WO2004097511A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

明 細 書

液晶表示装置 技術分野

本発明は、 反射型の映像表示機能と透過型の映像表示機能を備 えた半透過型液晶表示装置に関するものである。 背景技術

近年、 携帯電話、 P D A (携帯情報端末 = Personal Digital Assistance)等のモバイル製品における表示装置と して、屋内外を 問わず視認性を確保可能な、 いわゆる半透過型カラー液晶表示装 置が使用されている。

一般に、 半透過型カラー液晶表示装置は、 外部から入射する光 を反射する反射画素電極によって画素を構成しており、 この反射 画素電極に開口が形成されている。 そして、 周囲が明るい場合に は外光を反射画素電極によって反射するこ とで画像を表示し、 ま た、 暗い場合にはパックライ トの照明光を反射画素電極に形成さ れた開口を透過させて画像を表示するよ う に構成されている。

従来の、 この種の液晶表示装置と しては、 例えば、 特許文献 1 に記載されているよ う なものもある。 この液晶表示装置は、 昼間 など外光が明るい時にこれを利用して映像を表示するこ とのでき る反射型と、 夜間など外光が乏しく 暗い時にパックライ ト （背面 光源） を利用して映像を表示する透過型との両方の機能を備えて いる o

特許文献 1

特開 2 0 0 0 — 2 9 8 2 6 7号公報 （第 2頁、 図 1 ) ところで、 半透過型カラー液晶表示装置では、 外部からの光を 利用したときに視認性を確保するためには、 反射画素電極の開口 の面積が制限されるため、 パックライ ト使用時に照明光の利用効 率が低く 、 画面の照度が低いという 問題がある。 こ のバックライ ト使用時の画面の照度を高めるために、 バックライ トの起動を高 める と、 バックライ トの消費電力が增加し、 モパイル製品のバッ テリー使用時間が短く なるという不利益が存在する。

このよ うな不利益を解消し、 バックライ ト使用時の画面の照度 を高める技術が、例えば、前述した特許文献 1 に開示されている。 この特許文献 1 には、 開口を有する反射層とパックライ ト との間 に、 画素に対応する領域に合わせてマイクロ レンズを配置し、 バ ックライ トからの照明光を開口に集光して、 画面の照度を高める 技術が記載されている。

しかしながら、 特許文献 1 の技術では、 マイク ロ レンズを精度 良く形成する必要があるため、 製造コス ト が嵩むという課題があ つた。 また、 マイ クロ レンズを反射層に形成された開口に正確に 位置合わせする必要があり、 製造作業に熟練性を要するという課 題も存在した。

本発明は、 前述した課題に鑑みてなされたものであり、 その目 的は、 パ ッ クライ トの光利用効率を向上させ、 画面の照度を高め るこ とができると共に、 製造コス トを低減可能な液晶表示装置を 提供するこ とにある。 発明の開示

前述した課題を解決し、 前記目的を達成するため、 本発明の液 晶表示装置は、 光を反射する反射画素電極が設けられた第 1 の基 板と、 反射画素電極に対向する透明電極が形成される と共に第 1 の基板と平行に配置される第 2 の基板と、 第 1 の基板と第 2 の基 板との間に封入された液晶と、 第 1 の基板の背面側から照明光を 当てるパックライ ト と、 パックライ トからの照明光を反射画素電 極の配列上に集光する多数のライ ン状プリ ズムを有する集光板と を備え、 反射画素電極に、 内側の反射率が低く且つ外側に移るに 従つて徐々に反射率が高く なるよ う に連続的に変化する反射率の 濃淡部分を画素単位毎に設けたことを特徴と している。

本発明では、 パック ライ トからの照明光は、 ライン状プリ ズム によって集光され、 第 1 の基板を通じて反射画素電極の内側へ入 射される。 このため、 反射画素電極に形成された反射率の濃淡部 分 (グラデーショ ン） の う ち、 反射率の低い内側部分を通過する 照明光の光量が、ライ ン状プリ ズムがない場合と比べて増加する。

- のため、 パックライ トを用いて画像を表示したときの画面の照 度が、 バックライ トの光量を増やすこ となく 向上する。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の液晶表示装置の第 1 の実施例を示す断面図で ある o

図 2は、 本発明の液晶表示装置の第 1 の実施例を示す分解斜視 図である。

図 3 Aは、 本発明の液晶表示装置の第 1 の実施例に係る集光板 と反射画素電極との位置関係を示す平面図である。

図 3 Bは、 本発明の液晶表示装置の第 1 の実施例に係る集光板 と反射画素電極との位置関係を示す図 3 Aの W— W線断面図であ る。

図 4は、 本発明の液晶表示装置の第 2の実施例を示す断面図で ある。

図 5は、 本発明の液晶表示装置の第 2の実施例を示す分解斜視 図である。

図 6 Aは、 本発明の液晶表示装置の第 2の実施例に係る集光板 と反射画素電極との位置関係を示す平面図である。 図 6 Bは、 本発明の液晶表示装置の第 2の実施例に係る集光板 と反射画素電極との位置関係を示す図 6 Aの V— V線断面図であ る。

図 7は、 液晶表示装置の画面の反射率に応じた環境照度と表示 画面の明るさ との関係の一例を示すグラフである。

図 8 Aは 、 本発明が適用可能な画素配列の例を示すス トライプ 配列の説明図である。

図 8 Bは 、 本発明が適用可能な画素配列の例を示すモザイク配 列の説明図でめ 。

図 8 Cはヽ 本発明が適用可能な画素配列の例を示すデルタ配列 の説明図である o

図 9 Aは 、 本発明の液晶表示装置に係る集光板のライン状プリ ズムの形状の例を示すもので、 プリ ズムが三角山をなすと共にそ のピッテ 画素垂直ピッチと同一にした場合の説明図である。

図 9 Bはヽ 本発明の液晶表示装置に係る集光板のライン状プリ ズムの形状の例を示すもので、 プリ ズムが三角山をなすと共にそ のピツチを画素垂直ピッチの 1 2 にした場合の説明図である。

図 9 Cは 、 本発明の液晶表示装置に係る集光板のライン状プリ ズムの形状の例を示すもので、 プリ ズムが異なる大き さの三角山 をなすと共にそのピッチを画素垂直ピッチの 1 Z 3 にした場合の 説明図である。

図 9 Dは、 本発明の液晶表示装置に係る集光板のライン状プリ ズムの形状の例を示すもので、 プリ ズムが ドーム形状をなすと共 にそのピッチを画素垂直ピッチと同一にした場合の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 図 1及び図 2に示すよ う に、 本発明の第 1 の実施の例に係る液 晶表示装置 1 は、 光源であるバックライ ト 2 と、 第 1 の偏光板 3 と、 集光板 4 と、 第 1 の基板 5 と、 透明画素電極 6 と、 反射画素 電極 7 と、 液晶 8 と、 透明電極 9 と、 カラーフィルター 1 0 と、 第 2の基板 1 1 と、第 2の偏光板 1 2 とを備えて構成されている。

パックライ ト 2は、 例えば、 冷陰極蛍光管等の光源を内蔵して 構成されており、 面状に放射される照明光 B Lを第 1 の偏光板 3 に向けて出力する。 第 1 の偏光板 3 は、 パックライ ト 2から出力 される照明光 B Lのう ち特定の偏光光のみを透過する。 この第 1 の偏光板 3のバックライ ト 2 と反対側の面に集光板 4が配置され ている。

集光板 4は、 第 1 の偏光板 3 を通じて入射されるバックライ ト 2からの照明光 B Lを、 第 1 の基板 5上に設けられている反射画 素電極 7の網目状の配列上に集光する。 この集光板 4の構造につ いては、 後に詳細に説明する。

第 1 の基板 5は、 例えば、 ガラス板等の透明な材料から形成さ れている。 この第 1 の基板 5 の上面には、 図示しない T F T (Thin Film Transistor)素子が形成されている。 この T F T素子は、 各 透明画素電極 6及び反射画素電極 7 の各網目部分 7 a に対してそ れぞれ対応するよ う に設けられている。

透明画素電極 6 は、 第 1 の基板 5の上面に所定の厚さで所定の パターンによって形成されている。 この透明画素電極 6は、 例え ば、 I T O (Indium Tin Oxide)等の導電性の光を透過する透過膜 によって形成されている。 更に、 透明画素電極 6 は、 例えば、 ス パッタ リ ングによ り第 1 の基板 5 に薄膜を形成した後、 レーザ加 ェ等の加工方法によ り所定のパターンに加工される。 この透明画 素電極 6 は、 液晶表示装置 1 の画素配列に対応して第 1 の基板 5 の表面に配列されている。 尚、 図 3等に示すよ う に、 画面の水平 方向を X方向、 垂直方向を Y方向と したとき、 透明画素電極 6 は 少なく と も Y方向に関して等間隔に配列され、 X方向に沿った直 線上に配列されている。

反射画素電極 7は、 透明画素電極 6 の上に重ね合わせるよ う に 形成されている。この反射画素電極 7には、図 3等に示すよ う に、 外形が四角形をなす多数の網目部分 7 a が形成されている。 多数 の網目部分 7 a は、 X方向及び Y方向にそれぞれ等間隔に整列さ れており、 碁盤の目を Y方向に細く したよ うな形状と して形成さ れている。 各網目部分 7 a は反射率のグラデーショ ン （濃淡部分） をなすよ う に形成されており、 この実施例では、 濃淡部分は水平 方向 （X方向） 及び垂直方向 （Y方向） の四方向に反射率が連続 的に変化するよ う に構成されている。

即ち、 反射画素電極 7の各網目部分 7 a は、 光の反射率が高い 部分 {反射率 1 0 0 %又はそれに近い反射率 （光の透過率と して は低い部分 =透過率 0 %又はそれに近い透過率） }と して形成され た外側四辺の高反射部分（X方向 1 5 &、 ¥方向 1 5 b ) 1 5 と、 光の反射率が低い部分 {反射率 0 %又はそれに近い反射率 （光の 透過率と しては高い部分 =透過率 1 0 0 %又はそれに近い透過 率） } と して形成された内側中央部の低反射部分 （X方向 1 6 a 、 Y方向 1 6 b ) 1 6 と、 その高反射部分 1 5から低反射部分 1 6 に至るまでの反射率が連続して徐々に減少するよ う になっている 中間部分 （X方向 1 7 a 、 Y方向 1 7 b ) 1 7 とから構成されて いる。

これら高反射部分 1 5、 低反射部分 1 6及び中間部分 1 7に関 して、 図 1〜図 3 (図 4〜図 6 の場合も同様） では、 図面中でグ ラデーシヨ ンを実際に表現するこ とが困難であるため、 この実施 例では線の間隔を外側から内側へ移るに従って徐々に広く してグ ラデーショ ンの感じを表現するよ う にしている。

このよ うな反射画素電極 7は、 例えば、 アルミニウム等の導電 性の光を反射する反射膜で形成されている。 この反射画素電極 7 は導電性を有するため、 透明画素電極 6 と電気的に接続されてい る。 この反射画素電極 7は、例えば、金属を高温にして蒸発させ、 その蒸気で金属を薄膜状に付ける真空蒸着法を用いることによつ て形成することができる。 例えば、 網目部分 7 a の大き さに対応 した間隔に設定された多数の櫛歯状の遮蔽部を有する治具を用レ、、 この治具を反射画素電極 7の前面に所定の隙間をあけて配置して 真空蒸着する。

• このと き.、 治具の遮蔽部間の隙間によって X方向及び Y方向の 高反射部分 1 5 a， 1 5 bが形成されるが、 治具の姿勢を 9 0度 変化させて 2度に渡って蒸着させるよ う にする。 これによ り、 最 初の蒸着によって一方の高反射部分 （例えば、 X方向に延在され た高反射部分 1 5 b ) を形成するこ とができ、 次に治具の姿勢を 9 0度変化させて再び蒸着する こ と によって他方の高反射部分 (例えば、 Y方向に延在された高反射部分 1 5 a ) を形成するこ とができる。 また、 中間部分 1 7の濃淡は、 反射画素電極 7 と遮 蔽部との間に適当な隙間を設けて遮蔽部の裏側に回り込む蒸着量 を調整することによ り グラデーショ ンのよ う に反射率が連続して 変化する薄膜と して形成するこ とができる。

第 2の基板 1 1 は、 例えば、 ガラス板等の透明な材料から形成 されている。 この第 2 の基板 1 1 の下面には、 全面的にカラーフ ィルター 1 0 が形成されてお り 、 このカラーフィルター 1 0上に 全面的に透明電極 9が形成されている。 透明電極 9 と反射画素電 極 7 とは、 略平行と されて互いに対向されている。 この透明電極 9 は、 反射画素電極 7及び透明画素電極 6 との間で電界を形成す る。 透明電極 9は、 例えば、 I T O (Indium Tin Oxide)等の導電 性の光を透過する透過膜によって形成されている。 この透明電極 9は、 例えば、 スパッタ リ ングによ り成膜される。 液晶 8は、 第 1 の基板 5 と第 2 の基板 1 1 との間に封入されて いる。 この液晶 8は、 透明電極 9 と反射画素電極 7及ぴ透明画素 電極 6 との間で形成される電界に応じて、 第 1 の基板 5側或いは 第 2の基板 1 1側から入射する光の透過及び遮断を行う。

カラーフィルター 1 0 は、第 2 の基板 1 1 上に形成されており 、 赤 （R )、 緑 （G )、 青 （B ) の三原色の微細な着色層とブラ ック マ ト リ ックス と呼ばれる遮光層とが、 反射画素電極 7 の網目部分 7 a の配列に対応して形成されたものである。 各着色層は、 網目 部分 7 a及び透明画素電極 6 の配列に対応して配列されている。 この反射画素電極 7の網目部分 7 a及び透明画素電極 6 と、 これ に対応する着色層との組合せによって液晶表示装置 1 の一画素が 構成されている。

第 2 の偏光板 1 2は、第 2 の基板 1 1 の上面に設けられており、 外部から入射する外光 O Lのう ち特定の偏光光のみを透過する。 また、 第 2 の偏光板 1 2は、 この第 2 の偏光板 1 2 を透過した外 光 O Lが反射画素電極 7で反射した反射光を透過する。 更に、 第 2の偏光板 1 2は、 バックライ ト 2から出力された照明光 B Lの う ち、 反射画素電極 7の網目部分 7 a を透過した光を透過する。 上記構成を有する液晶表示装置 1 では、 視認性が確保できる十 分な光量の外光 O Lが第 2の基板 1 1側から入射する と、 この外 光 O Lが反射画素電極 7によって反射され、 再び第 2 の基板 1 1 側に出射されるこ とによ り、 画像が表示される。 また、 外光 O L の光量が小さい場合には、バックライ ト 2 を点灯することによ り、 照明光 B Lが反射画素電極 7の網目部分 7 a を通じて第 2 の基板 1 1側に出射されるこ とによ り、 画像が表示される。

このこ とから、 外光 O Lを利用して画像を表示したときには、 反射画素電極 7 の反射量が多いほど画面が明る く なり 、 照明光 B Lを利用して画像を表示したときには、 網目部分 7 a を透過する 照明光 B Lの光量が多いほど画面が明る く なる。

しかしながら、 反射画素電極 7の網目部分 7 a を透過する照明 光 B Lの光量を増加させるために、 中央の低反射部分 1 5 b の面 積を拡大する と、 反射画素電極 7 の反射面積が縮小し、 外光 O L を利用して画像を表示したときの画面の明る さが低下する。逆に、 反射画素電極 7 の中間部分 1 5 c の面積を拡大する と、 反射面積 が拡大して低反射部分 1 5 b の面積が縮小するため、 照明光 B L を利用して画像を表示したときの画面の明るさが低下する。

また、 集光板 4は、 図 1 〜図 3 に示すよ う に、 1枚のシー ト状 部材から構成されている。 この集光板 4は、 バックライ ト 2側と なる一方の面 4 a は平坦になっており 、 第 1 の基板 5側となる他 方の面に X方向 （画面水平方向） に沿って延びる多数のライン状 プリ ズム L Pが形成されている。 このライ ン状プリ ズム L Pは、 断面形状が三角形をなす山形をなしており 、 同一の大き さ及ぴ形 状を有する三角形が Y方向に等間隔に連続して配列されている。 集光板 4 の平坦面 4 aは、 粘着材を介して第 1 の偏光板 3 の上 面に貼り合わされている。 集光板 4 のライ ン状プリ ズム L Pの各 頂上部は、 第 1 の基板 5 の下面に当接されて粘着材を介して張り 合わされている。 これによ り 、 集光板 4 と第 1 の偏光板 3 との間 には、 ライ ン状プリ ズム L P と逆対称形状をなす空気が満たされ た空気室 1 8が形成されている。 集光板 4 の材質と しては、 例え ば、 透明な合成樹脂を適用することができる。 この集光板 4は、 例えば、 射出成形によって成形される。 ライ ン状プリ ズム L Pの 厚みは、 例えば、 0 . 1 m π！〜 2 . 0 m m程度である。 また、 粘 着材は、 光を透過する材料から形成されている。

図 3は、 反射画素電極 7 と集光板 4 との位置関係を示す図であ つて、 同図 Aは平面図であり、 同図 Bは同図 Aの W— W線断面図 である。図 3 に示すよ う に、集光板 4のライン状プリ ズム L Pは、 平坦面 4 a側から入射するパックライ ト 2からの照明光 B Lを反 射画素電極 7 に形成された矩形状の網目部分 7 a の Y方向の低反 射部分 1 6 b と略等しい幅に集光する。 このため、 網目部分 7 a の X方向の配列上には、帯状（ライン状） の照明光が照射される。 集光板 4がない場合には、 Y方向における隣接する網目部分 7 a 間に入射する照明光 B Lは、 高反射部分 1 5 a， 1 5 b及び中 間部分 1 7 a， 1 7 b が存在するため、 高反射 （低透過） 部分 1 5 a , 1 5 bでは第 2 の基板 1 1側に透過しないが、 集光板 4を 設けるこ とによ り照明光 B Lが低反射部分 1 6 a , 1 6 b に導か れることになる。 従って、 集光板 4がない場合と比べて、 バック ライ ト 2から出力される照明光 B Lのう ち、 網目部分 7 a を透過 する照明光 B Lの光量は増加する。 しかも、 網目部分 7 a には中 間部分 1 7 a， 1 7 bがあるため、 この部分を透過する光量だけ 照明光 B Lの光量が增加する。

反射画素電極 7 の網目部分 7 a を透過する照明光 B Lの光量を できるだけ増加させるには、 低反射部分 1 6 a， 1 6 b を大き く して中間部分 1 7 a , 1 7 bの領域を可能な限り小さ くすればよ いことは明らかである。 しかしながら、 網目部分 7 a の低反射部 分 1 6 a， 1 6 b と中間部分 1 7 a， 1 7 b の寸法は、 上述した よ う に、 反射画素電極 7の反射面積との関係で制約を受ける。 こ のため、 低反射部分 1 6 a， 1 6 b と中間部分 1 7 a， 1 7 b の 寸法を最適化する必要がある。

図 7は、 液晶表示装置の画面の反射率に応じた環境照度と表示 画面の明るさ との関係の一例を示すグラフである。 横軸に環境照 度 （ L u x ) をと り、 縦軸に画面表示明るさ （ L u x ) をとつて いる。

液晶表示装置 1 の画面の視認性は、 液晶表示装置 1 の画面の反 射率に左右される。 通常、 液晶表示装置 1 において外光 O Lを利 用して画像を表示する ときには、 液晶表示装置 1が設置される環 境の環境照度が 1 0 0 ( L x ) 以上である。 このよ う な環境照度 において、 液晶表示装置 1 の画面の反射率が低すぎる と、 液晶表 示装置 1 に外光 O Lを利用して表示された画像を正確に認識する こ とができない。 尚、 ここでの反射率は、 液晶表示装置 1 の画面 に入射した外光 O Lに対して、 反射によ り液晶表示装置 1 の画面 の前面に再び出力される外光 O Lの割合である。

図 6 に示すよ う に、環境照度が 1 0 0 ( L x )以上においては、 液晶表示装置 1 の画面の明るさは、 5 0 ( L x ) 以上が必要と言 われている。 また、 外光 O Lが入射する室内において、 液晶表示 装置 1 の視認性を確保するには、 液晶表示装置 1 の画面の反射率 が最低でも 5 〜 1 0 %が必要である。

一方、 液晶表示装置 1 の第 2 の偏光板 1 2側から入射する外光 O Lの全てが反射画素電極 7で反射されて再ぴ第 2 の偏光板 1 2 から外部に出力されるわけではない。 即ち、 液晶表示装置 1 の外 部から入射する外光 O Lは、 全てが反射されて第 2 の基板 1 1側 に出力されるわけではない。 例えば、 第 1 の基板 5に入射した外 光 O Lを 1 0 0 %反射可能な理想状態を想定したとき、 外部から 入射する外光 O Lの う ち、 第 2 の偏光板 1 2 を透過する割合は、 4 5 %程度であり 、 カラーフィルター 1 0を透過する割合は往復 で 4 0 %程度である。

従って、理想状態においても、液晶表示装置 1 の反射率は 1 8 % 程度が最大である。 実際には、 第 1 の基板 5 に形成された反射画 素電極 7は画素毎に区画されているため、 網目部分 7 a が反射画 素電極 7に形成されていない場合 （反射画素電極 7の全体が反射 面と されている場合） を想定しても液晶表示装置 1 の反射率は 1 6 %が最大である。

そのため、 液晶表示装置 1 の反射率を上記したよ う に最低でも 5〜 1 0 %の値で確保するためには、 反射面積の占有率を 3 ；!〜 6 2 %とする必要がある。 即ち、 液晶表示装置 1 の反射率を最低 でも 5〜 1 0 %の値で確保するためには、 開口面積占有率が 3 8 〜 6 9 %の範囲で、 できるだけ低反射部分 1 6 a， 1 6 b 力、 ら の 光の透過量が多く なるよ うに、 反射画素電極 7の網目部分 7 a の 低反射部分 1 6 a， 1 6 b と中間部分 1 7 a， 1 7 b の寸法を決 定する必要がある。

図 4〜図 6 に示す本発明の第 2の実施例に係る液晶表示装置 2 1 は、 前述した液晶表示装置 1 の集光板 4 と反射画素電極 7 の構 造を変えて構成したものである。 この第 2の実施例が第 1 の実施 例と異なる ところは集光板 2 2 と反射画素電極 2 3であるため、 次にこれらについて説明し、 第 1 の実施例と同一部分には同一の 符号を付して、 それらの説明を省略する。

集光板 2 2は、 第 1 のシー ト状部材 2 5 と第 2 のシー ト状部材 2 6 とから構成されている。 第 1 のシー ト状部材 2 5 は、 前述し た第 1 の実施例の集光板 4 と同様の構成を有しており、 一方の面 が平坦面 2 5 a と されていて、 他方の面に多数のライン状プリ ズ ム L Pが形成されている。 第 2 のシー ト状部材 2 6 は、 第 1 のシ 一ト状部材 2 5のライン状プリ ズム L Pによって発生する凹 ώを 埋め合わせるよ う に形成され、一体的に設けられている。そして、 第 2 のシー ト状部材 2 6 の第 1 のシー ト状部材 2 5 に対向しない 側の面は平坦面 2 2 a と されている。 これによ り、 第 1 のシー ト 状部材 2 5 と第 2 のシー ト状部材 2 6 とが貼り合わされた状態で、 それぞれの平坦面 2 5 a， 2 6 a は、 互いに平行となっている。 第 2 のシー ト状部材 2 6 は、 第 1 のシー ト状部材 2 5 と同様に 合成樹脂によって形成されているが、 異なる屈折率のものが用い られている。 本実施例では、 第 2 のシー ト状部材 2 6 を形成する 合成樹脂の屈折率は、 第 1 のシー ト状部材 2 5 を形成する合成樹 脂の屈折率よ り も低く設定されている。 例えば、 第 1 のシー ト状 部材 2 5 の屈折率を 1 . 6 0以上に設定し、 第 2 のシー ト状部材 2 6 の屈折率を 1 . 5 0以下に設定するよ う にする。 この集光板 2 2は、 例えば、 射出成形によって成形される。 集光板 2 2 の厚 みは、 例えば、 0 . 2 m m〜 2 . O m m程度である。

このよ う な構成を有する集光板 2 2が、 第 1 の偏光板 3 と第 1 の基板 5 の間に介在されている。 即ち、 集光板 2 2 の一面には粘 着材 2 8 を介して第 1 の偏光板 3が貼り合わされ、 集光板 2 2 の 他面には粘着材 2 9.を介して第 1 の基板 5が貼り合わされている。 粘着材は、 光を透過する材料から形成されている。

また、 反射画素電極 2 3 は、 図 6等に示すよ う に、 外形が四角 形をなす多数の網目部分 2 3 aが形成されている。 多数の網目部 分 2 3 a は、 X方向及び Y方向にそれぞれ等間隔に整列されてお り、 碁盤の目を Y方向に細く したよ うな形状と して形成されてい る。 各網目部分 2 3 a は反射率のグラデーショ ンをなすよ う に形 成されており、 この実施例では、 濃淡部分は垂直方向 （Y方向） の二方向のみに反射率が連続的に変化するよ う に構成されている。

即ち、 反射画素電極 2 3 の各網目部分 2 3 a は、 光の反射率が 高い部分と して形成された外側四辺の高反射部分（X方向 3 0 a、 Y方向 3 0 b ) 3 0 と、 光の反射率が低い部分と して形成された 内側中央部の低反射部分 （ Y方向 3 1 b ) 3 1 と、 その高反射部 分 3 0 b から低反射部分 3 1 b に至るまでの反射率が連続して 徐々に減少するよ う になっている中間部分 （Y方向 3 2 b ) 3 2 とから構成されている。

このよ う な構成を有する第 2 の実施例によっても、 前記第 1 の 実施例と同様の効果を得ることができる。 即ち、 図 6 に示すよ う に、 集光板 4 の第 1 のシー ト状部材 2 5 のライン状プリ ズム L P 1 の屈折率が第 2 のシー ト状部材 2 6 のライ ン状プリ ズム L P 2 の屈折率よ り も高く設定されているため、 平坦面 2 5 a側から入 射するパックライ ト 2からの照明光 B Lは、 反射画素電極 7に形 成された矩形状の網目部分 7 a の Y方向の低反射部分 1 6 と略 等しい幅に集光する。 このため、 網目部分 7 a の X方向の配列上 には、 帯状 （ライン状） の照明光が照射される。

集光板 4がない場合には、 Y方向における隣接する網目部分 7 a 間に入射する照明光 B Lは、 高反射部分 1 5 a , 1 5 b及び中 間部分 1 7 a ， 1 7 bが存在するため、 高反射 （低透過） 部分 1

5 a ， 1 5 b では第 2 の基板 1 1側に透過しないが、 集光板 4を 設けるこ とによ り照明光 B Lが低反射部分 1 6 a ， 1 6 b に導か れるこ とになる。 従つて、 集光板 4がない場合と比べて、 ノ ック ライ ト 2から出力される照明光 B Lのう ち、 網目部分 7 a を透過 する照明光 B Lの光量は増加する。 しかも、 網目部分 7 a には中 間部分 1 7 a ， 1 7 bがあるため、 この部分を透過する光量だけ 照明光 B Lの光量が増加する。

以上のよ う に、 本発明の実施の形態によれば、 ラィ ン状のプリ ズム L Pをもつ集光板 4又は 2 2 を第 1 の偏光板 3 と第 1 の基板

5 との間に配置する と共に、 反射画素電極 7又は 2 3 の反射率を 連続して徐々に変化させて網目部分 7 a をグラデーショ ンのよ う に構成したため、 ックライ ト 2からの照明光 B Lの光利用効率 を高めるこ とがでさる 。 これによ り、 ノ ックライ ト 2の出力が一 定の下でバックラィ 卜 2 を利用したときの液晶表示装置 1 の画面 の照度を向上させる とが可能となった。 更に、 外光 O Lを利用 したときの液晶表示装置 1 の画面の照度の維持或いは向上が可能 となる。

更に、 本実施の形態によれば、 集光板 4又は 2 2にライ ン状の プリ ズム L Pを形成することによ り、 第 1 の基板 5 に形成された 反射画素電極 7の網目部分 7 a の低反射部分に対する集光板 4又 は 2 2 の位置決めは、 画面の水平方向 （X方向） のみで足り る。 そのため、 液晶表示装置 1 の組立作業が容易となり 、 製造コ ス ト を低減するこ とが可能となる。

また、 前記第 2の実施例によれば、 集光板 2 2を高屈折率の合 成樹脂で形成された第 1 のシー ト状部材 2 5 と低屈折率の合成樹 脂で形成された第 2のシー ト状部材 2 6で構成し、 集光板 2 2の 両面を平坦にする構成と したため、 集光板 2 2 と第 1 の基板 5及 び第 1 の偏光板 3 と の貼り合わせ作業が容易となり、 製造コ ス ト を低減するこ とが可能となる。

本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。 例え ば、 上述した実施形態では、 集光板 4及びシー ト状部材 2 5， 2 6 に形成されるライ ン状プリ ズム L Pを、 反射画素電極 7 の網目 部分 7 a の 1列 （ 1 ピッチ） に対して 1個の連続した三角山を対 向させる （ L C D画素の垂直ピッチ Tと同一の間隔） 構成と した が （図 9 Aを参照）、 図 9 Bに示すよ う に 2個の三角山を対向させ ( 1 / 2 ピッチの場合）、或いは図 9 Cに示すよ う に 3個の三角山 を対向させる （ 1 / 3 ピッチの場合） 構成と しても良く 、 更に、 4個以上の三角山を対向させる構成とするこ とも可能である。 即 ち、 山の数は n個 （ nは 1 以上の自然数） とすることができる。 また、 集光板 4及ぴシー ト状部材 2 5， 2 6のライ ン状プリ ズ ム L Pを、 図 9 Cに示すよ う に、 三角山の形状を異なる形状 （頂 角が異なる。） と しても良い。 更に、 図 9 Dに示すよ う に、 プリ ズ ムの先端部分を丸めて ドーム形状或いは蒲鋅形状とするこ と も可 能である。

なお、 上述した実施形態では、 画素配列について特に言及しな かったが、 例えば、 図 8 に示すよ う に、 各色の画素 R (レッ ド）， G (グリーン） 及び B (ブルー） が少なく と も Y方向に等間隔に 配列された画素配列であれば、 本発明を適用可能である。 図 8 A は、 いわゆるス トライプ配列であり、 図 8 Bはいわゆるモザイク 配列であり、 図 8 Cはいわゆるデルタ配列である。 これらの Y方 向に等間隔で配列された画素配列に対して、 集光板 4又は 2 2の 各ライ ン状プリ ズム L Pをそれぞれ配置するこ とによ り、 バック ライ ト利用時のカラー表示が可能な液晶表示装置の画面の明るさ を向上させるこ とができる。

以上説明したよ う に、 本発明によれば、 パックライ トからの照 明光は、 ライン状プリ ズムによって集光され、 第 1 の基板を通じ て反射画素電極の内側へ入射されるため、 反射画素電極に形成さ れた反射率の濃淡部分 （グラデーシ ョ ン） のう ち、 反射率の低い 内側部分を通過する照明光の光量が、 ライン状プリ ズムがない場 合と比べて増加する。 これによ り、 パックライ トを用いて画像を 表示したときの画面の照度を、 バックライ トの光量を増やすこ と なく高めることができ、 パックライ トの光利用効率を向上させる こ とができる と共に、 製造コス トを低減可能な液晶表示装置が得 られる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 光を反射する反射画素電極が設けられた第 1 の基板と、 前記反射画素電極に対向する透明電極が形成される と共に前記 第 1 の基板と平行に配置される第 2 の基板と、

前記第 1 の基板と前記第 2 の基板との間に封入された液晶と、 前記第 1 の基板の背面側から照明光を当てるバックライ ト と、 前記バックライ トからの照明光を当該反射画素電極の配列上に 集光する多数のライ ン状プリ ズムを有する集光板と、 を備え、 前記反射画素電極に、 内側の反射率が低く且つ外側に移るに従 つて徐々に反射率が高く なるよ う に連続的に変化する反射率の濃 淡部分を画素単位毎に設けた液晶表示装置。

2 . 請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置において、

前記反射画素電極の前記反射率の濃淡部分は、 水平方向の二方 向に連続して変化するか又は水平方向と垂直方向の四方向に連続 して変化するよ う に設けた液晶表示装置。

3 . 請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置において、

前記集光板は、 所定の屈折率を有する凸状のライ ン状プリ ズム が形成された合成樹脂による第 1 のシー ト状部材からなり 、 前記ライ ン状プ リ ズムの先端を前記第 1 の基板の背面側に当接 することによって当該ライン状プリ ズムとの間に空気室を形成し た液晶表示装置。

4 . 請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置において、

前記ライン状プリ ズムは、 横方向へのみ連続するよ う に形成さ れる と共に、 縦方向への画素ピッチと同一間隔か又は 1 / n ( n は 1以上の自然数） 間隔で形成されている液晶表示装置。

5 . 請求の範囲第 4項記載の液晶表示装置において、

前記ライン状プリ ズムは、 三角山形状か又は ドーム形状である 液晶表示装置。

6 . 請求の範囲第 1項記載の液晶表示装置において、

前記集光板は、 所定の屈折率を有する凸状のライ ン状プリ ズム が形成された合成樹脂からなる第 1 のシー ト状部材と、 前記第 1 のシー ト状部材の前記ライ ン状プリ ズムを形成した面に一体的に 設けられ、 前記第 1 のシー ト状部材よ り も低い屈折率を有する合 成樹脂からなる第 2 のシー ト状部材とからなり、 これら第 1 のシ 一ト状部材及び第 2 のシー ト状部材の両面が平坦となっている液 晶表示装置。

7 . 請求の範囲第 6項記載の液晶表示装置において、

前記集光板'は、 前記第 1 のシー ト状部材の屈折率が 1 . 6 0以 上であり、 前記第 2のシー ト状部材の屈折率が 1 . 5 0以下であ つて、 厚みが 0 . l m mから 2 . 0 m mの範囲内にある液晶表示 装置。

8 . 請求の範囲第 6項記載の液晶表示装置において、

前記ライン状プリ ズムは、 横方向へのみ連続するよ う に形成さ れる と共に、 縦方向への画素ピッチと同一間隔か又は 1 / n ( n は 1 以上の自然数） 間隔で形成されている液晶表示装置。

9 . 請求の範囲第 6項記載の液晶表示装置において、

前記ライン状プリ ズムは、 三角山形状同士の組み合わせからな る液晶表示装置。