CN1092341C - 反射式液晶显示装置和反射式彩色液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种反射式液晶显示装置，至少具备液晶显示部分和反射部分。液晶显示部分由液晶层和挟着该液晶层的一对偏光板构成，并以使与显示面大致为法线方向的外部光透过或遮断的模式进行明暗显示。反射部分反射已透过该液晶显示部分的外部光。液晶显示部分具有即便在遮断外部光的模式下也不遮断大致法线方向之外的规定方向的外部光的透过特性，反射部分把已透过液晶显示部分的规定方向的外部光反射到大致法线方向上去。

Description

反射式液晶显示装置和反射式彩色液晶显示装置

本发明涉及不需要后照光的低功耗型明亮的反射式液晶显示装置，特别是涉及反射型彩色液晶显示装置。

对于现有的反射式液晶显示装置的构成，参照示于图24的断面图进行说明。粗分起来，反射式液晶显示装置由显示部分53和处理部分52构成。显示部分53是显示文字图像的部分，它由液晶显示部件30和漫反射板37等组成。处理部分52是对信息进行处理的部分。液晶显示部件30是把液晶层22挟在中间的基板21等的叠层。

考虑具有这种构成的反射式液晶显示装置的显示部分53。在把照明10布置于天花板上的办公室的环境下，入射到显示部分53上去的外来光线的多半是从上方来的入射光11。而入射光11被漫反射板37反射变成反射光12。这时，所用的漫反射板37虽然是反射面经粗糙化处理从而具有漫射性的反射板，但反射光分布13在沿着处理部分52的水平方向上却有着峰值。即反射光11在使用者的眼睛所在的观察方向40上只能反射一部分，显示部分53的显示不明亮。

因而，为要在办公室环境下高效率地利用照明10的外来光以得到明亮的反射式液晶显示装置，必须使反射光分布13的峰值朝向观察方向40。

作为解决这一问题的技术，特开平4-274217号公报中公开了一种技术。为了使上述峰值朝向观察方向，这种技术应用了反射面为刻痕(blaze)状的具有指向性的反射板。

此外，特开平4-212124号公报上还公开了另外一种技术，这种技术在液晶层的显示面一侧在规定的方向上设有导光光纤板和反射板，并使上述峰值朝向观察方向。

但是，在上述现有技术的前一种技术中，光量多的从上方来的外来光被透射率低的显示模式遮断而达不到具有指向性的反射板，故反射不到观察方向上来，因而具有不能提高亮度的问题。

在后一种技术中，也存在着入射到光纤板上的外来光在透过液晶层和基板等等并通过用反射板进行反射的往返光路时，漫射为圆锥状，从而降低亮度的问题。

而且，两者都还存在着未触及彩色滤光片所引起的光损失的问题，对反射式的彩色显示还存在着没有解决的技术。

本发明的第1个目的是提供一种反射式液晶显示装置，它大量透过外来光并无漫射地进行反射，不需要后照光，低功耗而且亮度高。

本发明的第2个目的是提供一种反射式彩色液晶显示装置，它不用彩色滤光片无谓地吸收外来光，具有明亮而鲜明的彩色图像。

就本发明的反射式液晶显示装置而言，它至少具有液晶显示部分和反射部分。液晶显示部分由液晶层和挟着该液晶层的一对偏光膜构成，并且以对于显示面大致成法线方向的外光透过—遮断的模式进行明暗显示。反射部分反射透过上述液晶显示部分的外来光。

液晶显示部分具有即使在遮断外来光的模式下也不遮断除大约法线方向之外的规定方向上的外来光的透过特性。

反射部分具有把透过液晶显示部分的规定方向的外光反射到大约法线方向上去的反射部分。

此外，就本发明的反射式彩色液晶显示装置而言，它至少具有液晶显示部分、反射部分和彩色滤光片。液晶显示部分由液晶层构成并以透过或遮断外来光的模式进行明暗显示。反射部分反射透过上述液晶显示部分的外来光。彩色滤光片使外来光透过。

彩色滤光片是一种按色分开的带状滤光片。这种彩色滤光片被配置为使带状滤光片的带的方向与在反射部分中，含有入射和反射外来光的入射光轨迹和反射光轨迹的面相平行的方向。

另外，彩色滤光片也可以紧挨着反射部分的反射面配置。

通过用上述构成，则应用液晶显示部分所具有的、不受有(遮断)无电压(透过)施加的显示模式左右的特性，即，即使在遮断外来光的模式状态下，对除显示面的大约法线方向之外的外来光也不遮断的透过特性，就是高效率地使光量大的上部方向即规定方向的外来光透过液晶显示部分。

这样一来，由于已透过的光量大的上述外来光用反射部分使之反射到大约为法线方向的观察方向上去并再次透过液晶显示部分时，借助于原来的大约法线方向的透过特性使得透过(明)和遮断(暗)鲜明地浮现出来，所以可以得到鲜明的对比度高的显示。因此，可以获得不再需要后照光的明亮的显示特性。

另一方面，如果反射式彩色液晶显示装置的彩色滤光片是按色分开的带状滤光片，假定该带状滤光片的带方向与反射部分中含有入射和反射外来光的入射光轨迹和反射光轨迹的面相平行的方向，则由于透过该滤光片的入射光和反射光将透过同一颜色的彩色滤光片，所以光不会被无谓地吸收，因而可以防止亮度降低。

此外，如果把彩色滤光片配置为紧挨着反射部分的反射面，则由于入射和反射光透过该滤光片的点与入射、反射光在反射面上进行反射的点几乎是同一点，故入射光和反射光将透过同一颜色的彩色滤光片，因而可以获得同样的效果。

在反射式彩色液晶显示装置中，为了获得明亮的显示，对于提高光量大的规定方向的外来光的透过率，以提高观察方向的对比度。对此，将作详细的叙述。

首先，对提高对入射方向的光的透过率以提高观察方向的对比率的课题进行说明。在考虑了反射式液晶显示装置的亮度的情况下，必须一块考虑反射板的反射率和液晶器件的透过率对角度的依赖性。关于反射式液晶显示装置的亮度，参照示于图25的显示部件的模型进行说明。

假定外来光的亮度的分布90为L(θ，φ)，外光入射方向的液晶显示部分30的透过率为T(θ，φ)，漫反射板37的反射率为R(θ，φ，θ′，φ′)，观察方向的液晶器件的透过率为T(θ′，φ′)。其中，θ为对于垂直于低面方向的角度，φ为对液晶器件的显示面的法线方向的角度，θ、φ为入射光的角度，θ′、φ′为观察方向的角度。

这样一来，若令反射式液晶显示装置的亮度91为L(θ，φ，θ′，φ′)，则L(θ，φ，θ′，φ′)可用下式表示：

L(θ，φ，θ′，φ′)＝L(θ，φ)×T(θ，φ)×R(θ，φ，θ′，φ′)×T(θ′，φ′)

因而，为要增加反射式液晶显示装置的亮度并提高对比度，在上式中，白色显示点要分别增大L(θ，φ)、T(θ，φ)，R(θ，φ，θ′，φ′)、T(θ′，φ′)，黑色显示点则要同时减小L(θ，φ)、T(θ，φ)、R(θ，φ，θ′，φ′)、T(θ′，φ′)。然而通过给液晶器件加上电压而使之可变的，仅仅是T(θ，φ)和T(θ′，φ′)。

这样一来，由于L(θ，φ)和R(θ，φ，θ′，φ′)不依赖于加在液晶器件上的电压，白色显示点必须使T(θ，φ)和T(θ′，φ′)一起增大，黑色显示点就必须使T(θ，φ)和T(θ′，φ′)一起减小。

但是，在具有如图26所示那种分割像素的情况(比如说像素72为黑色显示模式、像素73为白色显示模式)下，由于在基板21上有厚度，故斜向来的入射光11将变为透过相邻像素的反射光12。因而，将影响相邻像素的显示模式。

要想提高对比度以获得明亮的显示而不受此影响，在白色显示模式下就要使T(θ，φ)和T(θ′，φ′)同时增大，在黑色显示模式下，要使T(θ，φ)增大而使T(θ′，φ′)变小，但这非常不容易控制。

于是，就用以下方式来解决，即，在不依赖于有(遮断)无(透过)电压加于液晶器件的情况下提高从斜向入射到液晶显示器件上去的光的透过率T(θ，φ)，同时采取使反射板刻痕化的办法以增大向观察方向的反射率R(θ，φ，θ′，φ′)。

还有，根据本发明的反射式液晶显示装置，在液晶显示部分的上面备有导光板。此导光板的主要作用是把来自液晶显示装置上方的光导入到液晶显示部分的表面上去。

通过采用这样的构成，可以使外来光更多地入射到液晶显示部件上去，且可以改善到达使用者眼中去的光的强度，即可以改善显示装置的亮度。首先，把平板状透明体(在本发明中称之为导光板)设置于液晶面板的上面，用此导光板把从办公室上方照射下来的光取进来之后，将其光导入液晶面板上去。为了把来自办公室上方的光更多的取入导光板、可以把导光板面作成为对水平面小于45度。另外，为了把从导光板下面射出的光更多地导入液晶面板，可在导光板的下面备以微型棱镜之具有折射效果的构造。这样一来，就把更强的光入射到液晶面板上去。为了进一步提高亮度。考虑使透过导光板传送过来的光对面板面从若干个上方入射，并用具有非对称的反射特性的反射板把光反射到与液晶单元表面大体上垂直的方向，即使用者眼睛的方向上去。作为反射板，比如，可以使用向着若干个上方倾斜的微细的反射镜。

假如外来光的利用效率得以飞跃性地提高的话，则即便是因彩色滤光片所造成的光吸收，也可以得到反射式彩色显示。为了尽量多地取入光，作为单元构造，去掉了在通常的透过式装置中所设置的相邻彩色滤光片之间的遮光层，可把它作为光透过性区域并从这儿取入光。作为液晶的显示模式，理想的是电压为零的非电极部分的光透率高的常开型。用于导入光的相邻彩色滤光片之间的区域的面积，希望有某种程度的提高，其比率应大于20％。

本发明的反射式液晶显示装置还在液晶显示部分的下方备有反射式导光板。此反射式导光板把来自液晶显示装置上方的光导入到液晶显示部件的表面上。

通过采用这样的构成，和前边说过的效果一样，可以改善液晶显示装置的亮度。

为了更多地把来自办公室上方的光采入反射式导光板，可以把反射式导光板面作成为对于水平面小于45度。另外，为了把从反射式导光板的下面射出的光更多地导入到液晶单元上去，可以用微细倾斜的微型镜构成反射式导光板。这样，可以把更强的光入射到液晶面板上去。为了进一步提高亮度，考虑把通过导光板传送过来的光相对于面板面从若干个下方进行入射，并用具有非对称反射性的反射板，使光反射到大体上与液晶单元的表面垂直的方向，即使用者眼睛的方向上去。作为反射板，可以使用比如说向着若干个下方倾斜的微细的反射镜。

在参照附图进行的下述详细说明中，将会更为清楚地了解到本发明的目的、特点和长处。

图1的半断面图示出了本发明的实施例1的反射式彩色液晶显示装置的构成。

图2是图1的刻痕反射板23的断面图。

图3的断面图示出了图1的显示部分53的详细构成情况。

图4示出了图3的第1、第2偏光膜和第1、第2定向膜的配置关系。

图5示出了用图4的配置关系制成的液晶显示部件30的视场角特性。

图6示出了把实施例1的显示装置调整为使用状态的情景。

图7示出了对显示部分53，垂直方向的照度分布。

图8示出了对显示部分53，垂直方向的照度分布的另一个附图。

图9示出了对显示部分53水平方向的照度分布。

图10示出了图1的彩色滤光片33的不同颜色的滤光片的配置。

图11示出了彩色滤光片33对不同颜色的透过率特性。

图12的断面图示出了带状滤光片的带宽度与液晶层22的像素宽度和开口部分36的关系。

图13示出了用比较例1的配置关系制作的液晶显示部件30的视场角特性。

图14的半断面图示出了本发明的第2实施例的反射式彩色液晶显示装置的构成。

图15示出的是图14的彩色滤光片33和刻痕反射板23的局部放大图。

图16的半断面图示出了本发明的第3实施例的反射式彩色液晶显示装置的构成。

图17示出了图16的漫反射板37的另外一个实施例。

图18是一个斜视图，它示出了本发明的实施例4的反射式彩色液晶显示装置的刻痕反射板23。

图19是图18的放大断面图。

图20的半断面图示出了本发明的实施例5的反射式彩色液晶显示装置的构成。

图21的半断面图示出了本发明的实施例6的反射式彩色液晶显示装置的构成。

图22的断面图示出了把彩色滤光片33配置到光纤板39与显示面相反一侧的实施例。

图23的断面图示出了特开平4-212124号公报中所公开的现有技术例的显示部分53。

图24的断面图示出了现有的反射式液晶显示装置的一个例子。

图25是现有技术的反射式液晶显示装置的典型图。

图26的断面图示出了现有技术的反射式液晶显示装置的分立像素。

图27典型性地示出了本发明的液晶显示装置的外观。

图28是一个侧向断面图，它对制备于液晶单元上面上的导光板进行了放大。

图29是把反射板进行了放大的侧向断面图。

图30是具备彩色滤光片的实施例的液晶面板的典型正视图。

图31是具备彩色滤光片的实施例的液晶面板的典型侧视图。

图32是一个特性图，它示出了常开型液晶器件的外加电压与亮度的关系。

图33是常开型液晶器件的构成图。

图34是具备彩色滤光片的另一实施例的典型侧视图。

图35是具有辅助光源的本发明的液晶显示装置的外观。图36典型性地示出了本发明的液晶显示装置的外观。

图37是把反射式导光板放大后的侧向断面图。

图38是具有光源的本发明的液晶显示装置的外观。

图39的半断面图示出了本发明的实施例的反射式液晶显示装置的构成。

图40的半断面图示出了本发明的反射板的构成。

图41的半断面图示出了本发明的偏光反射板的构成。

以下，用附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

图1是一个半断面图，它示出了本发明的实施例1的反射式彩色液晶显示装置的构成。这个附图示出了一个实施例的反射式彩色液晶显示装置。本实施例1的构成由显示部分53和处理部分52组成。显示部分53与处理部分52用设定显示部分53的设定角度50的角度设定手段把它们结合到一起。

显示部分53由偏光膜20、液晶器件31和彩色滤光片33组成的液晶显示部件30、刻痕反射板23、匹配剂32和粘接剂34构成。即，偏光膜20配置于液晶器件31的两侧，彩色滤光片33配置于刻痕反射板23一侧的液晶器件31和偏光膜20之间。此外，在反射式单色液晶显示装置的情况下，没有彩色滤光片33。所以，把包括单色和彩色的液晶显示装置都叫做反射式液晶显示装置。

这样，就是一种把透明的匹配剂32配置于偏光膜20和刻痕反射板23之间，且周边部分用粘接剂34固定好了的构造。然后，把键盘等等配置于进行信息处理的处理部分52的表面上以构成反射式彩色液晶显示装置。

在上述构成中，图中用箭头表示的来自上方的光线变成了入射到显示部分53上去的入射光11，然后透过液晶器件31并用刻痕反射板23进行反射变成为反射光12，射出到使用者眼睛位置的方向，即观察方向40上去。而在一般的使用环境下，来自上方的入射光11和反射后的反射光12在垂直于显示部53的方向上。

此外，选择匹配剂32的折射率与作为其保护膜的偏光膜20的折射率相近，以减少在偏光膜20的下表面处的反射。作为匹配剂32，可以使用PC(聚碳酸酯)，PMMA(聚甲基丙烯酸脂)和硅油等等。这样进行选择的目的是为了减少将到达刻痕反射板23的入射光11，并避免对明亮的显示特性带来不利的影响。

图2是图1的刻痕反射板23的断面图。下边对实施例1的刻痕反射板23的构造进行说明。如图所示，刻痕反射板23，比如说具有像搓衣板那样的在一侧表面上有规则的斜的刻痕状的反射面(以下叫做刻痕面)。在本实施例1中，把此规则的倾斜刻痕面的角度即刻痕角24做成为20度。而作为衍射光栅的栅距的刻痕沟宽为35μm。

图3的断面图示出了图1的显示部分53的详细构造。显示部分53包括有作为液晶显示部分的液晶显示部件30和作为反射部分的刻痕反射板23。液晶显示部件30的构成是顺次把第1偏光膜201、液晶器件31，彩色滤光片33和第2偏光板202进行叠层而构成的。

液晶器件31是把基板21、电极28、定向膜29及液晶层22如图所示依次叠层构成的。即，在相对的表面上具有透明电极28和定向膜29的一对透明基板21之间，挟有由向列液晶构成的液晶层22。

此外，把位于显示部分53的显示面一侧的偏光膜20叫做第1偏光膜201，把位于显示面相反一侧且在刻痕反射板23一侧的偏光膜20叫做第2偏光膜202。还把位于显示面一侧的定向膜29叫做第1定向膜291，把位于显示面相反一侧的定向膜29叫做第2定向膜292。

图4示出了图3的第1和第2偏光膜与第1和第2定向膜的配置关系。图中所示的显示部分53的上下和左右方向是一种假定的方向。

如图4所示，第1定向膜291和第2定向膜292被配置为使得第1定向膜的擦拭方向62和第2定向膜的擦拭方向63具有规定的扭转角64。同样，第1偏光膜201和第2偏光膜202被配置为使得第1偏光膜的吸收轴60和第2偏光膜的吸收轴61形成规定的交角。

此外，第1和第2擦拭方向的向量和的方向与把第1和第2吸收轴形成的角度2等分的方向为同一方向。

图5示出了用图4的配置关系制作成的液晶显示部件30的视场角特性。在实施例1的情况下，配置为使得扭转角64变成90度。第1偏光膜的吸收轴60和第2偏光膜的吸收轴61的交角被配置为大约为直角。此外，作成了液晶层的光程差Δnd为0.55μm的液晶显示部件30。图5画出了作为这样的液晶显示部分30的透过特性之一的视场角特性。

该图的横轴为相对于液晶显示部件30法线的入射角度(度)。纵轴为液晶显示部件30的光透过率(％)。特性曲线80为透光的不加电压模式(即由色显示的上下和左右方向)的视场角特性。两条曲线几乎重叠。正入射角度表示上和左方向，负表示下和右方向。这儿所说的上下和左右方向指的是图4中假定的液晶显示部件30的上下和左右方向。

特性曲线81是遮断光的加电压模式的，即黑色显示的左右方向的特性，正角度表示左方向，负表示右方向。特性曲线82是黑色显示的上下方向的特性，正表示上方向，负表示下方向。

由图得知，在入射角为零度附近的区域、即在脱离开液晶显示部件30的法线方向的区域(定义为大体法线方向)的、入射角度正负都大的区域(定义为大体法线方向之外)，光的透过率表示出高值而断定和电压加入(遮断)与不加入(透过)无关。

换句话说，即便是在遮断外来光的模式下，液晶显示部件30来自大体法线方向之外的规定方向即入射角度大的斜向的外来光还表示出不遮断的透过特性。在本实施例的情况下，特别是在上方向和左方向上的透过率高。而且，在取得这样的透过特性时，吸收轴60和第2偏光膜的吸收轴61的交角也不必是严格的直角，因而表现为大约直交。

这样，从制作各种液晶显示部件30并进行研究的结果可知，为了提高斜向透过率而使之与是否加有电压无关，液晶层的光程差Δnd最好在扭转角64小于90度时大于0.35μm，扭转角64从200度到270度时大于0.45μm。此外，还知道了即使是图4的配置或光程差Δnd变了，不加电压时显示的即白色显示的透过率的上升率与黑色显示的上升率相比也并不怎么大。

然而，当对本发明的实施例实际地进行评价之时，我们决定先对利用反射式液晶显示装置的典型的办公室环境进行调查，然后决定由下述设定使用条件和设定照度条件组成的设定办公环境。首先对设定使用条件进行说明。

图6示出了把实施例1的显示装置装配成使用状态的情景。关于显示装置的使用条件决定对20名使用人员进行调查并掌握最便于使用的显示画面的角度和当时使用人员的眼睛的方向。调查方法是把显示部分53和处理部分52如图6所示那样地放在桌子55上，接着把它们调整为最易于使用的状态，然后测定当时的显示画面的设定角度50和使用人员的眼睛位置对显示部分53(液晶显示部件30)的法线的方向，即作为观察方向40的观察角度51。测定的结果是：设定角度50的范围为110度±20度，观察角度51的范围为0度±20度。

所谓观察角度为0度，意味着观察方向40为显示部分53的法线方向。因而可以说上述大体法线方向的范围是0度±20度。而且可以说观察角度51使从显示部分53来的反射光降值，即液晶显示部件30的显示特性的指向性对着0度±20度的观察方向40。

决定据此调查把显示画面的设定使用条件设定为120度的设定角度50和0度的观察角度51。

下边对照度条件的设定进行说明。对典型的办公环境的显示部分53的照度进行过调查。调查方法，如图6一样地让使用人员坐在显示部分53的正面，并就液晶显示部件30的显示面的照度以角度为参数进行了测定。在几个场所的环境下进行调查测定的结果示于图7、图8和图9。

图7和图8示出了对显示部分53垂直方向的照度分布。由图可知，照度分布可粗分为图7、图8这两类。以在显示部分53的中央部分14处的角度为参数的照度，从正上方到变成水平方向，每次倾斜22.5度进行了测定。示于图7的一类照度分布在正上方为750勒克斯(lx)以下依次为580勒克斯、480勒克斯，在变成为使用人员背后的方向上为280勒克斯，在水平方向上为170勒克斯。把此照度用箭头方向和箭头长度予以表示的是箭头符号照度分布15。

示于图8的另一类照度分布在正上方向的照度为700勒克斯，在22.5度倾角下得到了最大的照度1000勒克斯。如进一步倾斜则变成600勒克斯，在使用人员背后的方向上照度急剧降低，变为400勒克斯，在水平方向上为210勒克斯。箭头照度分布15变为如图所示那样。此外，是在设定角度50固定在120度时进行测定的。

图4示出了显示部分53的水平(左右)方向的照度分布。如图所示，水平方向的照度分布平行于处理部分53进行测定。测定结果是：两侧方向的照度为350勒克斯和390勒克斯，45度方向的照度为290勒克斯和350勒克斯。而成为使用人员背后的正面方向的照度为170勒克斯。在中心部分14处的箭头照度分布15变为如图所示那样。即，在成为使用人员背后的正面方向处，照度急剧降低。

根据这一调查，决定了显示画面的设定照度条件应设定为在正上方向上为照度最大的垂直方向的照度分布，水平方向的照度分布为图9所示的水平方向的照度分布。

因而，设定办公室环境的条件就变为：外来光从正上方向入射，设定角度为120度和观察方向为显示面的法线方向。从正上方向入射的外来光对显示部分53的法线方向有60度的入射角。另外，从调查结果可知，作为通常的办公室环境的显示部分53，在把设定角度50设定为110度±20度的状态下，最理想的显示装置要具有如下功能：使对正上方向以±20度入射进来的光高效率地透过、并把光反射到观察角度51为0度±20度的方向上去。因而，为了得到明亮的反射式液晶显示装置，满足上述条件是重要的。

此外，在实施例1中，作为液晶层使用了向列液晶，但也可以使用超扭曲向列液晶(STN)、均质液晶以及各向同性液晶等。使这些液晶层和偏光膜如前边说过的那样进行组合，就会制作出具有图5所示的视场角特性的液晶显示部件30。由于具有图5那样的角度依赖性大的视场角特性(即透过指向性)的液晶显示部件30，特别是对从上方来的光可以良好的效率使之透过并导向反射板，故作为反射式液晶显示装置的液晶显示部分是很适合的。

再回到图1，对作为实施例1的显示部分53的液晶显示部件30即作为液晶显示部分的液晶显示部件30和作为反射部分的刻痕反射板23的作用进行说明。

如图1所示，对于把显示部分53的设定角度50设定为120度的液晶显示部件30，入射光11作为规定方向的外来光从正上方入射进来。相对于液晶显示部件30的入射角为60度。如图5所示，液晶显示部件30，具有高透过率的视场角特性，与白色显示或黑色显示无关。所以，光量大的来自正上方的入射光11将透过液晶显示部件30而和白色显示或黑色显示无关。这样，透射过来的光量大的入射光11被作为反射部分的刻痕反射板23反射，变成了反射光12。

如果反射部分仅仅是镜面的话，则将被反射到对法线为60度的方向上去而不会被反射到作为观察方向40的法线方向(观察角度为0度的方向)上去。因而不可能得到明亮的显示特性。

为此，用刻痕角为20度的刻痕反射板23反射入射光11，并把反射光12射出到作为观察方向40的法线方向上去。就是说，作为反射部分的刻痕反射板23是把透过作为液晶显示部分的液晶显示部件30的规定方向的外来光反射到大体法线方向上去的装置。

如此，反射光12就将再次透过液晶显示部件30。这时，反射光12的入射角度为0度。因而，液晶显示部件30根据原来的大体法线方向的透过特性，使透过(明)和遮断(暗)鲜明地浮现出来。即，使透过光量大的反射光12的白色显示和遮断光的黑色显示变得鲜明起来，以获得明亮的显示特性。

还有，在这里匹配剂32的折射率的影响约为10度，如果不用匹配剂而是空气层的话，刻痕角为30度。

在前边说过的设定办公室环境下，对应用了上述实施例1的液晶显示部件30和刻痕反射板23的显示部分53的辉度特性进行了实测。测定结果表明，显示部分53表示出的反射光分布特性具有以观察方向40为大致中心的半值宽度30度的指向性。所谓半值宽度是用偏离表示峰值点的角度来表述表示1/2光量峰值的点得到的。

这样，就可以得到白色显示时和黑色显示时的对比度比大于级别50。这个结果与现有技术相比就是大于2倍。

此外，还弄明白了，将刻痕反射板23的面粗糙化，使之变成不是完全反射而是有20％到30％左右的漫反射，从而变成具有散射性的反射板，可改善指向性，而且可以防止因干涉引起的闪烁等降低像质。

此外，在实施例1的反射式彩色液晶显示装置中，即使是在去掉彩色滤光片33将其作为反射式单色液晶显示装置时，也可以得到明亮的显示。此时的白色显示时和黑色显示时的对比度比也在级别50以上。

还有，在与上述相同的构成条件下，一个像素的大小为300μm×300μm，在像素数目为10×10的显示装置中，使之每隔一个像素进行黑白显示时，与整个画面都为白色显示时相比，白色的亮度也几乎不降低。

图10示出了图1的彩色滤光片33的按色分开滤光片的配置图。图10(a)示出了彩色滤光片33和刻痕反射板23的局部放大图。图10(b)是图10(a)的透视图。

如图所示，彩色滤光片33由红色滤光片33R，绿色滤光片33G，蓝色滤光片33B构成。彩色滤光片的按色公开的带状滤光片分别配置为使上述滤光片的带方向与刻痕反射板23的刻痕沟方向大体上垂直相交。

其中，刻痕反射板23的刻痕沟方向是与显示部分53的水平方向相平行的方向。所以，彩色滤光片33的带方向就变成为与显示部分53垂直的方向。这样，如前边说过的那样，入射光11和反射光12也处于与显示部分53垂直的方向上。因而，彩色滤光片33的带方向和含有入射光11和反射光12的轨迹的面的方向处于平行的关系。即，如图10(b)所示，比如说从上方向入射进来的入射光11透过了蓝色滤光片33B，则用刻痕反射板23反射到观察方向40上去的反射光12也将透过蓝色滤光片33B。

换句话说，在反射式显示装置中，把带状滤光片的带方向配置为使之与在反射部分中含有进行入射反射的外来光的入射光轨迹和反射光轨迹的面相平行，则入射光与反射光将透过同一颜色的滤光片。因此，比如说，即便红色滤光片是具有仅仅使红光透过并吸收其他颜色的功能的彩色滤光片，由于入射光和反射光不会透过其他颜色的彩色滤光片，故光的损失也将减小。在透过式的显示装置中，由于没有反射，故可以说上述情况是反射式装置所特有的优点。

图11示出了彩色滤光片33的按色分画的透过率特性。如图所示，与现有技术的透过式彩色滤光片相比，实施例1中所使用的彩色滤光片的透过率在整个波长区内都高。作为透过式彩色滤光片的特性，希望比如说蓝色在绿色和红色的波长区透过率低，但在反射式彩色滤光片的情况下，如同前边说过的那样，要两次透过同一颜色的彩色滤光片，故最好透过率要高，使光不被吸收。具体说来，比如说反射式彩色滤光片的蓝色滤光片特性在550nm以上的情况下，可以把现有技术中透过率几近于0％的情况提高到大约40％。

此外，为要得到明亮的反射式彩色液晶显示装置，显示颜色的范围将会变窄，但也可以考虑使用红、蓝、绿以外的宝石蓝、品红和黄色等彩色滤光片。

另一方面，在实施例1中，还对彩色滤光片进行了改进。

图12的断面图示出了带状滤光片的带宽度与液晶层22的像素宽度及开口部分36的关系。如图所示，带状滤光片的一条一条的带宽度作得比与带方向成直角方向的液晶层22的像素宽度小。在实施例1中，一条带子的宽度为像素宽度(300μm)的50％。而液晶层22的像素宽度的开口部分36的理想尺寸是与像素宽度相等。

这样做的结果是：与带宽和像素宽度相等的情况比较，可以增加亮度。这是因为，如图中点线所表示的那样，当带子的宽度作得与像素宽度相等那种的宽度时，透过蓝色滤光片33B的部分漫射光漏掉后透过相邻的红色显示的像素，带来了不好的影响。因而，作为带状滤光片的带宽，最好比相对于带方向成直角方向的液晶层22的像素宽度小、宽度窄。

下边，为了确认实施例1的效果对比较例进行说明。

比较例1

比较例1的构成采用了在图4中令第1偏光膜的吸收轴60与第2偏光膜的吸收轴61的交角为0度，即把两个吸收轴作成为相平行的配置关系的液晶显示部件30。其他地方与实施例1相同。这时的扭转角仍保持90度不变。

图13画出了以比较例1的配置关系制作的液晶显示部件30的视场角特性。此视场角特性的表示方法和图5一样。即横轴为液晶显示部件30的入射角度，纵轴为透过率。两条特性曲线80分别表示没有加电压时的上下、左右方向的视场角特性。特性曲线81表示加上电压时左右方向的视场角特性。曲线82表示加上电压时上下方向的视场角特性。

在具有这种显示模式特性的比较例1中，一个像素的大小为300μm×300μm，在像素数目为10×10的显示装置中每隔一个像素进行白黑显示的情况下，与实施例1相比白色显示的亮度大大地降低了。

比较例2

比较例2的构成是把彩色滤光片33的带方向配置为与刻痕反射板23的刻痕沟的方向相平行，其他地方与实施例1的构成相同。在此比较例2中，与实施例1相比，白色显示时的亮度也大大降低了。

比较例3

比较例3的构成是不填充匹配剂32，仅仅是作成为一个空气层。其他地方的构成和实施例1相同。在设定办公室环境下对比较例3的显示部分53进行测定的结果表明，与实施例1相比，比较例3的白色显示时的亮度和对比度比都大大降低了。

实施例2

图14的半断面图画出了实施例2的反射式彩色液晶显示装置的构成。图15画出了图14的彩色滤光片33和刻痕反射板23的局部放大图。如图所示，实施例2的构成，除了彩色滤光片33的配置和实施例1不同之外，其他均与实施例1相同。

如图15所示，彩色滤光片的配置是紧贴在刻痕反射板23的反射面上，并使得带状滤光片与刻痕沟大体上垂直相交。比如，把彩色滤光片33直接印制到反射部分上。使彩色滤光片紧贴在反射板上的目的是使入射光11和反射光12在配置于反射板上的彩色滤光片的同一点处入射、反射，并使之透过同一颜色的彩色滤光片。由于紧贴在反射板上的彩色滤光片是一个薄膜，故可以说入射和反射的光几乎透过同一点的彩色滤光片。因此，避免了透过其他颜色的彩色滤光片而被吸收的现象。

还有，在实施例2中，我们采用的是带状滤光片，但即便是采用点状滤光片，由于在同一点进行入射和反射这一点不会变，故只要是把薄膜滤光片紧密地配置于反射面上，滤光片的形状就不受限制。

此外，在实施例2中，印制的是透过式彩色滤光片，但也可代之以印制反射式彩色滤光片。在反射式彩色滤光片的情况下，由于比透过式彩色滤光片更薄，故从在同一点进行入射、反射的观点看，被认为是更理想的方式。还有，透过式彩色滤光片具有规定的膜厚，比如说，红色滤光片是仅透过红色、但吸收其他颜色的滤光片。而反射式彩色滤光片是薄膜，其绿色滤光片是仅仅反射绿色、但吸收其他颜色的滤光片。

对实施例2进行亮度测定的结果表明获得了与实施例1同等的显示特性。

实施例3

图16的半断面图示出了实施例3的反射式彩色液晶显示装置的构成。它所表示的是一个没有来自上方的“照射”的显示装置的实施例。实施例3的构成是把刻痕反射板23的刻痕面的倾斜方向制成与实施例1相反的方向，而且在显示部分53的下部，在与显示面大体上垂直的方向上配置了作为间接照射部分的漫反射板37。其他的构成和实施例1相同。另外，也可以作成把实施例3装入实施例2中的结构。

当对实施例3的具体构成进行说明时，假定刻痕反射板23的反射面为全反射镜面，并假定显示面一侧的第1偏光膜201也没有进行过抗闪烁处理等表面反射处理。并令刻痕反射板23的刻痕角24为20度、衍射光栅的步距为30～70μm的不规则步距。

在这种情况下，作为间接照射部分的漫反射板37，反射作为来自上方向的光量大的外来光的入射光11，并间接地照射作为液晶显示部分的液晶显示部件30。这样一来，用漫反射板37所反射的入射光11将变成漫射光透过液晶显示部件30，之后，再用刻痕反射板23的镜面反射到观察方向40上去。于是，通过采用配置这样的漫反射板37，就可以把刻痕反射板23的反射面作成为镜面，因为提高了反射率而可以得到明亮的显示。

关于上述实施例3的显示部分53的辉度特性，在设定办公室环境下进行测定的结果是：无照射，而且反射光分布特征表示出了具有以显示面的观察方向40为中心的半值宽度为30度的指向性。另外，这时的反射光12的亮度表示出了与实施例1相同的明亮的显示特性。还有，即便是把刻痕反射板23的反射面作成镜面，由于来自漫反射板37的光是漫射光，故也不会因相干而产生闪烁。

另外，彩色滤光片33的构成也可以直接印制到反射板上，并通过使带宽度比像素宽度还细小可以进一步提高亮度。

图17示出了图16的漫反射板37的另外的实施例。这是一种不用漫反射板37而代之以设置作为间接照射手段的刻痕反射板57的装置。在这种实施例的情况下，从上方向来的入射光11，用除了散射以外还兼具指向性的刻痕漫反射板57进行聚光，故具有可以得到更明亮的特性的显示部分53的图像这种效果。

实施例4

实施例4是对刻痕反射板23进行改进的实施例。图18的透视图示出了实施例4的反射式彩色液晶显示装置的刻痕反射板23。图19是图18的断面放大图。图19(a)示出了图18的左右方向的断面图。图19(b)示出了图18的上下方向的断面图。

实施例4的构成把刻痕反射板23的刻痕面的倾斜作成为3种。而且，把彩色滤光片33直接配置于刻痕反射板23上边。除此之外的构成与实施例相同。此外，也可把实施例4的刻痕反射板23与实施例2或实施例3进行组合。

从实施例1到实施例3中，把来自上方的入射光以良好的效率导入到观察方向40上去，但实施例4的目的是不仅要对上方向的光而且要对左右方向的光也进行聚光并使之以良好的效率反射到液晶显示部件30的观察方向40上去。

就如从19(a)的断面可以知道的那样，刻痕面在左右方向上有两种倾斜面并形成凸状，以使之把左右方向来的光反射到观察方向40上去。另外，左右的刻痕角24也可以不一样。所以，就如从图19(b)的断面可以知道的那样，把上方向的光反射到观察方向40上去的刻痕面和实施例1一样是在一个侧面具有规则倾斜的一种倾斜面。

在实施例4中，刻痕反射板22的衍射光栅的栅距，在纵横两个方向的栅距都为30μm，把上方向的刻痕角度24制成为20度，左右方向的该角度也分别对称地制成为20度。

对应用了上述实施例4的显示部分53的辉度特性，在设定办公室环境下进行测定的结果，表明可以得到具有以显示面的观察方向为中心的半值宽度30度的指向性的反射光分布特性。在从实施例1到实施例3中，左右方向的指向性小，但在实施例4中，左右方向也可以得到半值宽度30度的反射光分布特性。因而，反射光的亮度表现出实施例1的1.5倍以上的明亮的显示特性。

此外，在实施例4中也已经确认，当把刻痕反射板23的反射面制成从20％到30％左右的漫反射并使之有散射性时，可以得到好的指向性，且可以防止因相干而形成的闪烁等造成像质降低。

另一方面，就如同在图7和图8说过的那样，粗分起来，办公环境下的显示部分53的照度分布为两种。因而，刻痕反射板23的刻痕面上即便有两种倾斜面也没什么问题。例如，把刻痕角度24设定为20度和5度的倾斜面。这样，在图19(a)中混合设置有两种凸状，在图19(b)中用交互地设有20度和5度两种倾斜形状的刻痕反射板。这样，由于可以反射聚集来自任意方向的光，故可得到明亮的显示。即，在刻痕反射板的反射面上采用具备多种倾斜面的办法，则不管在什么样的办公环境下都可以得到明亮的显示。

实施例5

实施例5是设想使显示部分53水平地躺着使用的情况而作成的装置，它改变了设定角度50。比如掌上计算机(palm topcomputer)和电子笔记本等等的情况。

图20的半断面图示出了本发明的实施例5的反射式彩色液晶显示装置的构成。在此实施例5中，显示部分53的设定角度50为大约180度，即显示部分53被设置为水平地躺着。

上述这种使用状态的实施例5的构成是：把实施例1的显示部分53的刻痕反射板23置换成刻痕反射角24为15度、衍射光栅的栅距为30μm的刻痕反射板23。

由于水平躺着放置，故对显示部分53(刻痕反射板23)从正上方入射进来的入射光11，用15度的刻痕角24使之变成相对于法线方向为30度的反射光12，并射出。就是说，把刻痕反射板23的刻痕角24设定为规定值，以使反射光12沿观察方向射出。

这样，若把刻痕反射板23的刻痕面作成为20％到30％左右的漫反射、并使之具有散射性，则可以得到指向性好且没有相干所引起的闪烁等的显示特性。

在设定的办公环境下进行测定的结果是反射光12的反射光分布特性显示出具有以观察方向40为中心的半值宽度30度的指向性。这时可以获得大于级别30的显白色和显黑色时的对比度比。

此外，在一个像素的大小为300μm×300μm、像素数目为10×10的显示装置中，即便是在每隔一个像素使之进行白黑显示的情况下，白色的亮度也几乎不降低。

但是，如上所述，由于对比度比与其他实施例相比稍低，故对实施例5要继续加以改进。对比度比之所以低，是由于要使显示部分53水平放置，故观察方向40相当程度地与液晶显示部件30的法线方向斜向偏离的缘故。所以，必须使对比度向斜下方向移动，以使得对比度比在观察方向40处变得最高。

为此，要把在图4中说明过的第1定向膜的擦拭方向62与第2定向膜的擦拭方向63之间扭转角64作成60度，然后制作液晶显示部件30。这样做的结果，可以使对比度比移动，使得对比度比变得最高的峰值位置在斜下方向的观察方向40处，并可把观察方向40的对比度比作成超过级别50。

从上述事实可知，通过把扭转角设定为规定值，就可以使表示对比度比峰值的方向与观察方向40一致、使观察方向上的对比度比做得合适，同时还可以把刻痕反射板23的刻痕角24设定为规定值以使反射光12射出到观察方向40。就是说，可以说作为液晶显示部分的液晶显示部件30是具有使对比度比的峰值方向和观察方向一致的规定扭转角的装置，作为反射部分的刻痕反射板23是把透过液晶显示部件30的外来光的反射光12反射到观察方向上去的装置。

另外，对比度比是通过改变扭转角来调整的，但也可用相位(光程)差板来改变。

实施例6

图21的半断面图示出了实施例6的反射式彩色液晶显示装置的构成。本图给出的是本发明的另一种反射部分的实施例。这一实施例6的构成，粗分起来由显示部分53和处理部分52构成。而显示部分53包括有液晶显示部分和反射部分。

作为液晶显示部分的液晶显示部件30至少由第1偏光膜201、基板21、液晶层22、第2偏光膜202和彩色滤光片33构成。反射部分至少由作为导光部分的光纤板39和作为反射体的镜面反射板38构成。

如果对实施例6的构成进一步说明的话，则它是这样一种装置：在一方的透明基板21与构成另一方的基板的光纤板39之间配置有由向列液晶构成的液晶层22和第2偏光膜202及彩色滤光片，而液晶层22的显示面一侧配置有第1偏光膜201。第2偏光膜202配置于液晶层22的显示面相反的一侧，为的是修正透过光纤板39的光的偏光状态的散乱。

在本实施例6的情况下，在把光导入指定方向的导光部分(这种情况下是在把光导入显示部分53的厚度方向的导光部分中，应用了数值口径NA0.5的光纤板39。作为反射由导光部分来的光并返回到导光部分的反射体，采用了一般性使用的镜面状的镜面反射体38。彩色滤光片33配置于光纤板39的显示面一侧。也可以配置在显示面的相反的一侧。除上述以外，与实施例1的构成相同。

在这样的构成中，光量大的上方向(即指定方向)的外来光的入射光11在透过液晶显示部件30之后，用光纤板39导向显示部分53的厚度方向，即与显示部分53大体上垂直的方向。因而，导向与镜面反射板38也大体上垂直的方向。接着，用镜面再次反射到显示部分53的厚度方向，即与显示部分53大体上垂直的方向上去。所说的与显示部分53大体上垂直的方向就是大体上的法线方向，即观察方向40，反射光12就在这一观察方向40上射出去。

换句话说，用作为导光部分的光纤板39和作为反射体的镜面反射体38组成的反射部分把已透过作为液晶显示部分的液晶显示部件30的规定方向的外来光反射到大体上的法线方向上去。

另一方面，借助作为导光部分的光纤板39的功能，入射光11和反射光12将通过同一方向的光路，故透过配置于光纤板前面或后面的彩色滤光片33的光将透过同种颜色的彩色滤光片33。这样一来，由于不通过其他颜色的彩色滤光片，故光不会被吸收，也不会产生亮度的下降。

在设定的办公环境下测定此实施例6的装置，其结果表明：反射光12的反射光分布特性具有以观察方向40为中心的半值宽度30度的指向性。这时，观察方向40的亮度表现出与实施例4相同的显示特性。此外，显示白色时和显示黑色时的对比度比大于级别50。还有，在与上述相同的构成条件下，在一个像素的大小为300μm×300μm、像素数目为10×10的显示装置中，在每隔一个像素进行白黑显示的情况下，白色的亮度也几乎不降低。另外，因为采用了非漫射面的镜面反射板，故可以得到反射率高、明亮的显示特性。

图22的断面图示出了把彩色滤光片33配置到光纤板39的显示面相反的一侧的实施例。这是实施例6的另外一种反射部分的实施例。

如图22所示，从光纤板39射出的光在镜面反射板38处以大体上垂直的方向入射和反射。射出的光将散射为圆锥状，但由于彩色滤光片的厚度薄，故散射程度不大，上述圆锥散射光的影响也小。

对此，如图21所示，若把彩色滤光片33放在光纤板39的显示面一侧，则斜方向的入射光11和法线方向的反射光12有通过不同的光路的趋势，这将会有一些困难。

为要使之确实地透过同一颜色的彩色滤光片，彩色滤光片33的位置就不是在光纤板39的显示面一侧，而以配置在光纤板39和镜面反射板之间为好。另外，如果光纤板39和彩色滤光片33和镜面反射板38紧密相贴则更好。在不这样做的情况下，圆锥状散射的光变得易于透过其他颜色的彩色滤光片33，相伴的是因吸收而使亮度下降。

还有，透过光纤板39的金属包层(clad)部分的光不透过同一光路。故彩色滤光片33要和实施例1等的彩色滤光片33一样，作成为细的带状滤光片，最好是避开上述金属包层部分的尺寸。这样的话，就可以不受透过金属包层部分的光的影响，因而不会使亮度降低。

如果将上述实施例与下边所示的现有技术例相比较，就会很好地理解。

图23的断面图示出了特开平4-212124号公报所公开的现有技术例的显示部分53。其构成是从显示部分53的显示面一侧层叠形成光纤板39、液晶层22、基板21和镜面反射板38。

来自斜方向的入射光11大致上垂直的方向上导向光纤板39，透过液晶层22和基板21，用镜面反射板38进行反射。反射光12再次透过液晶层22和基板21并经由光纤板39，射出到观察方向40。如图所示，由光纤板射出的光将经过液晶层和基板等比较长的往返光路，故将散射为比较宽广的圆锥状。结果，反射光的一部分被显示黑色的液晶层遮断，因而将降低亮度。

对现有技术的显示部分在设定的办公环境下进行了比较测定。其结果是，现有技术的显示部分在显示白黑的检测图形等时，白色显示的辉度比之示于图22的实施例的显示部分大大降低了。此外，基板21的厚度为0.7～1.1mm，但已经清楚即便是这种程度的厚度，也有微妙的影响。因此，可以说，光纤板39的配置还是本实施例的方法为好。

就是说，如图22所示，作为外来光的入射光11将顺次射入基板21、液晶层22和作为导光装置的光纤板39、然后被镜面反射板38反射使之再以相反的顺序往返透过，故还是本实施例分别配置的方法好。此外，和有关彩色滤光片33无关。

此外，在不采用光纤板而采用由通常的玻璃材料形成的基板时，为了照射等等必须使反射体具有散射性。但是，若象本实施例那样把光纤板39用作基板，则在光透过光纤板39时，将在光纤内产生变形和散射，故不需要使反射体具有散射性。为此，可以把镜面反射体38当作反射体，并产生可以提高反射率、获得明亮的显示特性的效果。

实施例7

实施例7和实施例5一样，设想把采用实施例6的光纤板39的显示部分53水平放置使用。故对实施例7省略了图示。

本实施例7的构成是作为导光部分的光纤板39内部的一条一条光纤都与法线方向呈30度地向观察方向40倾斜。而反射体是和观察方向具有相同的30度的刻痕角的刻痕反射板23。即，在观察方向具有规定的观察角度时，设有具有向观察角度倾斜的光路的导光部分和具有向观察角度倾斜的反射面，并把从上述导光部分射出的光反射到观察方向上去的反射体。

此外，要调整光纤板39内部的每一光纤的倾斜，使得对比度变得合适，即通过使对比度升高的方向与光纤的倾斜方向一致来使对比度移动。

在设定的办公环境下，对本实施例7的装置进行测定，结果得到了与前边说过的实施例6同等的明亮的显示特性和高对比度。

如以上那样，在实施例1到实施例7中，不使用背光，就可以获得与有背光的透过式彩色液晶显示装置同等的明亮的反射式彩色液晶显示装置。此外，由于现有透过式彩色液晶显示装置的功耗大约2/3是后照光的功耗，故采用本发明也可以得到功耗低而明亮的反射式彩色液晶显示装置。

再有，在所有实施例中，由于在显示面或各层上进行反射、成为观察障碍的光的方向和用刻痕反射板等正规地进行反射的反射光的方向不同，故可以防止将成为观察障碍的光所产生的对比度的降低，因而可以得到高对比度的显示特性。

在本实施例中，刻痕反射板23等采用先把黄铜的工成型、再用喷砂法使其刻痕面粗糙化、用紫外线硬化树脂复制并在其面上用溅射银的办法制成。但是，对制作方法并无特别限制。例如，反射板也可以用聚甲基丙烯酸脂(polymethyl methacrylate)之类的热可塑性的塑料成型或者在该塑料上进行模压等方法制作。此外，反射表面膜的制作方法用溅射、蒸镀或电镀等都行。

此外，在本实施例中选择了与偏光膜20的折射率一致的匹配剂32，但在实际上要使之一致是困难的。所以，要对照已选定的匹配剂32改变刻痕角24并将其设定为使反射光12朝向观察方向40。这样一来，在选定匹配剂上就有了余地，这在匹配剂的材料价格上是有好处的。

另一方面，为了把来自光量大的上方向来的光以良好的效率反射到观察方向40上去，刻痕角最好在10度到50度之间。再者，在本实施例中，衍射光栅的栅距在30μm到50μm之间，但只要比最小像素间距小，衍射光栅的栅距在10μm～1mm之间就可以了。

此外，在现有的反射式单色液晶显示装置中，必须对显示面一侧的偏光膜20的表面进行抗闪烁处理以减少偏光膜20反射的、将会变成观察障碍的光。但在本实施例中，即使不对偏光膜20进行抗闪烁处理也可以得到高对比度的显示，因而具有降低加工费的效果。这儿所说的抗闪烁处理，就是使偏光膜20的表面粗糙化，以减少直接反射光的处理。另外，抗反射处理也是减少反射光的同样的处理，可以说对此也有同样的效果。

再有，本发明可以应用于从本实施例的反射式彩色液晶显示装置中去掉彩色滤光片的反射式单色液晶显示装置中去。此外，如果把本发明的反射型彩色液晶显示装置作为膝上式计算机和笔记本式计算机的显示部件、掌上计算机和PDA(个人数字助手)的显示部件等来应用，则可以得到功耗低、对比度高而且明亮的信息处理装置。

实施例8

图27中示出了本实施例的液晶显示装置的外观，图28示出了备于液晶单元上面上的导光板4的侧断面图，图29示出了反射板107的侧向断面图。

在本实施例中，液晶单元面和水平面所形成的交角103被调整为60度。在液晶单元101的上面备有用丙烯酸树脂制作的导光板104，此导光板的平面与水平面所形成的角105为30度。此外，如图28所示，在此导光板的上侧表面上有光散射性构造112、导光板的下侧具备微型棱镜113，从导光板的下方射出的射向液晶单元的入射光110折射并传送往液晶单元的方向。还有，在本实施例中，光散射性构造112是微细的凹凸结构，但并不受限于此，只要是具有光散射性的构造就行。例如，也可以是具有微细折射率分布的平坦的板状构造。从导光板的下方射出的射向液晶单元的入射光110被处于为两片偏光板106所挟持的液晶单元101的背面的反射板107反射。此反射板如图29所示，由对于液晶单元面向上倾斜的微细的多个面组成，从上方入射进来的光，不是像现有的反射板那样向下方反射而是向与液晶单元面大体垂直的方向传播并到达使用人员的眼睛。另外，在反射板和液晶单元之间填充有透明的介质硅油。偏光板表面是平坦的且未经过抗闪烁处理。

在本实施例中，使用两片透明的玻璃基板作为基板。两者的厚度均为1.1mm且经过了表面抛光。基板的内侧处形成了连接驱动器IC的XY阵列状的透明电极，构成了640×480个像素。面板尺寸是对角9.4英寸。这两片基板之间挟有液晶组成物，这种液晶组成物是向向列液晶ZLI-2293(メルク公司生产)中掺入少量的空间螺旋特征(chiral)的物质S-811(メルク公司生产)。另外，这种组成物的自然螺距为10.5μm，基板之间的空隙为6.1μm。在电极上用旋转涂敷法涂上约500A厚的聚酰亚胺系定向膜LQ-1800(日立化成生产)。用擦拭法进行表面处理，在上述液晶材料上形成5度的倾斜角和240度的扭转角。使直径6.3μm的有孔小珠隔垫(由二乙烯基苯构成)起作用以保持恒定的间隙6.1μm。偏光板(日东电工社生产的NPF-F1225DU)和光程差板如图34所示那样地进行配置，以得到如图32所示的常开特性。还有，通过使之形成常开的办法、提高了斜向来的光入射时的透过率，达到了本发明提高光的利用效率的目的。

把本实施例的液晶显示装置放在天花板上有荧光灯的办公室中，在荧光灯的大致正下方进行了观测。液晶显示装置放置处的正上方的照度为800勒克斯。驱动是用1/240的占空比、1/13的偏压进行时间划分驱动的。其结果是，在用辉度计在液晶单元垂直的方向上测定液晶单元表面的亮度时，在明亮显示状态下，辉度为52cd/mm²，获得了即使没有光源也足够明亮且便于观察的显示。

比较例4

在实施例8中，除去液晶单元1上面的导光板104，将反射板107也换成具有无指向性的对称特性的现有技术的反射板。在天花板上有荧光灯的同样的办公室中，将其设置在荧光灯的大致正下方进行了观测。结果，在明亮显示状态下所得到的亮度仅为7cd/mm²，与有后照光的透过式相比，暗而不易观察。

再有，在实施例8中是使导光板104的上侧表面平坦化以去掉光散射性，此处代之以在下侧表面上所具备的微型棱镜113的表面上提供有光散射性的凹凸构造。在这种构造中，进行与前边说过的相同的测定时，在明亮显示状态下变为41cd/mm²，得到了即便没有光源也很明亮且见不到天花板上光源形状的易于观看的显示。

与使导光板104的上侧表面平坦化以去掉光散射性不同，代之以在使反射板的表面粗糙化以提供光散射性的构造中进行同样观测，这时，明亮显示状态变为34cd/mm²，得到了即使没有液晶单元所用的光源也很明亮且易于观看的显示。

再有，在本实施例中，作为更为理想的结构使用了具有非对称性的反射特性的反射板，但即便应用具有现有技术类型的对称性和某些散射特性的反射板，也可以得到比上述比较例更明亮的18cd/mm²。

实施例9

在本实施例中，给实施例8的构成加上了示于图30、图31的那种彩色滤光片。和一般的透过式液晶显示装置所用的彩色滤光片不同，在三原色(这儿假定为红(R)、绿(G)、蓝(B))的多个彩色滤光片115a、115b、115c之间没有遮光层。此外，三原色也可以是宝石蓝(c)、品红(M)和黄(Y)。另外，在本实施例中，不仅去掉遮光层，作为更理想的结构还在115a、115b和115c之间形成透明的间隙，使得有更多的光从这里进入。由于即便是在不用透明的间隙而代之以对上述彩色滤光片中的一种或两种滤光片上进行被覆的情况下也有取进外来光的效果，所以有提高光利用效率的效果。带状的各彩色滤光层的宽度为60μm(面积比为60％)、彩色滤光片之间的透明间隙的宽度为40μm(面积比为40％)。

与实施例8那样的无彩色滤光片的情况相比，由于在有滤光片层的面积比60％的部分的光利用效率约为1/3，故意的光利用效率约为60％(0.6/3+0.4)，可以得到52×0.6＝31cd/mm²左右的亮度，得到了即使没有背光也有足够的亮度的显示装置。另外，当把这样的彩色滤光片以及透明区域都作成为与水平面平行(在图34中垂直于低面的方向)时，如图43所示，入射到液晶单元的入射光110的大部分在用反射板反射后的返程中，使之通过彩色滤光片115到达显示装置使用人员的眼睛，以提高对比度。

图35中示出了在实施例8的构成中添加上光源系统122的例子。

这种光源系统如图35所示由透明体组成，在其侧面顶端内装光源121。此外，还具有把来自光源的光同时在透明体的上表面进行反射从下表面透过并导往导光板104的性质。通过将此光源系统122设置于导光板104的上边，光源121将借助于开关123的作用自动地点亮。在通常亮度的环境下，在没有光源系统122的状态下，把外部光导入到液晶单元表面来使用，仅仅在非常暗的环境下才利用光源来使用。这样，可以节约电池。

实施例10

图36示出了本实施例的液晶显示装置的外观。图37示出了在液晶单元下表面上具备导光板204的侧向断面图。反射板207的侧向断面图和图29相同，故省略未画。

在本实施例中，液晶单元的面和水平面所形成的角203调整为60度。在液晶单元1下侧的表面上有白色的反射导光板204，此导光板的面和水平面的交角205作成为30度。此外，如图37所示，在此导光板上侧的表面上有光散射性构造212，使得外来光209将散射并把高强度的光反射到液晶单元的方向上去。另外，在本实施例中，光散射性构造212是微细的凹凸构造，但只要是具有光散射性的构造，不限于这种构造。例如，也可以是具有微细的折射率分布的平坦的板状构造。用反射式导光板反射的射向液晶单元的入射光210，由处于两片偏光板206所挟持的液晶单元101背面的反射板207进行反射。这一反射面如图29所示，由相对于液晶单元面向下倾斜的微细的多个面组成。从下方入射进来的光，不是像现有技术的反射板那样反射到上方，而是向大体上垂直于液晶单元面的方向传播并以高强度到达使用人员的眼睛。另外，此处倾斜的多个微细的面的局部性的表面构造为镜面构造。此外，在反射板和液晶单元之间填充有硅油这种透明介质，几乎没有在空气表面处产生的反射损失。还有，偏光板表面也是平坦的，且未进行过抗闪烁处理。

在本实施例中，采用了用由实施例8中说过的玻璃基板、向列液晶、偏光板、光程差板等构成的液晶显示部件。

把本实施例的液晶显示装置设置于天花板上有荧光灯的办公室中，在荧光灯的大致正下方进行了观测。液晶显示装置设置场所的垂直上方的照度为800勒克斯，驱动用1/240的占空比、以1/3的偏压进行时间划分驱动。测定结果是：用辉度计在垂直于液晶单元表面的方向上测定液晶单元的亮度时，在明亮显示状态下是48cd/mm²，表明可以得到即便没有光源也足够明亮且易于观察的显示。

比较例5

在实施例10中，除去了反射式导光板204，将反射板207也换成了现有技术中具有无指向性的对称特性的反射板。在天花板上有荧光灯的相同的办公室里，设置于荧光灯的几乎正下方进行了观测。结果是，在明亮显示状态下所得到的亮度仅为7cd/mm³，暗而不易观察。

在实施例10中，使反射式导光板204的上侧的表面平坦化而去掉光散射性，但提供了在反射板207的局部性的表面上有光散射性的凹凸结构。在这样的构造中进行与前边说过的相同的观测时，得到了在明亮显示状态下亮度为38cd/mm²、即使没有光源也很明亮且看不见天花板上光源形状的易于观看的显示。

此外，通过采用在实施例9中说过的彩色滤光片，就可以实现彩色液晶显示装置。

与实施例10那样的无彩色滤光片的情况相比，由于在有彩色滤光片层的面积比约60％的部分得到的光利用效率约为1/3，故意的光利用效率为60％×(0.6/3+0.4)，得到了48×0.6＝29cd/mm²左右的亮度，因而得到了即使没有后照光也有足够亮度的显示装置。

图38示出了在实施例10的构成中增加光源221的例子。

此光源如图38所示，内设于反射式导光板的侧面，在通常的亮度环境下关掉光源221，把外部光导光到液晶单元上来用，仅在非常暗的环境下，才接通光源使用。这样做可以节约电池。

实施例11

图39的半断面图示出了本发明的实施例11的反射式液晶显示装置的构成。实施例11的构成由显示部分53和处理部分52组成，显示部分53和处理部分52由设定显示部分53的设定角度50的角度设定部分35结合起来。

显示部分53由液晶显示部件30(由偏光膜20、液晶器件31组成)、刻痕反射板23和光散射体302构成。即，把偏光膜20配置在液晶器件31的两侧面，在反射式彩色液晶显示装置的情况下，可以与实施例1一样配置彩色滤光片。

在实施例1中，为使反射光12具有散射性，就要使刻痕板23的刻痕面粗糙化，但这时，如使金属镜面粗糙化，则由于粗糙化了的面的多重反射，反射率会降低。所以，在本实例中，把刻痕反射板23作成为镜面，且配置光散射体302以替代实施例1中的匹配剂32。

作为光散射体302，使用按重量比，把50份双酚A型环氧树脂(EP827，环氧当量为180)、50份甲基六氢化苯二酚酐(NH8210，酸当量为162)作成为透明介质，且添加少量作为硬化剂的2-乙基-4-甲基咪唑，再在所说的透明介质中混入20份折射率不同的粒径约20μm的透明体PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)。这样一来，由EP827和NH8210组成的透明介质的折射率为1.53，而PMMA的折射率为1.49。借助于这两种材料的折射率差0.04而作为光散射体起作用。本实施例中，使用的是热硬化树脂，但可以获得散射性且无吸收光的介质却不限于此。

此种光散射体302由于是热硬化型的，在刻痕反射板23和偏光膜20之间涂布作成膜厚约50μm后，在100℃下进行硬化2小时。由于光散射体为透明体，进行散射而不吸收光，因此可以防止多重反射发生，反射率与实施例1相比较，提高了1.3倍左右。即，可以获得与实施例1同样的散射性，可使使用者方向40的亮度增大1.3倍。

另外，在本实施例中，把PMMA混入透明介质(EP827和NH8210)之中，使之折射率差为0.04，作成了光散射体302的膜厚50μm，然而膜厚作薄了的情况下，会使折射率差变大。此外，通过增加混入的透明体的量可以获得同样的效果。还有，此时与加入了透明介质的介质的折射率的大小无关。但是，光散射体302的背散射以少为好，掺入的透明体的大小要比可见光区的波长大，而折射率差以小为好。也就是，掺入的介质的大小要比0.5μm大，而折射率差最好比0.01大、但比0.3小。也就是说，在反常的衍射区域更好。

在光散射体302的背散射大的情况下，由于会丢失通过刻痕反射板的指向性，所以应使背散射减小。

其他方面，液晶层的构成、刻痕反射板的效果都已通过实施例进行了说明。

实施例12

图40、41分别示出了应用于实施例11的反射板和偏光反射板的构成。就刻痕反射板来说，与实施例1一样把刻痕角24作成20度，刻痕沟宽度为35μm。此时，如图40所示，入射光11用散射体302使之散射、且用刻痕反射板又带来指向性，可以获得在反射板的法线方向具有强度的峰值的反射特性。具有入射角55的入射光11经过光散射体302散射，反射光强度的峰值取决于所用的散射介质302的折射率和刻痕反射板23的刻痕角24，在本实施例中，当入射角55为60度时射出的光大体为法线方向。出射角56与入射角55相同而符号相反的射出光强度约为法线方向射出光强度的1/2以下。因此，作为光散射体302，由于应用了用于实施例11的光散射体，就可以作成具有指向性的高辉度反射极。

另外，通过把光散射体302作为粘接剂，例如图41所示的偏光膜20粘贴而具体成为薄膜，可以制成偏光反射板。用和偏光膜20做成为整体的办法，可以防止偏光膜20的界面反射损失，故能使反射率提高。

在实施例11、12中，采用蒸镀银的刻痕反射板的镜面，但也可以使用铝等反射率高的金属。

另外，在实施例1到10中也可以使用实施例11、12的反射板，可使反射板法线方向的亮度提高30％左右。

Claims (39)

1.一种反射式液晶显示装置，至少包括：

液晶显示部分和反射部分；

其中，上述液晶显示部分由液晶层和挟着该液晶层的一对偏光膜构成，并以透过和遮断对显示面大约成法线方向的外部光的模式进行明暗显示，上述反射部分反射透过上述液晶显示部分的上述外部光；

上述液晶显示部分是具有下述透过特性的装置：即使是在遮断上述外部光的模式下，也不遮断上述大致法线方向以外的规定方向的外部光；

上述反射部分是把透过上述液晶显示部分的上述规定方向的外部光反射到上述大致法线方向上去的装置。

2.如权利要求1的液晶显示装置，其特征是：如此配置上述液晶显示部分，使得一个上述偏光膜的吸收轴与另一个上述偏光膜的吸收轴的夹角大体上为直角。

3.如权利要求1的反射式液晶显示装置，其特征在于：在所述反射部分和液晶显示部分之间具有由折射率不同的两种以上的透明介质构成的散射体。

4.如权利要求1的液晶显示装置，其特征是：上述反射部分由把光导向规定方向的导光部分和反射从上述导光部分来的光并使之返回到上述导光部分中去的反射体构成。

5.如权利要求1的液晶显示装置，其特征是：上述反射部分是具有刻痕状反射面的刻痕反射板。

6.如权利要求5的液晶显示装置，其特征是：上述刻痕反射板在其刻痕状反射面上至少具备两种以上的倾斜面。

7.一种反射式彩色液晶显示装置，至少包括：

液晶显示部分、反射部分和彩色滤光片；

上述液晶显示部分由液晶层构成，用于透过和遮断外部光以进行明暗显示，上述反射部分反射已透过上述液晶显示部分的上述外部光，上述外部光透过上述彩色滤光片；

上述彩色滤光片是按色分开的带状滤光片，而且设置该带状滤光片的带方向，使其与包含在上述反射部分中入射和反射的上述外部光的入射光轨迹和反射光轨迹的平面相平行。

8.如权利要求7的彩色液晶显示装置，其特征是：上述带状滤光片的带宽度比与上述带方向成直角方向的上述液晶层的像素宽度小。

9.如权利要求7的彩色液晶显示装置，其特征是：在上述反射部分为具有刻痕状反射面的刻痕反射板的情况下，使上述刻痕反射板的刻痕沟方向与上述带状滤光片的带方向配置为大体上垂直相交。

10.一种反射式彩色液晶显示装置，包括：

透过和遮断外部光以进行明暗显示的液晶显示部分、反射已透过上述液晶显示部分的上述外部光的反射部分以及透过上述外部光的彩色滤光片，

上述滤光片配置为紧贴着上述反射部分的反射面。

11.一种反射式液晶显示装置，具备有透过和遮断外部光以进行明暗显示的液晶显示部分和把已透过上述液晶显示部分的上述外部光进行反射的反射部分，其特征是：

设有配置在所述液晶显示部分下侧的间接照射部分，用以反射上述外部光并间接地照射上述液晶显示部分。

12.一种反射式液晶显示装置，包括透过和遮断外部光以进行明暗显示的液晶显示部分和反射已透过上述液晶显示部分的上述外部光的反射部分的反射式液晶显示装置，其特征是：

上述液晶显示部分是具有使观察方向与对比度的峰值方向一致的规定扭转角的部分，

上述反射部分是把已透过上述液晶显示部分的外部光反射到上述观察方向上去的部分。

13.一种液晶显示装置，包括液晶单元和驱动部分，上述液晶单元具有至少一方为透明的一对基板、备于上述基板上的电极、挟持于上述基极之间的液晶组成物层以及根据上述液晶组成物层的液晶分子的定向状态改变光的透过或反射特性的偏光部分，上述驱动部分驱动上述液晶层，其特征在于：

上述液晶单元的面和水平面所形成的夹角大于45度，上述液晶单元的上表面上备有导光板，上述导光板的面和水平面所形成的夹角小于45度，并具有把上述导光板入射进来的光导光到上述液晶单元表面上去的构造。

14.一种液晶显示装置，其特征是：

包括有液晶单元和驱动液晶层的驱动部分，该液晶单元含有：至少一方透明的一对基板、置于上述基板上的电极、挟持于上述基板之间的液晶组成物层以及根据上述液晶组成物层的液晶分子的定向状态改变光的透过或反射特性的偏光部分；

上述液晶单元的上表面上备有导光板，并具有把从上述导光板入射进来的光导光到上述液晶单元表面上去的构造，在上述导光板的下表面上具备有微型棱镜。

15.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征是：在上述液晶单元的下侧有反射板，上述反射板把透过导光板进行传播并入射到液晶单元表面上来的光主要反射到与上述液晶单元表面相垂直的方向上去。

16.如权利要求15所述的液晶显示装置，其特征是：在上述液晶单元和上述反射板之间填充了透明的介质。

17.如权利要求16所述的液晶显示装置，其特征是：上述导光板的表面和上述反射板的表面中的任一表面都具有光散射性。

18.如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征是：上述偏光部分是备于上述液晶单元表面上的偏光板，且上述偏光板与空气的界面是平坦的且无光散射性。

19.如权利要求17所述的液晶显示装置，其特征是：上述反射板的局部性的表面构造为镜面构造。

20.如权利要求16所述的液晶显示装置，其特征是：上述导光板的上侧表面和下侧表面、上述反射板的表面、上述偏光板与空气相接的任一界面局部上都是平坦而且有光透过性，且使上述反射板具有光散射性。

21.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征是：上述液晶单元备有两种以上颜色不同的彩色滤光片，在颜色不同、相邻的上述彩色滤光片之间，而且在上述基板之间有光透过性的区域。

22.如权利要求21所述的液晶显示装置，其特征是：上述两种以上颜色不同的彩色滤光片以及上述光透过性的区域都为带状。

23.如权利要求22所述的液晶显示装置，其特征是：带状的上述彩色滤光片和上述光透过性区域都与水平面大体上平行。

24.如权利要求14所述的液晶显示装置，其特征是：上述液晶组成物层以及上述偏光部分形成为具有常开型特性的配置。

25.一种液晶显示装置，

包括液晶单元和驱动部分，上述液晶单元具有至少一方为透明的一对基板、备于上述基板上的电极、挟持于上述基板之间的液晶组成物层以及根据上述液晶组成物层的液晶分子的定向状态改变光的透过或反射特性的偏光部分，上述驱动部分驱动上述液晶层；

上述液晶单元的上表面上备有导光板，导光板之上还备有内藏光源的光源系统，上述光源系统具有在上述光源未点亮时，把入射光导光到上述液晶单元表面上去的构造，还具有在上述光源点亮时通过把上述光源系统放到上述导光板上表面之上而把来自上述光源的光导光到上述液晶单元表面上去的构造。

26.如权利要求25所述的液晶显示装置，其特征是：具有一种开关，它通过在上述导光板的上表面上加上光反射性的板的办法自动地使上述光源点亮。

27.一种液晶显示装置，包括液晶单元和驱动部分，上述液晶单元具有至少一方透明的一对基板、备于该基板上的电极、挟持于该基板之间的液晶组成物层和根据液晶分子的定向状态改变光的透过或反射特性的偏光板，上述驱动部分驱动上述液晶层，其特征是：

在上述液晶单元的下方备有反射式导光板，上述反射式导光板具有把来自上述反射式导光板上方的光导向上述液晶单元的性质；

上述液晶单元的背面一侧有反射板，上述反射板把从下方入射到液晶单元中来的光主要反射到与上述液晶单元的表面垂直的方向上去，以及，上述反射式导光板由微细地倾斜的微型镜子组成。

28.如权利要求27所述的液晶显示装置，其特征是：在上述液晶单元和上述反射板之间填充有透明介质。

29.如权利要求28所述的液晶显示装置，其特征是：使上述反射式导光板的局部性表面、上述反射板的表面中的任意一方的表面上具有光散射性。

30.如权利要求29所述的液晶显示装置，其特征是：上述反射式导光板具有白色的光散射性。

31.如权利要求30所述的液晶显示装置，其特征是：上述偏光部分是备于上述液晶单元的表面上的偏光板，上述偏光板与空气的界面平坦且无光散射性。

32.如权利要求30所述的液晶显示装置，其特征是：上述反射板的局部性的表面构造为镜面构造。

33.如权利要求29所述的液晶显示装置，其特征是：上述反射板的表面、上述偏光板与空气相接的任一界面都是局部平坦的且具有透明性，而且使上述反射式导光板具有光散射性。

34.如权利要求27所述的液晶显示装置，其特征是：上述液晶单元具备两种以上颜色不同的彩色滤光片，在相邻的上述彩色滤光片之间、且在上述一对基板的内侧，具有透光区域。

35.如权利要求34所述的液晶显示装置，其特征是：上述两种以上颜色不同的彩色滤光片以及上述的透光区域中的任何一个都是带状的。

36.一种液晶显示装置，包括液晶单元和驱动部分，上述液晶单元具有至少一方透明的一对基板、备于该基板上的电极、夹持于该基板之间的液晶组成物层以及根据液晶分子的定向状态改变光的透过或反射特性的偏光部分，上述驱动部分驱动上述液晶层，其特征是：

上述液晶单元的表面和水平面所形成的夹角大于45度，在上述液晶单元的下方备有反射式导光板，上述反射式导光板的表面和水平面的夹角不足45度，上述反射式导光板具有把来自上述反射式导光板上方的光导光至上述液晶单元上去的性质，

上述液晶单元的背面一侧有反射板，上述反射板把从斜下方入射到液晶单元上来的光主要地反射到对上述液晶单元的表面垂直的方向上去。

37.一种液晶显示装置，其特征是，

具备有液晶单元和驱动部分，上述液晶单元具有至少一方透明的一对基板、备于该基板上的电极、挟持于该基板之间的液晶组成物层以及根据液晶分子的定向改变光的透过或反射特性的偏光部分，上述驱动部分驱动上述液晶层；

上述液晶单元的面与水平面的夹角大于45度、且在上述液晶单元的下方备有反射式导光板、上述反射式导光板在其侧面里内藏光源、上述反射式导光板具有在上述光源未点亮时把来自上述反射式导光板上方的光导光到上述液晶单元上去的性质，而且还具有在上述光源点亮时把来自上述光源的光透过上述反射式导光板的上侧表面导光到上述液晶单元上去的性质。

38.一种反射板，其特征是：具有把来自与上述反射板法线方向成超过0度倾斜角方向入射的外部光，反射到大致法线方向的功能；上述大致法线方向的反射光强度要比出射角度与上述倾斜角大小相同而符号相反的角度方向的射出光强度高；上述反射板的反射面为镜面；并且在上述反射板上配置了折射率不同的两种以上的透明介质。

39.一种如权利要求38所述的反射板，其特征是：还包括一偏光板，所述两种以上折射率不同的透明介质配置在上述偏光板和上述反射板之间。

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