WO2000039632A1

WO2000039632A1 - Afficheur a cristaux liquides a reflexion

Info

Publication number: WO2000039632A1
Application number: PCT/JP1999/007416
Authority: WO
Inventors: Kazutaka Hanaoka; Yuichi Inoue
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2000-07-06
Also published as: US6552766B2; KR20010093230A; TW554216B; US20010040659A1; JP2000193969A

Description

反射型液晶表示装置技術分野

本発明は、反射型液晶表示装置に係り、特に、偏光板を使用しない反射型液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置に対する省電力化の要求から反射型液晶表示装置が注目されてきている。反射型液晶表示装置は、消費電力が大きいバックライトを不要とすることで省電力化を実現する。また、反射型液晶表示装置は、バックライトを不要とすることにより、装置の小型化及ぴ軽量化も実現する。景技術

従来より、反射型液晶表示装置には、 2枚の偏光板を備えた構成のものと、 1 枚の偏光板を備えた構成のものと、偏光板を使用しない構成のものがある。一般的に、 2枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置は、 2枚の偏光板の間に液晶、電極及び基板を有する構成の液晶パネルの外健こ、更に、反射板を備えている。反射板の無い偏光板側から入射された入射光は、基板や液晶層を通過して反射板で反射され、再び、基板や液晶層を通過した後に反射板の無い偏光扳を介して反射型液晶表示装置外に出射される。この時、入射光は 2枚の偏光板をそれぞれ 2回ずつ通過する。従って、 2枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置に入射された入射光は、合計 4回偏光板を通過してから反射型液晶装置外に出射される。

1枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置は、光源側に偏光板を有し、基板と液晶層との間に反射板を有する。偏光板を介して入射された入射光は、基板や液晶層を通過して反射板で反射され、再び、基板や液晶層を通過した後に偏光板を介して反射型液晶表示装置外に出射される。この時、入射光は 1枚の偏光板を 2 回通過する。

一般的に、偏光板を使用しない反射型液晶表示装置は、液晶中に二色性色素を混在させたゲスト ·ホスト型液晶を有する。ゲスト ·ホスト型液晶を使用した液晶パネルには、 2層のゲスト ·ホスト型液晶の配向を直交させた構成のものゃゲスト 'ホスト型液晶を螺旋配列にした構成のもの等がある。

しかし、 2枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置では、入射光力洽計 4回偏光板を通過してから反射型液晶装置外に出射されるため、入射光に対する反射率カ啡常に低く、液晶表示の輝度が非常に低くなつてしまう。また、 2枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置は、液晶層と反射板との間に偏光板と基板を有しており、液晶層と反射板が基板厚だけ離れているので、液晶表示が 2重になってしまう場合がある。

1枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置では、入射光が偏光板を 2回通過する。このため、入射光力偏光板を 4回通過する 2枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置よりも入射光の反射率は高くなる。しかし、 1枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置には、液晶表示のオン ·オフ制御を行うために； 1 / 4板を設ける必要がある。この; 1 / 4板によって入射光の波長が分散されるため、 1枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置で高レ、コントラストの液晶表示を行うことは困難ぁ ο。

偏光板を使用しなレ、反射型液晶表示装置では、 1枚の偏光板を備えた反射型液晶表示装置よりも入射光の反射率は高くなる。しかし、 2層のゲスト ·ホスト型液晶の配向を直交させた反射型液晶表示装置では、 2層の液晶を同時に駆動する必要があり、制御性に難点がある。また、ゲスト ·ホスト型液晶を螺旋配列にした反射型液晶表示装置では、液晶を垂直に立ち上げる際に高レ、電圧を印加する必要がある。また、液晶の立ち上がりが弱い部分では入射光が散乱されてしまうので、ゲスト ·ホスト型液晶を螺旋配列にした反射型液晶表示装置で高コントラストの液晶表示を行うことは困難である。発明の開示

そこで本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な反射型液晶表示装置を提供することを概括的課題とする。

本発明のより具体的な課題は、偏光板を使用せずに高輝度及び高コントラストが得られる反射型液晶表示装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、

液晶層と、

前記液晶層に入射する入射光の光路上に設けられ、前記液晶層の常光屈折率及び異常光屈折率の何れか一方の屈折率と実質的に等しし、屈折率を有する透明絶縁層と、

前記液晶層と前記透明絶縁層を通過した入射光を反射する反射板と、前記液晶層と前記透明絶縁層と前記反射板とよりなる光学部材の両側に、相互に対向するように設けられた第 1及び第 2の基板とよりなり、

前記液晶層と前記透明絶縁層との境界に形成される界面は、前記反射板に対して所定の傾斜角を有する、実質的に同一形状の複数の傾斜部からなることを特徴とする反射型液晶表示装置を提供することにある。

本発明によれば、前記透明觸層の屈折率カ晶層の屈折率と実質的に等しい場合、前記反射型液晶表示装置に対して垂直な入射光路に沿って入射した入射光は、前記入射光路と実質的に同一の出射光路上を反対方向に走行して出射するのに対し、前記透明絶縁層の屈折率が液晶層の屈折率と等しくない場合、前記反射型液晶表示装置に対して垂直な入射光路に沿って入射した入射光は、別な出射光路に沿って出射する。このため、本発明による反射型液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり偏光板を使わずとも入射光の光学的変調が可能であり、高輝度で高いコントラスト比の表示が可能になる。また、本発明の反射型液晶表示装置は高輝度であるため、投写型液晶表示装置に使うことも可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の図面を参照した本発明の好ましい実施例にっレヽての詳細な説明より明らカヽとなろう。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の反射型液晶表示装置の原理を示す断面図；

図 2は、本発明の反射型液晶表示装置において、液晶層に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す図；

図 3は、本発明の反射型液晶表示装置において、液晶層に電圧が印加された時の入 f光の反射を示す図；

図 4は、本発明の反射型液晶表示装置において、液晶層に電圧が印加された時の入射光の反射を示す図；

図 5は、本発明の反射型液晶表示装置において、液晶層に電圧が印加されていなレ、時の入射光の反射を示す図；

図 6は、複数の傾斜部力設けられた本発明の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図；

図 7は、複数の傾斜部が設けられた本発明の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図；

図 8は、 2つの棚旨層を有する本発明の反射型液晶表示装置にぉレ、て、液晶層に電圧力仰加された時の入射光の反射を示す図；

図 9は、 2つの樹脂層を有する本発明の反射型液晶表示装置において、液晶層に電圧が印加されていない時の入射光の反射を示す図；

図 1 0は、複数の傾斜部が設けられた 2つの樹脂層を有する本発明の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図；

図 1 1は、複数の傾斜部が設けられた 2つの樹脂層を有する本発明の反射型液晶表示装置の構成を示す断面図；

図 1 2は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 3は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 4は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 5は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 6は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 7は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図図 1 8は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射の様子を示す図；

図 1 9は、本発明の反射型液晶表示装置における入射光の反射を示す図；図 2 0は、本発明の反射型液晶表示装置に対して、入射角が土 1 5 ° の範囲で入射された入射光の反射を示す図；

図 2 1は、本発明の反射型液晶表示装置に対して、入射角が ± 1 5 ° の範囲で入射された入射光の反射を示す図；

図 2 2は、本発明の反射型液晶表示装置に対して、入射角が ± 1 5.° の範囲で入射された入射光の反射の様子を示す図；

図 2 3は、本発明の第 1実施例による反射型液晶表示装置の構成を示す断面図；

図 2 4は、本発明の第 2実施例による反射型 T F Tパネルの構成を示す図；図 2 5は、本発明の第 2実施例による反射型 T F Tパネルの構成を示す別の図；

図 2 6は、本発明の第 3実施例による投写型液晶表示装置の構成を示す図；図 2 7〜3 0は、本発明の第 4実施例による反射型液晶表示装置の製造方法を示す図である。発明を実施するための最良の態様

匪 3

先ず、本発明の原理を説明する。

図 1は、本発明の反射型液晶表示装置（以下、液晶表示装置と略称する） 1 0 の断面図である。

図 1に示すように、液晶表示装置 1 0は、樹脂層 1 2、液晶層 1 4及び反射板 1 6を有する。樹脂層 1 2は、例えば、アクリルで構成される。樹脂層 1 2と液晶層 1 4との境界に形成される界面 1 8は、液晶表示装置 1 0の表面及び反射板 1 6に対しての傾斜角を有する。なお、樹脂層 1 2の屈折率は η _β であり、液晶層 1 4の常光屈折率は η。であり、液晶層 1 4の異常光屈折率は n _e である。図 2及び図 3は、それぞれ n _a = n _e 及び n _a 〉n。となるように樹脂層 1 2 と液晶層 1 4の種類が選択された液晶表示装置 1 0における入射光の反射の様子を示す図である。図 2は、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示し、図 3は、液晶層 1 4に電圧が印加された時の入射光の反射の様子を示す。

図 2に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加されていない場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 0の長軸は、液晶表示装置 1 0の表面及び反射板 1 6と平行に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 r である。ここで、 n_a =n e なので、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、樹脂層 1 2及び液晶層 1 4を真っ直ぐに通過して反射板 1 6に達する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射されて、再び液晶層 1 4及び樹脂層 1 2を通過し、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に出射される。このように、出射光は、入射光と同一の方向に出射される。従って、 n_a =r の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 1 0において、液晶層 1 4に電圧力仰加されていない場合、液晶表示装置 1 0は白色モードの表示を行う。

また、図 3に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加された場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 0の長軸は、液晶表示装置 1 0の表面及び反射板 1 6に対して垂直に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 n。である。ここで、 n _a >n。なので、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、樹脂層 1 2と液晶層 1 4との界面 1 8に対して人射角 3 _{a l}で入射し、屈折角 θ₀₁ ( > 0 a i ) で屈折する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射される。反射光は、界面 1 8に対して入射角 0。 ₂で入射し、屈折角 0 _{a 2} « Θ 02) で屈折した後に、液晶表示装置 1 0外に出射される。このように、出射光は、入射光とは全く異なる方向に出射される。従って、 n_a 〉n。の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 1 0において、液晶層 1 4に電圧力仰加された場合、液晶表示装置 1 0は黒色モードの表示を行う。この時、屈折率 n_a と屈折率 n。の差が大きい程、高コントラストな表示が行われる。

図 4及び図 5は、それぞれ n _a =n。及び n_a <n_e となるように樹脂層 1 2 と液晶層 1 4が選択された液晶表示装置 1 0における入射光の反射の様子を示す図である。図 4は、液晶層 1 4に電圧が印加された時の入射光の反射の様子を示し、図 5は、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す。

図 4に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加された場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 0の長軸は、液晶表示装置 1 0の表面及び反射板 1 6に対して垂直に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 n。である。ここで、 n_a =n 0 なので、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、棚旨層 1 2及び液晶層 1 4を真っ直ぐに通過して反射板 1 6に達する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射されて、再び液晶層 1 4及び樹脂層 1 2を通過し、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に出射される。このように、出射光は、入射光と同一の方向に出射される。従って、 n _a = n。の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 1 0において、液晶層 1 4に電圧が印加された場合、液晶表示装置 1 0は白色モードの表示を行う。

また、図 5に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加されていない場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 0の長軸は、液晶表示装置 1 0の表面及び反射板 i 6 と平行に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 n _e である。ここで、 n _β < n _e なので、液晶表示装置 1 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、界面 1 8に対して入射角 0 _a ,で入射し、屈折角 0 _{e l} ( < 0 _{a l} ) で屈折する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射される。反射光は、界面 1 8に対して入射角 0 _{e 2}で入射し、屈折角 S _{a 2} ( > θ ,₂) で屈折した後に、液晶表示装置 1 0外に出射される。このように、出射光は、入射光とは全く異なる方向に出射される。従って、 n _a < n _e の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 1 0において、液晶層 1 4に電圧が印加されていない場合、液晶表示装置 1 0 は黒色モードの表示を行う。この時、屈折率 n _a と屈折率 r との差が大きい程、高コントラストな表示が行われる。

以上のように、液晶表示装置 1 0が白色モードの表示を行う場合、出射光が入射光と同一の方向に出射され、液晶表示装置 1 0が黒色の液晶表示を行う場合、出射光が入射光とは全く異なる方向に出射される。このため、液晶表示装置 1 0 は、高コントラストな表示を行うことができる。また、液晶表示装置 1 0には偏光板が使用されていないので、入射光に対する反射率が高くなり、高輝度の表示が行われる。更に、偏光板が使用されていないので、液晶表示装置 1 0の小型化及び軽量化、さらに製造費用の低下力実現される。

ところで、液晶表示装置 1 0のパネル面積を広くすると、樹脂層 1 2と液晶層 1 4との境界に形成される界面 1 8を複数の傾斜部で構成する必要がある。界面 1 8を複数の傾斜部で構成する場合、例えば、液晶表示装置 1 0は、以下のような構成とすることができる。図 6及び図 7は、複数の傾斜部を有する反射型液晶表示装置 1 0の断面図である。図 6は、複数の傾斜部をノコギリ型に設けた例を示し、図 7は、 .複数の傾斜部を山型に設けた例を示す。図 6において、傾斜部 2 2 a、 2 2 b、 2 2 c , 2 2 dの傾斜角及びピッチは同一である。また、図 7において、傾斜部 2 4 a、 2 4 cの傾斜角は同一であり、傾斜部 2 4 b、 2 4 dの傾斜角は同一であり、傾斜部 2 4 a〜2 4 dのピッチは同一である。なお、液晶表示装置 1 0が有する傾斜部の数は 4つに限らない。

図 8及び図 9は、 n _a = n。及び n _a < n _e となるように樹脂層 1 2と液晶層 1 4が選択された反射型液晶表示装置 2 0における入射光の反射の様子を示す図である。液晶表示装置 2 0は、液晶分子 2 5を含む液晶層 1 4の上下にそれぞれ樹脂層 1 2を有する。なお、液晶表示装置 2 0における界面 1 8 a、 1 8 bは、互いに反射板 1 6と平行な液晶層 1 4の中心線 1 9に対して線対称に設けられており、共に傾斜角 0 xを有する。

図 8は、液晶層 1 4に電圧力仰加された時の入射光の反射の様子を示し、図 9 は、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す。図 8に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加された場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 5の長軸は、液晶表示装置 2 0の表面及び反射板 1 6に対して垂直に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 n。である。ここで、 n _a = n o なので、液晶表示装置 2 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、 2つの樹脂層 1 2及び液晶層 1 4を真っ直ぐに通過して反射板 1 6に達する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射されて、再び液晶層 1 4及び 2つの棚層1 2 を通過し、液晶表示装置 2 0の表面に対して垂直に出射される。このように、出射光は、入射光と同一の方向に出射される。従って、 n _a = n。の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 2 0において、液晶層 1 4に電圧力仰加された場合、液晶表示装置 2 0は白色モ一ドの表示を行う。

また、図 9に示すように、液晶層 1 4に電圧が印加されていない場合、液晶層 1 4を構成する液晶分子 2 5の長軸は、液晶表示装置 2 0の表面及び反射板 1 6 と平行に配列される。この時の液晶層 1 4の屈折率は、 r である。ここで、 n _a < n _e なので、液晶表示装置 2 0の表面に対して垂直に入射された入射光は、界面 1 8 aに対して入射角 _a】で入射し、屈折角 0_el (<0_aI) で屈折する。更に、入射光は、界面 1 8 bに対して入射角 0_{e 2}で入射し、屈折角 0_a2 (>0_e2) で屈折する。そして、入射光は、反射板 1 6により反射される。反射光は、界面 1 8 bに対して入射角 0_a3で入射し、屈折角 0_e3 (<Θ_Ά∑) で屈折し、更に、界面 1 8 aに対して入射角 e 4で入射し、屈折角 0 _{a 4} ( > 0 e ₄) で屈折する。そして、反射光は、液晶表示装置 20外に出射される。

このように、出射光は、入射光とは全く異なる方向に出射される。従って、 n a <n_e の関係を有する樹脂層 1 2と液晶層 1 4を備えた液晶表示装置 20におレ、て、液晶層 1 4に電圧が印加されていない場合、液晶表示装置 20は黒色モードの表示を行う。この時、屈折率 n_a と屈折率 i との差が大きい程、高コントラス卜な液晶表示が行われる。

ここで、界面 1 8 a、 1 8 bの傾斜角 0xや屈折率 n_a 、 n_e の値によっては液晶表示装置 20外に出射光が出射されない。この場合、より質の高い黒色モード表示が行われる。また、図 8及び図 9に示す液晶表示装置 20において、 n_a =n_e となるように樹脂層 1 2及び液晶層 1 4を選択して、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時に白色モード表示を行い、液晶層 1 4に電圧が印加された時に黒色モード表示を行うようにすることも可能である。

以上のように、液晶表示装置 20が白色モード表示を行う場合、出射光が入射光と同一の方向に出射され、液晶表示装置 20力く黒色モード表示を行う場合、出射光が入射光とは全く異なる方向に出射される。このため、液晶表示装置 20は、高コントラストな液晶表示を行うことができる。また、液晶表示装置 20には偏光板が使用されていないので、入射光に対する反射率が高くなり、高輝度表示が行われる。更に、偏光板が使用されていないので、液晶表示装置 20の小型化、軽量化および製造費用の低減が実現される。液晶表示装置 20は、 2つの界面 1 8 a、 1 8 bを有するため、黒色表示モード時の出射光方向と入射光方向の角度差が液晶表示装置 1 0に比して大きくなる。従って、液晶表示装置 20では、より高いコントラスト表示が可能である。

ところで、液晶表示装置 20のパネル面積を広くすると、樹脂層 1 2と液晶層 1 4との境界に形成される界面 1 8 a、 1 8 bを複数の傾斜部で構成する' がある。界面 1 8 a、 1 8 bを複数の傾斜部で構成する場合、例えば、液晶表示装置 20は、以下のような構成とすることができる。 - 図 1 0及び図 1 1は、複数の傾斜部を有する反射型液晶表示装置 20の断面図である。図 1 0は、複数の傾斜部をノコギリ型に設けた例を示し、図 1 1は、複数の傾斜部を山型に設けた例を示す。図 1 0において、傾斜部 26 a、 26 b、 26 c、 26 dと 26 e、 26 ί、 26 g, 26 hは、反射板 1 6と平行な液晶層 1 4の中心線 1 9に対して線対称に設けられている。傾斜部 26 a、 26 b、 26 c、 26 dの傾斜角は同一であり、傾斜部 26 e、 26 ί、 26 g、 26 h の傾斜角は同一であり、傾斜部 26 a〜26 hのピッチは同一である。また、図 1 1において、傾斜部 28 a、 28 b, 28 c. 28 dと 28 e、 28 f、 28 g、 28 hは、反射板 1 6と平行な液晶層 1 4の中心線 1 9に対して線対称に設けられている。傾斜部 28 a、 28 c、 28 f、 28 hの傾斜角は同一であり、傾斜部 28 b、 26 d、 28 e、 28 gの傾斜角は同一であり、傾斜部 28 a〜 28 hのピッチは同一である。なお、液晶表示装置 20の傾斜部の数は 8つに限らない。

図 1 2〜図 1 5は、 n_a =n。 = l. 45、 n_e = l. 7である液晶表示装置 20における入射光の反射の様子を示す図である。図 1 2は、界面 1 8 a、 1 8 bの傾斜角が 0x=30° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す図である。また、図 1 3 は、 0 X = 30 ° である液晶表示装置 20におレ、て、液晶層 1 4に電圧が印加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。また、図 1 4は、 0x=4 0° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す図である。更に、図 1 5は、 0x=4 0° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。

図 1 6〜図 1 9は、 n _a = n _e = 1. 7、 n。 = 1. 4 5である液晶表示装置 20における入射光の反射の様子を示す。図 1 6は、 0x==30° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す図である。また、図 1 7は、 6>x=30° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧力仰加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。また、図 1 8は、 0x=4 0° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されていない時の入射光の反射の様子を示す図である。更に、図 1 9は、 0 x = 4 0 ° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されてし、る時の入射光の反射の様子を示す図である。

図 1 2〜図 1 9に示すように、液晶層 1 4と樹脂層 1 2との屈折率が異なる状態の時には、界面 1 8 a、 1 8 bで光の屈折が起こり、出射光は入射光とは全く異なる方向に出射される。 0x、 n_a 、 n_e 、 n。の値によっては全反射力起こり、出射光が液晶表示装置 20外に出射されなくなる。また、液晶層 1 4と樹脂層 1 2との屈折率が同一の時には、界面 1 8 a、 1 8 bで光が屈折せず、入射光は液晶表示装置 20により正反射される。このため、特に、入射光が液晶表示装置 20に対して垂直に入射された場合には、高コントラストな液晶表示が行われ。

図 20〜図 22は、 n_a 二 n_e 二 1. 7、 n。 = l. 45である液晶表示装置 20に対して、入射角が土 1 5° の範囲で入射された入射光の反射の様子を示す。図 20は、界面 1 8 a、 1 8 bの傾斜角 0xが 0x = 20° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。また、図 2 1は、 0x=30° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。更に、図 22は、 0x=4 0° である液晶表示装置 20において、液晶層 1 4に電圧が印加されている時の入射光の反射の様子を示す図である。

ここで、一般に投写型液晶表示装置では、パネルに対する入射光の入射角は土 1 5°程度である。また、投写型液晶表示装置では、液晶表示にとされる出射光の出射角も土 1 5°程度である。従って、本発明の原理を投写型液晶表示装置に適用し、 0xを例えば、 3 0°以上にすれば、液晶層 1 4に電圧を印加した時に出射光の出射角が ± 1 5°以上となり、質の高い黒色表示を行うことがでさる。

また、本発明の原理を直視型反射液晶表示装置に適用する場合、パネルの最外部に前方散乱板を配置することで白色表示を強調することができる。 [第 1実施例]

図 23は、本発明の第 1実施例によるる反射型液晶表示装置 30の構成を示す断面図である。

図 23を参照するに、液晶表示装置 30は、一対のガラス基板 32の間に、液晶層 1 4と、反射板 1 6と、それぞれ 2つの樹脂層 1 2と、 I TO (Indium Tin Oxide)電極 34、及び分子配向膜 36を有する。分子配向膜 36は、例えば、 P I (Polylmide)膜で構成される。図 23の構成では、前記反射板 1 6は下側ガラス基板 32上に形成され、前記反射板 1 6上には下側の樹脂層 1 2が形成されている。前記下側樹脂層 1 2表面には下側 I TO電極 34が形成され、前記下側 I TO電極 34上には、前記液晶層 1 4に直接に接するように、下側分子配向膜 3 6が形成されている。同様に、前記上側ガラス基板 32上には上側樹脂層 1 2が形成され、前記上側樹脂層 12上には上側 I TO電極 34および上側分子配向膜 36カ順次形成され、前記上側分子配向膜 36は前記液晶層 1 4に直接に接する。前記液晶表示装置 30では、前記上側および下側の樹脂層 1 2は、同一の角度 0 Xで傾斜した傾斜面を有し、前記 I TO電極 34はかかる傾斜面上に形成されている。

なお、上記の説明における「上側」および「下側」は、単に図 23の構成の説明を明確化するためのものであり、重力方向とは無関係である。

ここで、樹脂層 1 2、液晶層 14、 I TO電極 34、分子配向膜 36の屈折率をそれぞれ n_a、 n_e、 H i 、 n_P として、樹脂層 1 2、液晶層 1 4、 I TO電極 34、分子配向膜 36における入射光の屈折角をそれぞれ 0_a、 Θ Θ , Θ_Ρ とすると、樹脂層 1 2、液晶層 1 4、 Ι ΤΟ電極 34および分子配向膜 36 の間には、

n _a s i n 6> a = n i s i n 0； · · · ( 丄ノ

n i s i n 0 i = n _P s i n θ _P · · · (2)

n p s i n Θ _P —n_e s i n Θ _e · · · (3)

の関係が成り立つ。上記式（1)〜（3) より、

n _a s i n 0 a =n _e s i ηθ _e

である。従って、出射光の出射角は、 I TO電極 34及び分子配向膜 36の屈折率に依存せず、樹脂層 1 2の屈折率 n_a 及び液晶層 1 4の屈折率 n_e (n。）のみで決まる。液晶表示装置 30は、 2つの界面 1 8 a、 1 8 bを有するため、黒色表示モ一ド時の出射光方向と入射光方向の角度差が図 1に示す液晶表示装置 1 0に比して大きくなる。従って、液晶表示装置 30は、より高いコントラスト表示が可能である。

また、液晶表示装置 30には偏光板が使用されていないので、液晶表示装置 3 0では入射光に対する反射率が高くなり、高輝度の液晶表示が行われる。更に、偏光板が使用されていないので、液晶表示装置 30の小型化、軽量化および製造の低減が実現される。

[第 2実施例]

図 24及び図 25は、本発明の原理が適用された本発明の第 2実施例による T FTパネル 40の構成図である。ただし図 25は、図 24に示す T FTパネル 4 0の A— B部における断面図である。なお、図 23に示す液晶表示装置 30と同一の構成部には、同一の符号を付している。

図 24に示すように、 1つの画素 I TO 42は、 TFTCThin Film Transisto r)44及び蓄積容量 46を有する。 TFT44は、ゲート線 48及びデ一夕線 50に接続されている。また、蓄積容量 46は、 Cs線 52上に設けられている。図 25に示す T FT基板 38側の樹脂層 1 2は、 TFT 44に接続される画素 I T042の下側に設けられており、—最終保護膜及び画素 I TO 42に対する絶縁膜として機能する。また、 TFT基板 38側の樹脂層 1 2には、画素 I TO 42 と TFT 44のソース電極を接続するためのコンタクトホールが設けられる。 T FTパネル 40をカラ一反射型とする場合には、カラ一フィルタアレイが図 25 に示す対向基板 39側に設けられる。この時、対向基板 39側の棚旨層 1 2は、トップコートとして機能する。また、対向基板 39に樹脂層 1 2の傾斜部と同ピッチのマイクロレンズアレイを設けることにより、開口部以外からも集光することができるので、より明るい液晶表示力可能となる。また、マイクロレンズァレイを設けて入射光を垂直に近い角度に屈折させたり、又は、焦点を結ぶように屈折させることによって、屈折による液晶表示の黒出しをより効果的に行うことができる。更に、マイクロレンズアレイにより、入射光が隣の傾斜部に入射することが防止され、液晶表示のコントラストが向上する。 -

[第 3実施例]

図 2 6は、本発明の原理が適用された液晶パネル 6 4、 6 5、 6 6を有する本発明の第 3実施例による投写型液晶表示装置 6 0の構成図である。

図 2 6に示すように、投写型液晶表示装置 6 0は、光源 6 1、ダイクロイツクミラ一 DM 1、 DM 2 , クロスダイクロイックプリズム 6 2、ビー厶スプリツ夕 P B S 1、 P B S 2、 P B S 3 , 全反射ミラ一 6 3、青用液晶パネル 6 4、綠用液晶パネル 6 5、赤用液晶パネル 6 6及び投射レンズ 6 7を有する。青用液晶パネル 6 4、綠用液晶パネル 6 5、赤用液晶パネル 6 6は、本発明の原理が適用された液晶パネルであり、偏光板を使用していない。このため、投写型液晶表示装置 6 0は、高コントラストで高輝度の液晶表示を行うことができる。また、青用液晶パネル 6 4、緑用液晶パネル 6 5、赤用液晶パネル 6 6は、偏光板を使用していないので、投写型液晶表示装置 6 0の小型化、低コスト化が実現される。また、本実施例の投写型液晶表示装置 6 0では、偏光板を使用していないので、強力な光源 6 1を使っても、温度上昇に伴う偏光板の劣化の問題力性じることがなく、このため偏光板の冷却等、複雑な装置を使うことなく輝度の高レヽ投写像を得ることができる。

[第 4実施例]

次に、図 2 3で示した液晶表示装置 3 0が含む樹脂層 1 2の傾斜部の形成方法について説明する。

図 2 7〜図 3 0は、液晶表示装置 3 0が含む樹脂層 1 2の傾斜部の形成方法を説明するための図である。

樹脂層 1 2の傾斜部を形成するには、先ず、図 2 3に示すガラス基板 3 2上にスピン塗布によって所定の厚さ（例えば、 4〃m程度）の樹脂層 1 2を形成する（図 2 7 ) 。この樹脂層 1 2には、平坦化能力と感光性を有するアクリル系樹脂（例えば、 J A L S製 P C— 3 3 5等）力使用される。次に、フォトマスク 7 0を介して樹脂層 1 2に対して UV露光を行う（図 2 8 )。そして、次に、例えば、 TMA Hによって現像を行う（図 2 9 -) 。この時の樹脂層 1 2のパターン幅は、例えば、 5〃m程度とする。

続いて、所定の温度（例えば、 1 3 5 ° 〜2 0 0 °程度）で樹脂層 1 2をリフ口一する（図 3 0 ) 。この結果、樹脂層 1 2のパターンは溶解して所定のピッチ及び傾斜角（例えば、ピッチ 1 0 // m、傾斜角 4 0 ° ) を有する傾斜部が精度良く形成される。そして、上記の工程で形成した 2つの基板を貼り合わせることにより、容易に複数の微小な傾斜部を有するパネルを得ることができる。

図 1 2〜図 1 9及び図 2 0〜図 2 2を用いて説明したように、屈折率 n _a = 1 . 5〜 1 . 7程度の樹脂層 1 2と、常光屈折率 n。二〜 1 . 7及び異常光屈折率 n _e =〜1 . 5程度の液晶層 1 4 (例えば、メルク製 ZLI- 4803、 ZL 1-4850) を用いて、樹脂層 1 2の傾斜角を 3 0。〜4 0 °程度に形成すると高コントラストなスイツチング力可能な T F Tパネル 4 0を実現することができる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨内にぉレ、て様々な変形 ·変更が可能である。産業上の利用可能性

本発明によれば、前記透明絶縁層の屈折率が液晶層の屈折率と実質的に等しい場合、前記反射型液晶表示装置に対して垂直な入射光路に沿って入射した入射光は、前記入射光路と実質的に同一の出射光路上を反対方向に走行して出射するのに対し、前記透明絶縁層の屈折率が液晶層の屈折率と等しくない場合、前記反射型液晶表示装置に対して垂直な入射光路に沿って入射した入射光は、別な出射光路に沿って出射する。このため、本発明による反射型液晶表示装置では、従来の液晶表示装置と異なり偏光板を使わずとも入射光の光学的変調が可能であり、高輝度で高いコントラスト比の表示力河能になる。

また、本発明の反射型液晶表示装置は高輝度であるため、投写型液晶表示装置に使うことも可能である。この場合、前記反射型液晶表示装置が偏光板を使用しないため、光源として強力な高輝度光源を使った場合でも偏光板を冷却する必要がなく、投写型液晶表示装置の構成が簡素化される。

Claims

請求の範囲

1 . 液晶層と、

前記液晶層に入射する入射光の光路上に設けられ、前記液晶層の常光屈折率及び異常光屈折率の何れ力、一方の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する透明絶縁層と、

前記液晶層と前記透明絶縁層との境界に形成される界面は、前記反射板に対して所定の傾斜角を有する、実質的に同一形状の複数の傾斜部からなることを特徴とする反射型液晶表示装置。

2 . 前記透明絶縁層の屈折率は、前記液晶層の異常光屈折率に等しく、 1 . 5 〜 1 . 7の範囲にあることを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

3 . 前記透明絶縁層の屈折率は、前記液晶層の常光屈折率に等しく、 1 . 4〜 1 . 5の範囲にることを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

4 . 前記傾斜部の傾斜角は、 1 0。〜 4 0 ° の範囲にあることを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

5 . 前記傾斜部は、露光処理によってパタニングされた熱可塑性を有する透明棚旨層に対して、所定温度のリフ口—一を行うことにより形成されたものであることを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

6 . 前記透明絶縁層は、前記第 1の基板と前記液晶層との間に設けられた第 1 の透明絶縁層と、前記反射板と前記液晶層との間に設けられた第 2の透明絶縁層とを有し、

前記第 1の透明絶縁層と前記液晶層との境界に形成される第 1の界面と、前記第 2の透明絶縁層と前記液晶層との境界に形成される第 2の界面は、前記反射板と平行な前記液晶層の中心線に対して線対称に設けられていることを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

7 . 前記第 1の基板の外側に、さらに前方散乱板を設けたことを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

8 . 前記第 1の基板は、前記傾斜部と同一ピッチのマイクロレンズアレイを担持することを特徴とする請求項 1記載の反射型液晶表示装置。

9 . 液晶層と、前記液晶層に隣接して設けられ、前記液晶層の常光屈折率及び異常光屈折率の何れか一方の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する透明絶縁層と、前記液晶層と前記透明絶縁層を通過した入射光を反射する反射板と、前記液晶層と前記透明絶縁層と前記反射板とよりなる光学部材の両側に、相互に対向するように設けられた第 1及び第 2の基板とよりなり、前記液晶層と前記透明絶縁層との境界に形成される界面は、前記反射板に対して所定の傾斜角を有する、実質的に同一形状の複数の傾斜部からなる反射型液晶表示装置と、

前記反射型液晶表示装置からの出射光の光路上に設けられた投射

なる投射型液晶表示装置。