JP2008225335A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明るい白を表示しつつ、高品質の画像を表示できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の電極（１３）と、第２の電極（１４）と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶（１２）と、を有する液晶層と、複数の色に塗り分けられた着色層（２１）と、前記液晶層と、前記着色層と、の間に設けられ、前記液晶層から前記着色層に向かう光の少なくとも一部を前記液晶層に反射する光反射体（１９）と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、反射型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）は、陰極線管（Cathode Ray Tube：ＣＲＴ）表示装置と比べると、奥行きを薄くでき場所を取らない特徴があるため、現在では家庭用パソコン、オフィスパソコン、ノートパソコンおよびテレビジョンなどのディスプレイの主流となっている。また、最近の携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオ、カーナビゲーションシステムなどのモバイル機器では、ほとんどの機器で液晶ディスプレイが搭載され、綺麗なカラー画像が表示されている。

液晶表示装置の欠点は、周囲の光が強い場合には輝度やコントラストが減少し、非常に見にくい画像になってしまうことである。液晶表示装置を含む発光型あるいは透過型の表示装置は自ら光を放っており、自ら光るタイプのディスプレイでは周辺光の存在で画質の大きな劣化を生じてしまう。このために、周囲の光に負けないための、高輝度（１０００ｃｄ／ｍ^２）で高コントラスト比（１０００：１）が必要になっている。

一方、通常のオフィス作業で我々が取り扱う書類では、輝度はせいぜい２５０ｃｄ／ｍ^２、コントラストは１０：１程度である。これらの反射原稿は、周囲の光を反射するものであり、周囲光に従って反射光量が変化し周囲が明るいほど明るく見易くなる。発光型・透過型のディスプレイでは、反射型原稿と比較すると極端に高輝度・高コントラストであるため、長時間の作業では目の疲労や、場合によってはディスプレイ症候群などを発症する場合もある。

これらのことから、ＯＡ用のパソコンのディスプレイや明るい場所で使用するモバイル機器のディスプレイとして、反射型のディスプレイが望まれている。携帯電話の一部では、液晶の一部を反射型にして、明るい場所でも見えるようにしているものもある。反射型のディスプレイとしては、現在までに様々な発表がなされているが、その一例としてポリマー分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal：以下「ＰＤＬＣ」とも表す）がある。

ＰＤＬＣを反射型表示装置に使用し、更に高い反射率つまり明るい白を表示したい場合には、表示装置に入射した光のうちで、後方すなわち入射方向とは反対の方向に散乱する光の量を多くする必要がある。
ＰＤＬＣを用いた表示装置において後方散乱を増加させる方法として、特開平９−１５２５９８に開示されている方法がある。これは、ＰＤＬＣ層の後方にプリズムアレイを設置することで、前方散乱した光の一部をプリズムで全反射させ、後方散乱としてＰＤＬＣ層に戻すことで、後方散乱の量を増加させている。つまり、前方散乱によりＰＤＬＣ層を抜けてきた光も、その一部はプリズムにより反射されて再び戻って後方散乱へと寄与することになる。このように、ＰＤＬＣ層の背面にプリズムアレイを設けることで、後方散乱の光量を増加させて、白の反射率を増加させることができる。
しかし、より高品質の画像表示を実現するためには、さらなる改善の余地がある。すなわち、明るい白を表示しつつ、より高品質の画像を表示するための技術開発が必要である。
特開平９−１５２５９８号公報

本発明は、明るい白を表示しつつ、高品質の画像を表示できる液晶表示装置を提供する。

本発明の一態様によれば、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶層と、複数の色に塗り分けられた着色層と、前記液晶層と、前記着色層と、の間に設けられ、前記液晶層から前記着色層に向かう光の少なくとも一部を前記液晶層に反射する光反射体と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶層と、着色層と、前記液晶層と、前記着色層と、の間に設けられた複数のプリズムと、前記複数のプリズムと、前記着色層と、の間に設けられ、前記液晶層を通過して前記プリズムにより屈折された光が実質的に照射されない位置に設けられた光反射体と、を備えたことを特徴とする液晶表示装置が提供される。

本発明によれば、明るい白を表示しつつ、高品質の画像を表示できる液晶表示装置が提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装置の断面構造を表す模式図である。すなわち、図１は、ＰＤＬＣとプリズムアレイとを使用した反射型ディスプレイの基本構造を表す。
液晶駆動用のＩＴＯ電極（第１の電極）１３が形成された上側のガラス基板１０と、ＩＴＯ電極（第２の電極）１４が形成された下側のガラス基板１５と、の間にＰＤＬＣ層３０が形成されている。ＰＤＬＣ層３０は、高分子１１中に液晶微粒子１２が分散され保持された構造を有する。そして、下側のガラス基板１５の下にはプリズムアレイ（光反射体）１９が設けられ、さらにその下にはカラー着色層（着色層）２１が設けられている。プリズムアレイ１９は、複数のプリズム１９Ａが併設された構造を有する。

図１（ａ）は、電圧が印加されていない状態を表す。この状態においては、液晶微粒子１２は配向しないため、液晶分子は様々な方向を向いており、外部から光が入ってきた場合には散乱を生じる。ただしこの場合、ＰＤＬＣ層３０においては、前方散乱すなわち光がその入射方向に近い方向に散乱される傾向が強い。
一方、図１（ｂ）に表したように、ＩＴＯ電極１３、１４の間に接続された駆動電源１８により電圧が印加されると、印加電界によって液晶分子が配向するため、外部から来た光は、図示したように散乱されることなく透過する。

ＰＤＬＣ層３０の後方散乱を増加させるために、図１に表したようにＰＤＬＣ層３０の後方にプリズムアレイ１９を設ける。図１（ａ）は、白つまり散乱時の状態を表し、特に矢印Ａ、Ｂは、前方散乱した光の進み方を表す。前方散乱した光はＰＤＬＣ層３０を通過して、裏側へと抜ける。このように通過してきた前方散乱光は、空気層２０を介して、プリズムアレイ１９を構成する個々のプリズムへと進入する。矢印Ｂにより表した光線のように、プリズムへの入射角が大きな前方散乱光は、プリズムアレイ１９も通過してしまう。しかし、矢印Ａで表した前方散乱光のようにプリズムアレイ１９への入射角が小さな光線に対しては、プリズムアレイ１９とその裏側の空気層１７との境界面で全反射を生じ、全反射した光は再びＰＤＬＣ層に戻って再散乱する。つまり、前方散乱でＰＤＬＣ層３０を抜けてきた光も、その一部は再び戻って後方散乱へと寄与することになる。このようにＰＤＬＣ層３０の背面にプリズムアレイ１９を設けることで、後方散乱の光量を増加させて、白の反射率を増加させている。

図１（ｂ）に表したようにＩＴＯ電極１３、１４間に電圧を印加した時には、入射角が大きな垂直方向に近い方向から見ると、プリズムアレイ１９を透過して下のカラー着色層２１を見ることが可能となる。カラー着色層２１は、複数の色に塗り分けられている。例えば、カラー着色層２１は、赤画素２１Ｒ、緑画素２１Ｇ、青画素２１Ｂ、黒画素２１Ｋの画素毎に色分けされており、表示したい画像データに応じて駆動電源１８から電圧がＰＤＬＣ層３０に選択的に印加される。図１（ｂ）に表したように、全部の色が見える場合は、グレーが表示された状態に対応する。

このように、反射型ディスプレイの入射側すなわち画像を観察する側から、ＰＤＬＣ層３０、プリズム層１９、カラー着色層２１と並べることで、ＰＤＬＣ層３０がＯＦＦ（駆動電源１８により電圧が印加されていない状態）の場合には、ＰＤＬＣ層で前方散乱された光でも、図１（ｂ）に矢印Ａで表したようにプリズムアレイ１９によって全反射されるため、再度ＰＤＬＣ層３０で散乱されることになり、結果として後方散乱の量が増加する。つまり白の反射率を増加させることができる。
一方、ＰＤＬＣがＯＮ（駆動電源１８により電圧が印加された状態）の場合には、プリズムアレイ１９への入射角がある程度大きな方向から見た場合には、プリズムアレイ１９を透過して、下のカラー着色層２１が見える。ここで、本具体例においては、プリズムアレイ１９を構成する複数のプリズム１９Ａのそれぞれは、カラー着色層２１のそれぞれの画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋの上に整合するように配置されている。このようにすると、隣接する画素からの反射光が混入することなく、それぞれの画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋからの反射光を選択的に観察者に導くことができる。このような構成にすることで、明るい白を得られるばかりでなく、綺麗なカラー画像を表示できる反射型の液晶表示装置を実現することが可能となる。

図２（ａ）は、本実施形態の液晶表示装置の模式断面図であり、図２（ｂ）は、比較例の液晶表示装置の模式断面図である。なお、図２以降の各図については、既出の図面に表したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
本実施形態の液晶表示装置においては、プリズムアレイ１９を構成するプリズム１９Ａのそれぞれが画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのそれぞれの上に整合するように配置されている。これに対して、比較例の液晶表示装置においては、プリズム１９Ａは、これら画素の間に配置されている。

このような液晶表示装置において例えば緑を表示させる場合、上側の電極１３と下側の電極１４の間で、緑画素２１Ｇに対応する部分に駆動電源１８から電圧を印加する。すると、図２（ａ）及び（ｂ）に表したように、緑画素２１Ｇの上のＰＤＬＣ層３０の液晶が配向する。この状態において、垂直上方向から見た場合を考える。図２（ａ）に表した構成においては、プリズム１９Ａの屈折率は、空気層２０の屈折率よりも一般的に高いので、上方（観察者の側）から入射しプリズム１９Ａの右側に当たった光は左側に屈折し、プリズム左側に当たった光は右側に屈折して、それぞれ図示したような経路を通って下の緑画素２１Ｇが見えることになる。このようにプリズム１９Ａを配置することで、所望の色のみを見ることができる。

一方、プリズム１９Ａと各画素の位置が図２（ａ）と異なる場合には、不都合が生ずることがある。図２（ｂ）に表した比較例は、図２（ａ）に表した本実施形態のものと比較してプリズムの大きさや材料による屈折率の違いなどは無いのであるが、異なっているのは図２（ａ）ではプリズム１９Ａの頂点が画素の中心にあるのに対し、図２（ｂ）では隣接するプリズム１９Ａの境界が画素の中心にある。このような場合には、真上から来た光でプリズムの境界の右側の斜面に当たった光は右側に屈折し、プリズムの境界の左側の斜面に当たった光は左側に屈折し、図２（ｂ）に表したような光路をとってしまう。つまり真上から見ると、緑画素２１Ｇが見えるのであるが、右に屈折した光の一部は右側の青画素２１Ｂまで到達し、左に屈折した光の一部は左側の赤画素２１Ｒまで到達してしまい、つまり緑色の他に赤と青も見えてしまい混色または色にじみを発生してしまう。

このような問題を生じさせないためには、プリズムアレイ１９のプリズム１９Ａの境界が画素の境界と一致している必要がある。このようにすることで、上側からの光は、空気とプリズムの屈折率の関係から必ず内側に絞られるようになるため、画素内の色を確実に見ることができるようになる。またこのような混色や色にじみの現象は、プリズムアレイを構成するプリズムのピッチと画素ピッチが一致して無い場合にも周期的に発生してしまう。このような不具合を生じさせないためには、プリズムアレイのプリズムのピッチと画素ピッチが、画面内では半ピッチ以内の精度で一致している必要がある。

図２に表した具体例では、ひとつの画素に対して、ひとつのプリズム１９Ａが対応している例を示した。しかし、本発明はこれには限定されない。

図３（ａ）は、本実施形態のもう一つの具体例の液晶表示装置の模式断面図であり、図３（ｂ）は、比較例の液晶表示装置の模式断面図である。

これらいずれの液晶表示装置においても、プリズム１９Ａのピッチは画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのピッチよりも小さい。つまり、ひとつの画素の上に複数のプリズム１９Ａが配置されている。そして、本実施形態においては図３（ａ）に表したようにプリズム１９Ａの境界が画素の境界と一致するように配置され、比較例においては図３（ｂ）に表したようにプリズム１９Ａの頂点が画素の境界の上に配置されている。

このような場合にも、図３（ａ）に表した本実施形態の液晶表示装置においては、隣接する画素からの反射光が混入することはない。これに対して、図３（ｂ）に表した比較例の場合には、隣接する画素からの反射光が混入することにより、混色や色にじみが生ずることがある。

以上まとめると、ＰＤＬＣ層３０の裏側にプリズムアレイ１９を設置し、さらにその裏側にカラー着色層２１を置いてカラー画像を表現するカラー液晶表示装置においては、カラー着色層２１の画素のピッチは、プリズムアレイ１９のプリズム１９のピッチの整数倍であり、画素の境界付近にプリズムの境界を一致させるような構成にする必要がある。このようにすることで、明るい白を表示でき、混色や色にじみの無いカラー表示が可能な反射型ディスプレイを実現できる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図である。すなわち、図４（ａ）は、一次元のプリズムアレイ１９とカラー着色層２１の関係を表した斜視図であり、図４（ｂ）はこれら要素を上方から眺めた平面図である。
本実施形態においても、第１実施形態に関して前述したものと同様に、プリズムアレイ１９の上には、図示しないＰＤＬＣ層３０が設けられ、ＩＴＯ電極により電圧を印加することより画素ごとにＯＮ・ＯＦＦが可能とされている。
本実施形態においては、一次元のプリズムアレイ１９の延在方向Ａと、カラー着色層２１の画素の延在方向Ｂと、が直行するように設けられている。

図５は、本実施形態の液晶表示装置における光の進路を説明するための模式図である。 また、図６は、比較例の液晶表示装置を表す模式図である。
まず、図６に表した比較例について説明する。本比較例においては、プリズムアレイ１９の延在方向とカラー着色層２１の画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋの延在方向とが平行である。そして、第１実施形態と同様に、画素に対応してプリズム１９Ａが配置されている。ただし、プリズム１９Ａとカラー着色層２１とが離れて配置されている。

この比較例において、上側の電極１３と下側の電極１４との間で、緑画素２１Ｇの部分に駆動電源１８から電圧を印加する。すると、緑画素２１Ｇの上のＰＤＬＣ層３０の液晶が配向するので、垂直方向から見ると緑色が見えるはずである。図６において、ＰＤＬＣ層３０のＯＮになった部分を通り抜けてきた光路を矢印で表した。実線で表した矢印は、画面に対してほぼ垂直な方向からＰＤＬＣ層３０を抜けてきた光を表し、破線で表した矢印は、やや角度を持ってＰＤＬＣ層３０を通過した光を表す。つまり、実線の矢印は、ほぼ真正面から見た場合であり、破線の矢印は画面をやや斜めから見た場合に相当する。

まず実線で表したように画面正面から見た場合について説明すると、ＰＤＬＣ層３０を通過してきた光は、空気層２０とプリズムアレイ１９との界面で、屈折率の違いから屈折する。プリズムアレイ１９の屈折率は、空気層２０の屈折率よりも大きいために、図６に表したような方向に屈折する。つまり真上からプリズムの右側に当たった光は左側に屈折し、プリズムの左側に当たった光は右側へと屈折する。そしてこの比較例では、プリズムの右側に当たった光は左に屈折して、緑画素２１Ｇの左隣の赤画素２１Ｒに到達する。逆にプリズムの左側に当たった光は右に屈折して、緑画素２１Ｇの右隣の青画素２１Ｂに到達する。つまり、画面の真正面から見た場合には、本来見たい緑画素２１Ｇの色は見えずに、赤画素２１Ｒと青画素２１Ｂの混合色であるマゼンタの色が見えてしまう。

次に画面斜め方向から見た場合について説明する。例えば、図６に点線で示した光線で、プリズムの斜面右側へ当たるような角度で見た場合には、空気層２０とプリズムアレイ１９の界面で生ずる屈折のため、光線は左側へと屈折し最終的には緑画素２１Ｇの左隣の赤画素２１Ｒやさらにその左の黒画素２１Ｋへと到達する。つまり、この場合には本来の緑画素２１Ｇが見えずに、暗い赤色が見えることになる。また、図６に破線で示した光線で、プリズムの斜面左側へ当たるような角度で見た場合には、空気層２０とプリズムアレイ１９との界面で生ずる屈折のため、光線は右側へと屈折し最終的には緑画素２１Ｇの右隣の青画素２１Ｂやさらにその右の黒画素２１Ｋへと到達する。つまりこの場合には、本来の緑画素２１Ｇが見えずに、暗い青色が見えることになる。なお、斜めからの角度を非常に大きくした場合には、プリズムアレイ１９とその下の空気層１７との境界で全反射を生じるようになり、それ以上斜めの深い角度からは画像が見えなくなる。

以上説明したように、本比較例の場合には、屈折の条件により、本来見たい色が見えなかったり、見る角度によって色が変化してしまう不都合が生ずる。これらの不都合が生じないようにする必要がある。本実施形態は、このような問題点の生じない反射型ディスプレイである。
すなわち、図４に表したように、本実施形態においては、プリズム１９Ａの延在方向と画素の延在方向とが垂直である。つまり、図５に表したように、プリズム１９Ａにより光が屈折する方向に対して画素が延在している。その結果として、図５に表した断面においては、カラー着色層２１は緑画素２１Ｇだけとなるため、どのような角度から見ても緑画素２１Ｇだけが見えることになる。このように一次元のプリズムアレイ１９を使用し、プリズムアレイ１９の延在する方向と、カラー着色層２１の画素が延在する方向と、を直交させることで、混色の問題を解決できる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図である。 本実施形態においても、第１実施形態に関して前述したものと同様に、プリズムアレイ１９の上には、図示しないＰＤＬＣ層３０が設けられ、ＩＴＯ電極により電圧を印加することより画素ごとにＯＮ・ＯＦＦが可能とされている。そして、第１実施形態と同様にプリズム１９Ｒ、１９Ｇ、１９Ｂ、１９Ｋと、画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋと、が対応し、さらに、プリズムアレイ１９の裏側にカラー着色層２１が配置されている。

図７には、プリズムアレイ１９に垂直方向から入った光の光路も表した。例えば、赤画素２１Ｒに対応したプリズム１９Ｒに垂直入射した光は、プリズム１９Ｒで屈折し、図７表したような光路でプリズム１９Ｒ内を通る。他の画素に対応するプリズム１９Ｇ、１９Ｂ、１９Ｋに入射した光も、図７に表したような経路でプリズム内をそれぞれ通過する。

ここで同じ色の画素に対応する光の経路が重なるポイントが何ヶ所か表れる。これらの位置のプリズム底部からの距離を、Ｌ（０）、Ｌ（１）、Ｌ（２）・・・Ｌ（ｎ）・・・とする。これらの位置では、同じ色の光路が重なり合っており、これらの位置にカラー着色層２１を置くことにより、所望の位置に所望の色を混色することなく表示することが可能となる。これに対して、異なった色が重なった場所にカラー着色層２１を置いた場合には、各プリズムからは混色した２色の色が表示されてしまう。つまり、Ｌ（ｎ）で示された位置が、混色を発生しない場所である。この位置は周期的に出現し、その周期は１画素を構成するプリズムの数や、カラー着色層２１の色数によって決定される。また、プリズムや周辺媒体（一般的には空気）の屈折率、プリズムの頂角などの要因により、Ｌ（ｎ）の位置も異なってくる。

図７に表した具体例を見ると、カラー着色層２１をＬ（ｎ）に配置した場合には、プリズムアレイ１９に入射し複数のプリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折したそれぞれの光は、カラー着色層２１の画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのいずれかひとつのみに入射していることが分かる。またさらに、画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのそれぞれにおいて反射され、プリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折した光をＰＤＬＣ層の側から観察した時に、カラー着色層２１における画素の配列に対応したパターンが観察できることが分かる。

図７に表した具体例では、Ｌ（ｎ）は図中Ｐで示される距離の４倍毎に周期的に現れている。ここで、Ｐはある色（画素）に対応するプリズムから入った光が、隣のプリズムから入った光と交差する周期を示している。この例では４色の場合を考えているので、ちょうどＰの４倍の位置が、同じ色（画素）光の経路が交差する位置となる。もし、ＲＧＢの３色の場合には、Ｐの３倍の位置が同じ光（画素）の光の経路が交差する位置となるために、Ｐの３倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れる。

なお、図７に表した具体例においては、１つのプリズムが１つの画素に対応するが、画素のほうが大きく、１つの画素が複数のプリズムに対応する具体例も考えられる。例えば図７に表したように４色の画素を有し、２個のプリズムが１画素に対応するような場合には、Ｐの８倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れる。つまり、使用する色の数をＣ、１画素に対応するプリズムの数をＭとすると、Ｐの（Ｃ×Ｍ）倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れることになる。従って、Ｌ（ｎ）はこれらの値を用いて下の式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）＝Ｌ（０）＋（Ｃ×Ｍ）×Ｐ×ｎ ・・・（１）

このＬ（ｎ）の位置にカラー着色層２１を設置することで、混色の無い表示が可能となる。

また、図７では、Ｌ（ｎ）の位置ちょうどでなくても、Ｌ（ｎ）の周辺に他の色と重ならない範囲が存在する。つまり、図７のＬ（ｎ）の周辺で一点鎖線で表した範囲では、他の色と混色している部分がない。つまり、この範囲内にカラー着色層２１を設置しても、混色を防止することが可能である。この一点鎖線で示される範囲は、（Ｌ（ｎ）−Ｌ（０））と（Ｌ（ｎ）＋Ｌ（０））との間の範囲であり、カラー着色層２１の位置（プリズム層の厚さ）Ｌは、次式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）−Ｌ（０）≦Ｌ≦Ｌ（ｎ）＋Ｌ（０） ・・・（２）

これに（１）式を代入すると以下のようになる。

Ｃ×Ｍ×ｎ×Ｐ≦Ｌ≦２×Ｌ（０）＋Ｃ×Ｍ×ｎ×Ｐ ・・・（３）
（ｎ＝０、１、２、・・・・）

この式で示される範囲内に、カラー着色層２１を設ける、つまりこの範囲のＬで示される厚さのプリズムを使用することで、混色の無い表示が可能となる。

なお上式において、Ｌ（０）とＰは、周辺媒体の屈折率ｎ０、プリズムの屈折率ｎ１、プリズムのピッチｄ、プリズムの頂角φなどによって決定されるパラメータである。Ｐは、プリズムの二つの斜面を第一の斜面と第二の斜面とした場合に、第一の斜面の頂点から屈折してプリズム内に入った光が、第二の斜面の底部から屈折して入射した光と交わる第一の交点と、第二の斜面の側に隣接するプリズムの第二の斜面の底部から屈折して入射した光との第二の交点とのプリズム厚み方向の長さである。Ｌ（０）は、第一の斜面の頂点から屈折してプリズム内に入った光が、第二の斜面の側に隣接するプリズムの第二の斜面の頂点から屈折して入射した光との第３の交点と前記第一の交点のプリズム厚み方向の長さである。

図８は、プリズムアレイ１９における光の屈折を説明するための模式図である。
図８に表したＬ（０）とＰは、以下のように表すことができる。

Ｌ（０）＝ｄ（１−tan（９０−φ／２−θ１）／（tan（φ／２）））／（２×tan（９０−φ／２−θ１））

θ１＝arcsin（ｎ０×sinθ０／ｎ１）

θ０＝９０−φ／２

Ｐ＝ｄ×tan（Φ／２＋θ１）

図９は、本実施形態の液晶表示装置におけるプリズムアレイ１９とカラー着色層２１の配置を例示する模式断面図である。
本具体例においては、プリズムアレイ１９の厚さがＬ（１）であり、空気層１７を挟んでカラー着色層２１が設置されている。プリズムアレイ１９の屈折率は、一般的に空気層１７の屈折率よりも大きいため、図９に表したようにプリズムアレイ１９から空気層１７に出る際に屈折が生ずる。この屈折によってそれぞれの色は広がってしまう。このため、混色を防ぐには、空気層１７の厚さをできるだけ薄くすることが望ましい。

図１０は、本実施形態のもうひとつの実施例の液晶表示装置の一部を表す模式図である。 なお、図１０においても、ＰＤＬＣ層３０やガラス基板、ＩＴＯ電極などは省略した。

プリズム１９Ａの厚さが非常に薄い場合、すなわち例えばプリズムの厚さが図７に表したＬ（０）のように薄い場合には、画素の端部がプリズム１９Ａの最も低い凹部と一致していないと、混色の問題が生じてしまう。つまり、一画素に対応するプリズムが、プリズムの凸の部分である場合には、図７に表したＬ（０）の位置で混色を生じなくさせることができるが、一画素に対応するプリズムが、プリズムの凹部の両側の部分である場合には、混色を生ずる。

図１０に表した実施例においては、一画素を構成するプリズムが、プリズムの凹部の両側の部分である。図１０に表した光路から分かるように、図７のＬ（０）に相当する位置は存在しないが、それ以外のＬ（ｎ）は存在する。つまりこのように一画素を構成するプリズムがプリズムの凹部の両側である場合にも、図７に表した凸部の場合と同様に、周期的に混色の無い位置が存在する。

図１０に表した具体例の場合も、カラー着色層２１をＬ（ｎ）に配置した場合には、プリズムアレイ１９に入射し複数のプリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折したそれぞれの光は、カラー着色層２１の画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのいずれかひとつのみに入射していることが分かる。またさらに、画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、２１Ｋのそれぞれにおいて反射され、プリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折した光をＰＤＬＣ層の側から観察した時に、カラー着色層２１における画素の配列に対応したパターンが観察できることが分かる。

図１０に表した実施例では、混色が生じない位置Ｌ（ｎ）は、図中Ｐで表した距離の４倍毎に周期的に現れている。ここでＰはある色のプリズムから入った光が、隣のプリズムから入った光と交差する周期に対応する。この例では４色の場合を考えているので、ちょうどＰの４倍の位置が、同じ光の組み合わせとなっている。もしＲＧＢの３色で考えると、Ｐの３倍の位置が同じ光の組み合わせとなるために、Ｐの３倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れる。

また、図１０に表した実施例では、１つのプリズムが１個の画素に相当する例を示してあるが、画素のほうが大きく１つの画素が、複数のプリズムに対応している例も考えられる。例えば図１０の４色の実施例で、２個のプリズムが１画素に対応するような場合には、Ｐの８倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れる。つまり、使用する色の数をＣ、１画素に対応するプリズムの数をＭとすると、ＰのＣ×Ｍ倍毎の周期でＬ（ｎ）が現れることになる。ただし、図１０の場合には、図７のＬ（０）に相当した位置は存在しないため、この場合のＬ（ｎ）はこれらの値を用いて下の式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）＝Ｌ（０）−Ｐ＋（Ｃ×Ｍ）×Ｐ×ｎ ・・・（４）
（ｎ＝１、２、・・・・）

このＬ（ｎ）の位置にカラー着色層（２１）を設置することで、混色の無い表示が可能となる。

また、図１０に表した実施例の場合も、Ｌ（ｎ）の位置ちょうどでなくても、Ｌ（ｎ）の周辺に他の色と重ならない部分が存在する。すなわち、図１０において、Ｌ（ｎ）の周辺で一点鎖線で示されている範囲では、他の色と混色している部分がない。つまり、この範囲内にカラー着色層２１を設置しても、混色を防止することは可能である。この一点鎖線で示される範囲は、Ｌ（ｎ）−Ｌ（０）とＬ（ｎ）＋Ｌ（０）の間の範囲であり、カラー着色層２１の位置（プリズム層の厚さ）Ｌは、次式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）−Ｌ（０）≦Ｌ≦Ｌ（ｎ）＋Ｌ（０） ・・・（５）

これに（４）式を代入すると以下のようになる。

（Ｃ×Ｍ×ｎ−１）×Ｐ≦Ｌ≦２×Ｌ（０）＋（Ｃ×Ｍ×ｎ−１）×Ｐ ・・・（６）
（ｎ＝１、２、・・・・）

この式で示される範囲内にカラー着色層２１を設ける、つまりこの範囲のＬで示される厚さのプリズムを使用することで、混色の無い表示が可能となる。
なお、上式の中でＬ（０）とＰは周辺媒体の屈折率ｎ０、プリズムの屈折率ｎ１、プリズムのピッチｄ、プリズムの頂角φなどによって決定されるパラメータであり、図８に関して前述したものと同様である。

図１１は、本実施形態のもうひとつの実施例の液晶表示装置の一部を表す模式図である。 なお、図１１においても、ＰＤＬＣ層３０やガラス基板、ＩＴＯ電極などは省略した。

本実施例においては、１画素がプリズム１９Ａの半分に対応している。つまり、プリズム１９Ａの凸部の右側と左側、さらに凹部の右側と左側でそれぞれ異なった色を見る場合の実施例である。このような方式の特徴としては、プリズムアレイ１９のピッチとカラー着色層２１のピッチを同じにしても、色はプリズムの半分で見ることになるので、色の解像度をカラー着色層２１の倍にできる。例えば、１００μｍの画素を表示したい場合には、プリズムのピッチは２００μｍ、カラー着色層２１もピッチ２００μｍで形成すればよく、プリズム１９Ａやカラー着色層２１の微細化が不要となるために製造が簡単になる。ただし、この方式では偶数の色を使用することは不可能なため、実際問題として色の数Ｃについては３などの奇数が基本的な値となる。

図１１に表した具体例においても、カラー着色層２１をＬ（ｎ）に配置した場合には、プリズムアレイ１９に入射し複数のプリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折したそれぞれの光は、カラー着色層２１の画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのいずれかひとつのみに入射していることが分かる。またさらに、画素２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのそれぞれにおいて反射され、プリズム１９Ａのそれぞれの斜面において屈折した光をＰＤＬＣ層の側から観察した時に、カラー着色層２１における画素の配列に対応したパターンが観察できることが分かる。すなわち、カラー着色層２１のＲＧＢの配列の順序が左右に反転したパターンが観察される。

図１１に表した実施例では、混色が生じない位置Ｌ（ｎ）は、図中Ｐで表した距離の３倍毎に周期的に現れている。ここで、Ｐはある色のプリズムから入った光が、隣のプリズムから入った光と交差する周期を示している。この例では３色の場合を考えているので、ちょうどＰの３倍の位置が、同じ光の組み合わせとなっている。ただし、図１１に表した実施例の場合には、図７のＬ（０）に相当した位置は存在しないため、この場合のＬ（ｎ）はこれらの値を用いて下の式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）＝Ｌ（０）−２Ｐ＋３×Ｐ×ｎ ・・・（７）
（ｎ＝１、２、・・・・）

このＬ（ｎ）の位置にカラー着色層（２１）を設置することで、混色の無い表示が可能となる。
また図１１に表した実施例の場合も、Ｌ（ｎ）の位置ちょうどでなくても、Ｌ（ｎ）の周辺に他の色と重ならない部分が存在する。つまり図のＬ（ｎ）の周辺で一点鎖線で示されている範囲では、他の色と混色している部分がない。つまりこの範囲内にカラー着色層（２１）を設置しても、混色を防止することは可能である。この一点鎖線で示される範囲は、Ｌ（ｎ）−Ｌ（０）とＬ（ｎ）＋Ｌ（０）の間の範囲であり、カラー着色層（２１）の位置（プリズム層の厚さ）Ｌは次式のように表現できる。

Ｌ（ｎ）−Ｌ（０）≦Ｌ≦Ｌ（ｎ）＋Ｌ（０） ・・・（８）

これに（７）式を代入すると以下のようになる。

（３×ｎ−２）×Ｐ≦Ｌ≦２×Ｌ（０）＋（３×ｎ−２）×Ｐ ・・・（９）
（ｎ＝１、２、・・・・）

この式で示される範囲内にカラー着色層２１を設ける、つまりこの範囲のＬで示される厚さのプリズムを使用することで、混色の無い表示が可能となる。

なお、上式においても、Ｌ（０）とＰは周辺媒体の屈折率ｎ０、プリズムの屈折率ｎ１、プリズムのピッチｄ、プリズムの頂角φなどによって決定されるパラメータであり、図８に関して前述したものと同様である。

図１２は、本実施形態において用いることができる色の濃度の調整方法を説明するための模式図である。すなわち、図１２は、図７に表した実施例のＬ（１）の位置に、カラー着色層２１を設置して赤を表示した状態を例示する。
図１２（ａ）は、ＰＤＬＣ層３０の赤に対応する４つの画素Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がオンになり、カラー着色層２１の赤画素２１Ｒが見える状態を表す。一方、図１２（ｂ）は、ＰＤＬＣ層３０の赤に対応する１つの画素Ｒ２だけがオンになり、カラー着色層２１の赤画素２１Ｒが見える状態を表す。

図１２（ｂ）に表した場合には、画素Ｒ２の左側から入った光はカラー着色層２１の４つの赤画素２１Ｒのうちのｒ３の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、再び画素Ｒ２の左側から出てくる。また画素Ｒ２の右側から入った光はカラー着色層２１の赤画素２１Ｒのうちのｒ２の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、再び画素Ｒ２の右側から出てくる。

これに対して図１２（ａ）に表した場合には、画素Ｒ２の左側から入った光はカラー着色層２１の赤画素２１Ｒのうちのｒ３の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、再び画素Ｒ２の左側から出てくる。また、画素Ｒ２の右側から入った光はカラー着色層２１の赤画素２１Ｒのうちのｒ２の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、再び画素Ｒ２の右側から出てくる。これに加えて画素Ｒ３の右側から入った光もｒ３の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、今度は画素Ｒ２の左側から出てくる。同様にＲ１の左側から入った光もｒ２の部分に到達し、ここで赤の成分だけが反射され、今度はＲ２の右側から出てくる。つまり、図１２（ａ）の場合に外から画素Ｒ２を見た場合と、図１２（ｂ）の場合に外から画素Ｒ２を見た場合とでは、同じ画素Ｒ２を見ていても図１２（ａ）に表した場合の方が明るく表示される。ＰＤＬＣ層３０は前方散乱が多いために、シャッターの開いてない部分からも光が透過し、カラー着色層２１を常に均一に照らしているために、２倍までは明るさが変化しないが、図１２（ａ）に表した場合の方が明るく表示される。

このような明るさの違いを解消するための１つの方法としては、Ｌ（０）の位置にカラー着色層２１を設置する方式がある。
一方、プリズムアレイ１９をＬ（０）まで薄くできないなどの理由で、カラー着色層２１をＬ（１）以後の位置に設置しなければならない場合には、カラー着色層２１への照明光が、図１２（ｂ）のような一系統の場合と、図１２（ａ）のような二系統の場合とが存在してしまう。このような場合にも常に個々の画素の明るさを一定にするためには、ＰＤＬＣ層３０の濃度制御を行うとよい。つまり、図１２（ａ）の状態においては、本来出力したい濃度値よりも小さな値でＰＤＬＣ層３０の表示を行い、図１２（ｂ）の状態と同じ濃度になるような制御を行えばよい。ＰＤＬＣは電圧変調などで濃度制御可能なために、このような要求に対しても対応することが可能である。

図１３は、本発明において用いることができる一次元プリズムアレイの他の実施例を示す。すなわち、図１３（ａ）は一次元プリズムアレイの斜視図であり、図１３（ｂ）は断面図である。
この一次元プリズムは、半円のシリンドリカル・レンズ・アレイの上部に直角プリズムを形成した形を有する。本発明に使用する一次元プリズムアレイとしては、図１３に点線で示した半球形のプリズムアレイだけでも使用が可能であるが、この半球の上に直角プリズムを形成することで、白の反射率を向上できる。例えば、図１３（ｂ）に表したように、符号Ａで表した光線はプリズム１９Ａの斜面で屈折されプリズム１９Ａの内部に侵入し、プリズム１９Ａの底面で全反射されるので、白反射率の向上へと寄与する。直角プリズムの部分が無い場合を考えると、光は、半円の上部の方に当たるため、ほとんど屈折することなくプリズム内部に侵入してくることになる。屈折量が少ない場合には、プリズムの底面で全反射することなくプリズムを通過するため、白の向上に寄与しなくなってしまう。また、図１〜図６に表した直角プリズムだけのものと図１３に示したレンズアレイとを比較すると、例えば図１３（ｂ）で符号Ｂで表したような光線に関しては、直角プリズムだけの場合よりも大きく屈折するため、プリズム底面への入射角を大きくすることができる。つまり、それだけプリズム底面での全反射が生じやすくなり、より広い角度の光に対して全反射を生ずるので、直角プリズムだけの場合よりも白の反射率は向上する。

次に、本実施形態のさらに別の実施例について説明する。
図１４（ａ）は、本実施形態のさらに別の実施例の液晶表示装置において用いるプリズムアレイを例示する斜視図であり、図１４（ｂ）は、プリズムアレイの数と輝度との関係を例示するグラフ図である。

図４などに表した実施例においては、一次元のプリズムアレイを使用しているが、一次元のプリズムアレイの場合にはプリズムの延在する方向に対して平行な方向の光は、白の反射率増加には寄与しない。そこで、２次元構成のプリズムを使用する。図１４（ａ）に表した実施例においては、一次元のプリズムアレイ二枚を、プリズムの延在する軸方向が直交するように重ね合わせている。こうすることで、両方向の光が利用できるようになるので、白の反射率の顕著な増加が観測できる。

図１４（ｂ）の横軸はプリズムアレイの枚数であり、縦軸に白とＰＤＬＣ層が透過になった場合の下地である黒の輝度をそれぞれ測定したものである。プリズムアレイを２枚重ねた場合には、白の輝度は新聞紙程度の明るさまで向上させることができる。

なお、プリズムアレイを２枚重ねた場合には、プリズム層が厚くなりＰＤＬＣ層３０からカラー着色層２１までの距離が大きくなるため、混色や色にじみ、視野角の変化などが生ずる場合がある。これに対して、二次元にマイクロプリズムを配置した、２次元プリズムアレイの具体例を以下に挙げる。

図１５〜図１８に表したプリズムアレイでは、小さなプリズムが２次元的に配列されている。
図１５（ａ）は、正四角錐の小プリズムを二次元的に配列したプリズムアレイの斜視図であり、図１５（ｂ）はその上面図である。このようなプリズムアレイを使用することにより、一次元のプリズムアレイと比較すると、一枚だけの使用であっても視野角の変化に対しての安定性が向上する。つまり、傾けた場合や大きな画面の場合でも、色にじみや混色の無い安定した反射モードを得ることができる。なおプリズム頂角の角度は小さくなれば白の反射率は増加するが視野角の減少を伴い、頂角が大きくなった場合には、白の反射率は増加は鈍ってしまうが視野角は大きくなる。つまり、白の反射率の増加と視野角との関係はトレードオフの関係になっている。

図１６（ａ）は、正三角錐の小プリズムを二次元的に配列したプリズムアレイの斜視図であり、図１６（ｂ）はその上面図である。理想的にはプリズムの頂点に集まっている３個の面が互いに９０度で接触している、いわゆるコーナーキューブになっていることが望ましい。コーナーキューブは３個の面で３回光を反射し、光が来た方向に反射する。従って反射モードになっている場合には確実に全反射を行い、視野角などに依存することはない。一枚だけの使用で大画面も、どのように傾けた場合でも完全に反射モードを維持することが可能である。なお、コーナーキューブの並べ方については、図１６（ｃ）に上面図として表したように並べる方法もある。

図１７は、二次元的に並べられるプリズムの一例として底面が円形のプリズムの具体例を表す模式図である。
図１７（ａ）は、半球レンズの例であり、図１７（ｂ）は円錐の例である。図１５に表した四角錐の角数を無限に大きくしたものが円錐であり、この途中の六角錐、八角錐なども同じようにプリズムとして使用することが可能である。

図１７（ｃ）、図１７（ｄ）は、半球レンズの上に四角錐、円錐を組み合わせてプリズムを構成した例の斜視図である。図１７（ｅ）はこれらの側面図であり、横から見た場合には半球状の上にほぼ頂角が９０度となるプリズムが形成されている。プリズム底部を半球状にすることの利点は、図１３（ｂ）に関して前述したように、直角プリズムだけよりも白の反射率を増加できることにある。また、半球と直角プリズムを組み合わせた方が、半球だけの場合と比較しても白の反射率を増加できる。

図１７（ｆ）は、半球レンズにコーナーキューブを組み合わせたプリズムである。

図１８は、図１７に例示したように底部が円形のプリズムを二次元的に配列する具体例を表す。
図１８（ａ）は、円形を正方格子上にそれぞれが接するように並べた例である。この場合には円と円との間に隙間が存在してしまう。隙間が存在するとそこに入射した光は常に透過状態となり、反射状態を作り出すことが不可能である。このような隙間を生じなくさせるためには、図１８（ｂ）に表したように、正方格子の対角線の部分でちょうど円が接するように、各半球を配置する方法がある。このような配置の場合には、図１８（ｂ）のＣ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’方向では球が接しているが、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’方向では球が重なってしまう。つまり、それぞれのレンズは上面から見ると正方形となり、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’断面で見ると図１８（ｃ）に表したような頂角９０度のプリズムとなり、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’ 断面で見ると図１８（ｄ）に表したような半球レンズと頂角９０度のプリズムが組み合わさった２次元配列のプリズムアレイとなる。

（第４の実施の形態）
図１９（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図であり、図１９（ｂ）はその一部の斜視図である。
本実施形態においても、第１実施形態に関して前述したものと同様に、液晶駆動用のＩＴＯ電極が形成された上側のガラス基板１０と、ＩＴＯ電極が形成された下側のガラス基板１５と、の間にＰＤＬＣ層３０が形成されている。そして、下側のガラス基板１５の下には、例えば空気層２０のような屈折率が低い層を介して、プリズムアレイ１９が設けられ、さらにその下には着色層２１が設けられている。プリズムアレイ１９は、複数のプリズム１９Ａが併設された構造を有する。

本実施形態においては、第１実施形態などに関して前述したような複数の色の画素を有するカラー着色層２１を用いてもよく、またはその代わりに、例えば、黒などの単色の着色層を設けてもよい。第１実施形態などに関して前述したようなカラー着色層２１を設けた場合には、カラー表示が可能となり、黒やその他の単色の着色層２１を設けた場合には、モノクロ表示が可能となる。

そして、本実施形態においては、プリズムアレイ１９の裏側に光反射体５０が形成されている。すなわち、プリズムアレイを使用してＰＤＬＣの反射率を増加させる方式では、プリズムアレイ１９の裏側に着色層２１を設けるのであるが、本実施形態においては、着色層２１とプリズムアレイ１９との間に、光反射体５０が形成されている。

また、図１９（ｂ）に表したように、光反射体５０はプリズム１９Ａの延在する方向に延在して形成され、プリズムアレイ１９のピッチと同じか、その整数倍のピッチで形成されている。

図２０を用いて光反射体についてさらに詳しく説明する。
図２０（ａ）は、図１９（ａ）に表したＰＤＬＣ層３０に電圧が印加されて液晶が垂直に配向した状態での、プリズムアレイ１９への光線の進入状態を表した模式図である。ＰＤＬＣ層３０に電圧が印加されている場合には液晶が垂直配向するようになっているために、下側ガラス基板１５を通り抜けてプリズムアレイ１９への入射光Ａは、図示したようにプリズムアレイ１９のプリズム形成面にほぼ垂直入射する。そして個々のプリズム１９Ａに到達した光は、スネルの法則に従って屈折しプリズムの内部へと侵入する。この時プリズム１９Ａの頂点の左側斜面１９Ｌと右側斜面１９Ｒからプリズム１９Ａ内へ進入した光の光路は、屈折の方向が反対側となるため大きな光路差が生ずる。頂点の左側斜面１９Ｌからプリズム１９Ａ内に侵入する光は図中実線で示した光路となり、右側斜面１９Ｒからの光は図中破線で示した光路をとり、両者の光路はプリズム１９Ａ内で交差する。頂点の左側斜面１９Ｌからプリズム１９Ａに侵入する光を左下がりのハッチングで示し、右側斜面１９Ｒからの光は右下がりのハッチングで示すと、図示したように互いに交差している部分と、全くハッチングの無い部分とが存在することがわかる。

このハッチングの全く存在しない部分は、言い換えると、垂直入射した光が全く当たらない部分、つまり垂直方向から見た場合には全く見ることができない部分である。このような垂直入射光が全く届かない部分は、図示したように二等辺三角形のプリズム１９Ａを使用した場合には、プリズム１９Ａの内部のプリズムの頂点の位置か境界の位置と一致する場所に何ヶ所か存在する。プリズム１９Ａの角度や材質の屈折率によって、適当なプリズム１９Ａの高さｈを設定することで、図２０（ａ）に表したようにこの見えない場所の幅が最大になる場所でプリズム１９Ａの高さｈを設定することができる。

本実施形態では、この見えない場所の中に光反射体５０を形成する。つまりこの位置に光反射体を形成しても垂直方向から見ている場合には、この光反射体を見ることができず、その下に形成された着色層２１の色だけを見ることができる。すなわち、光反射体５０を認識することなく（光反射体に妨害されることなく）画像を見ることができる。

図２０（ｂ）は、図１９（ａ）に表したＰＤＬＣ層３０に電圧が印加されず液晶がランダム配向した状態での、プリズムアレイ１９への光線の進入状態を表す模式図である。この時、ＰＤＬＣ層３０では、外部からの入射光は拡散されているため、プリズムアレイ１９へ入射する光線は様々な角度でプリズム面に入射してくる。

例えば、符号Ｂで表した光線のようにプリズム下面への入射角が臨界角以上の角度になる光は、プリズム下面で全反射を生ずるため再びプリズム上面から出射されＰＤＬＣ層３０に戻る。この戻ってきた光にＰＤＬＣ層３０で再び拡散を生じさせ、白の反射率を増加させる。

一方、符号Ｄ、Ｅ、Ｆで表したように、プリズム下面への入射角が小さな光は、そのまま透過してしまい、白の反射率増加には寄与しない。ＰＤＬＣ層３０とプリズムアレイ１９のみの組み合わせでは、このような光を利用して白の反射率を向上させることができない。

これに対して、本実施形態においては、周期的に光反射体５０を形成し、この光反射体５０に当たった光は、強制的に全反射を生ずる構成となっている。そこで例えば符号Ｃで表した光線のように、プリズム下面への入射角が全反射角よりも大きな場合には、何も無くても全反射を生ずるのであるが、このような光でも光反射体５０に当たることにより強制的に全反射を生ずる。また、プリズム下面への入射角が小さく本来なら全反射を生じないＤ、Ｅなどの光線も、光反射体５０に当たる場合には強制的に全反射を生ずる。

つまり、プリズムアレイ１９のみを用いて屈折率差により全反射する光の他に、光反射体５０に当たって強制的に全反射した光もＰＤＬＣ層３０に戻り、この戻ってきた光でＰＤＬＣ層３０で再び拡散を生じさせ白の反射率を増加させる。このようにして、プリズムアレイ１９のみを用いた場合には透過して白の反射率向上に寄与できなかった光の一部も反射率向上に使用することができるようになる。

そして、本実施形態においては、光反射体５０を、ＰＤＬＣ層３０が垂直配向になった状態では、見ることができない位置に設置する。従って、画像を見る場合には、プリズムアレイ１９のみを設けた場合の画像と全く変わらない画像を見ることができるが、白の反射率は改善される。つまり、図１４に関して前述したようにプリズムアレイを２枚使った時に実現されるような高い反射率を、コントラストの低下を生ずることなく実現することができる。

なお、図２０（ａ）に表したように、プリズムアレイに垂直入射した光が届かず、光反射体５０を形成できるプリズムアレイ１９の高さｈは、一番短い場合がＬ０で表される位置であり、それ以後はＬの距離ごとに飛び飛びの値になる。つまり、プリズムの高さｈを

ｈ＝Ｌ０＋Ｌ×ｊ （ｊ＝０、１、２・・・・・） ・・・（１０）

とし、ｊが奇数の場合にはプリズムの頂点、ｊが偶数の場合にはプリズムの境界に対応する部分に光反射体５０を形成することで、光反射体５０を垂直方向から見た場合に見えなくすることが可能である。
Ｌ０やＬの値は、図２１に表したモデルから計算できる。プリズムの屈折率をｎ１、プリズム周辺の媒質の屈折率をｎ０、プリズムの頂角をφ、プリズムのピッチを２ｄ、プリズムへの入射角をθ０、プリズムでの屈折角をθ１とすると、Ｌ０とＬは次式の様に求められる。

Ｌ０＝ｄ×［１−tan（９０−φ／２−θ１）／tan（φ／２）］／［２×tan（９０−φ／２−θ１）］ ・・・（１１）

Ｌ ＝ｄ×tan（Φ／２＋θ１） ・・・（１２）

但しここで

θ１＝arcsin［ｎ０×sin（９０−Φ／２）／ｎ１］ ・・・（１３）

次に、この原理に基づいて、実際にプリズムアレイ１９と光反射体５０を形成した具体例について図２２を用いて説明する。
プリズムアレイ１９の材質としては、屈折率ｎ＝１．５８のポリカーボネートを使用した。個々のプリズム１９Ａは、頂角が９０度の直角プリズムとし、プリズム１９Ａの高さは５０μｍ、プリズム１９Ａの頂点と頂点（または境界と境界）のピッチは１００μｍとした。

このようなプリズムの場合には、（１１）〜（１３）式から、θ１＝２６．６°、Ｌ０＝５０μｍ、Ｌ＝１５０μｍが得られる。また（１３）式から、ｊ＝１とすることにより、プリズムアレイ１９の高さは、ｈ＝２００μｍとなる。ｊの値については、０以上の整数ならばどれでも良いが、あまり厚くなりすぎるとプリズム内でのロスが大きくなり暗くなってしまうことや、ｊ＝０の場合には薄すぎて取り扱いにくいために、ｊ＝１とした。

なお、この場合には、図２０（ａ）に表した具体例とは異なり、光反射体５０を形成する位置は、プリズム１９Ａの頂点の下となる。また、本具体例の場合には、光反射体５０を形成できる幅は、プリズムピッチ１００μｍのほぼ１／３である ３３μｍとなる。プリズムなどの作製精度や屈折率などのバラつきも考え、今回は約２５μｍ幅の微小な光反射体５０を形成することにした。プリズムアレイ１９は、金属型を切削により作製し、その中に樹脂を射出整形することで作製した。光反射体５０は、プリズムアレイ１９の下側の面全面にアルミニウムを蒸着した後、不必要な部分をエッチングで除去することで作製した。

図２２（ｂ）は、プリズムアレイが無い場合とプリズムアレイが有る場合の、白色部の反射率、黒色部の反射率、コントラストの変化を表したグラフ図である。また、本実施形態の光反射体５０を形成したプリズムアレイを使用した場合を実線で表し、光反射体５０を形成しないプリズムアレイを使用した場合を破線で表した。

白色部の反射率は、プリズムアレイを設けない場合には３０％程度であったが、光反射体５０を有しないプリズムアレイを使用すると４５％程度まで増加する。一方、光反射体５０を形成したプリズムアレイを用いた場合には、新聞紙の反射率と同程度の約５５％まで反射率が増加することがわかった。
黒色部の反射率は、光反射体を形成しないプリズムアレイと同程度であるため、反射率コントラストは光反射体５０を形成した本発明のプリズムアレイの方が改善された。

以上説明したように、プリズムアレイの裏側の垂直入射光では見えない位置に光反射体５０を設けることで、ＰＤＬＣ層３０の白の反射率を大幅に改善することができる。また、黒部の反射率の増加がプリズムアレイを２枚使用した場合（図１４参照）よりも低く抑えられるため、明るくコントラストの大きな反射型ディスプレイを実現することが可能となった。

次に、光反射体５０の別の形成方法について説明する。
光反射体５０を形成する上で重要なことは、プリズム１９Ａとの位置合わせを正確に行うことである。前述したようにプリズムに直接形成しても良いが、プリズムピッチが５０〜６０μｍ以下に細かくなってくると、なかなか位置を合わせにくくなる。そこで、図２３に表したように、プリズムアレイとは別基板の上に光反射体５０を形成して、最終的にプリズムアレイ１９と合わせる方式で作製する。

すなわち、図２３（ａ）に表したような、ガラスあるいは樹脂の基板６０を用意する。この表面に、まず薄くアルミニウムなどの反射材を蒸着やスパッタなどで付着させ、反射膜６２を形成する（図２３（ｂ））。さらに図２３（ｃ）に表したように、この反射膜６２を所定のピッチと幅にエッチングすることで、光反射体５０を基板６０の上に形成する。

その後、図２３（ｄ）に表したように、プリズムアレイ１９と位置合わせを行った後、一体化することで、プリズムのピッチと合った光反射体５０を得ることができる。
そして、基板６０の裏面に着色層２１を形成する。

このように、プリズムアレイ１９とは別の基板上に光反射体を形成することにより、位置合わせに関しては、それぞれ正確なピッチで作製されているものを合わせるだけで良いため、簡単に合わせることが可能である。プリズムに光反射体５０を直接形成する場合には、エッチング時のパターンの僅かなズレでも許されず、面全体で正確に位置を合わせることに注意を要する。

図２４及び図２５は、光反射体５０のもうひとつの形成方法を表す模式図である。
本具体例は、プリズムアレイ１９の裏面に光反射体５０をセルフアライン的に形成できる方法である。
まず、図２４（ａ）に表したように、プリズムアレイ１９の裏側に、ネガ型レジスト７０を一様に塗布する。次に、図２４（ｂ）に表したように、プリズム形成面に垂直方向から入射するように調整された紫外光７２を照射する。紫外光７２は、斜線で表したような光路でプリズムアレイ１９内を通過し、レジスト７０が塗布された裏面に到達する。レジスト７０が塗布された部分では、プリズムの働きで紫外光７２が照射される部分７０Ａと、紫外光が照射されない部分７０Ｂと、が存在する。レジスト７０は紫外光が当たると硬化するため、レジストを除去すると図２５（ａ）に表したように、硬化したレジストが付着した部分７０Ａが周期的に形成される。

その後、図２５（ｂ）に表したように、蒸着やスパッタなどでアルミニウムなどの反射材をプリズム裏面全面に形成し、硬化したレジスト７０Ａをレジスト除去液で除去すると、図２５（ｃ）に表したように、光反射体５０を形成できる。

この方法では、プリズムアレイ１９の光変調作用を利用して、この中を通過する光によって光反射体５０を形成しているため、必ず所定の位置に光反射体５０を形成することが可能である。いわゆるセルフアライン型の作成方法なので、他のマスクやパターンが不要で、正確に位置を合わせることが可能である。

なお一般的に、紫外光と通常の可視光では同じプリズムアレイでも屈折の程度が少しことなるため、場合によっては紫外光を少し角度を付けて照射することも必要である。また、少し角度をつけた紫外光の照射をすることにより、光反射体５０の横幅を任意に調整することも可能である。

図２６は、本実施形態の変型例を説明するための模式図である。
本実施形態においては、所望のプリズムアレイを設計して作製することができる。すなわち、図２２（ａ）に関して前述したように各パラメータの設計を行い、最適な反射率を得られるようにプリズムアレイを作成することができる。ただし、このように所望のプリズムアレイを作製する方式では、新しくプリズムアレイを作製しなければならず、その開発コストや精度が安定するまでのコストがかかる。

一方、現在でも液晶ディスプレイの背面の照明にはプリズムアレイが使用されており、安く大量に安定供給されている。このような量産品のプリズムアレイを使用する方法も考えられるが、本実施形態のような使用方法は想定していないため、プリズムアレイの裏側に微小光反射体を形成しただけで使用できるとは限らない。特に、プリズムの高さの値が重要であり、一般的には垂直入射した光が当たらない部分で最も幅の広くなる場所とプリズムアレイの背面の位置が一致していない。つまりプリズムの高さｈが前述した（１０）式の関係になっていないために、プリズムアレイの裏側にはかなり小さな光反射体しか形成できなかったり、全く光反射体を形成できない場合などがある。ここで、大きな光反射体５０を形成できるほど、白色の反射率を改善できる。

図２６は、既存のプリズムアレイとして、３М社製のＢＥＦ‐IIを使用する場合を例示する。ＢＥＦ‐IIは全厚が１５５μｍで、プリズムは高さ２５μｍ、ピッチは５０μｍである。上部の３０μｍはアクリル樹脂で、下部１２５μｍがポリエステルフィルムで作られている。図２６には、これらの定数を入れて、プリズムに垂直入射した場合の光線の軌跡を表した。図２６からわかるように、光反射体５０を形成する理想的な場所は、プリズムの背面から５μｍほどプリズムの内側にある。この位置であれば、幅最大１９μｍ程度の光反射体５０の形成が可能である。そして、この具体例では、偶然にもプリズムの裏に光反射体５０を形成でき、最大で１４μｍ程度の光反射体５０の形成が可能である。この具体例ではプリズムの裏側に光反射体５０を形成してもかなりの反射率は得られるが、光反射体５０の最適な位置は、プリズムアレイから離れた位置に存在する。

プリズムアレイ１９を通過した光は、プリズムの外側をさらに図示したような光路で進む。そして、光反射体５０を形成するために理想的な次の位置は、プリズムアレイ１９から約５０μｍ外側にある。つまり、この位置に光反射体５０を形成することによって、最大の幅の光反射体５０が形成でき、白の反射率も大きく向上する。これは、図２３に関して前述したような方法で、ガラス基板６０などの上に、光反射体５０を形成することによって実現可能である。なお、プリズムアレイ１９と基板６０との間の距離は、ガラスビーズや樹脂ビーズのスペーサを撒くことで所望の距離を維持することが可能である。

図２７は、本実施形態のさらに他の変型例を説明するための模式図である。
プリズムの裏側に設ける光反射体５０の幅を最大限にすると、それだけ白の反射率を大きくできる。しかし、例えば図２７（ａ）に表したように、入射光の角度が垂直方向からずれる、言い換えると見る方向が垂直方向からずれると、光反射体５０が直接見えることもあり得る。図２７では、左に７°程度傾いた例を表したが、プリズム頂点付近から入射した光が、光反射体５０にかかっているため、この光反射体５０が見えてしまう。この程度の傾きではそれほど気にならないが、かなり傾けた場合には、最大で視界の半分で光反射体５０が見えることもあり得る。

光反射体５０が直接見えても、画像としてはそれほど問題ないのであるが、例えば黒の濃度が浮いてしまう可能性がある。つまり光反射体５０は小さな鏡であり、そこにはＰＤＬＣ層３０の白色層などが映る可能性がある。多少の濃度低下が問題にならない場合には、視線の傾きに関して対処する必要は無い。しかし、大きなコントラストが要求される場合には、対策が必要である。

図２７（ｂ）は、この対策の一例を表す模式図である。
僅かな視線の傾きに対しても光反射体５０が見えないように、光反射体５０の幅を小さくする。例えば、プラスマイナス７°程度の傾き変化に対しても光反射体５０を見えないようにするためには、光反射体５０の幅を最大値の半分程度まで縮小する。この程度の幅になると、最も光反射体５０が見える場合でも、視野の１／４程度であるのでかなり視線を傾けなければ黒の浮きは気にならなくなる。ただし、光反射体５０の幅を小さくすると、白の反射率の増加効果が小さくなる。従って、視線が傾くことに対処する場合には、白の反射率の増加と、黒のコントラストと、のトレードオフを考慮し、目的や用途に応じて対応することが望ましい。

図２８は、本実施形態のさらに他の変型例を説明するための模式図である。
液晶表示装置を実際に使用する場合には、照明の位置や、液晶表示装置を搭載した機器の構造などにより、必ずしも垂直方向からだけ見るとは限らない。そのような場合でもコントラストを落とさずに、白の反射率も維持したままで見るためには、図２８に表したように、光反射体５０を移動可能とすることができる。

例えば、視線が傾いて光反射体５０が見えるような状態になった場合には、プリズムアレイ１９と光反射体５０の位置を相対的に動かして、光反射体５０が見えない位置に調整する。例えば、図２３に関して前述したように、基板６０上に形成した光反射体５０を、基板６０ごとプリズムの並んだ方向（図中矢印で示した方向）に動かせるような構造にすることで対応可能である。

例えば、図２８に表したように左に視線が傾いた場合には、光反射体５０が形成された基板６０ごと右向きの矢印の方向に移動することで、光反射体５０とプリズムアレイ１９との位置関係を最適にすることが可能である。つまり、光反射体５０の幅を最大限にしたままで、すなわち白の反射率が最大のままで、光反射体５０が見えることが無い状態、すなわちコントラストが減少することが無い状態での反射表示を実現することが可能である。

なお、プリズムアレイ１９を１枚しか使用しない場合、このような視野角の減少はプリズムが併設されている方向（図２８において紙面に対して左右方向）でしか発生しない。プリズム１９Ａが延在している方向（図２８において紙面に対して垂直な方向）では、このような視野角の現象は生じない。

つまり、液晶表示装置の縦横のどちらか一方向で、上述した視野の現象が生じてしまう。ディスプレイのどちらが長いかによって、この方向を変えることが望ましい。例えば、横長のディスプレイでは、横方向の視野角を大きくとる必要があるため、プリズムが併設された方向を縦方向とし、プリズムが延在する方向を横方向にしたようがよい。また、携帯電話のような縦長のディスプレイの場合には、縦方向の視野が必要であるので、プリズムの延在する方向を縦方向とし、プリズムが併設された方向を横方向とすることが望ましい。

（第５の実施の形態）
図２９は、ＰＤＬＣを用いた本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を表す模式断面図である。本実施形態においては、プリズムアレイを使用せずに、図２９に表したような選択的散乱部材４０を用いる。選択的散乱部材４０は、光の入射角度により、散乱特性が異なるものである。すなわち、選択的散乱部材４０は、特定の入射角度の光は透過し、それ以外の光を散乱する。選択的散乱部材４０の具体的な構成としては、中心部が円柱や四角柱あるいは中心部の無い円筒や角筒などであり、その側面や内側面などの表面４１が拡散性の塗料などで白く塗られたものである。そして、選択的散乱部材４０は、ＰＤＬＣ層３０及びカラー着色層２１に対向する透光性の光透過部４０Ａと、光透過部４０Ａの側面を覆う光散乱性の光散乱部４０Ｂと、を有する。

反射型ディスプレイを構成するＩＴＯ電極１３、１４、ガラス基板１０、１５、高分子１１、液晶微粒子１２、ＰＤＬＣ層３０やその動作については、前述したものと同様とすることができる。本実施形態においては、ＰＤＬＣ層３０の後方散乱を増加させるために、ＰＤＬＣ層３０の後方に選択的散乱部材４０を設けておく。

図２９（ａ）は、白つまり散乱時の様子を表し、前方散乱した光の進み方を矢印で表した。前方散乱した光は、ＰＤＬＣ層３０を通過して、裏側へと抜けてくる。この通過してきた前方散乱光は、アレイ状に並んだ選択的散乱部材４０へと進入してくる。符号Ｂにより表した光線のように、選択的散乱部材４０への入射角が大きな前方散乱光は、この選択的散乱部材４０の光透過部４０Ａを通過する。しかし、符号Ａにより表した前方散乱光のように、選択的散乱部材４０への入射角が大きな光線に対しては、選択的散乱部材４０の白く塗られた外壁や内壁などの光散乱部４０Ｂで散乱を生じ、ＰＤＬＣ層３０の方向に散乱した光はＰＤＬＣ層に戻って再散乱される。つまり、前方散乱でＰＤＬＣ層３０を抜けてきた光も、その一部は再び戻って後方散乱へと寄与することになる。このようにＰＤＬＣ層３０の背面に、選択的散乱部材４０を設けることで、後方散乱の光量を増加させて、白の反射率を増加させている。

なおＩＴＯ電極１３、１４間に電圧を印加した場合を図２９（ｂ）に表したが、この場合には入射角が大きな垂直方向に近い方向から見た場合には、選択的散乱部材４０を透過して下のカラー着色層２１を見ることが可能となる。カラー着色層２１は、例えば赤画素２１Ｒ、緑画素２１Ｇ、青画素２１Ｂ、黒画素２１Ｋの画素毎に色分けされており、表示したい画像データに応じて駆動電源１８から電圧が選択的に印加されるようになっている。図２９（ｂ）に表したように、全部の色が見える場合には、黒の表示を行っている状態である。

このように反射型ディスプレイの入射側すなわち画像を観察する側から、ＰＤＬＣ層３０）、選択的散乱部材４０、カラー着色層２１と配置することで、ＰＤＬＣがＯＦＦの場合にはＰＤＬＣ層３０で前方散乱された光でも、図２９（ａ）に符号Ａで表したように選択的散乱部材４０の光散乱部４０Ｂによって全反射されるため、再度ＰＤＬＣ層３０で散乱されることになり結果として後方散乱の量が増加する。つまり白の反射率を増加させることができる。

また、ＰＤＬＣがＯＮの場合には、ある程度、選択的散乱部材４０への入射角が大きな方向から見た場合には、選択的散乱部材４０で散乱するものも少しはあるが、大部分は選択的散乱部材４０の光透過部４０Ａを透過して、下のカラー着色層２１が見えることになる。つまり、このような構成にすることで、明るい白を得られるばかりでなく、綺麗なカラー画像を表示できる反射型の液晶表示装置を実現することが可能となる。

図３０は、選択的散乱部材の具体例を表す模式図である。
図３０（ａ）は、円柱あるいは円筒で、選択的散乱部材４０のアレイを形成した具体例を表し、図３０（ｂ）は、角柱あるいは角筒で、選択的散乱部材４０のアレイを形成した具体例を表す。例えば、丸型や角型のファイバの周辺を白く塗っておき、そのようなファイバを多数束ねて切断することで、光透過部４０Ａと光散乱部４０Ｂとを有する選択的散乱部材４０を作製することが可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、プリズムアレイの代わりに選択的散乱部材を設けることにより、後方散乱の光量を増加させて白の反射率を増加させることができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、上述した各具体例に限定されるものではない。

例えば、本発明において用いるガラス基板１０、 高分子１１、液晶微粒子１２、ＩＴＯ電極１３、１４、ガラス基板１５、 駆動電源１８、 プリズムアレイ１９、プリズム１９Ａ、１９Ｇ 、カラー着色層２１、着色層２１、選択的散乱部材４０、光反射体５０、基板６０などの構造、形状、材質、配置関係などについては、前述した具体例には限定されず、当業者が適宜設計変更したものも、本発明の特徴を有する限り本発明の範囲に包含される。すなわち、本発明は各具体例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能であり、これらすべては本発明の範囲に包含される。

本発明の第１の実施の形態にかかる液晶表示装置の断面構造を表す模式図である。 （ａ）は、本発明の実施形態の液晶表示装置の模式断面図であり、（ｂ）は、比較例の液晶表示装置の模式断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態のもう一つの具体例の液晶表示装置の模式断面図であり、（ｂ）は、比較例の液晶表示装置の模式断面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図である。 本発明の実施形態の液晶表示装置における光の進路を説明するための模式図である。 比較例の液晶表示装置を表す模式図である。 本発明の第３の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図である。 プリズムアレイ１９における光の屈折を説明するための模式図である。 本発明の実施形態の液晶表示装置におけるプリズムアレイ１９とカラー着色層２１の配置を例示する模式断面図である。 本発明の実施形態のもうひとつの実施例の液晶表示装置の一部を表す模式図である。 本発明の実施形態のもうひとつの実施例の液晶表示装置の一部を表す模式図である。 本発明の実施形態において用いることができる色の濃度の調整方法を説明するための模式図である。 本発明において用いることができる一次元プリズムアレイの他の実施例を示す。 （ａ）は、本発明の実施形態のさらに別の実施例の液晶表示装置において用いるプリズムアレイを例示する斜視図であり、（ｂ）は、プリズムアレイの数と輝度との関係を例示するグラフ図である。 （ａ）は、正四角錐の小プリズムを二次元的に配列したプリズムアレイの斜視図であり、（ｂ）はその上面図である。 （ａ）は、正三角錐の小プリズムを二次元的に配列したプリズムアレイの斜視図であり、（ｂ）はその上面図である。 二次元的に並べられるプリズムの一例として底面が円形のプリズムの具体例を表す模式図である。 図１７に例示したように底部が円形のプリズムを二次元的に配列する具体例を表す。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる液晶表示装置の一部を表す模式図であり、（ｂ）はその一部の斜視図である。 （ａ）は、図１９（ａ）に表したＰＤＬＣ層３０に電圧が印加されて液晶が垂直配向した状態での、プリズムアレイ１９への光線の進入状態を表した模式図であり、（ｂ）は、図１９（ａ）に表したＰＤＬＣ層３０に電圧が印加されず液晶がランダム配向した状態での、プリズムアレイ１９への光線の進入状態を表す模式図である。 Ｌ０やＬを計算するためのモデルを表す模式図である。 プリズムアレイ１９と光反射体５０を形成した具体例を説明するための模式図である。 プリズムアレイとは別基板の上に光反射体５０を形成して、最終的にプリズムアレイ１９と合わせる方式を表す模式図である。 光反射体５０のもうひとつの形成方法を表す模式図である。 光反射体５０のもうひとつの形成方法を表す模式図である。 本発明の実施形態の変型例を説明するための模式図である。 本発明の実施形態のさらに他の変型例を説明するための模式図である。 本発明の実施形態のさらに他の変型例を説明するための模式図である。 ＰＤＬＣを用いた本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を表す模式断面図である。 選択的散乱部材の具体例を表す模式図である。

符号の説明

１０ ガラス基板、 １１ 高分子、 １２ 液晶微粒子、 １３、１４ ＩＴＯ電極、 １５ ガラス基板、 １７ 空気層、 １８ 駆動電源、 １９ プリズムアレイ、 １９Ａ、１９Ｇ プリズム、 １９Ｌ 左側斜面、 １９Ｒ 右側斜面、 ２０ 空気層、 ２１ カラー着色層（着色層）、 ２１Ｂ 青画素、 ２１Ｇ 緑画素、 ２１Ｋ 黒画素、 ２１Ｒ 赤画素、 ３０ ＰＤＬＣ層、 ４０ 選択的散乱部材、 ４１ 表面、 ５０ 光反射体、 ６０ 基板、 ６２ 反射膜、 ７０ レジスト、 ７２ 紫外光

Claims (14)

1. 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶層と、
   複数の色に塗り分けられた着色層と、
   前記液晶層と、前記着色層と、の間に設けられ、前記液晶層から前記着色層に向かう光の少なくとも一部を前記液晶層に反射する光反射体と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記着色層は、前記複数の色のそれぞれに対応する画素を有し、
   前記光反射体は、複数のプリズムを有し、
   前記画素のピッチは、前記プリズムのピッチの整数倍であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記画素の境界の位置と、前記プリズムの境界の位置と、が一致してなることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
4. 前記着色層は、前記複数の色のそれぞれに対応し第１の方向に延在する画素を有し、
   前記光反射体は、前記第１の方向と直交する第２の方向に延在する複数のプリズムを有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶層を透過して前記光反射体に入射し前記複数のプリズムのそれぞれの斜面において屈折したそれぞれの光は、前記画素のいずれかひとつのみに入射し、
   前記画素のそれぞれにおいて反射され、前記複数のプリズムのそれぞれの斜面において屈折した光を前記液晶層の側から観察した時に、前記着色層における前記画素の配列に対応したパターンが得られることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
6. 前記プリズムの下面と前記着色層との距離Ｌが、
   
   Ｃ×Ｍ×ｎ×≦Ｌ≦２×Ｌ（０）＋Ｃ×Ｍ×ｎ×Ｐ
   
   により表される範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
   ここで、
   Ｃは、前記着色層の色数、
   Ｍは、前記着色層の１画素に対応する前記プリズムの数、
   ｎは、０以上の整数、
   Ｐは、前記プリズムの２つの斜面を第１の斜面と第２の斜面とした場合に、第１の斜面の頂点から屈折してプリズム内に入った光が、第２の斜面の底部から屈折して入射した光と交わる第１の交点と、第２の斜面の側に隣接するプリズムの第２の斜面の底部から屈折して入射した光との第２の交点とのプリズム厚み方向の長さ、
   Ｌ（０）は、第１の斜面の頂点から屈折してプリズム内に入った光が、第２の斜面の側に隣接するプリズムの第２の斜面の頂点から屈折して入射した光との第３の交点と前記第１の交点のプリズム厚み方向の長さである。
7. 前記着色層の同一の色の小なる数の画素に同時に光を照射する時よりも、前記着色層の同一の色の大なる数の画素に同時に光を照射する時に、光の強度を下げることを特徴とする請求項６記載の液晶表示装置。
8. 前記光反射体は、特定の入射角度の光を透過しそれ以外の光を散乱させる選択的散乱部材であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
9. 前記選択的散乱部材は、前記液晶層と前記着色層とに対向する光透過部と、前記光透過部の側面を覆う光散乱部と、を有することを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に挟持された液晶と、を有する液晶層と、
    着色層と、
    前記液晶層と、前記着色層と、の間に設けられた複数のプリズムと、
    前記複数のプリズムと、前記着色層と、の間に設けられ、前記液晶層を通過して前記プリズムにより屈折された光が実質的に照射されない位置に設けられた光反射体と、
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
11. 前記光反射体は、前記複数のプリズムの頂点または境界に対応する位置に、プリズムのピッチの整数倍のピッチで設けられたことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
12. 前記光反射体は、前記プリズムとは別体の基板上に設けられたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記光反射体と、前記プリズムと、が相対的に移動可能とされたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
14. 前記複数のプリズムのそれぞれは、画像表示部の長手方向に対して平行な方向に延在してなることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。

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