(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノーマリーオープン特性の液晶表示手段の裏面に光散乱層と光反射面を備え、該液晶表示手段の表示面に入射する外光を照明光として動作する方式の反射型液晶表示装置において、
上記光散乱層は、透明媒体と、この透明媒体中に、この透明媒体とは屈折率を異にする透明体の粒子を入れた粘着剤であり、
上記光反射面をブレーズ状鏡面反射層で構成し、
上記光反射面と上記液晶表示手段が、上記光散乱層により、当該光散乱層を挟んで直接貼り合わせ接合されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１の発明において、
上記透明媒体と上記透明体の屈折率の差が０.０１乃至０.３０であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の発明において、
上記ブレーズ状鏡面反射面が、上記表示面の法線方向に対して０度を越える傾斜角をもつ方向から入射される外光を、ほぼ該法線方向に反射させると共に、該法線方向への反射強度が上記傾斜角と同一で逆符号の角度を有する方向への反射光強度よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外光を利用するだけでバックライトを用いることなく明るい画像が得られ、電力消費が少なくて済む反射型液晶表示装置に係り、特に、ラップトップ型やノート型パーソナルコンピュータなど立てかけて使用する場合に好適な反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラップトップ型やノート型パーソナルコンピュータに用いられている液晶表示装置は、液晶パネルの背面にバックライトを有する透過型と、液晶パネルの背面に光反射体を有する反射型の２種類の大別されるが、これらの内、まず、透過型では、消費電力が大きく、バッテリー動作に問題があり、他方、反射型では、明るさが不十分で、暗くて見にくいという問題を有しており、この結果、従来技術では、バッテリー動作に際して、バッテリー長寿命化と良好な視認性確保の両立が困難であった。
【０００３】
ここで、従来の反射型液晶表示装置における暗くて見にくいことの原因を解析すると、主として光の利用効率が低く、入射した外光が使用者（視認者）の目に充分に到達しないという点にあることが判る。すなわち、液晶パネルに入射する外光のうち、僅かしか使用者の目の方向に戻って来ないのが原因である。
【０００４】
特に、ラップトップ型やノート型パーソナルコンピュータのように立てかけて使用する液晶表示装置においては、通常のオフィスのように、上方から入射光が特に強い環境では、利用し得る入射光の大半は液晶パネルの背面に設置された光反射体によって、手前の斜め下方に反射してしまい、使用者には届かなくなってしまうので、明るさが不足して暗く見えるようになってしまう。
【０００５】
これを解決するために、例えば、ＥＰ０４９０１３２Ａ２では、液晶表示装置面に対して角度を有する反射体を用いることで、天井灯のように表示装置に対して上方からの、そして表示面に対して傾斜して入射する光を、使用者の方向に反射させ明るくする方法について提案しており、特開昭６３−３０８２５号公報では、このとき鋸型の断面形状の溝からなる反射板を用いることで、同様の効果を得る方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、外光利用効率の向上について充分に配慮されているとはいえず、明るい表示を得るのが困難であるという問題があった。
本発明の目的は、外光をより多く液晶パネルに入射させることができ、かつ液晶パネルからの反射光をより多く使用者の方向に戻すことができ、明るく視認性の良い液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ノーマリーオープン特性の液晶表示手段の裏面に光散乱層と光反射面を備え、該液晶表示手段の表示面に入射する外光を照明光として動作する方式の反射型液晶表示装置において、上記光散乱層は、透明媒体と、この透明媒体中に、この透明媒体とは屈折率を異にする透明体の粒子を入れた粘着剤であり、上記光反射面をブレーズ状鏡面反射層で構成し、上記光反射面と上記液晶表示手段が、上記光散乱層により、当該光散乱層を挟んで直接貼り合わせ接合されているようにして達成される。
このとき、上記透明媒体と上記透明体の屈折率の差が０.０１乃至０.３０であるようにしてもよい。
このとき、更に上記ブレーズ状鏡面反射面が、上記表示面の法線方向に対して０度を越える傾斜角をもつ方向から入射される外光を、ほぼ該法線方向に反射させると共に、該法線方向への反射強度が上記傾斜角と同一で逆符号の角度を有する方向への反射光強度よりも大きくなるようにようにしてもよい。
【０００８】
この結果、本発明により得られる作用効果を従来技術と比較して示すと、以下の通りとなる。
まず、従来技術では、アルミニウム、銀などの光反射率の高い金属の表面を粗面化した反射板を用いていた。
このとき、反射面を粗面化しているのは、以下の理由による。すなわち、反射面が鏡面のままであると、たとえブレーズ状反射面を用いたとしても、例えば天井にある蛍光灯などの光源が、そのままの形状で反射され、背景として視認されるようになり、この結果、表示が見にくくなってしまうためである。
【０００９】
ここで、鏡面加工した金属面での反射率は、例えば９０％以上と高いが、粗面化すると多重反射が生じ、この結果、反射率は多重反射した回数分だけ低下してしまう。つまり、鏡面での反射率に対して、祖面化した面での反射率は大きく低下してしまい、この結果、従来技術では、明るさが低下してしまうことになる。
【００１０】
そこで、本発明では、鏡面反射面を疎面化する代りに、例えば９９％以上の高い透過率が容易に得られるように、屈折率の異なる透明媒体からなる光散乱層を用い、これをブレーズ状鏡面反射面に配置し、この光散乱層により光を散乱させることにより、鏡面反射面での反射が１回だけになるようにしたものであり、これにより、反射面での吸収損失を大幅に低減させ、反射率を高め、明るさを大幅に増すことができるのである。
【００１１】
また、ブレーズ形状の転写には金型を用いる場合が多いが、このとき、反射面粗面化のために、金型の表面を粗面にすると、金型に目ずまりが起こり、反射面作成時、再三にわたり清掃が必要になり、作業性が悪く、コスト高になるが、鏡面であれば、目ずまりする虞れがなくなるので、本発明によれば、作業性の向上とコストダウンが得られる。
【００１２】
次に、通常、例えばオフィスなどでの光源の多くは天井に設置されている。  従って、ラップトップ型のパーソナルコンピュータ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ：以下パソコンと略す）や、ノート型パソコンなどの事務機器に対する照明光の多くは、上方から下方へ照射されるようになっている。
【００１３】
一方、本発明が適用対象とするラップトップ型パソコンや、ノート型パソコンの表示装置は、通常、立て掛けて使用されるようになっており、この結果、その表示面に照射される単位面積当りの光のエネルギーは、表示装置の平面を真上に向けている卓上計算機などの場合に比して大幅に小さい。
【００１４】
更に、従来技術で用いられている反射板では、上方から照射された光の多くは下方に反射し、表示パネルを透過し、明暗制御されで使用者の目に伝わる光の強度は更に低くなってしまい、この結果、極めて暗い表示しか得られない。
【００１５】
従って、従来技術では、バッテリー動作の場合でも、その寿命の著しい低下を伴うにもかかわらず、バックライトを有する透過型の液晶表示装置を主流とせざるを得なかったのである。
【００１６】
しかるに、本発明によれば、反射面が、ブレーズ状鏡面になっているので、このような一般的なオフィスにおける光源からの光の経路のもとでも、その反射方向が制御でき、入射光量の多いオフィス上方から照射された光をパネルの正面方向、つまり使用者の目の方向に向けることができるようになり、この結果、使用者の目に到達する光の強度が増し、表示装置の明るさを改善することができるのである。
【００１７】
更に、このとき、本発明では、液晶及び一対の偏光膜からなる液晶表示手段がノーマリーオープン特性を有する構成になっているため、外光の入射方向での透過率を高めることができ、この結果、入射光強度が更に増し、より明るい表示を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による反射型液晶表示装置について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明による反射型液晶表示装置１をラップトップ型パソコンの表示装置として適用した場合の一実施例で、４がパソコンの本体（処理部）を表わしており、２は液晶表示部、３は反射部である。
そして、この実施例では、液晶表示部２が水平面となす角度θを６０度に設定してあり、この状態で、上方からの入射光ＬＡ  を照明光源として、表示面の法線方向に向う反射光ＬＢ  による表示が得られ、視認方向Ｅで明るい画面表示が得られるようになっている。
【００２０】
液晶表示部２は、２枚の偏光膜（偏光板）２１と、これらに挾まれている液晶表示素子２２で構成されている。なお、この図では省略してあるが、偏光膜２１と液晶表示素子２２の間には位相差板が配置されている。
反射部３は、アルミニウム蒸着によるブレーズ状鏡面反射板３１と、光散乱層３２で構成されており、この光散乱層３２は、ブレーズ状鏡面反射板３１と液晶表示部２の間に挾まれて配置されている。
【００２１】
液晶表示素子２２は、以下のようにして作られている。
まず、基板として、透明な２枚のガラス板２枚を用意する。
これらは、何れも厚さが１．１ｍｍで、表面は光学研磨されており、さらに、これらの基板の内側には、ドライバ用のＩＣに接続されたＸＹマトリクス状の透明電極が形成され、これにより６４０×４８０画素の表示部分が得られるようにしてあり、このときの表示領域サイズは、対角線の長さで９．４インチ（約２４ｃｍ）である。
【００２２】
次に、これら２枚の基板間には、ネマチック液晶ＺＬＩ−２２９３（メルク社製）にカイラル物質Ｓ−８１１（メルク社製）を少量添加した液晶組成物が挟み込まれ、封止される。
ここで、この液晶組成物の自然ピッチは１０．５μｍで、基板間のギャップは６．１μｍであり、このとき、直径が６．３μｍのジビニルベンゼンからなるビーズスペーサが挾み込まれることにより、一定のギャップ６．１μｍが保持されるようにしている。
【００２３】
また、これら基板の上記透明電極上には、ポリイミド系配向膜ＬＱ−１８００（日立化成製）がスピンコート法により約５００Åの厚みで塗布され、ラビング法により表面処理されており、これにより上記液晶材料に約５度の傾斜角（プレチルト）と、２４０度のねじれ角が生じるようにされている。
【００２４】
偏光膜２１及び位相差板は、例えば日東電工社製ＮＰＦ−Ｆ１２２５ＤＵで作られ、これらにより液晶表示手段２にノーマリーオープン特性が付与されるように構成してある。
ここで、このノーマリーオープン特性とは、液晶に印加される電圧が低いうちは透過率が高く、電圧を高くするにつれて透過率が低下してゆく特性のことであるが、このノーマリーオープン特性を有する液晶表示手段２の視野角特性を示すと、図５に示すようになっている。
そして、この図５の特性から明らかなように、この実施例では、このようなノーマリーオープン特性の液晶表示手段２を用いることにより、斜め方向から入射する光ｂ（図１）に対する透過率を高め、これにより、さらに明るさの向上が得られることになる。
【００２５】
光散乱層３２は、以下のようにして作られている。
まず、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＥＰ８２７、エポキシ当量１８０）を重量比で５０、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＮＨ８２１０、酸当量１６２）を重量比で５０、それぞれ用意し、これらを混合して透明媒体を得る。
次に、この透明媒体に硬化剤として２−エチル−４メチルイミダゾールを少量加え、更に、この透明媒体とは屈折率の異なる材料であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）からなる粒径約２０μｍの透明体を、同じく重量比で２０混入し、これをブレーズ状鏡面反射板３１と偏光膜２０の間に、約５０μｍの膜厚で塗布後、１００°Ｃで２時間、硬化させた。
【００２６】
ここで、ＥＰ８２７とＮＨ８２１０からなる透明媒体の屈折率は１．５３で、ＰＭＭＡからなる透明体の屈折率は１．４９であり、この屈折率差０．０４により、光散乱層としての機能が得られるのである。
なお、この実施例におけるＥＰ８２７とＮＨ８２１０からなる透明媒体は熱硬化性樹脂であるが、屈折率の異なる透明媒体の混合体であれば、熱硬化性樹脂に限定されるものではない。
【００２７】
こうして作られた光散乱層３２は、透明媒体だけで構成されているため、光を吸収することなく散乱させる。
従って、ブレーズ状鏡面反射板３１による鏡面反射特性と相俟って、反射率を一層高めることができた。
すなわち、光散乱層３２をブレーズ状鏡面反射板３１に組合せたこの実施例の場合、ブレーズ状の反射板を祖面化したときに比較して、反射光ｂの強度が増し視認方向ｄでの明るさが１．３倍にも向上した。
【００２８】
なお、この実施例では、光散乱層３２の層厚を５０μｍとしたが、透明媒体と透明体との屈折率差を大きくしたり、或いは混入する粒子の密度を増加させてやることにより、層厚を更に薄くすることができる。
このとき、透明媒体に混入する透明体粒子の屈折率の大小は問わないが、しかし、光散乱層３２による後方散乱は少ない方が好ましい。何故なら、後方散乱が大きと、ブレーズ状鏡面反射板３１による反射光の指向性が失われ、明るさが減少してしまうからである。
【００２９】
従って、この光散乱層３２による後方散乱を小さくするため、透明体の粒径は０．５μｍより大きくし、透明媒体との屈折率差は０．０１以上、０．３以下となるようにするのが望ましい。
【００３０】
ブレーズ状鏡面反射板３１は、以下のようにして作られている。
まず、機械加工によりブレーズ状の金型を作製する。次に、この金型を用いて熱硬化樹脂にブレーズ形状を転写する。そして、その表面にアルミニウムを蒸着することにより、ブレーズ状の鏡面からなる反射面を得るのである。
このときブレーズ角（傾き角度）は２０度とし、ブレーズの溝幅は３５μｍとした。
【００３１】
こうして得たブレーズ状鏡面反射板３１によれば、図２に示すように、入射光ＬＡ  は、光散乱層３２により散乱され、ブレーズ状鏡面反射板３１でブレーズ角による指向性をもって反射され、表示面の法線方向に強度のピーク値を持つ反射光ＬＢ  を得ることができ、図１に示すように、上方からの入射光ＬＡ  による照明のもとで、視認方向Ｅで明るい表示を得ることができる。
【００３２】
そして、このとき、この実施例によれば、このブレーズ状鏡面反射板３１に光散乱層３２を組合せた反射部３を用いているので、鏡面による高い反射率と、高い透過性のもとでの充分な散乱性を与えることができ、この結果、光の利用効率が大幅に向上され、充分な明るさのもとで、背景が写り込む虞れの無い明瞭な表示を容易に得ることができる。
【００３３】
次に、本発明の他の実施例について説明する。
まず、図３は、光散乱層３２を粘着剤として、ブレーズ状鏡面反射板３１に偏光膜２１を貼り合わせて一体化し、フィルム状の偏光反射板を作製するようにした場合の本発明の一実施例である。
この図３の実施例によれば、偏光膜２１とブレーズ状鏡面反射板３１が一体化されているので、これらの界面での反射損失を防ぐことができ、更に明るさを向上させることができる。
【００３４】
次に、図４は、光散乱層３２の一方の面（偏光膜２１に接している面とは反対側の面、裏面）をブレーズ状に成型し、この成型した面にアルミニウムを蒸着して反射面とし、これをブレーズ状鏡面反射板３１とした場合の本発明の一実施例である。
この実施例では、ブレーズ成型用の金型から形状を転写する材料として、上記した熱硬化樹脂、すなわち、透明媒体（ＥＰ８２７とＮＨ８２１０）に透明体粒子ＰＭＭＡを混入した熱硬化性樹脂を使用し、この樹脂を金型により成型し硬化させた後、その成型面にアルミニウム蒸着し、図４に示すように、光散乱層３２と一体化したブレーズ状鏡面反射板３１を得るようにしてある。
【００３５】
この図４の実施例によれば、光散乱層３２に直接、アルミニウムを蒸着しているので、ブレーズ状鏡面反射板３１と光散乱層３２との間での熱膨張などを考慮する必要が無くなるので、明るくて視認性が良く、安定した特性の表示装置を容易に得ることができる。
【００３６】
従って、上記実施例による反射型液晶表示装置を、ラップトップパソコンやノート型パソコンの表示部、及びパームトップ型パソコンやＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）などの表示部として使用することにより、コントラスト比が高く、明るく視認性の良い表示が得られ、しかも低消費電力の情報処理装置を容易に提供することができる。
【００３７】
ところで、液晶素子としては、偏光膜を使用せず、ポリマー中に液晶と二色性色素を混入した液晶素子があるが、本発明は、このような表示素子を用いた反射型液晶表示装置にも適用することができる。
そして、この場合でも、コントラスト比では上記実施例ほどではないが、反射型液晶表示装置で問題になる明るさについては、充分な向上が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、鏡面のブレーズ状反射面に光散乱層を組合せ、さらにノーマリーオープン特性の液晶素子を用いるようにしたので、斜め方向からの入射光を効率良く照明光として利用できるようになり、バックライトが不要な反射型として、充分に明るく、視認性の良い、しかも低消費電力の反射型液晶表示装置を得ることができる。
【００３９】
この結果、バッテリー動作に際して、バッテリー寿命を永くすることができ、バッテリー動作型ラップトップパソコンやノート型パソコンの性能向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反射型液晶表示装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明における反射部の一実施例を示す断面図である。
【図３】本発明における反射部の他の一実施例を示す断面図である。
【図４】本発明における反射部の更に別の一実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例における液晶表示手段の特性図である。
【符号の説明】
１  反射型液晶表示装置
２  液晶表示部
３  反射部
４  パソコンの本体（処理部）
２１  偏光膜
２２  液晶表示素子
３１  ブレーズ状鏡面反射板
３２  光散乱層
ＬＡ    入射光
ＬＢ    反射光
Ｅ  視認方向
【図１】
0003576662.tif 000002
【図２】
0003576662.tif 000003
【図３】
0003576662.tif 000004
【図４】
0003576662.tif 000005
【図５】
0003576662.tif 000006