(57)【要約】【課題】  良好な視角特性を得ることが可能な液晶表示素子を提供する。【解決手段】  互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板２１、２２と、２つのガラス基板２１、２２の間に封入された液晶層２４とを有する液晶表示素子１００であって、液晶層２４に形成される複数の画素に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、前記基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から前記複数の画素に入射された光及び前記方向を前記入射方向に対して反転させた方向から前記複数の画素に入射された光の各々の略半分を全反射させる反射手段２７を、２つのガラス基板２１、２２のうち前記背面側とは反対側のガラス基板２２の内部に備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板と、前記２つのガラス基板の間に封入された液晶層とを有する液晶表示素子であって、
前記液晶層に形成される複数の画素に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、前記基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から前記複数の画素に入射された光及び前記方向を前記入射方向に対して反転させた方向から前記複数の画素に入射された光の各々の略半分を全反射させる反射手段を、前記２つのガラス基板のうち前記背面側とは反対側のガラス基板の内部に備える液晶表示素子。
【請求項２】
互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板と、前記２つのガラス基板の間に封入された液晶層とを有する液晶表示素子であって、
前記液晶層に形成される複数の画素の各々に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、前記基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から前記複数の画素の各々に入射された光及び前記方向を前記入射方向に対して反転させた方向から前記複数の画素の各々に入射された光の各々の略半分を全反射させる反射手段を、前記２つのガラス基板のうち前記背面側とは反対側のガラス基板の内部に備える液晶表示素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液晶表示素子であって、
前記反射手段がハーフミラーである液晶表示素子。
【請求項４】
請求項１又は２記載の液晶表示素子であって、
前記反射手段が複数の円板粒子状の鏡である液晶表示素子。
【請求項５】
請求項１又は２記載の液晶表示素子であって、
前記反射手段が複数の板状の鏡である液晶表示素子。
【請求項６】
請求項４又は５記載の液晶表示素子であって、
前記鏡がクロムで構成されるものである液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板と、２つのガラス基板の間に封入された液晶層とを有する液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は様々な機器に利用されており、その普及はめざましい。液晶表示装置には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置とは異なり、視角依存性が大きいという問題点があり、特に、階調が反転する現象は表示品質を劣化させてしまう。この視角依存性や階調反転を低減させる試みは数多く行われており、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１には、液晶表示パネルの前面に特定方向の入射光を拡散する高分子薄膜フィルムを配置した液晶表示装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１２２７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液晶表示装置では、光を拡散する手段としての高分子薄膜フィルムを液晶層から離れたガラスの外側に設けているため、光を拡散する手段と液晶層に形成される画素までの距離が大きくなってしまい、視差による画像ボケが発生してしまう。この結果、画像のコントラストが低下する。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、良好な視角特性を得ることが可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液晶表示素子は、互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板と、前記２つのガラス基板の間に封入された液晶層とを有する液晶表示素子であって、前記液晶層に形成される複数の画素に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、前記基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から前記複数の画素に入射された光及び前記方向を前記入射方向に対して反転させた方向から前記複数の画素に入射された光の各々の略半分を全反射させる反射手段を、前記２つのガラス基板のうち前記背面側とは反対側のガラス基板の内部に備える。
【０００８】
本発明の液晶表示素子は、互いに対向する面側にそれぞれ透明電極が形成された２つのガラス基板と、前記２つのガラス基板の間に封入された液晶層とを有する液晶表示素子であって、前記液晶層に形成される複数の画素の各々に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、前記基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から前記複数の画素の各々に入射された光及び前記方向を前記入射方向に対して反転させた方向から前記複数の画素の各々に入射された光の各々の略半分を全反射させる反射手段を、前記２つのガラス基板のうち前記背面側とは反対側のガラス基板の内部に備える。
【０００９】
この構成により、例えば、液晶表示素子の表示面を上下方向から見たときに人間の目に入ってくる光は、上方向からの光と下方向からの光とが半分ずつ混ざったものとなる。このため、表示面の上下において階調反転が起こらなくなり、良好な視角特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な視角特性を得ることが可能な液晶表示素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態を説明するための液晶表示素子を有する液晶表示装置の概略構造の断面を示す図である。液晶表示装置１００は、液晶表示素子２と、液晶表示素子２を背面側から照明するバックライト部１とを備える。液晶表示装置１００は、図１の右方向（Ｘ方向）から見て使用される。
【００１２】
液晶表示素子２は、ガラス基板２１とガラス基板２２とを液晶スペーサ２３を挟んで間隔をおいて配置し、この間隔部分を封止するシール材によって区画された空間の中にＴＮ液晶材料等を注入して液晶層２４を形成し、更に、ガラス基板２１及び２２それぞれの液晶層２４側とは反対面側に偏光板２５、２６を配置した積層構造を持つ。
【００１３】
ガラス基板２１の液晶層２４側の面には透明電極のパターンが形成されており、この透明電極のパターンには液晶層２４を駆動する電気信号を出力するドライバＩＣとしての半導体チップが導通搭載されている。ガラス基板２２の液晶層２４側の表面には、カラーフィルタが形成され、カラーフィルタの上（液晶層２４側）には液晶層２４に形成される複数の画素毎に対応した透明電極のパターンが形成され、この透明電極のパターンには液晶層２４を駆動する電気信号を出力するドライバＩＣとしての半導体チップが導通搭載されている。
【００１４】
図２は、ガラス基板２２に形成されるカラーフィルタの配置構成例を示す図であり、同図に示すように、複数の画素に対応してＲ、Ｇ、Ｂ３色のフィルタが配置されている。
【００１５】
ガラス基板２２の内部には、バックライト部１から出射され液晶層２４の複数の画素に入射される光の一部を全反射させる反射手段２７が設けられている。
【００１６】
図３は、図１の液晶表示装置１００のガラス基板２２の断面を斜め方向から見た状態を示す図である。尚、同図では、液晶層２４に形成される複数の画素に対応するカラーフィルタ全てを図示せずに、縦３つの画素に対応するカラーフィルタａ〜ｃのみを図示した。
【００１７】
図３に示すように、ガラス基板２２の内部には、反射手段２７の一例として面状の反射部材３１ａ〜ｃが複数の画素毎に形成されている。反射部材３１ａ〜ｃは例えば板状の鏡であり、互いに隣り合うカラーフィルタとの境界上に、画素に対して垂直に配置されている。反射部材３１ａ〜ｃの寸法、数、形状、配置位置、及び配置方向には様々なものが考えられるが、以下の条件のどちらかを満たすものであれば良い。
【００１８】
１．液晶層２４に形成される複数の画素に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から複数の画素に入射された光及び上記方向を上記入射方向に対して反転させた方向から複数の画素に入射された光の各々の略半分を全反射させることができるような寸法、数、形状、配置位置、及び配置方向。
２．液晶層２４に形成される複数の画素の各々に背面側から垂直に入射される光の入射方向を基準として、基準となる入射方向よりも所定角度ずれた方向から複数の画素の各々に入射された光及び上記方向を上記入射方向に対して反転させた方向から複数の画素の各々に入射された光の各々の略半分を全反射させることができるような寸法、数、形状、配置位置、及び配置方向。
【００１９】
条件２について図４を参照して説明する。図４は、図３に示す図をＹ方向から見た状態を示す図である。図３と同様の構成には同一符号を付す。
図４に示すように、上記基準となる入射方向を符号４０で表すと、カラーフィルタｂを通過した上方向（基準となる入射方向４０からＺ方向に所定角度θずれた方向）からの光４１のうち、一部の光４２は反射部材３１ｂで全反射され、その他の光４３は、全反射されずに外部へと到達する。カラーフィルタｂを通過した下方向（上方向を上記基準となる入射方向に対して反転させた方向）からの光についても同様に、その一部の光が全反射され、その他の光は全反射されずに外部へと到達する。
【００２０】
上記条件２は、一部の光４２の割合が光４１の略半分となるようにする条件であり、光４１のうちの略半分を上方向に到達させ、残りをそのまま下方向に到達させることができるように、反射部材の形状、数、寸法、配置位置、及び配置方向等を定めておくものである。上記条件１は、条件２のように複数の画素毎に上下方向からの光を略半分にわけるようにするのではなく、複数の画素全体で上下方向からの光を略半分にわけるようにする条件である。
【００２１】
上記条件２を満たすように反射部材を設けることで、図４に示すように、カラーフィルタｂに上方向から入射された光４１のうちの略半分の光４３とカラーフィルタｂに下方向から入射された光のうちの反射された略半分の光４４とが混合されて観察者の目に到達することになり、視角特性を良好に保つことができる。又、上記条件１を満たすように反射部材を設けた場合にも、画素全体に上方向から入射される光の略半分と下方向から入射される光の略半分とが混合されるため、視角特性を良好に保つことができる。
【００２２】
反射部材は上記条件１又は２を満たせば良いが、視差による画像ボケ等を防止するためにも、その配置位置はなるべくカラーフィルタに近い方が望ましい。又、反射部材としては、上記条件を満たすのであれば、図３に示す板状の反射部材にスリットを入れたり、複数の穴を空けたりしたものを利用しても良い。その他に、ガラス基板２２のカラーフィルタの形成面にＸ方向に溝を堀って、そこに金属を流し込むことにより反射部材を形成しても良い。又、図５に示すように、円板粒子状の鏡をガラス基板２２内に、上記基準となる入射方向に向かって配向して分散させることで反射手段２７を実現しても良い。又、反射部材としてハーフミラーを用いても良い。又、反射部材は、反射率のなるべく高いものを用いることが望ましい。
【００２３】
反射部材としては、ガラス基板２２内部に設けるという性質上、ガラスの融点よりも高い物質を用いた方が良い。例えば、融点がガラスよりも高いクロムを用いることで、反射手段２７の製造を不具合なく行うことができる。
【００２４】
尚、上記の説明では、図３に示すように、縦方向（Ｚ方向）に隣接するカラーフィルタ同士の間に反射部材を設けているが、横方向（Ｙ方向）に隣接するカラーフィルタ同士の間に反射部材を設けても良い。但し、この場合は、液晶表示素子２をＹＺ平面上で９０度回転させた状態で用いる。
【実施例】
【００２５】
図１に示す液晶表示装置１００の反射手段２７を無くし、液晶表示装置１００をＹＺ平面上で９０度回転させた状態で観察される上下方向の視角特性のシミュレーション結果を図６に示す。尚、図６において、縦軸は輝度、横軸は表示面に対して真正面を０度としたときの上下方向（図１の±Ｙ方向）の角度を示す。又、図６では、黒（系列１）から白（系列８）までの８つの明るさについてシミュレーションを行った。
【００２６】
図１に示す液晶表示装置１００において、板状の鏡を、縦方向（Ｚ方向）に隣接するカラーフィルタ同士の間に設けるのではなく、横方向（Ｙ方向）に隣接するカラーフィルタ同士の間に設け、液晶表示装置１００をＹＺ平面上で９０度回転させた状態で観察される上下方向の視角特性のシミュレーション結果を図７に示す。ここでは、上記条件２において、各画素に上方向から入射される光と下方向から入射される光の各々の半分が全反射するように板状の鏡の寸法等を決定した上でシミュレーションを行った。尚、図７において、縦軸は輝度、横軸は表示面に対して真正面を０度としたときの上下方向（図１の±Ｙ方向）の角度を示す。又、図７では、黒（系列１）から白（系列８）までの８つの明るさについてシミュレーションを行った。
【００２７】
図６に示したように、反射手段２７が無い場合、表示面に対して下方向から見た場合の階調が反転していた。一方、図７に示したように、反射手段２７がある場合、表示面に対して上下どちらの方向から見た場合の階調も反転しておらず、視角特性が上下方向においてほぼ等しくなっていた。
【００２８】
又、上下方向からの光の各々を全反射させる割合を５０％から増減させて実験を行った結果、上記割合が５０％から遠ざかるにつれて効果が薄れていくことがわかった。これにより、上記割合は５０％が最も好ましいが、５０％の前後数％の範囲（略５０％）であれば、充分な効果が得られることがわかった。
【００２９】
尚、上記条件１において、全画素に上方向から入射される光と下方向から入射される光の各々の半分が全反射するように板状の鏡の寸法等を決定した上でシミュレーションを行った場合にも、上記と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態を説明するための液晶表示素子を有する液晶表示装置の構造の断面を示す図
【図２】本発明の実施形態を説明するための液晶表示素子を有する液晶表示装置のカラーフィルタの配置構成例を示す図
【図３】本発明の実施形態を説明するための液晶表示素子を有する液晶表示装置のガラス基板の断面を斜め方向から見た状態を示す図
【図４】図３に示す図をＹ方向から見た状態を示す図
【図５】本発明の実施形態を説明するための液晶表示素子を有する液晶表示装置のガラス基板内に設ける反射部材として円板粒子状のものを用いた例を示す図
【図６】本実施例のシミュレーション結果を示す図
【図７】本実施例のシミュレーション結果を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１００  液晶表示装置
１  バックライト部
２  液晶表示素子
２１、２２  ガラス基板
２３  液晶スペーサ
２４  液晶層
２５、２６  偏光板
２７  反射手段
【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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