardation layers 16 to 18, broadband quarter-wave retardation layers may be used. . In addition, as such a wideband quarter-wave retardation layer, one that realizes the function independently,
A combination of the wavelength retardation layer and the 1/2 wavelength retardation layer can be used. In the latter case, the half-wave retardation layer is arranged on the side where linearly polarized light is incident. Thereby, good color purity, contrast, and light utilization efficiency can be obtained.

【0137】第4の実施の形態 次に、図9および図10により、本発明の第4の実施の
形態について説明する。なお、本発明の第4の実施の形
態は、吸収型の第1の直線偏光層とバックライトとの間
に、第1の1/4波長位相差層および第2の円偏光分離
層を設けた点を除いて、他は図7および図8に示す第3
の実施の形態とほぼ同一である。本発明の第4の実施の
形態において、図7および図8に示す第3の実施の形態
と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the fourth embodiment of the present invention, a first quarter-wave retardation layer and a second circularly polarized light separating layer are provided between the absorption type first linear polarizing layer and the backlight. Other than the above, the others are the third shown in FIG. 7 and FIG.
This is almost the same as the embodiment of. In the fourth embodiment of the present invention, the same parts as those of the third embodiment shown in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0138】図9に示すように、本発明の第4の実施の
形態に係る液晶表示装置20Dにおいては、液晶駆動セ
ル21とバックライト23との間に偏光素子10Dが設
けられている。
As shown in FIG. 9, in the liquid crystal display device 20D according to the fourth embodiment of the present invention, a polarizing element 10D is provided between the liquid crystal drive cell 21 and the backlight 23.

【0139】ここで、偏光素子10Dは、図7に示す偏
光素子10Cの構成に加えて、吸収型の第1の直線偏光
層11の背面側に設けられ、第1の円偏光分離層13が
選択的に反射する一方の円偏光成分と同一の旋光方向の
円偏光成分(例えば右円偏光成分)を、少なくとも第1
の円偏光分離層13が反射する所定の波長領域(例えば
緑色の波長領域または白色の波長領域)においてほぼ1
00%選択的に反射する第2の円偏光分離層14と、第
1の直線偏光層11と第2の円偏光分離層14との間に
設けられた第1の1/4波長位相差層16とをさらに有
している。なお、第1の直線偏光層11は、その光学軸
が、第2の円偏光分離層14および第1の1/4波長位
相差層16を通過することにより形成された直線偏光の
振幅方向と一致するように配置されている。
Here, in addition to the configuration of the polarizing element 10C shown in FIG. 7, the polarizing element 10D is provided on the back side of the absorption type first linear polarizing layer 11, and the first circularly polarized light separating layer 13 is provided. At least the first circularly polarized light component having the same optical rotation direction as the circularly polarized light component selectively reflected (for example, the right circularly polarized light component)
In a predetermined wavelength range (for example, a green wavelength range or a white wavelength range) reflected by the circularly polarized light separating layer 13 of
A second circularly polarized light separating layer 14 that selectively reflects 100%, and a first quarter-wave retardation layer provided between the first linearly polarizing layer 11 and the second circularly polarized light separating layer 14. 16 and 16 are further included. The optical axis of the first linear polarization layer 11 is the same as the amplitude direction of linear polarization formed by passing through the second circularly polarized light separation layer 14 and the first quarter-wave retardation layer 16. It is arranged to match.

【0140】次に、図10により、図9に示す液晶表示
装置20Dの動作状態について、第2の1/4波長位相
差層17の光学軸の角度θを45°に設定し、構成要素
である他の各層の光学軸や旋光選択特性を図示のように
設定した場合を例に挙げて説明する。なおここでは、上
述した第1の実施の形態の場合と同様に、緑色の画素に
対応する部分での光の挙動のみを説明するが、他の赤色
および青色の画素に対応する部分での光の挙動は、反射
および透過される光の波長領域が異なる点を除いて、他
は図10に示すものと同一であるので、ここでは詳細な
説明は省略する。なお、図10の表記方法は、図2に示
すものと同一である。
Next, referring to FIG. 10, regarding the operating state of the liquid crystal display device 20D shown in FIG. 9, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 45 °, and the constituent elements are set. An example will be described in which the optical axes and optical rotation selection characteristics of certain other layers are set as illustrated. Note that here, as in the case of the above-described first embodiment, only the behavior of light in the portion corresponding to the green pixel will be described, but the light in the portions corresponding to the other red and blue pixels will be described. The behavior of is the same as that shown in FIG. 10 except that the wavelength regions of reflected and transmitted light are different, and therefore detailed description thereof is omitted here. The notation method in FIG. 10 is the same as that shown in FIG.

【0141】まず、図10(a)(b)により、外光およびバ
ックライト光のうち緑色光以外の青赤色光の挙動につい
て説明する。
First, with reference to FIGS. 10A and 10B, the behavior of bluish red light other than green light among the outside light and the backlight will be described.

【0142】図10(a)に示すように、外光に含まれる
青赤色光は、図8(a)に示す場合と同様の挙動をとり、
第1の直線偏光層11において、外光に含まれる青赤色
光は完全に吸収される。
As shown in FIG. 10 (a), the bluish red light contained in the external light behaves similarly to the case shown in FIG. 8 (a),
In the first linear polarization layer 11, the bluish red light included in the outside light is completely absorbed.

【0143】一方、図10(b)に示すように、緑色の画
素に対応する部分では、バックライト40のエレクトロ
ルミネセンス光源41から緑色光のみが照射されるの
で、この部分から、青赤色光が出射することはない。
On the other hand, as shown in FIG. 10 (b), only green light is emitted from the electroluminescence light source 41 of the backlight 40 in the portion corresponding to the green pixel. Will not be emitted.

【0144】次に、図10(c)(d)により、外光およびバ
ックライト光のうち緑色光の挙動について説明する。
Next, with reference to FIGS. 10 (c) and 10 (d), the behavior of the green light of the outside light and the backlight will be described.

【0145】図10(c)に示すように、外光に含まれる
緑色光は、図8(c)に示す場合とほぼ同様の挙動をと
る。
As shown in FIG. 10 (c), the green light contained in the outside light behaves in substantially the same manner as the case shown in FIG. 8 (c).

【0146】ただし、第1の円偏光分離層13を透過し
た緑色の左円偏光は、第2の1/4波長位相差層17お
よび吸収型の第1の直線偏光層11を透過して電場ベク
トルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換された後、
光学軸の角度が0°の第1の1/4波長位相差層16を
透過することにより、左円偏光に変換され、緑色または
白色の右円偏光を反射する第2の円偏光分離層14を1
00%透過し、緑色の左円偏光としてバックライト23
に戻される。
However, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the first circularly polarized light separating layer 13 is transmitted through the second quarter-wave retardation layer 17 and the absorption-type first linear polarizing layer 11 to generate an electric field. After the vector amplitude direction is converted to -45 ° linearly polarized light,
The second circularly polarized light separating layer 14 that is converted into left circularly polarized light by transmitting through the first quarter-wave retardation layer 16 having an optical axis angle of 0 ° and reflects green or white right circularly polarized light 1
00% transmission, and backlight 23 as green left circularly polarized light
Returned to.

【0147】これにより、図10(c)に示すように、外
光に含まれる緑色光は、図8(c)に示す場合と同様に、
全体の約6%の割合で観察側から出射する。
As a result, as shown in FIG. 10 (c), the green light contained in the external light is as in the case shown in FIG. 8 (c).
The light is emitted from the observation side at a rate of about 6% of the whole.

【0148】一方、図10(d)に示すように、バックラ
イト40のエレクトロルミネセンス光源41から照射さ
れた緑色光は、図8(d)に示す場合とほぼ同様の挙動を
とる。
On the other hand, as shown in FIG. 10 (d), the green light emitted from the electroluminescent light source 41 of the backlight 40 behaves in a manner substantially similar to that shown in FIG. 8 (d).

【0149】ただし、バックライト40から照射された
緑色光は、白色の右円偏光を反射する第2の円偏光分離
層14に無偏光状態で入射する。第2の円偏光分離層1
4は、無偏光状態の緑色光のうち左円偏光成分のみを透
過する。ここで、第2の円偏光分離層14で反射された
右円偏光成分はバックライト23に戻されてリサイクル
されるため、上述した第1の実施の形態と同様に、第2
の円偏光分離層14の観察側からは、左円偏光状態の緑
色光が理想的には100%の強度で出射する。
However, the green light emitted from the backlight 40 enters the second circularly polarized light separating layer 14 which reflects the white right circularly polarized light in a non-polarized state. Second circularly polarized light separating layer 1
Reference numeral 4 transmits only the left-handed circularly polarized light component of the unpolarized green light. Here, since the right-handed circularly polarized light component reflected by the second circularly polarized light separating layer 14 is returned to the backlight 23 and recycled, the second circularly polarized light component is recycled as in the first embodiment described above.
From the observation side of the circularly polarized light separating layer 14, the green light in the left circularly polarized state is ideally emitted with an intensity of 100%.

【0150】その後、第2の円偏光分離層14を透過し
た緑色の左円偏光は、光学軸の角度が0°の第1の1/
4波長位相差層16を透過することにより、電場ベクト
ルの振幅方向が−45°の直線偏光に変換され、光学軸
の角度が−45°である吸収型の第1の直線偏光層11
を100%透過する。
Thereafter, the green left-handed circularly polarized light transmitted through the second circularly polarized light separating layer 14 has a first 1/1/0 angle of the optical axis of 0 °.
By passing through the four-wavelength phase difference layer 16, the amplitude direction of the electric field vector is converted into linearly polarized light of −45 °, and the absorption-type first linearly polarizing layer 11 having an optical axis angle of −45 °.
Is 100% transparent.

【0151】これにより、バックライト光(緑色光)
は、図8(d)に示す場合と異なり、第1の直線偏光層1
1でのロスがなくなるため、図10(d)に示すように、
全体の約33%の割合で観察側から出射する。
As a result, the backlight light (green light)
Differs from the case shown in FIG. 8 (d) in the first linearly polarizing layer 1
Since the loss at 1 is eliminated, as shown in FIG.
The light is emitted from the observation side at a rate of about 33% of the whole.

【0152】以上をまとめると、図10(a)(b)(c)(d)に
示すように、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の
角度θを45°としたときには、緑色の画素に対応する
部分においては、外光およびバックライト光のうち緑色
光以外の光(青赤色光)が漏れ出ることはなく、外光に
含まれる緑色光が全体の約6%の割合で観察側から出射
し、バックライト光に含まれる緑色光が全体の約33%
の割合で観察側から出射する。なお、この割合は、他の
赤色の画素および青色の画素に対応する部分でも同一で
ある。
To summarize the above, as shown in FIGS. 10 (a) (b) (c) (d), when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is 45 °. In the portion corresponding to the green pixel, light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light accounts for about 6% of the whole. Percentage of green light emitted from the observation side and contained in the backlight is about 33% of the total.
The light is emitted from the observation side at a rate of. Note that this ratio is the same in the portions corresponding to other red pixels and blue pixels.

【0153】なお、以上においては、第2の1/4波長
位相差層17の光学軸の角度θを45°に設定した場合
のみについて説明したが、第2の1/4波長位相差層1
7の光学軸の角度θとしては当然にこれ以外の値をとる
ことが可能である。例えば、第2の1/4波長位相差層
17の光学軸の角度θを0°としたときには、上述した
第2の実施の形態と同様に、緑色の画素に対応する部分
において、外光およびバックライト光のうち緑色光以外
の光(青赤色光)だけでなく、緑色光自体も全く出射し
ない。また、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の
角度θを90°としたときには、上述した第2の実施の
形態と同様に、緑色の画素に対応する部分においては、
外光およびバックライト光のうち緑色光以外の光(青赤
色光)が漏れ出ることはなく、外光に含まれる緑色光が
全体の約17%の割合で観察側から出射し、バックライ
ト光に含まれる緑色光が全体の約0%の割合で観察側か
ら出射する。
In the above description, only the case where the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 45 ° has been described.
Naturally, the angle θ of the optical axis of 7 can take other values. For example, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 0 °, the external light and the external light are emitted in the portion corresponding to the green pixel as in the second embodiment described above. Not only the light other than green light (blue-red light) of the backlight light, but also the green light itself is not emitted at all. Further, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 90 °, in the portion corresponding to the green pixel, as in the above-described second embodiment,
Light other than green light (blue-red light) out of the external light and the backlight does not leak out, and the green light included in the external light is emitted from the observation side at a rate of about 17% of the total, and the backlight light is emitted. The green light contained in is emitted from the observation side at a rate of about 0% of the whole.

【0154】このように本発明の第4の実施の形態によ
れば、上述した第3の実施の形態に係る偏光素子10C
の構成に加えて、吸収型の第1の直線偏光層11とバッ
クライト40との間に、第1の1/4波長位相差層16
および第2の円偏光分離層14を設けるようにしている
ので、このような偏光素子10Dを備えた液晶表示装置
20Dにおいて、外光およびバックライト光の両方をよ
り効率的に利用して画像等の表示を行うことができ、光
の利用効率の高い表示ディスプレイを得ることができ
る。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the polarization element 10C according to the above-described third embodiment.
In addition to the above configuration, the first quarter-wave retardation layer 16 is provided between the absorption-type first linear polarization layer 11 and the backlight 40.
Further, since the second circularly polarized light separating layer 14 is provided, in the liquid crystal display device 20D including such a polarizing element 10D, both external light and backlight light can be used more efficiently to obtain an image or the like. Can be displayed, and a display with high light utilization efficiency can be obtained.

【0155】[0155]

【実施例】次に、上述した実施の形態の具体的実施例に
ついて述べる。なお、本実施例は、上述した第2の実施
の形態に対応するものである。
EXAMPLES Next, specific examples of the above-described embodiment will be described. The present example corresponds to the above-described second embodiment.

【0156】本実施例においては、図3に示すように、
観察側直線偏光層22、液晶駆動セル21、偏光素子1
0Bおよびバックライト23を観察側からこの順で配置
した液晶表示装置20Bを準備した。
In this embodiment, as shown in FIG.
Observation-side linear polarization layer 22, liquid crystal drive cell 21, polarization element 1
0B and the backlight 23 were arranged in this order from the observation side to prepare a liquid crystal display device 20B.

【0157】また、偏光素子10Bとして、図3に示す
ように、第2の直線偏光層12、第3の1/4波長位相
差層18、第1の円偏光分離層13、第2の1/4波長
位相差層17、第1の直線偏光層11、第1の1/4波
長位相差層16、第3の円偏光分離層15および第2の
円偏光分離層14を観察側からこの順で配置されてい
る。
As the polarizing element 10B, as shown in FIG. 3, the second linear polarizing layer 12, the third ¼ wavelength retardation layer 18, the first circularly polarized light separating layer 13, and the second 1 The quarter-wave retardation layer 17, the first linear polarization layer 11, the first quarter-wave retardation layer 16, the third circularly polarized light separating layer 15 and the second circularly polarized light separating layer 14 are arranged from the observation side. They are arranged in order.

【0158】ただし、本実施例に係る偏光素子10Bで
は、第1の円偏光分離層13および第3の円偏光分離層
15は、層面内で区分せず、第1の円偏光分離層13に
おいては、緑色の波長領域の光を選択的に反射し、第3
の円偏光分離層15においては、青赤色の波長領域の光
を選択的に反射するようにした。なお、このような構成
は、液晶表示装置のうち緑色の画素に対応する部分に相
当するものである。
However, in the polarizing element 10B according to the present embodiment, the first circularly polarized light separating layer 13 and the third circularly polarized light separating layer 15 are not divided in the plane of the layer, and in the first circularly polarized light separating layer 13 Selectively reflects light in the green wavelength region,
The circularly polarized light separating layer 15 is configured to selectively reflect light in the blue-red wavelength range. It should be noted that such a configuration corresponds to a portion corresponding to a green pixel in the liquid crystal display device.

【0159】ここで、液晶駆動セル21の液晶モードと
しては、TN(ツイステッドネマチック)モードを用い
た。また、バックライト23としては、白色光を照射す
る線状光源と導光板とからなる面光源を用いた。さら
に、観察側直線偏光層22としては、吸収型のものを用
い、その光学軸の角度を−45°に設定した。
Here, as the liquid crystal mode of the liquid crystal drive cell 21, a TN (twisted nematic) mode was used. As the backlight 23, a surface light source including a linear light source that emits white light and a light guide plate is used. Further, as the observation side linear polarization layer 22, an absorption type was used, and the angle of its optical axis was set to −45 °.

【0160】また、第1の円偏光分離層13としては、
500nmに中心波長を持つ右円偏光をほぼ100%選
択的に反射するコレステリック液晶層を用いた。また、
第2の円偏光分離層14としては、400nm〜700
nmの右円偏光をほぼ100%反射するコレステリック
液晶層を用いた。さらに、第3の円偏光分離層15とし
ては、410nmに中心波長を持つ左円偏光をほぼ10
0%選択的に反射するコレステリック液晶層と、590
nmに中心波長を持つ左円偏光をほぼ100%選択的に
反射するコレステリック液晶層との積層体を用いた。
As the first circularly polarized light separating layer 13,
A cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects almost 100% of right circularly polarized light having a center wavelength of 500 nm was used. Also,
The second circularly polarized light separating layer 14 is 400 nm to 700 nm.
A cholesteric liquid crystal layer that reflects almost 100% of right circularly polarized light of nm was used. Further, as the third circularly polarized light separating layer 15, approximately 10 circularly polarized left circularly polarized light having a center wavelength of 410 nm is used.
A cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects 0% and 590
A laminate with a cholesteric liquid crystal layer that selectively reflects almost 100% of left-handed circularly polarized light having a center wavelength of nm was used.

【0161】さらに、第1および第2の直線偏光層1
1,12としては、吸収型のものを用い、具体的にはTE
CH SPEC(商標)偏光フィルム(エドモンド製)を用い
た。ここで、観察側直線偏光層22の光学軸と第2の直
線偏光層12の光学軸とが互いに直交するように配置し
た。また、第2の直線偏光層12の光学軸と第1の直線
偏光層11の光学軸とが互いに直交するように配置し
た。すなわち、第1および第2の直線偏光層11,12
はそれぞれ、その光学軸の角度を−45°,45°に設
定した。
Furthermore, the first and second linear polarizing layers 1
Absorption type is used as 1 and 12, specifically, TE
A CH SPEC (trademark) polarizing film (manufactured by Edmond) was used. Here, the optical axis of the observation side linear polarization layer 22 and the optical axis of the second linear polarization layer 12 were arranged so as to be orthogonal to each other. Further, the optical axis of the second linear polarizing layer 12 and the optical axis of the first linear polarizing layer 11 were arranged so as to be orthogonal to each other. That is, the first and second linear polarization layers 11 and 12
Respectively set the angles of their optical axes to -45 ° and 45 °.

【0162】さらにまた、第1乃至第3の1/4波長位
相差層16〜18としては、COMMERCIAL 1/4λ位相
差フィルム(ポラロイド製)を用いた。ここで、第1の
1/4波長位相差層16は、第2の円偏光分離層14お
よび第1の1/4波長位相差層16を通過することによ
り形成された直線偏光の振幅方向が第1の直線偏光層1
1の光学軸と一致するような関係で配置した。なお、上
述したように、第1の直線偏光層11の光学軸の角度が
−45°であることから、第1の1/4波長位相差層1
6の光学軸の角度は0度に設定した。なお、第2および
第3の1/4波長位相差層17,18は、光学軸が互い
に直交するように配置するが、その角度(例えば、第2
の1/4波長位相差層17の光学軸の角度θ)自体は、
0°〜180°の範囲で任意に設定した。
Further, as the first to third quarter-wave retardation layers 16 to 18, COMMERCIAL 1 / 4λ retardation films (made by Polaroid) were used. Here, the first quarter-wave retardation layer 16 has an amplitude direction of linearly polarized light formed by passing through the second circularly polarized light separation layer 14 and the first quarter-wave retardation layer 16. First linear polarization layer 1
They are arranged in such a relationship that they coincide with the optical axis of 1. As described above, since the angle of the optical axis of the first linear polarization layer 11 is −45 °, the first quarter-wave retardation layer 1
The angle of the optical axis of 6 was set to 0 degree. The second and third quarter-wave retardation layers 17 and 18 are arranged so that their optical axes are orthogonal to each other, but their angles (for example, the second
The angle θ of the optical axis of the quarter-wave retardation layer 17 of
It was arbitrarily set in the range of 0 ° to 180 °.

【0163】(評価結果)まず、第2の1/4波長位相
差フィルム17の光学軸の角度θを45°に設定した場
合(第1の直線偏光層11の光学軸に対して第2の1/
4波長位相差層17の光学軸が直交する場合)につい
て、暗室でバックライト23を点灯したときに、緑色に
見えることを確認した。また、バックライト23を消灯
したときでも、蛍光灯の照明下で緑色に見えることを確
認した。さらに、その状態で、バックライト23を点灯
すると、より緑色が明るくなることを確認した。
(Evaluation Results) First, when the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation film 17 is set to 45 ° (second to the optical axis of the first linear polarizing layer 11). 1 /
When the optical axes of the four-wavelength phase difference layer 17 are orthogonal to each other), it was confirmed that when the backlight 23 was turned on in a dark room, it looked green. Moreover, it was confirmed that even when the backlight 23 was turned off, it looked green under the illumination of a fluorescent lamp. Furthermore, it was confirmed that when the backlight 23 was turned on in that state, the green color became brighter.

【0164】次に、第2および第3の1/4波長位相差
フィルム17,18の光学軸の角度を変化させたときの
光の利用効率を測定した。測定には、ゴニオフォトメー
ター(アペックス製)を用いた。
Next, the light utilization efficiency was measured when the angles of the optical axes of the second and third quarter-wave retardation films 17 and 18 were changed. A Goniometer (made by Apex) was used for the measurement.

【0165】外光の利用効率に関しては、無偏光状態の
白色光を照射し、5°の入射角での反射光の強度を測定
した。この場合の利用効率は、410nm、500nm
および590nmのそれぞれの波長に関して、(入射光
の特定の波長での強度)÷(反射光の特定の波長での強
度)で算出した。
Regarding the utilization efficiency of external light, the unpolarized white light was irradiated and the intensity of the reflected light at an incident angle of 5 ° was measured. In this case, the utilization efficiency is 410nm, 500nm
And the wavelength of 590 nm were calculated by (intensity of incident light at a specific wavelength) / (intensity of reflected light at a specific wavelength).

【0166】これに対し、バックライト光の利用効率に
関しては、バックライト23を取り外した上で、第2の
円偏光分離層14に対して左円偏光状態の白色光を入射
し、0°の入射角での透過光の強度を測定した。なお、
この場合には、バックライト23から出た光の最初のリ
サイクルが100%行われた状態に対応しているが、内
部で繰り返しリサイクルされる分については考慮されて
ない。この場合の利用効率は、410nm、500nm
および590nmのそれぞれの波長に関して、(入射光
の特定の波長での強度)÷(透過光の特定の波長での強
度)で算出した。
On the other hand, regarding the utilization efficiency of the backlight light, after removing the backlight 23, the left circularly polarized white light is made incident on the second circularly polarized light separating layer 14, and the efficiency is 0 °. The intensity of the transmitted light at the angle of incidence was measured. In addition,
This case corresponds to a state in which the light emitted from the backlight 23 is first recycled 100%, but the amount of repeated internal recycling is not taken into consideration. In this case, the utilization efficiency is 410nm, 500nm
And (590 nm) respectively, it was calculated by (intensity of incident light at a specific wavelength) / (intensity of transmitted light at a specific wavelength).

【0167】本実施例の測定結果を次表3に示す。The measurement results of this example are shown in Table 3 below.

【表3】 [Table 3]

【0168】なお、上記表3に関しては、外光の場合に
は、カラーの表示ディスプレイとしては白色の外光のう
ちの緑色の画素に対応する部分では緑色光以外は吸収さ
れるので、外光の強度は、赤色光、緑色光および青色光
で三等分し、測定結果に1/3を乗じた。
With respect to Table 3 above, in the case of outside light, a portion other than green light is absorbed in the portion corresponding to the green pixel in the white outside light as a color display, so that the outside light is absorbed. The intensity of was divided into three parts by red light, green light and blue light, and the measurement result was multiplied by 1/3.

【0169】また、上記表3中のθは、第2の1/4波
長位相差フィルム17の光学軸の角度を表している。
Further, θ in Table 3 represents the angle of the optical axis of the second quarter-wave retardation film 17.

【0170】上記表3に示すように、波長が410nm
の青色光、波長が590nmの赤色光はどの角度θでも
ほとんど0%の利用効率であることが分かる。また、波
長が500nmの緑色光は角度θの変化に伴って利用効
率が変化した。
As shown in Table 3 above, the wavelength is 410 nm.
It can be seen that the blue light and the red light having a wavelength of 590 nm have a utilization efficiency of almost 0% at any angle θ. Further, the utilization efficiency of green light having a wavelength of 500 nm changed with the change of the angle θ.

【0171】図11は本実施例における緑色光に対する
利用効率の変化を数値計算により求めた計算結果を示す
が、上記表3の測定結果はこの計算結果と同様なものと
なることが確認できる。(なお、上記表3の測定結果で
は、バックライト光の強度に、内部でのリサイクル分が
含まれていないが、このリサイクル分が含まれればその
分数値は上昇するものと予想される。) なお、上記表3および図11から分かるように、例え
ば、真昼の晴天下等の明るい場所では、外光を多く利用
するのがよく、外光を最大に利用するときには、第2の
1/4波長位相差層17の光学軸の角度θを90°に設
定すればよく、この場合には、外光を17%利用するこ
とができる。一方、暗室等の暗い場所では、バックライ
ト光を最大限に利用するのがよく、第2の1/4波長位
相差層17の光学軸の角度θを40°にすると、バック
ライト光を35%利用することができる(外光の利用分
は5%)。なお、バックライト光の利用効率に関して
は、従来の透過型の液晶表示装置では、理想的でも17
%の利用効率しかない。なお、室内照明下では、真昼の
晴天下の数%の明るさしかないが、バックライト光と併
用することにより、輝度を高く保つことができる。例え
ば、外光およびバックライト光の利用効率の比を8:2
にしたい場合には、第2の1/4波長位相差層17の光
学軸の角度θを50°付近にすればよい。また、外光お
よびバックライト光の利用効率の比を8:2にしたい場
合には、第2の1/4波長位相差層17の光学軸の角度
θを70°付近に設定すればよい。
FIG. 11 shows the calculation results obtained by numerical calculation of the change in utilization efficiency with respect to green light in this example. It can be confirmed that the measurement results in Table 3 above are similar to these calculation results. (In the measurement results of Table 3 above, the intensity of the backlight does not include the internally recycled component, but if this recycled component is included, it is expected that the numerical value will increase.) As can be seen from Table 3 and FIG. 11, it is preferable to use a large amount of external light in a bright place such as in the midday on a sunny day, and when the external light is used to the maximum, a second 1/4 The angle θ of the optical axis of the wavelength retardation layer 17 may be set to 90 °, and in this case, 17% of outside light can be used. On the other hand, in a dark place such as a dark room, it is preferable to use the backlight light to the maximum extent. When the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 is set to 40 °, the backlight light is reduced to 35 degrees. % Can be used (5% of external light is used). Regarding the utilization efficiency of the backlight light, even if the conventional transmissive liquid crystal display device is ideal,
There is only% utilization efficiency. It should be noted that under room illumination, the brightness is only a few percent of that in a clear day at noon, but the brightness can be kept high by using it together with the backlight light. For example, the ratio of utilization efficiency of external light and backlight light is set to 8: 2.
If desired, the angle θ of the optical axis of the second quarter-wave retardation layer 17 may be set to around 50 °. Further, when it is desired to set the ratio of the utilization efficiency of the external light and the backlight light to 8: 2, the angle θ of the optical axis of the second ¼ wavelength phase difference layer 17 may be set to around 70 °.

【0172】[0172]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
収型のカラーフィルターを用いる必要がない、光の利用
効率に優れた偏光素子および液晶表示装置を提供するこ
とができる。また、表示ディスプレイが使用される環境
に応じて外光およびバックライト光の利用効率を任意に
設定することができる、環境への対応性に優れた偏光素
子および液晶表示装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a polarizing element and a liquid crystal display device which do not need to use an absorption type color filter and have excellent light utilization efficiency. Further, it is possible to provide a polarizing element and a liquid crystal display device which are capable of arbitrarily setting the utilization efficiency of external light and backlight light according to the environment in which the display is used, and which are excellent in environmental compatibility. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る偏光素子を、
当該偏光素子が液晶表示装置に組み込まれた状態で示す
模式図。
FIG. 1 shows a polarizing element according to a first embodiment of the present invention,
The schematic diagram which shows the said polarization element in the state incorporated in the liquid crystal display device.

【図2】図1に示す液晶表示装置の動作状態を説明する
ための光路図。
FIG. 2 is an optical path diagram for explaining an operating state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る偏光素子を、
当該偏光素子が液晶表示装置に組み込まれた状態で示す
模式図。
FIG. 3 shows a polarizing element according to a second embodiment of the present invention,
The schematic diagram which shows the said polarization element in the state incorporated in the liquid crystal display device.

【図4】図3に示す液晶表示装置の第1の動作状態を説
明するための光路図。
FIG. 4 is an optical path diagram for explaining a first operation state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図5】図3に示す液晶表示装置の第2の動作状態を説
明するための光路図。
5 is an optical path diagram for explaining a second operation state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図6】図3に示す液晶表示装置の第3の動作状態を説
明するための光路図。
6 is an optical path diagram for explaining a third operation state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図7】本発明の第3の実施の形態に係る偏光素子を、
当該偏光素子が液晶表示装置に組み込まれた状態で示す
模式図。
FIG. 7 shows a polarizing element according to a third embodiment of the present invention,
The schematic diagram which shows the said polarization element in the state incorporated in the liquid crystal display device.

【図8】図7に示す液晶表示装置の動作状態を説明する
ための光路図。
FIG. 8 is an optical path diagram for explaining an operating state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図9】本発明の第4の実施の形態に係る偏光素子を、
当該偏光素子が液晶表示装置に組み込まれた状態で示す
模式図。
FIG. 9 shows a polarizing element according to a fourth embodiment of the present invention,
The schematic diagram which shows the said polarization element in the state incorporated in the liquid crystal display device.

【図10】図9に示す液晶表示装置の動作状態を説明す
るための光路図。
10 is an optical path diagram for explaining an operating state of the liquid crystal display device shown in FIG.

【図11】図3に示す液晶表示装置における光の利用効
率(外光およびバックライト光の利用効率)の計算値を
示す図。
11 is a diagram showing calculated values of light use efficiency (use efficiency of external light and backlight light) in the liquid crystal display device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10A,10B,10C,10D 偏光素子 11 第1の直線偏光層 12 第2の直線偏光層 13 第1の円偏光分離層 14 第2の円偏光分離層 15 第3の円偏光分離層 16 第1の1/4波長位相差層 17 第2の1/4波長位相差層 18 第3の1/4波長位相差層 20A,20B,20C,20D 液晶表示装置 21 液晶駆動セル 22 観察側直線偏光層 23,40 バックライト 41 エレクトロルミネセンス光源(着色光源) 42 反射板 10A, 10B, 10C, 10D Polarizing element 11 First linearly polarizing layer 12 Second linearly polarizing layer 13 First circularly polarized light separating layer 14 Second circularly polarized light separating layer 15 Third circularly polarized light separating layer 16 First Quarter Wave Phase Difference Layer 17 Second quarter-wave retardation layer 18 Third quarter-wave retardation layer 20A, 20B, 20C, 20D Liquid crystal display device 21 LCD drive cell 22 Observation side linear polarization layer 23,40 backlight 41 Electroluminescent light source (colored light source) 42 Reflector

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】右円偏光成分または左円偏光成分のいずれ
か一方の円偏光成分を、可視光領域に含まれる所定の波
長領域において選択的に反射する第1の円偏光分離層
と、 前記第1の円偏光分離層の背面側に設けられた吸収型の
第1の直線偏光層と、 前記第1の円偏光分離層の観察側に設けられ、前記第1
の直線偏光層と光学軸が直交するように配置された吸収
型の第2の直線偏光層と、 前記第1の直線偏光層の背面側に設けられ、前記第1の
円偏光分離層が選択的に反射する前記一方の円偏光成分
と同一の旋光方向の円偏光成分を、前記第1の円偏光分
離層が反射する前記所定の波長領域を含む可視光領域に
おいて選択的に反射する第2の円偏光分離層と、 前記第1の直線偏光層と前記第2の円偏光分離層との間
に設けられ、前記第2の円偏光分離層が選択的に反射す
る前記一方の円偏光成分と異なる旋光方向の円偏光成分
を、可視光領域のうち前記第1の円偏光分離層が反射す
る前記所定の波長領域以外の波長領域において選択的に
反射する第3の円偏光分離層と、 前記第1の直線偏光層と前記第3の円偏光分離層との間
に設けられた第1の1/4波長位相差層とを備え、 前記第1の直線偏光層は、その光学軸が、前記第2の円
偏光分離層および前記第1の1/4波長位相差層を通過
することにより形成された直線偏光の振幅方向と一致す
るように配置されていることを特徴とする、偏光素子。
1. A first circularly polarized light separating layer which selectively reflects either one of the right circularly polarized light component and the left circularly polarized light component in a predetermined wavelength region included in a visible light region, and An absorption-type first linear polarization layer provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer, and an absorption type first linearly polarizing layer provided on the observation side of the first circularly polarized light separating layer,
An absorptive second linearly polarizing layer arranged so that its optical axis is orthogonal to the linearly polarizing layer, and the first circularly polarized light separating layer is provided on the back side of the first linearly polarizing layer. A second circularly polarized light component that selectively reflects a circularly polarized light component having the same optical rotation direction as the first circularly polarized light component that is selectively reflected in a visible light region including the predetermined wavelength region that is reflected by the first circularly polarized light separating layer. Circularly polarized light separating layer, and the one circularly polarized light component which is provided between the first linearly polarizing layer and the second circularly polarized light separating layer and which is selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer. And a third circularly polarized light separating layer that selectively reflects a circularly polarized light component having a different optical rotation direction in a wavelength region other than the predetermined wavelength region in which the first circularly polarized light separating layer reflects in the visible light region, A first linear polarization layer provided between the first linear polarization layer and the third circular polarization separation layer; A 1/4 wavelength retardation layer, wherein the optical axis of the first linearly polarizing layer passes through the second circularly polarized light separation layer and the first 1/4 wavelength retardation layer. A polarizing element, wherein the polarizing element is arranged so as to match the amplitude direction of the formed linearly polarized light.
【請求項2】前記第1の円偏光分離層と前記第1の直線
偏光層との間に設けられた第2の1/4波長位相差層
と、 前記第1の円偏光分離層と前記第2の直線偏光層との間
に設けられ、前記第2の1/4波長位相差層と光学軸が
直交するように配置された第3の1/4波長位相差層と
をさらに備えたことを特徴とする、請求項1記載の偏光
素子。
2. A second quarter-wave retardation layer provided between the first circularly polarized light separating layer and the first linearly polarizing layer, the first circularly polarized light separating layer and the first circularly polarized light separating layer. It further comprises a third quarter-wave retardation layer provided between the second linear polarization layer and the second quarter-wave retardation layer arranged so that the optical axis thereof is orthogonal to the second quarter-wave retardation layer. The polarizing element according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記第2および第3の1/4波長位相差層
は、印加電圧に応じて光学軸が変化する位相差層である
ことを特徴とする、請求項2記載の偏光素子。
3. The polarizing element according to claim 2, wherein the second and third quarter-wave retardation layers are retardation layers whose optical axes change according to an applied voltage.
【請求項4】前記第1乃至第3の1/4波長位相差層の
うちの少なくとも1つは、広帯域の1/4波長位相差層
であることを特徴とする、請求項2記載の偏光素子。
4. The polarized light according to claim 2, wherein at least one of the first to third quarter-wave retardation layers is a broadband quarter-wave retardation layer. element.
【請求項5】前記第2の円偏光分離層は400〜750
nmの波長領域の光を選択的に反射することを特徴とす
る、請求項1乃至4のいずれか記載の偏光素子。
5. The second circularly polarized light separating layer is 400 to 750.
5. The polarizing element according to claim 1, which selectively reflects light in the wavelength region of nm.
【請求項6】前記第1の円偏光分離層は、層面内で区分
された複数の区分領域を有し、当該各区分領域におい
て、異なる波長領域の光を選択的に反射することを特徴
とする、請求項1乃至5のいずれか記載の偏光素子。
6. The first circularly polarized light separating layer has a plurality of segmented regions that are segmented within a layer surface, and selectively reflects light in different wavelength regions in each of the segmented regions. The polarizing element according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】前記第3の円偏光分離層は、前記第1の円
偏光分離層の区分領域に対応する複数の区分領域を有
し、当該各区分領域において、可視光領域のうち前記第
1の円偏光分離層の前記各区分領域が反射する波長領域
以外の波長領域の光を選択的に反射することを特徴とす
る、請求項6記載の偏光素子。
7. The third circularly polarized light separating layer has a plurality of divided areas corresponding to the divided areas of the first circularly polarized light separating layer, and in each of the divided areas, the 7. The polarizing element according to claim 6, wherein light of a wavelength region other than the wavelength region reflected by each of the divided regions of the circularly polarized light separating layer of No. 1 is selectively reflected.
【請求項8】前記第3の円偏光分離層は、前記各区分領
域において、少なくとも2種類以上の異なる波長領域の
光を選択的に反射することを特徴とする、請求項7記載
の偏光素子。
8. The polarizing element according to claim 7, wherein the third circularly polarized light separating layer selectively reflects at least two kinds of light in different wavelength regions in each of the divided regions. .
【請求項9】前記第1の円偏光分離層は、その各区分領
域において、赤色、緑色または青色の波長領域の光を選
択的に反射し、前記第3の円偏光分離層は、その各区分
領域において、青色および緑色の波長領域の光、緑色お
よび赤色の波長領域の光、または青色および赤色の波長
領域の光を選択的に反射することを特徴とする、請求項
8記載の偏光素子。
9. The first circularly polarized light separating layer selectively reflects light in the wavelength region of red, green or blue in each of the divided regions, and the third circularly polarized light separating layer has each of the respective regions. 9. The polarizing element according to claim 8, wherein light in the blue and green wavelength regions, light in the green and red wavelength regions, or light in the blue and red wavelength regions is selectively reflected in the divided regions. .
【請求項10】前記第1乃至第3の円偏光分離層のうち
の少なくとも1つは、コレステリック液晶層であること
を特徴とする、請求項1乃至9のいずれか記載の偏光素
子。
10. The polarizing element according to claim 1, wherein at least one of the first to third circularly polarized light separating layers is a cholesteric liquid crystal layer.
【請求項11】前記第3の円偏光分離層は、前記第2の
円偏光分離層が選択的に反射する前記一方の円偏光成分
と同一の旋光方向の円偏光成分を選択的に反射するコレ
ステリック液晶層と、このコレステリック液晶層を挟持
する一対の1/2波長位相差層とを有することを特徴と
する、請求項1乃至10のいずれか記載の偏光素子。
11. The third circularly polarized light separating layer selectively reflects a circularly polarized light component having the same optical rotation direction as the one circularly polarized light component selectively reflected by the second circularly polarized light separating layer. 11. The polarizing element according to claim 1, comprising a cholesteric liquid crystal layer and a pair of half-wave retardation layers sandwiching the cholesteric liquid crystal layer.
【請求項12】右円偏光成分または左円偏光成分のいず
れか一方の円偏光成分を、可視光領域に含まれる所定の
波長領域において選択的に反射する第1の円偏光分離層
と、 前記第1の円偏光分離層の背面側に設けられた吸収型の
第1の直線偏光層と、 前記第1の円偏光分離層の観察側に設けられ、前記第1
の直線偏光層と光学軸が直交するように配置された吸収
型の第2の直線偏光層と、 前記第1の円偏光分離層と前記第1の直線偏光層との間
に設けられた第2の1/4波長位相差層と、 前記第1の円偏光分離層と前記第2の直線偏光層との間
に設けられ、前記第2の1/4波長位相差層と光学軸が
直交するように配置された第3の1/4波長位相差層と
を備えたことを特徴とする、偏光素子。
12. A first circularly polarized light separating layer which selectively reflects either one of the right circularly polarized light component and the left circularly polarized light component in a predetermined wavelength region included in a visible light region, An absorption-type first linear polarization layer provided on the back side of the first circularly polarized light separating layer, and an absorption type first linearly polarizing layer provided on the observation side of the first circularly polarized light separating layer,
An absorptive second linearly polarizing layer arranged so that its optical axis is orthogonal to the linearly polarizing layer, and a first circularly polarized light separating layer and a first linearly polarizing layer provided between the first circularly polarized light separating layer and the first linearly polarizing layer. 2 ¼ wavelength retardation layer, provided between the first circularly polarized light separation layer and the second linear polarization layer, and the optical axis is orthogonal to the second ¼ wavelength retardation layer. And a third quarter-wave retardation layer arranged so as to provide a polarizing element.
【請求項13】前記第2および第3の1/4波長位相差
層は、印加電圧に応じて光学軸が変化する位相差層であ
ることを特徴とする、請求項12記載の偏光素子。
13. The polarizing element according to claim 12, wherein the second and third quarter-wave retardation layers are retardation layers whose optical axes change according to an applied voltage.
【請求項14】前記第1乃至第3の1/4波長位相差層
のうちの少なくとも1つは、広帯域の1/4波長位相差
層であることを特徴とする、請求項12記載の偏光素
子。
14. The polarized light according to claim 12, wherein at least one of the first to third quarter-wave retardation layers is a broadband quarter-wave retardation layer. element.
【請求項15】前記第1の直線偏光層の背面側に設けら
れ、前記第1の円偏光分離層が選択的に反射する前記一
方の円偏光成分と同一の旋光方向の円偏光成分を、少な
くとも前記第1の円偏光分離層が反射する前記所定の波
長領域において選択的に反射する第2の円偏光分離層
と、 前記第1の直線偏光層と前記第2の円偏光分離層との間
に設けられた第1の1/4波長位相差層とをさらに備
え、 前記第1の直線偏光層は、その光学軸が、前記第2の円
偏光分離層および前記第1の1/4波長位相差層を通過
することにより形成された直線偏光の振幅方向と一致す
るように配置されていることを特徴とする、請求項12
乃至14のいずれか記載の偏光素子。
15. A circularly polarized light component having the same optical rotation direction as the one circularly polarized light component provided on the back side of the first linearly polarized light layer and selectively reflected by the first circularly polarized light separating layer, At least a second circularly polarized light separating layer that selectively reflects in the predetermined wavelength region that is reflected by the first circularly polarized light separating layer; and a first linearly polarizing layer and a second circularly polarized light separating layer A first quarter-wave retardation layer provided between the first linear polarization layer and the first linear polarization layer, and the optical axes of the first linear polarization layer are the second circular polarization separation layer and the first quarter wavelength. 13. The structure is arranged so as to coincide with the amplitude direction of the linearly polarized light formed by passing through the wavelength phase difference layer.
15. The polarizing element according to any one of 14 to 14.
【請求項16】前記第1の円偏光分離層は、層面内で区
分された複数の区分領域を有し、当該各区分領域におい
て、異なる波長領域の光を選択的に反射することを特徴
とする、請求項12乃至15のいずれか記載の偏光素
子。
16. The first circularly polarized light separating layer has a plurality of divided regions divided in a layer surface, and selectively reflects light in different wavelength regions in each divided region. The polarizing element according to claim 12, wherein
【請求項17】前記第1の円偏光分離層は、その各区分
領域において、赤色、緑色または青色の波長領域の光を
選択的に反射することを特徴とする、請求項16記載の
偏光素子。
17. The polarizing element according to claim 16, wherein the first circularly polarized light separating layer selectively reflects light in a wavelength region of red, green or blue in each divided region thereof. .
【請求項18】前記第1および第2の円偏光分離層のう
ちの少なくとも1つは、コレステリック液晶層であるこ
とを特徴とする、請求項12乃至17のいずれか記載の
偏光素子。
18. The polarizing element according to claim 12, wherein at least one of the first and second circularly polarized light separating layers is a cholesteric liquid crystal layer.
【請求項19】請求項1乃至11のいずれか記載の偏光
素子と、 前記偏光素子の観察側に設けられ、印加電圧に応じて光
の偏光状態を変化させることにより明暗制御を行う液晶
駆動セルと、 前記偏光素子の背面側に設けられ、前記液晶駆動セルに
対して白色光を照射するバックライトとを備えたことを
特徴とする、液晶表示装置。
19. A polarizing element according to any one of claims 1 to 11, and a liquid crystal drive cell provided on the viewing side of said polarizing element, for controlling light and darkness by changing the polarization state of light according to an applied voltage. And a backlight provided on the back side of the polarizing element for irradiating the liquid crystal driving cell with white light, a liquid crystal display device.
【請求項20】請求項12乃至18のいずれか記載の偏
光素子と、 前記偏光素子の観察側に設けられ、印加電圧に応じて光
の偏光状態を変化させることにより明暗制御を行う液晶
駆動セルと、 前記偏光素子の背面側に設けられ、前記液晶駆動セルに
対して前記第1の円偏光分離層が反射する前記所定の波
長領域と同一の波長領域の着色光を照射するバックライ
トとを備えたことを特徴とする、液晶表示装置。
20. A polarizing element according to any one of claims 12 to 18, and a liquid crystal driving cell provided on the viewing side of the polarizing element, for controlling light and darkness by changing the polarization state of light according to an applied voltage. And a backlight provided on the back side of the polarizing element and irradiating the liquid crystal driving cell with colored light in the same wavelength region as the predetermined wavelength region reflected by the first circularly polarized light separating layer. A liquid crystal display device characterized by being provided.
【請求項21】前記バックライトは、エレクトロルミネ
センス光源であることを特徴とする、請求項20記載の
液晶表示装置。
21. The liquid crystal display device according to claim 20, wherein the backlight is an electroluminescent light source.
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