(57)【特許請求の範囲】
【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、これに凹凸形状を形成することによって上記画素からの反射光が散乱されて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。
【請求項２】
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、その近傍に光散乱体を設けることによって上記画素からの反射光が散乱されて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。
【請求項３】
請求項１または２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。
【請求項４】
請求項１または２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。
【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。
【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、ＴＮ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、ＥｕｒｏＤｉｓｐｌａｙ’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】
第１の発明の反射型表示装置は、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、これに凹凸形状を形成することによって上記画素からの反射光が散乱されて射出される観察面としたことを特徴とする。
第２の発明の反射型表示装置は、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、その近傍に光散乱体を設けることによって上記画素からの反射光が散乱されて射出される観察面としたことを特徴とする。
【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、Ｂｒａｇｇ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θ１，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】
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するが、後述のように、その観察面には凹凸形状を形成し、または観察面の近傍には光散乱体を設ける。そのため、観察面を照明した信号光は、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２１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３０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】
そして、この例では、観察面２２に凹凸形状を形成して、反射光３を観察面２２で散乱させる。
【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２７を設けることによって、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の観察面２２に凹凸形状を形成し、または観察面２２の近傍に光散乱体を設ける。また、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。
【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
【図１】
0003642144.tif 000002
【図２】
0003642144.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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