JPH10232624A - 反射型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 干渉反射方式の反射型表示装置において、簡
単な方法により視野角を確実に拡大できるようにする。 【解決手段】 干渉反射方式の反射型表示素子１０のそ
れぞれの画素Ｐに対してプリズム２０を、その底面を接
着剤３０によって反射型表示素子１０の画素面に密着さ
せるように配置する。プリズム２０の一面２１を外光１
を取り入れる入射面とし、他の一面２２を画素Ｐからの
反射光３が射出される観察面とする。観察面２２の近傍
には光散乱体２７を設ける。入射面２１には反射防止膜
を形成することが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射型表示装
置、特に干渉反射方式の反射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、視野角依存性が大き
く、観察方向によって表示品位が大きく変化する。そこ
で、液晶表示装置などの視野角依存性が大きい表示装置
の視野角を改善するために、種々の方法が考えられてい
る。

【０００３】例えば、特開平７−４３７０３号、特開平
７−４３７０４号、特開平７−１２０７４３号には、Ｔ
Ｎ方式やＳＴＮ方式などの液晶表示装置において、表示
素子の観察面側にマイクロレンズアレイシートを装着す
ることによって視野角を拡大することが示されている。

【０００４】また、特開平５−４５６４４号、特開平５
−６１０３２号、特開平５−６１０３３号には、同様に
ＴＮ方式やＳＴＮ方式などの液晶表示装置において、ア
クリル樹脂などからなる多数の透明薄板を重ね合わせた
視野角拡大板を表示素子の表示面側に配置することによ
って視野角を拡大することが示されている。

【０００５】ところで、小型情報機器や携帯情報端末な
どには、バックライトのような専用の光源を必要とせ
ず、消費電力が少ないとともに、薄型軽量に構成できる
反射型表示装置が使用されている。そして、この反射型
表示装置として、最近、干渉反射方式の反射型表示素子
（調光素子）を利用したものが注目されている。

【０００６】干渉反射方式の反射型表示素子は、素子内
の屈折率の周期的な変化を利用したもので、米国特許第
４，９３８，５６８号明細書、特開平４−３５５４２４
号、ＳＩＤ９５Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ２６７、ＥｕｒｏＤｉ
ｓｐｌａｙ’９３，ｐ１０９などに示されているよう
に、以下のような方法によって得ることができる。

【０００７】例えば、正の誘電異方性を有するネマティ
ック液晶に対して光重合性モノマーおよび光重合開始剤
や増感剤などを混合した混合液を、それぞれ電極を形成
した一対の透明基板を所定間隔で対向させたセル内に注
入して、セルを封止し、単一のレーザ光を二分して、セ
ルに照射する。

【０００８】このとき、レーザ光のコヒーレンス性によ
り、二分されたレーザ光の間で干渉を生じて、混合液中
に光電場の強弱を生じ、空間的に電場の強い部分で光重
合を生じて、高分子リッチな部分が形成され、その高分
子リッチな部分の間には、液晶リッチな部分が形成され
て、セル中にレーザ光の波長オーダーの縞状の屈折率分
布を生じる。

【０００９】この場合、液晶は０．１μｍ以下の球状ド
ロップレットとなって、その部分の屈折率が周囲の高分
子リッチな部分の屈折率とは異なるようになるため、セ
ル中に屈折率の周期的な変化の構造が形成される。そし
て、液晶ドロップレット部分では液晶ディレクタがラン
ダムな方向を向き、ドロップレット間でも特に相関はな
いと考えられる。

【００１０】このような高分子リッチな部分と液晶リッ
チな部分が周期的に形成された調光層に光が入射する
と、その屈折率の周期的な変化により多重干渉を生じ
て、Ｂｒａｇｇ反射の条件を満たす特定波長の反射光を
生じる。これは、誘電体多層膜による干渉反射と同様な
現象である。

【００１１】また、上記の電極間に所定値以上の電圧を
印加すると、液晶ドロップレット内の液晶ディレクタが
電界方向に一様に配列される。したがって、液晶の通常
光に対する屈折率ｎｏと高分子の屈折率ｎｐとが等しく
なるように、当初の混合液の組成を選択しておくことに
よって、このとき、液晶リッチな部分と高分子リッチな
部分との間に屈折率の差がなくなって、入射光はすべて
セル中を透過する。

【００１２】この干渉反射方式の反射型表示素子を用い
た反射型表示装置によれば、偏光板を用いないため光の
吸収がないとともに、多重干渉により高い反射率が得ら
れるので、明るい表示を実現することができる。ただ
し、干渉反射方式では、入射光が白色光であっても、上
述したようにＢｒａｇｇ反射の条件を満たす特定波長の
光のみが高い反射率で反射される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
干渉反射方式の反射型表示素子では、外光である入射光
と、素子から射出される反射光である信号光との間で、
Ｂｒａｇｇ反射の条件を満足する方向にのみ、信号光が
射出される。そのため、信号光の射出方向が限定され
て、視野角依存性が非常に大きくなり、表示が見にくく
なる。

【００１４】しかも、干渉反射方式の反射型表示素子
は、このように信号光が特定の方向に射出されるため、
上述したマイクロレンズアレイシートや多数の透明薄板
を重ね合わせた視野角拡大板による視野角拡大法では、
視野角を拡大することが困難である。

【００１５】そこで、この発明は、干渉反射方式の反射
型表示装置において、簡単な方法により視野角を確実に
拡大することができるようにしたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では、干渉反射
方式の反射型表示素子のそれぞれの画素に対してプリズ
ムを配置し、そのプリズムの一面を外光を取り入れる入
射面とし、他の一面を画素からの反射光が射出される観
察面とする。

【００１７】この場合、上記プリズムの底面を接着剤に
よって上記反射型表示素子の画素面に密着させるととも
に、上記プリズムおよび上記接着剤の屈折率を上記画素
面の屈折率と等しくする。あるいはまた、上記プリズム
を上記反射型表示素子の画素面と一体に形成する。

【００１８】また、上記プリズムの上記観察面近傍には
光散乱体を設けることが望ましい。また、上記プリズム
の上記入射面には反射防止膜を形成することが望まし
い。

【００１９】

【作用】上記のように構成した、この発明の反射型表示
装置においては、プリズムの一面である入射面に外光が
入射したとき、反射型表示素子の画素からは、Ｂｒａｇ
ｇ反射の条件などで規定される特定の方向に反射光が射
出される。しかし、その射出された反射光である信号光
は、必ずプリズムの他の一面である観察面を照明して、
その観察面で散乱される。したがって、観察者は観察面
側から見る限り、見る角度に無関係に信号光を観察する
ことができ、反射型表示装置の視野角依存性が大幅に改
善される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、この発明の反射型
表示装置の原理的な構成を示し、干渉反射方式の反射型
表示素子１０のそれぞれの画素Ｐに対して微小なプリズ
ム２０を配置したものである。

【００２１】反射型表示素子１０は、素子内の屈折率の
周期的な変化を利用した干渉反射方式のものであれば、
必ずしも上述したように高分子リッチな部分と液晶リッ
チな部分が周期的に形成されたものである必要はないと
ともに、上述した方法によって形成されたものである必
要もない。

【００２２】また、反射型表示素子１０の外光入射側と
反対側、すなわちプリズム２０が配置される側と反対側
には、必要に応じて反射型表示素子１０を透過した光を
吸収する光吸収層を設けるとともに、多色表示の表示装
置の場合には、反射型表示素子１０として、例えば、そ
れぞれ赤、緑、青の波長領域を反射波長領域とする３つ
の表示素子を積層する。

【００２３】プリズム２０は、透明なガラスや樹脂など
の透明材料をプリズム状に加工または形成したもので、
後述するように、反射型表示素子１０とは別体に形成し
て、その底面を接着剤によって反射型表示素子１０の画
素面に密着させ、または反射型表示素子１０の画素面と
一体に形成する。

【００２４】そして、図１（Ｂ）に示すように、プリズ
ム２０の一面を外光１を取り入れる入射面とし、他の一
面を画素Ｐからの反射光が出射光２として射出される観
察面とする。

【００２５】この場合、図２（Ａ）（Ｂ）または（Ｃ）
で示すように、反射型表示素子１０の画素面に対してθ
１，θ２またはθ３の角度で、外光１がプリズム２０の
一面である入射面に入射したとき、反射型表示素子１０
の画素からは、Ｂｒａｇｇ反射の条件などで規定される
特定の方向に反射光３が射出される。

【００２６】しかし、その射出された反射光３である信
号光は、必ずプリズム２０の他の一面である観察面を照
明して、その観察面で散乱される。したがって、観察者
は観察面側から見る限り、見る角度に無関係に信号光を
観察することができる。すなわち、室内光や屋外光など
の各種方向からの照明光が有効に利用されることにな
る。

【００２７】図３に示すように、プリズム２０の角度
は、観察面２２の底面２３に対する角度がα、入射面２
１の底面２３に対する角度がβと定義される。

【００２８】そして、外光１は、底面２３に対して角度
αで入射する光まで、有効に利用することができる。α
以上の角度で入射する光は、一部が観察面２２を照射す
るため、コントラストの低下を引き起こす原因ともな
る。一方、観察面２２で反射した光は、隣接するプリズ
ムの入射面に入射して再び利用されるという利点があ
る。α以下の角度で入射する光は、入射面２１での反射
を除けば、有効に利用することができる。したがって、
干渉反射方式の高い反射率と相まって、高明度の反射型
表示装置を得ることができる。

【００２９】角度βは、観察者の観察角度範囲を決定す
る。β以上の角度で観察すると、裏面である入射面２１
が見えるため、画質が低下するが、β以下の角度で観察
すれば、観察面２２のみを見ることができる。通常の使
用条件では、βは４５度前後にすればよく、大きく真上
から覗き込むことはまれである。角度α，βは、用途に
応じて決定すればよい。

【００３０】図１は、上記の角度α，βを、それぞれの
画素に対するプリズムにつき、同一にした場合である
が、観察者からそれぞれの画素を望む角度は、画素面内
の直交するＸ，Ｙ方向のいずれにおいても若干異なるの
で、それに応じて、角度α，βを、それぞれの画素に対
するプリズムにつき、若干変えるようにしてもよい。

【００３１】〔実施例１〕図４は、この発明の反射型表
示装置の第１の例を示し、干渉反射方式の反射型表示素
子１０のそれぞれの画素Ｐに対してプリズム２０を、そ
の底面を接着剤３０によって反射型表示素子１０の画素
面に密着させるように配置するとともに、プリズム２０
の入射面２１に反射防止膜２５を形成した場合である。

【００３２】反射型表示素子１０は、それぞれＩＴＯな
どからなる透明電極１３，１４が形成された、それぞれ
ガラスや樹脂などからなる透明基板１１，１２間に、屈
折率の周期的な変化を生じる調光層１５が形成され、透
明電極１３，１４間に電圧が印加されるか否かに応じ
て、外光１を透過光４として透過させ、または外光１中
の特定波長の光を反射光３として反射するとともに、そ
れ以外の波長の光を透過光４として透過させるものであ
る。

【００３３】図では省略しているが、透明基板１２の背
面側には、透過光４を吸収する光吸収層が設けられる。
また、多色表示の表示装置の場合には、反射型表示素子
１０として、例えば、それぞれ赤、緑、青の波長領域を
反射波長領域とする３つの表示素子が積層される。

【００３４】プリズム２０は、透明なガラスや樹脂など
の透明材料をプリズム状に加工したもので、そのプリズ
ム２０および接着剤３０の屈折率は、透明基板１１の屈
折率と等しくする。

【００３５】プリズム２０と透明基板１１との間に空気
層が形成されると、そこで屈折率差を生じて反射が起こ
り、プリズム２０を介して反射型表示素子１０に入射す
る光量およびプリズム２０を介して観察面２２から射出
される光量が低下する。プリズム２０の底面を接着剤３
０によって透明基板１１に密着させるとともに、プリズ
ム２０および接着剤３０の屈折率を透明基板１１の屈折
率と等しくすることによって、このような光量の低下を
防止することができる。

【００３６】反射防止膜２５は、例えば誘電体多層膜に
よって形成する。このようにプリズム２０の入射面２１
に反射防止膜２５を形成することによって、外光１の入
射効率が高くなって、外光１をより有効に利用できるよ
うになる。

【００３７】なお、観察面２２が平たんであると、観察
面２２での散乱がわずかしか生じない。そこで、その場
合には、観察面２２に凹凸形状を形成して、観察面２２
での散乱の度合いを高めることが望ましい。

【００３８】〔実施例２〕図５は、この発明の反射型表
示装置の第２の例を示し、図４の実施例１と同様にプリ
ズム２０を接着剤３０によって反射型表示素子１０に密
着させるとともに、プリズム２０の観察面２２の近傍に
光散乱体２７を設けた場合である。

【００３９】光散乱体２７は、図示するようにプリズム
２０の形成時にプリズム２０内に埋め込んでもよいし、
プリズム２０の形成後に観察面２２に接着してもよい。
また、光散乱体２７としては、反射波長と同程度に細か
くした硫酸バリウムのような白色粉体や、液晶ドロップ
レットのようなものを用いることができる。

【００４０】このように観察面２２の近傍に光散乱体２
７を設けことによって、ランダムな方向への散乱が効率
よく生じ、印刷物のような外観を呈する表示を実現する
ことができる。

【００４１】この例においても、プリズム２０の入射面
２１に反射防止膜を形成することが望ましい。

【００４２】〔実施例３〕図６は、この発明の反射型表
示装置の第３の例を示し、プリズム２０を反射型表示素
子１０の画素面、すなわち透明基板１１と一体に形成し
た場合である。

【００４３】このように、プリズム２０を透明基板１１
と同一材料により、透明基板１１と一体に形成すること
によって、プリズム２０の屈折率は透明基板１１の屈折
率と等しくなるとともに、プリズム２０と透明基板１１
との間に空気層が形成されるようなことがなくなり、プ
リズム２０を介して反射型表示素子１０に入射する光量
およびプリズム２０を介して観察面２２から射出される
光量の低下を防止することができる。

【００４４】この場合、透明基板１１とプリズム２０を
一体に形成して、透明基板１１のプリズム２０が形成さ
れた側と反対側の面に透明電極１３を形成するととも
に、透明基板１２の一面に透明電極１４を形成し、透明
基板１１および１２を所定間隔で対向させて、両者間に
上述したような混合液を注入し、単一のレーザ光を二分
して、その一方をプリズム２０の入射面２１からプリズ
ム２０および透明基板１１を介して混合液に照射すると
ともに、その他方を透明基板１２を介して混合液に照射
することによって、プリズム２０が一体に形成された反
射型表示素子１０を得ることができる。

【００４５】この例においても、プリズム２０の入射面
２１に反射防止膜を形成し、また観察面２２の近傍に光
散乱体を設けることが望ましい。

【００４６】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、簡
単な方法により干渉反射方式の反射型表示装置の視野角
を確実に拡大することができ、コントラストが高く、か
つ視野角依存性の小さい反射型表示装置を実現すること
ができる。また、画素面に対して角度αで入射する光ま
で有効に利用できるので、干渉反射方式の高い反射率と
相まって、高明度の反射型表示装置を得ることができ
る。また、画素ごとにプリズムを配置するだけであるの
で、構造が簡単で、反射型表示装置としての軽量化を損
ねることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型表示装置の原理的な構成を示
す図である。

【図２】この発明の反射型表示装置における入射光と出
射光との関係を示す図である。

【図３】この発明の反射型表示装置におけるプリズムの
角度による入射光利用可能範囲および観察可能範囲を示
す図である。

【図４】この発明の反射型表示装置の第１の例を示す図
である。

【図５】この発明の反射型表示装置の第２の例を示す図
である。

【図６】この発明の反射型表示装置の第３の例を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 反射型表示素子 １１，１２ 透明基板 １３，１４ 透明電極 １５ 調光層 ２０ プリズム ２１ 入射面 ２２ 観察面 ２３ 底面 ２５ 反射防止膜 ２７ 光散乱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐川 清水 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなか い 富士ゼロックス株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】干渉反射方式の反射型表示素子のそれぞれ
   の画素に対してプリズムを配置し、そのプリズムの一面
   を外光を取り入れる入射面とし、他の一面を画素からの
   反射光が射出される観察面としたことを特徴とする反射
   型表示装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の反射型表示装置におい
   て、 上記プリズムの底面を接着剤によって上記反射型表示素
   子の画素面に密着させるとともに、上記プリズムおよび
   上記接着剤の屈折率を上記画素面の屈折率と等しくした
   ことを特徴とする反射型表示装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の反射型表示装置におい
   て、 上記プリズムを上記反射型表示素子の画素面と一体に形
   成したことを特徴とする反射型表示装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の反射型表
   示装置において、 上記プリズムの上記観察面近傍に光散乱体を設けたこと
   を特徴とする反射型表示装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の反射型表
   示装置において、 上記プリズムの上記入射面に反射防止膜を形成したこと
   を特徴とする反射型表示装置。