JPH11149252A

JPH11149252A - 反射型表示装置

Info

Publication number: JPH11149252A
Application number: JP10056206A
Authority: JP
Inventors: Eiho You; 映保楊; Tetsuo Urabe; 哲夫占部; Hideo Kataoka; 秀雄片岡; Yukio Kinoshita; 幸男木下; Takayuki Fujioka; 隆之藤岡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3543606B2

Abstract

(57)【要約】【課題】明るい環境下での画像品位を損なうことなく
暗い環境下での画像観察を可能にする照明構造を反射型
表示装置に付与する。【解決手段】反射型表示装置はパネル０と導光板２０
と光源３０とからなる。パネル０は外光の入射側に位置
する透明な第１基板１、所定の間隙を介して第１基板１
に接合し反射側に位置する第２基板２、両基板の間隙に
保持されたゲストホスト液晶層３及び両基板の各々に形
成されゲストホスト液晶層３に電圧を印加する電極１
０，１１を備えている。導光板２０は透明な材料からな
り第１基板１の外側に配されている。光源３０は導光板
２０の端部に配され、必要に応じて照明光を発生する。
導光板２０は通常外光を透過して第１基板１に入射し且
つ第２基板２から反射した外光を出射する一方、必要に
応じ照明光を導光して第１基板１に入射し且つ第２基板
２から反射した照明光を出射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自然光などの外光を
利用して表示を行なう反射型表示装置に関する。より詳
しくは、外光が乏しい時に補助的に用いる反射型表示装
置の照明構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置には種々のモードがあり、現在
ツイスト配向又はスーパーツイスト配向されたネマティ
ック液晶を用いたＴＮモードあるいはＳＴＮモードが主
流となっている。しかしながら、これらのモードは動作
原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収がある為
透過率が低く明るい表示画面が得られない。これらのモ
ードの他、二色性色素を利用したゲストホストモードも
開発されている。ゲストホストモードの液晶表示装置は
液晶に添加した二色性色素の吸収係数の異方性を利用し
て表示を行なうものである。棒状構造の二色性色素を用
いると、色素分子は液晶分子に平行に配列する性質があ
るので、電界を印加して液晶の分子配向を変化させる
と、色素の配向方向も変化する。この色素は方向によっ
て着色したりしなかったりするので、電圧を印加するこ
とによって液晶表示装置の着色、無色を切り替えること
ができる。

【０００３】図５はハイルマイア（ＨＥＩＬＭＥＩＥ
Ｒ）型ゲストホスト液晶表示装置の構造を示しており、
（Ａ）は電圧無印加状態を表わし、（Ｂ）は電圧印加状
態を表わしている。この液晶表示装置はｐ型色素と誘電
異方性が正のネマティック液晶（Ｎ_p液晶）を用いてい
る。ｐ型の二色性色素は分子軸にほぼ平行な吸収軸を持
っており、分子軸に平行な偏光成分Ｌｘを強く吸収し、
それに垂直な偏光成分Ｌｙはほとんど吸収しない。
（Ａ）に示す電圧無印加状態では、入射光に含まれる偏
光成分Ｌｘがｐ型色素により強く吸収され、液晶表示装
置は着色する。これに対し、（Ｂ）に示す電圧印加状態
では、誘電異方性が正のＮ_p液晶が電界に応答して立ち
上がり、これに合わせてｐ型色素も垂直方向に整列す
る。この為、偏光成分Ｌｘはわずかに吸収されるだけで
液晶表示装置はほぼ無色を呈する。入射光に含まれる他
方の偏光成分Ｌｙは電圧印加状態及び電圧無印加状態の
何れであっても二色性色素によって吸収されることはほ
とんどない。従って、ハイルマイア型ゲストホスト液晶
表示装置では、あらかじめ１枚の偏光板を介在させ、他
方の偏光成分Ｌｙを取り除き、コントラストの改善を図
っている。

【０００４】図５に示したゲストホスト液晶表示装置は
透過型であるが、反射型も知られている。例えば図６に
示す様に、入射側から偏光板を除去する一方、出射側に
四分の一波長板及び反射板を取り付けた反射型ゲストホ
スト液晶表示装置が提案されている。この方式では、互
いに直交する２つの偏光成分Ｌｘ，Ｌｙが、四分の一波
長板によって往路及び復路で偏光方向を９０°回転さ
せ、偏光成分の入れ替えが行なわれる。従って、（Ａ）
に示すオフ状態（吸収状態）では、各偏光成分Ｌｘ，Ｌ
ｙが入射光路か反射光路の何れかで吸収を受けることに
なる。又（Ｂ）に示すオン状態（透過状態）では何れの
偏光成分Ｌｘ，Ｌｙもほとんど吸収を受けることはな
い。これにより、入射光の利用効率を改善できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した透過型の
表示装置では、透明な一対の基板間に電気光学物質とし
て液晶を保持したパネルを作成し、その背面に照明用の
光源（バックライト）を配置する一方、パネルの正面か
ら画像を観察する。透過型の場合、バックライトは必須
であり例えば冷陰極管などが用いられる。この為、ディ
スプレイ全体として見た場合バックライトが大部分の電
力を消費する為、携帯用機器のディスプレイには不向き
である。これに対し、図６に示した反射型では、パネル
の背面に反射板を配置する一方、正面から自然光などの
外光を入射しその反射光を利用して同じく正面から画像
を観察する。透過型と異なり背面照明用の光源を利用し
ないので、反射型は比較的低消費電力で済み、携帯用機
器のディスプレイに向いている。しかしながら、反射型
表示装置は夜間など外光の乏しい環境下では画像を観察
することができず、解決すべき課題となっている。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明に係
る反射型表示装置は基本的な構成としてパネルと導光板
と光源とを備えている。パネルは、外光の入射側に位置
する透明な第１基板、所定の間隙を介して該第１基板に
接合し反射側に位置する第２基板、該間隙に保持された
電気光学物質及び該第１基板と第２基板の夫々に形成さ
れ該電気光学物質に電圧を印加する電極を備えている。
導光板は透明な材質からなり該第１基板の外側に配され
る。光源は該導光板の端部に配され、必要に応じて照明
光を発生する。特徴事項として、前記導光板は、通常外
光を透過して該第１基板に入射し且つ該第２基板から反
射した外光を出射する一方、必要に応じ照明光を導光し
て該第１基板に入射し且つ該第２基板から反射した照明
光を出射する。

【０００７】好ましくは、前記導光板は帯状に分割され
た平面部及び各平面部の間に位置する傾斜した段差部を
有しており、且つ該光源が位置する端部から前方に向っ
て段階的に厚みが減少している。この導光板は前方に向
って導かれた照明光を各段差部で反射して第１基板に入
射するとともに、第２基板から反射した照明光を各平面
部から出射する。この場合、前記導光板の段差部は、平
面部に対して４０°ないし５０°の範囲で傾斜してい
る。なお、前記パネルは、ホストとなる液晶にゲストと
なる二色性色素を添加したゲストホスト液晶層を電気光
学物質として用いることができる。この場合、前記パネ
ルは第２基板側に位置し外光を散乱反射する光反乱層
と、該ゲストホスト液晶層と該光反射層の間に介在する
四分の一波長板層とを有している。あるいは、前記パネ
ルは、該第１基板側に偏光板が配されているとともに、
電圧の印加状態に応じて四分の一波長板として機能する
液晶層を電気光学物質として用いるものであってもよ
い。この場合、該偏光板と該液晶層との間に四分の一波
長板が配されているとともに、前記液晶層は誘電異方性
が正で且つツイスト配向したネマティック液晶層からな
り、電圧無印加時四分の一波長板として機能し、電圧印
加時四分の一波長板の機能を失う構造のものを採用可能
である。

【０００８】又好ましくは、前記導光板と前記第１基板
は透明な介在層を介して互いに接合しており、介在層の
屈折率を適切に設定して該導光板と該第１基板の界面に
おける照明光及び外光の不要な反射を抑制する。前記介
在層は、例えば接着性を備えた透明な樹脂からなる。こ
の場合、前記導光板の裏面に溝を形成し、導光板の裏面
とパネルの表面を互いに接着する際に、接着性を備えた
透明な樹脂の溢れ出しを該溝で防ぐようにすることがで
きる。又好ましくは、前記光源から発散した照明光を平
行化して前記導光板の端部に垂直入射させる集光手段を
備えている。この場合、前記光源は例えば長手形状を有
し該導光板の端部に対面して配されている一方、前記集
光手段は該光源と該導光板との間に配された長手形状の
コリメータレンズからなる。又好ましくは、前記光源と
前記導光板との間に偏光板が介在しており、該光源から
発した無偏光の照明光を直線偏光に変換して該導光板に
導入し、該導光板の内部における照明光の不要な散乱を
抑制する。この場合、前記偏光板は照明光を該導光板と
平行又は垂直な直線偏光に変換する。これに対し、前記
電気光学物質は直線偏光に変換された該照明光の偏光方
向と平行又は直交する配向方向に制御可能な液晶からな
る。又好ましくは、前記導光板の段差部は湾曲した傾斜
面を有しており、照明光を拡散的に反射して第１基板に
入射する。あるいは、前記導光板の各段差部は傾斜の角
度を変えて形成されており、照明光を傾斜の角度に応じ
て反射し第１基板にそれぞれ異なる角度で入射する様に
してもよい。又好ましくは、前記導光板は帯状に分割さ
れた台状部及び各台状部の間に位置する傾斜した段差部
を有しており、且つ各台状部は湾曲したレンズ面を有し
ており、該光源から発した照明光を各段差部で反射して
第１基板に入射するとともに、第２基板から反射した照
明光を各台状部のレンズ面から出射する。

【０００９】本発明によれば、反射型のパネルの表面
に、導光板を配置するとともに、その端部に光源を配置
している。暗い環境下では、光源を点灯し導光板を介し
て照明光をパネル側に入射して画像を写し出す。明るい
環境下では光源を消灯し、透明な導光板を介して直接外
光を利用し画像を写し出す。導光板は基本的に透明であ
り、明るい環境下でも画像を観察する際何ら障害となら
ない。この様に、本発明によれば、必要な時だけ光源を
点灯すればよく、ディスプレイ全体としての消費電力を
大幅に削減可能であり、携帯用機器のディスプレイに好
適である。なお、本発明に係る構造に代え、平面型の背
面光源をパネルの背面に配置して暗い環境下での補助的
な照明を行なう構造も考えられる。しかしながら、この
場合にはパネルに組み込まれた光反射層に背面からの照
明光を正面に透過する為の開口を設けるか、あるいは光
反射層を半透鏡構造にする必要がある。これでは、光反
射層の反射効率が悪く、明るい環境下での表示画像の明
度が犠牲になってしまう。本発明では、明るい環境下で
の表示明度を何ら犠牲にすることなく、暗い環境下での
補助照明を提供することが可能である。

【００１０】又、本発明によれば、光源から発した照明
光の利用効率を改善し且つ画質を高める為に種々の工夫
がなされている。例えば、導光板と第１基板との間にマ
ッチング用の介在層を充填し、導光板と第１基板の界面
における照明光の不要反射を抑制している。又、光源と
導光板の端部との間にコリメータレンズなどの集光手段
を装着して、照明光を効率よく導光板に入射している。
又、光源と導光板との間に偏光板を挿入し、導光板の内
部における照明光の不要散乱を抑制している。更には、
導光板の段差部を湾曲した傾斜面とすることにより、照
明光を拡散的に第１基板に入射し、視角特性を改善して
いる。あるいは、各段差部は傾斜角度を変えて形成され
ており、照明光を異なった角度で第１基板に入射し、視
角特性を改善することも可能である。更には、導光板の
帯状に分割された平面部（台状部）に湾曲したレンズ面
を形成することで、マイクロレンズを設けている。この
マイクロレンズは導光板の周期的なプリズム構造に起因
する干渉縞を抑制することができ、良質な表示が可能に
なる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る反射型表
示装置の第１実施形態を示す模式的な部分断面図であ
る。図示する様に、本反射型表示装置は、基本的な構成
としてパネル０と導光板２０と光源３０とを備えてい
る。パネル０は外光の入射側に位置する透明な第１基板
１、所定の間隙を介して第１基板１に接合し反射側に位
置する第２基板２、両基板１，２の間隙に保持された電
気光学物質及び第１基板１と第２基板２の夫々に形成さ
れ電気光学物質に電圧を印加する電極１０，１１を備え
ている。導光板２０は例えばアクリル樹脂など透明材料
の射出成型品からなり、第１基板１の外側に配されてい
る。なお、本実施形態では導光板２０と第１基板１は別
体構造であるが、両者を一体的に成型してもよい。光源
３０は導光板２０の端部に配され、必要に応じて照明光
を発生する。この光源３０は例えば冷陰極管からなり、
所謂エッジライトと呼ばれる。このエッジライトの照明
効率を改善する為、円筒型の光源３０の後に反射鏡３１
が配されている。係る構成において、導光板２０は、通
常外光を透過して第１基板１に入射し且つ第２基板２か
ら反射した外光を出射する一方、必要に応じ照明光を導
光して第１基板１に入射し且つ第２基板２から反射した
照明光を出射する。

【００１２】本実施形態では、この導光板２０は帯状に
分割された平面部２２及び各平面部２２の間に位置する
傾斜した段差部２１を有しており、光源３０が位置する
端部から前方に向って段階的に厚みが減少している。導
光板２０は前方に向って水平方向に導かれた照明光を各
段差部２１で全反射して第１基板１に入射するととも
に、第２基板２から反射した照明光を各平面部２２から
出射する。導光板２０の段差部２１は、平面部２２に対
して４０°ないし５０°の範囲で傾斜している。図で
は、この傾斜角をθで表わしている。図１は暗い環境下
における反射型表示装置の使用状態を表わしており、エ
ッジライトを構成する光源３０は点灯されている。光源
３０から発した照明光は導光板２０を介してパネル０を
照明する。即ち、導光板２０の内部を水平方向に進行す
る照明光は傾斜している段差部２１で全反射され、パネ
ル０に入射する一方、第２基板２側から反射した照明光
は導光板２０の平面部２２から出射される。

【００１３】パネル０はホストとなる液晶４にゲストと
なる二色性色素５を添加したゲストホスト液晶層３を電
気光学物質として用いている。ただし、本発明はゲスト
ホスト液晶層に限られるものではなく他の材料を電気光
学物質として用いることも可能である。パネル０は光反
射層８と四分の一波長板層９を備えている。光反射層８
は第２基板２側に位置し外光を散乱反射する。四分の一
波長板層９はゲストホスト液晶層３と光反射層８の間に
介在する。以下、このパネル０の構造を詳細に説明す
る。ゲストホスト液晶層３はネマティック液晶４と二色
性色素５の混合物からなり、上下の配向膜６，７によ
り、ホモジニアスに整列されている。又、両基板１，２
の間隙内には光反射層８が第２基板２側に位置して設け
られている。更に、ゲストホスト液晶層３と光反射層８
の間に四分の一波長板層９が介在している。第１基板１
側及び第２基板２側に夫々ゲストホスト液晶層３に電圧
を印加する電極１０，１１が形成されている。本実施形
態では、上側の電極１０が第１基板１の内表面に形成さ
れ、下側の電極１１が第２基板２の内表面に形成されて
いる。

【００１４】光反射層８は表面に凹凸を有し光散乱性を
備えている。従って、ペーパーホワイトの外観を呈し表
示背景として好ましいばかりでなく、入射光を比較的広
い角度範囲で反射する為、視野角が拡大し表示が見やす
くなるとともに広い視角範囲で表示の明るさが増す。本
実施形態では光反射層８と四分の一波長板層９との間に
凹凸を埋める透明な平坦化層１２が介在している。四分
の一波長板層９は平坦化層１２の表面に沿って一軸配向
された高分子液晶材料１３からなる。なお、高分子液晶
材料１３を一軸配向させる為、平坦化層１２と四分の一
波長板層９との間に下地配向膜１４が設けられている。
光反射層８は凹凸が形成された樹脂膜１５とその表面に
成膜されたアルミニウムなどの金属膜１６とからなる。
樹脂膜１５はフォトリソグラフィにより凹凸がパタニン
グされた感光性樹脂膜である。

【００１５】第２基板２の表面に形成された感光性樹脂
膜１５は例えばフォトレジストからなり、基板表面に全
面的に塗布される。これを所定のマスクを介して露光処
理し例えば円柱状にパタニング加工する。次いで加熱し
てリフローを施せば凹凸形状が安定的に形成できる。こ
の様にして形成された凹凸形状の表面に所望の膜厚で良
好な光反射率を有するアルミニウムなどの金属膜１６を
形成する。凹凸の深さ寸法を数μｍに設定すれば、良好
な光散乱特性が得られ、光反射層８は白色を呈する。光
反射層８の表面には平坦化層１２が形成され凹凸を埋め
ている。平坦化層１２はアクリル樹脂など透明な有機物
を用いることが好ましい。この平坦化層１２を介在させ
ることで、下地配向膜１４の成膜及びラビング処理が安
定に行なえる。この為、四分の一波長板層９が精度よく
形成できる。四分の一波長板層９の上には配向膜７が形
成されている。第２基板２側に形成された配向膜７と第
１基板１側に形成された配向膜６とでゲストホスト液晶
層３をホモジニアス配向（水平配向）させている。な
お、これに代えてゲストホスト液晶層３をホメオトロピ
ック配向（垂直配向）してもよい。

【００１６】続いて、この反射型ゲストホスト液晶表示
装置を用いて白黒表示を行なう場合の動作について簡潔
に説明する。電圧無印加状態では、ネマティック液晶４
は水平に配向しており、二色性色素５も同様に配向す
る。上側の第１基板１から入射した照明光がゲストホス
ト液晶層３に進むと、照明光の内二色性色素５の分子の
長軸に対して平行な振動面を持つ成分が二色性色素５に
よって吸収される。又、二色性色素５の分子の長軸方向
に対して垂直な振動面を持つ成分はゲストホスト液晶層
３を通過し、下側の第２基板２の表面に形成された四分
の一波長板層９で円偏光とされて、光反射層８で反射す
る。この時、反射光の偏光が逆回りとなり、再び四分の
一波長板層９を通過し、二色性色素５の分子の長軸方向
に対して平行な振動面を持つ成分となる。この成分は二
色性色素５によって吸収されるのでほぼ完全な黒色表示
となる。一方、電圧印加時にはネマティック液晶４は電
界方向に沿って垂直に配向し、二色性色素５も同様に配
向する。上側の第１基板１側から入射した照明光は二色
性色素５によって吸収されずにゲストホスト液晶層３を
通過し、更に四分の一波長板層９で実質的な影響を受け
ることなく光反射層８で反射する。反射光は再び四分の
一波長板層９を通過し、ゲストホスト液晶層３で吸収さ
れずに出射する。従って白色表示となる。

【００１７】図２は、図１に示した反射型ゲストホスト
液晶表示装置の明るい環境下における使用状態を示して
いる。明るい環境下では、自然光などの外光が充分にあ
る為、これを利用して表示を行なう。従って、光源３０
は消灯する。これにより、ディスプレイ全体としての消
費電力を削減可能である。導光板２０は観察者側から入
射する外光をそのまま透過して第１基板１に入射し、且
つ第２基板２から反射した外光を平面部２２から出射す
る。導光板２０は基本的に透明であり、何ら表示を観察
する上で障害とならない。

【００１８】図３は導光板２０の光学的な機能を模式的
に表わした説明図である。（Ａ）に示す様に、導光板２
０の端部から水平方向に沿って導入された照明光は段差
部２１によりほぼ直角に全反射され、パネル０側に導か
れる。段差部２１の傾斜角θを適切な値に設定すること
で、光漏れを起こすことなく照明光のほぼ全量をパネル
０側に導くことが可能である。この傾斜角θは導光板２
０を構成する透明材料の屈折率に依存しており、一般に
４０°ないし５０°の範囲で設定される。

【００１９】（Ｂ）に示す様に、段差部２１を介してパ
ネル０側に導入された照明光は、パネル０により反射さ
れ導光板２０の平面部２２から出射する。この場合、導
光板２０の平面部２２に立てた法線と反射光との成す角
φが導光板２０の屈折率によって決まる全反射角以下と
なる様に、段差部２１の傾斜角θを設定することが好ま
しい。この様にすれば、照明光のほぼ全量が全反射を受
けることなく導光板２０の平面部２２から外部に出射
し、照明効率がよくなる。一般に、この様な条件を満た
す為段差部２１の傾斜角θは４０°ないし５０°に設定
される。

【００２０】図４は、本発明に係る反射型表示装置の第
２実施形態を示す模式的な部分断面図である。本実施形
態も、基本的に導光板とパネルとを重ねたフラット構造
となっている。特徴事項として、パネルはアクティブマ
トリクス型の構成となっている。上側の基板１０１は導
光板に接して入射側に位置し、ガラスなどの透明基材か
らなる。一方、下側の基板１０２は反射側に位置し、必
ずしも透明材料を用いる必要はない。一対の基板１０
１，１０２の間隙にはゲストホスト液晶層１０３が保持
されている。このゲストホスト液晶層１０３は負の誘電
異方性を有するネマティック液晶１０４を主体とし、且
つ二色性色素１０５を所定の割合で含有している。上側
の基板１０１の内表面には対向電極１０６と配向膜１０
７が形成されている。更に、カラーフィルタ１５０も形
成されている。配向膜１０７は例えばポリイミドフィル
ムからなり、ゲストホスト液晶層１０３を垂直配向して
いる。下側の基板１０２には少くとも、薄膜トランジス
タ１０８からなるスイッチング素子と光反射層１０９と
四分の一波長板層１１０と画素電極１１１とが形成され
ている。四分の一波長板層１１０は薄膜トランジスタ１
０８や光反射層１０９の上方に成膜されており、且つ薄
膜トランジスタ１０８に連通するコンタクトホール１１
２が設けられている。画素電極１１１はこの四分の一波
長板層１１０の上にパタニングされている。従って、画
素電極１１１と対向電極１０６との間でゲストホスト液
晶層１０３に充分な電界を印加することが可能である。
この画素電極１１１は四分の一波長板層１１０に開口し
たコンタクトホール１１２を介して薄膜トランジスタ１
０８に電気接続している。

【００２１】以下、個々の要素について具体的な説明を
加える。本実施形態では、四分の一波長板層１１０は一
軸配向した高分子液晶膜で構成されている。この高分子
液晶膜を一軸配向する為下地配向膜１１３が用いられて
いる。薄膜トランジスタ１０８及び光反射層１０９の凹
凸を埋める為平坦化層１１４が介在しており、上述した
下地配向膜１１３はこの平坦化層１１４の上に形成され
る。そして、四分の一波長板層１１０もこの平坦化層１
１４の表面に成膜されている。この場合、画素電極１１
１は四分の一波長板層１１０及び平坦化層１１４を貫通
して設けたコンタクトホール１１２を介して薄膜トラン
ジスタ１０８に接続することになる。光反射層１０９は
個々の画素電極１１１に対応して細分化されている。個
々に細分化された部分は対応する画素電極１１１と同電
位に接続されている。係る構成により、光反射層１０９
と画素電極１１１との間に介在する四分の一波長板層１
１０や平坦化層１１４に不要な電界が加わることがな
い。光反射層１０９は図示する様に散乱性の反射面を備
えており、入射光の鏡面反射を防止して画質の改善を図
っている。画素電極１１１の表面を被覆する様に配向膜
１１５が形成されており、ゲストホスト液晶層１０３に
接してその配向を制御している。本実施形態では、この
配向膜１１５は対向する配向膜１０７と一緒になって、
ゲストホスト液晶層１０３を垂直配向している。最後
に、薄膜トランジスタ１０８はボトムゲート構造を有し
ており、下から順にゲート電極１１６、ゲート絶縁膜１
１７、半導体薄膜１１８を重ねた積層構造を有してい
る。半導体薄膜１１８は例えば多結晶シリコンからな
り、ゲート電極１１６と整合するチャネル領域は上側か
らストッパ１１９により保護されている。係る構成を有
するボトムゲート型の薄膜トランジスタ１０８は層間絶
縁膜１２０により被覆されている。層間絶縁膜１２０に
は一対のコンタクトホールが開口しており、これらを介
してソース電極１２１及びドレイン電極１２２が薄膜ト
ランジスタ１０８に電気接続している。これらの電極１
２１及び１２２は例えばアルミニウムをパタニングした
ものである。ドレイン電極１２２は光反射層１０９と同
電位になっている。又、画素電極１１１は前述したコン
タクトホール１１２を介してこのドレイン電極１２２と
電気接続している。一方、ソース電極１２１には信号電
圧が供給される。

【００２２】図７は、本発明に係る反射型表示装置の第
３実施形態を示す模式的な断面図である。基本的な構成
は図１に示した第１実施形態と同様であり、対応する部
分には対応する参照番号を付してある。特徴事項とし
て、導光板２０とパネル０の第１基板１は透明な介在層
４０を介して互いに接合している。介在層４０の屈折率
を適切に設定して導光板２０と第１基板１の界面におけ
る照明光及び外光の不要な反射を抑制する。介在層４０
は例えば接着性を備えた透明な樹脂を用いることができ
る。パネル０の第１基板１の表面に透明な樹脂を塗工
し、これに重ねて導光板２０を接着する。不要反射を抑
制する為には光学的なマッチングを取る必要があり、介
在層４０を構成する樹脂の屈折率は導光板２０及び第１
基板１の屈折率とほぼ同等になる様に選択される。例え
ば、第１基板１がガラスからなる時、介在層４０を構成
する樹脂の屈折率は１．５程度に設定される。又、導光
板２０とパネル０を貼り合わせる際両者の間に気泡を閉
じ込めない為、樹脂は比較的低粘度のものがよく、例え
ば１０００ＣＰ程度の粘度に調節される。

【００２３】介在層４０の材質を代えて画質や加工性の
評価を行なった。まず、参考例としてパネル０の上に空
気を介して導光板２０を直接配置した。この場合、光源
３０から発した照明光がパネル０側に垂直入射する際、
導光板２０の下面と空気層との界面及び空気層と第１基
板１の上面との界面で反射される。この不要な反射光は
照明光の１０％程度に及ぶ。この不要反射光の強度はパ
ネル０の第２基板２側から反射する光の量とほぼ同等で
ある為、表示コントラストを極端に低下させてしまう。
実際、この場合の表示コントラストは０に近くパネル０
に写された画像を明瞭に視認することができなかった。
次に、導光板２０とパネル０との間に介在層４０として
水を導入した。即ち、屈折率が１．３３の水を毛細管現
象を利用して導光板２０とパネル０との間に充填して、
両者を光学的に接合した。その結果、導光板２０とパネ
ル０との界面における不要反射が大幅に減少し、充分に
画像の観察が可能なコントラストを実現した。更に、紫
外線硬化型のエポキシ樹脂を導光板２０とパネル０との
間に充填してみた。このエポキシ樹脂の屈折率は１．５
６であり、不要な表面反射をほとんど除去することがで
きた。これにより、実用に耐えるレベルの高コントラス
トを有する表示装置が得られた。但し、このエポキシ樹
脂の粘度が５０００ＣＰ程度であり比較的高い為、導光
板２０とパネル０との間に均一に充填することが困難で
あった。更に、粘度が１０００ＣＰ程度の紫外線硬化型
エポキシ樹脂を導光板２０とパネル０との間に充填して
みた。このエポキシ樹脂は比較的低粘度であり且つ高屈
折率を有する為導光板２０とパネル０との界面に均一に
充填することができるとともに不要反射をほぼ完全に抑
制することができた。

【００２４】図８は、図７に示した導光板２０の具体的
な構成を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面
図、（Ｃ）は拡大断面図である。シート状の導光板２０
はその下面部２８を介してパネル０に接着される。この
際、接着用の樹脂が導光板２０の端部２５、上面部２
６、側面部２７に付着すると、その光学的な機能が損な
われる。そこで、紫外線硬化型の樹脂を用いて導光板２
０とパネル０を接着する際、あらかじめ導光板２０の端
部２５、上面部２６、側面部２７をテープなどで被覆し
保護しておくことが好ましい。紫外線を照射して導光板
２０とパネル０を互いに接着した後、テープを剥離する
ことにより接着用の樹脂の不要な付着を防ぐことができ
る。接着後、導光板２０とパネル０は互いに一体化され
る。

【００２５】実際、導光板をパネルの前面に設置した場
合、導光板とパネルの間に空気層が介在すると、空気と
導光板間及び空気とパネル間の屈折率の不一致のため、
入射光が１０％近く反射される。この反射光はパネルの
電気光学的なスイッチングとは関係がないため、反射型
表示装置のコントラストを著しく低下させてしまう。そ
こで、上述した第３実施形態では、この界面反射を防ぐ
ため、導光板とパネル間を屈折率が両方に近い透明な樹
脂で接着している。しかし、導光板とパネルを互いに接
合するとき、余分な接着剤が両者の隙間から外部に溢れ
出す可能性があり、他の部品に付着すると反射型表示装
置の外観特性が悪くなる場合もある。そこで、接着剤の
溢れ出しを防ぐ構造を以下に説明する。図９は改良した
導光板の平面図であり、図１０は同じく側面図である。
導光板２０は、大きさが９０×１２０ｍｍで厚みが３．
０ｍｍのアクリル板を、１３５°の傾斜を持つダイヤモ
ンドカッターで研削加工したものである。これにより、
導光板２０の表面に周期２００μｍで傾斜角が４５°の
段差部２１が形成される。隣り合う段差部２１の間に平
面部２２が形成されている。この平面部２２は僅かに傾
斜しており、導光板２０は全体として一定の厚みとなっ
ている。この研削加工を行う前に、アクリル板の裏面に
溝２９を２本形成してある。各溝２９は段差部２１と平
行であり、１本は光源と近い方に配され、他の１本は光
源と反対側に配されている。溝２９は導光板２０の端部
から例えば１ｍｍ離れた場所に形成され、幅寸法は例え
ば１ｍｍで深さ寸法は例えば０．２ｍｍである。

【００２６】図１１は、図９及び図１０に示した導光板
２０をパネル０に接合し、反射型表示装置を組み上げた
状態を模式的に表している。屈折率が１．５０の接着剤
４０ａを用いて導光板２０の裏面をパネル０の表面に接
着してある。前述したように、パネル２０の裏面には２
本の溝２９が予め形成されている。導光板２０の端部に
光源３０を配するとともに、この光源３０を反射鏡３１
で一部覆ってある。光源３０としては長手形状の冷陰極
管を用いることができる。導光板２０の表面側には傾斜
角が４５°の段差部２１と、平面部２２とが形成されて
いる。又、光源３０に近接した周辺部には拡散領域２０
ｚも形成されている。光源３０から発した照明光は導光
板２０の表面に形成された段差部２１で全反射され、導
光板２０の下方に位置するパネル０に導かれる。従っ
て、暗い環境下でも光源３０の照明により、パネル０の
画像を映し出すことができる。尚、拡散領域２０ｚは光
源３０から発した照明光のうち比較的入射角の高い斜行
成分を拡散吸収して、パネル０に対する照明光の強度を
均一化するために形成されている。本実施例の特徴は、
導光板２０の裏面に溝２９を形成し、導光板２０の裏面
とパネル２０の表面を互いに接合する際、接着剤４０ａ
（接着性を備えた透明な樹脂）の溢れ出しを溝２９で防
ぐことである。

【００２７】図１２は、導光板２０とパネル０を互いに
接合するための加工方法を示す模式図である。前述した
ように、導光板２０の裏面に予め２本の溝２９を形成し
ておく。次に、導光板２０の裏面又はパネル０の表面の
少くとも一方に、接着剤４０ａを印刷等により塗布す
る。その後、導光板２０とパネル０を重ね合わせた状態
で、加圧ローラ９０により加圧して、導光板２０とパネ
ル０を互いに接合する。必要に応じ、接着剤４０ａを硬
化するため加熱処理を行なう。このように、裏面溝２９
が形成された導光板２０を用いることによって、導光板
２０をパネル０の表面に接合する際、接着剤４０ａの外
部溢れがなくなり、接着工程における製造歩留りの低下
を防ぐことが可能になった。

【００２８】図１３は、本発明に係る反射型表示装置の
第４実施形態を示す模式的な断面図である。基本的な構
成は図４に示した第２実施形態と同様であり対応する部
分には対応する参照番号を付して理解を容易にしてい
る。特徴事項として、本実施形態は光源３０から発散し
た照明光を平行化して導光板２０の端部に垂直入射させ
る集光手段を備えている。本例ではこの集光手段はコリ
メータレンズ５０からなる。光源３０は長手形状の蛍光
管などからなり、導光板２０の端部２５に対面して配置
されている。コリメータレンズ５０も長手形状を有して
おり、光源３０と導光板２０との間に配されている。な
お、このコリメータレンズ５０は光源３０とともにカバ
ー３０ａの中に収納されている。集光手段としてはコリ
メータレンズ５０の他、光源３０の背面に配される放物
面反射鏡を用いることもできる。

【００２９】図１４は、図１３に示した反射型表示装置
の一画素分を拡大表示した部分断面図である。上側の基
板１０１の外表面に導光板２０が取り付けられている。
上側の基板１０１と下側の基板１０２との間に二色性色
素１０５を含有したネマティック液晶１０４からなるゲ
ストホスト液晶層が保持されている。ゲストホスト液晶
層は上側の基板１０１に形成された対向電極１０６と下
側の基板１０２に形成された画素電極１１１との間に生
じる電界に応答して駆動される。下側の基板１０２には
偏光変換機能を有する四分の一波長板層１１４や拡散機
能を有する光反射層１０９が形成されている。光反射層
１０９は凹凸を有する樹脂膜１０９ｂの上に成膜された
アルミニウムなどの金属膜１０９ａからなる。なお、樹
脂膜１０９ｂの凹凸を調整する為に薄く樹脂膜１０９ｃ
が塗布されている。画素電極１１１は中間電極１１２ａ
を介して金属膜１０９ａに電気接続している。この金属
膜１０９ａは画素電極１１１と対応して細分化されてお
り、薄膜トランジスタ１０８のドレイン電極１２２に電
気接続している。なお、この薄膜トランジスタ１０８は
ダブルゲート構造を有しており一対のゲート電極１１６
を備えている。又、補助容量Ｃｓがこの薄膜トランジス
タ１０８に接続している。ゲート電極１１６と半導体薄
膜１１８の間に介在するゲート絶縁膜１１７ａ，１１７
ｂは二層構造となっている。又層間絶縁膜１２０ａ，１
２０ｂも二層構造となっている。

【００３０】図１５は、第４実施形態の全体構成を示す
模式的な斜視図である。パネル１００の上に導光板２０
が載置されている。導光板２０の端部２５に接してカバ
ー３０ａが取り付けられている。このカバー３０ａの内
部には蛍光管などの光源とコリメータレンズが収納され
ている。図１６に示す様にコリメータレンズ５０は長手
形状を有している。即ち、円柱をその端面と垂直方向に
切断した形状を有している。蛍光管はコリメータレンズ
の曲面側と対面して平行に設置される。コリメータレン
ズ５０は平面側で導光板２０の端面２５に接する。

【００３１】図１７は導光板２０の光学的な機能説明図
である。図示する様に、導光板２０はコリメータレンズ
５０と接する側が大きな厚みを有し、前方に向って厚み
が減少しており、所謂楔型となっている。導光板２０の
傾斜した上面には微細な溝がストライプ状に形成されて
おり、段差部２１を構成する。光源３０から発散した照
明光はコリメータレンズ５０で平行化された後、各段差
部２１で全反射され、パネル（図示せず）に効率的に入
射される。パネルから反射した光は主として平面部２２
を介して観察者側に出射する。段差部２１の傾斜角は４
２°に設定されている。導光板２０がガラスからなる場
合その屈折率は１．５である。平行化された照明光は段
差部２１で全反射し、パネル内に進入する。導光板２０
とパネルの界面に空気が介在している場合、パネルに対
する照明光の入射角は４．５°になる。あるいは、導光
板２０を屈折率１．４の透明樹脂材料で形成した場合、
全反射角は４５°になる。これに合わせて段差部２１の
傾斜角を４５°に設定すれば、コリメータレンズ５０で
平行化された照明光は段差部２１で全反射された後、パ
ネルにほぼ垂直に入射する。これにより、ゲストホスト
液晶層の二色比を有効に表示コントラストに反映するこ
とが可能である。係る構成を有する導光板は例えばスタ
ンパを用いて樹脂材料で加工すれば、安価に製造可能で
ある。又、パネル側の画素配列ピッチに応じて段差部２
１の配列ピッチを設計すれば、両者の間に生じるモアレ
を最小化することができる。

【００３２】図１８は、本発明に係る反射型表示装置の
第５実施形態を示す模式的な部分断面図である。基本的
には、図１に示した第１実施形態と同様であり対応する
部分には対応する参照番号を付して理解を容易にしてい
る。特徴事項として、本実施形態は光源３０と導光板２
０との間に偏光板６０が介在しており、光源３０から発
した無偏光の照明光を直線偏光に変換して導光板２０の
端面２５に導入する。係る構成により、導光板２０の内
部における照明光の不要な散乱を抑制することが可能に
なり、表示コントラストの改善に寄与できる。好ましく
は、偏光板６０は照明光を導光板と平行又は垂直な直線
偏光に変換する。一方、パネル０に保持された電気光学
物質は液晶を含むゲストホスト液晶層３を用いている。
液晶は直線偏光に変換された照明光の偏光方向と平行又
は直交する配向方向に制御されており、ゲストホスト液
晶層３の二色比を高めることが可能であり、表示コント
ラストの向上に寄与する。切削加工などで導光板２０に
段差部２１を形成した場合、一般的に導光板２０内に残
留歪みが発生する。これにより、導光板２０の内部に一
軸異方性が生じ、複屈折を呈する領域が存在する様にな
る。この複屈折領域に照明光が入射すると散乱を受け
る。散乱光はパネル０の光学的なスイッチングに関係し
ないので、その存在はパネル０の表示コントラストを低
下してしまう。そこで、コントラストを改善する為偏光
板６０を光源３０と導光板２０との間に設置した。導光
板２０の残留歪みとの関係から、照明光の直線偏光方向
が導光板２０と平行若しくは垂直の場合散乱光が極小と
なる。又、液晶の配向方向を直線偏光と平行若しくは直
交する様に制御することで、液晶のスイッチング効果を
最大限に引き出すことができ、その分表示コントラスト
の改善につながる。

【００３３】図１９は本発明に係る反射型表示装置の第
６実施形態を表わしている。（Ａ）は本実施形態の要部
となる導光板の形状を表わし、（Ｂ）は比較例となる導
光板の形状を表わしている。（Ａ）に示す様に、本実施
形態に係る段差部２１は湾曲した傾斜面を有しており、
照明光を拡散的に反射してパネル（図示せず）の第１基
板に入射する。図示の例では、各段差部２１は円弧形状
に湾曲した傾斜面を有しており、傾斜角は４０°から５
０°の範囲で変化している。なお、段差部の高さ寸法は
６μｍであり、各段差部２１の配列ピッチは１１８μｍ
である。但し、これらの寸法は一例に過ぎない。本実施
形態では段差部２１に曲率を付け、パネルに対する照明
光の入射角を−５°から＋５°の範囲で連続的に変化さ
せている。即ち、段差部に付けられた円弧湾曲面の接線
方向の角度は４０°から５０°の間で変化する。これに
より、パネルには拡散照明光が入射することになり、正
面反射を抑制している。この為、正面から画像を観察し
た場合のぎらつきを抑えることができる。

【００３４】（Ｂ）に示す比較例では、段差部が傾斜角
４５°の平面となっている。光源から発した照明光は導
光板２０の内部をその底面と平行な方向に進み、４５°
の傾斜角を有する段差部２１で全反射され直下に配置さ
れているパネルに垂直に入射する。この場合、パネルの
正面から画像を観察すると垂直入射した平行照明光とパ
ネルからの反射光が相互に干渉し、画面にぎらつきが現
れる。

【００３５】図２０は湾曲面の付された段差部２１の切
出口を模式的に表わしている。段差部２１の湾曲面は半
径Ｒ＝４８．６μｍの円周上に位置する。この円周から
ｘ方向及びｙ方向ともに３１．２５μｍの部分で円弧を
切り出すことにより、傾斜角が４０°から５０°の範囲
で変化する湾曲面が得られる。この様な円弧を有する段
差部を形成する為には、例えば楔型の導光板の表面をダ
イヤモンドカッターでストライプ状に切削すればよい。
あるいは、ダイヤモンドカッターで原盤を切削した後、
これをスタンパとして実際の導光板を量産する様にして
もよい。

【００３６】図２１は第６実施形態の変形例を表わして
いる。本例では各段差部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄは傾斜の角度を変えて形成されており、照明光を傾斜
の角度に応じて反射しパネル側にそれぞれ異なる角度で
入射する。係る構成でも、第６実施例と同様の効果を得
ることができる。

【００３７】前述した様に、反射型表示装置は消費電力
が少なくて済み、情報端末のディスプレイとして期待さ
れている。ただし、バックライトを用いた透過型表示装
置とは異なり、反射型表示装置は暗い環境では画面を見
ることができない。この問題を解決する為本発明では導
光板を用いている。図２２に、本発明に係る導光板の典
型的な構造を示す。再三説明した様に、この導光板２０
は反射型パネルの前面側ガラス基板の表面に設置され
る。導光板２０は例えば４５度の傾斜面を有する段差部
２１と、パネルのガラス基板に平行な平面部２２とで構
成されており、周期構造を有するプリズムシートとなっ
ている。

【００３８】図２３は、図２２に示したプリズムシート
の使用方法を模式的に表わしている。導光板２０の端面
２５の近傍には冷陰極管などからなる光源が配されてい
る。冷陰極管から発生した照明光は端面２５から水平に
入射し、４５°の傾斜面を有する段差部２１により垂直
下方にほぼ全反射する。この反射光により反射型パネル
０を前面側から照明することができる。明るい場所では
環境照明で画面を観察する一方、暗い環境では冷陰極管
を点灯してパネル０を照明し画面を観察可能にする。こ
の様に冷陰極管及び導光板を用いることにより、低消費
電力の特徴を維持しながら、いかなる環境でも使用でき
る反射型表示装置が得られる。しかしながら、実際に図
１８に示した導光板２０を反射型パネル０の前面に設置
すると、場合によっては導光板（プリズムシート）の周
期構造に起因して干渉縞が発生し、画面が見にくくなる
ことがある。光源から発した照明光は導光板２０により
垂直下方に反射される時、導光板２０の周期構造に起因
して回折を受け、０次光に加えて１次光、２次光・・・
などが生じる。第２基板２により反射した照明光は再び
導光板２０を通過するが、この時にも回折を受け０次
光、１次光・・・が発生する。２回の回折により生じた
０次光や１次光が互いに干渉し、明暗の縞模様が画面に
重なって視認される場合がある。これにより、ディスプ
レイの見やすさが若干損なわれることがある。特に、パ
ネル０の正面から光源とは反対側に傾いた位置で画面を
観察すると、干渉縞が目立つ様になる。即ち、段差部２
１の傾斜面と対向する側に観察者の視線が傾斜すると干
渉縞が目立つ様になる。視線の傾きが大きくなる程干渉
縞がより鮮明になる。

【００３９】図２４は、本発明の第７実施形態を表わし
ており、上述した欠点を改善する為に用いられる導光板
の構造を示している。図示する様に、本導光板２０は帯
状に分割された台状部２２ｍ及び各台状部の間に位置す
る傾斜した段差部２１を有している。図２４に示した台
状部２２ｍは図２２に示した平面部２２に対応する部分
である。本実施例では、各台状部２２ｍは平坦面ではな
く湾曲したレンズ面を有している。本導光板２０は光源
から発した照明光を各段差部２１で反射してパネルの第
１基板に入射するとともに、第２基板から反射した照明
光を各台状部２２ｍのレンズ面から出射する。導光板２
０は例えば９０ｍｍ×１２０ｍｍの面寸法を有してい
る。光源に対面する導光板２０の端面２５は例えばＨ＝
３．２ｍｍの厚み寸法を有している。この厚み寸法は光
源から離れるに従って徐々に薄くなり、先端部では例え
ば０．２ｍｍの厚み寸法となる。導光板２０は例えば透
明なアクリル板を加工して得られる。段差部２１は１３
５度の傾斜を持つダイヤモンドカッターでアクリル板を
機械加工することにより形成できる。この様にして加工
される導光板はアクリル板の底面と４５度の傾斜を成す
段差部２１と、各段差部の間に位置する台状部２２ｍと
で構成される。各段差部２１の配列周期Ｌは例えば１２
０μｍである。特徴事項として、台状部２２ｍを加工す
る際、半径Ｒ＝１ｍｍの窪みを有するダイヤモンドカッ
ターを用いてアクリル板を切削している。係るカッター
を用いることにより台状部２２ｍの表面は湾曲したレン
ズ面に加工される。最終的に、導光板２０の表面構造は
各段差部２１に対応したマイクロプリズムと各台状部２
２ｍに対応したマイクロレンズとで構成されることにな
る。係る構造を有する導光板を用いることにより、反射
型パネルに対して干渉縞が生じない前方照明を行うこと
ができる。

【００４０】図２５は、図２４に示した導光板の使用方
法及び機能を模式的に表わしている。反射型パネル０の
前面に透明な接着剤などからなる介在層４０を介して導
光板２０が固定されている。前述した様に、導光板２０
は４５度の傾斜面を有する段差部２１が例えば１２０μ
ｍ周期で配列されている。隣り合う段差部２１の間には
台状部２２ｍが配されている。図では理解を容易にする
為台状部２２ｍの機能を模式的にマイクロレンズＭＬで
表わしている。導光板２０の端面部２５に隣接して冷陰
極管などからなる光源（図示せず）が設置されている。
冷陰極管から発した照明光は各段差部２１により垂直下
方に反射され、パネル０を照明する。照明光は第２基板
２により反射され、導光板２０を通過して観察者に到達
する。この様に、暗い環境下では冷陰極管の照明光を利
用してパネル０を観察することができる。なお、介在層
４０に用いる接着剤は導光板２０とパネル０の光学的な
カップリングを良好にする為、例えば屈折率が１．５０
の透明樹脂材料を用いることができる。又、冷陰極管の
照明効率を上げる為ディフレクタを利用してもよい。

【００４１】特徴事項として、周期的に配列した台状部
２２ｍから出射される０次光や１次光などの回折平行光
はマイクロレンズＭＬによりそのフォーカス面に集光さ
れる。これにより、事実上無限遠に位置する観察者は直
接回折光の影響を受けることがなくなる。この様にマイ
クロレンズを備えた導光板を用いることにより干渉縞の
影響を取り除くことが可能になる。図２２に示した導光
板構造では平面部２２が集光機能を有していない為、パ
ネルから出射した平行回折光が無限遠の位置で干渉し明
暗の縞が生じる。これに対し図２４及び図２５に示した
導光板ではマイクロレンズＭＬの機能により明暗の縞が
パネル０の直上数ｍｍの近距離に形成される。従って、
適正観察距離に位置する観察者には回折による明暗縞が
全く視認されることがなくなり、良質な表示が得られ
る。この様に、本実施形態では導光板２０がマイクロプ
リズムに加えてマイクロレンズを備えていることによ
り、周期的なプリズム構造に起因する干渉縞を解消で
き、前方照明でも良質な表示が得られる。

【００４２】図２６は、本発明に係る反射型表示装置の
第８実施形態を示す模式的な部分断面図である。尚、図
１に示した第１実施形態と対応する部分には対応する参
照番号を付して理解を容易にしている。第１実施形態で
はパネル０としてゲストホスト型の液晶パネルを用いた
のに対し、本実施形態ではＴＮ−ＥＣＢ（ＴｗｉｓｔＮ
ｅｍａｔｉｃ−ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの液
晶パネルを用いている。図示するように、本反射型表示
装置は、導光板２０とパネル０とからなる。導光板２０
の表面には段差部２１と平面部２２が形成されている。
導光板２０の裏面はパネル０の表面に重ねられている。
パネル０の表面には偏光板７０と四分の一波長板８０が
配されている。パネル０は外光の入射側に位置する透明
なガラス等からなる第１基板１に、所定の間隙を介して
反射側に位置する第２基板２を接合したものである。両
基板１，２の間隙にはネマティック液晶層３ａが保持さ
れている。その液晶分子４は上下の配向膜６，７によっ
てツイスト配向されている。各基板１，２の内表面には
夫々電極１０，１１が形成されており、画素毎にネマテ
ィック液晶層３ａに電圧を印加する。本実施形態では第
１基板１側に形成された電極１０がストライプ状にパタ
ニングされており、第２基板２に形成された電極１１も
ストライプ状に形成されている。両電極１０，１１は互
いに直交しており、交差部分に画素が規定された、所謂
単純マトリクス型である。偏光板７０及び四分の一波長
板８０はパネル０の第１基板１側に配設されている。係
る構成を有する反射型の液晶表示装置はＴＮ−ＥＣＢ方
式でノーマリホワイトモードである。即ち、電圧を印加
しない時ネマティック液晶層３ａはツイスト配向を維持
して四分の一波長板として機能し、偏光板７０及び四分
の一波長板８０と協働して、外光を通過させて白表示を
行なう。電圧を印加したとき、ネマティック液晶層３ａ
は垂直配向に移行して四分の一波長板としての機能を失
い、偏光板７０及び四分の一波長板８０と協働して外光
を遮断し黒表示を行なう。

【００４３】引き続き図２６を参照して各構成部品を詳
細に説明する。前述したように、パネル０の第１基板１
の表面には偏光板７０が配されている。偏光板７０と第
１基板１との間に四分の一波長板８０が介在している。
この四分の一波長板８０は例えば一軸延伸された高分子
フィルムからなり、常光と異常光との間で四分の一波長
分の位相差を与える。四分の一波長板８０の光学軸（一
軸異方軸）は偏光板７０の偏光軸（透過軸）と４５°の
角度をなすように配されている。外光は偏光板７０を透
過すると直線偏光になる。この直線偏光は四分の一波長
板８０を透過すると円偏光になる。更にもう一度、四分
の一波長板を通過すると直線偏光になる。この場合、偏
光方向は元の偏光方向から９０°回転する。以上のよう
に、四分の一波長板は偏光板と組み合わせることで偏光
方向を回転させることができ、これを表示に利用してい
る。

【００４４】パネル０は基本的に水平配向した誘電異方
性が正のネマティック液晶分子４からなるネマティック
液晶層３ａを電気光学物質として用いている。このネマ
ティック液晶層３ａはその厚みを適当に設定することで
四分の一波長板として機能する。本実施形態ではネマテ
ィック液晶層３ａの屈折率異方性Δｎは０．７程度であ
り、ネマティック液晶層３ａの厚みは３μｍ程度であ
る。従って、ネマティック液晶層３ａのリターデーショ
ンΔｎ・ｄは０．２乃至０．２５μｍとなる。図示する
ように、ネマティック液晶分子４をツイスト配向するこ
とで、上述したリターデーションの値は実質的に０．１
５μｍ（１５０ｎｍ）程度となる。この値は外光の中心
波長（６００ｎｍ程度）のほぼ１／４となり、ネマティ
ック液晶層３ａが光学的に四分の一波長板として機能す
ることが可能になる。ネマティック液晶層３ａを上下の
配向膜６，７で挟持することにより、所望のツイスト配
向が得られる。第１基板１側では配向膜６のラビング方
向に沿って液晶分子４が整列し、第２基板２側では配向
膜７のラビング方向に沿って液晶分子４が整列する。配
向膜６と配向膜７のラビング方向を６０°乃至７０°ず
らすことにより、所望のツイスト配向が得られる。

【００４５】第２基板２側には電極１１の下方に光反射
層８が形成されている。光反射層８は表面に凹凸を有し
光散乱性を備えている。従って、ペーパーホワイトの外
観を呈し表示背景として好ましいばかりでなく、入射光
を比較的広い角度範囲で反射するため、視野角が拡大し
表示が見やすくなるとともに広い視角範囲で表示の明る
さが増す。光反射層８と電極１１との間に凹凸を埋める
透明な平坦化層１２が介在している。光反射層８は凹凸
が形成された樹脂膜１５とその表面に成膜されたアルミ
ニウム等の金属膜１６とからなる。樹脂膜１５はフォト
リソグラフィにより凹凸がパタニングされた感光性の樹
脂膜である。感光性樹脂膜１５は例えばフォトレジスト
からなり、基板表面に全面的に塗布される。これを所定
のマスクを介して露光処理し例えば円柱状にパタニング
する。次いで加熱してリフローを施せば凹凸形状が安定
的に形成できる。このようにして形成された凹凸形状の
表面に所望の膜厚で良好な光反射率を有するアルミニウ
ム等の金属膜１６を形成する。凹凸の深さ寸法を数μｍ
に設定すれば、良好な光散乱特性が得られ、光反射層８
は白色を呈する。光反射層８の表面には平坦化層１２が
形成され凹凸を埋めている。平坦化層１２はアクリル樹
脂等透明な有機物を用いることが好ましい。この平坦化
層１２を介在させることで、電極１１及び配向膜７の形
成が安定に行える。

【００４６】図２７を参照して、図２６に示した反射型
表示装置の動作を詳細に説明する。図中、（ＯＦＦ）は
電圧無印加状態を示し、（ＯＮ）は電圧印加状態を示し
ている。（ＯＦＦ）に示すように、本反射型表示装置は
観察者側から見て順に偏光板７０、四分の一波長板８
０、ネマティック液晶層３ａ、光反射層８を重ねたもの
である。偏光板７０の偏光軸（透過軸）は７０Ｐで表さ
れている。四分の一波長板８０の光学軸８０Ｓは透過軸
７０Ｐと４５°の角度をなす。又、第１基板側の液晶分
子４の配向方向３Ｒは偏光板７０の偏光軸（透過軸）７
０Ｐと平行である。

【００４７】入射光２０１は偏光板７０を通過すると直
線偏光２０２になる。その偏光方向は透過軸７０Ｐと平
行であり、以下平行直線偏光と呼ぶことにする。平行直
線偏光２０２は四分の一波長板８０を通過すると円偏光
２０３に変換される。円偏光２０３は四分の一波長板と
して機能するネマティック液晶層３ａを通過すると直線
偏光になる。但し、直線偏光の偏光方向は９０°回転し
平行直線偏光２０２と直交する。以下、これを直交直線
偏光と呼ぶことにする。直交直線偏光２０３は光反射層
８で反射した後、再び四分の一波長板として機能するネ
マティック液晶層３ａを通過するため、円偏光２０４に
なる。円偏光２０４は更に四分の一波長板８０を通過す
るため元の平行直線偏光２０５になる。この平行直線偏
光２０５は偏光板７０を通過して出射光２０６となり、
観察者に至るため白表示が得られる。

【００４８】（ＯＮ）に示す電圧印加状態では、液晶分
子４はツイスト配向から垂直配向に移行し、四分の一波
長板としての機能が失われる。偏光板７０を通過した外
光２０１は平行直線偏光２０２となる。平行直線偏光２
０２は四分の一波長板８０を通過すると円偏光２０３に
なる。円偏光２０３はネマティック液晶層３ａを円偏光
のまま通過した後、光反射層８で反射され、円偏光２０
４ａのまま、四分の一波長板８０に至る。ここで円偏光
２０４ａは直交直線偏光２０５ａに変換される。直交直
線偏光２０５ａは偏光板７０を通過できないので黒表示
になる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反射型のパネルの上に導光板を配し、且つ導光板の端部
に補助照明用の光源を配している。導光板は通常外光を
透過してパネルに入射し且つパネルから反射した外光を
出射する一方、必要に応じ照明光を導光してパネルに入
射し且つパネルから反射した照明光を出射する。暗い環
境下では光源を点灯することにより、反射型のパネルで
あっても画像が観察できる様にしている。一方、外光が
豊富な明るい環境下では光源を消灯して電力の節約を図
っている。又、本発明によれば、導光板とパネルは透明
な介在層を介して互いに接合しており、介在層の屈折率
を適切に設定して導光板とパネルの界面における照明光
及び外光の不要な反射を抑制する。導光板とパネル間の
屈折率のマッチングを実現した為、昼間など外光の豊富
な環境下では外光を効率よくパネル内に導くことができ
る一方、夜間など照明光を要する場合には不要反射をほ
ぼ完全に抑制することが可能になった。導光板とパネル
を樹脂で接着することで両者を一体化することが可能に
なった。特に、導光板の裏面に溝を設けることで、導光
板の裏面とパネルの表面を互いに接合する際に、接着性
を備えた樹脂が外部に溢れ出すことを防げる。又、本発
明によれば光源から発した照明光を平行化して導光板の
端部に垂直入射させる為にコリメータレンズなどの集光
手段を用いており、照明光の利用効率を大幅に改善する
ことが可能である。又、本発明によれば光源と導光板と
の間に偏光板を介在させることにより、導光板の内部に
おける照明光の不要な散乱を抑制し、表示コントラスト
を改善することが可能になった。加えて、パネル内にも
直線偏光を導入することによりパネル自体の光学的なス
イッチング機能が効率化され、表示コントラストの改善
に繋がった。又、本発明によれば導光板の段差部が湾曲
した傾斜面を有しており、照明光を拡散的に反射してパ
ネル側に入射する。これにより正反射光の強度を弱め表
示画面のぎらつきを抑えることが可能になった。又、本
発明によれば導光板は帯状に分割された台状部及び各台
状部の間に位置する傾斜した段差部を有しており、且つ
各台状部は湾曲したレンズ面を有する。これにより導光
板の周期構造に起因する干渉縞を抑制することができ、
表示画面の品位を改善することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型表示装置の第１実施形態を
示す模式的な部分断面図であり、暗い環境下における使
用状態を表わしている。

【図２】本発明に係る反射型表示装置の第１実施形態の
明るい環境下における使用状態を表わした模式的な部分
断面図である。

【図３】図１及び図２に示した第１実施形態に組み込ま
れる導光板の光学的な機能を表わした説明図である。

【図４】本発明に係る反射型表示装置の第２実施形態を
示す部分断面図である。

【図５】従来の透過型表示装置の一例を示す模式図であ
る。

【図６】従来の反射型表示装置の一例を示す模式図であ
る。

【図７】本発明に係る反射型表示装置の第３実施形態を
示す断面図である。

【図８】第３実施形態に用いられる導光板の形状を示す
模式図である。

【図９】第３実施形態の変形例に用いる導光板を示す平
面図である。

【図１０】同じく導光板の断面図である。

【図１１】図９及び図１０に示した導光板を用いた反射
型表示装置を示す模式的な斜視図である。

【図１２】図１１に示した反射型表示装置の組み立て方
法を示す説明図である。

【図１３】本発明に係る反射型表示装置の第４実施形態
を示す断面図である。

【図１４】本発明に係る反射型表示装置の第４実施形態
の詳細な拡大部分断面図である。

【図１５】第４実施形態の全体構成を示す斜視図であ
る。

【図１６】第４実施形態に用いられるコリメータレンズ
の形状を示す斜視図である。

【図１７】第４実施形態に組み込まれる導光板の光学的
な機能説明図である。

【図１８】本発明に係る反射型表示装置の第５実施形態
を示す部分断面図である。

【図１９】本発明に係る反射型表示装置の第６実施形態
の要部を示す部分断面図である。

【図２０】第６実施形態の説明に供する幾何図である。

【図２１】第６実施形態の変形例を示す部分断面図であ
る。

【図２２】本発明に係る反射型表示装置に用いる導光板
の典型的な構造を示す模式的な断面図である。

【図２３】図２２に示した導光板の使用方法並びに機能
を説明する為の模式図である。

【図２４】本発明に係る反射型表示装置の第７実施形態
の要部を構成する導光板を示す断面図である。

【図２５】図２４に示した導光板の使用方法並びに機能
を説明する為の模式図である。

【図２６】本発明に係る反射型表示装置の第８実施形態
を示す模式的な部分断面図である。

【図２７】第８実施形態に係る反射型表示装置の動作説
明に供する模式図である。

【符号の説明】０・・・パネル、１・・・第１基板、２・・・第２基
板、３・・・ゲストホスト液晶層、８・・・光反射層、
９・・・四分の一波長板層、１０・・・電極、１１・・
・電極、２０・・・導光板、２１・・・段差部、２２・
・・平面部、３０・・・光源、３１・・・反射鏡、４０
・・・介在層、５０・・・コリメータレンズ、６０・・
・偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下幸男東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者藤岡隆之東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外光の入射側に位置する透明な第１基
板、所定の間隙を介して該第１基板に接合し反射側に位
置する第２基板、該間隙内に保持された電気光学物質及
び該第１基板と第２基板の少くとも一方に形成され該電
気光学物質に電圧を印加する電極を備えたパネルと、該第１基板の外側に配された透明な導光板と、該導光板の端部に配され必要に応じて照明光を発生する
光源とを有する反射型表示装置であって、前記導光板は、通常外光を透過して該第１基板に入射し
且つ該第２基板から反射した外光を出射する一方、必要
に応じ照明光を導光して該第１基板に入射し且つ該第２
基板から反射した照明光を出射することを特徴とする反
射型表示装置。
【請求項２】前記導光板と前記パネルは透明な介在層
を介して互いに接合しており、介在層の屈折率を適切に
設定して該導光板と該パネルの界面における照明光及び
外光の不要な反射を抑制することを特徴とする請求項１
記載の反射型表示装置。
【請求項３】前記介在層は接着性を備えた透明な樹脂
からなることを特徴とする請求項２記載の反射型表示装
置。
【請求項４】前記導光板の裏面に溝が形成されてお
り、導光板の裏面とパネルの表面を互いに接合する際
に、接着性を備えた透明な樹脂の溢れ出しを該溝で防ぐ
ことを特徴とする請求項３記載の反射型表示装置。
【請求項５】前記光源から発散した照明光を平行化し
て前記導光板の端部に垂直入射させる集光手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項６】前記光源は長手形状を有し該導光板の端
部に対面して配されており、前記集光手段は該光源と該
導光板との間に配された長手形状のコリメータレンズで
あることを特徴とする請求項５記載の反射型表示装置。
【請求項７】前記光源と前記導光板との間に偏光板が
介在しており、該光源から発した無偏光の照明光を直線
偏光に変換して該導光板に導入し、該導光板の内部にお
ける照明光の不要な散乱を抑制することを特徴とする請
求項１記載の反射型表示装置。
【請求項８】前記偏光板は、照明光を該導光板と平行
又は垂直な直線偏光に変換することを特徴とする請求項
７記載の反射型表示装置。
【請求項９】前記電気光学物質は、直線偏光に変換さ
れた該照明光の偏光方向と平行又は直交する配向方向に
制御可能な液晶からなることを特徴とする請求項７記載
の反射型表示装置。
【請求項１０】前記導光板は帯状に分割された平面部
及び各平面部の間に位置する傾斜した段差部を有してお
り、且つ該光源が位置する端部から前方に向って厚みが
減少しており、前方に向って導かれた照明光を各段差部
で反射して第１基板に入射するとともに、第２基板から
反射した照明光を各平面部から出射することを特徴とす
る請求項１記載の反射型表示装置。
【請求項１１】前記導光板の段差部は、平面部に対し
て４０°ないし５０°の範囲で傾斜していることを特徴
とする請求項１０記載の反射型表示装置。
【請求項１２】前記段差部は湾曲した傾斜面を有して
おり、照明光を拡散的に反射して第１基板に入射するこ
とを特徴とする請求項１０記載の反射型表示装置。
【請求項１３】各段差部は傾斜の角度を変えて形成さ
れており、照明光を傾斜の角度に応じて反射し第１基板
にそれぞれ異なる角度で入射することを特徴とする請求
項１０記載の反射型表示装置。
【請求項１４】前記導光板は帯状に分割された台状部
及び各台状部の間に位置する傾斜した段差部を有してお
り、且つ各台状部は湾曲したレンズ面を有しており、該
光源から発した照明光を各段差部で反射して第１基板に
入射するとともに、第２基板から反射した照明光を各台
状部のレンズ面から出射することを特徴とする請求項１
記載の反射型表示装置。
【請求項１５】前記パネルは、ホストとなる液晶にゲ
ストとなる二色性色素を添加したゲストホスト液晶層を
電気光学物質として用いることを特徴とする請求項１記
載の反射型表示装置。
【請求項１６】前記パネルは、第２基板側に位置し外
光を散乱反射する光反射層と、該ゲストホスト液晶層と
該光反射層の間に介在する四分の一波長板層とを有する
ことを特徴とする請求項１５記載の反射型表示装置。
【請求項１７】前記パネルは、該第１基板側に偏光板
が配されているとともに、電圧の印加状態に応じて四分
の一波長板として機能する液晶層を電気光学物質として
用いることを特徴とする請求項１記載の反射型表示装
置。
【請求項１８】該偏光板と該液晶層との間に四分の一
波長板が配されているとともに、前記液晶層は誘電異方
性が正で且つツイスト配向したネマティック液晶層から
なり、電圧無印加時四分の一波長板として機能し、電圧
印加時四分の一波長板の機能を失うことを特徴とする請
求項１７記載の反射型表示装置。