JP2003255317A

JP2003255317A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2003255317A
Application number: JP2002057463A
Authority: JP
Inventors: Junko Asayama; 純子朝山; Ichiro Sato; 佐藤　　一郎; Mariko Kurita; 真理子栗田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】反射表示において、表示像が２重となるのを
抑制して高い視認性および文字の高い可読性を実現する
ことが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】透過型液晶表示素子は液晶セル１０Ａと
バックライトユニット２０とを備え、液晶セル１０Ａで
は第１の基板１と第１の偏光板５との間に拡散層４が配
設されている。反射表示時においては、入射経路を経た
外光により、第１のレンズシート２１（反射層３０）の
表面において第１の表示像１０５が得られるとともに、
反射層３０で反射され出射経路を経た外光により、表示
画面において第２の表示像１１０が得られる。この場
合、拡散層４により第１の表示像１０５の輝度分布を均
一化することができるため、第２の表示像１１０におけ
るＢの像１２１をぼかすことができ、よって、第２の表
示像１１０における２重像の発生を抑制することができ
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、液晶表示素子に関
し、特に、暗い場所において照明光を利用して透過モー
ドで表示を行い、かつ明るい場所において外光等を利用
して反射モードで表示を行うことが可能な液晶表示素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、急速な情報化が進む中、情報機器
において視覚情報を表示するディスプレイは、薄い・軽
い・高精細・省電力といった特徴をいかして携帯電話、
カーナビゲーションからＡＶ／ＰＣモニタに至るまで広
い範囲に渡って応用されている。

【０００３】特に、携帯電話に関しては、i−mode（登
録商標）、cdma 、w−cdmaといったインフラが整ったこ
とから、音声情報から文字情報および画像情報への転換
が急激に行われている。文字情報に関しては情報の表示
量が飛躍的に増大しており、また、画像情報に関しては
表示の高速化が必要となってきている。このような状況
から、携帯電話に用いられる表示デバイスにおいては、
画面が大きくかつ低消費電力、軽量、高視認性が不可欠
となっている。このような要望に合致した表示デバイス
としては液晶表示パネルが最適であり、よって、液晶表
示パネルは携帯電話の表示デバイスとして確固たる地位
を確立している。

【０００４】最近、液晶表示パネルでは、外光等により
明るさが保たれている屋外等の場所ではバックライトを
使わない反射モードで表示を行い、一方、屋内等の暗い
場所ではバックライトを用いて透過モードで表示を行う
ことが可能なもの、すなわち周囲の照度に関係なく常に
高画質のカラー画像を実現することが可能なマルチシー
ンユースのディスプレイが消費者に望まれている。

【０００５】液晶表示パネルの１つとして、透過型液晶
表示パネルがある。透過型液晶表示パネルは、暗い場所
ではバックライトから供給される光を利用して透過モー
ドで表示を行うが、明るい場所ではバックライトを使用
しなくても反射モードで表示を行うことができる。これ
は、透過型液晶表示パネルを構成する液晶表示素子で
は、バックライト側に配置されたレンズシート等の光学
フィルムにより外光を反射することができるのでこれが
反射層として機能するためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透過型
液晶表示パネルにおいて反射モードで表示を行うと、表
示画像が２重になって観察されるという現象が発生す
る。このため、表示像において視認性、文字の可読性が
低下する。特に、反射層側の基板や偏光板の厚さが厚い
と、視認性および可読性が更に低下する。また、外光の
強さが強くなるほど、２重像が明確となるため、視認性
および可読性が更に低下する。

【０００７】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、反射表示において表示像が２重と
なるのを抑制して高い視認性および文字の高い可読性を
実現することが可能な液晶表示素子を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる液晶表示
素子は、対向する第１の基板と第２の基板との間に液晶
層が充填され、前記第１の基板の前記液晶層と反対側に
第１の偏光板が配設されるとともに前記第２の基板の前
記液晶層と反対側に第２の偏光板が配設され、前記第１
の偏光板側から入射した光を反射する光透過性の反射層
が配設された液晶表示素子において、前記液晶層を透過
した光の前記反射層における輝度分布をほぼ均一とする
輝度分布変換構造が設けられた液晶表示素子である（請
求項１）。

【０００９】かかる構成の液晶表示素子においては、反
射表示の際に、第１の偏光板側から入射した光が第１の
偏光板、第１の基板、液晶層、第２の基板および第２の
偏光板をこの順に透過して反射層で反射される。このよ
うな入射経路を経た光により、反射層の表面に第１の表
示像が表示される。ここで、本発明の液晶表示素子にお
いては、輝度分布変換構造が設けられているため、第１
の表示像の輝度分布はほぼ均一となり、それゆえ、第１
の表示像をぼかすことが可能となる。一方、反射層によ
り反射された光は、前述の入射経路と逆の経路を辿って
外部に出射される。このような出射経路を経た光によ
り、表示画面に第２の表示像が表示される。ここで、こ
の場合には、前述のように輝度分布変換構造により第１
の表示像の輝度分布の均一化を図って像をぼかすことが
できるため、第１の表示像が第２の表示像に及ぼす影響
を低減化することが可能である。それゆえ、第２の表示
像が第１の表示像の影響を受けて２重像となるのを抑制
することが可能となる。その結果、第２の表示像におい
て、視認性および文字の可読性の向上が図られる。

【００１０】前記輝度分布変換構造は、前記液晶層を透
過した光を拡散させることにより前記光の輝度分布をほ
ぼ均一とする拡散構造であり、前記拡散構造が前記液晶
層と前記反射層との間に設けられてもよい（請求項
２）。

【００１１】かかる構成によれば、液晶層を透過した光
を拡散構造により拡散することでこの光の輝度分布をほ
ぼ均一とすることができるため、反射層の表面に表示さ
れる第１の表示像の輝度分布の均一化を図り第１の表示
像をぼかすことが可能となる。

【００１２】前記拡散構造が、微粒子が分散された樹脂
から構成されてもよく（請求項３）、前記拡散構造が、
前記微粒子が分散された前記樹脂の溶液を塗布して硬化
させることにより形成されてもよい（請求項４）。

【００１３】かかる構成の拡散構造によれば、微粒子に
より光を拡散して光の輝度分布の均一化を図ることが可
能となり、それゆえ、第１の表示像の輝度分布の均一化
を図ることが可能となる。このような構成の拡散構造
は、容易に設けることが可能である。

【００１４】前記拡散構造の透過光を、前記第２の基板
の法線方向の光を全非散乱光とし、前記第２の基板の法
線方向以外の方向の光を全散乱光としたとき、前記拡散
構造の拡散度は、前記全散乱光の強度Ｌ₁と前記全非散
乱光の強度Ｌ₂とを用いて以下の式（１）で表され、拡散度（％）＝Ｌ₁／（Ｌ₁＋Ｌ₂）×１００（１）前記拡散度が３０％以上５０％以下であることが好まし
い（請求項５）。

【００１５】かかる構成によれば、拡散構造における光
の反射を抑制しつつ効果的に光の拡散を行うことが可能
となるため、第１の表示像の輝度分布の均一化を効果的
に図ることが可能となる。それゆえ、第２の表示像にお
ける第１の表示像の影響をより低減化することができ、
２重像をより抑制することが可能となる。

【００１６】前記拡散構造は粘着剤を主成分としてもよ
い（請求項６）。

【００１７】かかる構成によれば、拡散構造を介して隣
接する構成要素を、拡散構造により接着することができ
るため、製造が容易となる。

【００１８】前記拡散構造が、前記第２の基板と前記第
２の偏光板との間に設けられてもよく（請求項７）、前
記拡散構造が、前記第２の偏光板と前記反射層との間に
設けられてもよい（請求項８）。

【００１９】かかる構成によれば、拡散構造により、反
射層表面に表示される第１の表示像の輝度分布の均一化
を図ることが可能となる。

【００２０】前記拡散構造が拡散板であってもよく（請
求項９）、前記拡散板の反射率が０％以上５０％以下で
あることが好ましい（請求項１０）。

【００２１】かかる構成によれば、拡散板により、反射
層表面に表示される第１の表示像の輝度分布の均一化を
図ることが可能となる。特に、拡散板の反射率が０％以
上５０％以下であれば、拡散板での反射を抑制しつつ効
果的に光を拡散することが可能となる。

【００２２】前記第２の基板が前記拡散構造に相当して
もよい（請求項１１）。

【００２３】かかる構成によれば、液晶層を透過した光
が第２の基板により拡散されるため、光の輝度分布の均
一化を図ることが可能となる。それにより、第１の表示
像の輝度分布の均一化を図ることが可能となる。

【００２４】前記第２の基板の前記第２の偏光板側の表
面に凹凸形状が形成されてもよい（請求項１２）。

【００２５】かかる構成によれば、凹凸形状が形成され
た第２の基板の表面において光を拡散して光の輝度分布
の均一化を図ることが可能となる。

【００２６】前記凹凸形状が研磨により形成されてもよ
く（請求項１３）、前記凹凸形状が、前記第２の基板の
前記第２の偏光板側の表面を酸により腐食させることに
より形成されてもよい（請求項１４）。また、前記凹凸
形状が、前記第２の基板の前記第２の偏光板側の表面に
微細な樹脂群を設けることにより形成されてもよく（請
求項１５）、前記樹脂群は、前記第２の基板の前記第２
の偏光板側の表面に転写により形成されてもよい（請求
項１６）。

【００２７】かかる構成によれば、第２の基板の表面に
容易に凹凸形状を形成することが可能となる。

【００２８】前記第２の基板の内部に気泡が分散されて
もよく（請求項１７）、前記第２の基板の内部に微粒子
が分散されてもよい（請求項１８）。

【００２９】かかる構成によれば、内部に気泡または微
粒子が分散されてなる第２の基板を光が透過することに
より光が拡散され、それにより光の輝度分布の均一化を
図ることが可能となる。

【００３０】前記第２の偏光板が前記拡散構造に相当し
てもよい（請求項１９）。

【００３１】かかる構成によれば、液晶層を透過した光
が第２の偏光板により拡散されるため、光の輝度分布の
均一化を図ることが可能となる。それにより、第１の表
示像の輝度分布の均一化を図ることが可能となる。

【００３２】前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側の
表面に凹凸形状が形成されてもよい（請求項２０）。

【００３３】かかる構成によれば、凹凸形状が形成され
た第２の偏光板の表面において光を拡散して光の輝度分
布の均一化を図ることが可能となる。

【００３４】前記凹凸形状が研磨により形成されてもよ
く（請求項２１）、前記凹凸形状が、前記第２の偏光板
の前記液晶層と反対側の表面を酸により腐食させること
により形成されてもよい（請求項２２）。また、前記凹
凸形状が、前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側の表
面に微細な樹脂群を設けることにより形成されてもよく
（請求項２３）、前記樹脂群は、前記第２の偏光板の前
記液晶層と反対側の表面に転写により形成されてもよい
（請求項２４）。

【００３５】かかる構成によれば、第２の偏光板の表面
に容易に凹凸形状を形成することが可能となる。

【００３６】前記第２の偏光板の内部に気泡が分散され
てもよく（請求項２５）、前記第２の偏光板の内部に微
粒子が分散されてもよい（請求項２６）。

【００３７】かかる構成によれば、内部に気泡または微
粒子が分散されてなる第２の偏光板を光が透過すること
により光が拡散され、それにより光の輝度分布の均一化
を図ることが可能となる。

【００３８】前記反射層がレンズシートであってもよい
（請求項２７）。

【００３９】かかる構成によれば、光がどの角度から素
子内に入射し場合にも、また、素子をどの角度から観察
した場合でも、２重像の低減化を図ることが可能とな
る。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１にかかる
透過型液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図であ
る。図１に示すように、本実施の形態の透過型液晶表示
素子は、バックライトユニット２０と液晶セル１０Ａと
を備える。

【００４１】液晶セル１０Ａでは、対向する第１の基板
１と第２の基板２との間に液晶層３が挟持されている。
そして、第１の基板１の外面には、拡散層４および第１
の偏光板５がこの順で配置されている。また、第２の基
板２の外面には、第２の偏光板６が配置されている。こ
の第１の偏光板５と第２の偏光板６とは、偏光角が直交
している。

【００４２】バックライトユニット２０では、光源たる
バックライト２５が導光板２４の一方の側面に配設され
ている。このように、本実施の形態のバックライトユニ
ット２０は、バックライト２５が導光板２４の側部に配
置されたエッジライト型構造を有する。導光板２４の液
晶層１０Ａ側の面には、拡散板２３、第２のレンズシー
ト２２および第１のレンズシート２１がこの順に配置さ
れている。また、導光板２４の他方の面には、反射板２
６が配置されている。

【００４３】バックライト２５としては、例えば発光ダ
イオード（ＬＥＤ）が用いられる。また、第１および第
２のレンズシート２１，２２は、基材上に微細なプリズ
ムが配設されて構成されたものである。第１および第２
のレンズシート２１，２２のプリズム面は液晶セル１０
Ａ側を向いており、第１のレンズシート２１ではプリズ
ムの稜線が縦方向に走るようにプリズムが配置され（以
下、このようなプリズムの配置を縦方向の配置と呼
ぶ）、第２のレンズシート２２ではプリズムの稜線が横
方向に走るようにプリズムが配置されている（以下、こ
のようなプリズムの配置を横方向の配置と呼ぶ）。この
ように縦方向および横方向にプリズムが配置された第１
および第２のレンズシート２１，２２を重ねて配置する
ことにより、バックライト２５から供給される光を素子
の正面方向すなわち液晶セル１０Ａ側に効率よく集光さ
せることができ、よって、輝度の向上を図ることが可能
となる。ここで、このような第１および第２のレンズシ
ート２１，２２では、プリズムが配置された液晶セル１
０Ａ側の面が高い反射率を有する。このため、この透過
型液晶表示素子においては、外光を利用して反射表示を
行うことが可能であり、反射表示の際には第１のレンズ
シート２１が反射層３０として機能する。

【００４４】第１のレンズシート２１の反射特性には指
向性がある。すなわち、素子の外部から素子内に入射し
た外光が第１のレンズシート２１のプリズム面で反射さ
れる場合、素子の正面よりずれた位置から観察した方が
明るく見える。このような反射特性の指向性は、プリズ
ムの配置方向（縦方向と横方向）と、プリズムの形成角
度との関係で決まり、外光がどこから入射しても素子の
正面がピーク輝度になることはない。

【００４５】次に、本実施の形態の透過型液晶表示素子
を備えた液晶表示装置において透過モードおよび反射モ
ードで表示を行い、白地に黒線パターンを表示する場合
について説明する。このような液晶表示装置では、例え
ば室内等の暗い場所ではバックライト２５から供給され
る光を用いて透過モードで表示を行い、一方、外光等に
より明るくなっている場所では外光を利用して反射モー
ドで表示を行う。なお、反射モードで表示を行う際に
は、半透過型液晶表示装置において反射モードで表示を
行う場合と同様に、バックライト２５の電源のみが切れ
た状態で表示を行うものである。

【００４６】まず、透過モードで表示を行う場合につい
て説明する。透過表示の際には、バックライト２５から
供給された光を導光板２４により液晶セル１０Ａ方向へ
伝搬させる。この時、液晶セル１０Ａと反対側、すなわ
ち反射板２６側に伝搬した光は、反射板２６により反射
されることにより液晶セル１０Ａ側に導かれる。液晶セ
ル１０Ａ側へ伝搬した光は、拡散板２３において様々な
方向に拡散される。それにより、様々な方向から観察し
た場合における輝度がほぼ均一化される。拡散板２３を
透過した光は、第１および第２のレンズシート２１，２
２を透過する。このように第１および第２のレンズシー
ト２１，２２を透過することにより、光は液晶セル１０
Ａの正面方向へ集光されて液晶セル１０Ａ内に入射す
る。

【００４７】液晶セル１０Ａ内に入射した光は、第１の
偏光板５、拡散層４、第１の基板１、液晶層３、第２の
基板２および第２の偏光板６をこの順で透過する。ここ
で、液晶層３では、白地に１本の黒線パターンを表示す
るよう指示する表示信号に応じて液晶分子が変調されて
いる。したがって、このような液晶層３を透過すること
により、光の一部が第２の偏光板６により遮断されると
ともにそれ以外の光は第２の偏光板６を透過する。その
結果、光が遮断された領域が黒表示となるとともに光が
透過した領域が白表示となり、よって、表示信号通りに
白地に１本の黒線パターン（Ａの像１２０に相当）が示
された表示像が得られる。なお、以下においては、上記
のように光が遮断されて黒表示となるように液晶分子が
変調された液晶層３の所定領域を黒表示領域３ａと呼
ぶ。

【００４８】続いて、反射モードで表示を行う場合につ
いて説明する。反射表示の際には、外光が液晶セル１０
Ａ内に入射し、第２の偏光板６、第２の基板２、液晶層
３、第１の基板１、拡散層４および第１の偏光板５をこ
の順で透過し、反射層３０として機能する第１のレンズ
シート２１により反射される。以下において、この光の
経路を入射経路と呼ぶ。一方、反射された光は、入射経
路と逆の経路を辿って液晶セル１０Ａの外部に出射す
る。以下においては、この光の経路を出射経路と呼ぶ。
このように、外光は入射経路および出射経路において１
回ずつ合計２回液晶セル１０Ａを透過するため、反射表
示においては２つの表示像、すなわち、入射経路を経た
外光により反射層３０たる第１のレンズシート２１表面
において得られる表示像（以下、これを第１の表示像１
０５と呼ぶ）と、第１のレンズシート２１で反射されて
出射経路を経た外光により表示画面において得られる表
示像（以下、これを第２の表示像１１０と呼ぶ）との２
つの表示像が得られる。なお、使用者に直接観察される
のは、表示画面に表示される第２の表示像１１０であ
る。

【００４９】反射表示の際も、前述の透過表示の場合と
同様、白地に１本の黒線パターンを表示するよう指示す
る表示信号に応じて液晶層３の液晶分子が変調されてお
り、それにより、黒表示領域３ａとそれ以外の領域とに
分けられている。反射表示においては、外光が入射経路
および出射経路においてそれぞれこの液晶層３の黒表示
領域３ａを透過する。ここで、従来の液晶表示素子で
は、このように外光が黒表示領域３ａを２回透過するこ
とにより、入射経路において黒表示領域３ａを透過して
黒表示となる黒線パターンと、出射経路において黒表示
領域３ａを透過して黒表示となる黒線パターンとの２つ
の黒線パターンが得られ、よって、黒線パターンが２重
像となって表示される。これに対して、本実施の形態の
液晶表示素子では、拡散層４が配設されているため、外
光が入射経路および出射経路においてそれぞれ黒表示領
域３ａを透過するにもかかわらず、黒線パターンが２重
像となって表示されるのを抑制することが可能となる。
以下に、本実施の形態の液晶表示素子における効果を詳
細に説明する。

【００５０】まず、本実施の形態の液晶表示素子におけ
る効果を説明するための比較対象として、従来の透過型
液晶表示素子、すなわち、拡散層４が配設されていない
透過型液晶表示素子について説明する。

【００５１】図８は、拡散層４が形成されていない従来
の透過型液晶表示素子を備えた液晶表示装置において反
射表示を行った場合の透過型液晶表示素子における表示
動作を示す模式的な断面図である。この透過型液晶表示
素子は、拡散層４が配設されていない液晶セル１０Ｅを
備えた点を除いて、本実施の形態の液晶表示素子と同様
の構造を有する。なお、図８においてはバックライトユ
ニットのうち反射層３０たる第１のレンズシート２１の
みを示しそれ以外の構成要素の図示を省略しているが、
バックライトユニットの構成は本実施の形態の場合と同
様である。

【００５２】図８に示すように、液晶セル１０Ｅに入射
した外光は、第２の偏光板６、第２の基板２、液晶層
３、第１の基板１、第１の偏光板５を順に透過して第１
のレンズシート２１に達しここで反射される。このよう
な入射経路において、液晶層３の黒表示領域３ａ以外の
領域を透過した外光は第１の偏光板５を透過するが、黒
表示領域３ａを透過した外光は第１の偏光板５により完
全に遮断される。第１の偏光板５を外光が透過した領域
は白表示となり、外光が遮断された領域は黒表示とな
る。このため、第１のレンズシート２１の表面に表示さ
れる第１の表示像１０５は、白地に黒線パターンが１本
表示されたものとなる。

【００５３】第１のレンズシート２１で反射された外光
は、前述の入射経路と逆の経路を辿って液晶セル１０Ｅ
の外部に出射する。それにより、表示画面に第２の表示
像１１０が表示される。このような出射経路において、
外光は再び液晶層３の黒表示領域３ａを透過する。黒表
示領域３ａを透過した外光は第２の偏光板６で完全に遮
断され、黒表示領域３ａ以外の領域を透過した外光は第
２の偏光板６を透過する。このように第２の偏光板６を
外光が透過した領域は白表示となり、第２の表示像１１
０において白地となる。一方、外光が遮断された領域は
黒表示となり、第２の表示像１１０において黒線パター
ン（Ａの像１２０に相当）となる。このＡの像１２０は
表示信号に対応したものである。

【００５４】ところで、前述の第１の表示像１０５にお
いて黒線パターンとなった部分では外光が遮断されてい
る。このため、この部分では反射が起こらず、よって、
第２の表示像１１０においては、第１の表示像１０５の
黒線パターンに対応する部分に黒線パターン（Ｂの像１
２１）が表示される。このＢの像１２１は表示信号には
対応しない像である。このように、従来の透過型液晶表
示素子では、反射表示の際に外光が２回液晶層３の黒表
示領域３ａを透過することにより表示信号に対応しない
黒線パターン（Ｂの像１２１）が表示されてしまい、よ
って、表示が２重像となるため視認性および文字の可読
性が低下する。

【００５５】一方、本実施の形態の液晶表示素子では、
液晶セル１０Ａに入射した外光は、第２の偏光板６、第
２の基板２、液晶層３、第１の基板１、拡散層４および
第１の偏光板５を順に透過して第１のレンズシート２１
に達しここで反射される。このような入射経路におい
て、外光は液晶層３の黒表示領域３ａを透過する。ここ
で、この場合には、拡散層４が配設されているため、黒
表示領域３ａを透過した外光が拡散される。このため、
黒表示領域３ａを透過した外光が第１の偏光板５により
完全に遮断されることはなく、第１の偏光板５を透過可
能となる。その結果、前述の従来の液晶表示素子では第
１の表示像１０５に明確な黒線パターンが表示されるの
に対して、本実施の形態では、拡散層４により第１の表
示像１０５の輝度分布をほぼ均一化（平滑化）すること
ができ、それゆえ、第１の表示像１０５の黒線パターン
をぼかすことが可能となる。

【００５６】本実施の形態の液晶表示素子において、第
１のレンズシート２１で反射された外光（反射外光）に
よる表示動作は、外光が第１の偏光板５、拡散層４およ
び第１の基板１を順に透過する点を除いて、前述の従来
の液晶表示素子における反射外光による表示動作と同様
である。それにより、第２の表示像１１０において白地
に黒線パターン（Ａの像１２０）が表示される。ところ
で、本実施の形態においては、前述のように、第１の表
示像１０５において輝度分布の均一化が図られており、
入射経路において液晶層３が黒表示領域３ａを透過する
ことにより表示される第１の表示像１０５の黒線パター
ンをぼかすことができるため、この第１の表示像１０５
の黒線パターンに対応して第２の表示像において表示さ
れる黒線パターン（Ｂの像１２１）をぼかすことが可能
となる。それゆえ、表示が２重像となるのを抑制するこ
とが可能となり、その結果、視認性の向上および文字の
可読性の向上が図られる。

【００５７】この場合、反射層３０が第１のレンズシー
ト２１から構成されているので、表示画面の正面から第
２の表示像１２１を観察する場合に、外光がどの角度か
ら素子内に入射しても第１の表示像１０５の輝度分布を
ほぼ平滑にすることができ、それにより、Ｂの像１２１
をぼかして２重像を抑制することができる。これは、前
述のようにレンズシートの反射特性に指向性があるた
め、第１の表示像１０５を散乱することができるためで
ある。第２の表示像１１０を正面以外の角度で観察する
場合は、拡散層４により第１の表示像１０５をほぼ平滑
な輝度分布とすることができるので、外光の入射角が変
化しても、どの角度から観察しても２重像の現象を解消
でき、視認性が高い画像を得ることができる。

【００５８】以上のように、拡散層４が配設された本実
施の形態の透過型液晶表示素子によれば、反射表示にお
ける２重像を軽減することが可能となることから、バッ
クライト２５を消した状態で反射表示を行ったでも、高
い視認性、文字の高い可読性を実現することができる。
したがって、このような透過型液晶表示素子では、明る
い所では外光を利用して反射表示を行うことができるの
で省電力化を図ることが可能となる。また、本実施の形
態の透過型液晶表示素子においては、透過表示の際に反
射表示を併用することができ、それにより、より輝度の
向上を図り視認性および可読性の向上を図ることが可能
となる。このように透過表示と反射表示とを併用する場
合には、外光が明るいほどより高輝度な画像が得られ
る。

【００５９】なお、上記の透過型液晶表示素子におい
て、第１の基板１の厚みは薄い方が好ましい。第１の基
板１の厚みが増すとＡの像１２０とＢの像１２１との間
隔が広くなり２重像が目立つ。これは、外光が入射経路
および反射経路において液晶層３を２回通過する際に、
反射層３０と液晶層３との間隔が大きいと、Ａの像１２
０とＢの像１２１との光路差が広がるためである。それ
ゆえ、第１の基板１の厚みを薄くすることにより、Ａの
像１２０とＢの像１２１との間隔を狭くしてＢの像１２
１を目立たなくし、２重像をより抑制することが可能と
なる。

【００６０】以下に、本実施の形態の実施例について説
明する。（実施例１）実施例１にかかる透過型液晶表示素子は図
１に示す構造を有しており、液晶セル１０Ａの拡散層４
が微粒子を含む樹脂により構成される。このような拡散
層４は、例えば、拡散剤を樹脂に含ませることにより実
現でき、拡散剤が散布された溶媒をスピンコート法やス
クリーン印刷を用いて第１の基板１の外面に塗布して形
成することにより容易に形成できる。拡散層４を構成す
る樹脂は粘着剤を主成分としてもよく、この場合には、
第１の偏光板５と第１の基板１とを拡散層４により接着
することができるため、素子の製造が容易となり好まし
い。粘着剤としては、例えばポリアクリル酸ブチルなど
のアクリル系樹脂やポリイソブチレンなどのゴム系樹脂
を用いると良好である。また、拡散剤には、例えばアク
リル系樹脂からなるビーズを用いる。さらに、拡散層４
として、拡散シート等を配置してもよく、例えばポリエ
チレンテレフテレートなどにアクリルビーズ等の拡散剤
をバインダにより接着させてなる拡散シートを配置して
もよい。

【００６１】上記の透過型液晶表示素子を備えた液晶表
示装置においては、透過型液晶表示素子の拡散層４にお
ける拡散度を制御することにより、Ｂの像１２１をぼか
してＡの像１２０を明確に表示することができる。な
お、拡散層４における拡散度は以下のように定義する。
すなわち、図２に示すように、拡散層４を透過した光
を、ガラス基板１，２の法線方向に進む光（以下、これ
を全非散乱光と呼ぶ）ｌ₂と拡散層４により散乱されて
前記法線方向とは異なる方向に進む光（以下、これを全
散乱光と呼ぶ）ｌ₁とに分け、全散乱光ｌ₁の強度をＬ₁
とするとともに全非散乱光ｌ₂の強度をＬ₂とした際に、
拡散度は、以下の式（１）で定義する。

【００６２】拡散度（％）＝Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）（１）このような拡散層４の拡散度は、拡散剤の含有量を制御
することにより調整することができる。例えば、高い拡
散度を得るためには、拡散剤の含有量を増加させればよ
い。

【００６３】次に、拡散層４における拡散度と２重像と
の関係について検討する。ここでは白地に黒線パターン
を表示させた場合について考える。図３は、拡散層４に
おける拡散度と２重像との関係を示す図であり、横軸は
拡散度を示しており、縦軸はＡの像１２０とＢの像１２
１との輝度比、すなわち２重像の程度を示している。な
お、Ａの像１２０とＢの像１２１との輝度比は、図４に
示すように、Ａの像１２０の相対輝度をａとするととも
にＢの像１２１の相対輝度をｂとした場合のＡの像１２
０の相対輝度ａに対するＢの像１２１の相対輝度ｂ、す
なわち、ｂ／ａと定義する。この場合、Ａの像１２０と
Ｂの像１２１との輝度比（ｂ／ａ）が大きいほど、Ｂの
像１２１が抑えられてＡの像１２０が明確に表示される
ようになり２重像が抑制される。

【００６４】図３に示すように、拡散度が約５０％まで
の範囲においては、拡散度が大きいほどＢの像１２１の
輝度分布の平滑化が図られるため２重像が抑制され、特
に、拡散度が３０〜５０％の時には、Ｂの像１２１の輝
度分布の平滑化が効果的に図られるため、Ｂの像１２１
をぼかしてＡの像１２０を明確に表示し最も効果的に２
重像を抑制することが可能となる。一方、拡散度が約５
０％を越えると、拡散層４に含まれる拡散剤の含有量が
過度になることによって拡散層４の透過率が低下し、こ
の層４が反射層として機能するようになる。このため、
Ｂの像１２１の輝度分布の平滑化を図ることができず、
むしろ反射によりＢの像１２１が明確に浮き上がって観
察される。このため、この場合には明確な２重像となる
ので表示特性が劣化する。以上のことから、拡散層４の
拡散度は、３０〜５０％であることが好ましい。

【００６５】また、拡散層４の反射率は０％以上５０％
以下であることが好ましい。拡散層４では、反射率が５
０％を越えると、拡散機能よりも反射層としても機能が
高くなるので拡散効果が低減する。このため、Ｂの像１
２１が明確に観察されてしまう。これに対して、拡散層
４の反射率が０％以上５０％以下の場合には、拡散層４
により効果的に拡散を行ってＢの像１２１の輝度分布を
平滑化することができるため、Ｂの像１２１をぼかして
Ａの像１２０を明確に表示し、２重像を軽減することが
できる。（実施の形態２）図５は、本発明の実施の形態２にかか
る透過型液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図であ
る。

【００６６】図５に示すように、本実施の形態の透過型
液晶表示素子は、液晶セル１０Ｂにおいて、拡散層４が
第１の基板１と第１の偏光板５との間に形成されるので
はなく、第１の偏光板５とバックライトユニット２０の
第１のレンズシート２１（３０）との間に配設された点
を除いて、実施の形態１と同様の構造を有する。すなわ
ち、本実施の形態では、液晶セル１０Ｂの第１の基板１
の外面に第１の偏光板５および拡散層４がこの順で配設
されている。

【００６７】このような位置に拡散層４が配設された本
実施の形態においても、実施の形態１において前述した
効果と同様の効果が得られる。

【００６８】なお、図５の液晶セル１０Ｂにおいては第
１の偏光板５の外面に直接拡散層４が配設されている
が、拡散層４と同様の機能を有する拡散板が液晶セル１
０Ｂとバックライトユニット２０との間に独立して設け
られていてもよい。このような拡散板としては、例えば
アンチグレア処理された拡散シートやアクリルビーズ等
が樹脂中に分散されてなる拡散シート等を用いることが
できる。なお、拡散板を配設する場合には、前述のよう
に拡散層４を配設する場合と同様、拡散板の反射率が０
％以上５０％以下であることが好ましい。

【００６９】（実施の形態３）図６は、本発明の実施の
形態３にかかる透過型液晶表示素子の構造を模式的に示
す断面図である。

【００７０】図６に示すように、本実施の形態の透過型
液晶表示素子は、液晶セル１０Ｃにおいて、拡散層を設
ける代わりに拡散層と同様の機能を有する第１の基板１
Ａが配設された点を除いて、実施の形態１と同様の構造
を有する。このような構成を有する透過型液晶表示素子
においては、第１の基板１Ａにおいて実施の形態１の拡
散層４と同様の効果が得られるため、実施の形態１にお
いて前述した効果と同様の効果が得られる。

【００７１】以下に、本実施の形態の実施例２および実
施例３における透過型液晶表示素子ついて説明する。（実施例２）実施例２にかかる透過型液晶表示素子は、
第１の基板１Ａのバックライトユニット２０側の面（以
下、外面と呼ぶ）により光を拡散させて前述の拡散層４
と同様の効果を得るものであり、具体的には、第１の基
板１Ａの外面に凹凸形状が形成され、この面が拡散面と
して機能することにより第１の基板１Ａが拡散層４と同
様の機能を果たすものである。

【００７２】この凹凸形状は、例えば第１の基板１Ａの
外面を研磨することにより形成してもよい。また、第１
の基板１Ａの外面に薄膜を形成してこれをフッ酸で腐食
させて薄膜を分散させ島状に形成することにより凹凸形
状を形成してもよい。また、第１の基板１Ａの外面にア
クリルなどの高分子樹脂からなる薄膜を設けてもよい。
この場合、薄膜が形成された第１の基板１Ａの表面は凹
凸形状にはならないが、薄膜を構成する高分子により光
が拡散されるため、凹凸形状を形成した場合と同様に第
１の基板１Ａの外面に拡散効果を持たせることができ
る。このような薄膜は、ガラス基板やプラスチック基板
等から構成される第１の基板１Ａにスクリーン印刷法等
により樹脂を転写させることで容易に作製できる。（実施例３）実施例３にかかる透過型液晶表示素子は、
第１の基板１Ａ全体により光を拡散させて前述の拡散層
４と同様の効果を得るものである。

【００７３】例えば、ガラスやプラスチック等から構成
される第１の基板１Ａの生成時に気泡を混入させ、内部
に気泡を分散させることにより第１の基板１Ａに拡散機
能を持たせてもよい。また、第１の基板１Ａの生成時に
拡散剤として微粒子を混入させ、内部に微粒子を分散さ
せることにより第１の基板１Ａに拡散機能を持たせても
よい。（実施の形態４）図７は、本発明の実施の形態４にかか
る透過型液晶表示素子の構造を模式的に示す断面図であ
る。

【００７４】図７に示すように、本実施の形態にかかる
透過型液晶表示素子は、液晶セル１０Ｄに拡散層を設け
る代わりに、拡散層と同様の機能を有する第１の偏光板
５Ａが配設された点を除いて、実施の形態１の透過型液
晶表示素子と同様の構造を有する。このような本実施の
形態の透過型液晶表示素子においては、第１の偏光板５
Ａにおいて実施の形態１の拡散層４と同様の効果が得ら
れるため、実施の形態１において前述した効果と同様の
効果が得られる。

【００７５】以下に、本実施の形態の実施例４および実
施例５における透過型液晶表示素子ついて説明する。（実施例４）実施例４にかかる透過型液晶表示素子は、
第１の偏光板５Ａのバックライトユニット２０側の面
（以下、この面を外面と呼ぶ）により光を拡散させて前
述の拡散層４と同様の効果を得るものであり、具体的に
は、第１の偏光板５Ａの外面に凹凸形状が形成され、こ
の面が拡散面として機能することにより第１の偏光板５
Ａが拡散層４と同様の機能を果たすものである。

【００７６】この凹凸形状は、例えば第１の偏光板５Ａ
の外面をアンチグレア処理することにより形成してもよ
い。また、第１の偏光板５Ａの外面を研磨することによ
り形成してもよい。また、第１の偏光板５Ａの外面に薄
膜を形成してこれをフッ酸で腐食させて薄膜を分散させ
島状に形成しそれにより凹凸形状を形成してもよい。ま
た、第１の偏光板５Ａの外面にアクリルなどの高分子樹
脂からなる薄膜を設けることにより第１の偏光板５Ａの
外面に拡散効果を持たせてもよい。このような薄膜は、
例えば実施例２において前述した方法により作製する。（実施例５）実施例５にかかる透過型液晶表示素子は、
第１の偏光板５Ａ全体により光を拡散させて前述の拡散
層４と同様の効果を得るものである。

【００７７】例えば、第１の偏光板５Ａの生成時に気泡
を混入させ、内部に気泡を分散させることにより第１の
偏光板５Ａに拡散機能を持たせてもよい。また、第１の
偏光板５Ａの生成時に拡散剤として微粒子を混入させ、
内部に微粒子を分散させることにより第１の偏光板５Ａ
に拡散機能を持たせてもよい。

【００７８】上記の実施の形態１〜４においてはエッジ
ライト型の透過型液晶表示素子について説明したが、本
発明は直下型の透過型液晶表示素子についても適用可能
である。さらに、実施の形態１〜４においては本発明を
透過型液晶表示素子に適用する場合について説明した
が、本発明は半透過型液晶表示素子に適用してもよい。

【００７９】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したような形態で
実施され、以下のような効果を奏する。

【００８０】すなわち、本発明の液晶表示素子によれ
ば、反射表示の際に、２重像の発生を抑制して表示信号
通りの表示を行うことが可能となる。したがって、本発
明の液晶表示素子を備えた液晶表示装置を特に携帯電話
などのモバイルユースに搭載した場合には、低消費電力
対策としてバックライトを消した状態で反射表示を行っ
ても、高い視認性および文字の高い可読性を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる透過型液晶表示
素子の構造を模式的に示す断面図である。

【図２】実施例１の透過型液晶表示素子の拡散層におけ
る拡散度の定義を説明するための図である。

【図３】実施例１の透過型液晶表示素子における拡散層
の拡散度と２重像との関係を示す図である。

【図４】実施例１の透過型液晶表示素子の反射表示時に
得られる２つの像の輝度比を説明するための図である。

【図５】本発明の実施の形態２にかかる透過型液晶表示
素子の構造を模式的に示す断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３にかかる透過型液晶表示
素子の構造を模式的に示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４にかかる透過型液晶表示
素子の構造を模式的に示す断面図である。

【図８】従来の透過型液晶表示素子において反射表示を
行った際に２重像が発生する機構を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１，１Ａ第１の基板２第２の基板３液晶層４拡散層５，５Ａ第１の偏光板６第２の偏光板１０Ａ〜１０Ｄ液晶セル２０バックライトユニット２１第１のレンズシート２２第２のレンズシート２３拡散板２４導光板２５バックライト２６反射板３０反射層１０５第１の表示像１１０第２の表示像１２０Ａの像１２１Ｂの像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者栗田真理子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BB03 BB06 BB63 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA15Z FA16Z FA29Z FA32Z FA41Z FB02 FB12 FC14 FC15 FC18 FC26 FD06 FD14 LA03 LA13 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する第１の基板と第２の基板との間
に液晶層が充填され、前記第１の基板の前記液晶層と反
対側に第１の偏光板が配設されるとともに前記第２の基
板の前記液晶層と反対側に第２の偏光板が配設され、前
記第１の偏光板側から入射した光を反射する光透過性の
反射層が配設された液晶表示素子において、前記液晶層を透過した光の前記反射層における輝度分布
をほぼ均一とする輝度分布変換構造が設けられたことを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記輝度分布変換構造は、前記液晶層を
透過した光を拡散させることにより前記光の輝度分布を
ほぼ均一とする拡散構造であり、前記拡散構造が前記液
晶層と前記反射層との間に設けられた請求項１記載の液
晶表示素子。
【請求項３】前記拡散構造が、微粒子が分散された樹
脂から構成された請求項２記載の透過型液晶表示素子。
【請求項４】前記拡散構造が、前記微粒子が分散され
た前記樹脂の溶液を塗布して硬化させることにより形成
された請求項３記載の液晶表示素子。
【請求項５】前記拡散構造の透過光を、前記第２の基
板の法線方向の光を全非散乱光とし、前記第２の基板の
法線方向以外の方向の光を全散乱光としたとき、前記拡
散構造の拡散度は、前記全散乱光の強度Ｌ₁と前記全非
散乱光の強度Ｌ₂とを用いて以下の式（１）で表され、拡散度（％）＝Ｌ₁／（Ｌ₁＋Ｌ₂）×１００（１）前記拡散度が３０％以上５０％以下である請求項２記載
の液晶表示素子。
【請求項６】前記拡散構造は粘着剤を主成分とする請
求項２記載の液晶表示素子。
【請求項７】前記拡散構造が、前記第２の基板と前記
第２の偏光板との間に設けられた請求項２記載の液晶表
示素子。
【請求項８】前記拡散構造が、前記第２の偏光板と前
記反射層との間に設けられた請求項２記載の液晶表示素
子。
【請求項９】前記拡散構造が拡散板である請求項８記
載の液晶表示素子。
【請求項１０】前記拡散板の反射率が０％以上５０％
以下である請求項９記載の液晶表示素子。
【請求項１１】前記第２の基板が前記拡散構造に相当
する請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項１２】前記第２の基板の前記第２の偏光板側
の表面に凹凸形状が形成された請求項１１記載の液晶表
示素子。
【請求項１３】前記凹凸形状が研磨により形成された
請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１４】前記凹凸形状が、前記第２の基板の前
記第２の偏光板側の表面を酸により腐食させることによ
り形成された請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１５】前記凹凸形状が、前記第２の基板の前
記第２の偏光板側の表面に微細な樹脂群を設けることに
より形成された請求項１２記載の液晶表示素子。
【請求項１６】前記樹脂群は、前記第２の基板の前記
第２の偏光板側の表面に転写により形成された請求項１
５記載の液晶表示素子。
【請求項１７】前記第２の基板の内部に気泡が分散さ
れた請求項１１記載の液晶表示素子。
【請求項１８】前記第２の基板の内部に微粒子が分散
された請求項１１記載の液晶表示素子。
【請求項１９】前記第２の偏光板が前記拡散構造に相
当する請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項２０】前記第２の偏光板の前記液晶層と反対
側の表面に凹凸形状が形成された請求項１９記載の液晶
表示素子。
【請求項２１】前記凹凸形状が研磨により形成された
請求項２０記載の液晶表示素子。
【請求項２２】前記凹凸形状が、前記第２の偏光板の
前記液晶層と反対側の表面を酸により腐食させることに
より形成された請求項２０記載の液晶表示素子。
【請求項２３】前記凹凸形状が、前記第２の偏光板の
前記液晶層と反対側の表面に微細な樹脂群を設けること
により形成された請求２０記載の液晶表示素子。
【請求項２４】前記樹脂群は、前記第２の偏光板の前
記液晶層と反対側の表面に転写により形成された請求項
２３記載の液晶表示素子。
【請求項２５】前記第２の偏光板の内部に気泡が分散
された請求項１９記載の液晶表示素子。
【請求項２６】前記第２の偏光板の内部に微粒子が分
散された請求項１９記載の液晶表示素子。
【請求項２７】前記反射層がレンズシートである請求
項１記載の液晶表示素子。