JPH1114983A

JPH1114983A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH1114983A
Application number: JP9169189A
Authority: JP
Inventors: Terutaka Tokumaru; 照高徳丸; Kenichi Iwauchi; 謙一岩内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】反射光を所望の角度範囲に制限可能な反射型
の液晶表示素子を提供する。【解決手段】液晶表示素子の反射側基板２は、プリズ
ムシート１４、金属膜１５、光散乱層１６、透明樹脂層
１７、透明電極１２、配向膜１３がこの順に積層された
構成である。液晶表示素子に、図に示す矢印Ａの方向か
ら光が入射すると、プリズムシート１４の表面に設けら
れた金属膜１５によって反射される。金属膜１５の表面
には、プリズムシート１４のパターンによって微細な凹
凸が形成されているので、反射光の水平方向成分は散乱
され、光散乱層１６によってさらに大きく散乱される。
この金属膜１５と光散乱層１６との散乱作用によって、
反射光は、視域内で輝度が不均一になることなく、所望
の角度範囲にまで散乱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の基板と、上
記基板間に封入された液晶層と、光反射面とを備えた液
晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示素子あるいは液晶プロジ
ェクター等のスクリーンに用いる散乱板には、ビーズ等
を分散して充填させた散乱板や、金属を粗面化した散乱
板が用いられている。金属を粗面化した散乱板の角度特
性については、文献「N.Sugiura 他、Digest of Tech
nical Papers、AM-LCD94、p92 」に記述されているよう
に、通常の傾斜角が正規分布型の粗面では、反射光輝度
は正規分布型になることが知られている。また、意図的
に傾斜角を正規分布型からずらした場合の反射光輝度特
性の計算結果が報告されている。

【０００３】また、反射型映写スクリーンにおいて、文
献「特開平６−２５８７１７号公報」および文献
「特開平８−２９８７５号公報」等には、レンチキュラ
ーシート、微細凸面鏡、微細凹面鏡あるいは球状突起物
等を用いて反射光輝度の均一性とスクリーンゲインを高
める方法、あるいはフレネルレンズによる散乱角のオフ
アクシス化についての記載がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、ビーズ
等を分散して充填した散乱板や金属を粗面化した散乱板
を用いた場合、ビーズの屈折率、粒径、分散濃度あるい
は粗面の粗度等の条件により、反射光の散乱の度合を変
えることが可能である。しかしながら、反射光の散乱角
を小さく設定すると、スクリーンゲインは大きくなる一
方、散乱角に対する輝度の変化が大きいので、視域が狭
くなり視認性が悪くなる。また、所望の角度範囲内で均
一な輝度を得ようとして散乱角を大きく設定すると、反
射光輝度の角度に対する特性が緩慢になり、所望の角度
範囲外の不要な反射光を増やし、スクリーンゲインが低
下してしまう。すなわち、ビーズ等を分散させたものや
金属を粗面化した散乱板では、スクリーンゲインが大き
く、所望の角度範囲内で均一な輝度を得ることは困難で
ある。

【０００５】また、上記のような散乱板を用いた場合、
散乱方向の中心が照明光の正反射方向に一致するため
に、パネルの表面反射光と重なり、使用者にとって眩し
いものとなる等の欠点もある。特に反射型の液晶表示素
子においては、液晶表示素子の法線方向から見たときに
良好な視認性が得られるような設定としたいが、入射光
と反射光とが鏡面反射の関係となる場合には、この方向
では法線方向からの照明光を人の頭が遮ることになるの
で、視認性が良くないという欠点がある。

【０００６】金属を粗面化した散乱板の角度特性につい
ては、上記文献に記述されているように、通常の傾斜
角が正規分布型の粗面では反射光輝度の均一性に限界が
あるため、意図的に傾斜角を正規分布型からずらして反
射光輝度の均一性を向上させる試みがなされている。し
かしながら、傾斜角を正規分布型からずらして粗面化す
る方法は困難であるために、実現するに至っていない。

【０００７】また、反射型映写スクリーンにおいて、上
記文献およびには、レンチキュラーシート、微細凸
面鏡、微細凹面鏡あるいは球状突起物等を用いて、反射
光輝度の均一性とスクリーンゲインを高める方法、ある
いはフレネルレンズによる散乱角のオフアクシス化につ
いて記載されている。しかしながら、反射光輝度の均一
性向上とオフアクシス化を同時に達成するレンズシート
や、反射光輝度の均一性向上あるいはオフアクシス化に
関しては反射型の液晶表示素子においては未だ達成され
ていない。

【０００８】本発明は、従来技術の上記のような問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、表示にかか
る反射光を、所望の角度範囲に制限可能で、かつ、この
角度範囲内で輝度が均一であり、液晶表示素子の表面の
法線方向から観察しても、良好な視認性を得ることが可
能な液晶表示素子を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の液晶表示素子は、一対の基板と、
上記基板間に封入された液晶層と、光反射面とを備えた
液晶表示素子において、前記光反射面には、該光反射面
で反射する光を拡散させる曲面あるいは複数の異なる傾
斜角の平面からなるパターンが形成されていることを特
徴としている。

【００１０】上記の構成によれば、反射光は、上記光反
射面に設けられた上記パターンによって複数の方向に反
射され、拡散される。これにより、反射光を所望の角度
範囲にまで散乱することができるので、視域内で均一な
輝度を得ることができる。

【００１１】また、本発明の第２の液晶表示素子は、一
対の基板と、上記基板間に封入された液晶層と、光反射
面とを備えた液晶表示素子において、光路上に、第１の
透明層と、上記第１の透明層とは屈折率が異なる第２の
透明層とが隣接して設けられ、上記第１の透明層と上記
第２の透明層との境界面には、該境界面を透過する光を
拡散させる曲面あるいは複数の異なる傾斜角の平面から
なるパターンが形成されていることを特徴としている。

【００１２】上記の構成によれば、光反射面で反射され
た光は、上記境界面に形成された上記パターンによっ
て、複数の方向に拡散される。これにより、反射光を所
望の角度範囲にまで散乱することができるので、視域内
で均一な輝度を得ることができる。

【００１３】また、上記第１および第２の液晶表示素子
においては、上記パターンにおける平均の法線の方向
は、上記液晶表示素子における表面の法線の方向から傾
いていることが好ましい。

【００１４】上記のパターンにおける平均の法線の方向
とは、一つのパターン表面における微小部分の法線方向
の、このパターン表面内の平均の法線の方向のことであ
る。この構成によれば、上記のパターンによって反射さ
れる光の中心の方向は、液晶表示素子における鏡面反射
の方向と異なっているので、液晶表示素子への入射光と
その反射光とは、液晶表示素子の表面と鏡面反射の関係
とならずに、オフアクシスとなる。このオフアクシスと
は、液晶表示素子への入射光と反射光とが鏡面反射の関
係とならないことである。従って、液晶表示素子の法線
方向とは異なる方向から入射した光が、法線方向に出射
する反射光となる。

【００１５】これにより、観察者は、液晶表示素子の法
線方向から見たときに観察者自身によって入射光を遮る
ことがなく、また、表示画面の表面反射による光源の写
り込みがないので、良好な視認性を得ることが可能とな
る。

【００１６】また、上記第１の液晶表示素子において
は、パターンの表面における断面形状が放物線となって
いることが好ましい。この形状とすることで、拡散範囲
内での反射光輝度の均一性が極めて良好な第１の液晶表
示素子を実現することが可能となる。

【００１７】また、上記第２の液晶表示素子において
は、パターンの表面における断面形状が円形であること
が好ましい。この形状とすることで、拡散範囲内での反
射光輝度の均一性が極めて良好な第２の液晶表示素子を
実現することが可能となる。

【００１８】また、上記第１および第２の液晶表示素子
の反射面は、粗面化されていることが好ましい。この粗
面化により、光反射面に微細な凹凸が形成されるので、
反射光をさらに拡散させることができる。これにより、
より確実に所望の角度範囲内に均一な輝度の反射光を得
ることができる。

【００１９】また、上記第１および第２の液晶表示素子
には、光路上に光散乱性をもつフィルムからなる光散乱
層が設けられていることが好ましい。この光散乱層によ
り、反射光をさらに拡散させることができるので、所望
の角度範囲内で、より均一な輝度の拡散反射光を得るこ
とができる。

【００２０】また、上記第１または第２の少なくとも一
方の透明層には、上記第１および第２の透明層と屈折率
の異なる粒子が分散されていることが好ましい。この粒
子によって、透過する光の散乱効果をさらに向上させる
ことが可能となる。

【００２１】また、第１および第２の液晶表示素子にお
いては、上記光反射面は、上記一対の基板間、あるいは
上記液晶層からの間隔が画素のピッチより短い部位に設
けられていることが好ましい。この構成によれば、第１
および第２の液晶表示素子における視差の問題を解決す
ることができる。

【００２２】また、上記第２の液晶表示素子において
は、上記境界面と上記光反射面との間隔が、上記境界面
に形成されているパターンのピッチより短いことが好ま
しい。この構成によれば、上記境界面と上記光反射面と
の視差の問題を解決することができるので、上記境界面
における光の拡散の特性に応じた拡散反射光を得ること
ができる。

【００２３】また、第１および第２の液晶表示素子にお
いては、上記一対の基板のうち、表示画面に近い方の基
板の表面にフレネルレンズシートが設けられていること
が好ましい。この構成によれば、反射光の指向性の中心
を液晶表示素子の中心部に向け、表示画面内での輝度分
布を低減し、表示画面内で均一な輝度を得ることができ
る。

【００２４】また、第１および第２の液晶表示素子にお
いては、上記パターンの平均の法線の方向が、各パター
ン毎に異なることが好ましい。特に、各パターンの平均
の法線を液晶表示素子の中心軸上の１点で交わるように
設定すると、液晶表示素子の表示画面内での輝度分布を
低減し、表示画面内で均一な輝度を得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の第１の形態について図
１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。図１は、本実施の形態に係る液晶表示素子（以下、
本液晶表示素子とする）の構成を示す断面図である。本
液晶表示素子は、図１に示すように、前面側基板１と反
射側基板２との間に液晶層３を挟んだ構成である。

【００２６】前面側基板１は、ガラス基板１１にＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極１２が蒸着さ
れ、その上に配向膜１３が塗布された構成である。ま
た、反射側基板２は、プリズムシート１４、金属膜１
５、光散乱層１６、透明樹脂層１７、透明電極１２、配
向膜１３がこの順に積層された構成である。

【００２７】図２は、プリズムシート１４の構成を説明
するための説明図である。プリズムシート１４は、ガラ
ス基板に、フォトリソグラフィーによるパターン形成と
リフトオフを繰り返して階段状のＳｉＯ₂層を形成し、
そのＳｉＯ₂層に紫外線硬化樹脂を薄く塗布した後に露
光して、階段状の段差を滑らかにすることによって製造
されている。プリズムシート１４の一方の表面には、複
数の傾斜面１８…が形成されている。

【００２８】傾斜面１８…は、図２に示すＢ方向（水平
方向）には交互に傾きを変えて配列されており、プリズ
ムシート１４の表面に微細な凹凸を形成している。Ｂ方
向に隣り合う２つの傾斜面１８・１８のつくる一つの三
角柱状のパターンの、Ｂ方向の長さは１１０μｍであ
る。また、傾斜面１８…は、図２に示すＣ方向（垂直方
向）には、一定の傾きをもって配列されており、上記三
角柱状のパターンの平均の法線の方向、すなわち、異な
る傾斜角をもってＢ方向に隣り合う二つの傾斜面１８・
１８の平均の法線の方向は、プリズムシート１４におけ
る傾斜面１８…のない方の表面の法線、すなわち本液晶
表示素子の表面の法線方向とは異なっている。これら隣
り合う二つの傾斜面１８・１８の傾斜角については、一
方はＢ方向に約−１０度、Ｃ方向に約１０度であり、も
う一方はＢ方向に約１０度、Ｃ方向に約１０度である。
なお、これらの角度は、本液晶表示素子の表面の法線方
向からの傾斜角である。また、傾斜面１８…のＣ方向の
長さは３３０μｍである。

【００２９】また、図１に示す金属膜１５は、アルミニ
ウムを上記のプリズムシート１４における傾斜面１８…
の設けられた面に蒸着されて形成されている。金属膜１
５は、プリズムシート１４に重ねて設けられているの
で、その表面は、プリズムシート１４の表面と同様に微
細な凹凸が形成されている面となっている。

【００３０】また、光散乱層１６は、金属膜１５に表面
に、粒径１〜１０μｍの酸化チタンの粉体を分散させた
紫外線硬化樹脂を噴霧することで形成される、光散乱性
をもつフィルムである。この光散乱層１６に入射した光
は、酸化チタンの粉体によって散乱される。この光散乱
層１６のみによる散乱の範囲は、本液晶表示素子の所望
の角度範囲よりも狭い範囲に散乱する程度に設定されて
いる。

【００３１】透明樹脂層１７は、光散乱層１６の上に紫
外線硬化樹脂を塗布し、表面を平坦化したものである。
この透明樹脂層１７の上に透明電極１２を蒸着し、配向
膜１３を塗布すれば、反射側基板２となる。

【００３２】上記のような前面側基板１および反射側基
板２の配向膜１３・１３にラビング処理を施し、図示し
ないシール材を印刷し、図示しないスペーサを散布した
後に、両基板１・２を貼り合わせ、その間に液晶を封入
して液晶層３を形成すれば、本液晶表示素子となる。

【００３３】本液晶表示素子に、図１に示す矢印Ａの方
向から光が入射すると、入射光はプリズムシート１４の
表面に設けられた金属膜１５によって反射される。上記
のように、金属膜１５の表面には、プリズムシート１４
の傾斜面１８…のつくる微細な凹凸が形成されているの
で、反射光の水平方向成分は散乱され、水平方向に拡散
した拡散光となる。この拡散光は、上記のような傾斜面
１８…のために、本液晶表示素子をＣ方向に水平面から
３０度傾けたときに、室内の照明器具等による、真上か
らの照明光が本液晶表示素子の表面の法線方向から、Ｃ
方向に０度、Ｂ方向に±３０度を中心にして拡散され
る。

【００３４】また、金属膜１５によって散乱された反射
光は、光散乱層１６の酸化チタン粉末によってさらに大
きく散乱される。この金属膜１５と光散乱層１６との散
乱作用によって、反射光を、視域内で輝度が不均一にな
ることなく所望の角度範囲にまで散乱することができ
る。

【００３５】また、異なる傾斜角をもってＢ方向に隣り
合う二つの傾斜面１８・１８の平均の法線は、本液晶表
示素子の表面の法線とは異なっているので、拡散反射光
の中心と入射光とは鏡面反射の関係とならずに、オフア
クシスとなる。従って、観察者は、液晶表示素子の法線
方向から見たときに観察者自身によって入射光を遮るこ
とがない。また、表示画面の表面反射による光源の写り
込みがないので、良好な視認性を得ることが可能とな
る。

【００３６】図３（ａ）（ｂ）は、本液晶表示素子の光
透過状態の反射光輝度の角度特性の測定結果を示すグラ
フである。この測定は、本液晶表示素子に、コリメート
されている白色光を水平方向０度、垂直方向３０度から
入射して行った。図３（ａ）に、水平方向の角度特性
を、図３（ｂ）に、垂直方向の角度特性を示す。図３
（ａ）からわかるように、本液晶表示素子では、水平方
向の反射光輝度の角度分布は、極大部を二つもち、輝度
の均一性が向上している。

【００３７】なお、本液晶表示素子では、光散乱層１６
は、金属膜１５の上に形成されているが、この光散乱層
１６の位置はここに限ることはなく、例えば、図４に示
すように、前面側基板１の透明電極１２のない方の表面
上に、マッチングオイルを介して形成されてもよい。ま
た、この場合、反射側基板として、図１に示した反射側
基板２の構成において光散乱層１６のない構成の反射側
基板２ａを用いる。反射側基板２ａは、プリズムシート
１４の上に金属膜１５を蒸着した後、その上に透明樹脂
層１７を塗布して表面を平坦化して、さらにその上に透
明電極１２と配向膜１３とを形成した構成となる。

【００３８】また、本液晶表示素子では、光散乱層１６
を用いているが、この光散乱層１６を用いる代わりに、
金属膜１５の表面が粗面化されている構成としてもよ
い。この金属膜１５の表面の粗面化は、例えば、プリズ
ムシート１４の表面に酸化チタンの粉体を分散させた紫
外線効果樹脂を薄く噴霧して、プリズムシート１４の表
面を粗面化した後に、この表面の上にアルミニウムを蒸
着して形成できる。図１に示した構成において、光散乱
層１６をなくして、金属膜１５の表面を粗面化した構成
の液晶表示素子に、上記と同様の反射光輝度の角度特性
の測定を行ったところ、図３（ａ）（ｂ）に示した結果
と同様の結果を得た。このように、この液晶表示素子に
おいても、水平方向の輝度の均一性と垂直方向のオフア
クシス性が認められた。

【００３９】また、プリズムシート１４の傾斜面１８…
のＣ方向の長さを１１０μｍとし、上記三角柱状のパタ
ーンの大きさをＢ方向、Ｃ方向共に１１０μｍとして本
液晶表示素子の画素の大きさと同一にし、三角柱状のパ
ターンを本液晶表示素子の画素と対応させて配置し、図
１に示すような液晶表示素子を作成した。また、この三
角柱状のパターンの大きさを、本液晶表示素子の画素よ
りも小さくし、該画素と対応させずにランダムに形成
し、図１に示すような液晶表示素子を作成した。パター
ンの大きさが画素よりも十分に小さいピッチである場合
には、パターンによる回折効果によって拡散角により色
が異なる効果がでるが、この色の異なる効果を抑制する
ために、上記液晶表示素子ではパターンをランダムに形
成している。これらの液晶表示素子に上記と同様に反射
光輝度の角度特性の測定を行ったところ、図３（ａ）
（ｂ）と同様の結果が得られた。

【００４０】これらの液晶表示素子のように、液晶表示
素子の画素に対応してプリズムシート１４のパターンが
形成されているか、あるいは画素よりも十分小さいピッ
チであることは、好ましいことである。

【００４１】また、プリズムシート１４は、傾斜角の異
なる２つの傾斜面１８・１８から構成されているが、拡
散特性をより向上させるために、３つ以上の傾斜角の異
なる傾斜面から構成されていてもよい。

【００４２】〔実施の形態２〕本発明の実施の第２の形
態について図２、図３、図５ないし図７に基づいて説明
すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記
実施の形態にて示した部材と同一の機能を有する部材に
は、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００４３】図５は、本実施の形態に係る反射型液晶表
示素子（以下、本液晶表示素子とする）の構成を示す断
面図である。図５に示すように、本液晶表示素子は、前
面側基板２１と、反射側基板２２との間に液晶層３を挟
んだ構成である。

【００４４】前面側基板２１は、プリズムシート１４
に、粒径１〜１０μｍの酸化チタンの粉体を分散させた
紫外線硬化樹脂からなる光散乱層１６が形成され、さら
にその上に紫外線硬化樹脂からなる透明樹脂層１７が塗
布されて表面が平坦化され、その上にＩＴＯからなる透
明電極１２が蒸着され、配向膜１３が塗布された構成で
ある。また、プリズムシート１４の屈折率は１．５であ
り、光散乱層１６と透明樹脂層１７との紫外線硬化樹脂
における屈折率は１．７である。

【００４５】また、反射側基板２２は、ガラス基板１１
上に、アルミニウムからなる金属膜１５が蒸着され、さ
らにその上に配向膜１３が塗布された構成である。この
ような基板２１・２２の配向膜１３・１３にはラビング
処理が施され、図示しないシール材印刷およびスペーサ
散布された後に、両基板２１・２２が貼り合わされ、液
晶が封入されて液晶層３が形成され、本液晶表示素子と
なる。

【００４６】本液晶表示素子は、屈折率の異なる２層で
ある光散乱層１６とプリズムシート１４との境界面が、
図２に示したプリズムシート１４の傾斜面１８…のつく
る三角柱状のパターンによって微細な凹凸が形成されて
いる面となっている。従って、図５に示した矢印Ａから
入射した光が、反射側基板２２によって反射され、前面
側基板２１に入ると、この微細な凹凸が形成された境界
面で散乱される。そして、水平方向に拡散した光とな
る。この境界面での散乱作用と光散乱層１６の酸化チタ
ン粉末による散乱とによって、反射光は、視域内で輝度
が不均一になることなく所望の角度範囲にまで散乱され
る。

【００４７】また、異なる傾斜角をもってＢ方向に隣り
合う二つの傾斜面１８・１８の平均の法線は、本液晶表
示素子の表面の法線とは異なっているので、本液晶表示
素子の表面の法線方向以外から入射した光が、この法線
方向に出射する反射光となる。

【００４８】本液晶表示素子に、実施の形態１に示した
測定と同様に、反射光輝度の角度特性の測定を行ったと
ころ、図３（ａ）（ｂ）に示した結果と同様の結果を得
た。このように、本液晶表示素子では、水平方向の輝度
の均一性の向上と、垂直方向のオフアクシス性とが認め
られた。

【００４９】なお、本液晶表示素子は、前面側基板２１
に光散乱層１６を備えた構成としているが、これに限る
ものではなく、例えば図６（ａ）に示す構成でもよい。
この構成は、図５に示した液晶表示素子の構成におい
て、前面側基板２１を、光散乱層１６をなくした前面側
基板２１ａとし、反射側基板２２を、金属膜１５に代え
て粗面化した金属膜１９を備えた反射側基板２２ａとし
た構成としてもよい。粗面化した金属膜１９は、基板１
１の表面を粗面化した後に、アルミニウムを蒸着して形
成される。また、図６（ｂ）に示す液晶表示素子のよう
に、図６（ａ）に示す液晶表示素子の構成において、粗
面化した金属膜１９に代えて金属膜１５とし、光散乱層
１６を前面側基板２１ａの液晶層３のない方の表面に形
成し、前面側基板２１ａと反射側基板２２とを貼り合わ
せ、その間に液晶層３を形成した構成としてもよい。

【００５０】これら図６（ａ）（ｂ）に示した構成の液
晶表示素子に、上記と同様に反射光輝度の角度特性の測
定を行ったところ、図３（ａ）（ｂ）と同様の結果が得
られた。

【００５１】また、比較のために、ガラス基板の表面を
研磨して粗面化し、この表面にアルミニウムを蒸着して
形成された反射側基板と、もう１枚のガラス基板上にＩ
ＴＯを蒸着して形成された前面側基板とに、配向膜を塗
布しラビング処理を行い、本液晶表示素子と同様の方法
で、比較例の液晶表示素子を作成した。この液晶表示素
子に、本液晶表示素子に行った光輝度分布の測定と同様
の測定を行ったところ、図７（ａ）（ｂ）に示すような
結果が得られた。図７（ａ）は水平方向の角度特性であ
り、図７（ｂ）は垂直方向の角度特性である。これらの
図より、この液晶表示素子の反射光輝度の角度分布は、
中心部が最も高く、散乱角が大きくなるにつれて輝度が
低下しており、輝度の均一性がよくないことがわかる。

【００５２】なお、本実施の形態では、プリズムシート
１４の屈折率は１．５であり、光散乱層１６と透明樹脂
層１７との屈折率は１．７であるとしているが、屈折率
の関係はこれに限るものではなく、プリズムシート１４
と光散乱層１６との境界面で、透過する光が充分拡散さ
れるような屈折率の関係であればよい。好ましい屈折率
としては、プリズムシート１４の屈折率は１．４以下で
あり、光散乱層１６と透明樹脂層１７との屈折率は１．
６以上である。

【００５３】なお、図６（ａ）に示した液晶表示素子
は、粗面化した金属膜１９を備えているとしているが、
これに限るものではなく、粗面化した金属膜１９と同様
の作用および効果をもつ、微細な凹凸が形成されている
光反射面を備えた構成としてもよい。

【００５４】また、本実施の形態における液晶表示素子
は、光散乱層１６あるいは粗面化した金属膜１９を用い
るとしているが、これに限るものではない。プリズムシ
ート１４における傾斜面１８…による光拡散作用が充分
であれば、これら光散乱層１６あるいは粗面化した金属
膜１９は必要ない。

【００５５】〔実施の形態３〕本発明の実施の第３の形
態について図８ないし図１２に基づいて説明すれば、以
下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態
にて示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の
符号を付記し、その説明を省略する。

【００５６】図８は、本実施の形態にかかる液晶表示素
子（以下、本液晶表示素子とする）の構成を示す断面図
である。図８に示すように、本液晶表示素子は、図１に
示した液晶表示素子の構成において、反射側基板２に代
えて反射側基板３１とした構成である。

【００５７】反射側基板３１は、放物面レンズシート３
２の表面に、アルミニウムからなる金属膜１５が蒸着さ
れ、さらにその上に紫外線硬化樹脂からなる透明樹脂層
１７が塗布されて表面が平坦化された後、その平坦面上
に透明電極１２が蒸着され、さらにその上に配向膜１３
が塗布された構成である。

【００５８】両基板１・３１の配向膜１３・１３にラビ
ング処理が施され、図示しないシール材印刷およびスペ
ーサ散布された後に、両基板１・３１が貼り合わされ、
液晶が封入されて液晶層３が形成され、本液晶表示素子
となる。

【００５９】図９は放物面レンズシート３２の構成を説
明するための説明図である。放物面レンズシート３２
は、ガラス基板にフォトリソグラフィーによるパターン
形成とリフトオフを繰り返して階段状のＳｉＯ₂層を形
成した後、紫外線硬化樹脂を薄く塗布した後に露光し
て、階段状の段差を滑らかにすることによって製造され
る。放物面レンズシート３２の表面は、複数の放物面３
３…に分割された構造となっており、放物面３３…は、
放物面レンズシート３２の表面に微細な放物面のパター
ンを形成している。この放物面３３の表面は、断面形状
が放物線となっている。放物面３３…は、いわゆる狭義
の放物面ではなく、図９に示すＣ方向の断面の表面にお
ける曲率とＢ方向の断面の表面における曲率とが異なっ
ている放物面である。

【００６０】また、それぞれの放物面３３における平均
の法線の方向は、全ての放物面３３…で同一であり、反
射側基板３１の法線方向、すなわち本液晶表示素子の表
面における法線方向に対してＢ方向に０度、Ｃ方向に約
１０度の角度で傾斜している。この、放物面３３におけ
る平均の法線の方向とは、放物面３３の表面を微小部分
に分けて各微小部分の法線の方向を考えた場合、これら
各微小部分の法線の方向の平均の方向である。

【００６１】また、金属膜１５の表面は、放物面レンズ
シート３２に重ねて設けられているので、放物面レンズ
シート３２の表面と同様のパターンが形成されている面
となっている。

【００６２】本液晶表示素子に図８に示す矢印Ａの方向
から入射した光は、放物面レンズシート３２の表面に設
けられた金属膜１５によって反射される。上記のよう
に、金属膜１５の表面には放物面レンズシート３２の放
物面３３…からなるパターンによって微細な凹凸が形成
されているので、反射光は水平方向、垂直方向共に散乱
され、全体的に拡散した光となる。従って、表示にかか
る反射光を、視域内で輝度が不均一になることなく所望
の角度範囲にまで拡げることができる。

【００６３】図１０（ａ）（ｂ）は、金属膜１５の表面
形状による入射光と反射光の関係を示す説明図である。
図１０（ａ）に示すように、放物面３３…の平均の法線
Ｅの方向と本液晶表示素子の表面の法線Ｆの方向とが一
致している場合、入射光Ｎと反射光の中心Ｇとは、液晶
表示素子の表面に対して鏡面反射の関係となる。しか
し、本液晶表示素子のように、放物面３３…の平均の法
線が、反射側基板３１の法線に対して傾斜していると、
図１０（ｂ）に示すように、理想的な入射光に対して、
反射光の中心Ｇを液晶表示素子の法線方向と一致させる
ことが可能となる。

【００６４】本液晶表示素子における放物面３３…の平
均の法線が、本液晶表示素子の表面の法線に対して約１
０度の角度で傾斜している場合の入・反射光を図１１を
用いて示す。この場合、図１１に示すように、本液晶表
示素子では、該素子の表面Ｈが水平面から約３０度の傾
きをもっているとき、真上からの入射光Ｎに対して、反
射光の中心Ｇを該素子の法線Ｆの方向とすることがで
き、観察者Ｄにとって理想的な表示を得ることが可能と
なる。

【００６５】図１２（ａ）（ｂ）は、本液晶表示素子の
光透過状態の反射光輝度の角度特性の測定結果を示すグ
ラフである。この測定は、本液晶表示素子に、コリメー
トされている白色光を水平方向０度、垂直方向３０度か
ら入射して行った。図１２（ａ）に、水平方向の角度特
性を、図１２（ｂ）に、垂直方向の角度特性を示す。こ
れらの図からわかるように、本液晶表示素子では、水平
および垂直方向共にほぼ平坦であり、実施の形態１およ
び２に示した液晶表示素子に比して、特に垂直方向にお
いて、輝度の均一性が大きく向上している。

【００６６】〔実施の形態４〕本発明の実施の第４の形
態について図１３ないし図１５に基づいて説明すれば、
以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形
態にて示した部材と同一の機能を有する部材には、同一
の符号を付記し、その説明を省略する。

【００６７】図１３は、本実施の形態にかかる液晶表示
素子（以下、本反射型液晶表示とする）の構成を示す断
面図である。図１３に示すように、本液晶表示素子は、
図８に示した液晶表示素子の構成において、前面側基板
１の透明電極１２のない方の面に、フレネルレンズシー
ト４１を備えた構成である。フレネルレンズシート４１
は、反射側基板３１の金属膜１５で反射され、前面側基
板１を抜けた反射光の輝度分布を低減させるためのもの
である。

【００６８】ここで、この輝度分布の低減について、図
１４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。反射面４５の各部
分における反射光が指向性をもっていて、ある角度範囲
以内にしか光を拡散しない場合には、図１４（ａ）に示
すように、液晶表示素子の中央部における観察者Ｄの位
置には、反射面４５の中央部４５ａで反射する光が多く
到達するので、観察者Ｄは図示しない表示画面の中央部
では明るい表示が得られる。一方、端部４５ｂ・４５ｃ
からの光はわずかしか到達せず、光の密度が希薄になる
ので、表示画面の端部の表示が暗いものとなる。このよ
うな状態を輝度ムラが発生した状態という。そこで、図
１４（ｂ）に示すように、反射面４５の各部分における
反射光の指向性の中心を液晶表示素子の中央部に向ける
と、反射光の拡散範囲が狭くなり輝度分布が低減するの
で、表示画面上での輝度ムラが解消される。

【００６９】特に、表示画面のサイズ（対角線の長さ）
が、反射面４５と観察者の目との距離（情報表示用の画
面では３０〜５０ｃｍとされている）と、同程度かある
いはより大きい場合に、この輝度ムラの解消は効果的と
なる。本液晶表示素子では、図１３に示した矢印Ａの方
向から入射した光は、金属膜１５によって散乱され、さ
らに、フレネルレンズシート４１を通ることになる。従
って、反射光の指向性の中心を表示画面の中心部に向
け、輝度分布を低減させることができる。これにより、
本液晶表示素子は、図示しない表示画面上での輝度ムラ
が抑制されており、表示画面上で均一な輝度を得ること
が可能となっている。

【００７０】図１５（ａ）は、本液晶表示素子の光透過
状態における水平方向の位置による反射光輝度の変化を
示すグラフである。この実験は、本液晶表示素子に、コ
リメートされている白色光を、水平方向０度、垂直方向
３０度から入射し、水平方向２０度、液晶表示素子の中
心から３０ｃｍ離れた場所で、水平方向における各位置
での反射光輝度を測定したものである。

【００７１】また、比較のために、表示画面サイズが１
０インチの、図８に示す構成の液晶表示素子に、上記と
同様の条件で実験を行った結果を図１５（ｂ）に示す。
これらの図より、本液晶表示素子では、図８に示す構成
の液晶表示素子に比して、水平方向の輝度ムラが非常に
抑制されていることがわかる。

【００７２】〔実施の形態５〕本発明の実施の第５の形
態について、図１２および図１６ないし図１９に基づい
て説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜
上、前記実施の形態にて示した部材と同一の機能を有す
る部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略す
る。

【００７３】図１６は、本実施の形態にかかる液晶表示
素子（以下、本液晶表示素子とする）の構成を示す断面
図である。図１６に示すように、本液晶表示素子は、前
面側基板５１と、反射側基板２２との間に液晶層３を挟
んだ構成である。前面側基板５１は、球面レンズシート
５２に透明樹脂層１７を形成し、さらに透明電極１２を
蒸着し、配向膜１３を塗布した構成である。また、球面
レンズシート５２の屈折率は１．５であり、透明樹脂層
１７の屈折率は１．７である。

【００７４】このような両基板５１・２２との配向膜に
ラビング処理が施され、図示しないシール材印刷および
スペーサ散布された後に、これら基板５１・２２が貼り
合わされ、基板５１・２２間に液晶が封入されて液晶層
３が形成され、本液晶表示素子となる。

【００７５】図１７は、球面レンズシート５２の構成を
説明するための説明図である。球面レンズシート５２
は、プリズムシート１４と同様に、ガラス基板１１上
に、フォトリソグラフィーによるパターン形成とリフト
オフを繰り返して階段状のＳｉＯ₂層を形成し、さらに
紫外線硬化樹脂を薄く塗布した後に露光して、この階段
状の段差を滑らかにすることにより製造される。球面レ
ンズシート５２の表面は、複数の球面５３…に分割され
た構造となっており、これら球面５３…は、球面レンズ
シート５２の表面に、微細な球面のパターンを形成して
いる。この球面５３…の形状は、正確には球面ではな
く、一つの球面５３の図１７に示すＣ方向の断面の表面
も、Ｂ方向の断面の表面も円弧であるが、これら両断面
における二つの円弧の曲率半径は異なったものとなって
いる。また、それぞれの球面５３における平均の法線の
方向は、本液晶表示素子の表面の法線方向から、Ｂ方向
に０度、Ｃ方向に１０度傾斜している。この球面５３に
おける平均の法線の方向とは、球面５３の表面を微小部
分に分けて各微小部分の法線方向を考えた場合の、これ
ら各微小部分の法線の方向の平均の方向である。

【００７６】本液晶表示素子は、上記のように、屈折率
の異なる２層である透明樹脂層１７と球面レンズシート
５２との境界面が、球面レンズシート５２の球面５３…
からなるパターンによって、微細な球面が形成されてい
る面となっている。

【００７７】従って、図１６の矢印Ａの方向から入射
し、反射側基板２２の金属膜１５によって反射された光
が、前面側基板５１に入ると、微細な球面５３…によっ
て散乱され、水平方向、垂直方向ともに拡散した光とな
る。この散乱作用によって、反射光は、視域内で輝度が
不均一になることなく所望の角度範囲にまで散乱され
る。

【００７８】本液晶表示素子に、実施の形態３に示した
測定と同様に、反射光輝度の角度特性の測定を行ったと
ころ、図１２（ａ）（ｂ）に示した結果と同様の結果を
得た。このように、本液晶表示素子では、水平方向およ
び垂直方向の輝度の均一性の向上と、垂直方向のオフア
クシス性が認められた。

【００７９】また、透明樹脂層１７と球面レンズシート
５２との境界面である球面５３…を基板５１の液晶側に
配置した場合と、そうでない場合との効果を比較するた
めに、図１８に示すような液晶表示素子を作成した。図
１８に示すように、この液晶表示素子は、本液晶表示素
子の構成において、前面側基板５１に代えて前面側基板
５１ａとした構成である。この前面側基板５１ａは、前
面側基板５１の構成において、球面レンズシート５２の
球面５３…のある面と透明樹脂層１７との境界面が、前
面側基板５１の表示画面側に位置するように配置された
構成である。この液晶表示素子に、実施の形態３に示し
た測定と同様の、反射光輝度の角度特性の測定を行った
ところ、水平方向の輝度の均一性の向上と、垂直方向の
オフアクシス性は認められなかった。

【００８０】図１９（ａ）（ｂ）は、透明樹脂層１７と
球面レンズシート５２との境界面と金属膜１５との距離
が反射光輝度におよぼす影響を説明するための説明図で
ある。図１９（ａ）は、図１６に示した本液晶表示素子
のように、金属膜１５側に透明樹脂層１７が形成されて
おり、金属膜１５と上記境界面との距離が近い場合にお
ける、入射光と拡散反射光との光路を示す説明図であ
る。また、図１９（ｂ）は、図１８に示した液晶表示素
子のように、透明樹脂層１７が表示画面側に形成されて
おり、上記境界面が金属膜１５と離れている場合におけ
る入射光と拡散反射光との光路を示す説明図である。

【００８１】図１９（ａ）に示すように、金属膜１５と
上記境界面との距離が近い場合には、異なる屈折率を持
つ２層１７・５２が形成する複合層の特性に応じて、入
射光が拡散し、理想的な拡散反射光を得ることができ
る。

【００８２】これに対し、図１９（ｂ）に示すように、
上記複合層と金属膜１５との距離が、球面レンズシート
５２の表面に形成されている球面５３…のピッチと比べ
て大きく離れてしまうと、金属膜１５で反射する以前に
入射光が上記複合層を透過する位置と、この入射光が金
属膜１５で反射され、上記複合層を再び通過する位置と
が大きく離れてしまうことになる。このため、上記複合
層の特性が生きずに、反射光輝度の特性が劣化してしま
うと共に、解像度も劣化してしまう。

【００８３】このように、透明樹脂層１７と球面レンズ
シート５２との境界面は、金属膜１５に近い部位に設け
られていることが好ましい。また、この境界面と金属膜
１５との距離が、球面５３…のピッチより短い部位に設
けられていれば、より好ましい構成となる。

【００８４】なお、図１６に示した液晶表示素子におけ
る透明樹脂層１７および球面レンズシート５２の形状
は、図１９（ａ）に示した透明樹脂層１７および球面レ
ンズシート５２の形状と異なるが、この形状の差による
光の拡散の効果の差はほとんどない。また、同様に、図
１８に示した液晶表示素子における透明樹脂層１７およ
び球面レンズシート５２の形状は、図１９（ｂ）に示し
た透明樹脂層１７および球面レンズシート５２の形状と
異なるが、この形状の差による光の拡散の効果の差はほ
とんどない。

【００８５】また、液晶表示素子の液晶層と光反射面と
の距離が、反射光に及ぼす影響について、以下に述べ
る。図２０は、液晶層と光反射面との距離が長い場合に
おける入射光と反射光とを説明するための説明図であ
る。この図中で、Ｇ₁〜Ｇ₃は、液晶層の画素を表して
いる。この図に示すように、上記の距離が長い場合に
は、入射光Ｐが、液晶層における一つの画素Ｇ₁で変調
された入射光Ｐ₁となり、光反射面で反射した後には、
画素Ｇ₃を通過してしまうのでこのＧ₃で変調された反射
光Ｐ₂となってしまう。例えば、Ｇ₁だけが「黒」表示
になっていたとしても、Ｇ₁を通って変調された光は、
Ｇ₁とＧ₃とから出てくるので、これらＧ₁とＧ₃とが
「黒」表示となってしまい、表示画像が２重になってし
まう。このように、液晶層と光反射面との距離が離れる
と、光反射面で反射する前に液晶層を通過する光と、光
反射面で反射した後に液晶層を通過する光との間に視差
が生じてしまうため、表示画像が２重になってしまい、
解像度が低下してしまう。従って、液晶層と光反射面と
の距離は短い方が好ましい。また、液晶表示素子におけ
る上記の距離が、該素子の画素のピッチより短くなるよ
うに形成されている構成、あるいは、光反射面が反射側
基板の内側に形成されている構成は、上記の視差の問題
を解決するための好ましい構成である。

【００８６】〔実施の形態６〕本発明の実施の第６の形
態について図１２および図２１に基づいて説明すれば、
以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形
態にて示した部材と同一の機能を有する部材には、同一
の符号を付記し、その説明を省略する。

【００８７】図２１は、本実施の形態にかかる液晶表示
素子（以下、本液晶表示素子とする）の構成を示す断面
図である。図２１に示すように、本液晶表示素子は、図
１６に示した液晶表示素子の構成において、前面側基板
５１に代えて前面側基板６１とした構成である。

【００８８】前面側基板６１は、屈折率分散型レンズシ
ート６２上に、前記実施の形態１に示したように、透明
電極１２と配向膜１３とを形成した構成である。このよ
うな前面側基板６１と反射側基板２２との配向膜１３・
１３にラビング処理が施され、図示しないシール材印刷
およびスペーサ散布された後に、これら基板６１・２２
が貼り合わされ、この基板６１・２２間に液晶が封入さ
れて液晶層３が形成され、本液晶表示素子となる。

【００８９】屈折率分散型レンズシート６２は、屈折率
の低い屈折率の低い部分６２ａと屈折率の高い部分６２
ｂとを持ち、これら２つの部分間では屈折率がなだらか
な勾配をもって変化している構成である。この屈折率分
散型レンズシート６２は、ガラス基板上にフォトリソグ
ラフィーによりホールが整列したマスクを形成し、硝酸
銀中でイオン交換した後、上記マスクを除去することに
よって製造される。

【００９０】従って、上記実施の形態５に示したよう
に、図２１における矢印Ａの方向から入射した光が、反
射側基板２２の金属膜１５によって反射され、前面側基
板６１の屈折率分散型レンズシート６２に入ると、水平
方向、垂直方向ともに拡散した光となる。この拡散によ
って、反射光は、視域内で輝度が不均一になることなく
所望の角度範囲にまで散乱される。

【００９１】この液晶表示素子に、実施の形態３に示し
た測定と同様に、反射光輝度の角度特性の測定を行った
ところ、図１２（ａ）（ｂ）に示した結果と同様に、水
平方向および垂直方向の輝度の均一性の向上が認められ
た。

【００９２】〔実施の形態７〕本発明の実施の第７の形
態について図１５、図２２および図２３に基づいて説明
すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記
実施の形態にて示した部材と同一の機能を有する部材に
は、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００９３】図２２は、本実施の形態にかかる液晶表示
素子（以下、本液晶表示素子と称する）の断面図であ
る。図２２に示すように、本液晶表示素子は、図８に示
した液晶表示素子の構成において、反射側基板３１に代
えて、反射側基板３１ａとした構成である。この反射側
基板３１ａは、反射側基板３１の構成において、放物面
レンズシート３２に代えて、放物面レンズシート３２ａ
とした構成である。

【００９４】放物面レンズシート３２ａは、放物面レン
ズシート３２の構成において、放物面３３…に代えて、
放物面３３ａ…とした構成である。この放物面３３ａ…
は、それぞれの放物面３３ａにおける平均の法線の方向
が、放物面３３ａ毎に変えられて形成された構成であ
る。この放物面レンズシート３２ａでは、各放物面３３
ａにおける平均の法線の方向は、軸外角２０度、焦点距
離６０ｃｍの軸外放物面鏡（中心軸から外れた放物面
鏡）の面内の各々の位置の法線方向と一致するように作
成されている。また、金属膜１５の表面は、放物面レン
ズシート３２ａに重ねて設けられているので、放物面レ
ンズシート３２の表面と同様に放物面３３ａ…からなる
パターンが形成されている面となっている。

【００９５】図２３は、軸外放物面鏡における入・反射
光を示す説明図であり、図２３（ａ）には、法線方向が
観察者Ｄの視線と平行な基板７０に形成されている軸外
放物面鏡７１からの水平方向の反射光を、図２３（ｂ）
には、同じく垂直方向における入射光および反射光を示
している。これらの図に示すように、軸外放物面鏡７１
によって反射された光は、水平方向、垂直方向共に基板
の軸外放物面鏡７１の中心軸上の一点に集中する。この
軸外放物面鏡７１を、軸外角２０度、焦点距離６０ｃｍ
とすれば、反射光は、この軸外放物面鏡７１から６０ｃ
ｍ離れた１点に集中する。

【００９６】上記のように、放物面レンズシート３２ａ
に形成されている、各放物面３３ａの平均の法線の方向
は、この軸外角２０度、焦点距離６０ｃｍの軸外放物面
鏡７１の面内の各々の位置の法線方向と一致している。
従って、透明樹脂層１７が形成されていなければ、本液
晶表示素子の金属膜１５による光の反射は、この軸外放
物面鏡７１による光の反射と同様のものとなる。

【００９７】ただし、本液晶表示素子の反射面である金
属膜１５は、平坦化するために屈折率１．５の透明樹脂
層１７で表面を充填している。このため、本液晶表示素
子における金属膜１５による光の反射は、軸外角約３０
度、焦点距離４０ｃｍの軸外放物面鏡による光の反射と
同様のものとなる。

【００９８】従って、金属膜１５の各部分で反射した光
の中心は、水平方向、垂直方向共に液晶表示素子の表面
における中心の法線上の、金属膜１５から約４０ｃｍ離
れた１点に集中する。従って、液晶表示素子の視域を、
液晶表示素子の中心付近にすることができるので、画面
内の輝度ムラを低減させることができる。

【００９９】この液晶表示素子に、コリメートされてい
る白色光を、水平方向０度、垂直方向３０度から入射
し、水平方向２０度、液晶表示素子の中心から３０ｃｍ
離れた場所で、水平方向における各位置での反射光輝度
を測定したところ、図１５（ａ）と同様の特性を得た。

【０１００】なお、上記実施の形態１ないし７におい
て、図１，図４，図８，図１３および図２２に示した液
晶表示素子は反射型の液晶表示素子であり、図５，図６
（ａ）（ｂ），図１６および図１８に示した液晶表示素
子は透過屈折型であり、図２１に示した液晶表示素子は
屈折率分散型レンズシート６２を用いた透過屈折型（屈
折率分布型）である。これらの液晶表示素子のうち、図
５，図６（ａ）（ｂ），図１６および図１８に示した液
晶表示素子における透明樹脂層１７の屈折率は１．７で
あり、その他の液晶表示素子における透明樹脂層１７の
屈折率は１．５である。

【０１０１】屈折率１．７の透明樹脂層１７を備える液
晶表示素子は、この透明樹脂層１７に接しているプリズ
ムシート１４や球面レンズシート５２の屈折率が１．５
であり、透明樹脂層１７との屈折率の差で光を屈折さ
せ、所望の角度範囲にまで拡散させることによって、視
域内で均一な輝度を得るようになっている。このため、
他の液晶表示素子とは屈折率の異なる透明樹脂層１７を
用いている。

【０１０２】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子は、光反射面には、該光反射面で反射す
る光を拡散させる曲面あるいは複数の異なる傾斜角の平
面からなるパターンが形成されている構成である。

【０１０３】これにより、反射光を所望の角度範囲にま
で拡散することができるので、視域内で均一な輝度を得
ることができるという効果を奏する。

【０１０４】また、請求項２に記載の液晶表示素子は、
光路上に、第１の透明層と、上記第１の透明層とは屈折
率が異なる第２の透明層とが隣接して設けられ、上記第
１の透明層と上記第２の透明層との境界面には、該境界
面を透過する光を拡散させる曲面あるいは複数の異なる
傾斜角の平面からなるパターンが形成されている構成で
ある。

【０１０５】これにより、反射光を所望の角度範囲にま
で拡散することができるので、視域内で均一な輝度を得
ることができるという効果を奏する。

【０１０６】また、請求項３に記載の液晶表示素子は、
請求項１または請求項２の構成に加えて、上記パターン
における平均の法線の方向は、上記液晶表示素子におけ
る表面の法線の方向から傾いている構成である。

【０１０７】これにより、入射光と反射光とが鏡面反射
の関係とならないので、オフアクシス化を実現すること
ができる。従って、請求項１または請求項２の効果に加
えて、入射光を遮ることがなく、また、表示画面の表面
反射による光源の写り込みがないので、良好な視認性を
得ることが可能となるという効果を奏する。

【０１０８】また、請求項４に記載の液晶表示素子は、
請求項１の構成に加えて、上記パターンの表面における
形状が放物線形である構成である。

【０１０９】これにより、請求項１の効果に加えて、請
求項１に記載の液晶表示素子における反射光輝度の均一
性が極めて高くなる形状であるので、反射光における理
想的な拡散特性を実現できるという効果を奏する。

【０１１０】また、請求項５に記載の液晶表示素子は、
請求項２の構成に加えて、上記パターンの表面における
断面形状が円形である構成である。

【０１１１】これにより、請求項２の効果に加えて、請
求項２に記載の液晶表示素子における反射光輝度の均一
性が極めて高くなる形状であるので、反射光における理
想的な拡散特性を実現できるという効果を奏する。

【０１１２】また、請求項６に記載の液晶表示素子は、
請求項１または請求項２の構成に加えて、光反射面が粗
面化されている構成である。

【０１１３】これにより、請求項１または請求項２の効
果に加えて、反射光をさらに拡散させることができるの
で、より確実に所望の角度範囲内に均一な輝度の反射光
を得ることができるという効果を奏する。

【０１１４】また、請求項７に記載の液晶表示素子は、
請求項１または請求項２の構成に加えて、光散乱性を持
つフィルムからなる光散乱層が光路上に設けられている
構成である。

【０１１５】これにより、請求項１または請求項２の効
果に加えて、反射光をさらに拡散させることができるの
で、所望の角度範囲内で、より均一な輝度の拡散反射光
を得ることができるという効果を奏する。

【０１１６】また、請求項８に記載の液晶表示素子は、
請求項２の構成に加えて、上記第１または第２の少なく
とも一方の透明層には、上記第１および第２の透明層と
屈折率の異なる粒子が分散されている構成である。

【０１１７】これにより、請求項２の効果に加えて、こ
の粒子によって、透過する光の拡散効果をさらに向上さ
せることが可能となるという効果を奏する。

【０１１８】また、請求項９に記載の液晶表示素子は、
請求項１または請求項２の構成に加えて、上記光反射面
は、上記一対の基板間、あるいは上記液晶層からの間隔
が画素のピッチより短い部位に設けられている構成であ
る。

【０１１９】これにより、請求項１または請求項２の効
果に加えて、液晶表示素子における視差の問題を解決す
ることが可能となるという効果を奏する。

【０１２０】また、請求項１０に記載の液晶表示素子
は、請求項２の構成に加えて、上記境界面と上記光反射
面との間隔が、上記境界面に形成されているパターンの
ピッチより短い構成である。

【０１２１】これにより、請求項２の効果に加えて、上
記境界面と上記光反射面との視差の問題を解決すること
ができるので、上記境界面における光の拡散の特性に応
じた拡散反射光を得ることができるという効果を奏す
る。

【０１２２】また、請求項１１に記載の液晶表示素子
は、請求項１または請求項２の構成に加えて、一対の基
板のうち、表示画面に近い方の基板の表面には、フレネ
ルレンズシートが設けられている構成である。

【０１２３】これにより、請求項１または請求項２の効
果に加えて、反射光の指向性の中心を液晶表示素子の中
心部に向け、表示画面内での輝度分布を低減し、表示画
面内で均一な輝度を得ることが可能となるという効果を
奏する。

【０１２４】また、請求項１２に記載の液晶表示素子
は、請求項１または請求項２の構成に加えて、上記パタ
ーンの平均の法線の方向が、各パターン毎に異なる構成
である。

【０１２５】これにより、各パターンの平均の法線の方
向を、液晶表示素子の中心軸上の１点に集中するように
設定すれば、液晶表示素子の視域を、表示画面の中心付
近とすることができる。従って、請求項１または請求項
２の効果に加えて、表示画面内で均一な輝度を得ること
が可能となり、輝度ムラを低減させることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示素子の
構成を示す断面図である。

【図２】図１に示した液晶表示素子のプリズムシートの
構成を説明するための説明図である。

【図３】図３（ａ）は、図１に示した液晶表示素子にお
ける反射光輝度の水平方向の角度特性を示すグラフであ
り、図３（ｂ）は、同じく垂直方向の角度特性を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示素子の
構成を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２にかかる液晶表示素子の
構成を示す断面図である。

【図６】図６（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態２に
かかる液晶表示素子の構成を示す断面図である。

【図７】図７（ａ）は、実施の形態２に示した比較例の
液晶表示素子における反射光輝度の水平方向の角度特性
を示すグラフであり、図７（ｂ）は、同じく垂直方向の
角度特性を示すグラフである。

【図８】本発明の実施の形態３にかかる、液晶表示素子
の構成を示す断面図である。

【図９】図８に示した液晶表示素子における、放物面レ
ンズシートの構成を説明するための説明図である。

【図１０】図１０（ａ）は、放物面の中心軸の方向と反
射側基板の法線方向が一致している場合の、反射光と入
射光との関係を示す説明図であり、図１０（ｂ）は、放
物面の中心軸が反射側基板の法線に対して傾斜している
場合の反射光と入射光との関係を示す説明図である。

【図１１】図８に示した液晶表示素子では、天井からの
照明光が入射光となっている場合に、反射光の中心が図
８に示した液晶表示素子の表面の法線とほぼ一致するこ
とを示す説明図である。

【図１２】図１２（ａ）は、図８に示した液晶表示素子
の反射光輝度の水平方向の角度特性を示すグラフであ
り、図１２（ｂ）は、同じく垂直方向の角度特性を示す
グラフである。

【図１３】本発明の実施の形態４にかかる、液晶表示素
子の構成を示す断面図である。

【図１４】図１４（ａ）は、輝度ムラが発生している状
態の液晶表示素子の説明図であり、図１４（ｂ）は、輝
度ムラがない状態の液晶表示素子の説明図である。

【図１５】図１５（ａ）は、図１３に示した液晶表示素
子の水平方向の位置による反射光輝度の変化を示すグラ
フであり、図１５（ｂ）は、比較例の液晶表示素子にお
ける水平方向の位置による反射光輝度の変化を示すグラ
フである。

【図１６】本発明の実施の形態５にかかる、球面レンズ
シートを用いた液晶表示素子の構成を示す断面図であ
る。

【図１７】図１６に示した液晶表示素子における球面レ
ンズシートの構成を説明するための説明図である。

【図１８】実施の形態５に示した、球面レンズシートの
球面を、素子の表示画面側に配置した、比較例の液晶表
示素子の構成を示す断面図である。

【図１９】図１９（ａ）は、透明樹脂層と球面レンズシ
ートとの境界面が光反射面である金属膜の近くに形成さ
れている場合における、入射光と拡散反射光との光路を
示す説明図であり、図１９（ｂ）は、上記境界面がこの
金属膜と離れて形成されている場合における、入射光と
拡散反射光との光路を示す説明図である。

【図２０】液晶層と光反射面との距離が長い場合におけ
る、入射光と反射光との光路を示す説明図である。

【図２１】本発明の実施の形態６にかかる、屈折率分散
型レンズシートを用いた液晶表示素子の構成を示す断面
図である。

【図２２】本発明の実施の形態７にかかる液晶表示素子
の構成を示す断面図である。

【図２３】図２３（ａ）（ｂ）は、図２２に示した液晶
表示素子における入射光および反射光を説明するための
説明図であって、図２３（ａ）は、この液晶表示素子に
おける光反射面と同様の特性をもつ軸外放物面鏡におけ
る、水平方向の反射光を示す説明図であり、図２３
（ｂ）は、同じくこの軸外放物面鏡における、垂直方向
の入射光および反射光を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ガラス基板１２透明電極１３配向膜１４プリズムシート（第１の透明層）１５金属膜（光反射面）１６光散乱層１７透明樹脂層（第２の透明層）１８傾斜面１９粗面化した金属膜（光反射面）３２放物面レンズシート（第１の透明層）３２ａ放物面レンズシート（第１の透明層）３３放物面３３ａ放物面４１フレネルレンズシート５２球面レンズシート（第１の透明層）５３球面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板と、上記基板間に封入された液
晶層と、光反射面とを備えた液晶表示素子において、前記光反射面には、該光反射面で反射する光を拡散させ
る曲面あるいは複数の異なる傾斜角の平面からなるパタ
ーンが形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】一対の基板と、上記基板間に封入された液
晶層と、光反射面とを備えた液晶表示素子において、光路上に、第１の透明層と、上記第１の透明層とは屈折
率が異なる第２の透明層とが隣接して設けられ、上記第
１の透明層と上記第２の透明層との境界面には、該境界
面を透過する光を拡散させる曲面あるいは複数の異なる
傾斜角の平面からなるパターンが形成されていることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】上記パターンにおける平均の法線の方向
は、上記液晶表示素子における表面の法線の方向から傾
いていることを特徴とする請求項１または２に記載の液
晶表示素子。
【請求項４】上記パターンの表面における断面形状が放
物線形であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子。
【請求項５】上記パターンの表面における断面形状が円
形であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素
子。
【請求項６】上記光反射面が粗面化されていることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示素
子。
【請求項７】光散乱性を持つフィルムからなる光散乱層
が光路上に設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項８】上記第１または第２の少なくとも一方の透
明層には、上記第１および第２の透明層と屈折率の異な
る粒子が分散されていることを特徴とする請求項２に記
載の液晶表示素子。
【請求項９】上記光反射面は、上記一対の基板間、ある
いは上記液晶層との間隔が画素のピッチより短い部位に
設けられていることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の液晶表示素子。
【請求項１０】上記境界面と上記光反射面との間隔が、
上記境界面に形成されているパターンのピッチより短い
ことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項１１】上記一対の基板における表示画面に近い
方の基板の表面には、フレネルレンズシートが設けられ
ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の液晶表示素子。
【請求項１２】上記パターンの平均の法線の方向が、各
パターン毎に異なることを特徴とする請求項１または２
に記載の液晶表示素子。