JP2000214311A - 光拡散シ―トとそれを用いた反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型液晶表示装置の液晶パネルの前面（観察
者側）に配置する光拡散シートに、装置から出射する表
示光の光拡散の範囲を限定する機能を持たせることによ
り、観察位置で明るく高コントラストで高精細な表示を
実現する。 【解決手段】特定範囲の角度で入射する光を拡散して透
過する際、透過する光が所定の範囲に集光しながら拡散
する機能を有する光拡散シートを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶テレ
ビ，反射型液晶モニタなどの、反射型液晶パネルを使っ
た画像表示装置に利用でき、明るく高コントラストな画
像表示を実現する上で好適な光拡散シートと、それを用
いることにより、機器本体の消費電力を増やすことのな
い反射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、液晶パネルの背
面（観察者とは反対側）に光反射体を配置し、装置に入
射する周辺光を反射させて、液晶パネルで構成される表
示画像を観察者に視認させる装置である。前記装置は、
表示光を得るためのバックライトやエッジライトなどの
特殊光源を必要とせず、周辺光（日光や照明光）を利用
する構成であるため、消費電力の節約の上で有効であ
る。

【０００３】明るくコントラストが高い画像を表示する
ためには、光反射体は反射率が高く且つある程度の指向
性を持つことが好ましい。また、視域（表示光の視覚可
能な範囲や方向）を拡げたり表示画面のギラツキを抑え
る上で、光反射体としては、反射面が拡散性を有する反
射体が好適である。そのため、従来の反射体は、マット
状に加工した金属面を有するものから形成されていた。

【０００４】従来の金属面をマット状に加工した反射体
は、金属の表面をサンドブラスター処理，或いは溶液
（酸性またはアルカリ性）を用いた溶解処理，などによ
りマット面が形成される。従って、光拡散性（粗面の状
態）を制御することが難しく、反射型液晶表示装置に用
いると観察に寄与しない不要な拡散光を生じ、明るさや
コントラストの低下を招いてしまうという問題点があ
る。

【０００５】近年、液晶を駆動する電極が反射体を兼ね
るタイプ（以後、反射電極と称する）の反射型液晶表示
装置も開発されている。また、表示光に拡散性を持たせ
ることで、視覚可能な範囲を拡げたり、画面上での表示
光の強度分布を均一にするなどのため、液晶パネルの前
面（観察者側）に光拡散シートを配置する方式も採用さ
れている。

【０００６】通常の光拡散シートを使用した場合、光の
入射時と反射時の両方で光拡散が生じるため、画素ずれ
による２重像が生じ、高精細な表示が十分にできないと
いう問題点がある。加えて、電極（反射体）をマット状
に加工する方式も採用されているが、前記した従来の金
属反射体と同様に不要な拡散光を生じてしまう問題点が
ある。

【０００７】液晶パネルの前面にホログラムからなる散
乱板を配置することで、視域の広域化を図った提案とし
て、特開平９−１５２６０２号公報が公知であるが、前
記提案は、バックライトによる表示光の出射範囲を制御
するものであり、反射型液晶表示装置での表示光に拡散
性を持たせるものではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、（周辺光を
表示光に利用する）特殊な光源の不要な反射型液晶表示
装置の液晶パネルの前面に配置する上で好適な光拡散シ
ートとそれを用いた反射型液晶表示装置を提供すること
を課題とする。

【０００９】すなわち、特定範囲の角度での入射光のみ
を拡散透過させる異方性（入射角度選択性）を光拡散シ
ートに持たせ、例えば、装置への光の入射時には光拡散
は生じず、出射時にのみ光拡散が生じる（または、その
逆）ようにすることで、不要な光拡散を無くし、画素ず
れによる２重像を防ぐようにすると共に、光拡散の範囲
を限定することにより、観察位置で明るく高コントラス
トで高精細な表示ができるような反射型液晶表示装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
光拡散シートは、特定範囲の角度で入射する光を拡散し
て透過する光拡散シートにおいて、透過する光が所定の
範囲に集光しながら拡散する機能を有することを特徴と
する。

【００１１】請求項２記載の発明は、特定範囲の角度で
入射する光のみを透過回折し、前記角度以外で入射する
光は透過回折しないような入射角度選択性を有する体積
位相透過型ホログラムからなることを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、表面レリーフホロ
グラムからなることを特徴とする請求項１記載の光拡散
シートである。

【００１３】請求項４記載の発明は、液晶パネルの背面
（観察者とは反対側）に反射体が配置され、液晶パネル
前面（観察者側）から入射する周辺光を、前記反射体で
液晶パネル側に反射し、液晶パネルで変調された表示光
を観察者に視覚させる反射型液晶表示装置において、液
晶パネルの前面（観察者側）に、請求項１〜３の何れか
に記載の光拡散シートを配置してなることを特徴とする
反射型液晶表示装置である。

【００１４】請求項５記載の発明は、反射体は、入射光
を正反射させる機能を持つことを特徴とする請求項４記
載の反射型液晶表示装置である。

【００１５】請求項６記載の発明は、反射体は、入射光
を光拡散させる機能を持つことを特徴とする請求項４記
載の反射型液晶表示装置である。

【００１６】請求項７記載の発明は、反射体が、液晶を
駆動させるための電極を兼ねる請求項４〜６の何れかに
記載の反射型液晶表示装置である。

【００１７】＜作用＞光拡散シートがホログラムである
場合には、その撮影条件に応じて、入射角度選択性を持
つ光拡散機能を付与することが可能であると共に、回折
光が拡散出射する範囲（方向）を縦と横のそれぞれの方
向に対して任意に制御することも可能である。言い換え
れば、出射角度選択性をも付与することが可能である。
これらの角度選択性を含み、以後の説明で「異方性」な
る用語を用いる。

【００１８】ホログラムが体積位相透過型ホログラムで
ある場合には、その回折光の波長幅が比較的広いため、
白色に近い回折光を出射させることができ、液晶表示装
置に適用した場合には、着色あるいは視点移動に伴う色
変化の少ない表示光を視覚させることができる。（請求
項２） また、例えば、特定範囲以外の角度での表示装置への入
射光は透過して、特定範囲の角度で出射する表示光はホ
ログラムで回折して拡散させるような異方性（角度選択
性）を持たせることができ、入射時および出射時の２度
の回折に依存する画素ずれによる２重像の問題が回避さ
れる。

【００１９】ホログラムが表面レリーフホログラムであ
る場合には、マスターホログラムから起こしたスタンパ
での熱可塑性樹脂へのエンボス複製により、低コストで
光拡散シートを量産することができる。（請求項３）

【００２０】本発明による反射型液晶表示装置は、液晶
パネルの前面に、上述の光拡散シートを配置することに
より、液晶パネルの前面より光拡散シートを透過して入
射する光は、透明シートを透過するように拡散せずに透
過して反射体に達し、反射体で反射されて光拡散シート
を透過して液晶パネルの前面より出射する光は、光透過
性の光拡散シートを透過する時のような光拡散（また
は、その反対に、入射時に拡散透過し、出射時には単に
透過する）を生じて、ある範囲に（観察者が表示画面を
観察する範囲に）集光しながら拡散する光として出射す
る。そのため、不要な表示光の拡散がなく、表示が明る
くなり、且つ光の出射の際にのみ（または、入射の際に
のみ）光拡散が起こるため、液晶パネルの前面より観察
される表示画像に、画素ずれや２重画素や画素のにじみ
のような現象がなく、高精細な表示が可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る反射型液晶表
示装置の実施の形態を図面を参照にして詳述する。図１
に示すように、本発明の反射型液晶表示装置１は、液晶
パネル２と、その背面に配置された正反射性もしくは拡
散性の反射体３と、液晶パネル２の前面に配置された光
拡散シート４とで構成されている。

【００２２】同図では、光学特性（入・出射光の光路）
を模式的に表すために、光拡散シート４，液晶パネル
２，反射体３との間は離間させて示しているが、実際に
は接着層（図示せず）により接着されて積層されてい
る。また、全ての請求項を概念的に説明できるように入
射光や反射光、表示光などは全て光線として示してい
る。

【００２３】また、反射型液晶表示装置１では、反射体
３が液晶パネル２と別体ではなく、液晶パネル２中に液
晶を駆動させる電極として内在していてもよい。

【００２４】前記液晶パネル２は、印加電圧の有無に応
じて入射光を変調し、白／黒（透過／非透過）の切り替
え表示をする公知の構造のものである。

【００２５】図示のように、周辺光である入射光５が表
示装置１の前面側から光拡散シート４に入射すると、入
射時にはそのまま透過して、透過光は液晶パネル２の背
面側の反射体３で反射し、出射時には光拡散シート４に
よって光拡散が生じて前面に出射し、観察者７の観察域
に集光するように表示光が到達することになる。

【００２６】図２および図３は、図１に示した光拡散シ
ート４をホログラム記録により作製する光学系の一例を
示す構成図である。

【００２７】光拡散シートへの入射光の光軸に対して、
光拡散シートからの出射光（拡散光）の光軸がずれるも
のは、図２に示すように１つのレーザー光源１０から出
射されたレーザービームをビームスプリッタ１１により
２つに分け、一方をすりガラスなどの拡散板１２を照明
した拡散光１３である物体光とし、他方を球面波や平面
波である参照光１４として、その２つの光波の干渉縞を
まずホログラム用感光材料１５に記録し、現像漂白処理
することにより作製することができる。

【００２８】また、光拡散シートへの入射光の光軸と光
拡散シートからの出射光（拡散光）の光軸が同じである
ものは、図３に示すように、図２のように作製したマス
ターホログラム２２を再生して拡散板の像をホログラム
用感光材料２５上に結像し、また再生光２３の光軸と参
照光２３の光軸を一致させた参照光２３でホログラム用
感光材料２５を照明して、再度ホログラフィックな撮影
記録を行ない、それを現像漂白処理することにより作製
することができる。

【００２９】図２および図３の光学系を用いた上記のよ
うなホログラム記録方法により、光拡散シート４を作製
することができ、液晶表示パネル２の前面に配置して使
用される。

【００３０】なお、図２および図３の光学系における、
前記光拡散シート４を作成する際の、拡散板１２とホロ
グラム用感光材料１５との距離や拡散板１２のサイズが
前記光拡散シート４の光拡散性を決定するため、本発明
の反射型液晶表示装置１の最も良好に観察できる視域を
考慮して０〜１ｍ程度の距離における、液晶パネルの中
心からの法線方向に対して０〜±７５度程度の範囲で適
宜選定している。

【００３１】また、図２および図３においては、露光光
線が感光材料に対して斜めに入射しているが、この入射
角が光拡散／直接透過という機能を生じさせる角度の選
択性に影響するため、反射型液晶表示装置１の用途に応
じて、０〜８０度の間で適宜選択される。

【００３２】また、拡散板２１のサイズと拡散性は光拡
散シート４の光拡散性に影響するため、サイズは一辺の
長さが１〜５００ｍｍの範囲で、拡散性は擦りガラスの
番数で１０〜１００００番の間の適当番数で適宜選択し
ている。

【００３３】本発明の反射型液晶表示装置の液晶表示パ
ネル２には、Ｒ・Ｇ・Ｂ画素に対応してカラーフィルタ
を搭載したカラー表示用パネル、またはモノクロ表示用
パネルのいずれを使用しても良い。また、ＴＮ方式，Ｓ
ＴＮ方式，ゲストホスト方式，ポリマー分散型など液晶
の駆動方式に特に限定されるものではない。

【００３４】また、液晶表示パネル２の背面に配置され
る反射板３には、正反射性の反射板または光拡散性の反
射板のいずれを使用しても良い。あるいは、液晶パネル
２中に内在する液晶を駆動させる電極を反射電極として
も良い。

【００３５】光拡散シート４の作製に使用するアルゴン
イオンレーザは、５１４．５ｎｍの波長のレーザ光（緑
色），４８８ｎｍのレーザー光（青緑色）または波長４
５７．９ｎｍの波長のレーザ光（青色）を用いることが
できる。また、アルゴンイオンレーザー以外でもコヒー
レント性の良いレーザー光源であれば使用可能で、例え
ばヘリウムネオンレーザーやクリプトンイオンレーザー
などが使用できる。

【００３６】また、被写体の拡散板１２としては、例え
ば、すりガラスを用い、ホログラム用感光材料１５，２
５としては、例えばアグファゲバルト社製の緑用、青用
のホログラム用銀塩感光材料を用いることができる。

【００３７】本発明の一実施例では、ホログラム記録方
法により１０００番のすりガラスをアルゴンレーザーの
５１４．５ｎｍの発振光を用いて、アグファゲバルト社
製８Ｅ５６ホログラム用銀塩感光材料に記録した後、現
像にはＣＷＣ２現像液を用い、漂白にはＰＢＱ２漂白液
を用いて現像，漂白，水洗，乾燥を行なったものを、Ｔ
Ｎ型液晶を用いた反射型液晶表示装置に図１のような構
成にて実施した。

【００３８】また、体積位相型ホログラムの場合は、上
記の銀塩感光材料や重クロム酸ゼラチン、フォトポリマ
ーなどを使用して作製される。表面レリーフホログラム
の場合は、図３におけるホログラム用感光材料２５にフ
ォトレジストを使用して作製、あるいはそれを原版（ス
タンパ）として熱可塑性樹脂シートへのエンボス法など
で複製したエンボスホログラムを使用することができ
る。

【００３９】尚、図１の実施形態では、表示装置への周
辺光の入射時に光拡散せずに透過し、表示装置から表示
光が出射時に光拡散するような異方性についての説明で
あったが、その逆に、表示装置への周辺光の入射時に光
拡散して透過し、表示装置から表示光が出射時に光拡散
せずに透過するような異方性であっても良い。

【００４０】実際、光拡散シートを反射型液晶表示装置
に適用する場合、反射体からの反射光が液晶パネルを通
過して変調される表示パターンを鮮明に視覚するには、
変調後の表示パターンを拡散させるよりも、変調前（表
示装置への周辺光の入射時）に拡散させた方が、高精細
な表示の上では好適となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、異方性を持ち、範
囲の限定された光拡散性を持つ光拡散シートを反射型液
晶表示装置の光拡散板として液晶表示パネルの前面に配
置することにより、以下のような効果が列挙できる。異
方性（入射角度選択性）により、不要な光拡散を無く
し、画素ずれによる２重像を防ぐようにできる。集光さ
せることによる光拡散範囲の限定（出射角度選択性）に
より、観察位置に表示光を多く出射させることができ、
明るく高コントラストで高精細な表示が可能となる。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置を概念的に示す説
明図。

【図２】光拡散シートをホログラム記録により作製する
光学系（１ステップ目）の一例を示す説明図。

【図３】光拡散シートをホログラム記録により作製する
光学系（２ステップ目）の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１…反射型液晶表示装置 ２…液晶表示パネル ３…反射体 ４…光拡散シート ５…入射光（周辺光） ６…出射光（表示光） ７…観察者 １０…レーザー光源 １１…ビームスプリッタ １２…拡散板 １３…拡散光 １４…参照光 １５…ホログラム用感光材料 １６ａ，１６ｂ，１６ｃ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…反
射鏡 １7 ａ，１７ｂ，２7 ａ，２７ｂ…空間フィルタ １8 ａ，１８ｂ，２8 ａ，２８ｂ…レンズ ２０…レーザー光源 ２１…ビームスプリッタ ２２…マスターホログラム ２３…回折光 ２４…参照光 ２５…ホログラム用感光材料

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特定範囲の角度で入射する光を拡散して透
   過する光拡散シートにおいて、 透過する光が所定の範囲に集光しながら拡散する機能を
   有することを特徴とする光拡散シート。
2. 【請求項２】特定範囲の角度で入射する光のみを透過回
   折し、前記角度以外で入射する光は透過回折しないよう
   な入射角度選択性を有する体積位相透過型ホログラムか
   らなることを特徴とする請求項１記載の光拡散シート。
3. 【請求項３】表面レリーフホログラムからなることを特
   徴とする請求項１記載の光拡散シート。
4. 【請求項４】液晶パネルの背面（観察者とは反対側）に
   反射体が配置され、液晶パネル前面（観察者側）から入
   射する周辺光を、前記反射体で液晶パネル側に反射し、
   液晶パネルで変調された表示光を観察者に視覚させる反
   射型液晶表示装置において、 液晶パネルの前面（観察者側）に、請求項１〜３の何れ
   かに記載の光拡散シートを配置してなることを特徴とす
   る反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】反射体は、入射光を正反射させる機能を持
   つことを特徴とする請求項４記載の反射型液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】反射体は、入射光を光拡散させる機能を持
   つことを特徴とする請求項４記載の反射型液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】反射体が、液晶を駆動させるための電極を
   兼ねる請求項４〜６の何れかに記載の反射型液晶表示装
   置。