JP2001311946A

JP2001311946A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001311946A
Application number: JP2001043363A
Authority: JP
Inventors: Nobuitsu Takehashi; 信逸竹橋; Kazufumi Ogawa; 小川　　一文
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2001-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の反射型液晶表示装置は、反使用者側の
対向基板に設けられた鏡の取付け角度が一定であるた
め、光源の位置や表示部を使用者が見る位置角度に依っ
て、２重の画像となったり、濃淡が反転したりする等表
示内容が悪化する。また、視野角も狭い。【解決手段】液晶表示面の各画素毎等に、取付け角度
を調節可能な小さな鏡を設ける。そして、入射光の表示
面になす角度や表示部が地面に対してなす角度に応じ
て、反射光が使用者の居る方向に向かうようこの小さな
鏡の取付け角度を手動操作若しくは自動制御により調節
する。また、この小さな鏡の取付け角度を一定の規則で
高速で変化させたり、１画素に複数設けたりして、各方
向に反射光を向ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に入射光を反射して表示する反射型や透過と反射
の兼用型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯端末、モバイルＰＣ、携帯電
話等の電力消費の少ないことと言う要請が大な機器の表
示手段として使用されるべく、液晶表示装置の開発が急
速に進展し、また実用化がされている。そして、液晶表
示装置の中でも、特に外部から入射した光を反射して表
示を行うため背面光源（バックライト）が不必要な反射
型液晶表示装置は、背面光源を有する透過型よりも消費
電力がより少なく、また薄型化が容易であり、更に軽量
化にもつながるため一層注目されている。

【０００３】ところで、この従来の反射型液晶表示装置
では、ＴＮ（ツイステッドネマティック）方式及びＳＴ
Ｎ（スーパーツイステッドネマティック）方式が一般的
に用いられている。

【０００４】図１に、この反射型液晶表示装置を示す。
本図の（Ａ）は、白黒表示のものであり、図上上面（使
用者側）に偏光板１が張り付けられ、下面には薄膜トラ
ンジスタ（以下、ＴＦＴとも記す）２と液晶層に電圧を
印可する透明電極３が形成されたガラス基板４と、液晶
層８側の表面全域に対向電極５が形成され、背面（下
面、反使用者側）に反射板（ミラー、鏡）６を形成した
対向基板７を、上下に重ねて貼り合わせ、端部を密閉し
（図示せず）できたスペース間に（両基板４，７の間
に）液晶８を充填している。そして、表示は各画素毎に
ＴＦＴの電気的スイッチングによりこれ（ＴＦＴ２）に
電気的に接続して形成された透明電極３と対向電極５間
に電圧を印加し、液晶層８の光学的性質、すなわち電圧
印加の有無による液晶の旋光特性の変化を利用して当該
画素での光の通過を開、閉（ＯＮ、ＯＦＦ）して行う。

【０００５】また、図１の（Ｂ）はカラー表示の液晶表
示装置の断面を示す図である。本図の（Ｂ）にて判るよ
うに、ガラス基板４に原則として赤色（Ｒ）、青色
（Ｂ）、緑色（Ｇ）等の各原色毎のカラーフィルタをモ
ザイク、ストライプ、デルタ等所定の配列規則に従って
設け、上述のＴＦＴ２のスイッチングによる光のスイッ
チングを利用しての加色混合を行い、これにより比較的
少色のカラー表示を行うマルチカラー表示、あるいは基
本的に任意の色彩を表示可能なフルカラー表示が実現さ
れる。

【０００６】ところで、これらのＴＮ方式あるいはＳＴ
Ｎ方式の反射型液晶表示装置では、その原理上偏光板か
らの入射光を使用者（ユーザ側へ）反射させる反射板
（鏡）６を対向基板７の裏面（反使用者側）に形成する
必要がある。そしてこの反射板は、対向基板の裏面に、
例えばアルミニウム、クロム等の金属の薄膜を蒸着して
作製される。あるいは、表面光沢のある金属板あるいは
表面に滑らかな凹凸を有しプリズム、ミラー効果のある
樹脂製の反射シート（例えば、多数の透明樹脂製の三角
柱が平行に配置され、各三角柱の２つの傾斜面や広いシ
ート底面からなる平面が光を反射する様なシート等）を
接着する等反射板と同様な効果が得られる方法も用いら
れている。

【０００７】また、電池容量が充分な時や電源が接続可
能な場合には、背面光（バックライト）があるため、表
示が明るく見易い透過型として使用し、電池容量が不充
分な時や電源が無い時には反射型として使用することが
可能な兼用型の液晶表示装置も携帯型の機器やパソコン
等に使用されている。そしてこの場合には、反射板は背
面光の所定量（や割合）を通過させ、外部からの入射光
の所定量あるいは少くも一部を反射する半透過型のもの
が使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の反射型液晶表示装置では、図２に示すように
対向基板の外側に反射光１０２の角度θ１が反射板６の
法線に対して入射光１０１の角度θ２と反対となるた
め、入射光の表示視野角は入射光の角度に対してある限
定された範囲となる。またその結果、本図に示す使用者
の視線位置ＡとＡ′では、視線の角度θ３と反射光の角
度θ１とが異なるため、θ３とθ１の角度差が大きな場
合には、表示の濃淡が反転したり、表示像が２重に認識
されることも生じていた。しかもまた、薄型軽量なため
携帯端末や電子手帳等のモバイル機器に用いられた場合
には、使用環境下での入射光の角度θ２の変動、あるい
は使用者の機器の保持角度がどうしても不定となりがち
なため、視線角度θ３と反射光角度θ１とが大きくず
れ、表示が著しく見にくくなる等のことが生じうる。

【０００９】また、反射、透過兼用型の液晶表示装置を
反射型として使用する場合にも、入射光の角度と使用者
の表示面を見る角度の如何によっては、上記と同じ理由
により表示が見難くなったり、二重表示になったりする
等の不都合が生じていた。

【００１０】このため、かかる欠点のない反射型液晶表
示装置や兼用型の液晶表示装置の開発が望まれていた。

【００１１】また、兼用型液晶表示装置では、透過型と
しての使用時と反射型としての使用時では周囲環境と比
較しての表示面の明るさが大きく相違することとなり、
更に液晶層を通過する光の長さも変化するため、単に反
射角を調整したりハーフミラーを使用するだけでは表示
が不充分となる。このため、この面からも何等かの技術
の開発が望まれていた。

【００１２】以上の他、近年各画素毎に取付け角をある
程度、変更、調整可能な小鏡が開発されてきたが、この
利用範囲の拡大も望まれていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決することを目的としてなされたものであり、反射型
の液晶表示装置や反射型として使用している兼用型の液
晶表示装置において、個々のＴＦＴや画素あるいは画素
群等と相対した位置に在る反射板（小鏡）は、外部から
の光の入射角に応じて取付け角度あるいは小鏡の（反
射）面が表示面に対しなす傾斜角を変化させ、光の進行
方向を使用者の方に向けて使用者が見やすい様にする。

【００１４】このため、使用者が（小）反射板や反射板
の取付けられた板を表示基板（面）に平行な方向に移動
可能としている。

【００１５】また、光の入射する方向や液晶表示装置の
設けられた電子ノート等の機器の地面に対する角度を検
出して、これらから小反射板の基板面に対する（傾斜）
角度を自動的に制御、調整する様にしている。

【００１６】また、美しい表示を見ることが可能な範囲
（視野角）を拡げるため、反射板は各画素に対応しての
球状（反射部が球の一部を形成する場合を含む。と言う
よりもこの場合が多いであろう。勿論、大凡の球状を含
む）や各画素列（行）に対応してのカマボコ状（これ
も、厳密にカマボコ状に限定されないのは球状の場合と
同様である。）としていたりする。

【００１７】また、同じく光源や機械的あるいは液晶を
使用したシャッター等と調整をとりつつ、可回転小鏡群
を人の眼が静止的な画や文字等として認知しえない高周
波数で、絶えず各方向や角度に高速で繰り返し傾斜させ
る（振動させる）様にして、映像光を各方向に送る様に
している。

【００１８】また、視野角を拡げるため、１画素に複数
の小鏡を設け、この言わば小小鏡が分担して異なる方向
へ反射光を向ける様にしている。

【００１９】また、取付け角変更部、回転部の構造容易
の面から、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色づつ各１
個や各数個づつ等複数の画素を対象に１の小鏡を設けた
りしている。

【００２０】また、反射型と透過型の兼用型の場合に
は、更に、液晶層内を通過する光の距離（線形の長さ）
が相違する（反射型として使用する場合には、液晶層を
往復することと光の行路が基板表示面に対し斜めとなる
ため、透過型として使用する際の２倍程度の長さとな
る）ため、背面側の偏光板のみでは相違の補償が困難な
事が多いのを考慮して、液晶層に印加する電圧を半分
（含む、程度や以下）にし、併せて表示部の液晶層を駆
動する回路の消費電力を少なくする等している。

【００２１】また、特に文字表示の場合には、反射型の
使用では透過型の場合と同様に文字を形成する線が黒く
なるように表示態様（ノーマリーブラックかホワイトか
の表示態様や基準となる印加電圧の再設定等）を調整し
たり制御したりする等の工夫も凝らしている。

【００２２】また、色彩毎の屈折率の相違をも考慮し
て、表示の改善を図っている。

【００２３】

【発明の実施の形態】今、本発明をその実施の携帯に基
づいて説明する。

【００２４】（第１の実施の形態）本実施の形態は、反
使用者側の基板の液晶層側に各画素に対応して取付け角
を制御、調整することが可能な小鏡（小反射板、小ミラ
ー）を設けたものである。

【００２５】図３に本実施の形態の反射型液晶表示装置
の構成を示す。本図において、従来技術、すなわち図
１、図２と同じ部分、部品、構成については同一の符号
を付してその説明は省略する。なおこのことは、他の実
施の形態やその図においても同じである。

【００２６】対向基板７には、個々の薄膜トランジスタ
２と相対して配置され、更に圧電または静電容量変化等
により５〜１０度と限定された範囲ではあるが、回転可
能（基板面に対する傾斜角が調節可能）な機構を有した
小鏡が装備されている。

【００２７】なお、これらの可動機構を有する小鏡とし
ては、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭ
Ｄ：ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅ
ｖｉｃｅ，特開昭６１−２８２８１７号公報, 特開昭６
２−２１１１５号公報）やＴＭＡ（Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ
Ｍｉｃｒｏ−ＭｉｒｒｏｒＡｒｒａｙ，Ｓａｎｇ−
ＧｏｏｋＫｉｍ他Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍＭｉｃｒｏ
−ｍｉｒｒｏｒＡｒｒａｙ（ＴＭＡ）−ＡＮｅｗ
Ｃｈｉｐ−ＢａｓｅｄＤｉｓｐｌａｙＤｅｖｉｃｅ
ｆｏｒｔｈｅＬａｒｇｅＳｃｒｅｅｎＤｉｓ
ｐｌａｙ，ＡｄｖａｎｃｅｄＤｉｓｐｌａｙ＆ａｍ
ｐ；ＭＥＭＳＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｄａ
ｅｗｏｏＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏ．，Ｌｔ
ｄ．，１９９８ＳＩＤＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ９８
ｐｐｌ。その他日本語文献では、ＯｐｌｕｓＥ，１
９９４年１０月号「西田信夫著ディジタルマイク
ロミラーデバイス（ＤＭＤ）とそのディスプレイへの応
用」、ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ１９９５年Ｎｏ１２「マイ
クロミラー・デバイス」等。）等がある。ただし、これ
らはいわゆる周知技術であるため、それらの説明は省略
する。

【００２８】また、この反射型液晶表示装置は、ガラス
基板にカラーフィルタを設けることにより容易にフルカ
ラー表示をなしうるのは勿論である。

【００２９】次に、図４を参照しつつ本実施の形態の反
射型液晶表示装置の動作を説明する。本図は、この小鏡
６０を図３に示すのと同様に液晶層８内に設けた場合の
例である。本図の（Ａ）は、この小鏡を基板に平行に保
持した状態を示したものであり、従来の反射型液晶表示
装置に相当するものである。このため、個々の薄膜トラ
ンジスター２あるいは基板面すなわち表示面と小鏡のな
す角θ４は０°である。この場合には、外部からの入射
光１０１と使用者の方へ向かう反射光１０２のなす角度
の関係は従来のものと同じである。

【００３０】一方、本図の（Ｂ）は、この小鏡６０を反
射光が使用者の視線方向に向かう様に多少傾けた状態を
示す。この傾斜の付加により、外部からの入射光１０１
の反射光１０２のなす角度θ３が変化し、使用者は自然
な姿勢で高品質の表示を見ることが可能となる。

【００３１】なお、図では、可回転小鏡は個々の薄膜ト
ランジスタに対して１個づつ配置しているが、何もこれ
に限定されるものでなく、各原色の組み合わせ毎等、複
数の薄膜トランジスタのブロックに対して、あるいは配
置列に対して多少広面積のものを１個配置しても良い。

【００３２】また、可回転小鏡の表面は、拡散型の鏡と
されていても良い。

【００３３】また、液晶表示装置は兼用型であり、この
ため図３や図４の図上（図では）下方に薄い発光ダイオ
ード等からなる背面光源と偏光板があり、更に小鏡は半
分孔が開いていたり、銀の極薄い膜を使用したハーフミ
ラーであり、更に又必要な切換え機構を有していても良
い。

【００３４】更にまた、本実施の形態の可回転小鏡は、
上述のＤＭＤ、ＴＭＡに限定されず、その他の光学的に
反射角度を変化させる材料、手段を用いても良い。そし
てこれらのことは他の実施の形態でも同様である。

【００３５】（第２の実施の形態）本実施の形態は、液
晶表示装置に外部光の入射してくる方向、角度θ１に対
してのセンサーと機器の傾きを検出するセンサーとを設
け、それらの検出結果に対応して小鏡の傾斜角度を制御
するものである。

【００３６】以下、図を参照しつつ本実施の形態の反射
型の液晶表示装置を説明する。図５に、この液晶表示装
置の構成を示す。本図において、４０は液晶表示装置の
ガラス基板（表示面）に接続されたモバイル機器の外壁
であり、４１は外壁の一部を兼ねたガラス窓であり、３
５は光電気（Ｌ／Ｅ）変換素子の組み合わせであり、３
６は各素子に相応した電圧計である。そしてこの各Ｌ／
Ｅ変換素子は、各々が相違する各方向に傾けて取り付け
られており、このため入射光に表面が直交する角度に配
置された素子が最も発電圧が高くなる。

【００３７】また、３７は重りであり、モバイル機器の
地面に対する傾斜（重力方向）に応じて、各方向に張ら
れたコイル３８を伸長させ、これにより各コイルの両端
の電圧が変化する。３６は、この電圧を検出する電圧計
である。６５は、入射光角検出部であり、各傾斜角のＬ
／Ｅ変換素子の発電圧の如何により入射光の入ってくる
角度（方向）を検出する。６６は、傾斜角検出部であ
り、重りで伸長した各コイル両端間の電圧の如何により
モバイル機器の傾き等を検出する。６７は、入射光角検
出部と傾斜角検出部の検出した値を基に小鏡６０の最適
な傾斜角を計算する最適傾斜角度検出部である。６８
は、その計算結果に基づいて小鏡の基板７に対する傾斜
を制御する鏡角制御部であり、６９は小鏡の傾斜角の変
更機構である。

【００３８】次に、最適傾斜角検出部の検出原理につい
て説明する。

【００３９】携帯電話等においては、その表示部を使用
者が見て操作等している時には、表示面と使用（操作）
者のなす位置関係はほぼ定まっている。例えば、表示面
は重力に対して直交しているか水平か、あるいは下部が
使用者寄りに４５°程度傾斜しているかであり、使用者
は表示面が水平ならば上方より見ており、垂直や４５°
程度傾斜しておればほぼ同じ高さで見ている等である。
このため、光が表示面に対してどの範囲の角度で放出さ
れれば使用者の眼の方向に行くかは、ほぼ定まってい
る。一方、入射してくる光の表示面になす角度も、表示
面を中心にして反使用者側上方等ほぼ一定である。この
ため、最適な反射角の方向の計算は比較的容易に求める
ことが可能となる。

【００４０】以上の構成により、本実施の形態の液晶表
示装置では、使用者の視線方向に反射光の進行する角度
θ３を最適化させることが可能となり、これにより常に
鮮明かつ高品質な画像を見ることが可能となる。特に、
今後のフルカラー表示あるいは高精細画質特性要望を十
分に充たした表示が可能であり、ひいては付加価値の高
い機器とすることができる。

【００４１】（第３の実施の形態）本実施の形態は、傾
斜角の調整が可能な小反射板を液晶表示装置の液晶層の
外部、すなわち対向ガラス基板の裏面側の専用の基板に
設けたものである。

【００４２】以下、本実施の形態を、図を参照しつつ説
明する。

【００４３】図６に、この液晶表示装置の断面を示す。
本図において、５０は透明対向電極であり、７１は機器
の外壁を兼ねた小鏡の支持板であり、６１は対向基板７
の裏側（反入射光側）の小鏡である。本実施の形態にお
いても、使用者が見やすい角度に反射角度を一定に保
ち、さらには入射光の角度に対応して傾斜角が変化する
傾斜角度を制御して表示の濃淡の反転や表示像の２重化
を防止し、併せてあらゆる使用環境下においても高品質
の表示が可能としている。更に、本実施の形態では、小
鏡が気体中に在るため、この小鏡を高周波数で繰り返し
傾斜角を変化させる、言葉を換えて言うならば振動させ
ることにより視野角度を大幅に拡大させることが可能と
なる。

【００４４】これを図７を参照しつつ説明する。

【００４５】本図の（Ａ）は、対向基板側に取り付けら
れた小鏡６１がその回転軸を中心に１ｋＨｚ程度の周期
で傾斜角を交互に逆にしている様子を概念的に示したも
のである。なおこの際、振動の中心は一定位置にある光
源光の入射して来る方向をも考慮して定められているの
は勿論である。

【００４６】これにより、入射光１０１は、本図の
（Ａ）の１０２１、１０２２に示す様に広い範囲にわた
って反射されることとなる。このため、本図の（Ｂ）に
示す様に、広い表示面にわたって大きな表示可能角を有
し、ひいては多数の人が同時に表示面４０を見ることが
可能となる。なお、（Ｂ）の１００はレーザ光投射装置
である。

【００４７】なお、本図の（Ａ）では小鏡は液晶層に設
けているが、本発明の出願時点では更にその反鑑賞者
側、すなわち対向基板の反液晶層側に設けるのが高速振
動に対する抵抗の面から好ましいであろう。

【００４８】なおまた、人の眼は１／２０秒程度以下の
短い時間間隔は検知しえない。このため、更に美しい表
示を得るためには、丁度映画のフィルムの各コマ間に光
を断とするシャッターが下ろされる様に、小反射板の傾
斜角の変化に対してレーザ光投射装置が１／２０秒以下
の、好ましくは１／４０〜１／１２０秒程度の周期で点
滅したり、あるいは点滅と同じ作用をなすためシャッタ
ーが設けられていたりするのが普通であるが、これは本
発明の小鏡の振動を利用しての表示と言う趣旨に直接の
関係はない（いわゆる周知技術で対応可能な）のでその
説明は省略する。

【００４９】（第４の実施の形態）本実施の形態は、背
面の各画素（列、行）に対応した小反射板７２は半球
（含む、球面の極一部）やカマボコ（同じく、上部が曲
がった凸状のカマボコ面の一部のみを含む）を、使用者
が見易い様に基板（表示）面に平行に縦若しくは横方向
に動かすことを可能としたものである。

【００５０】図８に本実施の形態の液晶表示装置の要部
の断面を示す。本液晶表示装置は、背面側基板７にも反
射板７２の凸部６２に対応した凹部７０があり、制御さ
れた範囲内ではあるが、反射板は基板面に平行に移動可
能である。そしてこれにより表示装置を少しでも薄くし
えるのに寄与しうるだけでなく、入射角の角度に対応し
て最適な位置に凸状の小反射鏡を持ってくることによ
り、最適な方向に反射光１０２を向けることが可能とな
る。

【００５１】（第５の実施の形態）本実施の形態は、兼
用型の表示装置において、透過型として使用する場合に
は、小鏡を基板面に可能な限り大きく傾斜させて、バッ
クライトの光の通過可能な面積を増大し、併せて使用者
の方へ行く反射光量を少なくするものである。

【００５２】図９に本実施の形態の兼用型の表示装置の
画素の断面の要部を示す。本図の（Ａ）は、反射型とし
ての使用の場合である。この場合、使用者の前上方より
来た入射光１０１が少しでも使用者の眼の方向に行くべ
く、小鏡６０は基板面そして表示面に対して図示してい
る水平方向や視野特性をより良好にすべく多少傾斜した
方向になっている。

【００５３】（Ｂ）は、透過型としての使用の場合であ
り、小鏡は大きく開いている。これにより、背面からの
光の通過断面積を図のＬにて示す分大とし、併せてこの
場合には表示に不必要な外部からの入射光が反射されて
使用者の方へ行くのを少しでも少なくする様にしてい
る。

【００５４】またこのため、反射型、透過型の切換えス
イッチに連動してバックライト１０のＯＮ、ＯＦＦ（点
灯、消灯）がなされ、また図５と後の図１０に示す鏡角
制御部６８が小鏡の傾斜角を最大となるか否か制御す
る。更に、透過型としての使用の場合には、入射光角や
機器の傾きの検出手段等はＯＦＦとされ、電力削減が図
られる。この構成を図１０に示す。

【００５５】（第６の実施の形態）本実施の形態は、兼
用型の液晶表示装置において、液晶層に対し反使用者側
にある基板の更に背面側の半透過型の反射板をユーザの
意思で移動、調整可能としたものである。

【００５６】図１１の（Ａ）は、この半透過型の反射板
の移動の様子を示す。本（Ａ）に示す様に、この反射板
７２は、透明な樹脂を基材とし、カマボコ状の反射部６
２と帯状の透明部６３とが交互に形勢されている。そし
て、反射部はカマボコ状部の液晶層側に薄いアルミ若し
くは銀の反射層がフォトリソグラフィとドライエッチン
グ等を使用して形勢されている。更に（Ａ）に示す反射
型としての使用時には、このカマボコ状の反射部が画素
の部分にあり、帯状の透明部は、ブラックマトリクス部
にある。透過型としての使用の場合には、本図の（Ｂ）
に示す様に、使用者の切換え操作でこの半透過板がほぼ
１画素分（ブラックマトリクスを考慮すれば、ほぼ反画
素分）だけ移動され、カマボコ状の反射部はブラックマ
トリクス下部へ移動し、帯状の透明部が画素の部分へ移
動し、併せて図示しない背面光が点灯される。

【００５７】なお更に、本実施の形態では、ネジ機構８
１により図８に示す如く凸型の反射鏡と画素の相対位置
を微調整することも可能としているが、この構造はあく
までも原理を示すものであり、実際には微妙な位置の調
整を確実容易になす機構やフールプルーフが設けられて
いるのは勿論である。

【００５８】本実施の形態の変形例として、帯状の透明
部のみに透過型としての使用に適した偏光板を形成し、
この一方で反射型と透過型の使用の切替えでの液晶層へ
の印加電圧の切換えをなすのを止める様にしても良い。

【００５９】（第７の実施の形態）本実施の形態は、兼
用型の液晶表示装置の切換えに関する。

【００６０】図１２に、簡易型の場合を示す。本図に示
す様に、切換えスイッチ８０に連動して背面光源１０の
点灯、消灯がなされる。なお、表示部等への所定の電源
のＯＮ、ＯＦＦはなされないのは勿論である。ただし、
表示モードの変更のため、＋、−の逆調整はなされう
る。なお、本図において、８３は切換え用の接点であ
り、９１は乾電池である。

【００６１】図１３は、より複雑な型の場合である。本
図は、図１２に付加する部分あるいは図１２と相違する
部分を主として示したものである。本図に示す様に、切
換えスイッチ８０に連動して背面光源１０の点灯、消灯
がなされ、併せて表示部等にも所定の電圧の追加、減少
がなされる。すなわち、反射型としての使用と透過型と
しての使用では、表示部に印加すべき電圧が異なるのが
普通である。その理由であるが、反射型としての使用の
場合には、光の液晶層内の通過行程は透過型としての使
用の際のほぼ倍となることによる。このため、本実施の
形態では、透過型として表示する際には２個の乾電池を
使用して液晶層への印加電圧をほぼ５０％とするもので
ある。なお念のため記載するならば、実際の光路長の増
大の如何と、背面側の偏向板の如何により、この印加電
圧が５０％と相違することがあり、このための調整もな
されるのは勿論である。また、商用電源に接続されて透
過型として使用される場合には、２個の電池は使用され
ず、液晶層への印加電圧は電池を使用する場合と同じな
のは勿論である。そして、これにより、いずれの型とし
ての使用でもコントラスト比が良好となる。

【００６２】なお、以上の他、白黒（モノクロ）表示の
場合には、反射型としての使用でも透過型としての使用
と同じく文字はその線が黒い方が見易い。このため、図
１３に示す回路では、そのことを考慮しての制御もなさ
れる様にしているのは勿論である。

【００６３】なおまた、トランジストの駆動電圧はいず
れの型の使用でも原則として同じなのは勿論である。

【００６４】（第８の実施の形態）本実施の形態は、図
１４の（Ａ）に示す様に、表示面４０上に赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の各原色の画素がいわゆるモザイクで
配置されている液晶表示装置において、表示面４０の相
接する２画素×３画素合計６画素を１単位（組）として
１つの小反射板６００を設けたものである。本図の
（Ｂ）は、この断面である。

【００６５】さて、実際の問題として小鏡の回転角は５
〜１０度程度で（ただし、反射角は倍変化する）ある。
このため、複数の画素を単位としても各画素での光学的
距離の差等はそう問題でない。そしてこれにより、小鏡
の製造の容易性を得ている。

【００６６】（第９の実施の形態）本実施の形態は、１
画素内に複数の小鏡を設け、入射光を各方向に反射させ
るものである。

【００６７】図１５に、本実施の形態の液晶表示装置の
要部を示す。本図の（Ａ）に示す様に、１画素内に３×
３合計９個の更に小さい小小鏡６４が設けられている。
更に、本図の（Ｂ）に示す様に、これらの角は、正面か
ら来た入射光を左右方向へ分担して反射する様になって
いる。また、本図の（Ｃ）に示す様に、正面から来た入
射光を上部の小鏡はそのまま逆（１８０°逆）の方向へ
反射し、下方の位置へ行くほど小鏡は入射光を下側向き
へ反射する様になっている。

【００６８】そしてこれにより、広い範囲にわたって入
射光を反射する。このため、室内の壁、ビルの壁等に垂
直に立てかけた液晶表示面へサーチライト、レーザ光等
強力な光源から光を投射し、その反射光で多数の人々が
各方角から表示画像を鑑賞する様なことが可能となる。
なおこの場合、表示面各部で見る人の位置の方向が相違
することをも考慮して、各小小鏡の傾斜角を表示面に占
める位置で変化させていても良いのは勿論である。

【００６９】（第１０の実施の形態）本実施の形態は、
色彩による屈折率の相違を考慮して、各画素が担当する
色彩毎に入射光を所定の方向に反射させ、結果的に使用
者には正しいカラー表示がなされる様にしたものであ
る。

【００７０】本実施の形態の液晶表示装置は、ハード面
の基本的な構成は、図４や図６に示すのと同じである。
しかし、ソフト面が多少相違する。以下、これについて
説明する。

【００７１】屈折率の相違する物質界面を光が通過する
と、その界面で屈折が生じるが、その程度は光の波長に
より多少相違する。さて、反射型液晶表示装置において
は、透過型と異なり、入射光、反射光とも表示面に対し
なす傾斜角が大きい（透過型ならば、これらの成す角は
略９０度である）。このため、各色彩毎に反射光の進む
方向は僅かに相違する。そこで、本実施の形態の液晶表
示装置は、小鏡のなす傾斜角をこのことをも考慮して調
整する様にしたものである。

【００７２】そして、これより多少広い反射型の表示装
置であっても、横から覗き込んだ場合でも綺麗な表示が
確保される。

【００７３】以上、本発明をその幾つかの実施の形態に
基づいて説明してきたが、本発明は何もこれらに限定さ
れないのは勿論である。すなわち、例えば以下の様にし
ていても良い。１）液晶の型は、他の方式としている。２）半導体材料は、Ｓｉ−Ｇｅ、Ｓｉ−Ｇｅ−Ｃｔ等と
している。３）半透過板は、ガラスに薄く銀やアルミを蒸着等した
非孔空き型としている。４）小鏡の傾斜角の変更は、熱、磁気、静電容量、電界
等やそれらの複合型としている。５）トランジスタは、トップゲート型や非チャネルエッ
ジ型のボトムゲートとしている。６）スイッチング素子は、ＴＦＴに換えてダイオードと
している。７）小鏡の傾斜角の変更、制御可能な範囲は、２０〜３
０度等より大きくしている。８）現時点では、小反射鏡は手配や製造の便宜等の面か
らトランジスターの形成されていない基板の設けられて
いるが、将来の技術発達の基で、アレー基板側に設けら
れている。（このため、半使用者側の基板がアレー基板
となる。）

【００７４】

【発明の効果】以上の説明で判る様に、本発明では、反
射型や反射型として使用する兼用型の液晶表示装置の液
晶層内やその背面側に個々のＴＦＴや画素等と相対した
位置関係で基板面に対する傾斜角が調節可能な小反射板
を備え、入射光の反射される角度を調整することによ
り、使用者が見易い表示にする。このため、単に表示が
優れるだけでなく、濃淡の反転や二重表示が防止され、
あらゆる使用環境下においても高品質な表示となる。

【００７５】また、小反射板を繰り返し高速で各方向に
回転あるいは傾斜せることにより視野角度を大幅に拡大
させることもできる。

【００７６】また、優れた透過型と反射型との兼用が可
能な液晶表示装置を提供することができる。

【００７７】また、外部からの光の入射角度に応じて小
反射板の角度を調節し、反射光の進行方向を制御して、
あらゆる使用状態でも見易い表示面とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の反射型液晶表示装置の断面図である。

【図２】従来の反射型液晶表示装置の表示状態の断面
図である。

【図３】本発明の実施の形態の反射型液晶表示装置の
断面図である。

【図４】上記実施の形態の反射型液晶表示装置の表示
状態を示した断面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の反射型液晶表示
装置の構成図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の反射型液晶表示
装置の構成図である。

【図７】上記実施の形態の液晶表示装置の小鏡の高速
での角度変更の様子と表示を多数の人が見ている様子を
示す図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の反射型液晶表示
装置の構成図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態の反射型液晶表示
装置の構成図である。

【図１０】上記実施の形態での省電の様子を示す図で
ある。

【図１１】本発明の第６の実施の形態の反射型液晶表
示装置の構成図である。

【図１２】本発明の第７の実施の形態として兼用型液
晶表示装置の使用の切換えに連動しての背面光源の開閉
のなされるための回路を示した図である。

【図１３】上記実施の形態の発達型としての液晶表示
装置の光路長に応じての液晶層へ印加する電圧を調整す
る回路の原理を示す図である。

【図１４】本発明の第８の実施の形態の反射型液晶表
示装置の画素部の構成を示す図である。

【図１５】本発明の第９の実施の形態の反射型液晶表
示装置の画素部の小反射板の配列、取付けの様子を示す
図である。

【符号の説明】

１偏光板２薄膜トランジスタ３透明電極４ガラス基板４０表示面４１Ｌ／Ｅ変換素子群のガラス窓５対向電極５０透明対向電極６反射板６０小鏡６００複数の画素に対応した小鏡６１小鏡６２反射板の凸部６３透明部６４少々鏡７対向基板７０対向基板の凹部７１小鏡の支持板７２反射板（凹部あり）８液晶（層）９カラーフィルター１０背面光源３５光電気変換器３６電圧計３７重り３８コイル６５入射光角検出部６６傾斜角検出部６７最適傾斜角計算部６８（小）鏡角制御部６９小鏡傾斜角変更機構８０切換えスイッチ８１微調整ネジ機構９１乾電池１００レーザ光投射装置１０１入射光１０２反射光１０２１反射光１０２２反射光２００背面光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３７Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３７Ｂ 9/30 ３４９ 9/30 ３４９Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層の反使用者側より使用者の方向に
進む光の進行角を、表示者の操作により調整可能な表示
光進行角調整手段を有していることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項２】上記液晶表示装置は、反射型若しくは兼用型のものであり、前記表示光進行角調整手段は、液晶表示装置の反使用者側に在る入射光の少くも一部を
反射する反射手段の反射角を調整する反射角調整手段で
あることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】液晶層の反使用者側より使用者の方向に
進む光の進行角を、入射光が表示面に対しなす角度と液
晶表示装置の表示面が地面に対しなす角度の少くも一方
を検出するにより自動的に調整する表示光進行角調整手
段を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】上記液晶表示装置は、反射型若しくは兼用型のものであり、前記表示光進行角調整手段は、液晶表示装置の反使用者側に在る入射光の少くも一部を
反射する反射手段の反射角を調整する反射角調整手段で
あることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】アレイ基板と対向基板と両基板間の液晶
層と反使用者側の基板背面に在る反射板とを有する反射
型若しくは兼用型の液晶表示装置であって、前記反射板は、反射光の進行方向を調整するため基板面に平行な方向に
動くことが可能な、可動反射板であることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項６】前記可動反射板は、各画素に対応して、使用者側の方向に少くも１の球状の
突起が設けられていることを特徴とする請求項５に記載
の液晶表示装置。
【請求項７】上記反使用者側の基板は、前記可動な反射板の表面の球状の突起に対応して、その
方向に凹部が設けられていることを特徴とする請求項６
に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記可動反射板は、各画素に対応して、使用者側の方向にカマボコ状の突起
が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液
晶表示装置。
【請求項９】上記反使用者側の基板は、前記可動な反射板の表面のカマボコ状の突起に対応し
て、その方向に凹部が設けられていることを特徴とする
請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】上記液晶表示装置は、兼用の液晶表示装置であり、反射型としての使用と透過型としての使用との切換えを
なす切換えスイッチと、前記切換えスイッチに連動して点滅する背面光源とを有
し、更に前記可動反射板は、半透過型のものであることを特徴とする請求項５から請
求項９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】アレイ基板と対向基板と両基板間の液
晶層と反使用者側の基板面の液晶層側に取り付けられた
各画素に対応した小反射板とを有する反射型若しくは兼
用型の液晶表示装置であって、前記小反射板は、反射光の進行方向を調整するため基板面に対する取付角
を変化させることが可能な、可回転小反射板であること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】アレイ基板と対向基板と両基板間の液
晶層と反使用者側の基板面の反液晶層側に在る小反射板
用の取付板に取り付けられた各画素に対応した小反射板
とを有する反射型若しくは兼用型の液晶表示装置であっ
て、前記小反射板は、反射光の進行方向を調整するため取付板に対する取付角
を変化させることが可能な、可回転小反射板であること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】使用者の操作により、前記可回転小反
射板の取付角を変更可能とする操作型小反射板取付角変
更手段を有していることを特徴とする請求項１１若しく
は請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】入射光が表示面に対しなす角度と液晶
表示装置の表示面が地面に対しなす角度の少くも一方を
検出することにより、前記可回転小反射の取付角を、表
示が見易い様に自動的に制御する小反射回転板取付角自
動制御手段を有していることを特徴とする請求項１１若
しくは請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記可回転小反射板は、液晶表示面の１の画素に対して、複数個設けられた表示
用反射光の反射方向分担型可回転小反射板であることを
特徴とする請求項１１若しくは請求項１２に記載の液晶
表示装置。
【請求項１６】前記可回転小反射板は、液晶表示面の赤、緑、青の各色の画素１個づつからなる
組等複数の画素からなる組に対して、１個設けられた機
構簡易型可回転小反射板であることを特徴とする請求項
１１から請求項１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１７】前記可回転小反射板を、動画の場合に
は１表示周期内で、静止画の場合には１／２０秒以内
で、基板面に対し複数の取付角を有することとなる様に
高速でその取付角を変化させる取付角高速変化手段を有
していることを特徴とする請求項１１、請求項１２、請
求項１５若しくは請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】上記液晶表示装置は、兼用型のもので
あり、反射型としての使用と透過型としての使用の切換えをな
す切換えスイッチと、前記切換えスイッチに連動して点滅する背面光源とを有
し、更に前記可回転反射板は、透過型として使用時に前記背面光源からの光が通過可能
な様に基板面に投影した面積が対応する画素よりも狭い
背面光可通過型狭面積タイプの可回転反射板であること
を特徴とする請求項１１、請求項１２、請求項１３、請
求項１４若しくは請求項１６に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】前記切換えスイッチに連動して、前記
可回転反射板の基板面に対する取付角を、基板面に対し
て投影した面積が最小となる様制御するバックライト最
大通過制御手段を有していることを特徴とする請求項１
１、請求項１２、請求項１３、請求項１４、請求項１６
若しくは請求項１８に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】上記液晶表示装置は、兼用型のもので
あり、反射型としての使用と透過型としての使用の切換えをな
す切換えスイッチと、前記切換えスイッチに連動して点滅する背面光源とを有
し、更に前記可回転反射板は、基板面に投影した面積が対応する画素領域よりも広いか
同じか多少狭く、透過型として使用時に前記背面光源か
らの光が所定割合通過可能かつ反射型として使用時に外
部光源からの入射光が所定割合反射される様にいわゆる
ハーフミラーか孔空きタイプの半透過型可回転反射板で
あることを特徴とする請求項１１、請求項１２、請求項
１３、請求項１４若しくは請求項１６に記載の液晶表示
装置。
【請求項２１】反射型としての使用時と透過型として
の使用時での光の通過する液晶層の長さの差を補償する
ため、前記切換えスイッチに連動して表示のため液晶層
に印加される電圧を調整する印加電圧調整手段を有して
いることを特徴とする請求項２、請求項４、請求項１
０、請求項１８、請求項１９若しくは請求項２０に記載
の液晶表示装置。
【請求項２２】上記液晶表示装置は、白黒表示のもの
であり、更に、反射型としての使用時と透過型としての使用時で
の表示面の文字の見易さの相違を補償するため、前記切
換えスイッチに連動しての液晶層がノーマリブラック
か、ノーマリホワイトか等の表示態様を制御する表示態
様切換え制御手段を有していることを特徴とする請求項
２、請求項４、請求項８、請求項１０、請求項１８、請
求項１９、請求項２０若しくは請求項２１に記載の液晶
表示装置。
【請求項２３】液晶層の反使用者側や液晶層より反使
用者側に在る各画素毎等に形成され、配置された小鏡よ
り反射されて使用者の方向に進む光の進行角を、小鏡の
反射面が表示面に対してなす角度を調整することにより
制御することが可能な小鏡傾斜角度調整手段を有してい
る反射型若しくは兼用型のカラー表示型の液晶表示装置
であって、上記小鏡傾斜角度調整手段は、各小鏡が配置されている各画素が表示すべき色彩の波長
の光が、外部より液晶表示装置内へ入射し、更に液晶表
示装置内より外部に出ていく際の屈折率をも考慮して反
射角を調整して、各色彩の進行方向を制御するものであ
ることを特徴とする液晶表示装置。