JP3364592B2

JP3364592B2 - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP3364592B2
Application number: JP26071798A
Authority: JP
Inventors: 行広角田; 岳志増田; 毅海老
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JP2000089225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報表示システム
やＯＡ機器等の画像表示に用いられる薄型、軽量、低消
費電力の反射型液晶表示素子とその照明手段から構成さ
れる反射型液晶表示装置に係り、特に、反射型液晶表示
素子の表示品位を劣化させることなく、液晶表示素子を
効率良く照明するための照明手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ
ＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）は、ＣＲＴ（Ｃａｔ
ｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ
ＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、あるいはＥＬ（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）といった他の
表示装置とは異なり、液晶そのものは発光せずに、特定
の外部光源から照射された光の透過光量あるいは反射光
量を制御することによって文字や画像を表示する。この
ため、従来の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と
反射型の液晶表示装置とに大別することができる。

【０００３】この透過型の液晶表示装置は、透過型の液
晶表示素子における光の入射側と出射側とに各々偏光板
が配置され、入射側の偏光板を介して入射した直線偏光
の偏光状態を液晶層で変調し、出射側の偏光板を透過す
る光量を制御することで画像を表示している。このた
め、一般的には、入射側に透過型の液晶表示素子を後方
（入射側）から照明するバックライトと呼ばれる照明装
置が配置されて使用されるのが一般的である。

【０００４】一方、反射型の液晶表示装置は、例えば一
枚の偏光板と反射板とを備えた反射型の液晶表示素子を
備え、偏光板を介して入射した直線偏光が反射板で反射
され、再度偏光板に到達する過程で、直線偏光の偏光状
態が液晶層で変調されることによって偏光板を出射する
光量が制御されている。したがって、周囲光を利用して
表示を行うことが可能であり、このためバックライトを
必要とせず、軽量、薄型で消費電力が少ないという利点
を有している。さらに、直射日光の当たるような非常に
明るい環境下においては、発光型の表示装置や透過型の
液晶表示装置は、画像の視認性が著しく低下するのに対
し、反射型の液晶表示装置は、より鮮明に画像の視認が
可能であるという利点も有している。このため、反射型
の液晶表示装置は、近年益々需要が高まっており、とく
に携帯情報端末やモバイルコンピュータに適用される傾
向にある。

【０００５】ただし、反射型の液晶表示装置は、上述し
たような利点を有している一方で、以下のような問題点
も有している。つまり、反射型の液晶表示装置は、周囲
光を表示に利用するため、表示輝度が周囲環境に依存す
る度合いが非常に高く、とくに夜間などの暗環境下では
表示が十分に認識できないこともある。とくに、画像の
カラー化のためにカラーフィルタを用いた反射型の液晶
表示装置や、偏光板を用いた反射型の液晶表示装置で
は、上述した問題は大きく、十分な周囲光が得られない
場合に備えた補助照明手段が必要になる。

【０００６】しかしながら、反射型の液晶表示装置は、
液晶層の背面に金属薄膜などにより形成された反射板が
配置されているため、透過型の液晶表示装置に用いられ
るバックライトを照明手段として適用することはできな
い。このような反射型の液晶表示装置に用いられる補助
照明手段としては、例えば、特開平０９−１０２２０９
号公報に記載されているように、周期的に凹凸部が形成
された導光体及びこれを用いた面発光源装置（照明手
段）を用いることなどが推察できるが、このような構成
では、後述するような課題が発生してしまう。

【０００７】また、上記以外では、暗環境下における補
助照明手段として、反射型の液晶表示装置を前方から照
明する方法が、例えば、ＳＩＤ９５ＤＩＧＥＳＴ
『ＡＴｒａｎｓｅｐａｒｅｎｔＦｒｏｎｔｌｉｇｈｔ
ｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅ
−ＴｙｐｅＤｉｓｐｌａｙｓ』（Ｃ．Ｙ．Ｔａｉ，
Ｈ．Ｚｏｕ，Ｐ．−Ｋ．Ｔａｉｐ３７５〜ｐ３７８）
などにより開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来技術には、いずれも以下に示すような種々
の問題を有していた。

【０００９】まず、特開平０９−１０２２０９号公報に
開示されている導光体を用いた照明手段は、透過型の液
晶表示装置の照明手段として開示されているが、図７に
示すように導光体７０３に形成された周期的な凹凸部７
０２を反射型液晶表示装置７０５と対向するように配置
することで、反射型の液晶表示装置７０５の照明手段と
しても用いることが推察できる。

【００１０】この場合、導光体７０３と対向する出射面
７０４からの出射光は、反射型の液晶表示装置７０５の
面法線にほぼ近い角度の照明光が得られるため、反射型
の液晶表示装置を効率良く照明することができる。

【００１１】しかしながら、本構成では、導光体７０３
に形成された周期的な凹凸部７０２と、反射型の液晶表
示装置７０５に形成された画素の繰り返し方向（図示せ
ず）との干渉により、モアレ縞が発生して表示品位が著
しく低下するという問題を有しており、上述した文献で
はこのような課題に関して何ら開示されていない。

【００１２】また、例えば、図８示すように、導光体８
０３（本文では観察者側）に形成された凹凸部８０２
は、反射型の液晶表示装置８０５の内部に形成された画
素８０８に対して、それぞれなす角度が異なり、導光体
８０３を通して観察者８０９が画像を観察する際に、凹
部８０２（ａ）を窓として観察した画素８０８（ｂ）と
凸部８０２（ｂ）を窓として観察した画素８０８（ａ）
の観察位置が変化し、画像の２重化が発生するという問
題を有している。

【００１３】次に、ＳＩＤ９５ＤＩＧＥＳＴには、例
えば、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、反射型の
液晶表示装置９０５に光源９０１からの光を導く第１の
導光体９００（ａ）と、該第１の導光体９００（ａ）の
前面に出射光の進行方向を補正する第２の導光体９００
（ｂ）とを配置することで画像の２重化を補正するよう
なフロントライトシステムが提案されている。

【００１４】しかしながら、本構成においても導光体に
形成された周期構造９０２と反射型の液晶表示装置に形
成された画素の繰り返し方向とが干渉してモアレ縞が発
生してしまう。また、本構成では、第１の導光体９００
（ａ）と第２の導光体９００（ｂ）との空間を数μｍの
オーダで制御する必要が生じてしまう。この空間の精度
が確保できない場合には、第１の導光体９００（ａ）と
第２の導光体９００（ｂ）との間でニュートンリングが
発生し、表示品位が著しく低下するという問題が発生し
てしまう。さらに、本構成では、導光体を２枚配置する
構成としているため、光の透過率が低下してしまい、外
光に対する反射型液晶表示装置の明るさが低下してしま
うとともに、薄型化、軽量化が困難になるという問題も
有している。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、画像の２重化を
防止し、モアレ縞、ニュートンリング等の発生がなく、
表示品位の高い、薄型、軽量の反射型液晶表示装置を提
供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の反射型液晶表示装置は、上記の課題を解決するため
に、光源部並びに該光源部からの光を入射する入射面と
該入射した光が出射する出射面とを有する導光体を備え
た照明手段を、該導光体の出射面から出射する光を画素
毎に制御して画像を表示する反射手段を有する液晶表示
素子の前面に備えた反射型液晶表示装置において、前記
導光体の出射面と対向する面には、前記光源部からの入
射光を伝搬する伝搬部と該光源部からの入射光を前記液
晶表示素子側に反射する反射部とが繰り返し交互に配置
された周期構造が形成されてなり、前記反射部の裏面に
は遮光手段が形成されていることを特徴としている。

【００１７】本発明に係る請求項１に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された反射部の裏面、
すなわち導光体の観察者による画像観察面に遮光手段を
配置していることにより、観察者側から表示を観察した
場合に、観察者は伝搬部にて主に画像を観察することか
ら、画像の２重化の発生を防止することができる。

【００１８】本発明の請求項２に記載の反射型液晶表示
装置は、上記の課題を解決するために、前記遮光手段に
は低反射処理がなされていることを特徴としている。

【００１９】本発明に係る請求項２に記載の反射型液晶
表示装置によれば、上述した遮光手段に低反射処理を施
すことにより、表面反射を低減させることができ、更に
表示品位の高い画像を提供することができる。

【００２０】本発明に係る請求項３に記載の反射型液晶
表示装置は、上記の課題を解決するために、前記導光体
に形成された周期構造の周期方向は、前記液晶表示素子
に形成された画素パターンの繰り返し方向から１０°以
上７５°以下の角度を有するように形成されていること
を特徴している。

【００２１】本発明に係る請求項３に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された伝搬部と反射部
との周期構造の周期方向を反射型の液晶表示素子に形成
された画素パターンの繰り返し方向に対して１０°以上
７５°以下の角度で形成していることにより、互いの周
期構造の干渉によるモアレ縞の発生を防ぐことができ
る。

【００２２】この点に関し、図１０の表に、導光体に形
成された周期構造の幅Ｐｄ（伝搬部の幅Ｐ１と反射部の
幅Ｐ２との和）と、反射型の液晶表示素子に形成された
画素パターンの繰り返し方向の幅Ｐｌｃ（画素の垂直方
向の幅）と、モアレ縞の発生防止角度θとの関係を示
す。図１０の表に示すように、モアレ縞の発生を防止す
るための角度θは、反射型の液晶表示素子に形成された
画素幅Ｐｌｃと導光体幅Ｐｄとにより、その角度範囲が
異なるものの、反射型の液晶表示素子の幅Ｐｌｃに対し
て導光体に形成された周期構造の幅Ｐｄを選択すること
により、モアレ縞の発生を防止できる角度θを決定でき
ることが分かる。そして、この角度範囲が、上述した１
０°以上７５°以下の範囲である。

【００２３】本発明に係る請求項４に記載の反射型液晶
表示装置は、上記の課題を解決するために、前記導光体
に形成された周期構造は、前記伝搬部の幅をＰ１とし、
前記反射部の幅をＰ２とした時に、Ｐ２＜Ｐ１の関係を
満たすように形成されていることを特徴としている。

【００２４】本発明に係る請求項４に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された伝搬部の幅Ｐ１
に対して反射部の幅Ｐ２を小さく形成していることによ
り、導光体に形成された伝搬部と反射部とを通して観察
者が画像を観察する際に、伝搬部にて主に画像を観察す
ることから、画像の２重化を低減して表示品位の向上を
図ることができる。

【００２５】本発明の請求項５に記載の反射型液晶表示
装置は、上記の課題を解決するために、前記導光体に形
成された周期構造が、該周期構造の伝搬部の幅をＰ１と
し、該反射部の幅をＰ２とした時に、０．０５ｍｍ≦
（Ｐ１＋Ｐ２）≦１．０ｍｍの範囲を満たすように形成
されていることを特徴としている。

【００２６】本発明に係る請求項５に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された周期構造の幅
（伝搬部の幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との和）を１．０ｍ
ｍ以下とすることにより、導光体に形成された周期構造
の粗さを目立ちにくくすることができ、表示品位の向上
を図ることができる。

【００２７】また、導光体に形成された周期構造の幅を
０．０５ｍｍ以上とすることにより、導光体に形成され
た周期構造による光の回折現象を防ぐことができ、表示
品位の向上を図ることができる。

【００２８】本発明の請求項６に記載の反射型液晶表示
装置は、上記の課題を解決するために、前記導光体に形
成された周期構造が、該周期構造の伝搬部の幅をＰ１と
し、該反射部の幅をＰ２とした時に、０．０１≦（Ｐ２
／Ｐ１）≦０．２０の範囲を満たすように形成されてい
ることを特徴としている。

【００２９】本発明に係る請求項６に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された伝搬部の幅Ｐ１
と反射部の幅Ｐ２との比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．０１以
上から０．２以下の範囲で形成することにより、観察者
は伝搬部にて主に画像を観察することから、より画像の
２重化を防止することができる。

【００３０】ここで、図１１に画像の２重化に関する評
価方法を示す。ここでは、照明手段１０００を前面に配
置した反射型の液晶表示素子１００１に外光１００４を
照射し、観察者１００３が反射型の液晶表示素子１００
１の面法線方向に対して−４５°から＋４５°の範囲内
から画像を観察し、この時の画像の２重化の度合いを評
価した。なお、本評価では外光として蛍光灯１００２を
使用した。

【００３１】図１２に示す表に、幅比率（Ｐ２／Ｐ１）
と画像の２重化との関係を示す。図１２の表中の○印
は、上記の範囲内で画像の２重化が発生しないことを示
している。また、△印はやや画像の２重化が発生するも
のの画像の認識には支障の無いことを示しており、×印
は画像の２重化が発生して表示品位に悪影響を及ぼすこ
とを示している。

【００３２】この図１２の表より、幅比率が０．０１か
ら０．２の間では画像の２重化防止に対する効果が有
り、更に好ましくは、幅比率が０．０１から０．０５の
間で画像の２重化を解消することができるということが
分かる。

【００３３】本発明の請求項７に記載の反射型液晶表示
装置は、上記の課題を解決するために、前記導光体に形
成された周期構造が、該周期構造の伝搬部の幅をＰ１と
し、該反射部の幅をＰ２とした時に、Ｐ２／Ｐ１で示さ
れる比率が、前記光源部からの光を入射する入射面から
遠ざかる方向に従って大きくなるように形成されている
ことを特徴としている。

【００３４】本発明に係る請求項７に記載の反射型液晶
表示装置によれば、導光体に形成された伝搬部の幅Ｐ１
と反射部の幅Ｐ２との比率（Ｐ２／Ｐ１）を光源が配置
された面から遠ざかる方向に従って大きくしていること
により、導光体から出射する光の分布を均一化すること
ができ、反射型の液晶表示素子に対する照明光の均一化
を図ることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
面に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００３６】（実施形態１）本実施形態１における反射
型液晶表示装置は、図１に示すように、照明手段（以
下、フロントライトと記す。）１００と反射型の液晶表
示素子１０４とで構成されている。

【００３７】図１に示すように、フロントライト１００
は、光源１０１、拡散反射シート１０２、導光体１０３
で構成されており、また、反射型の液晶表示素子１０４
は、偏光板１０５、ガラス基板１０６（ａ）とガラス基
板１０６（ｂ）との間に挾持された液晶層１０７、反射
板１０８により構成されている。

【００３８】ここで、上述した反射型の液晶表示素子１
０４の構成について、図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて
説明する。

【００３９】図２（ａ）（ｂ）に示すように、偏光板２
０５は、偏光層２０５（ａ）とλ／４板２０５（ｂ）と
から構成されてなり、この偏光層２０５（ａ）およびλ
／４板２０５（ｂ）を通過して入射した照明光２１０
が、反射板２０８で反射する過程で、照明光２１０の偏
光状態が液晶層２０７で変調されることによって反射型
の液晶表示素子を出射する光量が制御されて画像が表示
される。

【００４０】さらに詳しくは、偏光層２０５（ａ）の透
過軸または吸収軸が、λ／４板２０５（ｂ）の遅相軸ま
たは進相軸と４５°の角度をなすように配置され、照明
光２１０のうち偏光層２０５（ａ）を透過した直線偏光
がλ／４板２０５（ｂ）で円偏光に変換されて反射型の
液晶表示素子に入射する。ここで、液晶表示素子の液晶
層２０７が円偏光を変調しない場合には、反射板２０８
で反射する際に円偏光の回転方向が逆転し、再びλ／４
板２０５（ｂ）を透過した後に、偏光層２０５（ａ）の
透過軸と直交した直線偏光となって吸収される。したが
って、黒色が表示される。

【００４１】また、液晶表示素子の液晶層２０７が入射
した円偏光を保存したまま反射するように変調する場合
には、λ／４板２０５（ｂ）を透過した後に、偏光層２
０５（ａ）の透過軸と一致した直線偏光となって出射さ
れる。したがって、白色が表示される。なお、このとき
の偏光層２０５（ａ）の透過軸およびλ／４板２０５
（ｂ）の遅相軸の方向は、液晶材料や配向の方向、視野
角の特性などを考慮して決定される。

【００４２】さらに、本実施形態１における反射型液晶
表示装置では、カラー表示を行うために、各画素毎に赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィルタ
を配置して光を透過させて着色した。

【００４３】このＲ、Ｇ、Ｂ画素の配列パターンについ
ては種々あるが、代表例として図３（ａ）および図３
（ｂ）に示すようなデルタ配列やストライプ配列などを
挙げることができ、これらは画素パターンが水平方向ま
たは垂直方向に繰り返されて構成される。

【００４４】また、画素数や画素のサイズについても様
々であり、本実施形態１では、３．９型ＱＶＧＡの反射
型の液晶表示素子を用い、ストライプ配列で水平画素数
×垂直画素数が３２０×（Ｒ、Ｇ、Ｂ）×２４０、画素
幅は水平方向Ｐｈが８０μｍ、垂直方向Ｐｖが２４０μ
ｍの反射型液晶表示装置を用いた。

【００４５】また、本実施形態１における反射型液晶表
示装置に用いたフロントライトは、図４（ａ）、図４
（ｂ）に示すように、主として光源４０１および導光体
４０３によって構成されており、光源４０１としては蛍
光灯を使用し、光源４０１の周辺には拡散反射シート４
０２を配置して、導光体４０３の側面に沿って配設され
ている。

【００４６】次に、導光体４０３は、均一に減衰無く導
光でき、屈折率が適当な値を有する透明樹脂やガラスな
どを用いて形成することができるが、本実施形態１で
は、透明樹脂であるポリメチルメタクリレートを用いて
射出成形によって作製した。また、この導光体４０３
は、入射面４０３ａ、出射面４０３ｂおよびそれに対向
した対向面４０３ｃを備え、対向面４０３ｃには伝搬部
４０３ｄと反射部４０３ｅとによるプリズム状の周期構
造４０３ｆを形成した。

【００４７】また、本実施形態１では、導光体４０３の
出射面４０３ｂには反射防止処理（図示せず）を施すこ
とにより、導光体４０３の透過率を向上させた。具体的
な反射防止処理としては、膜厚が約０．１μｍのＭｇＦ
₂、ＳｉＯ₂といった薄膜を交互に形成し、薄膜の干渉作
用によって反射エネルギーを低下させる反射防止膜を蒸
着により導光体４０３の出射面４０３ｂに直接形成し
た。これにより、約４％であった表面反射を１％以下と
することができるため、導光体４０３の透過率が向上
し、明るい表示を実現することが可能となる。

【００４８】また、上述した周期構造４０３ｆは、反射
型の液晶表示素子の画素パターンと干渉して生じるモア
レ縞によって表示品位が低下することがないように、幅
Ｐを３９０μｍとし、反射型の液晶表示素子の画素パタ
ーンの垂直方向Ｐｖと２３°の角度をなすように形成し
た。また、周期構造４０３ｆの形状は、光源４０１から
入射した光を有効に出射できるように設定し、具体的に
は、図４（ｂ）にも示すように、上述した３９０μｍの
周期構造のうち、伝搬部４０３ｄの幅Ｐ１を平均３７５
μｍ、反射部４０３ｅの幅Ｐ２を平均１５μｍ、伝搬部
４０３ｄと反射部４０３ｅとで作られるプリズムの高さ
ｈを１５μｍとなるように設定した。

【００４９】また、反射部４０３ｅの長さは、反射面４
０３ｅの面内で均一な照明光が出射されるように入射面
４０３ａに近いほど１５μｍより短くも、遠いほど１５
μｍよりも長くなるように設定した。具体的には、入射
面４０３ａの近傍では、反射部４０３ｅの幅Ｐ２を１０
μｍとし、入射面１０３ａから遠い場所では、反射部４
０３ｅの幅Ｐ２を２０μｍとした。

【００５０】さらに、伝搬部４０３ｄの幅Ｐ１に対し
て、反射部４０３ｅの幅Ｐ２を短く設定し、さらには、
各幅の比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．０２６から０．０５４
に設定していることにより、観察者は伝搬部４０３ｄか
らの画像を主に観察することから画像の２重化を防止す
ることができる。

【００５１】なお、導光体４０３の材料としては、本実
施形態１において用いたポリメチルメタクリレートに限
定される訳ではなく、ポリメチルメタクリレート以外の
アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポキシ系
樹脂などに代表される透明樹脂やガラスなどを適宜用い
て射出成型などの加工法によって成型して製造すること
ができる。

【００５２】また、本実施形態１では導光体４０３の対
向面に形成された周期構造をプリズム状としたが、この
他にも台形状やレンチキュラー状、球状などの凹凸であ
ってもよい。さらには、光源４０１としては蛍光灯の他
にもＥＬやＬＥＤ、ＬＥＤと棒状導光体の組み合わせな
ど、導光体４０３の入射面に均一に光を照射することが
できる光源を使用することができる。

【００５３】以上説明したような本実施形態１における
反射型液晶表示装置によれば、導光体４０３に形成され
た伝搬部と反射部との周期構造を反射型の液晶表示素子
に形成された画素のくり返し方向Ｐｖに対して２３°の
角度で形成していることで、互いの周期構造の干渉によ
るモアレ縞の発生を防ぐことができる。なお、本実施形
態１では、２３°の角度で形成したが、これに限定され
る訳ではなく、２０°から５５°の範囲であればモアレ
縞の発生を防止することができる。また、液晶表示素子
に形成された画素幅によって導光体４０３の幅を選択す
ることにより、さらにその角度範囲を１０°から７５°
の範囲に広げることもできる。

【００５４】また、導光体４０３の表面に形成された伝
搬部の幅Ｐ１に対して反射部の幅Ｐ２を小さくし、さら
に、その比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．０２６から０．０５
４の範囲で形成していることにより、観察者は伝搬部を
主に画像を観察することができ、画像の２重化を防止で
きる。なお、画像の２重化に関しては、本実施形態１に
限定される訳ではなく、幅の比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．
０１から０．２の範囲内に選択することで防止できる。

【００５５】また、導光体４０３に形成された周期構造
の幅を０．３９ｍｍとすることにより、導光体４０３表
面上に形成された周期構造の粗さを目立ちにくくするこ
とができるとともに、光の回折現象を防ぐことができ表
示品位を向上させることができる。

【００５６】また、導光体４０３に形成された伝搬部の
幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との比率（Ｐ２／Ｐ１）を光源
４０１が配置された面から遠ざかる方向に大きくするこ
とにより、導光体４０３から出射する光の分布を均一化
することができ、反射型の液晶表示素子への照明光を均
一化することができる。

【００５７】さらには、導光体１枚でフロントライトを
構成することができるため、ニュートンリングが発生す
ることはなく、薄型、軽量の照明手段を提供することが
できる。

【００５８】なお、本実施形態１では、偏光板を偏光層
と１／４λ板とで構成したが、偏光層上に反射防止手段
を施してもよい。この場合、偏光層表面での反射光を防
止することができるため、さらに表示品位を向上させる
ことができる。

【００５９】（実施の形態２）次に、本実施形態２にお
ける反射型液晶表示装置を図５を用いて説明する。な
お、本実施形態２で用いたフロントライト５００と反射
型の液晶表示素子５０４とは、基本的な構成については
上述した実施形態１で用いたものの構成と同じである
が、フロントライト５００に用いる導光体５０３の表面
に形成された反射部裏面に遮光手段５１０を形成して、
さらに低反射処理を施した点が異なっている。以下、本
実施形態２で用いたフロントライト５００と反射型液晶
表示装置５０４とについて説明する。

【００６０】図５に示すように、フロントライト５００
は、光源５０１、拡散反射シート５０２、導光体５０３
で構成されており、また、反射型の液晶表示素子５０４
は、偏光板５０５、ガラス基板５０６（ａ）とガラス基
板５０６（ｂ）との間に挾持された液晶層５０７、反射
板５０８により構成されている。

【００６１】ここで、フロントライト５００を構成する
導光体５０３には、周期構造である伝搬部と反射部とが
交互に形成されており、さらに反射部の裏面上には遮光
手段としてクロム（Ｃｒ）薄膜５１０を形成した。そし
て、このクロム薄膜５１０上には低反射処理として酸化
クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）を形成した。

【００６２】なお、本実施形態２では、遮光手段として
のクロム薄膜および酸化クロム薄膜は、それぞれスパッ
タ法により導光体表面に全面形成し、フォトリソプロセ
スを介して反射部の裏面に対応する領域に選択的に形成
した。そして、このときの各薄膜の厚さは、それぞれ
０．１μｍと０．５μｍとした。

【００６３】また、本実施形態２では、反射型液晶表示
装置に８．４型ＶＧＡの反射型の液晶表示素子を用い、
ストライプ配列で水平画素数×垂直画素数が６４０×
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）×２４０、画素幅は水平方向Ｐｈが９０
μｍ、垂直方向Ｐｖが２７０μｍの反射型液晶表示装置
を用いた。

【００６４】次に、本実施形態２における反射型液晶表
示装置にで用いたフロントライトの詳細について、図６
（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）を用いて説明する。

【００６５】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、フ
ロントライトは主として光源６０１および導光体６０３
によって構成されており、この導光体６０３の出射面６
０３ｂと対向した対向面６０３ｃには、伝搬部６０３ｄ
と反射部６０３ｅとによるプリズム状の周期構造６０３
ｆを形成した。

【００６６】また、本実施形態２では、上述した周期構
造６０３ｆは、反射型の液晶表示素子の画素パターンと
干渉して生じるモアレ縞によって表示品位が低下するこ
とがないように、幅Ｐを５００μｍとし、反射型の液晶
表示素子の画素パターンの垂直方向Ｐｖと４５°の角度
をなすように形成した。また、周期構造６０３ｆの形状
は、光源６０１から入射した光を有効に出射できるよう
に設定し、具体的には、図６（ｂ）にも示すように、上
述した５００μｍの周期構造のうち、伝搬部６０３ｄの
幅Ｐ１を平均４４０μｍ、反射部６０３ｅの幅Ｐ２を平
均６０μｍ、伝搬部６０３ｄと反射部６０３ｅとで作ら
れるプリズムの高さｈを２０μｍとなるように設定し
た。

【００６７】また、反射部６０３ｅの長さは、反射面６
０３ｅの面内で均一な照明光が出射されるように入射面
６０３ａに近いほど６０μｍよりも短く、遠いほど６０
μｍよりも長くなるように設定した。具体的には、入射
面６０３ａの近傍では、反射部６０３ｅの幅Ｐ２を４０
μｍとし、入射面６０３ａから遠い場所では、反射部６
０３ｅの幅Ｐ２を８０μｍとした。

【００６８】さらに、伝搬部４０３ｄの幅Ｐ１に対し
て、反射部４０３ｅの幅Ｐ２を短く設定し、さらには、
各幅の比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．０８７から０．１９に
設定していることにより、観察者は伝搬部６０３ｄから
の画像を主に観察することから画像の２重化を防止する
ことができる。

【００６９】また、このとき反射部６０３ｅの裏面上に
は、遮光手段としてクロム薄膜６０４を形成した。本実
施形態２では図６（ｃ）に示すように、反射部６０３ｅ
の裏面上に金属薄膜などにより遮光手段６０４を配置す
ることで、透明体で形成された反射部６０３ｅの反射条
件に影響を与えることなく、反射部６０３ｅを通して観
察される画素の像を遮光することができ画像の２重化を
さらに防止することができる。

【００７０】さらに、このときの遮光手段であるクロム
薄膜６０４上には、低反射処理として酸化クロム薄膜６
０５を形成した。このように、低反射処理６０５を施す
ことで遮光手段６０４上での表面反射を防止することが
でき、表示品位をさらにに向上させることができる。

【００７１】なお、本実施形態２では、遮光手段として
クロム薄膜を用いたが、クロム薄膜に限定される訳では
なく、ＡｌやＡｇといった金属薄膜を使用してもよい。
また、遮光手段上に低反射処理として酸化クロム薄膜を
形成したが、ＳｉＯ₂単膜やＳｉＯ₂とＴｉＯ₂膜とを交
互に積層した低反射膜を形成してもよい。

【００７２】以上説明したような本実施形態２における
反射型液晶表示装置によれば、導光体６０３に形成され
た伝搬部と反射部との周期構造を反射型の液晶表示素子
に形成された画素のくり返し方向Ｐｖに対して４５°の
角度で形成していることで、互いの周期構造の干渉によ
るモアレ縞の発生を防ぐことができる。

【００７３】また、導光体６０３の表面に形成された伝
搬部の幅Ｐ１に対して反射部の幅Ｐ２を小さくし、さら
に、その比率（Ｐ２／Ｐ１）を０．０８７から０．１９
の範囲で形成していることにより、観察者は伝搬部を主
に画像を観察することができ、画像の２重化を防止する
ことができる。

【００７４】さらに、導光体６０３の反射部裏面上に遮
光手段としてのクロム薄膜を形成したことにより、反射
部の反射条件を変えることなく、反射部を通して観察で
きる画素の像を遮光することができるため、さらに画像
の２重化を防止することができる。そして、この遮光手
段上に低反射処理を施すことにより、反射部に対応する
導光体表面での反射を防止することができ、表示品位を
さらに向上させることができる。

【００７５】また、導光体６０３に形成された周期構造
の幅を０．５０ｍｍとすることにより、導光体６０３表
面上に形成された周期構造の粗さを目立ちにくくするこ
とができるとともに、光の回折現象を防ぐことができ表
示品位を向上させることができる。

【００７６】また、導光体６０３に形成された伝搬部の
幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との比率（Ｐ２／Ｐ１）を光源
６０１が配置された面から遠ざかる方向に大きくするこ
とにより、導光体６０３から出射する光の分布を均一化
することができ、反射型の液晶表示素子への照明光を均
一化することができる。

【００７７】さらには、導光体１枚でフロントライトを
構成することができるため、ニュートンリングが発生す
ることはなく、薄型、軽量の照明手段を提供することが
できる。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の反射型液
晶表示装置によれば、導光体に形成された周期構造と反
射型の液晶表示素子に形成された画素構造との干渉によ
るモアレ縞を防止することができる。

【００７９】また、導光体に形成された反射部の裏面上
に遮光手段を配置することにより、表示を観察する際に
画像の２重化が発生することがなくなり、この遮光手段
上に低反射処理を施すことにより、導光体の表面反射を
低減させることができ、表示品位の高い画像を提供する
ことができる。

【００８０】また、導光体に形成された周期構造の幅
（伝搬部の幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との和）を１．０ｍ
ｍ以下とすることにより、導光体に形成された周期構造
の粗さを目立ちにくくすることができ、周期構造の幅を
０．０５ｍｍ以上とすることにより、光の回折現象を防
ぐことができる。

【００８１】また、導光体に形成された周期構造のう
ち、伝搬部の幅Ｐ１に対して反射部の幅Ｐ２を小さくす
ることにより、観察者が画像を観察する際に主に伝搬部
の画像を観察でき、画像の２重化を低減することができ
る。さらに、伝搬部の幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との比率
（Ｐ２／Ｐ１）を０．０１以上から０．２以下の範囲で
形成することにより、観察者は主に伝搬部の画像を観察
することができ、より画像の２重化を防止することがで
きる。

【００８２】さらに、導光体に形成された周期構造のう
ち、伝搬部の幅Ｐ１と反射部の幅Ｐ２との比率（Ｐ２／
Ｐ１）を光源が配置された面から遠ざかる方向に大きく
することにより、導光体から出射する光の分布を均一化
することができ、反射型の液晶表示素子への照明光を均
一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施形態１で用いた反射型液
晶表示装置における液晶表示素子とフロントライトとの
構成を示した斜視図である。

【図２】図２（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態１で用
いた反射型の液晶表示素子の表示原理を示した斜視図で
ある。

【図３】図３（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態１で用
いた反射型の液晶表示素子の画素配列を示した平面図で
ある。

【図４】図４（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態１で用
いたフロントライトの構成を示した斜視図である。

【図５】図５は、本発明の実施形態２で用いた反射型液
晶表示装置における液晶表示素子とフロントライトとの
構成を示した斜視図である。

【図６】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の実施形態
２で用いたフロントライトの構成を示した斜視図であ
る。

【図７】図７は、従来の照明手段を用いた反射型液晶表
示装置の構成を示した斜視図である。

【図８】図８は、従来の照明手段を用いた反射型液晶表
示装置の画像の２重化の原理を説明した断面図である。

【図９】図９（ａ）（ｂ）は、従来の照明手段を用いた
反射型液晶表示装置の構成を示した断面図である。

【図１０】図１０は、本発明の反射型液晶表示装置で用
いた画素の周期と導光体の周期およびモアレ縞が防止で
きる角度の関係を示した表である。

【図１１】図１１は、本発明の反射型液晶表示装置の画
像の２重化の評価例を示した断面図である。

【図１２】図１２は、本発明の反射型液晶表示装置で用
いた導光体の伝搬部と反射部との幅比率と２重化防止の
関係を示した表である。

【符号の説明】

１００反射型の液晶表示素子１０１光源１０２拡散反射シート１０３導光体１０４照明手段（フロントライト）１０５偏光板１０６ガラス基板１０７液晶層１０８反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−94844（ＪＰ，Ａ) 特開平８−201807（ＪＰ，Ａ) 特開平６−123884（ＪＰ，Ａ) 特開平11−326903（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源部並びに該光源部からの光を入射す
る入射面と該入射した光が出射する出射面とを有する導
光体を備えた照明手段を、該導光体の出射面から出射す
る光を画素毎に制御して画像を表示する反射手段を有す
る液晶表示素子の前面に備えた反射型液晶表示装置にお
いて、前記導光体の出射面と対向する面には、前記光源部から
の入射光を伝搬する伝搬部と該光源部からの入射光を前
記液晶表示素子側に反射する反射部とが繰り返し交互に
配置された周期構造が形成されてなり、前記反射部の裏面には遮光手段が形成されていることを
特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記遮光手段には低反射処理がなされて
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。
【請求項３】前記導光体に形成された周期構造の周期
方向は、前記液晶表示素子に形成された画素パターンの
繰り返し方向から１０°以上７５°以下の角度を有する
ように形成されていることを特徴とする請求項１または
２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記導光体に形成された周期構造は、前
記伝搬部の幅をＰ１とし、前記反射部の幅をＰ２とした
時に、Ｐ２＜Ｐ１の関係を満たすように形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の反射型液晶表
示装置。
【請求項５】前記導光体に形成された周期構造は、該
周期構造の伝搬部の幅をＰ１とし、該反射部の幅をＰ２
とした時に、０．０５ｍｍ≦（Ｐ１＋Ｐ２）≦１．０ｍｍの範囲を満たすように形成されていることを特徴とする
請求項１乃至４に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】前記導光体に形成された周期構造は、該
周期構造の伝搬部の幅をＰ１とし、該反射部の幅をＰ２
とした時に、０．０１≦（Ｐ２／Ｐ１）≦０．２０の範囲を満たすように形成されていることを特徴とする
請求項１乃至５に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】前記導光体に形成された周期構造は、該
周期構造の伝搬部の幅をＰ１とし、該反射部の幅をＰ２
とした時に、（Ｐ２／Ｐ１）で示される比率が、前記光
源部からの光を入射する入射面から遠ざかる方向に従っ
て大きくなるように形成されていることを特徴とする請
求項１乃至６に記載の反射型液晶表示装置。