(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明な基板間に液晶層をシール材で封止してなり、印加される電界に応じて散乱状態と透過状態に制御される散乱透過型の液晶素子と、
この液晶素子の光出射側の基板の内面に設けられ、一面に配列形成された複数のプリズムからなり、所定の角度範囲で入射した光を透過し、前記所定の角度範囲以外の角度で入射した光を反射する透過反射層と、
この透過反射層を透過した光を吸収する光吸収層と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記プリズムは、断面三角形状のリニアプリズムが複数配列されたプリズムシートであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記プリズムは、多角錐、または円錐、もしくは楕円錐の形状の突起を縦横に密接して複数配列させてなるプリズムシートであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記透過反射層と前記光吸収層との間に低反射層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記液晶素子は各画素に対応するアクティブ素子を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶素子は、カラーフィルタを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置においては、液晶セルの構造がＴＮ型液晶素子に比べて簡単で、製造上のトラブルも少なく、しかも偏光板を用いずに光の利用率を高めたものとして、高分子中に液晶分子を分散させた液晶層を一対の透明な電極基板間に封入した高分子分散型の液晶表示素子などの散乱透過型液晶表示素子が開発されている。
この高分子分散型の液晶表示素子は、一対の透明な電極基板間に電圧を印加しない電界非印加時に液晶層中で液晶分子がランダムに配向して散乱状態を呈し、電界印加時に液晶層中で液晶分子が電界方向に整列して透過状態を呈する。
【０００３】
この液晶表示装置で白黒表示を行う場合には、高分子分散型の液晶セルの裏面側に黒色の光吸収板、または散乱型の反射板、あるいは鏡面型の反射板などの光学素子を配置している。そして、液晶セルの電極基板間に電圧が印加されない電界非印加時には、液晶セルが散乱状態を呈するので、その散乱光を観察することにより、白表示となる。また、液晶セルの対向電極間に電圧を印加した電界印加時には、電界が印加された個所の液晶セルが透過状態を呈するので、液晶セルの裏面側に配置された光学素子が直視されて黒く見え、あるいは弱い反射光を観察するか、もしくは反射光を観察しないようにすることにより電界が印加された個所が黒表示となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような液晶表示装置においては、最も暗い黒表示を得るために、光学素子として黒色の光吸収板を用いると、黒表示は確保できるが、明るい白表示が得られないという問題がある。これは、液晶層の散乱状態による液晶セルに入射した光の進行方向に対して反対側に向かう後方散乱光と、液晶セルに入射した光の進行方向側に向かう前方散乱光とのうち、この前方散乱光が光吸収層に吸収されてしまうためである。
また、光学素子として散乱型の反射板を用いた液晶表示装置では、電界印加時に液晶セルを透過した光が散乱型の反射板で散乱され、この散乱光の一部が再び液晶セルを透過して観察されるため、十分な黒表示が確保できないという問題がある。
さらに、光学素子として鏡面型の反射板を用いた液晶表示装置では、特定の観測条件下では高コントラストが得られるが、反射板の鏡面性により観測者自身の映り込みが生じたり、黒表示にギラツキが生じたり、また視角範囲が狭いなどの問題がある。
【０００５】
この発明の課題は、映り込みや黒表示のギラツキなどが生じることなく、明るい白表示および暗い黒表示が確保でき、かつ画素間視差および白黒表示間の奥行き視差を防ぐようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、一対の透明な基板間に液晶層をシール材で封止してなり、印加される電界に応じて散乱状態と透過状態に制御される散乱透過型の液晶素子と、この液晶素子の光出射側の基板の内面に設けられ、一面に配列形成された複数のプリズムからなり、所定の角度範囲で入射した光を透過し、前記所定の角度範囲以外の角度で入射した光を反射する透過反射層と、この透過反射層を透過した光を吸収する光吸収層とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、液晶素子が散乱状態を呈するときには、液晶素子に入射した光の進行方向に対して反対側に向かう後方散乱光に加えて、液晶素子に入射した光の進行方向側に向かう前方散乱光のうち、透過反射層を透過して光吸収層に吸収される一部の前方散乱光を除く大部分の前方散乱光が透過反射層のプリズムで反射されて観察者側に出射するので、白表示が明るくなり、白紙のように白い所謂ペーパーホワイトの白表示が得られるほか、液晶素子の光出射側の基板の内面に透過反射層を設けたことにより、液晶層と透過反射層との間での光の損失が少なく、白表示での反射率が高くなるので、これによっても明るい白表示が得られる。また、液晶素子が透過状態を呈するときには、液晶素子に入射した光が液晶素子を透過して透過反射層に向けて出射され、その液晶素子の正面から所定の角度範囲で入射した光がプリズムの透過反射層を透過して光吸収層に吸収され、前記所定の角度範囲以外の範囲で入射する光はプリズムで反射されるが、液晶素子の法線から大きく傾いた方向から入射される光の強度は弱いので、十分に暗い黒表示が得られる。さらに、透過反射層が液晶セルの光出射側の基板の内面に設けられて液晶層に密接しているので、正面から観察した際、白黒表示間の奥行き視差が少なく、また斜め方向から観察した際、白表示の縁に黒表示の影ができて画像が二重に見えるという画素間視差をも防ぐことができる。
【０００７】
この場合、請求項２に記載のごとく、プリズムが断面三角形のリニアプリズムを複数配列したプリズムシートを用いることにより、上下または左右の２つの方向に対して予め定めた視野角の範囲を透過させて光吸収層に吸収させ、視野角以外の入射光を散乱させて観察者側に出射させるので、明るくかつコントラストの高い反射型の表示が得られる。
また、請求項３に記載のごとく、プリズムを、多角錐、または円錐、もしくは楕円錐の形状の突起を縦横に密接して配列させてなるプリズムシートで形成することにより、上下、左右の全方位から入射する光を有効に利用することができ、さらに明るい白表示が得られる。
また、請求項４に記載のごとく、過反射層と光吸収層との間に低反射層を設けることにより、透過反射層と光吸収層との間の各界面での反射を低減し、黒表示を暗くしてコントラストを高くすることができる。
また、請求項５に記載のごとく、各画素に対応するアクティブ素子を備えることにより、コントラストが高く、画素間視差および白黒表示間の奥行き視差が少なく、液晶素子の散乱状態と透過状態を高速で制御することができ、これにより応答速度の速い反射型の白黒表示が得られる。
さらに、請求項６に記載のごとく、カラーフィルタを備えることにより、コントラストが高く、画素間視差および白黒表示間の奥行き視差の少ない反射型のカラー表示が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図１〜図６を参照して、この発明の液晶表示装置の第１実施形態について説明する。
図１は液晶表示装置の断面図である。この液晶表示装置１は、高分子分散型の液晶セル（液晶素子）２と、この液晶セル２内に設けられた透過反射層３と、液晶セル２の光出射側に空気層４を介して配置された光吸収層５とを備えている。液晶セル２は、上下一対の透明なガラス基板６、７間に液晶層８をシール材９で封止した構成になっている。この場合、上下一対のガラス基板６、７の対向面のうち、上側のガラス基板６の対向面（図１では下面）には、ＩＴＯなどの透明電極１０が配列形成されており、下側（光出射側）のガラス基板７の対向面つまり内面（同図では上面）には、透過反射層３が設けられ、この透過反射層３上にＩＴＯなどの透明電極１１が上側の透明電極１０と直交して配列形成されている。なお、液晶層８は、高分子中に液晶分子を分散させた高分子分散液晶型（ＰＤＬＣ）からなっている。
【０００９】
この高分子分散型の液晶セル２では、一対のガラス基板６、７の透明電極１０、１１間に電圧を印加しない電界非印加時に液晶層８の液晶分子がランダムに配向して散乱状態を呈し、一対のガラス基板６、７の透明電極１０、１１間に電圧を印加した電界印加時に液晶層８の液晶分子が電界方向に整列して透過状態を呈する。なお、この液晶セル２では、上側のガラス基板６の透明電極１０と下側のガラス基板７の透明電極１１とが液晶層８を挾んで交差する対向領域が１画素に相当し、この画素がマトリックス状に配列形成されている。
一方、透過反射層３は、図２および図３に示すように、液晶層８に対向する上面に断面２等辺三角形状のリニアプリズム１２が所定の間隔つまり液晶セル２の画素ピッチよりも小さい間隔で多数配列形成され、これらリニアプリズム１２によって視角範囲内（正面近傍）の入射光を透過し、これ以外の入射光を反射するように構成されている。すなわち、リニアプリズム１２は、図４に示す理想的な吸収反射特性が得られるように、視角範囲（０°〜±４０°）の入射光を透過し、これ以外の入射角度で入射した入射光を下側のガラス基板７から空気層４に出射させずに反射させるように構成されている。なお、光吸収層５は、液晶セル２の下側のガラス基板７から出射した光を吸収する黒色フィルムである。
【００１０】
ところで、リニアプリズム１２において、入射光が透過反射層３を透過する入射角（液晶セル２の法線に対する傾き角度）の範囲と、入射光が透過反射層３を透過して下側のガラス基板７により反射される入射角の範囲との境界の角度を臨界角とし、
この臨界角について、図５を参照して説明する。
図５に示された断面２等辺三角形のリニアプリズム１２の上面側の一面に入射する光線が液晶セル２の法線となす角を入射角θ１、その屈折角をθ２とし、この入射した光線がリニアプリズム１２の底面から下側のガラス基板７に出射するときの法線となす角を出射角θ３、その屈折角をθ４とし、さらにガラス基板７に入射した光線が空気層４に入射するときの法線となす角を出射角θ４、その屈折角をθ５とする。また、リニアプリズム１２の屈折率をｎ１、ガラス基板７の屈折率をｎ２とし、頂角θｔ近傍におけるリニアプリズム１２の上面側の一面と底面との交差角に相当する角度をθｐとする。
この条件で、θｐ、θ２、θ３の幾何学的関係は、
（９０°−θｐ）＋θ２＋θ３＝９０°
θ２＝θｐ−θ３                                …………（１）
であり、θｐ、θｃｐ、θ１の幾何学的関係は、
（９０°−θｐ）＋θｃｐ＋θ１＝９０°
θｃｐ＝θｐ−θ１                              …………（２）
である。
【００１１】
また、屈折の法則により、θ１、θ２の関係は、
ｓｉｎθ１／ｓｉｎθ２＝ｎ１
ｓｉｎθ１＝ｎ１・ｓｉｎθ２
θ１＝ａｓｉｎ（ｎ１・ｓｉｎθ２）              …………（３）
が成立し、θ３、θ４の関係は、
ｎ１・ｓｉｎθ３＝ｎ２・ｓｉｎθ４
ｓｉｎθ３＝（ｎ２／ｎ１）ｓｉｎθ４
θ３＝ａｓｉｎ｛（ｎ２／ｎ１）ｓｉｎθ４｝      …………（４）
が成立し、θ４、θ５の関係は、
ｎ２・ｓｉｎθ４＝ｓｉｎθ５＝１    （θ５＝９０°）
ｓｉｎθ４＝（１／ｎ２）
θ４＝ａｓｉｎ（１／ｎ２）                      …………（５）
が成立する。これらの式により、理論的な臨界角θｃｐは、
0003719012.tif 000002
で表される。
【００１２】
この臨界角は、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、透過反射層１２および下側のガラス基板７の材料の屈折率ｎ１、ｎ２によっても変化する。また、臨界角が大きいと透過反射層１２の透過成分が多くなり、黒表示が得られる視角範囲は広がるが、反射成分が少なくなるため白表示が暗くなる。臨界角が小さいと逆の傾向を示し、視角範囲が狭くなり、十分な黒表示が得られない。このため、臨界角は、視角範囲と明るさの両方を考慮して適正に設定する必要があり、これに基づいてリニアプリズム１２の屈折率ｎ１と頂角θｔを適正に設定すれば良い。例えば、図６（ａ）に示す屈折率ｎが１．４のリニアプリズム１２では、臨界角が３０°〜５０°の範囲で、頂角が３０°〜１１０°の範囲が好ましい。また、図６（ｂ）に示す屈折率ｎが１．５のリニアプリズム１２では、臨界角が３０°〜５０°の範囲で、頂角が６０°〜１２０°の範囲が好ましい。さらに、図６（ｃ）に示す屈折率ｎが１．６のリニアプリズム１２では、臨界角が３０°〜５０°の範囲で、頂角が８０°〜１３０°の範囲が好ましい。
【００１３】
次に、このような液晶表示装置１の作用について説明する。
まず、液晶セル２の上下一対のガラス基板６、７の透明電極１０、１１間に電圧を印加しない電界非印加時には、液晶セル２の液晶層８中の液晶分子がランダムに配向されて散乱状態を呈する。このときには、液晶セル２に入射した光が液晶層８中で散乱され、液晶セル２に入射した光の進行方向に対して反対側に向かう後方散乱光が観察者側に出射され、液晶セル２に入射した光の進行方向側に向かう前方散乱光のうち、透過反射層３を透過して下側のガラス基板７から空気層４を介して光吸収層５に吸収される一部の前方散乱光を除き、これ以外の大部分の前方散乱光が透過反射層３のリニアプリズム１２の上面側の２面、および透過反射層３と下側のガラス基板７の各底面で反射されて観察者側に出射されるので、白紙のように白い所謂ペーパーホワイトの明るい白表示が得られる。このときには、透過反射層３が液晶セル２の下側のガラス基板７の内面（図１では上面）に設けられて液晶層７に密接していることにより、液晶層８と透過反射層３との間における光の損失が少なく、白表示での反射率が高くなるため、これによっても明るい白表示が得られる。
【００１４】
また、液晶セル２の上下一対のガラス基板６、７の透明電極１０、１１間に電圧を印加した電界印加時には、液晶セル２の液晶層８中の液晶分子が電界方向に整列されて透過状態を呈する。このときには、液晶セル２に入射した光が液晶セル２を透過して透過反射層３に向けて出射される。この出射光のうち、一部の出射光つまりリニアプリズム１２の臨界角よりも大きい角度でリニアプリズム１２に入射する入射光は、リニアプリズム１２の上面側の２面、および透過反射層３と下側のガラス基板７の各底面で反射されて透過反射層３から観察者側に出射されるが、液晶セル２に対して大きく傾いた角度で入射する光強度は弱く、これ以外の出射光つまり臨界角よりも小さい角度でリニアプリズム１２に入射する入射光は、リニアプリズム１２の上面側の２面から入射し、この入射光が透過反射層３および下側のガラス基板７を透過して空気層４に出射され、液晶セル２の背面に配置された光吸収層５に吸収される。このため、暗い黒表示となり、リニアプリズム１２の臨界角の範囲内で暗い黒表示が得られるとともに、広い視角範囲が確保できる。このときには、透過反射層３が液晶セル２の下側のガラス基板７の上面に設けられて液晶層８に密接しているので、液晶セル２を正面（図１では真上）から観察した際、電界が印加されていない白表示画素と電界が印加された黒表示画素とにおける白黒表示間の奥行き視差が少なくなり、また液晶セル２を斜め上方から観察した際、白表示の縁に黒表示の影ができて画像が二重に見えるという画素間視差をも防ぐことができ、これにより鮮明で明るい反射型の白黒表示が得られる。
【００１５】
なお、上記第１実施形態では、液晶セル２の下側のガラス基板７の内面に透過反射層３を直接設けたが、これに限らず、例えば図７に示すように、透過反射層３の下面に屈折層１５を設け、この屈折層１５を下側のガラス基板７の内面に設けても良い。この場合には、透過反射層３の屈折率ｎ１と、屈折層１５の屈折率ｎ３と、下側のガラス基板７の屈折率ｎ２とがすべて異なっていも良く（ｎ１≠ｎ３≠ｎ２）、また透過反射層３の屈折率ｎ１と屈折層１５の屈折率ｎ３とが等しく、下側のガラス基板７の屈折率ｎ２のみが異なっていても良い（ｎ１＝ｎ３≠ｎ２）。このようにすれば、臨界角を変えることができ、これに伴って視角範囲も変えることができる。
また、上記第１実施形態およびその変形例では、透過反射層３のリニアプリズム１２の各角部が尖った形状に形成されているが、これに限らず、例えば図３および図７に点線で示すように、頂角θｔおよび底角θｂを円弧状に丸みをもたせた形状に形成しても良く、また断面三角形である必要はなく、断面台形状に形成しても良い。
【００１６】
［第２実施形態］
次に、図８を参照して、この発明の液晶表示装置の第２実施形態について説明する。なお、図１〜図６に示された第１実施形態と同一部分は同一符号を付し、その説明は省略する。
この液晶表示装置２０は、液晶セル２の下側のガラス基板７の内面（図８では上面）に光吸収層５を設け、この光吸収層５の上面に低反射層２１を設け、この低屈折層２１の上面に透過反射層３を設け、この透過反射層３の上面に透明電極１１を配列形成した構成になっており、これら以外は第１実施形態と同じ構成になっている。この場合、低反射層２１は、透過反射層３から出射された光の反射を極力抑えて光吸収層５に入射させるものである。
このような液晶表示装置２０では、第１実施形態と同様の作用効果があるほか、特に下側のガラス基板７の内面に光吸収層５を設け、この光吸収層５の上面に低反射層２１を設けたことにより、透過反射層３から出射された光の反射を抑え、効率良く光吸収層５に入射させて吸収させることができるので、正面での黒表示およびコントラスト性能が向上する。
【００１７】
［第３実施形態］
次に、図９を参照して、この発明の液晶表示装置の第３実施形態について説明する。この場合にも、図１〜図６に示された第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
この液晶表示装置３０は、液晶セル２の電極構造が異なる以外は第１実施形態と同じ構成になっている。すなわち、液晶セル２の上側のガラス基板６の内面（図９では下面）には、ＩＴＯなどからなる透明な共通電極３１が表示領域の全域に亘って形成されている。また、下側のガラス基板７の内面（同図では上面）には、アクティブ素子であるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３２が縦横に所定間隔でマトリックス状に多数配列形成されているとともに、これらＴＦＴ３２を覆って透過反射層３が設けられている。この透過反射層３の上面には、ＩＴＯなどからなる透明な画素電極３３がＴＦＴ３２に対応して縦横に多数配列形成されている。そして、これら画素電極３３はスルーホール３４を介して各ＴＦＴ３２にそれぞれ電気的に接続されている。
このような液晶表示装置３０では、第１実施形態と同様の作用効果があるほか、特にＴＦＴ３２により液晶セル２の散乱状態と透過状態を高速で制御することができ、これにより応答速度の速い反射型の白黒表示が得られる。
【００１８】
なお、上記第３実施形態では、下側のガラス基板７の上面にＴＦＴ３２を覆って透過反射層３を設けたが、これに限らず、例えば、図１０に示す第１変形例のように、下側のガラス基板７の上面にＴＦＴ３２を覆って保護層３５を設け、この保護層３４上に第２実施形態と同様に光吸収層５を設け、この光吸収層５の上面に低反射層２１を設け、この低屈折層２１の上面に透過反射層３を設け、この透過反射層３の上面に画素電極３３を配列形成し、これら画素電極３３をスルーホール３４を介して各ＴＦＴ３２にそれぞれ電気的に接続した構成であっても良い。この場合にも、第３実施形態と同様の作用効果あるほか、低反射層２１により、透過反射層３から出射された光の反射を抑え、効率良く光吸収層５に入射させて吸収させることができるので、正面での黒表示およびコントラスト性能が向上する。
【００１９】
また、上記第３実施形態では、下側のガラス基板７の上面にＴＦＴ３２を形成したが、これに限らず、例えば、図１１に示す第２変形例のように、下側のガラス基板７の上面に透過反射層３を設け、この透過反射層３の上面に共通電極３１を形成し、上側のガラス基板６の下面に画素電極３３を縦横に配列形成するとともに、これら画素電極３３に対応させてＴＦＴ３２を配列形成した構成でも良い。このような構成でも、第３実施形態と同様の作用効果があることは言うまでもない。
さらに、図１１の第２変形例に限らず、例えば、図１２に示す第３変形例のように、下側のガラス基板７の上面に光吸収層５を設け、この光吸収層５の上面に低反射層２１を設け、この低屈折層２１の上面に透過反射層３を設け、この透過反射層３の上面に共通電極３１を形成し、上側のガラス基板６の下面に画素電極３３およびＴＦＴ３２を配列形成した構成でも良い。このようにすれば、第２実施形態と第３実施形態の両方の作用効果があることは言うまでもない。
【００２０】
［第４実施形態］
次に、図１３を参照して、この発明の液晶表示装置の第４実施形態について説明する。この場合にも、図１〜図６に示された第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
この液晶表示装置４０は、液晶セル２にカラーフィルタ４１を設けた構成になっており、これ以外は第１実施形態と同じ構成になっている。
すなわち、液晶セル２は、上側のガラス基板６の下面にカラーフィルタ４１が形成され、このカラーフィルタ４１の下面に透明電極１０が配列形成され、下側のガラス基板７の上面に透過反射層３が設けられ、この透過反射層３の上面に透明電極１１が配列形成され、上側のガラス基板６と下側のガラス基板７との間に液晶層８をシール材９で封止した構成になっている。
このような液晶表示装置４０では、第１実施形態と同様、電界非印加時に液晶セル２が散乱状態を呈するので、白紙のように白い所謂ペーパーホワイトの明るい白表示が得られ、電界印加時に液晶セル２が透過状態を呈するので、カラーフィルタ４１によって反射型のカラー表示が得られる。
【００２１】
なお、上記第４実施形態では、下側のガラス基板７の上面に透過反射層３を直接設けたが、これに限らず、例えば、第２実施形態と同様、下側のガラス基板７の上面に光吸収層５を設け、この光吸収層５上に低反射層２１を介して透過反射層３を設けた構成でも良い。このようにすれば、コントラストの高いカラー表示が得られる。また、これに限らず、例えば、第３実施形態およびその各変形例のように、液晶セル２にＴＦＴ３２を設けた構成でも良い。このようにすれば、高速応答が可能なカラー表示が得られる。
また、上記第１〜第４実施形態およびその各変形例では、透過反射層３のリニアプリズム１２が、その上側の２面の傾斜長さの等しい左右または前後に対称な断面２等辺三角形に形成されている場合について述べたが、これに限らず、例えば上側の２面の傾斜長さの異なる非対称な断面三角形に形成しても良い。このような透過反射層３では、リニアプリズム１２の長辺側と短辺側とで臨界角が異なるが、上記各実施形態とほぼ同様の作用効果があることは言うまでもない。
【００２２】
また、上記第１〜第４実施形態およびその各変形例では、透過反射層３の上面にリニアプリズム１２を形成した場合について述べたが、これに限らず、例えば、図１４に示すように、透過反射層３の上面に四角錐プリズム５０を液晶セル２の画素ピッチよりも小さい間隔で縦横に密接させて配列形成しても良く、また図１５に示すように、八角錐プリズム５１を同様に配列形成しても良く、さらに図示しないが、三角錐プリズム、六角錐プリズム、十角錐プリズムなどの多角錐プリズムを配列形成した構成でも良い。また、多角錐プリズムに限らず、図１６に示すように、円錐プリズム５２を同様に配列形成しても良く、また図示しないが、楕円錐プリズムを配列形成した構成も良い。このような多角錐プリズム、円錐プリズム、楕円錐プリズムを配列形成した透過反射層３を用いれば、少なくとも３方向以上の多方向からの光を反射させることができるので、より一層、明かる白表示を得ることができる。
【００２３】
さらに、上記第１〜第４実施形態およびその各変形例では、液晶セル２の液晶層６が高分子１０中に液晶分子１１を分散させた高分子分散型の構成になっているが、これに限らず、例えばコレステリック相とネマティック相との相転移型の液晶を用いた散乱透過型の液晶セルでも良く、また電界印加時に透過状態を呈し、電界非印加時に散乱状態を呈する液晶セル２に限らず、電界印加時に散乱状態を呈し、電界非印加時に透過状態を呈する散乱透過型の液晶セルでも良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、液晶素子が散乱状態を呈するときには、後方散乱光が観察者側に出射するほか、透過反射層を透過して光吸収層に吸収される一部の前方散乱光を除く大部分の前方散乱光が透過反射層のプリズムで反射されて観察者側に出射するので、白表示が明るくなり、白紙のように白い所謂ペーパーホワイトの白表示が得られるばかりか、液晶素子の光出射側の基板の内面に透過反射層を設けたことにより、液晶層と透過反射層との間での光の損失が少なく、白表示での反射率が高くなるため、これによっても明るい白表示が得られる。また、液晶素子が透過状態を呈するときには、液晶素子に入射した光が液晶素子を透過して透過反射層に向けて出射され、その液晶素子の正面から所定の角度範囲で入射した光がプリズムの透過反射層を透過して光吸収層に吸収され、これ以外の範囲で入射する光はプリズムで反射されるが、液晶素子の法線から大きく傾いた方向から入射される光の強度は弱いので、十分に暗い黒表示が得られる。さらに、透過反射層が液晶セルの光出射側の基板の内面に設けられて液晶層に密接しているので、正面から観察した際、白黒表示間の奥行き視差が少なく、また斜め方向から観察した際、白表示の縁に黒表示の影ができて画像が二重に見えるという画素間視差をも防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の液晶表示装置の第１実施形態を示した断面図。
【図２】図１の透過反射層のリニアプリズムの要部を示した拡大斜視図。
【図３】図２の透過反射層が液晶セルの下側のガラス基板上に設けられた状態における要部の断面形状を示した拡大図。
【図４】図１の液晶表示装置の理想的な吸収反射特性を示した図。
【図５】図３のリニアプリズムの臨界角を求めるときの光路状態を示した図。
【図６】図５のリニアプリズムの屈折率に対する臨界角と頂角との関係を示し、（ａ）は屈折率が１．４の場合を示した図、（ｂ）は屈折率が１．５の場合を示した図、（ｃ）は屈折率が１．６の場合を示した図。
【図７】図３の透過反射層と下側のガラス基板との間に屈折層を設けた変形例を示した図。
【図８】この発明の液晶表示装置の第２実施形態を示した断面図。
【図９】この発明の液晶表示装置の第３実施形態を示した断面図。
【図１０】図９の第３実施形態の第１変形例を示した断面図。
【図１１】図９の第３実施形態の第２変形例を示した断面図。
【図１２】図９の第３実施形態の第３変形例を示した断面図。
【図１３】この発明の液晶表示装置の第４実施形態を示した断面図。
【図１４】透過反射層の上面に四角錐プリズムを配列形成した要部の拡大斜視図。
【図１５】透過反射層の上面に八角錐プリズムを配列形成した要部の拡大斜視図。
【図１６】透過反射層の上面に円錐プリズムを配列形成した要部の拡大斜視図。
【符号の説明】
１、２０、３０、４０  液晶表示装置
２  液晶セル
３  透過反射層
５  光吸収層
６  上側のガラス基板
７  下側のガラス基板
８  液晶層
１２  リニアプリズム
２１  低反射層
３２  ＴＦＴ
４１  カラーフィルタ
５０  四角錐プリズム
５１  八角錐プリズム
５２  円錐プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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