JP3474527B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過状態と、少な
くとも散乱作用が含まれる状態との間で変調される液晶
層を備えた反射型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、反射型液晶表示装置は、携帯電話
等のモバイル機器や携帯型ゲーム機を中心として、各種
分野に用途が拡大している。

【０００３】透過型液晶表示装置に対して、反射型液晶
表示装置は、バックライトを必要としないため、光源用
電力を削減することが可能であり、さらに、バックライ
トのスペースや重量を節約することができる等の特徴を
有している。すなわち、液晶表示装置全体として、消費
電力の削減を図ることができ、従って、小型のバッテリ
ーを用いることが可能となり、軽量薄型化の必要な機器
に適している。また、機器の大きさや重量を変えずに、
大型のバッテリーを用いることが可能となり、動作時間
の飛躍的な拡大が期待できる。

【０００４】表示面のコントラスト特性の面からも、自
発光型表示装置であるＣＲＴ、透過型液晶表示装置等で
は、日中の屋外で大幅にコントラストが低下する。これ
に対し、反射型液晶表示装置は、周囲光量に比例した表
示光が得られ、屋外での使用には特に好適である。

【０００５】上記のように、非常に有望な応用分野を有
しながら、十分なコントラスト比や反射率、フルカラー
化、高精細表示、動画への対応等の性能が不十分なた
め、現在まで十分な実用性を有する反射型カラー液晶表
示装置は得られていない。

【０００６】反射型液晶表示装置としては、現在、偏光
板を２枚または１枚利用した反射型液晶表示装置が広く
使用されいる。このような反射型液晶表示装置には、電
界により液晶層の旋光性を制御して表示を行うＴＮ（tw
isted nematic ）モード、電界により液晶層の複屈折を
制御して表示を行うＥＣＢ（electrically controlled
birefringence ）モード、ＴＮモードとＥＣＢモードと
を組み合わせたミックスモード等が主に適用されてい
る。

【０００７】しかし、偏光板を用いる反射型液晶表示装
置では、光の利用効率や視野角の大きさに限界がある。
また、偏光板は、吸収プロファイル、すなわち、偏光板
が青色の光を吸収し、入射光が黄色味を帯びるといった
問題点を有する。このため、反射型液晶表示装置に偏光
板を用いると、明度が低くなる。

【０００８】そこで、偏光板を用いないで、高明度、高
コントラスト表示の期待できる、高分子分散型液晶、コ
レステリック液晶を利用した方式の液晶表示装置の開発
がなされている。これらの方式では、液晶層に印加する
電圧を制御することにより、液晶層が光学的に透過状態
と散乱状態との間で、もしくは透過状態と反射状態との
間で切り替わる特性を利用したものである。

【０００９】高分子分散型液晶を用いた液晶表示装置の
構造として、特開平３−１８６８１６号公報（従来技術
（１））には、背面に吸収面を配置した構造が開示され
ている。この液晶表示装置は、黒色基板上に高分子分散
型液晶を配置し、電圧無印加時には高分子分散型液晶が
散乱状態となり白濁することによって白表示を与える。
また、電圧印加時には高分子分散型液晶が透過状態とな
り、下側に配置されている黒色基板が見えて黒表示を与
える。

【００１０】また、" Full-Color Reflective LCD Usi
ng Internal-Reflection Inverted-Scattering(IRIS) M
ode "（SID 97 digest pp.1023-1026、従来技術
（２））には、図９に示すように、前基板９１と、反射
膜９４が形成された後基板９２との間に液晶層９３が挟
持されている構造の液晶表示装置が記載されている。背
面に、鏡面の反射膜９４を配置することにより、液晶層
９３が散乱状態時の白表示は明るくなる。

【００１１】このような構造では、偏光板を用いないこ
とから、光の利用効率を上げることができる。また、色
味の観点から評価を行った場合においても、上記ＴＮモ
ードやＥＣＢモードと比較すると波長依存性が小さく、
さらに、偏光板自体の吸収プロファイル等の問題点から
開放されることにより、良好な白表示が実現されること
が期待できる。また、散乱率や反射率といった変調量の
波長依存性という観点から評価を行った場合、液晶層が
光学的に透過状態と散乱状態との間で切り替わるモード
の方が、透過状態と反射状態との間で切り替わるモード
より優れている。

【００１２】また、偏光板を用いない構造の液晶表示装
置において用いられる液晶については、２色性染料を液
晶に添加したゲストホスト型液晶素子が開発されてき
た。このような液晶を有する液晶表示装置においては、
２色性染料を利用して黒表示を実現する。

【００１３】液晶層が光学的に透過状態と散乱状態との
間で切り替わるモードは、直視反射型液晶表示装置とし
て用いられる場合、通常、液晶層が透過状態で黒表示、
散乱状態で白表示を実現するように構成されている。し
かし、液晶層の機能として、入射光を散乱させつつ観察
者方向に出射する後方散乱率が、現状では十分ではな
い。よって、明るい白表示を実現するには、液晶層の前
方散乱も使う必要がある。液晶層が透過状態における良
好な黒状態と明るい白状態とを両立させるため、プリズ
ムやプリズムと同様な機能を有する光学部材を利用する
技術が開発されている。

【００１４】特開平６−５１３０６号公報（従来技術
（３））には、２色性色素を含んだ液晶層からなる反射
型リバースＰＤＬＣ液晶表示素子とプリズム状の突起を
有する光屈折体とを組み合わせる構造が記載されてい
る。このような構造をとることにより、コントラストを
向上させることができる。

【００１５】また、特開平８−９５０３５号公報（従来
技術（４））には、外部に絞りを配置した反射型液晶表
示装置が開示されている。また、反射型液晶表示装置に
おける液晶変調層の前面に傾斜面を有する前基板、もし
くは、液晶変調層の背面に傾斜した反射面を配置するこ
とによって、良好な表示品質を実現している。ここで、
傾斜を有する前基板および傾斜した反射面は、プリズム
と同様の機能を有している。

【００１６】さらに、特開平８−１６０４１２号公報
（従来技術（５））には、所定の角度を持つため、多重
干渉効果を利用することができる光学部材を有している
液晶表示装置が開示されている。また、この液晶表示装
置は、遮光層を備えている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の構造では、以下のような問題がある。

【００１８】従来技術（１）の構造では、液晶層が透過
状態時における黒表示は良好である。しかしながら、液
晶層が散乱状態時における白表示に際しては、高分子分
散型液晶から後方に散乱される光しか白表示に関与して
おらず、前方に散乱される光は、すべて黒色基板に吸収
されてしまう。このため、実際には光の利用効率は著し
く低下し、白表示は暗くなる。

【００１９】また、従来技術（２）の構造では、反射膜
９４が鏡面であるため、白表示は明るくなるが、黒表示
は鏡面となり像が映り込んだ状態となる。

【００２０】また、従来技術（３）の構造では、黒表示
を実現するために２色性色素を利用しているが、２色性
染料を添加する場合、信頼性に欠け、また、染料の２色
性比が低いため、十分なコントラストが得られないとい
った問題がある。特に、コントラストの不足は、カラー
フィルタを用いるカラー表示においては、色純度を大幅
に低下させるため、色純度の高いカラーフィルタと組み
合わせる必要があり、色純度の高いカラーフィルタのた
めに明度が低下し、偏光板を用いないことにより高明度
を実現するという利点が損なわれるという問題がある。

【００２１】従来技術（４）の構造では、反射型液晶表
示装置の外部に配置された絞りを利用することによって
黒表示を実現しているが、反射型液晶表示装置単体では
黒表示を実現することができない。

【００２２】また、従来技術（５）の構造では、液晶表
示装置の鉛直方向からの入射光を想定しており、直視反
射型液晶表示装置にそのまま利用することはできない。
また、遮光層を備えているが、遮光層は黒表示のために
必要不可欠というわけではない。すなわち、液晶層が散
乱状態において黒表示を実現しているが、散乱光のすべ
てが遮光層にて吸収されなくても、つまり、散乱光の一
部が液晶表示装置外に出射しても、黒表示が可能となっ
ており、直視反射型液晶表示装置とは表示状況が異な
る。

【００２３】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、白表示および黒表示が良好
であり、コントラストが高い反射型液晶表示装置を提供
することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、上記課題を解決するために、透過状態と散乱状
態との間で状態変化する液晶層を備えた反射型液晶表示
装置において、次の措置を講じたことを特徴としてい
る。

【００２５】すなわち、上記反射型液晶表示装置は、上
記液晶層からの光を反射する反射膜と、上記液晶層に対
して上記反射膜の反対側に設けられ、上記液晶層が透過
状態にあるとき、表示面法線に平行もしくは平行に近い
方向からの入射光を反射膜に導き、該反射膜からの反射
光を吸収する半吸収半透過層とを備えたことを特徴とし
ている。

【００２６】上記の発明によれば、液晶層の状態に応じ
て黒表示又は白表示が行われる。液晶層が透過状態にあ
るときには、表示面法線に平行もしくは平行に近い方向
からの光は、半吸収半透過層を介して反射膜に導かれ
る。反射膜からの反射光は、上記液晶層を再度透過して
半吸収半透過層に導かれて吸収される。これにより、表
示面法線に平行もしくは平行に近い方向からの入射光
は、観察者に到達することはない。したがって、良好な
黒表示が行える。

【００２７】一方、上記液晶層が散乱状態にあるときに
は、上記半吸収半透過層を介して入射された光は、上記
液晶層において後方散乱して一部が観察者に向かう。ま
た、上記入射光の一部は、上記液晶層において前方散乱
して反射膜に導かれ、再び上記液晶層に導かれ、ここ
で、再び散乱されてその一部が観察者に向かう。このよ
うに、後方散乱光のみならず、前方散乱光も白表示に寄
与することになるので、良好な白表示が得られる。

【００２８】以上より、偏光板や染料を用いずに、白表
示の明度が高く、且つ、コントラスト比が高い反射型液
晶表示装置を実現できる。また、このような反射型液晶
表示装置とカラーフィルタと組み合わせることにより、
非常に見易い多色表示が可能な液晶表示装置を実現する
ことが可能となる。

【００２９】上記半吸収半透過層は、上記液晶層に対し
て所定角度傾斜し、上記入射光が入射される面と、上記
反射光を吸収する吸収部が設けられた面とを有するプリ
ズムであることが好ましい。この場合、簡単な構成で、
上記反射光を確実に上記吸収部に吸収させることが可能
となる。

【００３０】上記プリズムの屈折率をｎ₁ とし、上記傾
斜角度をα₁ とし、大気中の屈折率をｎ₀ とすると、 ２×α₁ ≧arcsin[sin( α₁)/ ｎ₁]＋arcsin[ ｎ₀ / ｎ
₁] を満足することが好ましい。この式が満足される限り、
高品質な黒表示が保証される。

【００３１】上記反射膜は、その反射面が傾斜していて
もよい。これにより、入射角度の分布の大きい入射光の
有効利用が可能となる。また、この場合、大気中の屈折
率をｎ₀ とし、上記プリズムの屈折率をｎ₁ とし、上記
反射膜の前面側に隣接する物質の屈折率をｎ₂ とし、上
記プリズムの傾斜角度をα₁ とし、上記反射面の傾斜角
度をα₂ とすると、 α₁+arcsin[n₂/n₁×sin(2 ×α₂-arcsin[n₁/n₂×sin(ar
csin[sin( α₁)/n₁]-α₁)])] ≧arcsin[ n₀ / n₁] を満足する限り、高品質な黒表示が保証される。

【００３２】上記プリズムが鋸歯状に設けられる場合、
このプリズムの上に透明平行層を更に設けることが好ま
しい。複数のプリズムが鋸歯状に設けられた場合、ハー
ドコートがしづらいという不具合を招来する。そこで、
これらプリズムの上に透明平行層を更に設けることによ
り、上記不具合を解消することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の実施の
一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、
以下の通りである。

【００３４】図１は、反射型液晶表示装置の構造例を示
す断面図である。本実施の形態に係る反射型液晶表示装
置は、図１に示すように、配向膜２、電極４、プリズム
９を備えた入射側基板６と、配向膜３、電極５、反射膜
８を備えた反射側基板７とにより、液晶層１が挟持され
ている。

【００３５】入射側基板６上には半吸収半透過層である
プリズム９が形成されている。プリズム９が形成されて
いる入射側基板６の面は、反射型液晶表示装置の前面と
なっている。入射側基板６においてプリズム９が形成さ
れている面とは反対側の面、つまり、入射側基板６の背
面側には電極４が形成されており、その上面には配向膜
２が形成されている。また、反射側基板７の前面側の面
上には反射膜８が形成されており、その上面には電極５
および配向膜３がこの順に形成されている。入射側基板
６と反射側基板７とは対向して配置されており、配向膜
２と配向膜３との間には液晶層１が挟持されている。

【００３６】入射側基板６および反射側基板７は、透明
なガラス板や高分子フィルム等の材料により形成されて
いる。また、電極４および電極５は、液晶層１に電圧を
印加する。電極４および電極５への電圧印加手段として
は、アクティブ素子等を用いてもよいが、これに限られ
るものではない。配向膜２および配向膜３は、水平配向
膜からなり、液晶層１が電圧無印加状態では水平配向状
態となる。配向膜２および配向膜３の種類としては水平
配向膜に限定するものではなく、他の種類でもかまわな
い。反射膜８は、銀により形成されている。反射膜８は
反射側基板７上に、蒸着により２０００Åの厚さに成膜
されており、表面は平坦な鏡面状態となっている。

【００３７】また、液晶層１には光散乱型液晶として高
分子分散型液晶を用いている。例えば、ＴＬ２１３（メ
ルク社製、Δｎ＝０．２３８）からなる液晶組成物１ａ
と紫外線硬化性プレポリマー１ｂとを、重量比が８０：
２０となるように混合し、これに少量の重合開始材（チ
バ・ガイギー社製）を添加することにより、常温でネマ
ティック液晶相を示すプレポリマー液晶混合物を作製す
る。このプレポリマー液晶混合物に紫外線等の活性光線
を照射し光硬化させることにより紫外線硬化液晶を得
る。このように、紫外線硬化液晶の作製工程においては
加熱を必要としないため、この紫外線硬化液晶を高分子
分散型液晶として液晶層１に用いることにより、他の部
材への悪影響を防止することができる。

【００３８】なお、高分子分散型液晶は、低分子液晶組
成物と未重合のプレポリマーとの混合物を相溶させた
後、未重合のプレポリマーを重合させることにより作製
してもかまわない。プレポリマーを重合することにより
得られるものであれば、高分子分散型液晶の種類は特に
限定されるものではない。

【００３９】また、光散乱型液晶としては高分子分散型
液晶、ネマティック−コレステリック相転移型液晶、液
晶ゲル等のいずれを用いてもかまわない。さらに、液晶
層１が、透過状態と少なくとも散乱作用が含まれる状態
との間で変調されるものとすると、液晶層１としてはコ
レステリック液晶、高分子分散型液晶等のいずれを用い
てもかまわない。コレステリック液晶は、液晶分子のド
メインサイズを制御して拡散性を付与した透過−反射状
態でスイッチングする。また、高分子分散型液晶は、拡
散光による露光により拡散性を付与した透過−反射状態
でスイッチングするホログラフィック機能を有する。

【００４０】上記のような液晶層１に入射した入射光
は、印加された電圧に対応して、配向した液晶層１の散
乱、透過状態に従って変調される。本実施の形態では、
電圧無印加時には液晶層１は透過状態になり、電圧印加
時には液晶層１は散乱状態となるように設定している。

【００４１】プリズム９は、ＰＥＮ（Polyethylene Nap
htahalate)からなる屈折率１．６６の透明樹脂（帝人社
製）により形成されている。また、プリズム９は入射側
基板６に対して垂直な面と傾斜面とを有しており、その
断面形状は図１に示すように鋸歯形状となっている。プ
リズム９において、入射側基板６に対して垂直な面上に
は吸収部である吸収膜１１が形成されており、また、傾
斜面の入射側基板６に対する傾斜角１０は３０°に設定
されている。

【００４２】入射側基板６上にプリズム９を形成するこ
とにより、入射側基板に略垂直に入射する入射光はプリ
ズム９で全反射しプリズム９外に出射されることはな
く、吸収膜１１に効率よく吸収される。これにより、良
好な黒表示が可能となる。

【００４３】なお、プリズム９の断面形状は鋸歯形状に
限られるものではなく、プリズム９を構成する面のう
ち、少なくとも一面に吸収膜１１を設けていればよい。

【００４４】以下に、本実施の形態における反射型液晶
表示装置の表示原理について詳しく説明する。

【００４５】黒表示の動作について図２に基づいて説明
する。ただし、反射型液晶表示装置は大気中にあるもの
とする。

【００４６】反射型液晶表示装置の出射光のうち観察者
側から光を辿って考えたときに、その光路が光源に達す
ることなくすべて吸収膜１１に達していれば、良好な黒
状態を実現することができる。

【００４７】入射光１２、１３は、電圧無印加時におい
て、透過状態の液晶層１に、表示面法線に平行又は平行
に近い方向から入射する入射光である。入射光１２は、
プリズム９により屈折してパネル内に入射し、透過状態
の液晶層１を透過し、反射膜８で反射され、再び透過状
態の液晶層１を透過し、吸収膜１１で吸収される。ま
た、入射光１３は、プリズム９により屈折してパネル内
に入射し、透過状態の液晶層１を透過し、反射膜８で反
射され、再び透過状態の液晶層１を透過し、プリズム９
と空気層との界面において全反射をして吸収膜１１で吸
収される。すなわち、液晶層１が透過状態にあるとき、
反射型液晶表示装置は、表示面法線に平行又は平行に近
い方向からの入射光を反射膜８に導き、反射膜８からの
反射光を空気層との界面で全反射させて吸収するか、又
は、直接吸収する半吸収半透過層として吸収膜１１を有
するプリズム９を備えている。これにより、表示面法線
に平行又は平行に近い方向から入射する入射光が観察者
に到達することはなく、反射型液晶表示装置は良好な黒
表示状態をとる。

【００４８】入射光１４は表示面に平行に近い方向、か
つ、観察者から遠い側からの入射光である。入射光１４
は、プリズム９により屈折してパネル内に入射し、透過
状態の液晶層１を透過し、反射膜８で反射され、再び透
過状態の液晶層１を透過し、プリズム９で再び屈折して
透過し、表示面に平行に近い方向、かつ、観察者から遠
い側へ出射する。このように、表示面に平行に近い方
向、かつ、観察者から遠い側から観察者がパネルを観察
したときには、反射型液晶表示装置は反射状態をとる。

【００４９】すなわち、反射型液晶表示装置が良好な黒
表示を実現するためには、表示面法線に平行又は平行に
近い方向からの入射光を考えればよく、観察者が表示面
に平行に近い方向、かつ、観察者から遠い側から観察し
ている条件のもとでは、反射型液晶表示装置は反射状態
をとり、良好な黒表示を実現することができない。

【００５０】少なくともパネルの観察者は、パネルを正
面方向から観察することを考えると、図３に示すよう
に、反射型液晶表示装置が黒表示状態をとる領域は、次
式（１） ２×α₁ ≧arcsin[sin( α₁)/ ｎ₁]＋arcsin[ ｎ₀ / ｎ₁] …（１） の条件を満たすことが必要である。式（1)を満たすこと
により、反射型液晶表示装置が黒表示状態をとる観察方
向と反射状態をとる観察方向との境界３０は、表示面法
線よりも観察者側から遠い領域にあることとなる。

【００５１】ただし、ｎ₀ は大気中の屈折率、ｎ₁ はプ
リズム９の屈折率、α₁ はプリズム９の傾斜角１０の角
度である。

【００５２】なお、表示面法線に対して平行に近い方向
から入射する入射光が液晶層１を透過し、反射膜８で反
射し、プリズム９と大気との界面において反射する際、
反射角が臨界角となる時、上式（１）は等号が成立す
る。例えば、プリズム９の屈折率ｎ₁ ＝１．６６、プリ
ズム９の傾斜角１０の角度α₁ ＝３０°とすると、表示
面法線から観察者側に１０°遠い方向から入射する入射
光が、液晶層１を透過し、反射膜８で反射し、プリズム
９と大気との界面において反射する際、その反射角は臨
界角となる。

【００５３】また、以下に白表示の動作について説明す
る。

【００５４】電圧印加時、散乱状態の液晶層１に入射す
る入射光は、直進透過光、前方散乱光、後方散乱光に分
かれる。入射光は、液晶層１において後方散乱し、その
一部はそのまま直進透過光として観察者方向へと向か
う。また、入射光の一部は前方散乱し、反射膜８で反射
され液晶層１まで戻って再度散乱し、その一部が観察者
方向へと向かう。このように、後方散乱光のみでなく、
前方散乱光の一部も利用できることとなり、明度が高
く、良好な白表示が可能となる。

【００５５】このように、光散乱型液晶が配された反射
型液晶表示装置の構造を、液晶層１の前面に、吸収膜１
１を有するプリズム９を配置する構造とすることによ
り、反射型液晶表示装置は、光散乱型液晶の透過状態を
利用した良好な黒表示状態と、光散乱型液晶の散乱状態
を利用した良好な白表示状態とを両立することができ
る。このような構造は、光散乱型液晶を用いた液晶表示
装置に限らず、透過状態と散乱状態との間でスイッチン
グする全ての表示装置に有効な構造である。また、偏光
板を用いなくてもよいので、波長依存性を小さくするこ
とができる。また、入射光が黄色味を帯びることもな
く、明度やコントラストは高い。このように、色度特性
が大幅に向上する。

【００５６】次に、本実施の形態における反射型液晶表
示装置の反射率およびコントラストと、図４に示す反射
型液晶表示装置の反射率およびコントラストとを比較す
る。前者の反射型液晶表示装置をサンプルＡ、後者の反
射型液晶表示装置をサンプルＢとし、それらの反射率お
よびコントラストを測定装置により測定する。ただしサ
ンプルＢは、特開平３−１８６８１６号公報（従来技術
（１））に記載されている反射型液晶表示装置である。

【００５７】サンプルＢは図４に示すように、図１に示
すサンプルＡと同様、液晶層１、配向膜２、電極４、入
射側基板６、配向膜３、電極５、反射側基板７を備えて
いる。また、サンプルＢには反射膜８およびプリズム９
はなく、反射側基板７において電極５が形成されている
面とは反対側の面、つまり、反射側基板６の背面側には
吸収層４０が形成されている。

【００５８】反射率の測定に使用する測定装置を図５に
示す。投光については、半球５０の全ての方向から等し
い輝度で照射され、測定面法線から８°傾いた方向に設
置されている受光器５１により受光されている。このと
き、遮光板５２により、正反射成分は除かれる。なお、
完全拡散反射板の反射率は１００％である。

【００５９】表１に、反射率およびコントラストの測定
結果を示す。これによると、プリズム９および反射膜８
を設けることでサンプルＡの構造とすることにより、反
射率およびコントラストは向上する。

【００６０】

【表１】

【００６１】なお、プリズム９の形状は鋸歯状ではな
く、図６に示すようにプリズム６０の傾斜面が入射側基
板６に対して一定の傾きを有しながら傾いている構造と
してもかまわない。すなわち、プリズム６０の厚さが、
プリズム６０の一端と他端とで異なり、プリズム６０の
厚さが最も厚い端部には、吸収膜６１が設けられてい
る。このような構造の反射型液晶表示装置においても、
反射率およびコントラストは、上記図１に示す構造を有
する反射型液晶表示装置と同様の結果が得られ、プリズ
ム６０および反射膜８を設けることにより反射率および
コントラストは向上する。

【００６２】また、図７に示すように、反射型液晶表示
装置の前面に透明平行板７０を配置してもよい。これに
より、形状が鋸歯状のプリズム９においても、ハードコ
ート加工を施しやすくすることができる。また、反射型
液晶表示装置にタッチパネルを付加する場合において
も、タッチパネル等による外部からの圧力に対して、プ
リズム９を保護することができる。従って、反射型液晶
表示装置にタッチパネル等を付加する場合でも、表示品
位を損なうことなく、入力装置一体型の液晶表示装置を
提供することができる。

【００６３】さらに、このような反射型液晶表示装置に
カラーフィルターを設けることにより、見やすい多色表
示可能な反射型液晶表示装置を得ることができる。

【００６４】〔実施の形態２〕本発明の第２の実施の形
態について、図８に基づいて説明すれば、以下の通りで
ある。なお、実施の形態１における構成要素と同等の機
能を有する構成要素については、同一の符号を付記して
その説明を省略する。

【００６５】図８は、本発明の実施の一形態である反射
型液晶表示装置の要部の断面図である。本実施の形態に
係る反射型液晶表示装置は、図８に示すように、実施の
形態１と同様、液晶層１、配向膜２、電極４、入射側基
板６、吸収膜１１を有するプリズム９、配向膜３、電極
５、反射側基板７を備えている。また、反射側基板７上
には反射膜８ではなく、傾斜反射板８０が配されてい
る。

【００６６】傾斜反射板８０の断面は鋸歯状の形状をし
ており、その傾斜角８１は１０°に設定されている。傾
斜反射板８０の傾斜面には銀からなる反射膜８２が形成
されており、また、垂直面には吸収膜８３が形成されて
いる。傾斜反射板８０はその上面（前面側）を、屈折率
１．６７２のポリアミドＣＲＡ−１００からなる透明樹
脂膜８４により覆われている。これにより、傾斜反射板
８０が形成されている層の表面は平坦化され、その上に
電極５を形成することができる。

【００６７】このように、鋸歯状の傾斜反射板８０を有
することにより、さらに反射機能を強くすることがで
き、オフアクシス性を付与することができる。これによ
り、入射角度の分布の大きい入射光の有効利用が可能と
なる。また、反射型液晶表示装置が黒表示状態をとる領
域は、次式（２） α₁+arcsin[n₂/n₁×sin(2 ×α₂-arcsin[n₁/n₂×sin(arcsin[sin( α₁)/n₁]- α₁)])] ≧arcsin[ n₀ / n₁] …（２） の条件を満たすことが必要である。上式（２）を満たす
ことにより、反射型液晶表示装置が黒表示状態をとる観
察方向と反射状態をとる観察方向との境界３０は、表示
面法線よりも観察者側から遠い領域にあることとなる。

【００６８】ただし、ｎ₀ は大気中の屈折率、ｎ₁ はプ
リズム９の屈折率、ｎ₂ は透明樹脂膜８４の屈折率、α
₁ はプリズム９の傾斜角１０の角度、α₂ は傾斜反射板
８０の傾斜角８１の角度である。

【００６９】なお、表示面法線に対して平行に近い方向
から入射する入射光が液晶層１を透過し、傾斜反射板８
０で反射し、プリズム９と空気層との界面において反射
する際、反射角は臨界角となる時、上式（２）は等号が
成立する。例えば、プリズム９の屈折率ｎ₁ ＝１．６
６、プリズム９の傾斜角１０の角度α₁ ＝１５°、傾斜
反射板８０の前面側に隣接する透明樹脂膜８４の屈折率
ｎ₂ ＝１．６７２、傾斜反射板８０の傾斜角８１の角度
α₂ ＝１０°とすると、表示面法線から観察者側に１０
°遠い方向から入射する入射光が、液晶層１および透明
樹脂膜８４を透過し、反射膜８２で反射し、プリズム９
と空気層との界面において反射する際、その反射角は臨
界角となる。

【００７０】また、図８に示す本実施の形態における反
射型液晶表示装置の反射率およびコントラストと、図４
に示す反射型液晶表示装置の反射率およびコントラスト
とを比較する。前者の反射型液晶表示装置をサンプル
Ｃ、後者の反射型液晶表示装置をサンプルＢとし、それ
らの反射率およびコントラストを測定する。

【００７１】表２に、反射率およびコントラストの測定
結果を示す。これによると、プリズム９および傾斜反射
板８０を設けることでサンプルＣの構造とすることによ
り、反射率およびコントラストは向上する。

【００７２】

【表２】

【００７３】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置は、以上の
ように、透過状態と散乱状態との間で状態変化する液晶
層を備えた反射型液晶表示装置において、液晶層からの
光を反射する反射膜と、上記液晶層に対して上記反射膜
の反対側に設けられ、上記液晶層が透過状態にあると
き、表示面法線に平行もしくは平行に近い方向からの入
射光を反射膜に導き、該反射膜からの反射光を吸収する
半吸収半透過層とを備えた構成である。

【００７４】上記の反射型液晶表示装置では、液晶層の
状態に応じて黒表示又は白表示が行われる。液晶層が透
過状態にあるときには、表示面法線に平行もしくは平行
に近い方向からの光は、半吸収半透過層を介して反射膜
に導かれる。反射膜からの反射光は、上記液晶層を再度
透過して半吸収半透過層に導かれて吸収される。これに
より、表示面法線に平行もしくは平行に近い方向からの
入射光は、観察者に到達することはない。したがって、
良好な黒表示が行える。

【００７５】一方、上記液晶層が散乱状態にあるときに
は、上記半吸収半透過層を介して入射された光は、上記
液晶層において後方散乱して一部が観察者に向かう。ま
た、上記入射光の一部は、上記液晶層において前方散乱
して反射膜に導かれ、再び上記液晶層に導かれ、ここ
で、再び散乱されてその一部が観察者に向かう。このよ
うに、後方散乱光のみならず、前方散乱光も白表示に寄
与することになるので、良好な白表示が得られる。

【００７６】これにより、偏光板や染料を用いずに、白
表示の明度が高く、且つ、コントラスト比が高い反射型
液晶表示装置を実現できるといった効果を奏する。ま
た、このような反射型液晶表示装置とカラーフィルタと
組み合わせることにより、非常に見易い多色表示が可能
な液晶表示装置を実現することができるといった効果を
奏する。

【００７７】本発明の反射型液晶表示装置は、上記半吸
収半透過層は、上記液晶層に対して所定角度傾斜し、上
記入射光が入射される面と、上記反射光を吸収する吸収
部が設けられた面とを有するプリズムである構成であ
る。これにより、簡単な構成で上記反射光を確実に上記
吸収部に吸収させることが可能となるといった効果を奏
する。

【００７８】本発明の反射型液晶表示装置は、上記プリ
ズムの屈折率をｎ₁ とし、上記傾斜角度をα₁ とし、大
気中の屈折率をｎ₀ とすると、 ２×α₁ ≧arcsin[sin( α₁)/ ｎ₁]＋arcsin[ ｎ₀ / ｎ
₁] を満足する構成である。この式が満足される限り、高品
質な黒表示が保証されるといった効果を奏する。

【００７９】本発明の反射型液晶表示装置は、上記反射
膜は、その反射面が傾斜している構成である。これによ
り、入射角度の分布の大きい入射光の有効利用が可能と
なるといった効果を奏する。また、この場合、大気中の
屈折率をｎ₀ とし、上記プリズムの屈折率をｎ₁ とし、
上記反射膜の前面側に隣接する物質の屈折率をｎ₂ と
し、上記プリズムの傾斜角度をα₁ とし、上記反射面の
傾斜角度をα₂ とすると、 α₁+arcsin[n₂/n₁×sin(2 ×α₂-arcsin[n₁/n₂×sin(ar
csin[sin( α₁)/n₁]-α₁)])] ≧arcsin[ n₀ / n₁] を満足する限り、高品質な黒表示が保証されるといった
効果を奏する。

【００８０】本発明の反射型液晶表示装置は、上記プリ
ズムが鋸歯状に設けられる場合、このプリズムの上に透
明平行層を更に設ける構成である。複数のプリズムが鋸
歯状に設けられた場合、ハードコートがしづらいという
不具合を招来する。そこで、これらプリズムの上に透明
平行層を更に設けることにより、上記不具合を解消する
ことができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る反射型液晶表示装
置の構造を示す断面図である。

【図２】入射光の光路を示す説明図である。

【図３】黒表示状態の領域を示す説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１および実施の形態２で、
反射率およびコントラストの測定で用いたサンプルの反
射型液晶表示装置の要部の構造を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１および実施の形態２で反
射型液晶表示装置の反射率の測定に用いた測定装置の構
成図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る他の反射型液晶表
示装置の構造を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係るさらに他の反射型
液晶表示装置の構造を示す断面図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係る反射型液晶表示装
置の構造を示す断面図である。

【図９】従来の反射型液晶表示装置の要部の構造を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 液晶層 ２ 配向膜 ３ 配向膜 ４ 電極 ５ 電極 ６ 入射側基板（基板） ７ 反射側基板（基板） ８ 反射膜 ９ プリズム（半吸収半透過層） １０ 傾斜角 １１ 吸収膜（吸収部） １２ 入射光 １３ 入射光 １４ 入射光 ３０ 境界 ６０ プリズム（半吸収半透過層） ６１ 吸収膜（吸収部） ７０ 透明平行板 ８０ 傾斜反射板（反射膜） ８１ 傾斜角 ８２ 反射膜 ８３ 吸収膜（吸収部）

フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−199804（ＪＰ，Ａ) 特開2000−111889（ＪＰ，Ａ) 特開2000−221497（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−253571（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−160412（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−189730（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−90352（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−294954（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−95035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−232421（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透過状態と散乱状態との間で状態変化する
   液晶層を備えた反射型液晶表示装置であって、 上記液晶層からの光を反射する反射膜と、 上記液晶層に対して上記反射膜の反対側に設けられ、上
   記液晶層が透過状態にあるとき、表示面法線に平行もし
   くは平行に近い方向からの入射光を反射膜に導き、該反
   射膜からの反射光を吸収する半吸収半透過層とを備えた
   ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】上記半吸収半透過層は、上記液晶層に対し
   て所定角度傾斜し、上記入射光が入射される面と、上記
   反射光を吸収する吸収部が設けられた面とを有するプリ
   ズムであることを特徴とする請求項１に記載の反射型液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】上記プリズムの屈折率をｎ₁ とし、上記傾
   斜角度をα₁ とし、大気中の屈折率をｎ₀ とすると、 ２×α₁ ≧arcsin[sin( α₁)/ ｎ₁]＋arcsin[ ｎ₀ / ｎ
   ₁] を満足することを特徴とする請求項２に記載の反射型液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】上記反射膜は、その反射面が傾斜している
   ことを特徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】大気中の屈折率をｎ₀ とし、上記プリズム
   の屈折率をｎ₁ とし、上記反射膜の前面側に隣接する物
   質の屈折率をｎ₂ とし、上記プリズムの傾斜角度をα₁
   とし、上記反射面の傾斜角度をα₂ とすると、 α₁+arcsin[n₂/n₁×sin(2 ×α₂-arcsin[n₁/n₂×sin(ar
   csin[sin( α₁)/n₁]-α₁)])] ≧arcsin[ n₀ / n₁] を満足することを特徴とする請求項４に記載の反射型液
   晶表示装置。
6. 【請求項６】上記プリズムが鋸歯状に設けられる場合、
   このプリズムの上に透明平行層を更に設けたことを特徴
   とする請求項２、３、４、又は５に記載の反射型液晶表
   示装置。