JP4476505B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関し、特に反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯電話などの普及に伴い、反射型液晶表示装置の開発が進められてきている。反射型液晶表示装置は、屋外などで使用する場合には補助用照明が不要であること、ＣＭＯＳ回路技術との整合性が良いことなどにより、低消費電力化が容易である。地球環境の保護という観点からも、将来性が高い。
【０００３】
反射型の液晶パネルに光を照射する方式としては、導光板を用いる方式が一般的である。特に、導光板の一端面に光源を配置して導光板中に光を導入するサイドライト方式は、薄型化・低消費電力化が可能である。
【０００４】
反射型液晶表示装置に用いられる液晶パネルの主なものとしては、コレステリック・ネマティック相転移を用い、このような相転移液晶に２色性色素を添加したゲストホスト液晶を用いて、色素の配向変化による光吸収および光透過を用いる方式、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）を用いるＰＤＬＣ方式、ＴＮ型の他、電界制御複屈折型（ＥＣＢ）やＳＴＮ、ＴＮ型などの位相変調型液晶と偏光板とを組み合わせて表示を行う方式などが存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方式中、ＰＤＬＣ方式は、偏光板を用いないため、明るい表示が可能になるが、光の散乱の過程で損失が生じるという問題がある。一方、偏光板組み合わせ方式においては、偏光板の存在により輝度が低くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のＰＤＬＣ方式や偏光板組み合わせ方式による液晶表示装置において、輝度を向上させることを目的とする。また、液晶表示装置に適した照明装置を提供することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の参考の観点によれば、反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板の側面より入射されて導光板内を伝播する光の主進行方向の前記反射型液晶パネル上への射影と前記偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の参考の観点によれば、反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板内を伝播しつつ前記導光板から前記偏光板に向けて出射する光の主方向の前記反射型液晶パネル上への射影と前記偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が、０度よりも大きく、かつ、４０度以下である反射型液晶表示装置が提供される。
【０００９】
これらの反射型液晶表示装置においては、導光板から偏光板に向けて出射される偏光のうちＰ偏光を選択的に偏光板から出射させることができる。Ｐ偏光の光強度は高いので、偏光板から液晶パネルに向かう光の強度を高めることができる。
【００１０】
本発明の一観点によれば、反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板の側面より入射されて導光板内を伝播しつつ前記導光板から前記偏光板に向けて出射するＰ偏光の前記反射型液晶パネル上への射影と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一観点によれば、反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記反射型液晶パネルに入射するＰ偏光の前記反射型液晶パネル上への射影の方向と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置が提供される。
【００１２】
本発明の他の参考の観点によれば、導光板と、該導光板の側面に配置される光源とを備えた照明装置であって、前記導光板の平坦な一表面に、該一表面から第１の角度で立ち上がる第１の傾斜面と、該第１の傾斜面と隣接して形成され前記第１の角度よりも大きな第２の角度で立ち上がる第２の傾斜面と、により形成される凸部を複数備えており、前記第２の傾斜面上に光を透過しない遮光層が設置されていることを特徴とする照明装置が提供される。
【００１３】
この照明装置においては、遮光膜により、導光板から偏光板に向けて出射される偏光のうちＳ偏光を選択的に偏光板から出射させることができる。Ｓ偏光の出射角度（偏光板の表面の法線との成す角度）は大きいので、偏光板から液晶パネルに向かう光の出射角度を大きくすることができる。
【００１４】
本発明のさらに別の参考の観点によれば、平坦な一表面に、該一表面から第１の角度で立ち上がる第１の傾斜面と、該第１の傾斜面と隣接して形成され前記第１の角度よりも大きな第２の角度で立ち上がる第２の傾斜面と、により形成される凸部を複数備えた導光板と、該導光板の側面に配置される光源と、を備えた照明装置と、前記一表面と反対側の表面に対向配置される反射型液晶パネルと、前記導光板と前記反射型液晶パネルとの間に配置された偏光板と、該偏光板と前記導光板との間に形成され前記導光板よりも屈折率の低い低屈折率層とを含む反射型液晶表示装置が提供される。
【００１５】
この反射型液晶表示装置によれば、導光板中を伝播する光のうち、前記第２の傾斜面に向かう光は、前記導光板と前記低屈折率層との界面及び前記低屈折率層と前記反射層との界面において全反射する。従って、前記第２の傾斜面を抜ける光の成分を低減することができ、前記一表面とは反対側の表面から法線にほぼ水平な角度で出射する光の成分を増大させることができる。上記の反射型液晶表示装置においては、照明装置から出射する光が液晶パネル内に入射する際に生じる空気層との界面での反射を抑制し、正常な像を表示することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の参考の観点によれば、透明な第１の基板と、該第１の基板上に形成された第１の電極と、第２の電極が形成され、光吸収能を備えた第２の基板と、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向するように前記第１の基板と前記第２の基板とを配置した状態で前記第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、両基板間に挟持され前記均一屈折率層との間に界面を形成する液晶層と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを含み、前記界面の凹凸の振幅Ｈが、該凹凸のピッチＰの０．５倍以上である反射型液晶表示装置が提供される。
【００１７】
この反射型液晶表示装置によれば、導光板からの出射角度（導光板表面の法線から測った角度）が大きい光を導光板の表面の法線とほぼ平行な方向に集束させることができる。
【００１８】
本発明のさらに他の参考の観点によれば、透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、該均一屈折率層上に形成され、該均一屈折率層との間に界面を形成するとともに、印加電圧を変化させることにより光散乱性を変化させることができる散乱型液晶層と、該散乱型液晶層上に形成される第２電極と、を含む板状部材と、該板状部材の一端に配置される発光素子と、を含む照明装置が提供される。
【００１９】
この照明装置によれば、電界を印加した領域と電圧を印加しない領域とで、液晶層内での光の散乱状態を変化されることができる。光が散乱されなければ光は液晶層を通過する。一方、液晶層内において光が散乱されれば、光は液晶層で反射される。
【００２０】
本発明の他の参考の観点によれば、透明な第１の基板と、該第１の基板上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、該均一屈折率層上に形成され、該均一屈折率層との間に界面を形成するとともに、印加電圧を変化させることにより光散乱性を変化させることができる散乱型液晶層と、第２の基板と、該第２の基板上に設けられ、前記散乱型液晶層と接して形成される第２電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを含み、前記第１又は第２の電極のうちのいずれか一方が画素領域ごとに区画されている液晶パネルと、該液晶パネルと対向して配置される板状部材と、該板状部材の一端に配置される発光素子とを含む照明装置と、を含む液晶表示装置が提供される。
【００２１】
この液晶表示装置においては、電界を印加するか否かで、光が液晶層内で散乱されずに通過し黒表示とするか、液晶層内において光が散乱されて白表示とするかを切り替えることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本明細書において、導光板から出射するとき及び偏光板に入射するときに、光の振動方向が入射光と導光板の法線方向とを含む平面内で振動する光をＰ偏光（平行：ｐａｒａｌｅｌｌのＰ）と呼び、それに垂直な面内で振動する光をＳ偏光（垂直：ｓｅｎｋｒｅｃｈｔのＳ）と呼ぶ。
【００２３】
図１（Ａ）は、偏光板組み合わせ方式を用いた反射型液晶表示装置の概略構造を示す斜視図である。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、偏光板組み合わせ方式を用いた反射型液晶表示装置Ａは、フロントライトとして液晶パネルを照射する光を出射させるための導光板１と、偏光板３と、液晶パネル５と、を有している。導光板１から出射した光は、偏光板３を通って液晶パネル５に入射する。
【００２５】
発明者は、上記の反射型液晶表示装置において、導光板１から出射する光および偏光板３に入射する光の特性を調べたところ、光は少なからず偏光していることがわかった。
【００２６】
そこで、導光板と液晶パネルとの間に偏光板を設ける場合に、光の振動方向と液晶パネル上の偏光板の透過軸との位置関係により、Ｐ偏光とＳ偏光とのいずれかを選択的に偏光板を透過させることができる。換言すれば、Ｓ偏光とＰ偏光とのいずれかを偏光板により選択的に吸収することができる。例えば、Ｐ偏光の光の振動方向と偏光板の透過軸の方向とをほぼ一致させれば、Ｐ偏光を選択的に透過させることができる。Ｓ偏光についても同様である。
【００２７】
図１（Ｂ）は、導光板からの出射光の偏光方向と光量との関係を示す図である。縦軸は、光の強度を任意単位で表した。横軸は、導光板からの出射光の出射角（配光角）をθで表した。
【００２８】
出射角θは、導光板１の出射面１−１の法線１−２に対して出射光１−３が成す角度である。法線１−２と導光板１の長手方向とを含む平面内において法線１−２を基準にして反時計周りに計った角度をプラス、時計周りに測った角度をマイナスで表している。すなわち、図に示すように光源７ａを導光板１の右側端面に配置し、かつ、側面から導光板１を見た場合に、光源７ａからの光は矢印で示す方向（図の右から左側）に向けて導光板１中を進行する。導光板１の裏面（出射面１−１）から光が出射する場合には、出射光１−３が、法線１−２を基準にして反時計周りに計った角度θを有して出射する場合にθはプラスになり、時計回りに計った場合にはθはマイナスの値を有する。例えば、図１（Ｂ）中において示されるθはマイナスの値を持つことになる。
【００２９】
尚、光源７ａから出射し導光板１中を伝播する光のうち、導光板１の裏面（下面）から出射する光は光源７ａから遠ざかる方向に向かう光が支配的である。図１（Ｂ）中の導光板と光源とを示した図において、光源を紙面左側に配置すれば、θのプラスマイナスは逆になる。
【００３０】
図１（Ｂ）に示すように、Ｐ偏光とＳ偏光との偏光成分は、導光板７から出射するときに、かなり広い角度範囲にわたる角度分布を有している。Ｓ偏光は、配光角θ＝−６５度付近に光強度の大きなピークを有していることがわかった。一方、Ｐ偏光は、配光角θ＝−７２度付近に光強度の大きなピークを有している。より詳細には、Ｐ偏光のピーク光強度は、Ｓ偏光のピーク光強度と比べて２０％ほど大きい。Ｐ偏光とＳ偏光の相対強度を比べると、配光角θ＝−８０度から−５２度付近の範囲においては、Ｐ偏光の方が大きく、配光角θ＝−５２度から−１０度付近の範囲においては、Ｓ偏光の方が大きい。
【００３１】
全体として、導光板から出射するときに、入出射面をＰ偏光で通過した光は光量が多く、Ｓ偏光で通過した光は光量が少ない。但し、光が、導光板から出射するとき及び偏光板に入射するときに、入射面と出射面とをＳ偏光で通過した光は、Ｐ偏光で通過した光に比べて導光板表面に対して垂直（θが小さい）に近い方向に出射する成分が多い。
【００３２】
図１（Ｂ）をより詳細に見ると、第１に、出射角θが−５２度から−８０度までの間では、Ｐ偏光の強度はＳ偏光の強度を上回る。第２に、出射角θが、少なくとも−１０度から−５２度の間では、Ｓ偏光の光強度がＰ偏光の強度を上回る。もちろん、上記の角度は導光板の材質、構造などにより、上記の角度に関しては多少の変化は生じるが、定性的な傾向は変化しない。すなわち、上記のような傾向は、フロント照明システムにおいて、エンボスや拡散ビーズなどによる単純散乱により導光板から光を取り出す方式においても、導光板表面の反射屈折面を傾斜させて光を出射させる方式においても同様であった。
【００３３】
導光板から出射される光の上記のような特性を利用して、導光板と液晶パネルとの間に偏光板を配置し、かつ、導光板からの光の進行方向と偏光板の吸収軸（透過軸）とのなす角度を調整することにより、Ｓ偏光を主成分とする光とＰ偏光を主成分とする光とを選択的に取り出すことができる。光の輝度を向上させることも可能である。
【００３４】
上記の考察に基づき、以下に、本発明の第１の実施の形態による反射型液晶表示装置について、図２（Ａ）から図２（Ｃ）まで及び図３を参照して説明する。
【００３５】
図２（Ａ）は、反射型液晶表示装置の全体構造を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、反射型液晶表示装置を上から見た場合の偏光板の吸収軸（透過軸と直交する軸）と偏光板へ入射する光の主進行方向の偏光板への射影との位置関係を示す図であり、図２（Ｃ）は、反射型液晶表示装置を側方からみた場合の構造を示す図である。図３は、液晶バネルの構造を示す断面図である。
【００３６】
図２（Ａ）に示すように、反射型液晶表示装置Ａは，導光板１と、偏光板３と、液晶パネル５とが上方から下方に向けて順に配置された構造を有している。尚、図２（Ａ）においては、導光板１と偏光板３と液晶パネル５とが離れて設けられているように見えるが、実際には、これらはほぼ密着した状態で配置されている。導光板１の一端面に、フロント照明装置７が配置されている。フロント照明装置７は、光源である冷陰極管７ａと、冷陰極管７ａからの光を反射させて前記一端面に集中させるためのリフレクタ７ｂとを含む。
【００３７】
図３を参照して液晶パネル５の構造を説明する。図３は、液晶パネルのほぼ１画素分の断面図を示す。
【００３８】
図３に示すように、液晶パネル５は、透明な第１のガラス基板１０１と透明な第２のガラス基板１０３とを有している。両基板１０１、１０３が、ある間隔を隔てて相互に平行になるように対向配置されている。
【００３９】
第１のガラス基板１０１と第２のガラス基板１０３との間に、液晶材Ｅが充填されている。 第１のガラス基板１０１上に、例えば薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と称す。）１１０が形成されている。
【００４０】
ＴＦＴ１１０のゲート電極１０５が液晶パネル５の走査線に接続されている。ＴＦＴ１１０のドレイン電極１４６が液晶パネル５の信号線に接続されている。ＴＦＴ１１０のソース電極１４４が反射電極（画素電極）１１２と接続されている。 反射電極１１２上を含む全画素領域に配向膜１２８ａが形成される。
【００４１】
第２のガラス基板１０３上に（図では下面に）透明な共通電極１５４が形成される。共通電極１５４上に（図では下面に）配向膜１２８ｂが形成される。加えて、ＴＦＴ１１０の上を覆うように第２のガラス基板１０３上に遮光膜１５２が形成されている。
【００４２】
第２の基板１０３の外側から入射する入射光が、反射電極１１２によって反射される。反射電極１１２と共通電極１５４との間に信号電圧を印加すると液晶材の配向が信号に応じて変化する。反射光の強度が変化し、液晶表示が可能となる。第２のガラス基板１０３の外側（第１のガラス基板１０１とは反対側）に、ある距離を隔てて、偏光板３及び導光板１（図２）とが配置されている。
【００４３】
偏光板３と導光板１（図２）を挟んで第２のガラス基板１０３側から観察すると、白黒表示（第２のガラス基板１０３と共通電極１５４との間にカラーフィルタが形成されている場合には、カラー表示）を認識することができる。
【００４４】
尚、以下に説明する第１から第４までの各実施の形態による反射型液晶表示装置においても、本実施の形態による反射型液晶表示装置に含まれる液晶パネルと同様の構造の液晶パネルを用いれば良い。
【００４５】
図２を参照して反射型液晶表示装置の全体構成についてさらに説明を続ける。導光板１の上面に、拡散シート１ａが貼付されている。拡散シート１ａは、ヘイズ値が３程度の弱拡散性のシートを用いている。弱拡散性の拡散シート１ａを用いることにより、導光板１を通して液晶パネル５を見た場合の解像度の低下を抑えることができる。
【００４６】
液晶パネル５の視角特性との整合をとるため、偏光板３の吸収軸３ａと偏光板３に入射する光の偏光板への射影３ｂとがなす角度α１は、例えば８０度に設定されている。すなわち、偏光板３は、光の進行方向にほぼ直交する方向、より正確には冷陰極管７ａの長手方向（管長方向）から１０度ずれた方向に吸収軸を有するように配置されている。光量を増加させるためには、光の主進行方向と偏光板３の透過軸の方向とを一致させる、すなわち、α１をできるだけ９０度に近づけるのが好ましいが、実際には液晶パネルとの関係などの種々の事情で、図２（Ｂ）のようにα１を８０度程度に設定することも多い。尚、角度α１としては、５０度から９０度の間であれば充分効果が得られる。
【００４７】
光の進行方向（主進行方向：３ｂ）にほぼ直交する方向に、偏光板１の吸収軸が配置されるように偏光板３を設けたので、光の主進行方向と偏光板３の透過軸の方向とがほぼ一致する。入射面内に偏光成分４ｂを有するＰ偏光４ａが選択的に偏光板３を透過する。従って、液晶パネル５には、光量の多いＰ偏光４ａが入射する。尚、この際、Ｐ偏光の偏光方向の偏光板３上への射影と偏光板３の透過軸の方向とはほぼ一致する。
【００４８】
上記の反射型液晶表示装置Ａにおいては、一般的な反射型液晶表示装置に比べて光量が増加する。具体的にはα１が４５度に設定された同様の構造を有する反射型液晶表示装置に比べて輝度が約８％向上した。
【００４９】
尚、この際、必ずしも光の主進行方向の射影の方向と液晶パネルの透過軸とを完全に一致させる必要はない。透過軸とＰ偏光の間に角度のずれが生じた場合、Ｐ偏光の透過率は減少するが、一般的な偏光板の構成ではＰ偏光成分の透過率は５０％程度であり、かつ、例えば光の主進行方向の射影と液晶パネルの透過軸の方向とが４０度ずれた場合においても、７６％以上のＰ偏光成分が透過するので、液晶パネルを高輝度化する効果は得られる。
【００５０】
発明者が実験を行った結果、図１（Ｂ）に示すように導光板から出射する光、特にＰ偏光を主成分とする光は、導光板に平行な方向に大きく傾いた（θが大きい）光であることがわかった。このような現象は、導光板を用いて光を導入する方式の液晶表示装置においては不可避的なものと考えられてきた。
【００５１】
発光管に投入する電力を増加することで出射光量を増加させざるを得なかった。ところが、発光管に投入する電力を増加する場合には、入射角の大きい斜め方向から入射する光も増加することにより、表示のコントラスト向上は実現できなかった。
【００５２】
以上の結果を踏まえて、以下に本発明の第１の実施の形態の第１変形例による反射型液晶表示装置について、図４及び図５を参照して説明する。図４（Ａ）から図４（Ｃ）までは、図２（Ａ）から図２（Ｃ）までに対応する図であり、図５は、光の入射角と垂直輝度及びコントラストの関係を示す図である。尚、垂直輝度とは、垂直方向から見た場合の輝度を言う。
【００５３】
図４（Ａ）から図４（Ｃ）までにおいて、図２と対応する構成要素の符号は、図２の符号に１０を足した数字を用いて示し、各構成要素の説明についてはその詳細を省略する。
【００５４】
図４（Ａ）から図４（Ｃ）までに示すように、本実施の形態による反射型液晶表示装置Ｂは、導光板１１を液晶パネル１５に対して角度γだけ傾斜させている点に特徴を有している。この際、光源１７ａと偏光板との距離が大きくなる方向に導光板を傾斜させる。尚、偏光板１３と液晶パネル１５とは、ほぼ平行に配置されている。
【００５５】
第１の実施の形態による反射型液晶表示装置と同様に、この変形例による反射型液晶表示装置においても、図４（Ｂ）に示すように、偏光板１３の吸収軸１３ａと偏光板１３へ入射する光量が多い偏光の方向（射影）１３ｂとのなす角α２は、例えば８０度に設定されている。α２は、５０度から９０度の間が好ましい。
【００５６】
第２の実施の形態による反射型液晶表示装置Ｂにおいても、導光板１１から液晶パネル１５に向かう光は、Ｐ偏光を主成分としており、導光板１１の表面に対して平行に近い方向に向かう光が主成分となる。
【００５７】
ところで、液晶パネル１５の反射特性は、一般的に光が液晶パネルの表面に対して垂直な方向から入射した時に最大の反射率及びコントラストが得られるように設定されている。そこで、液晶パネルへの光の入射角は、少しでも垂直方向に近い（θが小さい）方が望ましい。
【００５８】
図５に、反射型液晶パネルへの光の入射角度と、輝度及びコントラストとの関係の概略を示す。図５に示すように、液晶パネルへの光の入射角θ２（図４（Ｃ）：液晶パネルの表面の法線に対して成す角度）が大きくなるにつれて、垂直方向からみた輝度及びコントラストが低下することがわかった。
【００５９】
そこで、本実施の形態による反射型液晶表示装置Ｂにおいては、図４（Ａ）から図４（Ｃ）に示すように、導光板１１を液晶パネル１５と平行な面に対して角度γ＝１０度だけ傾斜させている。液晶パネル１５への光の入射角θ２は、配光角（導光板１１からの出射角）θ１に対して傾斜角度γ分だけ引いた角度にほぼ等しくなる。
【００６０】
傾斜角度γを持たせると、液晶パネル１５への光の入射角θ２は小さくなり（偏光板１３の表面の法線に平行な方向に近づき）、コントラストの低下を抑制することができる。
【００６１】
但し、ガンマを大きくすると、観視者に違和感を与えることがあるため、傾斜角度γとしては、４５度までの間が好ましい。
【００６２】
図４（Ｃ）に示すように液晶パネル１５への入射角θ２が小さくなり、消費電力を増加させることなく、かつ、反射型液晶表示装置のコントラストの低下を抑制しつつ輝度を高めることができる。
【００６３】
図６（Ａ）から図７（Ｇ）までに、本発明の第１の実施の形態の第１変形例による反射型液晶表示装置を適用したノート型ＰＣの概略構成例を示す。
【００６４】
図６（Ａ）に示すノート型ＰＣは、ノート型ＰＣ本体と、蓋体に含まれる反射型液晶表示装置Ｂとを含む。図６（Ａ）の構造においては、ノートＰＣ本体から離れた部分に形成されている回転軸２２を中心として導光板２１と、偏光板２３及び液晶パネル２５とが回動可能とされており、導光板２１と偏光板２３及び液晶パネル２５とを所定の所定の角度δ１だけ傾けることができる。図４（Ａ）に示す角度γとδ１とをほぼ等しく設定すればよい。
【００６５】
図６（Ｂ）に示すノート型ＰＣは、ノートＰＣ本体と反射型液晶表示装置との接続部近傍に回転軸２２が形成されている。このノートＰＣの場合でも、導光板２１と偏光板２３及び液晶パネル２５とを所定の所定の角度δ２を持って傾けることができる。図４（Ａ）に示す角度γとδ２とをほぼ等しく設定すればよい。
【００６６】
図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）は、ノート型ＰＣの他の適用例を示している。この適用例によるノート型ＰＣにおいては、保護カバー２７を有している。図６（Ｃ）に示すように、偏光板２３及び液晶パネル２５に対して導光板２１を傾けた場合に、保護カバー２７の裏面２７ａが、導光板２１、偏光板２３及び液晶パネル２５の先端部に当接している。
【００６７】
図６（Ｄ）に示すように、偏光板２３・液晶パネル２５と導光板２１とを密着させると、保護カバー２７が導光板２１の表面を覆うように構成されている。この状態においては、保護カバー２７が導光板２１の表面を覆うことにより導光板２１の表面を保護する。
【００６８】
図７（Ｅ）に示すノート型ＰＣでは、ノート型ＰＣに蓋体２８が設けられている。この蓋体２８内に反射型液晶表示装置Ｂが収容されている。ノート型ＰＣの蓋体２８を閉じた場合には、導光板２１と偏光板２３と液晶パネル２５とが互いに密着する。偏光板２３の吸収軸と偏光板２３に入射する光の、偏光板２３への射影とがなす角度は、例えば上述の場合と同様に８０度に設定されている。
【００６９】
図７（Ｆ）に示すように、本体２０に対して回転軸２２を中心として蓋体２８を例えば図では時計周りに回動させると、導光板２１と偏光板２３及び液晶パネル２５も動く。図７（Ｇ）に示すように、回転軸２２ａを中心として蓋体２８及び導光板２１に対して、密着状態にある偏光板２３と液晶パネル２５とを回動させる。導光板２１と偏光板２３及び液晶パネル２５との成す角度をδ程度に調整する。上述の第１変形例による反射型液晶表示装置と同様の構造を有する反射型液晶表示装置を用いているため、消費電力を増加させることなく、反射型液晶表示装置のコントラストを低下させず輝度を上げることができる。
【００７０】
偏光板２３及び液晶パネル２５を回動軸２２ａを中心として導光板２１の方向に向けて回動させると、偏光板２３及び液晶パネル２５を蓋体２８内に再び収容することができる。ノート型ＰＣを収納し、持ち運びをすることが容易になる。
【００７１】
以上に説明したように、例えば第１の実施の形態の第１変形例による反射型液晶表示装置をノート型ＰＣなどの液晶表示装置を有する電子機器などに適用すれば、ディスプレイの高輝度化や高コントラスト化が可能となる。
【００７２】
次に、表示のコントラストを向上させる技術についてさらに検討を加えた。
【００７３】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、光が偏光板から出射したときさらに偏光板に入射するときに、入出射面をＳ偏光で通過する光の方がＰ偏光で通過する光に比べて導光板平面に平行な方向に近い方向（導光板の表面の法線とのなす角度θが大きい方向）に向けて出射する成分が少なく、かつ、導光板表面に垂直な方向に近い角度領域（角度θが小さい方向）での出射成分が多いことがわかった。
【００７４】
反射型液晶パネルへの入射光線の角度が大きくなる（θが大きくなる、すなわち導光板の表面に平行な方向に近づく）に従って、コントラストは急激に低下する。Ｐ偏光を主成分とする光は、法線に対してなす角度θが大きく、迷光になり、光のコントラストが低下する場合もある。そこで、Ｐ偏光の成分をカットして、偏光板からはＳ偏光を選択的に出射させれば、偏光板の表面の法線に対してなす角度θの小さい（偏光板の表面に垂直な方向に近い）光が出射される。光の主進行方向の射影と液晶パネル上の偏光板の吸収軸とを一致させることにより、換言すればＳ偏光の振動方向と偏光板の透過軸の方向とを一致させることにより、Ｓ偏光を選択的に取り出すこともできる。
【００７５】
Ｓ偏光を主成分とする偏光板からの透過光は、導光板表面に垂直な方向に近い角度領域（角度θが小さい方向）での出射成分が多く、高コントラストの表示が可能となる。尚、この場合も、必ずしもＳ偏光の方向と偏光板の吸収軸の方向とを完全に一致させる必要はない。
【００７６】
以上の考察に基づき、以下に本発明の第１の実施の形態の第２変形例による反射型液晶表示装置について、図８（Ａ）から図８（Ｃ）までを参照して説明する。図８において、図１と対応する構成要素は、図１の対応する符号に３０を足した数字を用いて示しており、各部材の説明の詳細は省略する。
【００７７】
図８（Ａ）から図８（Ｃ）までに示すように、第２変形例による反射型液晶表示装置Ｃにおいては、偏光板３３の吸収軸３３ａを、光の主進行方向３３ｂとほぼ平行な方向に設定している。すなわち、冷陰極管３７ａの管長方向から８０度ずれた方向に配置している。例えば、吸収軸３３ａと光の偏光板への射影３３ｂとのなす角度α２は、１０度である。α２は、０度から４０度の間が好ましい。
【００７８】

尚、偏光の射影は偏光板の吸収軸とほぼ直交することになる。
【００７９】
図８（Ｃ）に示すように、偏光板３３を上記の配置にすると、Ｐ偏光３５ｂを主成分とする光３５ａは偏光板３３において、ほぼ吸収され、Ｓ偏光３４ｂを主成分とする光３４ａが偏光板３３から選択的に出射する。
【００８０】
上記の反射型液晶表示装置において、光の進行方向から４５度傾いた方向に偏光板の吸収軸が形成されるように偏光板を配置した一般的な反射型液晶表示装置に比べて、コントラストが約１１％向上した。
【００８１】
尚、液晶パネル３５を見る角度は必ずしもパネル表面に対して法線方向とは限らず使用目的などにより変化するため、それに応じて角度α２を適宜調整すれば良い。また、本実施の形態による反射型液晶表示装置においても、図４に示すように偏光板に対して導光板を傾斜させれば、さらにコントラストを向上させることができる。
【００８２】
次に、本発明の第１の実施の形態の第３変形例による反射型液晶表示装置について図９（Ａ）から図９（Ｃ）までを参照して説明する。図９（Ａ）は、反射型液晶表示装置の全体構造を示す斜視図であり、図９（Ｂ）は、反射型液晶表示装置を上から見た場合の偏光板の吸収軸と偏光板へ入射する量の多い偏光の方向との関係を示す図であり、図９（Ｃ）は、反射型液晶表示装置を側方からみた場合の構造を示す図である。図９（Ａ）から図９（Ｃ）において、図２（Ａ）から図２（Ｃ）までに示した構成部材と同様の部材については、図２に付した符号に６０を加えた符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
図９（Ａ）に示す反射型液晶表示装置Ｄは、図２（Ａ）に示す反射型液晶表示装置に加えて、導光板と偏光板との間に位相差板が設けられている。
【００８４】
より詳細には、反射型液晶表示装置Ｄは，導光板６１と導光板６１の下方に配置された位相差板６２と、位相差板６２の下に配置された偏光板６３と、偏光板６３の下に配置された液晶パネル６５とを有している。
【００８５】
上述のように、液晶パネル６５との兼ね合いや欠陥を目立たなくするために、α１を９０度からずらすようにしている。図９（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、偏光板６３の吸収軸６３ａは、導光板６１から出射する光の成分のうち主成分となる偏光方向（この場合にはＰ偏光）の射影６３ｂに対して完全に垂直ではなく、両方の軸の成す角度のうち小さい方の角度α１は約８０度になっている。このような場合に、導光板６１から出射した光を、直接偏光板６３に入射させると、Ｐ偏光を主成分とする透過光の選択性が弱まる。
【００８６】
そこで、導光板６１と偏光板６３との間に位相差板６２を配置する。位相差板６２を用いて、導光板６１から出射し偏光板６３に入射する光の偏光方向を、偏光板に入射するＰ偏光の方向６１ａと偏光板の透過軸とを一致させる（偏光板の吸収軸６３ａの方向とをほぼ直交させる）ように調整する。
【００８７】
導光板６１の長軸方向（光源の延在する方向）に対して垂直な方向と位相差板６２の光学軸６２ａとの成す角のうちの小さい方の角度α２は、例えば約１０度程度である。位相差板６２として例えば半波長板を用いると、位相差板６２への入射光と位相差板６２からの出射光のうち光軸に直交する成分の位相は１８０度ずれる。この場合には、位相差板６２を透過し偏光板６３に入射する光の偏光の方向６３ｂ'を、上記の垂直方向に対して２×α２（すなわち約２０度）だけずらすことができる。
【００８８】
従って、偏光板６３に入射する光の偏光方向６３ｂ'と偏光板６３の吸収軸６３ａとをほぼ直交させることができる。Ｐ偏光を主偏光とする光が選択的に偏光板６３を透過し、液晶パネルに入射する。
【００８９】
反射型液晶表示装置Ｄにおいて、上述のように欠陥を目立たなくするためなどの理由により偏光板の吸収軸と導光板から出射する光の主進行方向の射影とを直交させない場合にも、位相差板を用いれば導光板に入射する光の偏光方向を調整することができる。
【００９０】
従って、第１の実施の形態による反射型液晶表示装置の場合と同様に、一般的な反射型液晶表示装置に比べて光量が増加する。
【００９１】
次に微細プリズムを導光板の表面に配置し、液晶パネル側に出射させる光線の配向角をほぼ垂直にしたフロントライト導光板を用いた反射型液晶表示装置について説明する。
【００９２】
図１０は、一般的なプリズム型導光板の構造を示す図である。
【００９３】
図１０に示すように、プリズム型導光板４１は、平板状の板体４３ａの一表面（出射面の反対側の表面）に微細プリズム４３ｂを多数形成したものである。板体４３ａの一端面には通常の導光板と同様に、光源４５とリフレクタ４７とが配置されている。導光板４３の下方に液晶パネル４６が配置される。
【００９４】
微細プリズム４３ｂは、板体４３ａの一表面に対して異なる角度を成す第１の平面４８と第２の平面４９とが交互に配置され、多数のプリズムが繰り返し配置されている構造を有している。導光板４３ａの表面に対して小さな傾斜角を有する平面を第１の平面４８と定義し、導光板４３ａの表面に対して大きな傾斜角を有する平面を第２の平面４９と定義する。
【００９５】
板体４３ａの一端面に光源４５が配置されており、この光源４５から出射する光Ｌ−０のうち、第２の平面４９により反射される光Ｌ−１と、第１の平面４８により反射される光Ｌ−３とは、図中の紙面下側に向けて出射する。
【００９６】
ところが、光Ｌ−１と比べてわずかに進行方向が異なって導光板平面に対する角度が大きくなると、符号Ｌ−２で示すように、第２の平面４９に向かう光が第２の平面４９を抜けて反対側に出射する場合がある。このような光成分が存在するのは光の有効利用とうい観点からは好ましくない。実際上、光Ｌ−２で示されるような第２の平面４９を抜けて出射する光の成分が多く存在することがわかった。このような光が、観察者に向けて大量の放射されると、迷光が増大して表示の品質を低下させることになる。
【００９７】
液晶パネルに向かう光の光量を多くしつつ、観察者側に向かう光の量を少なくするためには、図１０に符号Ｌ−１で示した光の光量を維持したままで、Ｌ−２で示したの光量を低減すれば良い。
【００９８】
第１の平面４９の内側から順に、低屈折率の層と反射層と吸収層とを設ければ、液晶パネル４６側に向けられる光の特性を損なわずに、観察者側に向けられる光の成分をカットすることができると考えた。上記の層のうちのいずれかを第１の平面４９の内側に設けても良い。
【００９９】
以上の考察に基づき、本発明の第２の実施の形態による反射型液晶表示装置について、図１１を参照して説明する。
【０１００】
図１１に示すように、本発明の第２の実施の形態による反射型液晶表示装置においては、導光板４３ａとして屈折率ｎ＝１．５９のポリカーボネートを用いている。微細プリズム４３ｂの上面上（第１の平面４８と第２の平面４９を含む）に低屈折率樹脂層５０を形成する。低屈折率樹脂層５０としては、屈折率ｎ＝１．３４のフッ素樹脂サイトップ（旭硝子社製）を、ディップコーティング法を用いて形成する。この低屈折率樹脂層５０は、反射防止膜として機能する。
【０１０１】
次に、低屈折率樹脂層５０上に塗料を全面に塗布する。塗料は、ＵＶ硬化型樹脂に白色顔料として酸化チタン微粉末を分散させたものを用いた。塗料を全面に塗布した後、ＵＶ露光を行う。この際、導光板４３内に光を導入すると、第２の平面４９上にのみＵＶ露光を行うことができる。その後、導光板の全面を洗浄すれば、第１の平面４８上の白色樹脂層５１は除去され、第２の平面４９上には低屈折率樹脂層５０と白色樹脂層５１との２層膜を形成することができる。
【０１０２】
導光板４３の一表面４３ｃと第１の平面４８との成す角度は例えば２度であり、導光板４３の一表面４３ｃと第２の平面４９との成す角度は例えば４５度である。第１の平面４８と第２の平面４９とが形成するプリズムの繰り返しピッチは、約０．２ｍｍである。
【０１０３】
上記構造を有するプリズム型導光板においては、第２の平面４９に向かう光Ｌ−２ａは、低屈折率樹脂層５０と白色樹脂層５１との多層膜において反射する。第２の平面４９に入射した成分の多くは、第２の平面４９と低屈折率樹脂層５１との界面及び低屈折率樹脂層５１と白色樹脂層５０との界面で反射する。界面において反射した光は、導光板４３ａの他の表面（裏面）４３ｄ側からその法線方向に近い出射角度を有して出射する。従って、液晶パネル４６に照射される光の量が増加する。すなわち、光源４５から導光板４３ａ中に導入された光のうち、第２の平面４９に向かう光は反射されるため、光が観察者側に向かう確率は非常に少なくなり、ほとんどの光は液晶パネル４６側に向かう。
【０１０４】
上記構造を用いると、観察者側に出射される光の成分が低減するため、表示品質を向上させることができる。加えて、導光板４３の下方に配置された液晶パネルに向かう光の成分が多くなるため、導光板から出射される光を有効に利用することができ、反射型液晶表示装置の高輝度化が可能となる。
【０１０５】
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例による反射型液晶表示装置について、図１２を参照して説明する。図１２において、図１０と同じ構成要素については、同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１０６】
図１２に示すように、本発明の第２の実施の形態の変形例による反射型液晶表示装置においては、第２の平面４９のみに白色樹脂層５１が形成され、さらに白色樹脂層５１上に黒色樹脂層５２が形成されている。黒色樹脂層５２の形成方法は、白色樹脂層５１の形成方法と同様である。光Ｌ−２ｂの進行方向については図１１に示した光Ｌ−２ａの場合と同様である。
【０１０７】
図１２に示す導光板を用いると、観察者側からプリズム面を見た場合に、白色樹脂が黒色樹脂層に覆われているため実質的には観察されない。従って、反射型液晶表示装置の表示のコントラストを一層高めることができる。
【０１０８】
尚、上記の説明は、本実施の形態による反射型液晶表示装置に用いるのに適した導光板において、プリズムのうちの一方の表面上にのみ白色樹脂層や黒色樹脂層を形成するための手法を例示したものである。
【０１０９】
例えば、斜め露光技術を用いても良い。この技術では、基板面上にＵＶ樹脂を形成し、傾斜角度の小さい第１の平面４８と傾斜角度がそれより大きい第２の平面４９とのうち、傾斜角度の大きい第２の平面４９にほぼ並行なＵＶ光を照射する。すると、ＵＶ光が第１の平面４８に選択的に照射され、第２の平面４９にはＵＶ樹脂が残る。このＵＶ樹脂をマスクとして、白色樹脂層や黒色樹脂層を除去する工程を行えば、第２の平面上に上記の樹脂層を残すことができる。
【０１１０】
或いは、例えばプリズムが形成される側の導光板４３ａの表面にＵＶ樹脂を形成し、導光板４３ａの反対側の面側からＵＶ露光をする。ＵＶ露光の入射角を導光板４３ａの表面に対して垂直な方向から面４８又は面４９に平行な方向に変化させてＵＶ光を照射することにより、第１の平面４８上又は第２の平面４９上に入射するＵＶ光の光量を大幅に低減させ、第１の平面４８上又は第２の平面４９上に白色樹脂層や黒色樹脂層を残すこともできる。
【０１１１】
その他、板体４３ａの一表面４３ｃに近接するマスクを形成し、これによりパターニングする方法など用いることもできる。
【０１１２】
以上に説明したように、本実施の形態による反射型液晶表示装置を用いると、反射型液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。
【０１１３】
次に、本発明の第３の実施の形態による反射型液晶表示装置について、図１３から図１６を参照して説明する。
【０１１４】
図１３は一般的な反射型液晶表示装置の一例を示している。図１３は図１０と導光板の部分に関しては、ほぼ同様の構造を示す図面である。そこで、図１０の符号に３０を足した符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１１５】
図１３に示す反射型液晶表示装置７０ａは、微細プリズム型の導光板７３の下方に偏光板８１と、さらにその下に液晶パネル８５とが配置されている。液晶パネル８５は、液晶層とその両側の基板（第１の基板８１と第２の基板８３）と画素電極（反射電極）８７とを具備している。他の構成要素は、図３に示したものと同様であり、従ってここでは説明を省略する。導光板７３と液晶パネルとの配置は、フロントライト光学系の配置である。尚、導光板７３と偏光板８１との間に空気層８８が介在している。
【０１１６】
光源７５から導光板７３ａ中に出射された光Ｌ−１０は、導光板７３の表面において全反射を繰り返して光源７５から遠ざかる方向に進んでいく。光Ｌ−１１は、第１の平面７８又は第２の平面７９で反射し、液晶パネル８５に向かって進む。液晶パネル８５中の反射電極（画素電極）８７で反射した光は、再び導光板７３に向かって進み、第１の平面７８又は第２の平面７９を抜けて観察者側に進むことにより、正規の画像が表示できる。
【０１１７】
ところが、上記の反射型液晶表示装置７０ａにおいては、反射電極８７と液晶層との光学的界面の他にも多数の光学的界面が存在する。例えば、導光板７３（屈折率１．５）の裏面（液晶パネル８５側の面）と低屈折率の空気層８８（屈折率１．０）との光学的界面において反射する光Ｌ−１２や、空気層８８と偏光板８１（屈折１．５）との光学的界面で反射する光Ｌ−１３も存在する。光Ｌ−１２や光Ｌ−１３は液晶パネル８５に到達する前に反射された光であるため、表示には寄与しない。全面で反射される光が付加されることにより表示がぼやける、いわゆる"白浮き"の原因となる。
【０１１８】
また、反射電極８７において反射した反射光が例えば偏光板８１と空気層８８との界面で反射されて戻り、反射電極８７の別の場所で再度反射される光成分Ｌ−１６も存在する。正常に反射された光Ｌ−１５と再度反射された光Ｌ−１６とが存在すると、像が２重に見えるいわゆる"ゴースト"現象の原因となる。上記のような異常な光は、全光成分のうちの４％程度であるが、表示のコントラストを低下させるものである。
【０１１９】
【表１】

表１に、液晶パネル単体の場合の表示のコントラストと、導光板を配置した場合の表示のコントラストとを比較して示す。液晶パネルのコントラストが高くなると、導光板を配置した場合に、上記の問題点がコントラストに与える影響は大きくなっていくことがわかる。換言すれば、表１は、液晶パネルのみのコントラストを良くしただけでは、導光板を配置した状態におけるコントラストはそれほど向上させることは難しいということを示している。
【０１２０】
導光板や偏光板の表面に多層反射防止膜を形成する多層ＡＲ処理を行えば、上記のような白浮きやゴーストを抑えることができる。ところが、実際には、多層ＡＲ処理はコストが高く、ＰＣ用の液晶表示装置などのように広い面積を必要とする場合には、コスト面からＡＲ処理の採用は困難であった。
【０１２１】
発明者は、導光板と偏光板との間に、空気層（屈折率１．０の低屈折率層）よりは屈折率が高いが、導光板（屈折率１．５）よりは屈折率の低い低屈折率層を導光板の裏面と偏光板の表面に密着させて配置することを考えついた。
【０１２２】
図１４は、発明者が考案した反射型液晶表示装置の原理を示す断面図である。
【０１２３】
図１４に示すように、反射型液晶表示装置７０ｂは、導光板７３と偏光板８１との間に、低屈折率層８９を導光板７３の裏面と偏光板８１の表面に密着させて配置している。
【０１２４】
光源７５から導光板７３ａ中に出射された光Ｌ−２０は、導光板７３の表面において全反射（Ｌ−２２）を繰り返して光源７５から遠ざかる方向に進んでいく。正規の光Ｌ−２１は、第１の平面７８又は第２の平面７９で反射し、液晶パネル８５に向けて進む。液晶パネル８５中の反射電極（画素電極）８７で反射された光は、再び導光板７３に向けて進み、第１の平面７８又は第２の平面７９を抜けて観察者側に進む。正規の画像が表示できる。
【０１２５】
上記の反射型液晶表示装置７０ｂにおいては、導光板７３（屈折率１．５のアクリル板）の裏面（液晶パネル８５側の面）と偏光板８１（屈折１．５のポリマー）との間には、低屈折率層（屈折率１．２から１．４程度）が両者に密着するように形成されており、空気は介在していない。光Ｌ−２１は反射電極８７でのみ反射されるので、図１３に基づき説明した白浮きやゴーストの影響が低減する。
【０１２６】
屈折率１．３４の層を設けた場合でコントラストの低下は約０．３％程度であり、図１３に示す反射型液晶表示装置のコントラストの低下（４％程度）に比べて非常に小さくできる。
【０１２７】
【表２】

表２に、低屈折率材料８９の屈折率と１界面当たりの反射率との関係を示す。表２に示すように、導光板と偏光板との間に、屈折率が１．０の媒体、すなわち空気が介在している場合には、１界面当たりの光の反射率は４％と大きいが、屈折率が１．４５と高い媒体を介在させると、１界面当たりの反射率は０．０３％にまで低減する。
【０１２８】
ところで、低屈折率材料と導光板との界面において光はＬ−２２（図１４）に示すように、導光板中において光が全反射する必要がある。
【０１２９】
【表３】

表３に、低屈折率材料の屈折率と界面で全反射するための臨界角（表面の法線から計った角度）との関係を示す。表３より、低屈折率材料の屈折率が低いほど、全反射を生じさせやすい（臨界角が小さい）ことがわかる。
【０１３０】
従って、表２の結果と表３の結果とを考慮すると、低屈折率材料の屈折率としては、ｎ＝１．２から１．４までの値であることが好ましいことがわかる。
【０１３１】
本実施の形態の具体的な反射型液晶表示装置の構造について、図１５及び図１６を参照して説明する。
【０１３２】
図１５は、本実施の形態による反射型液晶表示装置の断面図である。
【０１３３】
図１５に示すように、導光板７３の表面に単層のＡＲコート層９１が形成されている。導光板７３の裏面と偏光板８１の間には光学接着剤９２が配置され、導光板７３と偏光板８１とを接着している。
【０１３４】
ＡＲコート層９１には、例えば旭硝子社製のサイトップ（屈折率１．３４）が用いられる。ＡＲコート層９１の形成には、ディップコート法を用いることができるため、一般的な蒸着法やスパッタ法による膜形成法に比べて容易に膜形成ができる。光学接着剤９２は、一般的な屈折率１．５のものが用いられる。
【０１３５】
反射型液晶表示装置７０ｃにおける光学的反射面は、導光板７３−ＡＲコート層９１間とＡＲコート層９１−光学接着剤９２間になる。これらの光学的界面における屈折率は、それぞれ１．５と１．３４であり、表２に示すように、空気との界面と比べて１／１０以下の界面反射しか起こらない。加えて、表３より、屈折率１．３４の場合の全反射角（臨界角）は約６０度と大きく、導光板中で光を全反射させる条件もそれほど厳しくならない。
【０１３６】
光源７５から出射した光Ｌ−３０（Ｌ−３２）のうち反射電極８７で反射する正規な光Ｌ３１の割合が多くなる。尚、導光板の上面にもＡＲコート層９１を被覆するため、光量が増加する。単層のＡＲコートであれば、製造コストはそれほど高くならない。
【０１３７】
液晶パネルのみの場合のコントラストが２０程度、一般的な構造のフロントライトを適用した場合には、コントラストが約５であるのに対して、本実施例によるフロントライトを適用するとコントラストが１２と大きな値が得られた。
【０１３８】
図１６は、本実施の形態の変形例による反射型液晶表示装置の断面図である。
【０１３９】
図１６に示すように、導光板７３と偏光板８１との間にそれらの周囲にシール材９５が配されており、その間に、液状の低屈折率層９７が挟持されている。
【０１４０】
液状の低屈折率層９７としては、フロロシリコーンオイルが用いられる。例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のＦＳ１２６５−３００ｃｓを用いれば良い。この材料の屈折率は１．３８１である。その他、３Ｍ社製のフッ素系不活性液体であるフロリナート（屈折率１．２４から１．３０）や、純水（屈折率１．３８）、エチルアルコール（屈折率１．３５）を用いることもできる。
【０１４１】
反射型液晶表示装置７０ｄにおいても、光源７５から出射した光Ｌ４０（Ｌ４２）のうち反射電極８７で反射する光Ｌ４１の割合が多くなる。この反射型液晶表示装置を用いると、大きいコントラストを得ることができた。
【０１４２】
次に偏光板を用いない高分子分散型液晶表示装置について説明する。高分子分散型（ＰＤＬＣ）液晶を用いる液晶表示装置は、偏光板を用いる必要がないため、明るい表示を実現する可能性を秘めているが、高分子層により光の散乱性が小さい上に光の損失が大きいという問題がある。光の散乱性については、液晶層面に浅い凹凸をつけて増大させる技術が知られているが、正反射方向の散乱が増大して、液晶面に垂直に出射する光量はほとんど増えないという問題がある。
発明者は、液晶面の凹凸の度合いを大きくすることにより光の集光性を増加させる技術を提案した。このような技術を使用することにより、外光の入射方向に関係なく液晶で変調された画像光をほぼ垂直方向に集光させることができ、正面輝度の高い液晶表示装置を製造することができるであろう。
【０１４３】
発明者が先に提案した配向シートの原理及び動作について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は、配向シートの概略構造を示す図である。図１８は、配光角と光の強度との関係を示すグラフである。
【０１４４】
配光シート２００は、全面にわたって平坦な表面を有するベース部２０１と、ベース部２０１の一表面側に形成される配光制御部２０２とを有している。配光制御部２０２は、平坦な表面を有する平坦部２０２ａと、平坦部２０２ａからベース部２０１とは反対側に突出する多数の突出部２０２ｂとを有している。突出部２０２ｂは、平坦部２０２ａの外周を囲むように、例えば規則的に設けられている。突出部２０２ｂは先端に向けて幅が狭くなっている。配光シート２００への入射光２１１は、前述のように配光シート２００の表面に対する法線方向の光成分２１１ａと斜め方向の光成分２１１ｂとを有している。
【０１４５】
平坦部２０２ａから出射する光２１２のうち、突出部２０２ｂによって規定される所定の角度範囲（図では０からθ１１まで）内の光２１２ａのみが突出部２０２ｂよりも外まで出射される。θ１１よりも大きい角度を有する斜め光は、突出部２０２ｂにおいて散乱するか透過するか反射して広い角度範囲の光２１３が生成される。
【０１４６】
図１８に、図１７に示す光のうち、光２１２の光強度の角度分布をＤ２１２で示す。光２１３の光強度の角度分布をＤ２１３で示す。
【０１４７】
図１８に示すように、光２１２は−４０度から４０度の範囲の配光角を有している。光２１３は、−８０度から８０度にかけての広い範囲の配光角を有している。実際の出射光の配光角は、Ｄ２１２とＤ２１３とを加えたものとなる。突出部２０２ｂを設けることにより、配光角として−４０度から４０度の間の比較的垂直に近い光を主成分として出射させることができる。
【０１４８】
以上に説明した原理による配光シートを利用した散乱型液晶表示装置について以下に説明する。
【０１４９】
本発明の第４の実施の形態による散乱型液晶表示装置について、図１９から図２１までを参照して説明する。
【０１５０】
散乱型液晶表示装置の作製手順について説明する。図１９に示すように、まず、第１の透明ガラス基板３０１上に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）により形成される複数の透明画素電極３０３と黒色ポリイミド３０５とをフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。黒色ポリイミド３０５は、隣接する画素の透明画素電極３０３間に形成される。黒色ポリイミド３０５上に、バス電極３０７を形成する。バス電極３０７は、画素電極に信号電荷を送るための電極である。
【０１５１】
次いで第1の透明ガラス基板３０１上に、透明ポリイミド層３０８を形成する。透明ポリイミド層３０８は、透明画素電極３０３領域上に形成され、多数の突起を有する突起形成部３０８ａと、黒色ポリイミド３０５領域上に形成されている比較的平坦な上面を有する平端部３０８ｂとを有している。高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）の高分子は、整列した状態の液晶ドロップレット中の液晶分子とほぼ等しい屈折率を有しているのが好ましい。このようにすれば、光が界面で屈折せずにスムーズに進行する。また、透明ポリイミド層３０８は、高分子分散型液晶層中の液晶分子とほぼ等しい屈折率を有している好ましい。このようにすれば、上記の光が透明ポリイミド層中をもスムーズに進行できる。
【０１５２】
突起形成部３０８ａは、第1の透明ガラス基板３０１が配置されている方向から反対方向に向けて先が細くなっているやや円錐状の形状を多数有している。従って、突起形成部３０８ａに形成された突起の間に凹部３０８ｃが形成されている。凹部３０８は、第1の透明ガラス基板３０１に向けて、先が細くなっている。
突起は、一画素領域中に多数形成されている。
【０１５３】
平坦部３０８ｂは、透明ポリイミド層３０８及びバス電極３０７上にやや広い平坦な上面を有しており、バス電極３０７上に沿って画素領域ごとに区画する位置に形成されている。尚、バス電極３０７直下の黒色ポリイミド３０５は、第１の透明ガラス基板３０１から入射する入射光ｈνがバス電極３０７によって反射されるのを防止するために設けている。
【０１５４】
第２の透明ガラス基板３３１上の全面に共通電極３１５が形成され、その共通電極３１５の上に黒色ポリイミド層３１８が形成されている。
【０１５５】
第1の透明ガラス基板３０１と、第２の透明ガラス基板３１１とを透明画素電極３０３と共通電極３１５とが向き合うように配置し、基板３１０及び基板３１１を、例えばガラス基板の外周部に配置されたシール材（図示せず）により貼り合わせ、空セルを作製する。
【０１５６】
空セル内に、高分子マトリックス前駆体と液晶組成物とからなる高分子分散液晶材を注入する。高分子マトリックスを重合させることにより、高分子分散液晶層（以下「散乱型液晶層」という）ＥＭを形成した。
【０１５７】
尚、光散乱性を有する層を形成するためには、高分子に液晶ドロップレットを分散させた高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）のほかに、網目構造体の隙間に液晶を含浸させた構造物などを用いることができる。液晶自身の散乱性をスイッチできるものであっても良い。
【０１５８】
図２０（Ａ）から（Ｃ）までに散乱型液晶層の概略構造を示す。図２０（Ａ）は、散乱型液晶層ＥＭを散乱型液晶表示装置の側方からみた図である。図２０（Ｂ）は、散乱型液晶層ＥＭを図２０（Ａ）の下方からみた平面図である。図２０（Ｃ）は図２０（Ｂ）の変形例を示した平面図である。
【０１５９】
図２０（Ａ）に示すように、散乱型液晶層ＥＭは、多数の液晶ドロップレットＥＤの集合体により形成されている。本実施の形態においては、液晶組成物としてネマチック液晶組成物を用いた。高分子マトリックス前駆体として、アクリレート系のモノマーとオリゴマーの混合物を用いた。高分子マトリックスは、紫外線重合（重合開始材はチバガイギ社のダロキュア１１７３を使用）により形成した。
【０１６０】
尚、ネマチック液晶組成物の代わりにコレステリック液晶組成物やホメオトロピック液晶組成物など他の液晶組成物を使用することも可能である。アクリレート系のモノマーとオリゴマーの混合物の代わりに、メタクリレート系など他の高分子材料、液晶組成物に近い光学特性（特に屈折率楕円体）をもつ液晶高分子系などを用いることもできる。
【０１６１】
また、重合反応は加熱によって重合させることもでも可能である。但し、熱重合を用いると重合の進行が遅くなり、液晶ドロプレットの径が大きくなる傾向がある。従って、散乱性が良好で、かつ、微細な液晶ドロップレット（直径が１μｍ前後のもの）を、熱重合により再現性よく製造するためには、重合温度を低くするか、又は、材料の粘度を大きくするか、又は、温度分布を均一にする必要がある。熱重合による方法では、重合条件を厳密に維持する必要がある。
【０１６２】
さらに、高分子マトリックス前駆体として液晶組成物に近い光学特性（特に屈折率楕円体）をもつ液晶高分子系のモノマー及びオリゴマーを用いる場合には、基板に垂直方向に電界を印加して状態で光を照射することにより光重合反応を行う。
【０１６３】
図２０（Ａ）に示すように、本実施の形態による技術を用いると、多数の液晶ドロップレットＥＤが高分子マトリックスＥ１中に凝集している散乱型液晶層ＥＭを精度良く形成することができる。より詳細にみると、液晶ドロップレットＥＤ中に多数の液晶分子Ｅ２が内包されている。
【０１６４】
図１９と図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）とを参照すると、透明ポリイミド層３０８の突起形成部３０８ａの各突起の形状に沿って散乱型液晶層ＥＭが形成される。より詳細には、突起形成部３０８ａの各突起の先端部が散乱型液晶層ＥＭの凹部３５０に、透明ポリイミド層３０８の突起の基端部が散乱型液晶層ＥＭの凸部３５３に対応する。凹部３５０と凸部３５３との間に傾斜部３５５が形成される。このような凹凸部を形成する方法としては、例えば、以下の２つの方法のうちのいずれかを用いることができる。
【０１６５】
先ず、基板上に均一屈折率層を形成し、次いで、フォトレジストを塗布する。フォトレジストを所望の形状にパターニングした後、均一屈折率層をエッチングして凹凸を形成する。次いで、空セルを形成するためのパネル化工程を行い、例えば光重合性のモノマー液晶の混合物を空セル内に注入する。光重合を行うことにより凹凸形状を有する散乱型液晶層を備えた液晶パネルを形成することができる。
【０１６６】
別の方法としては、まず、揮発性の液体中に微粒子状の液晶を混ぜて液状物を形成する。次いで、この液状物を基板上に塗布した後、この液状物中から揮発成分を蒸発させると、表面に凹凸が形成される。粘土の低い揮発性の液体を使用し、電界を印加しつつ液体を蒸発させると、凹凸の差（振幅：Ｈ）が大きくなる。この方法では、液晶層を凹凸にすることができる。
【０１６７】
散乱型液晶層ＥＭの凹部と凸部との間の振幅Ｈと、凹部と凸部との間のピッチＰとの関係は、概ねＨがＰの０．５倍、或いはそれ以上であることが好ましい。
【０１６８】
尚、散乱型液晶層ＥＭの凹凸の形状は、図２０に示すように表面が略サインカーブを描くような形状の他にも、例えば、断面が矩形の突出部を有する形状、断面が三角形の突出部を有する形状、などを用いることもできる。凹凸形状を有していれば、特に断面の形状は限定されない。
【０１６９】
また、液晶を分散させた光硬化性材料を基板上に塗布し、光硬化性材料の上面に、表面に凹凸の形状を有する型を当てる方法で凹凸を形成することも可能である。フォトリソグラフィ技術とエッチング（オーバーエッチング）の技術を用いて凹凸を形成しても良い。
【０１７０】
尚、図２０（Ｃ）に示すように、高分子液晶層ＥＭは、凹部３５０が円錐の表面に沿う形状を有し、複数配置された凹部３５０の周囲に凸部３５３が形成される構造を有していても良い。
【０１７１】
図１９に示す液晶表示装置Ｆの共通電極３１５と透明画素電極３０３との間の距離は、およそ２０μｍ（散乱液晶領域ＥＭの厚さは、薄いところで１０μｍ程度、厚いところでは２０μｍ程度であり、凹凸形状の凹部と凸部との間のピッチはおよそ１０μｍ程度）である。透明画素電極３０３と共通電極３１５の間に印加される印加電圧を２０Ｖ以内にすれば装置が正常に動作することがわかった。
【０１７２】
以上のようにして製造した反射型液晶表示装置の動作原理について図２１を参照して説明する。
【０１７３】
図２１は図１９に対応する図である。
【０１７４】
図２１に示す散乱型液晶表示装置Ｆには、簡単のため第１の画素３２０ａと第２の画素３２０ｂとの２つの画素のみが示されている。透明画素電極３０３と共通電極３１５との間には、両電極３０３、３１５間に電圧を印加するための電圧印加手段３２３が設けられている。電圧印加手段３２３は、交流電源３２５とスイッチ３２７とを備えている。さらに、第１の透明ガラス基板３０１の裏面側から光（ｈｖ）を入射させるためのフロント照明系３４０を備えている。フロント照明系３４０は、第1の透明ガラス基板３０１に平行に配置された導光板３４１と、導光板３４１の一端面に配置された光源３４３ａと反射カバー３４３ｂとを備えている。
【０１７５】
フロント照明系３４０を用いて第１の透明ガラス基板３０１の裏面側から光（ｈｖ）を入射させる。入射光ｈｖは、第1の透明ガラス基板３０１側から散乱液晶領域ＥＭ中に入射する。第２の画素３２０ｂに示すように、スイッチ３２７をオンすると、透明画素電極３０３と共通電極３１５との間に電界が印加される。液晶ドロップレット中の液晶分子Ｅ２は基板面に対して概ね鉛直に配列する。入射光ｈｖは散乱されずに共通電極３１５上の黒色ポリイミド３１８に吸収され、第２の画素３２０ｂは黒表示となる。
【０１７６】
第１の画素３２０ａに示すようにスイッチ３２７をオフすると、透明画素電極３０３と共通電極３１５との間に電界が印加されない。液晶分子Ｅ２は液晶ドロプレットＥＤと高分子マトリックスＥ２の境界面において、垂直または平行に配列する。例えば液晶分子Ｅ２がネマチック液晶の場合には境界面に平行に配列し、液晶分子Ｅ２がホメオトロピック液晶の場合には、境界面に垂直に配列する。いずれの配列においても、入射光ｈｖは上記境界面付近において散乱する。散乱光ＳＬの大部分は、反射される。反射されて戻ってくる反射光ＥＬは、再び第１の透明ガラス基板３０１を透過し、観視者の目に入る。従って第１の画素３２０ａは白表示になる。散乱光ＳＬは、散乱型液晶層ＥＭの形状効果、すなわち、図１７及び図１８を参照して説明した上述の原理に基づき、基板に鉛直な方向を主成分とする光に変換されるので、出射光の垂直方向の輝度が高まる。すなわち、上記の散乱反射の過程において、散乱反射光は、図２０に示すような凹凸形状を有する散乱型液晶層ＥＭの谷部３５０から出射する確率が高くなり、かつ、凸部３０８の山部３５３と谷部３５０との間の斜面３５５から出射する光は、基板３０１面に対して垂直方向に近い光はそのまま出射し、基板３０１面に対して垂直から遠い角度（水平に近い角度）の光は隣接する凸部３０８の液晶ドロップレットＥＤの領域に再び侵入して散乱される。この過程が連続する結果として、第１の透明ガラス基板３０１からの出射光ＥＬは基板面に対して垂直方向の光の輝度が高くなる。
【０１７７】
以上説明した通り、本実施の形態による散乱型液晶表示装置においては、外光がいかなる方向から入射しても、原理的にほぼ垂直な方向に集光される。
【０１７８】
尚、散乱型液晶層ＥＭのバインダである高分子マトリックスと、その凹凸形状を平坦化するための透明ポリイミド層３０８との屈折率の差が小さい方が望ましい。両者の間の屈折率の差が大きいと、透明画素電極と共通電極との間に電圧を印加した際に、高分子マトリックスと透明ポリイミド層との境界の凹凸面で光が散乱される。光が黒色ポリイミド層（吸収）３１８に到達せずに観視者側（表示光の出射側）に散乱反射される確率が高まり、コントラスト低下の原因になる。
【０１７９】
液晶ドロップレットの密度、実効的な屈折率、大きさなどを調整することにより、光の散乱機能を調整することができる。特に、液晶ドロップレットの直径が５μｍ程度かそれ以下の場合には、上述のようにドロップレットの散乱特性が顕著になり、反射型液晶表示装置から出射される光の光量が増加する。
【０１８０】
尚、液晶ドロップレットの直径を１μｍ以下にすると、可視光の波長と液晶ドロップレットの直径とが同程度になる。従って、光の散乱現象における波長依存性が大きくなる。直径の異なる液晶ドロップレットを混合して液晶層を形成することにより、表示における色ムラが低減する。
【０１８１】
以上、説明したように、本実施の形態による散乱型液晶表示装置においては、出射光が基板面に垂直な方向に集光される。液晶パネルの観視者は散乱型液晶表示装置をほぼ垂直に見ることができるため、表示が明るくなる。
【０１８２】
従って、本実施の形態による散乱型液晶表示装置においては、入射光を基板面に対して垂直な方向に光を修正することにより、一般的な散乱型液晶表示装置の数倍から数十倍の明るい表示を実現できる。
【０１８３】
また、前述のような集光効果を与える光散乱性液晶として、高分子に液晶ドロプレットを分散した高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、網目構造体の隙間に液晶を含浸させた構造物などが可能である。液晶自身の散乱性がスイッチできるものであっても良い。
【０１８４】
次に、本発明の第４の実施の形態の第１変形例による散乱型液晶表示装置について、図２２を参照して説明する。
【０１８５】
図２２に示す散乱型液晶表示装置は、図１９に示す散乱型液晶表示装置とほぼ同じ構造を有しているが、入射光が共通電極が形成されている基板側から入る構造となっている点で異なる。
【０１８６】
図２２に示すように、まず、第１の透明ガラス基板４０１上に、画素領域を確定する黒色ポリイミド４０７を形成する。黒色ポリイミド４０７は、隣接する画素領域間に形成される。その上に、例えばＩＴＯにより形成される透明共通電極４２７を形成する。次いで第1の透明ガラス基板４０１上に、透明ポリイミド層４０８を形成する。透明ポリイミド層４０８は、黒色ポリイミド層４０７領域上に形成されている平端部４０８ｂとそれ以外の領域に形成され多数の突起を有する突起形成部４０８ａとを有している。突起形成部４０８ａに形成される突起は、第1の透明ガラス基板４０１が配置されている方向から反対方向に向けて先が細くなっている。
【０１８７】
第２のガラス基板４１１上（図では下）の画素領域の隙間にバス電極４０７を形成する。バス電極４０７間に隙間を空けて画素電極４０３を多数形成する。その上に黒色ポリイミド層４１８を全面に形成する。
【０１８８】
第1の透明ガラス基板４０１と、第２の透明ガラス基板４１１とを透明画素電極４０３と共通電極４１５とが向き合うように配置し、基板４０１及び基板４１１が、例えばガラス基板の外周部に配置されたシールＳにより貼り合わせ、空セルを作製した。次いで、高分子マトリックスによって多数の液晶ドロップレットが分散された分散型液晶層ＥＭを形成する。
【０１８９】
図２２に示す反射型液晶表示装置においては、共通電極４２７が形成されている第１のガラス基板４０１の裏面（第２のガラス基板４１１と反対側）から光を入射させる。反射型液晶表示装置の動作は、図２１に示す反射型液晶表示装置の動作と基本的に同じである。
【０１９０】
図２３は、本発明の第４の実施の形態による反射型液晶表示装置又はその変形例による反射型液晶表示装置を用いて表示装置を形成した場合の全体構造を示す概略図である。
【０１９１】
図２３に示すように、表示装置Ｈは、液晶パネルＦとフロント照明装置３４０とを有している。
【０１９２】
液晶パネルＦは、図１９又は図２２に示す液晶パネルの主要部のみを示している。他の構成は図１９又は図２２に示す構成と同様である。
【０１９３】
図２３に示すように、液晶パネルＦは、光の吸収層３１８とその上に形成され上面に凹凸を有する散乱型液晶層ＥＭと、その上に形成され凹凸を平坦化する透明樹脂層３０８ａと、を有している。図２３に示す液晶パネルＦは、図１９又は図２２に示す液晶パネルとは上下が反対に描かれている。液晶パネルＦの上にギャップ部Ｇを有してフロント照明装置３４０が配置されている。フロント照明装置３４０は、例えばアクリル製の導光板３４１と、その一端面に配置される発光源３４３とを有している。光源３４３は、冷陰極管（発光素子）３４３ａとリフレクタ３４３ｂとを有している。
【０１９４】
導光板３４１から出射した光ｈνは、液晶パネルＦ内に入射する。液晶パネルＦの上面から入射した光は、透明樹脂膜３０８ａを通って散乱型液晶層ＥＭ中に入射する。ところで、フロント照明装置３４０から散乱型液晶層ＥＭ中に入射する光および外光は、液晶パネルＦの表面の法線から０度から４２度傾いた光が液晶層に入射する。このような光ｈνが散乱型液晶層ＥＭ中において散乱されると、液晶パネルＦの表面の法線にほぼ平行な光を主成分とする反射光となる。従って、一般的な散乱型液晶層を有する反射型液晶表示装置の場合に比べて垂直方向から見た場合に数倍から数十倍程度明るい表示が可能となる。
【０１９５】
本実施の形態による反射型液晶表示装置においては、出射光が基板面に垂直な方向に集まる。液晶パネルの観視者は反射型液晶表示装置をほぼ垂直に見るため、表示が明るくなる。
【０１９６】
次に、上記の実施の形態による分散型液晶層を走査型バックライトに適用した例について説明する。
【０１９７】
従来から液晶表示装置等のバックライトとして用いられている装置は、フレーム期間中、点灯しつづける必要があった。従って、液晶表示装置に動画を表示させた場合に、画像の輪郭がぼけるように見えることがあった。このような現象を防止するためには、（１）フレーム期間中の所定の時間だけ、液晶表示素子を黒表示にする、いわゆる光シャッタを用いる方法、（２）フレーム期間中の所定の時間部分だけ、サイドライト型バックライトを消灯する方法、（３）液晶の直下に多数の冷陰極管を所定の間隔で並列に配置した構造を有するバックライト（直下型バックライト）において、フレーム期間中に冷陰極管を一端側から順番に点灯した後、消灯していく工程を繰り返す方法などが既に考案されている。
【０１９８】
しかしながら、（１）の方法では、液晶の応答速度は遅いため、十分な効果を得ることができない。（２）の方法では、液晶表示装置の画素が上側から順番に書き込まれるのに対して、画素全面が一度に消灯、点灯するため効果の無い画素領域が存在すること、輝度むらが生じやすいなどの問題が生じている。（３）の方法は、冷陰極管の数を多くすると製造コストが上がり、また消費電力も大きくなる点、装置が大型化してしまう点などの問題があった。
【０１９９】
そこで、発明者は、上記第６の実施の形態による反射型液晶表示装置において適用された凹凸を有する散乱型液晶層をスキャン型バックライトに適用することを思い付いた。
【０２００】
以下、散乱型液晶層を適用したスキャン型バックライトの原理について図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）を参照して説明する。
【０２０１】
図２４（Ａ）は、スキャン型バックライトの概略構成を示す図である。図２４（Ｂ）は、スキャン型バックライトの動作原理を示す図である。
【０２０２】
図２４（Ａ）に示すように、スキャン型バックライトＳＢ１は、電極３１１と、その上に形成され表面に凹凸を有する散乱型液晶層ＥＭと、その上に形成された平坦化透明樹脂層３０８と、その上に形成された透明電極３０３とを含む板状体である。電極３１１と散乱型液晶層ＥＭとの間には、空気層又は反射層Ｇ１が形成されている。透明樹脂層３０８と透明電極３０３との間には、空気層又は反射層Ｇ２が形成されている。板状体の一端面には、光源（発光素子）４０１ａと反射板４０１ｂとを含むサイド照明系４０１が配置されている。透明電極３０３の上方には、被照射体、例えば液晶パネルＦが配置されていても良い。電極３１１は、例えば一方が紙面の表側から裏側に向けて延びる帯状の電極の組（図では５つの電極に分割されている）で構成され、一部領域にのみ電圧を印加しない電圧無印加領域が形成できる。尚、平坦化透明樹脂層３０８は、散乱型液晶層ＥＭとほぼ同じ屈折率を有しているのが好ましい。
【０２０３】
図２４（Ｂ）に示すように、電圧印加領域ＶＡでは、散乱型液晶層ＥＭ中の液晶分子が、例えば液晶の長軸が基板の法線に平行になるように並ぶ。サイドライト４０１から入射した光ｈｖは、散乱型液晶層ＥＭ中において散乱されない。従って、観察者側（図２４において上側）には光が出射せず、この領域ＶＡの液晶パネルＦは黒表示となる。サイドライトの代わりにバックライトＢＬを配置した場合には、電圧印加領域ＶＡが照明領域となる。
【０２０４】
一方、電圧無印加領域ＶＮにおいては、光ｈｖが散乱型液晶層ＥＭ中において散乱される。光ｈνは観察者側に出射する。従って、この領域ＶＮの液晶パネルＦは白表示となる。サイドライトの代わりにバックライトＢＬを配置した場合には、電圧無印加領域ＶＮが非照明領域となる。
【０２０５】
上記スキャン型バックライトＳＢ１をバックライトとする液晶表示装置を形成する場合には、液晶パネルＦとしては、多岐にわたる構造のものを適用することができる。
【０２０６】
上記スキャン型バックライト及びそれを用いた表示装置に関して具体的に説明する。
【０２０７】
本発明の第５の実施の形態によるスキャン型バックライトについて図２５及び図２６を参照して説明する。
【０２０８】
図２５は，スキャン型バックライトの構造を示す断面図である。図２６は、スキャン型バックライトを走査するのに用いる走査線駆動回路を含むスキャン型バックライトの概略構成を示す平面図である。
【０２０９】
図２５に示すように、スキャン型バックライトＳＢ１は、基板３１１と、その上に形成された共通電極３１５とその上に形成されたフッ素系液体層３０９ｂと、その上に形成され表面に凹凸を有する散乱型液晶層ＥＭと透明ポリイミド層３０８とを含む。透明基板３０１が、基板３１１と対向して配置されており、透明基板３０１の下面には、多数の透明電極３０３が形成されている。透明電極３０３は、例えば紙面の手前側から奥側に向けて延びる帯状の電極である。透明電極３０３の間には、画素領域を画定するように黒色ポリイミド層３０５とその上に形成されるバス電極３０７とが形成されている。その上には、フッ素系液体層３０９ａが形成されている。
【０２１０】
液状のフッ素液体層３０９ａ中には、柱状部材やビーズが配置されている。これらの部材を用いれば、散乱型液晶層ＥＭと透明ポリイミド層３０８との間の所定のスペースを保持することができる。
【０２１１】
基板３１１と透明基板３０１の間に、透明ポリイミド３０８が上記凹凸を平坦にするように形成されている。フッ素系液体層３０９ａ及び３０９ｂは、例えば３Ｍ社製のフロリナートＦＣ４０を用いるのが好ましい。尚、フッ素系液体層の代わりにフッ素ポリマー層を用いても良い。フッ素ポリマー層としては、旭硝子社製のサイトップを用いることができる。これらの材料は、いずれもその屈折率が１．３程度であり、散乱型液晶層と均一な屈折率を有する透明ポリイミド３０８（屈折率１．５以上）とにより形成される基板内部の領域内に光を導くには十分な条件を有している。
【０２１２】
液晶層を構成する組成物は、例えばネマチック液晶組成物を用いるとともに、高分子マトリックス前駆体および均一屈折率領域の材料として、液晶組成物に近い光学特性（屈折率楕円体）を有する液晶高分子を構成することができる材料、例えばネマチック液晶組成物に近い組成の側鎖を有するメタクリレート系モノマー及びオリゴマーの混合物を用いることができる。
【０２１３】
図２６は、スキャン型バックライトＳＢ１に含まれる帯状の透明電極３０３と、これを走査するための走査線駆動回路Ｃ１との配置を示す平面図である。図２５は図２６のＸＸＶ−ＸＸＶ線断面図に相当する。図２６に示すように、スキャン型バックライトＳＢ１には、行方向に延びるｎ本の透明電極３０３が形成されている。これらの透明電極は走査線駆動回路Ｃ１により駆動される。
【０２１４】
走査線駆動回路Ｃ１は、例えば各電極に電流端子のうちの１つであるドレイン端子Ｄが接続されたトランジスタＴｒを含む。他方の電流端子であるソース端子Ｓには、所定の電圧が印加されている。走査回路Ｃ１１により各トランジスタＴｒの制御端子であるゲート端子Ｇに電圧を印加してトランジスタＴｒをオンしておき、１本の透明電極に接続されるトランジスタＴｒのゲート端子Ｇにのみトランジスタをオフする電圧を印加すれば、その透明電極のみに電圧が印加されなくなる。オフするトランジスタを順次変えていけば、電圧が印加されない透明電極３０３を順次走査することができる。
【０２１５】
他の方法としては、トランジスタを用いずに、ＳＴＮ液晶の場合と同様に単にスイッチを設けておき、このスイッチを順次開閉する方法を用いても良い。対向電極には、常に電圧Ｖを印加しておく。（ｎ−１）本のライン電極（走査線）には常に０Ｖが印加され、残る１本のライン電極に対しては、１／ｎフレームだけＶ（ｖｏｌｔ）の電圧を印加すると、この１本の電極に対応する領域の液晶層には実効的な電圧が印加されず、この領域を非電圧印加領域とすることができる。対向電極に電圧Ｖを印加しておく上記の方式は、ライン電極を形成する場合の他に、例えばアクティブマトリックス型の駆動方式にも適用可能である。
【０２１６】
上記の装置をアクティブマトリックス型として用いることもできる。図２７は、図２５に示す装置を液晶表示装置として用いた場合の構造を示す平面図である。
【０２１７】
図２７は、アクティブマトリックス型液晶表示装置の回路構成例を示す概略的な等価回路図である。
【０２１８】
アクティブマトリックス型液晶表示装置は、横長の長方形の形状を有する表示部８１０と、表示部８１０の周辺に配置される走査線駆動回路Ｃ１と信号線駆動回路Ｃ２を含む周辺回路部Ｃとを含む。
【０２１９】
多数の信号線８１１が、表示部８１０の領域内において列方向に延びている。各信号線８１１により、例えばＲＧＢ等のカラー画像情報を伝達することもできる。多数の走査線８１５が、表示部８１０の領域内において行方向に延びている。各走査線８１５は、対応する行の画素を選択する。信号線８１１と走査線８１５との各交点に画素８２１が配置される。表示部８１０全体には、多数の画素がマトリックス状に配置されている。画素ＴＦＴはシングルゲートＴＦＴを用いている。
【０２２０】
画素ＴＦＴ８２５のソース電極Ｓは、信号線８１１と接続されている。画素ＴＦＴ８２５のゲート電極Ｇは、走査線８１５と接続されている。画素ＴＦＴ８２５のドレイン電極Ｄには、液晶セル８２３と蓄積容量８２７とが並列に接続されている。
【０２２１】
画素８２１に含まれる蓄積容量８２７は、対応する走査線の選択時間に、信号線８１１から注入された信号電荷を受け、次の選択時間まで蓄積する。蓄積容量８２７は、必要に応じて設けられる。蓄積容量８２７を設けない場合、例えば画素ＴＦＴ８２５がリークすると画素電極の電圧が容易に変化してしまう。蓄積容量８２７は、蓄積された電圧を保持するのに有効である。
【０２２２】
次に、本発明の第５の実施の形態の第１変形例によるスキャン型バックライトについて図２８を参照して説明する。
【０２２３】
図２８に示すスキャン型バックライトＳＢ２は、基板３１１側に透明電極３０３とバス電極３０７とが形成され、透明基板３０５側に共通電極３１５が形成されている点で図２５に示すスキャン型バックライトＳＢ１と異なる。その他の構成はほぼ同じであるので、説明は省略する。
【０２２４】
図２８に示す構造を用いても、上述のスキャン型バックライトや液晶表示装置を形成することができる。
【０２２５】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【０２２６】
尚、本願明細書に記載されている発明に関して、特許請求の範囲に記載した発明と併せて、以下に付記する発明についても抽出可能である。
【０２２７】
（付記１）反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板内を伝播する光の主方向の前記反射型液晶パネル上への射影と前記偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置。（１）
（付記２）反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板内を伝播しつつ前記導光板から前記偏光板に向けて出射する光の主方向の前記反射型液晶パネル上への射影と前記偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が、０度よりも大きく、かつ、４０度以下である反射型液晶表示装置。（２）
（付記３）反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記光源から出射され前記導光板内を伝播しつつ前記導光板から前記偏光板に向けて出射する光の主偏光の方向の前記反射型液晶パネル上への射影と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置。（３）
（付記４）反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、前記反射型液晶パネルに入射する光の主偏光の方向の前記反射型液晶パネル上への射影の方向と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置。（４）
（付記５）前記主偏光は、Ｐ偏光又はＳ偏光である付記３又は４に記載の反射型液晶表示装置。
（付記６）前記導光板が、前記液晶パネルに対して前記光源に近づくにしたがって前記液晶パネルの表面から遠ざかるように傾斜可能とされている付記１から５までのいずれか１に記載の反射型液晶表示装置。
（付記７）さらに、前記導光板と前記偏光板との間に設けられた位相差板を含み、前記位相差板の光学軸が、前記射影と前記吸収軸との成す角のうち小さい方の角度と９０度との間に配置される付記１から６までのいずれか１に記載の反射型液晶表示装置。
（付記８）前記位相差板が、半波長板である付記７に記載の反射型液晶表示装置。
（付記９）導光板と、該導光板の側面に配置される光源とを備えた照明装置であって、前記導光板の平坦な一表面に、該一表面から第１の角度で立ち上がる第１の傾斜面と、該第１の傾斜面と隣接して形成され前記第１の角度よりも大きな第２の角度で立ち上がる第２の傾斜面と、により形成される凸部を複数備えており、前記第２の傾斜面上に光を透過しない遮光層が設置されていることを特徴とする照明装置。（５）
（付記１０）前記傾斜面上に形成された遮光層と、前記第２の傾斜面の間に、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層が形成されていることを特徴とする付記９に記載の照明装置。
（付記１１）前記遮光層が、反射層であることを特徴とする付記９又付記１０に記載の照明装置。
（付記１２）前記遮光層が光吸収層であることを特徴とする付記１１に記載の照明装置。
（付記１３）前記遮光層が、前記第２の傾斜面の反射層と、その上に配置される吸収層とを含むことを特徴とする付記９又は付記１０に記載の照明装置。
（付記１４）平坦な一表面に、該一表面から第１の角度で立ち上がる第１の傾斜面と、該第１の傾斜面と隣接して形成され前記第１の角度よりも大きな第２の角度で立ち上がる第２の傾斜面と、により形成される凸部を複数備えた導光板と、該導光板の側面に配置される光源と、を備えた照明装置と、前記一表面と反対側の表面に対向配置される反射型液晶パネルと、前記導光板と前記反射型液晶パネルとの間に配置された偏光板と、該偏光板と前記導光板との間に形成され前記導光板よりも屈折率の低い低屈折率層とを含む反射型液晶表示装置。（６）
（付記１５）前記低屈折率層は、フッ素系樹脂又はフッ素系液体であることを特徴とする付記１０から１４までのいずれか１項に記載の反射型液晶表示装置。
（付記１６）透明な第１の基板と、該第１の基板上に形成された第１の電極と、第２の電極が形成され、光吸収能を備えた第２の基板と、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向するように前記第１の基板と前記第２の基板とを配置した状態で前記第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、両基板間に挟持され前記均一屈折率層との間に界面を形成する液晶層と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを含み、前記界面の凹凸の振幅Ｈが、該凹凸のピッチＰの０．５倍以上である反射型液晶表示装置。（７）
（付記１７）前記液晶層が、多数の液晶分子を含む液晶塊を高分子中に分散させた高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）である付記１６に記載反射型液晶表示装置。
（付記１８）前記均一屈折率層が、整列した液晶塊の液晶分子と略等しい屈折率異方性を有する付記１６に記載の反射型液晶表示装置。
（付記１９）さらに、前記第１の基板に近接して設けられた照明装置を含む
付記１６から１８までのいずれか１に記載の反射型液晶表示装置。
（付記２０）透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、該均一屈折率層上に形成され、該均一屈折率層との間に界面を形成するとともに、印加電圧を変化させることにより光散乱性を変化させることができる散乱型液晶層と、該散乱型液晶層上に形成される第２電極と、を含む板状部材と、該板状部材の一端に配置される発光素子と、を含む照明装置。（８）
（付記２１）前記第１の電極又は前記第２の電極のうちの少なくともいずれか一方は、平行に配置された複数のライン状電極を含み、前記電圧印加手段は、複数の前記ライン状電極のうちのいずれかを順次選択して電圧を印加しない状態にする選択回路を含む付記２０に記載の照明装置。
（付記２２）前記第１の電極と前記散乱型液晶層又は前記均一屈折率層との間に、前記均一屈折率層よりも低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている
付記２０又は２１に記載の照明装置。
（付記２３）透明な第１の基板と、該第１の基板上に形成された透明な第１の電極と、該第１の電極上に形成され、表面に凹凸を有し、ほぼ均一な屈折率を有する均一屈折率層と、該均一屈折率層上に形成され、該均一屈折率層との間に界面を形成するとともに、印加電圧を変化させることにより光散乱性を変化させることができる散乱型液晶層と、第２の基板と、該第２の基板上に設けられ、前記散乱型液晶層と接して形成される第２電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することができる電圧印加手段とを含み、前記第１又は第２の電極のうちのいずれか一方が画素領域ごとに区画されている液晶パネルと、該液晶パネルと対向して配置される板状部材と、該板状部材の一端に配置される発光素子とを含む照明装置と、を含む液晶表示装置。（９）
（付記２４）前記第１の電極と前記散乱型液晶層又は前記均一屈折率層との間に、前記均一屈折率層よりも低い屈折率を有する低屈折率層が形成されている付記２３に記載の液晶表示装置。
【０２２８】
【発明の効果】
ＰＤＬＣ方式や偏光板組み合わせ方式による液晶表示装置において、輝度を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）は、偏光板組み合わせ方式を用いた反射型液晶表示装置の斜視図であり、図１（Ｂ）は、導光板からの出射光の偏光方向と光量との関係を示す図である。
【図２】 図２（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態による反射型液晶表示装置の構造を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、反射型液晶表示装置を上から見た場合の、偏光板の吸収軸と偏光板に入射する光の射影との位置関係を示す図であり、図２（Ｃ）は、反射型液晶表示装置を側方から見た場合の構造を示す図である。
【図３】 反射型液晶表示装置に含まれる液晶パネルの構造を示す断面図である。
【図４】 本発明の第１の実施の形態の第１変形例による反射型液晶表示装置の構造を示し、図４（Ａ）から図４（Ｃ）までは、図２（Ａ）から図２（Ｃ）までに対応する図である。
【図５】 反射型液晶パネルへの光の入射角度と輝度及びコントラストの関係を示す図である。
【図６】 図６（Ａ）から図６（Ｄ）までは、本発明の第１の実施の形態による反射型液晶表示装置をノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に適用した構造を示す図である。
【図７】 図７（Ｅ）から図７（Ｇ）までは、本発明の第１の実施の形態による反射型液晶表示装置をノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）に適用した構造を示す図である。
【図８】 本発明の第１の実施の形態の第２変形例による反射型液晶表示装置の構造を示し、図８（Ａ）から図８（Ｃ）までは、図２（Ａ）から図２（Ｃ）までに対応する図である。
【図９】 本発明の第１の実施の形態の第３変形例による反射型液晶表示装置の構造を示し、図９（Ａ）から図９（Ｃ）までは、図２（Ａ）から図２（Ｃ）までに対応する図である。
【図１０】 一般的なプリズム型導光板の構造を示す図である。
【図１１】 本発明の第２の実施の形態による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図１２】 本発明の第２の実施の形態の変形例による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図１３】 本発明の第３の実施の形態による反射型液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。
【図１４】 反射型液晶表示装置の一原理を示す図である。
【図１５】 本発明の第３の実施の形態による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図１６】 本発明の第３の実施の形態の変形例による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図１７】 配光シートの構造を示す図である。
【図１８】 図１７に示す配光シートを用いた場合の配光角と光の強度との関係を示す図である。
【図１９】 本発明の第４の実施の形態による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図２０】 散乱型液晶層の概略構造を示す図であり、図２０（Ａ）は散乱型液層層の側面図、図２０（Ｂ）は平面図、図２０（Ｃ）は図２０（Ｂ）の変形例による液晶層の平面図である。
【図２１】 図１９に示す反射型液晶表示装置の動作原理を説明するための図である。
【図２２】 本発明の第４の実施の形態の第１変形例による反射型液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図２３】 本発明の第４の実施の形態の第１実施例及び第２実施例による反射型液晶表示装置を用いた表示装置全体の構造を示す図である。
【図２４】 図２４（Ａ）及び（Ｂ）は、スキャン型バックライトの原理について示す図である。
【図２５】 本発明の第５の実施の形態によるスキャン型バックライトの構造を示す断面図である。
【図２６】 本発明の第５の実施の形態によるスキャン型バックライトの構造を示す平面図である。
【図２７】 アクティブマトリックス型液晶表示装置の回路図である。
【図２８】 本発明の第５の実施の形態の変形例によるスキャン型バックライトの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 導光板
３ 偏光板
５ 液晶パネル
７ 照明装置
４８ 第１の傾斜面
４９ 第２の傾斜面
６２ 位相差板
８１ 低屈折率層
９１ ＡＲコート層
ＥＤ 液晶ドロップレット
Ｅ１ 高分子マトリックス
ＥＭ 散乱型液晶層
Ｅ２ 液晶分子
３０８ 透明ポリイミド層
３０８ａ 突起形成部
３５０ 凹部
３５３ 凸部
３５５ 傾斜部

Claims (2)

1. 反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、
   前記光源から出射され前記導光板の側面より入射されて導光板内を伝播しつつ前記導光板から前記偏光板に向けて出射するＰ偏光の前記反射型液晶パネル上への射影と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置。
2. 反射型液晶パネルと、該反射型液晶パネルの上に設けられた導光板と、前記反射型液晶パネルの液晶層と前記導光板との間に配された偏光板と、前記導光板の側面に配置される光源とを備え、
   前記反射型液晶パネルに入射するＰ偏光の前記反射型液晶パネル上への射影の方向と、偏光板の吸収軸との成す小さい方の角度が５０度以上である反射型液晶表示装置。

Images