JP2000147504A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るい白表示および暗い黒表示が確保でき、
広い視角範囲が得られる。 【解決手段】 電界印加時に散乱または透過のいずれか
の状態を呈する液晶セル２の下側にリニアプリズム１５
が配列された透過感謝層１２を配置し、この透過反射層
１２の下側に光を吸収する光吸収層１４を設けた。従っ
て、液晶セル２が散乱状態のときに、液晶セル２内で光
が散乱し、前方散乱光の一部が透過反射層１２を透過し
て光吸収層１４に吸収されるが、その残りの前方散乱光
がリニアプリズム１５の２面および底面で反射されるの
で、白紙のように白いペーパーホワイトの白表示が得ら
れる。また、液晶セル２が透過状態のときに、液晶セル
２を透過して透過反射層１２に出射された光の一部がリ
ニアプリズム１５の２面および底面で反射されるが、残
りの大部分の光が透過反射層１２を透過して光吸収層１
４に吸収されるので、十分に暗い黒表示が得られ、広い
視角範囲が確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置においては、液晶セ
ルの構造がＴＮ型液晶素子に比べて簡単で、製造上のト
ラブルも少なく、しかも偏光板を用いずに光の利用率を
高めたものとして、高分子中に液晶分子を分散させた液
晶層を一対の透明な電極基板間に封入した高分子分散型
の液晶表示素子などの散乱透過型液晶表示素子が開発さ
れている。この高分子分散型液晶素子は、一対の透明な
電極基板間に電圧を印加しない電界非印加時に液晶層中
で液晶分子がランダムに配向して散乱状態を呈し、電界
印加時に液晶層中で液晶分子が電界方向に整列して透過
状態を呈する。

【０００３】この液晶表示装置で白黒表示を行う場合に
は、高分子分散型の液晶セルの裏面側に黒色の光吸収
板、または散乱型の反射板、あるいは鏡面型の反射板な
どの光学素子を配置している。そして、液晶セルの電極
基板間に電圧が印加されない電界非印加時には、液晶セ
ルが散乱状態を呈するので、その散乱光を観察すること
により、白表示となる。また、液晶セルの対向電極間に
電圧を印加した電界印加時には、電界が印加された個所
の液晶セルが透過状態を呈するので、液晶セルの裏面側
に配置された光学素子が直視されて黒く見え、あるいは
弱い反射光を観察するか、もしくは反射光を観察しない
ようにすることにより電界が印加された個所が黒表示と
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな液晶表示装置において、最も暗い黒表示を得るため
に、光学素子として黒色の光吸収板を用いると、黒表示
は確保できるが、明るい白表示が得られないという問題
がある。これは、液晶層の散乱状態による液晶セルに入
射した光の進行方向に対して反対側に向かう後方散乱光
と、液晶セルに入射した光の進行方向側に向かう前方散
乱光とのうち、この前方散乱光が光吸収層に吸収されて
しまうためである。また、光学素子として散乱型の反射
板を用いた液晶表示装置では、電界印加時に液晶セルを
透過した光が散乱型の反射板で散乱され、この散乱光の
一部が再び液晶セルを透過して観察されるため、十分な
黒表示が確保できないという問題がある。さらに、光学
素子として鏡面型の反射板を用いた液晶表示装置では、
特定の観測条件下では高コントラストが得られるが、反
射板の鏡面性により観測者自身の映り込みが生じたり、
黒表示にギラツキが生じたり、また視角範囲が狭いなど
の問題がある。

【０００５】この発明の課題は、明るい白表示および暗
い黒表示が確保でき、かつ広い視角範囲が得られるよう
にすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、印加される
電界に応じて、散乱状態と透過状態に制御される散乱透
過型の液晶素子と、この液晶素子の光出射側に配置さ
れ、その光入射面に配列形成された複数のプリズムから
なり、所定の角度範囲で入射した光を透過し、前記所定
の角度範囲以外の角度で入射した光を反射する透過反射
層と、この透過反射層を透過した光を吸収する光吸収層
とを備えたことを特徴する。この発明によれば、液晶素
子が散乱状態を呈するときには、液晶素子に入射した光
の進行方向に対して反対側に向かう後方散乱光に加え
て、液晶素子に入射した光の進行方向側に向かう前方散
乱光のうちの透過反射層を透過して光吸収層に吸収され
る一部の散乱光を除く、大部分の散乱光が透過反射層の
プリズムで反射されて観察者側に出射するので、白表示
が明るくなり、白紙のように白い所謂ペーパーホワイト
の白表示が得られる。また、液晶素子が透過状態を呈す
るときには、液晶素子に入射した光が液晶素子を透過し
て透過反射層に向けて出射され、その液晶素子の正面か
ら所定の角度範囲で入射した光がプリズムの透過反射層
を透過して光吸収層に吸収され、前記所定の角度範囲以
外の範囲で入射する光はプリズムで反射されるものの、
液晶素子の法線から大きく傾いた方向から入射される光
の強度は弱いので、十分に暗い黒表示が得られるととも
に、広い視角範囲が確保できる。

【０００７】この場合、請求項２に記載のごとく、透過
反射層として断面三角形のリニアプリズムを複数配列し
たプリズムシートを用いることにより、上下または左右
の２つの方向に対して予め定めた視野角の範囲を透過さ
せて光吸収層に吸収させ、視野角以外の入射光を散乱さ
せて観察者側に出射させるので、明るくかつコントラス
トの高い反射型の表示が得られる。また、請求項３に記
載のごとく、透過反射層は断面三角形状のリニアプリズ
ムが複数配列された複数のプリズムシートを備え、これ
らプリズムシートがその各プリズムシートごとにリニア
プリズムを交差させた状態で積層されていることによ
り、上下、左右の４方位から入射する光を有効に利用す
ることができ、さらに明るい白表示が得られる。さら
に、請求項４に記載のごとく、透過反射層を、多角錐、
または円錐、もしくは楕円錐の突起形状のプリズムを縦
横に密接して配列させてなるプリズムシートで形成する
ことにより、上下、左右の全方位から入射する光を有効
に利用することができ、さらに明るい白表示が得られ
る。

【０００８】この液晶表示装置において、プリズムは、
前記液晶素子の光出射側の面に対向する少なくとも１つ
の頂角を有し、液晶素子に所定の角度範囲で入射した光
を透過し、前記所定の角度範囲以外の角度で入射した光
を反射するように、屈折率と頂角が設定される。この場
合、液晶素子に入射する光を透過させる前記所定の角度
範囲は、液晶素子の法線に対して３０°〜５０°で、前
記プリズムの屈折率が１．４乃至１．６で、前記頂角は
３０°乃至１３０°の範囲に設定されるのが望ましい。
特にプリズムの屈折率が１．４のとき前記頂角が３０°
〜１１０°、プリズムの屈折率が１．５のとき前記頂角
が６０°〜１２０°、プリズムの屈折率が１．６のとき
前記頂角が８０°〜１３０°の範囲にそれぞれ設定する
のが好ましい。また、請求項７に記載のごとく、透過反
射層の光出射面に該透過反射層と異なる屈折率の光学層
を設けることにより、透過反射層を透過し、または反射
される入射光の入射範囲つまり前記所定の角度範囲（視
野角）の設定が容易になる。また、請求項８に記載のご
とく、液晶素子、透過反射層、および光吸収層のいずれ
かの面に低反射膜を少なくとも１つ設けることにより、
液晶素子、透過反射層、および光吸収層の各界面での反
射光を低減させることができ、黒表示を暗くしてコント
ラストを高くすることができる。さらに、請求項９に記
載のごとく、カラーフィルタを備えることにより、コン
トラストが高い反射型のカラー表示が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］以下、図１〜図
６を参照して、この発明の液晶表示装置の第１実施形態
について説明する。図１は液晶表示装置の断面図であ
り、図２（ａ）および図２（ｂ）はその液晶セルの動作
原理を説明する要部の拡大断面図である。この液晶表示
装置１は、図１に示すように、高分子分散型の液晶セル
（液晶素子）２と、この液晶セル２の光出射側に配置さ
れた吸収反射板３とを備えている。液晶セル２は、上下
一対の透明なガラス基板４、５間に液晶層６をシール材
７で封止した構成になっている。この場合、上下一対の
ガラス基板４、５の対向面のうち、上側のガラス基板４
の対向面（図１では下面）には、ＩＴＯなどの透明電極
８が配列形成されており、下側のガラス基板５の対向面
（同図では上面）には、ＩＴＯなどの透明電極９が上側
の透明電極８と直交して配列形成されている。また、液
晶層６は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、
高分子１０中に液晶分子１１を分散させた高分子分散液
晶型（ＰＤ−ＬＣ）からなっている。

【００１０】この高分子分散型の液晶セル２では、一対
のガラス基板４、５の透明電極８、９間に電圧を印加し
ない電界非印加時に液晶層６の液晶分子１１がランダム
に配向して散乱状態を呈し、一対のガラス基板４、５の
透明電極８、９間に電圧を印加した電界印加時に液晶層
６の液晶分子１１が電界方向に整列して透過状態を呈す
る。なお、この液晶セル２では、上側のガラス基板４の
透明電極８と下側のガラス基板５の透明電極９とが液晶
層６を挾んで交差する対向領域が１画素に相当し、この
画素がマトリックス状に配列形成されている。

【００１１】一方、吸収反射板３は、図１に示すよう
に、透過反射層１２、空気層（光学層）１３、および黒
色フィルムの光吸収層１４を上から順に積層した構成
で、これらがその順で液晶セル２の裏面（図１では下
側）に配置されている。透過反射層１２は、図３に示す
ように、液晶セル２に対向する上面に断面２等辺三角形
状のリニアプリズム１５が所定の間隔つまり液晶セル２
の画素ピッチよりも小さい間隔で多数配列形成されたプ
リズムシートであり、これらリニアプリズム１５によっ
て視角範囲内（正面近傍）の入射光を透過し、これ以外
の入射光を反射するように構成されている。すなわち、
リニアプリズム１５は、図４に示す理想的な吸収反射特
性が得られるように、視角範囲（０〜±４０°）の入射
光を透過し、これ以外の入射角度で入射した入射光を空
気層１３に出射させずに反射させる。

【００１２】入射光が透過反射層１２を透過する入射角
（液晶セル２の法線に対する傾き角度）の範囲と、入射
光が透過反射層１２により反射される入射角との境界の
角度を臨界角度とし、この臨界角について、図５を参照
して説明する。図５に示された断面２等辺三角形状のリ
ニアプリズム１５の上面側の一面に入射する光線が液晶
セルの法線となす角を入射角θ１、その屈折角をθ２と
し、この入射した光線がリニアプリズム１５の底面から
空気層１３に出射するときの法線となす角を出射角θ
３、その屈折角をθ４とする。また、リニアプリズム１
５の屈折率をｎとし、頂角θｔ近傍におけるリニアプリ
ズム１５の上面側の一面と底面との交差角に相当する角
度をθｐとする。この条件で、θｐ、θ２、θ３の幾何
学的関係は、 （９０°−θｐ）＋θ２＋θ３＝９０° θ２＝θｐ−θ３ …………（１） であり、θｐ、θｃｐ、θ１の幾何学的関係は、 （９０°−θｐ）＋θｃｐ＋θ１＝９０° θｃｐ＝θｐ−θ１ …………（２） である。

【００１３】また、屈折の法則により、θ１、θ２の関
係は、 ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２＝ｎ ｓｉｎθ１＝ｎ・ｓｉｎθ２ θ１＝ａｓｉｎ（ｎ・ｓｉｎθ２） …………（３） が成立し、θ３、θ４の関係は、 ｎ・ｓｉｎθ３＝ｓｉｎθ４＝１ （θ４＝９０°） ｓｉｎθ３＝１／ｎ θ３＝ａｓｉｎ（１／ｎ） …………（４） が成立する。これらの式から理論的な臨界角θｃｐは、 θｃｐ＝θｐ−ａｓｉｎ｛ｎ・ｓｉｎ［θｐ−ａｓｉｎ（１／ｎ）］｝ …………（５） で表される。

【００１４】この臨界角は、図６（ａ）〜図６（ｃ）に
示すように、透過反射層１２の材料の屈折率ｎによって
も変化する。また、臨界角が大きいと透過反射層１２の
透過成分が多くなり、黒表示が得られる視角範囲は広が
るが、反射成分が少なくなるため白表示が暗くなる。臨
界角が小さいと逆の傾向を示し、視角範囲が狭くなり、
十分な黒表示が得られない。このため、臨界角は、視角
範囲と明るさの両方を考慮して適正に設定する必要があ
り、これに基づいてリニアプリズム１５の屈折率ｎと頂
角θｔを適正に設定すれば良い。例えば、図６（ａ）に
示す屈折率ｎが１．４のリニアプリズム１５では、臨界
角が３０°〜５０°の範囲で、頂角が３０°〜１１０°
の範囲が好ましい。また、図６（ｂ）に示す屈折率ｎが
１．５のリニアプリズム１５では、臨界角が３０°〜５
０°の範囲で、頂角が６０°〜１２０°の範囲が好まし
い。さらに、図６（ｃ）に示す屈折率ｎが１．６のリニ
アプリズム１５では、臨界角が３０°〜５０°の範囲
で、頂角が８０°〜１３０°の範囲が好ましい。

【００１５】次に、このような液晶表示装置１の作用に
ついて説明する。まず、液晶セル２の上下一対のガラス
基板４、５の透明電極８、９間に電圧を印加しない電界
非印加時には、図２（ａ）に示すように、液晶セル２の
液晶層６中の液晶分子１１がランダムに配向されて散乱
状態を呈する。このときには、液晶セル２に入射した光
が液晶層６中で散乱され、液晶セル２に入射した光の進
行方向に対して反対側に向かう後方散乱光と、液晶セル
２に入射した光の進行方向側に向かう前方散乱光とのう
ち、透過反射層１２を透過して空気層１３を介して光吸
収層１４に吸収される一部の散乱光を除く多くの前方散
乱光が透過反射層１２のリニアプリズム１５の上面側の
２面および底面で反射されて透過反射層１２から観察者
側に出射されるので、白紙のように白い所謂ペーパーホ
ワイトの明るい白表示が得られる。

【００１６】また、液晶セル２の上下一対のガラス基板
４、５の透明電極８、９間に電圧を印加した電界印加時
には、図２（ｂ）に示すように、液晶セル２の液晶層６
中の液晶分子１１が電界方向に整列されて透過状態を呈
する。このときには、液晶セル２に入射した光が液晶セ
ル２を透過して透過反射層１２に向けて出射される。こ
の出射光のうち、一部の出射光つまりリニアプリズム１
５の臨界角よりも大きい角度でリニアプリズム１５に入
射する入射光は、リニアプリズム１５の上面側の２面お
よび底面で反射されて透過反射層１２から観察者側に出
射されるが、この入射光は液晶セル２に対して大きく傾
いた角度で入射する光であるからその光強度は弱く、残
りの出射光つまり臨界角よりも小さい角度でリニアプリ
ズム１５に入射する入射光は、リニアプリズム１５の上
面側の２面から入射し、この入射光が透過反射層１２を
透過して空気層１３に出射され、リニアプリズム１５の
背面に配置された光吸収層１４に吸収される。このた
め、暗い黒表示となり、リニアプリズム１５の臨界角の
範囲内で暗い黒表示が得られるとともに、広い視角範囲
が確保できる。

【００１７】ここで、この第１実施形態の液晶表示装置
１と透過反射層１２を用いない従来の液晶表示装置との
明るさおよびコントラストを比較する。なお、この第１
実施形態の液晶表示装置１では、リニアプリズム１５の
頂角が１００°で、屈折率ｎが１．５の透過反射層１２
を使用した。また、両者とも光源としてリング状の光を
３０°の入射角で照射し、正面方向と斜め方向（正面か
ら４０°方向）とから観測した。従来の液晶表示装置の
観測結果は以下の通りである。 正面方向、 白表示＝29.5％、黒表示＝ 5.3％、コント
ラスト＝5.6 斜め方向、 白表示＝31.2％、黒表示＝10.1％、コント
ラスト＝3.1 この第１実施形態の液晶表示装置１の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝39.6％、黒表示＝ 7.7％、コント
ラスト＝5.2 斜め方向、 白表示＝40.2％、黒表示＝23.9％、コント
ラスト＝1.7 この結果、第１実施形態の液晶表示装置１は、白表示が
３０％以上明るくなり、コントラストの劣化も少ない。

【００１８】なお、上記第１実施形態では、透過反射層
１２の下面に空気層１３を設けた構成になっているが、
これに限らず、例えば、図７および図８に示す第１変形
例のように、透過反射層１２の下面に空気層１３に代え
て光学層として屈折層１６を設けても良く、またこの屈
折層１６の下側に空気層１３を設けても良い。この屈折
層１６の屈折率は、透過反射層１２の屈折率よりも低く
ても良く、逆に高くても良い。このような透過反射層１
２のリニアプリズム１５の臨界角について、図８を参照
して説明する。この図８に示された第１変形例は、図５
に示された第１実施形態のリニアプリズム１５の下面に
屈折層１６を設けたものであるから、この屈折層１６で
の全反射を考慮するだけで良い。従って、この第１変形
例では、リニアプリズム１５の底面から屈折層１６に入
射した光線が空気層１３に入射するときの法線となす角
を入射角θ４、その屈折角をθ５とし、リニアプリズム
１５の屈折率をｎ１、屈折層１６の屈折率をｎ２とす
る。

【００１９】この条件では、第１実施形態の式（４）以
降が異なり、屈折の法則により、θ３、θ４の関係は、 ｎ１・ｓｉｎθ３＝ｎ２・ｓｉｎθ４ ｓｉｎθ３＝（ｎ２／ｎ１）ｓｉｎθ４ θ３＝ａｓｉｎ｛（ｎ２／ｎ１）ｓｉｎθ４｝ …………（６） となる。また、θ４、θ５の関係は、 ｎ２・ｓｉｎθ４＝ｓｉｎθ５＝１ （θ５＝９０°） ｓｉｎθ４＝（１／ｎ２） θ４＝ａｓｉｎ（１／ｎ２） …………（７） となる。これらの式および第１実施形態の式（１）〜式
（３）により、理論的な臨界角θｃｐは、 θｃｐ＝θｐ−ａｓｉｎ｛ｎ１・ｓｉｎ［θｐ−ａｓｉｎ｛（ｎ２／ｎ１） ・ｓｉｎ［ａｓｉｎ（１／ｎ２）］｝］｝ …………（８） で表される。この結果、屈折層１６を設けることによ
り、臨界角を変えることができ、これに伴って視角範囲
も変えることができる。

【００２０】また、上記第１変形例では、屈折層１６が
１層構造であるが、これに限らず、例えば、図９に示す
第２変形例のように、第１屈折層１７と第２屈折層１８
を積層した２層構造にしても良い。この場合には、透過
反射層１２の屈折率ｎ１と、第１屈折層１７の屈折率ｎ
２と、第２屈折層１８の屈折率ｎ３とがすべて異なって
いも良く（ｎ１≠ｎ２≠ｎ３）、また透過反射層１２の
屈折率ｎ１と第１屈折層１７の屈折率ｎ２とが等しく、
第２屈折層１８の屈折率ｎ３のみが異なっていても良い
（ｎ１＝ｎ２≠ｎ３）。このようにしても、第１変形例
と同様、臨界角を変えることができ、これに伴って視角
範囲も変えることができる。なおまた、上記第１実施形
態およびその各変形例では、透過反射層１２のリニアプ
リズム１５の各角部が尖った形状に形成されているが、
これに限らず、例えば図７および図９に点線で示すよう
に、頂角θｔおよび底角θｂを円弧状に丸みをもたせた
形状に形成しても良く、また断面三角形である必要はな
く、断面台形状に形成しても良い。

【００２１】［第２実施形態］次に、図１０および図１
１を参照して、この発明の液晶表示装置の第２実施形態
について説明する。なお、図１〜図６に示された第１実
施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略
する。この液晶表示装置６０は、透過反射層６１が第１
実施形態と異なり、これ以外は第１実施形態と同じ構成
になっている。すなわち、この透過反射層６１は、図１
０に示すように、第１プリズムシート６２、第１空気層
（光学層）６３、第２プリズムシート６４、および第２
空気層６５を上から順に積層した構成で、これらが液晶
セル２の裏面側（図１０では下面側）に配置されてい
る。なお、透過反射層６１の裏面側（同図では下面側）
には、第１実施形態と同じ、黒色フィルムの光吸収層１
４が配置されている。

【００２２】第１、第２プリズムシート６２、６４は、
第１実施形態の透過反射層１２と同様、その各上面に断
面２等辺三角形状のリニアプリズム１５が所定間隔、つ
まり液晶セル２の画素ピッチよりも小さい間隔（例えば
０．３ｍｍ以下）で多数配列形成された各プリズムシー
トである。この場合、第１プリズムシート６２は、図１
１に示すように、その各リニアプリズム１５が列方向
（同図を真上から見て上下方向）に配列されており、第
２プリズムシート６４は、その各リニアプリズム１５が
行方向（同図を真上から見て左右方向）に配列されてい
る。これにより、第１、第２プリズムシート６２、６４
は、その各プリズムシート６２、６４ごとに各リニアプ
リズム１５が直交した状態で上下に積層されている。こ
れら第１、第２プリズムシート６２、６４の各リニアプ
リズム１５は、第１実施形態の図４に示す理想的な吸収
反射特性が得られるように、視角範囲（０〜±４０°）
の入射光を透過し、これ以外の入射角度で入射した光を
各空気層６３、６５に出射させずに反射させるように、
第１実施形態とまったく同じ構成になっている。

【００２３】このような液晶表示装置６０では、第１実
施形態と同様、電界非印加時に液晶セル２が散乱状態を
呈するときに、液晶セル２に入射した光が液晶層６中で
散乱された後方散乱光と前方散乱光のうち、第１プリズ
ムシート６２を透過し第１空気層６３を介して第２プリ
ズムシート６４に入射し、この第２プリズムシート６４
を透過して第２空気層６５を介して光吸収層１４に吸収
される一部の散乱光を除く多くの前方散乱光が第１、第
２プリズムシート６２、６４の各リニアプリズム１５の
上面側の各２面および各底面で反射されて透過反射層６
１から観察者側に出射されるので、第１実施形態のもの
よりも、明るい白表示が得られる。

【００２４】また、電界印加時に液晶セル２が透過状態
を呈するときには、液晶セル２に入射した光が液晶セル
２を透過して透過反射層６１に向けて出射される。この
出射光のうち、一部の出射光つまり第１プリズムシート
６２のリニアプリズム１５の臨界角よりも大きい角度で
リニアプリズム１５に入射する入射光は、リニアプリズ
ム１５の上面側の２面および底面で列方向（図１１を真
上から見て上下方向）に反射されて透過反射層６１から
観察者側に出射される。また、第１プリズムシート６２
を透過して第２プリズムシート６４に向けて出射される
光のうち、一部の出射光つまり第２プリズムシート６４
のリニアプリズム１５の臨界角よりも大きい角度でリニ
アプリズム１５に入射する入射光は、リニアプリズム１
５の上面側の２面および底面で行方向（図１１を真上か
ら見て左右方向）に反射されて透過反射層６１から観察
者側に出射される。これら観察者側に出射されるよう
に、透過反射層６１に入射する光は、液晶セル２に対し
て大きく傾いた角度で入射する光であるからその光強度
は弱い。

【００２５】一方、残りの出射光つまり第１、第２プリ
ズムシート６２、６４の各リニアプリズム１５の臨界角
よりも小さい角度で入射する入射光は、第１プリズムシ
ート６２の各リニアプリズム１５の上面側の２面から入
射し、この入射光が第１プリズムシート６２および第１
空気層６３を透過して第２プリズムシート６４に入射
し、この入射光が第２プリズムシート６４および第２空
気層６５を透過して出射され、第２プリズムシート６４
の背面に第２空気層６５を介して配置された光吸収層１
４に吸収される。このため、第１実施形態と同様に暗い
黒表示となり、各リニアプリズム１５の臨界角の範囲内
で暗い黒表示が得られるとともに、広い視角範囲が確保
できる。

【００２６】ここで、この第２実施形態の液晶表示装置
６０と第１実施形態の液晶表示装置１との明るさおよび
コントラストを比較する。この場合、なお、両者とも、
リニアプリズム１５の頂角が１００°で、屈折率ｎが
１．５であり、また光源としてリング状の光を３０°の
入射角で照射し、斜め方向（正面から４０°方向）から
観測した。第１実施形態の液晶表示装置１の観測結果は
以下の通りである。 正面方向、 白表示＝39.6％、黒表示＝ 7.7％、コント
ラスト＝5.2 斜め方向、 白表示＝40.2％、黒表示＝23.9％、コント
ラスト＝1.7 この第２実施形態の液晶表示装置６０の観測結果は以下
の通りである。 正面方向、 白表示＝45.0％、黒表示＝12.2％、コント
ラスト＝3.7 斜め方向、 白表示＝45.3％、黒表示＝31.2％、コント
ラスト＝1.5 この結果、第２実施形態の液晶表示装置６０は、黒表示
およびコントラスト特性の幾分かの劣化は見られるもの
の、白表示が４５％と明るくなり、良好なパーパーホワ
イトの白表示が得られる。

【００２７】なお、上記第２実施形態でも、第１、第２
プリズムシート６２、６４の各下面にそれぞれ第１、第
２空気層６３、６５を設けたが、これに限らず、例え
ば、図７および図８に示した第１実施形態の第１変形例
のように、第１、第２プリズムシート６２、６４の各下
面に第１、第２空気層６３、６５に代えて光学層として
第１、第２屈折層１６をそれぞれ設けても良く、またこ
れら屈折層１６の下側に各空気層６３、６５を設けても
良い。この場合、各屈折層１６の屈折率は、第１、第２
プリズムシート６２、６３の屈折率よりも低くても良
く、逆に高くても良い。また、第１、第２プリズムシー
ト６２、６４の各リニアプリズム１５の臨界角は、第１
実施形態の第１変形例と同じ理論式つまり式（８）で表
される。このため、これら屈折層１６をそれぞれ設ける
ことにより、第１実施形態の第１変形例と同様、臨界角
を変えることができ、これに伴って視角範囲も変えるこ
とができる。

【００２８】また、上記変形例に限らず、例えば、図９
に示した第１実施形態の第２変形例のように、第１屈折
層１７と第２屈折層１８を積層した２層構造にしても良
い。この場合にも、第１、第２プリズムシート６２、６
４の各屈折率ｎ１と、第１屈折層１７の屈折率ｎ２と、
第２屈折層１８の屈折率ｎ３とがすべて異なっていも良
く（ｎ１≠ｎ２≠ｎ３）、また第１、第２プリズムシー
ト６２、６４の各屈折率ｎ１と第１屈折層１７の屈折率
ｎ２とが等しく、第２屈折層１８の屈折率ｎ３のみが異
なっていても良い（ｎ１＝ｎ２≠ｎ３）。また、第１、
第２プリズムシート６２、６４は、それぞれ屈折率が異
なっていても良い。さらに、上記第２実施形態およびそ
の各変形例では、透過反射層６１が第１、第２プリズム
シート６２、６４をその各プリズムシート６２、６４ご
とに各リニアプリズム１５を直交させた状態で積層した
構成であるが、必ずしも第１、第２プリズムシート６
２、６４の各リニアプリズム１５を直交させた状態で第
１、第２プリズムシート６２、６４を積層させる必要は
なく、所定の角度で交差するように積層させても良く、
また必ずしも第１、第２プリズムシート６２、６４を積
層させた２層構造である必要はなく、プリズムシートを
３枚以上積層させた多層構造でも良い。

【００２９】［第３実施形態］次に、図１２および図１
３を参照して、この発明の液晶表示装置の第３実施形態
について説明する。この場合にも、図１〜図６に示され
た第１実施形態と同一部分は同一符号を付し、その説明
は省略する。この液晶表示装置２０は、透過反射層２１
の上面に四角錐プリズム２２を縦横に密接させて配列形
成した構成になっており、これ以外は第１実施形態と同
じ構成になっている。この透過反射層２１は、液晶セル
２に対向する上面に四角錐プリズム２２が所定の間隔つ
まり液晶セル２の画素ピッチよりも小さい間隔で縦横に
マトリックス状に配列形成されたプリズムシートであ
り、これら四角錐プリズム２２によって視角範囲内（正
面近傍）の入射光を透過し、これ以外の入射光を反射す
るように構成されている。すなわち、四角錐プリズム２
２は、第１実施形態の図４に示された理想的な吸収反射
特性が得られるように、視角範囲（０〜±４０°）の入
射光を透過し、これ以外の入射光を空気層１３に出射さ
せずに反射させるために、その臨界角が４０°となるよ
うに頂角が設定されている。

【００３０】この四角錐プリズム２２は、図１３に示す
ように、正四角錐で、互いに対向する面同士の２つの頂
角が同じ角度に形成されており、互いに隣接する２つの
面について、臨界角が等しくなるように頂角の角度が設
定されている。これら２つの臨界角は、第１実施形態と
同じ理論式つまり式（５）が成立し、第１実施形態の図
６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、透過反射層２１の
材料の屈折率ｎによっても変化する。また、臨界角が大
きいと透過反射層２１の透過成分が多くなり、黒表示が
得られる視角範囲は広がるが、反射成分が少なくなるた
め白表示が暗くなる。臨界角が小さいと逆の傾向を示
し、視角範囲が狭くなり、十分な黒表示が得られなくな
る。このため、臨界角は、視角範囲と明るさの両方を考
慮して適正に設定する必要があり、これに基づいて四角
錐プリズム２２の屈折率ｎと頂角が第１実施形態と同様
に設定されている。

【００３１】このような液晶表示装置２０では、第１実
施形態と同様、電界非印加時に液晶セル２が散乱状態を
呈するときに、液晶セル２に入射した光が液晶層６中で
散乱された後方散乱光と前方散乱光のうち、透過反射層
２１を透過して空気層１３を介して光吸収層１４に吸収
される一部の散乱光を除く多くの前方散乱光が透過反射
層２１の四角錐プリズム２２の上面側の４面および底面
で反射されて透過反射層２１から観察者側に出射される
ので、第１実施形態のものよりも、明るい白表示が得ら
れる。

【００３２】また、電界印加時に液晶セル２が透過状態
を呈するときには、液晶セル２に入射した光が液晶セル
２を透過して透過反射層２１に向けて出射される。この
出射光のうち、一部の出射光つまり四角錐プリズム２２
の臨界角よりも大きい角度で四角錐プリズム２２に入射
する入射光は、四角錐プリズム２２の上面側の４面およ
び底面で反射されて透過反射層２１から観察者側に出射
されるが、この入射光は液晶セル２に対して大きく傾い
た角度で入射する光であるからその光強度は弱い。一
方、残りの出射光つまり臨界角よりも小さい角度で四角
錐プリズム２２に入射する入射光は、四角錐プリズム２
２の上面側の４面から入射し、この入射光が透過反射層
２１を透過して空気層１３に出射され、四角錐プリズム
２２の背面に配置された光吸収層１４に吸収される。こ
のため、第１実施形態と同様に暗い黒表示となり、四角
錐プリズム２２の臨界角の範囲内で暗い黒表示が得られ
るとともに、広い視角範囲が確保できる。

【００３３】ここで、この第３実施形態の四角錐プリズ
ム２２を用いた液晶表示装置２０と、第１実施形態のリ
ニアプリズム１５を用いた液晶表示装置１との吸収反射
特性（正反射率）を比較する。なお、入出射角度は法線
方向からの傾き角を示す。第１実施形態のリニアプリズ
ム１５を用いた液晶表示装置１の吸収反射特性は以下の
通りである。 入出射角度 ２０° ２５° ３０° ３５° ４０° ４５° ５０° 縦方向 6.2% 6.6% 7.7% 11.1% 41.2% 49.8% 53.5% ４５°方向 5.5% 5.7% 6.0% 6.9% 17.1% 38.6% 48.0% 横方向 4.0% 3.7% 3.7% 4.2% 5.1% 7.0% 10.8% 全方向の平均 5.3% 5.4% 5.7% 7.3% 20.5% 32.4% 39.1% 第３実施形態の四角錐プリズム２２を用いた液晶表示装
置２０の吸収反射特性は以下の通りである。 入出射角度 ２０° ２５° ３０° ３５° ４０° ４５° ５０° 縦方向 6.2% 6.6% 7.7% 11.1% 41.2% 49.8% 53.5% ４５°方向 5.5% 5.7% 6.0% 6.9% 17.1% 38.6% 48.0% 横方向 6.2% 6.6% 7.7% 11.1% 41.2% 49.8% 53.5% 全方向の平均 5.9% 6.2% 6.6% 9.0% 28.9% 44.2% 50.8% この結果、第３実施形態の液晶表示装置２０は、液晶セ
ル２の散乱状態において、上下左右から入射される光の
前方散乱光を利用することができるため、第１実施形態
のものよりも、明るい白表示が得られ、第１実施形態と
同等の暗い黒表示および広い視角範囲が得られる。

【００３４】なお、上記第３実施形態でも、透過反射層
２１の下面に空気層１３を設けたが、これに限らず、例
えば、図７および図８に示した第１実施形態の第１変形
例のように、透過反射層２１の下面に空気層１３に代え
て光学層として屈折層１６を設けても良く、またこの屈
折層１６の下側に空気層１３を設けても良い。この屈折
層１６の屈折率は、透過反射層２１の屈折率よりも低く
ても良く、逆に高くても良い。この場合にも、透過反射
層２１の四角錐プリズム２２の臨界角は、第１実施形態
の第１変形例と同じ理論式つまり式（８）で表される。
このため、屈折層１６を設けることにより、第１実施形
態の第１変形例と同様、臨界角を変えることができ、こ
れに伴って視角範囲も変えることができる。

【００３５】また、上記変形例に限らず、例えば、図９
に示した第１実施形態の第２変形例のように、第１屈折
層１７と第２屈折層１８を積層した２層構造にしても良
い。この場合にも、透過反射層２１の屈折率ｎ１と、第
１屈折層１７の屈折率ｎ２と、第２屈折層１８の屈折率
ｎ３とがすべて異なっていも良く（ｎ１≠ｎ２≠ｎ
３）、また透過反射層２１の屈折率ｎ１と第１屈折層１
７の屈折率ｎ２とが等しく、第２屈折層１８の屈折率ｎ
３のみが異なっていても良い（ｎ１＝ｎ２≠ｎ３）。ま
た、上記第３実施形態およびその各変形例では、透過反
射層２１の四角錐プリズム２２の各角部が尖った形状に
形成されているが、これに限らず、例えば頂角、底角、
および稜線を円弧状に丸みをもたせた形状に形成しても
良い。

【００３６】さらに、上記第３実施形態およびその各変
形例では、透過反射層２１の上面に３次元プリズムとし
て四角錐プリズム２２を形成したが、これに限らず、例
えば、図１４および図１５にそれぞれ示すような形状に
形成しても良い。すなわち、３次元プリズムは、図１４
に示すような八角錐プリズム２３であっても良く、また
図示しないが、三角錐プリズム、六角錐プリズム、十角
錐プリズムなどの多角錐プリズムであっても良い。ま
た、図１５に示すような円錐プリズム２４であっても良
く、また図示しないが、楕円錐プリズムであっても良
い。

【００３７】［第４実施形態］次に、図１６を参照し
て、この発明の液晶表示装置の第４実施形態について説
明する。この場合にも、図１〜図６に示された第１実施
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。この液晶表示装置３０は、光吸収層１４の光入射面
（図１６では上面）に低反射膜３１を設けた構成になっ
ており、これ以外は第１実施形態と同じ構成になってい
る。この低反射膜３１は、透過反射層１２から空気層１
３に出射された光の反射を極力抑えて光吸収層１４に入
射させるものである。このような液晶表示装置３０で
は、第１実施形態と同様の作用効果があるほか、特に光
吸収層１４の上面に低反射膜３１を設けたことにより、
透過反射層１２から空気層１３に出射された光を低反射
膜３１が効率良く光吸収層１４に入射させて吸収させる
ことができるので、正面での黒表示およびコントラスト
性能が向上する。

【００３８】ここで、この第４実施形態の低反射膜３１
を備えた液晶表示装置３０と第１実施形態の液晶表示装
置１との明るさおよびコントラストを比較する。なお、
両者とも光源としてリング状の光を３０°の入射角で照
射し、正面方向と斜め方向（正面から４０°方向）とか
ら観測した。第１実施形態の液晶表示装置１の観測結果
は以下の通りである。 正面方向、 白表示＝39.6％、黒表示＝ 7.7％、コント
ラスト＝5.2 斜め方向、 白表示＝40.2％、黒表示＝23.9％、コント
ラスト＝1.7 この第４実施形態の液晶表示装置３０の観測結果は以下
の通りである。 正面方向、 白表示＝39.3％、黒表示＝ 6.7％、コント
ラスト＝5.8 斜め方向、 白表示＝39.9％、黒表示＝24.0％、コント
ラスト＝1.7 この結果、この第４実施形態の液晶表示装置３０は、第
１実施形態の液晶表示装置１よりも、正面での黒表示お
よびコントラストが良い。

【００３９】なお、上記第４実施形態では、光吸収層１
４の上面のみに低反射膜３１を設けたが、これに限ら
ず、例えば、図１７に示す第１変形例のように、液晶セ
ル２の下面にも低反射膜３１を設けても良い。このよう
に構成すれば、第４実施形態の液晶表示装置３０より
も、正面での黒表示およびコントラスト性能が向上す
る。ここで、この第１変形例の液晶表示装置３２と第４
実施形態の液晶表示装置３０との明るさおよびコントラ
ストを比較する。なお、両者とも光源としてリング状の
光を３０°の入射角で照射し、正面方向と斜め方向（正
面から４０°方向）とから観測した。第４実施形態の液
晶表示装置３０の観測結果は以下の通りである。 正面方向、 白表示＝39.3％、黒表示＝ 6.7％、コント
ラスト＝5.8 斜め方向、 白表示＝39.9％、黒表示＝24.0％、コント
ラスト＝1.7 この第１変形例の液晶表示装置３２の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝38.3％、黒表示＝ 6.1％、コント
ラスト＝6.3 斜め方向、 白表示＝39.2％、黒表示＝24.5％、コント
ラスト＝1.7 この結果、この第１変形例の液晶表示装置３２は、第４
実施形態の液晶表示装置３０よりも、正面での黒表示お
よびコントラストが良い。

【００４０】また、この第１変形例に限らず、図１８に
示す第２変形例のように、液晶セル２の上面にも低反射
膜３１を追加して設けても良い。このように構成すれ
ば、散乱状態での反射率が向上するので、第１変形例の
液晶表示装置３２に比べて、正面方向および斜め方向で
の白表示が向上する。ここで、この第２変形例の液晶表
示装置３３と第１変形例の液晶表示装置３２との明るさ
およびコントラストを比較する。なお、両者とも光源と
してリング状の光を３０°の入射角で照射し、正面方向
と斜め方向（正面から４０°方向）とから観測した。第
１変形例の液晶表示装置３２の観測結果は以下の通りで
ある。 正面方向、 白表示＝38.3％、黒表示＝ 6.1％、コント
ラスト＝6.3 斜め方向、 白表示＝39.2％、黒表示＝24.5％、コント
ラスト＝1.7 この第２変形例の液晶表示装置３３の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝39.5％、黒表示＝ 6.3％、コント
ラスト＝6.3 斜め方向、 白表示＝39.9％、黒表示＝24.1％、コント
ラスト＝1.7 この結果、この第２変形例の液晶表示装置３３は、第１
変形例の液晶表示装置３２よりも、正面方向および斜め
方向での白表示が良い。

【００４１】また、第２変形例に限らず、図１９に示す
第３変形例のように、透過反射層１２の下面にも低反射
膜３１を追加して設けても良い。このように構成すれ
ば、第２変形例の液晶表示装置３３に比べて、正面での
黒表示およびコントラスト性能が向上する。ここで、こ
の第３変形例の液晶表示装置３４と第２変形例の液晶表
示装置３３との明るさおよびコントラストを比較する。
なお、両者とも光源としてリング状の光を３０°の入射
角で照射し、正面方向と斜め方向（正面から４０°方
向）とから観測した。第２変形例の液晶表示装置３３の
観測結果は以下の通りである。 正面方向、 白表示＝39.5％、黒表示＝ 6.3％、コント
ラスト＝6.3 斜め方向、 白表示＝39.9％、黒表示＝24.1％、コント
ラスト＝1.7 この第３変形例の液晶表示装置３４の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝39.2％、黒表示＝ 5.4％、コント
ラスト＝7.4 斜め方向、 白表示＝39.4％、黒表示＝24.9％、コント
ラスト＝1.6 この結果、この第３変形例の液晶表示装置３４は、第２
変形例の液晶表示装置３３よりも、正面での黒表示およ
びコントラストが良い。

【００４２】さらに、第３変形例に限らず、図２０に示
す第４変形例のように、透過反射層１２の上面つまりリ
ニアプリズム１５の表面にも低反射膜３１を追加して設
けても良い。このように構成すれば、第３変形例の液晶
表示装置３４に比べて、斜め方向での黒表示およびコン
トラスト性能が向上する。ここで、この第４変形例の液
晶表示装置３５と第３変形例の液晶表示装置３４との明
るさおよびコントラストを比較する。なお、両者とも光
源としてリング状の光を３０°の入射角で照射し、正面
方向と斜め方向（正面から４０°方向）とから観測し
た。第３変形例の液晶表示装置３４の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝39.2％、黒表示＝ 5.4％、コント
ラスト＝7.4 斜め方向、 白表示＝39.4％、黒表示＝24.9％、コント
ラスト＝1.6 この第４変形例の液晶表示装置３５の観測結果は以下の
通りである。 正面方向、 白表示＝38.2％、黒表示＝ 5.4％、コント
ラスト＝7.1 斜め方向、 白表示＝38.7％、黒表示＝21.7％、コント
ラスト＝1.8 この結果、この第４変形例の液晶表示装置３５は、第３
変形例の液晶表示装置３４よりも、斜め方向での黒表示
およびコントラストが良い。

【００４３】なお、上記第４実施形態およびその各変形
例では、上面にリニアプリズム１５が形成された１層構
造の透過反射層１２を用いた場合について述べたが、こ
れに限らず、第２実施形態およびその各変形例のよう
に、第１、第２プリズムシート６２、６４を積層した２
層構造の透過反射層６１を用い、その各プリズムシート
６２、６４に低反射膜３１を設けても良く、またはプリ
ズムシートを３層以上積層した多層構造の透過反射層を
用い、その各プリズムシートにそれぞれ低反射膜３１を
設けても良く、さらに第３実施形態およびその各変形例
のように、四角錐プリズム２２、八角錐プリズム２３、
円錐プリズム２４などのプリズムが形成された透過反射
層２１を用いても良いことは言うまでもない。

【００４４】［第５実施形態］次に、図２１および図２
２を参照して、この発明の液晶表示装置の第５実施形態
について説明する。この場合にも、図１〜図６に示され
た第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説
明は省略する。この液晶表示装置４０は、透過反射層４
１の上面に第１実施形態と異なる形状のリニアプリズム
４２を配列形成し、光吸収層１４の上面に低反射膜３１
を設けた構成になっており、これら以外は第１実施形態
と同じ構成になっている。透過反射層４１は、液晶セル
２に対向する上面に断面三角形状のリニアプリズム４２
が所定の間隔つまり液晶セル２の画素ピッチよりも小さ
い間隔で配列形成されたプリズムシートであり、これら
リニアプリズム４２によって視角範囲内（正面近傍）の
入射光を透過し、これ以外の入射光を反射するように構
成されている。

【００４５】この場合、リニアプリズム４２は、図２２
に示すように、第１実施形態と異なり、上側の２辺の長
さが異なる三角形状に形成され、この三角形状の長辺と
短辺とでそれぞれ臨界角が異なる構成になっている。こ
れら臨界角は、第１実施形態と同じ理論式が成立し、か
つ透過反射層４１の材料の屈折率ｎによっても変化す
る。また、第１実施形態と同様、臨界角が大きいと透過
反射層４１の透過成分が多くなり、黒表示が得られる視
角範囲が広がるが、反射成分が少なくなるため白表示が
暗くなり、臨界角が小さいと逆の傾向を示す。このた
め、臨界角は、三角形状の長辺側と短辺側とで異なる視
角範囲と明るさを考慮して適正に設定する必要があり、
これに基づいてリニアプリズム４２の屈折率ｎと頂角θ
ｔが適正に設定されている。なお、低反射膜３１は、第
４実施形態と同様、透過反射層４１から空気層１３に出
射された光の反射を極力抑えて光吸収層１４に入射させ
るものである。

【００４６】このような液晶表示装置４０では、第１実
施形態と同様、電界非印加時に液晶セル２が散乱状態を
呈するときに、液晶セル２に入射した光が液晶層６中で
散乱され、その後方散乱光と前方散乱光のうち、透過反
射層４１を透過して空気層１３を介して光吸収層１４に
吸収される一部の散乱光を除く多くの前方散乱光が透過
反射層４１のリニアプリズム４２の上面側の２面および
底面で反射されて観察者側に出射するので、白紙のよう
に白い所謂ペーパーホワイトの明るい白表示が得られ
る。

【００４７】また、電界印加時に液晶セル２が透過状態
を呈するときには、液晶セル２に入射した光が液晶セル
２を透過して透過反射層４１に向けて出射される。この
出射光のうち、一部の出射光つまりリニアプリズム４２
の三角形状の長辺側と短辺側の各臨界角よりも大きい角
度の入射光は、リニアプリズム４２の上面側の２面およ
び底面で反射されて透過反射層４１から観察者側に出射
されるが、この入射光は液晶セル２に対して大きく傾い
た角度で入射する光であるからその光強度は弱い。一
方、残りの出射光つまりリニアプリズム４２の三角形状
の長辺側と短辺側の各臨界角よりも小さい角度の入射光
は、リニアプリズム４２の上面側の２面から入射し、こ
の入射光が透過反射層４１および空気層１３を透過して
低屈折膜３１を介して光吸収層１４に吸収される。この
ため、リニアプリズム４２の各臨界角の範囲内で暗い黒
表示が得られるとともに、広い視角範囲が確保でき、し
かも低屈折膜３１により光を効率良く光吸収層１４に吸
収させることができるので、第４実施形態と同様、正面
での黒表示およびコントラスト性能が向上する。

【００４８】なお、上記第５実施形態では、光吸収層１
４の上面のみに低反射膜３１を設けたが、これに限ら
ず、例えば、図１７に示された第４実施形態の第１変形
例のように、液晶セル２の下面にも低反射膜３１を設け
ても良い。このように構成すれば、第５実施形態の液晶
表示装置４０よりも、正面での黒表示およびコントラス
ト性能が向上する。また、図１８に示された第４実施形
態の第２変形例のように、液晶セル２の上面にも低反射
膜３１を追加して設ければ、散乱状態での反射率が向上
するので、上記のものよりも、正面方向および斜め方向
での白表示が向上する。また、図１９に示された第４実
施形態の第３変形例のように、透過反射層４１の下面に
も低反射膜３１を追加して設ければ、上記のものより、
正面での黒表示およびコントラスト性能が向上する。さ
らに、図２０に示された第４実施形態の第４変形例のよ
うに、透過反射層４１の上面つまりリニアプリズム４２
の表面にも低反射膜３１を追加して設ければ、上記のも
のより、斜め方向での黒表示およびコントラスト性能が
向上する。

【００４９】なおまた、上記第５実施形態およびその変
形例では、上面にリニアプリズム４２を形成した１層構
造の透過反射層４１を用いた場合について述べたが、こ
れに限らず、第２実施形態およびその各変形例のよう
に、透過反射層４１を２層以上積層させた多層構造の透
過反射層を用いても良く、また必ずしもリニアプリズム
４２が配列された透過反射層４１である必要はなく、第
３実施形態およびその各変形例のように、上側の２辺の
長さが異なる断面三角形状をなす、四角錐プリズム、八
角錐プリズム、円錐プリズムなどのプリズムを配列した
透過反射層を用いても良いことは言うまでもない。

【００５０】［第６実施形態］次に、図２３を参照し
て、この発明の液晶表示装置の第６実施形態について説
明する。この場合にも、図１〜図６に示された第１実施
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。この液晶表示装置５０は、液晶セル２にカラーフィ
ルタ５１を設けた構成になっており、これ以外は第１実
施形態と同じ構成になっている。すなわち、液晶セル２
は、上側のガラス基板４の下面にカラーフィルタ５１が
形成され、このカラーフィルタ５１の下面に透明電極８
が配列形成され、この上側のガラス基板４と下側のガラ
ス基板５との間に液晶層６をシール材７で封止した構成
になっている。このような液晶表示装置５０では、第１
実施形態と同様、電界非印加時に液晶セル２が散乱状態
を呈するので、白紙のように白い所謂ペーパーホワイト
の明るい白表示が得られ、電界印加時に液晶セル２が透
過状態を呈するので、カラーフィルタ５１によってカラ
ー表示が得られる。

【００５１】なお、上記第６実施形態では、透過反射層
として上面にリニアプリズム１５が形成された透過反射
層１２を用いているが、これに限らず、第２実施形態お
よびその各変形例のように、第１、第２プリズムシート
６２、６４を積層した２層構造の透過反射層６１、また
はプリズムシートを３層以上積層した多層構造の透過反
射層を用いても良く、また第３実施形態およびその変形
例のように、四角錐プリズム２２、八角錐プリズム２
３、円錐プリズム２４などのプリズムが形成された透過
反射層２１を用いても良く、さらに第５実施形態および
その各変形例のように、上側の２辺の長さが異なる三角
形状のプリズム４２が形成された透過反射層４１を用い
ても良いことは言うまでもない。また、上記第６実施形
態では、低反射膜を設けていないが、これに限らず、例
えば第４実施形態およびその各変形例のように、光吸収
層１４の上面、液晶セル２の下面、液晶セル２の上面、
透過反射層１２、４１、６２、６４の下面、透過反射層
１２、４１、６２、６４の上面のいずれかの面に低反射
膜を少なくとも１つ設けた構成でも良い。

【００５２】さらに、上記第１〜第６実施形態およびそ
の各変形例では、液晶セル２の液晶層６が高分子１０中
に液晶分子１１を分散させた高分子分散型の構成になっ
ているが、これに限らず、例えばコレステリック相とネ
マティック相との相転移型の液晶を用いた散乱透過型の
液晶セルでも良く、また電界印加時に透過状態を呈し、
電界非印加時に散乱状態を呈する液晶セル２に限らず、
電界印加時に散乱状態を呈し、電界非印加時に透過状態
を呈する散乱透過型の液晶セルでも良い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、液晶素子が散乱状態を呈するときには、液晶素子に
入射した光の後方散乱光と前方散乱光のうち、透過反射
層を透過して光吸収層に吸収される一部の散乱光を除く
多くの前方散乱光が透過反射層のプリズムで反射されて
観察者側に出射するので、白紙のように白い所謂ペーパ
ーホワイトの白表示が得られる。また、液晶素子が透過
状態を呈するときには、液晶素子に入射した光が液晶素
子を透過して透過反射層に向けて出射され、その一部の
出射光がプリズムで反射されて観察者側に出射される
が、この入射光は液晶素子に対して大きく傾いた角度で
入射する光であるからその光強度は弱く、残りの大部分
の出射光が透過反射層を透過して光吸収層に吸収される
ので、十分に暗い黒表示が得られるとともに、広い視角
範囲が確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の液晶表示装置の第１実施形態を示し
た断面図。

【図２】図１の液晶セルの動作状態を示し、（ａ）は電
界非印加に液晶セルが散乱状態を呈した拡大断面図、
（ｂ）は電界印加に液晶セルが透過状態を呈した拡大断
面図。

【図３】図１の透過反射層のリニアプリズムの要部を示
した拡大斜視図。

【図４】図１の液晶表示装置の理想的な吸収反射特性を
示した図。

【図５】図３のリニアプリズムの臨界角を求めるときの
光路状態を示した図。

【図６】図５のリニアプリズムの屈折率に対する臨界角
と頂角との関係を示し、（ａ）は屈折率が１．４の場合
を示した図、（ｂ）は屈折率が１．５の場合を示した
図、（ｃ）は屈折率が１．６の場合を示した図。

【図７】第１実施形態の透過反射層の下面に屈折層を設
けた第１変形例を示した図。

【図８】図７のリニアプリズムの臨界角を求めるときの
光路状態を示した図。

【図９】第１実施形態の透過反射層の下面に第１屈折層
と第２屈折層を積層させて設けた第２変形例を示した
図。

【図１０】この発明の液晶表示装置の第２実施形態を示
した断面図。

【図１１】図１０の吸収反射板の要部を示した分解斜視
図。

【図１２】この発明の液晶表示装置の第３実施形態を示
した断面図。

【図１３】図１２の透過反射層に形成された四角錐プリ
ズムの要部を示した拡大斜視図。

【図１４】第３実施形態の透過反射層に八角錐プリズム
を形成した要部の拡大斜視図。

【図１５】第３実施形態の透過反射層に円錐プリズムを
形成した要部の拡大斜視図。

【図１６】この発明の液晶表示装置の第４実施形態を示
した断面図。

【図１７】図１６の第４実施形態の液晶表示装置の液晶
セルの下面にも低反射膜を設けた第１変形例を示した断
面図。

【図１８】図１７の第１変形例の液晶表示装置の液晶セ
ルの上面にも低反射膜を設けた第２変形例を示した断面
図。

【図１９】図１８の第２変形例の液晶表示装置の透過反
射層の下面にも低反射膜を設けた第３変形例を示した断
面図。

【図２０】図１９の第３変形例の液晶表示装置の透過反
射層の上面にも低反射膜を設けた第４変形例を示した断
面図。

【図２１】この発明の液晶表示装置の第５実施形態を示
した断面図。

【図２２】図２１の透過反射層のリニアプリズムの断面
形状を示した拡大図。

【図２３】この発明の液晶表示装置の第６実施形態を示
した断面図。

【符号の説明】

１、２０、３０、３２〜３５、４０、５０、６０ 液晶
表示装置 ２ 液晶セル １２、２１、４１、６１ 透過反射層 １３、６３、６５ 空気層 １４ 光吸収層 １５、４２ リニアプリズム １６ 屈折層 １７ 第１屈折層 １８ 第２屈折層 ２２ 四角錐プリズム ２３ 八角錐プリズム ２４ 円錐プリズム ３１ 低反射膜 ５１ カラーフィルタ ６２ 第１プリズムシート ６４ 第２プリズムシート

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印加される電界に応じて、散乱状態と透過
   状態に制御される散乱透過型の液晶素子と、 この液晶素子の光出射側に配置され、その光入射面に配
   列形成された複数のプリズムからなり、所定の角度範囲
   で入射した光を透過し、前記所定の角度範囲以外の角度
   で入射した光を反射する透過反射層と、 この透過反射層を透過した光を吸収する光吸収層とを備
   えたことを特徴する液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記透過反射層は、断面三角形状のリニア
   プリズムが複数配列されたプリズムシートであることを
   特徴する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記透過反射層は、断面三角形状のリニア
   プリズムが複数配列された複数のプリズムシートを備
   え、これらプリズムシートがその各プリズムシートごと
   に前記リニアプリズムを交差させた状態で積層されてい
   ることを特徴する請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記透過反射層は、多角錐、または円錐、
   もしくは楕円錐の突起形状のプリズムを縦横に密接して
   複数配列させてなるプリズムシートであることを特徴す
   る請求項１記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記プリズムは、前記液晶素子の光出射側
   の面に対向する少なくとも１つの頂角を有し、前記液晶
   素子に所定の角度範囲で入射した光を透過し、前記所定
   の角度範囲以外の角度で入射した光を反射するように、
   屈折率と頂角が設定されていることを特徴する請求項１
   〜４のいずれか記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記液晶素子に入射する光を透過させる前
   記所定の角度範囲は、前記液晶素子の法線に対して３０
   °〜５０°であり、前記プリズムの屈折率が１．４乃至
   １．６であり、前記頂角は３０°乃至１３０°の範囲に
   設定されていることを特徴する請求項１〜４のいずれか
   記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記透過反射層の光出射面には、該透過反
   射層と異なる屈折率の光学層が設けられていることを特
   徴する請求項１〜６のいずれか記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記液晶素子、前記透過反射層、および前
   記光吸収層のいずれかの面に低反射膜が少なくとも１つ
   設けられていることを特徴する請求項１〜７のいずれか
   記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】前記液晶素子は、カラーフィルタを備えて
   いることを特徴する請求項１〜８のいずれか記載の液晶
   表示装置。