JP3694612B2 - Reflective type liquid crystal display device and apparatus equipped with the same - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶表示装置及びそれを備えた携帯ゲーム機、携帯情報端末、モバイルコンピュータなどの機器に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に、液晶表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の自発光型のディスプレイと異なり、光の透過光量を調節することで画像を表示する非発光型のディスプレイである。液晶表示装置は、大別すると透過型と反射型とに分類できる。
【０００３】
透過型の液晶表示装置は、表示面の背面側に照明装置を備え、照明装置からの照明光により、その表示画像の視認性を高めている。
【０００４】
一方、反射型の液晶表示装置は、液晶層の裏面側に反射部を設け、周囲光を利用して表示を行うものであり、明るい環境下では特定の光源を必要とせず、消費電力を小さくできるという特長がある。特に直射日光の当たるような非常に明るい場所では、発光型ディスプレイや透過型液晶表示装置では表示面表面での外光反射等により表示がほとんど見えなくなるのに対して反射型液晶表示装置ではより鮮明に見えるといった利点もある。
【０００５】
このため、反射型液晶表示装置は、低消費電力化が望まれる携帯情報端末やモバイルコンピューター等の携帯機器、或いは野外での使用が想定されるデジタルカメラ等へ採用されている。
【０００６】
しかし、反射型液晶表示装置は、周囲光を利用して表示を行うため、暗い環境下ではその視認性が悪くなり、特に夜間などの暗闇では表示が全く認識できなくなるという課題を有する。このため、反射型液晶表示装置、及び表示部として反射型液晶表示装置を備える機器では十分な周囲光が得られない場合に備えて何らかの補助照明装置が望まれる。
【０００７】
このような照明装置として従来から様々な照明装置が提案されている。
従来から提案されている照明装置は、大別すると、反射型液晶表示装置の表示面全面を覆うように配置した透明な導光体と導光体の端部に配置した光源とから構成され光源からの出射光を導光体を介して表示面に照射するようにした照明装置（以下、導光体式前方照明装置）と、反射型液晶表示装置の前方であって表示面から離れた場所に光源を配置して光源光を直接表示面に照射するようにした照明装置（以下、投射式前方照明装置）とがある。
【０００８】
導光体式前方照明装置は、例えばSID 95 DIGEST p375-378、特開平5-158034号公報、特開平10-142601号公報等に開示されている。いずれも、導光体の端部に配置した光源からの出射光を導光体に導入し、導光体内を伝播する光のうち導光体の表面、もしくは裏面に形成した突起部、或いはプリズム部（傾斜部）に入射した光が液晶表示装置の表示面に向かって出射し、照明するように構成したものである。
【０００９】
また、投射式前方照明装置を備える表示装置、或いは機器は例えば特開平4-70626号公報、特開平9-211448号公報、特開平10-246886号公報等に開示されている。いずれも反射型液晶表示装置を備える機器本体、或いは機器本体に設けられた支柱、或いは表示部を覆うための蓋部等に光源を設け、前方から表示部を直接照明するようにしたものである。
【００１０】
このような照明装置を有する反射型液晶表示装置を備えた機器では、明るい環境下では照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には照明装置を使用することで良好な視認性を確保するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
導光体式前方照明装置は、光源からの出射光を導光体に入射させる際の光損失や、導光体内を伝播する光の反射型液晶表示装置と異なる方向への漏れ等により光源光の利用効率が６０％以下と低く、照明装置利用時に消費電力が大きくなるという問題がある。
【００１２】
さらに導光体内を伝播する光を液晶表示装置側へ向かわせる為の溝やマイクロプリズムといった構造体が表示面上に存在することになるため表示を劣化させるといった問題もある。
【００１３】
また、反射型液晶表示装置の前面にタッチパネルを設けた機器では表示面上に導光体があると、その厚みのために入力用ペンで指示した位置と、液晶表示装置の表示との間に大きな視差（ずれ）が生じて使い勝手が悪くなるといった問題がある。
【００１４】
一方、投射式前方照明装置では導光体等の光損失の原因となるような複雑な光学系を必要としないため効率の良い照明が期待できる。さらに表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、表示の劣化や、タッチパネル使用時の視差といった導光体式前方照明装置特有の課題が回避できる。
【００１５】
しかし、投写式前方照明装置では照明装置を機器本体に備える場合、照明装置と反射型液晶表示装置との距離が十分に離せないため、反射型液晶表示装置の表示面を均一に照明することが困難である。つまり、表示面の位置により光源（或いは光出射部）からの距離や、光源と表示面との成す角度（光源と表示面とを結ぶ線の角度）が異なるので照明装置からの照明光の強さや、光入射角度は液晶表示装置の表示面の位置毎に異なり、表示面を均一に照明することができず、表示面内で均一な明るさの表示を得ることが困難という課題がある。
【００１６】
また、投写式前面照明装置では明るい表示が得られる方向と照明光の反射型液晶表示装置の表示部表面での界面反射の方向とが一致するため、明るい表示を得ようとすると照明装置の光出射部が映り込んで表示が見にくくなるという課題がある。
【００１７】
さらに、反射型液晶表示装置として偏光板を２枚用い、反射部をその裏面に外付けした場合は照明光が斜めに入射すると「暗表示部の影」が生じるという課題がある。ここで、「暗表示部の影」とは 暗表示部と隣接する明表示部の輝度が低下する現象で、あたかも暗表示部の影が写っているように見える現象をいう。
【００１８】
本発明の目的は、表示の劣化、タッチパネル使用時の視差、及び光源や照明装置の映り込みがなく、明るく、かつ均一な表示が得られる反射型液晶表示装置及びそれを備えた機器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有する反射型液晶表示装置において、前記反射手段は反射面を有し、該反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、さらに前記反射手段は前記反射面の正反射成分の大きさが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有し、かつ表示面に照明光を照射する照明装置を備えた反射型液晶表示装置において、前記照明装置は、前記表示面の前方に配置され、かつ前記表示面の垂線方向と異なる方向から前記表示面を照明する光出射部を有し、前記反射手段は反射面を有し、該反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、さらに前記反射手段は前記反射面の正反射成分の大きさが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、本発明の反射型液晶表示装置は、導光体等の光損失の原因となるような複雑な光学系を必要としないため、光損失の少ない効率の良い照明ができる。
【００２２】
また、反射型液晶表示装置の表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、付加部材による表示の劣化のない見やすい画像が得られ、視差の少ない自然なペン入力が可能になる。
【００２３】
さらに、反射型液晶表示装置の反射手段は反射面を有し、その反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、さらに反射手段は反射面の正反射成分の大きさが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されている。すなわち、反射型液晶表示装置の反射手段は、その反射角度や指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化しており、所定の位置に配置した照明装置から出射し、表示面に斜めに入射する照明光を観察者側へ均一に反射するように構成するので、明るく面内の均一性が高い表示が得られる。 この際、反射型液晶表示装置の表面等の界面での正反射光の方向と、画像光の方向は異なるため、照明装置の像が観察されて画質が劣化することがない。
【００２４】
前記反射型液晶表示装置の反射手段としては、大別して以下の３つの反射手段を用いることができる。
【００２５】
▲１▼表示面に対して傾斜した複数の反射面と、反射面で反射した光を拡散させる光拡散手段とから構成する反射手段。
【００２６】
（２）複数の凹部、または複数の凸部、または複数の凹凸部が形成された反射面を有し、各凹部、または各凸部、または各凹凸部は、少なくとも一つの非対称軸を有する断面形状と、一つの対称軸を有する円弧部を含む平面形状とを有し、対称軸は、入射する光の主光束の方位角方向と平行となるように設定した反射手段。
【００２７】
▲３▼ホログラムからなる反射手段。
【００２８】
また、本発明の他の特徴は、前記照明装置から斜めに入射する照明光に対して、暗表示の透過率が高くなるように、前記表示面側の基板の前面に偏光板と位相差板とを配置し、前記反射手段と前記反射手段側の基板との間に偏光板を配置し、かつ前記表示面側の偏光板の吸収軸の方位角は２５５°、前記位相差板の遅相軸の方位角は１８５°、前記表示面側の基板側の液晶配向軸の方位角は１０５°、前記反射手段側の基板側の液晶配向軸の方位角は１６５°、前記反射手段側の偏光板の吸収軸の方位角は１２０°であることにある。
【００２９】
上記構成により、表示面に斜めに入射する照明光が暗表示部を通過しても、透過率が高いため、隣接する明表示部に現れる「暗表示部の影」の発生が解消され、視認性のよい画像が得られる。
【００３０】
また、本発明の他の特徴は、前記一対の基板のうち前記液晶層の背面側に位置する基板と、前記液晶層との間に、前記反射手段を備えたことにある。
【００３１】
この場合は、反射型液晶表示装置に入射した照明光が液晶層を通過し、反射手段で反射して再び液晶層を通過して反射型液晶表示装置から出射する際の往路復路での位置のずれが小さいので、照明光が斜め入射するために生じる画質の劣化が抑えられて、明るく、色純度の高い表示ができる。
【００３２】
また、本発明の他の特徴は、前記表示面側の基板の前面に偏光板が配置され、前記反射型液晶表示装置が高い反射率、高いコントラスト比が得られる光の入射方向と、前記照明装置からの照明光の入射方向とが略一致するように構成されていることにある
つまり、前記単偏光板の反射型液晶表示装置は、所定の位置に配置した照明装置からの照明光に対して、反射率や、コントラスト比が高くなる表示モードや条件とすることで、照明装置使用時には外光を利用する場合よりも高品位な画質が得られる。
【００３３】
また、本発明の他の特徴は、前記照明装置の光出射部を、前記反射型液晶表示装置の上方に配置されることにある。
【００３４】
これにより、以下の効果が得られる。つまり、反射型液晶表示装置は周囲が明るい環境下では照明装置を使用することなく外光のみでの使用が可能である。この際、外光の大部分は反射型液晶表示装置の上方から入射する。特にキーボードを有する機器では反射型液晶表示装置の下方から外光が入射することは少なく、外光の大部分は液晶表示装置の上方から入射する。
【００３５】
従って、照明装置使用時の照明装置の配置位置を液晶表示装置の上部とし、上方から入射する光に対応した反射部を構成することで照明装置不使用時に反射型液晶表示装置の上方から入射する外光が効率よく観察者側へ反射されるので明るい画像が得られるという効果がある。
【００３６】
さらに暗闇の中で作業する場合は、上部に配置した照明装置からの照明光のうち反射型液晶表示装置の表面等で反射した光がキーボードや手元を照明することになり作業性が上がるという効果もある。
【００３７】
また、本発明の他の特徴は、前記光出射部は、前記反射型液晶表示装置の横幅と同等、或いはそれ以上の横幅を有し、前記表示面の前方で、かつ上方、或いは下方に配置されることにある。
【００３８】
また、本発明の他の特徴は、前記表示面側の基板と前記液晶層との間にカラーフィルタを配置し、前記前記照明装置からの照明光の主光束の方位角方向と平行となる方向へ連続的に形成したことにある。
【００３９】
ここで、照明装置から出射した照明光は、さまざまな角度で反射型液晶表示装置に入射する。そこで、照明光の強度がもっとも強い方向の光をここでは以下、照明光の主光束（の方向）と呼ぶことにする。
【００４０】
上記の通り、反射型液晶表示装置に配置されるカラーフィルタを、照明装置からの照明光の主光束の入射方向の方位角方向と平行となる方向に連続的に形成すれば、照明光は反射型液晶表示装置に斜めに入射し、反射手段で反射する照明光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過し、吸収されることが抑制されるので、より明るく、色純度の高い画像が得られるという効果がある。
【００４１】
また、本発明は、入射する光の反射光量を変調し画像として出力する反射型液晶表示装置と、該反射型液晶表示装置の表示面に照明光を照射する照明装置と、前記反射型液晶表示装置及び前記照明装置を制御する機器本体と、該機器本体に設けられ前記照明装置を支持する可動支持部とを備えた機器において、前記反射型液晶表示装置は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有し、前記反射手段は反射面を有し、該反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、さらに前記反射手段は前記反射面の正反射成分の大きさが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されており、前記照明装置は、前記表示面の垂線方向と異なる方向から前記表示面を照明する光出射部を有し、かつ前記可動支持部を介して前記表示面の前方に可動可能に配置されることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明は、入射する光の反射光量を変調し画像として出力する反射型液晶表示装置と、該反射型液晶表示装置の表示面に照明光を照射する照明装置と、前記反射型液晶表示装置及び前記照明装置を制御する機器本体とを備えた機器において、前記反射型液晶表示装置は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有し、前記反射手段は反射面を有し、該反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、さらに前記反射手段は前記反射面の正反射成分の大きさが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されており、前記照明装置は、前記表示面の垂線方向と異なる方向から前記表示面を照明する光出射部を有し、かつ前記機器本体に着脱可能に配置されることを特徴とする。
【００４３】
上記構成により、明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらずいつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置及びそれを備えた機器を、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図１は、本発明の一実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた携帯情報機器の斜視図である。この機器１は、キーボード等の入力手段や、ＣＰＵ、信号処理回路等を筐体内に備える本体部３００と、本体部３００に蝶番構造により取付けられた開閉自在な蓋部５００と、蓋部５００に備えられた反射型液晶表示装置１００と、本体部３００に可動支持部４００を介して備え付けられた照明装置２００とから構成される。
【００４６】
反射型液晶表示装置１００の表面には図示しないタッチパネルを備えるようにしても良い。タッチパネルとしては抵抗膜タイプのタッチパネルを用いることができる。抵抗膜タイプのタッチパネルは、表面に透明な導電加工を施した透明な高分子フィルムからなる上部電極基板と、同様な導電加工を施した透明基板からなる下部電極基板とを導電面側を対向するようにスペーサーを介して貼りあわせた構造となっており、上部電極の上からポリアセタール等からなる入力用ペンで押すと２枚の電極基板の電極が接触してスイッチがＯＮとなる仕組みのものである。
【００４７】
このタイプのタッチパネルには、マトリクスタイプとアナログタイプとがある。マトリクスタイプは、上部電極基板及び下部電極基板に形成されたストライプ状の透明電極を互いに直交するように配置し、その交差部を独立したスイッチとして機能させるものである。このタイプでは電極パターンと反射型液晶表示装置１００の画素との関係でモアレが生じ易いので、電極のピッチや、ストライプ電極の方向等に工夫が必要である。
【００４８】
アナログタイプは、上下電極基板の表示部全面に一様な透明電極を形成し、この電極面に電位分布を形成しておき、２枚の電極が接触したときの電圧を検出してその入力位置を検出するものである。
【００４９】
照明装置２００は、反射型液晶表示装置１００の前方であり、かつその表示面からは離れた位置に光出射部を備えた照明装置であり、必要に応じて機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない所定の位置から反射型液晶表示装置１００の表示面を照明するよう配置される。つまり、照明装置２００は、反射型液晶表示装置１００の表示面直上部を除く位置で、表示面垂線方向からずれた斜めの方向から表示面を照明するように構成する。
【００５０】
図２は、図１の機器１の略側面図であり、携帯可能状態から使用可能状態への形態の変化を説明するための図である。
【００５１】
機器１は、携帯可能状態（図２（ａ）参照）では薄い箱型をしており、持ち運びに便利な形態となっている。使用する場合には、まず蓋部５００を開き、蓋部５００に備えられた反射型液晶表示装置１００を観察可能とする（図２（ｂ）参照）。 周囲が明るい環境下であれば、この状態で、画像は、十分に観察できるので本機器は使用可能となる。暗い環境下であれば、機器１に備えられた照明装置２００を所定の位置に移動して、反射型液晶表示装置１００を前方から照明することになる。
【００５２】
本実施例では、照明装置２００は、本体部３００の両サイドに備えられた２本の棒状の可動支持部４００を介して本体部３００に備えつけられている。可動支持部４００と本体部３００、及び可動支持部４００と照明装置２００とはそれぞれ回転軸部４０１、及び回転軸部４０５において回転可能に接続されている。また、可動支持部４００は中空構造をした２つの棒状部４００ａと４００ｂとをスライド可能に接続して伸縮可能、つまり長さが変えられる構造としている（図２（ｃ）〜（ｅ）参照）。
【００５３】
携帯可能状態、もしくは明るい環境下で照明装置２００を必要としない場合、照明装置２００は本体部３００と一体化し、収納した状態となるため携帯性や操作性を阻害しない構成となっている（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
【００５４】
照明装置２００を使用する場合は、まず、回転軸部４０１を中心に可動支持部４００を回転して、照明装置２００を反射型液晶表示装置の前方に移動する（図２（ｃ）参照）。さらに、可動支持部４００を長く伸ばし、回転軸部４０５を中心に照明装置２００を回転して、照明装置２００の光出射部を反射型液晶表示装置に向けることで反射型液晶装置の表示面を照明することが可能となる（図２（ｄ）、（ｅ）参照）。
【００５５】
つまり、照明装置２００は、可動支持部４００によって反射型液晶表示装置前方の所定位置に配置したり、本体部３００と一体化した収納状態とすることを必要に応じて行うことができる構造となっている。
【００５６】
照明装置２００は、光源として小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものを用い、光源からの出射光を効率よく反射型液晶表示装置１００に照射する構成とする。
【００５７】
光源としては、冷陰極管や熱陰極管等の蛍光灯、あるいはＬＥＤ（Light Emitting Diodes）、ＥＬ（Electroluminescence）等の発光素子を用いることができる。
【００５８】
図３は、照明装置２００の一例の概略構成を示す一部斜視図である。また、図４は、図３の照明装置２００の一部断面図である。本実施の形態例の照明装置２００は、円筒状の冷陰極管からなる光源２１０と、光源２１０を包み込むように配置した開口部を有する反射板２２０と、光源２１０からの出射光を照射対象に導くためのガイド部２４０と、反射板２２０の開口部の前方に配置した拡散板２３０とで構成される。
【００５９】
ここで、本実施の形態例では表示部の大きさが１９２ｍｍ×７２ｍｍ（横方向長さ×縦方向長さ）の反射型液晶表示装置１００を用いる。これに対応して光源２１０は反射型液晶表示装置表示部の横幅よりも発光部長さがやや長い、発光部長さ２００ｍｍ、直径２.0ｍｍの円筒状の冷陰極管を用いた。
【００６０】
反射板２２０は、光源２１０からの出射光を効率良く照射対象方向へ反射するためのもので、円筒形、或いは楕円筒形等の一部に開口部を有する形状の反射板、或いは反射フィルムを使用することができる。具体的には、反射板２２０は、高分子フィルムの表面に銀や、アルミニウム等の金属薄膜層を蒸着法、或いはスパッタリング法により成膜し、高分子フィルムシートやアルミニウム板等の支持板にラミネートしたものを用いることができる。ここでは商品名：LU-０２-AM５０（三井化学製）の銀反射板を用いた。
【００６１】
拡散板２３０は、光源光の角度分布や、光量分布を均一化する機能を有するものである。拡散板としてはポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルムの表面に凹凸を形成したもの、或いはフィルム内部に気泡を混入して光拡散性を持たせたもの、或いはアクリル等の透明部材中に白色顔料を分散させた乳白色部材等を使用することができる。
【００６２】
ガイド部２４０は、光源からの出射光を照射対象である反射型液晶表示装置１００の表示面にできるだけ過不足なく照明するための補助部材であり、内面が鏡面反射面、或いは拡散反射面で構成される枠状の部材である。また、ガイド部２４０は、照明装置２００からの出射光が直接観察者へ向かうことを防ぐための遮光部材としての機能も有する。
【００６３】
光源２１０への電力供給は、本体部３００に内蔵する電源から可動支持部４００内を通した配線、及びインバーターを介して行なわれる。
【００６４】
上記構成により、光源２１０から出射する光は直接、或いは反射板２２０で反射した後、拡散板２３０に入射し、角度分布や光量分布が均一化された後、カイド部２４０を介して照射対象である反射型液晶表示装置１００に向かう。この際、照明装置２００は、反射型液晶表示装置表示面１００の横幅よりも長い面光源として作用し、少なくとも液晶表示装置表示面の左右方向に関しては入射光の角度分布が対称で、均一な照明が可能となる。
【００６５】
なお、照明装置２００は、照明装置２００を支持する可動支持部４００を回転軸部４０１を中心に回転させた際、その位置により自動で点灯、消灯するようにしても差し支えない。しかし、不要な点灯による電力消費を押さえるために、スイッチを設けて照明装置２００の点灯消灯を任意に行えるようにするとよい。
【００６６】
反射型液晶表示装置（以下、液晶表示装置と略す）１００としては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶表示装置や、マルチプレックス駆動の液晶表示装置を用いることができる。
【００６７】
また、表示モードとしてはＴＮ（Twisted Nematic）型やＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）型、ＶＡ（Vertical Aligned）型、HAN（Hybrid Aligned Nematic）型 等の偏光状態を変調して表示を行うモードと、ＧＨ（Guest Host）型のように２色性色素により光の吸収制御を行う表示モード等を使用することができる。さらに、偏光状態を変調する表示モードとしては偏光板を２枚使用し、反射部を外付けするタイプと、反射部を内蔵して１枚の偏光板で表示を行う単偏光板タイプを用いることができる。
【００６８】
ここでは初めに、偏光板を２枚使用するSTNモードを使ったモノクロ液晶表示装置の場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６９】
なお、上述の構成により本発明の表示装置では照明装置からの照明光の主光束は液晶表示装置に対して、その表示面垂線方向から傾いた所定の方向、つまり斜め方向から入射するよう構成される。このため、本発明に係る液晶表示装置は照明装置から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光に対し、高い反射率、及びより高いコントラスト比が得られる構成とすることが画質向上の面から必要である。
【００７０】
図５は、図１の液晶表示装置１００の概略構成を示す一部断面図である。液晶表示装置１００は、画像形成部１０１、及びその背面に配置した反射部１９０とから構成される。
【００７１】
画像形成部１０１は、絶縁性の透明基板からなる第１の透明基板１１０、及び第２の透明基板１２０と、これら２枚の基板をビーズ等のスペーサを介して張り合わせ、枠状のシール材によりシールして形成した２枚の基板の間隙に封入、封止した液晶層１３０と、第１の透明基板１１０上に積層配置された位相差板１６０及び偏光板１７０と、第２の透明基板の背面に配置した偏光板１８０とから構成される。
【００７２】
ここで、本実施の形態例の液晶表示装置１００、及びそれを備えた機器１では、照明装置２００を、液晶表示装置１００の前方であって、表示面の直上部を除いた所定の位置に配置し、表示面垂線方向からずれた方向、つまり斜め方向から表示面を照明するように構成する。
【００７３】
従って、本実施の形態例の液晶表示装置１００の反射部１９０は、液晶表示装置１００に斜めに入射する照明装置２００からの照明光８００を観察者７００の方向へ反射する機能を有するものとすることが重要である。
【００７４】
この際、照明装置２００と液晶表示装置１００とが十分に離れていれば、液晶表示装置１００の表示面を均一に照明することは比較的容易である。
【００７５】
しかし、本実施の形態例の液晶表示装置１００、およびそれを備えた機器１では、照明装置２００を本体部３００に備えるため、照明装置２００と液晶表示装置１００との間に十分な距離を確保することは難しい。このため、照明装置２００からの照明光の強さや、光入射角度が、液晶表示装置１００の表示面の位置毎に異なり、表示面を均一に照明することは困難である。
【００７６】
そこで、本実施の形態例の液晶表示装置１００の反射部１９０は、照明装置２００から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光を観察者方向へ反射するような指向性を有し、この指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで表示面内で均一な表示を得るようにしたものである。
【００７７】
本実施の形態例では、照明装置２００から液晶表示装置１００の表示面に斜めに入射する照明光８００を観察者７００の方向へ反射する機能を、表示面に対して傾斜した非対称な３角溝（柱）状の複数の微細構造からなる鏡面反射面１９１（以下、微小傾斜反射面１９１と称す）と、光拡散層１９２とから構成する反射部１９０で実現した。
【００７８】
微小傾斜反射面１９１の傾き角度α（以下、微小傾斜角度αと称す）は、照明光の主光束を観察者７００の方向へ反射する角度に設定する。ここでは、観察者７００が通常、液晶表示装置１００の表示を表示面垂線方向、もしくはその近傍から観察することが多いことを鑑み、表示面に斜めに入射する照明光８００を表示面垂線方向へ反射するように構成した。
【００７９】
なお、上述の通り本実施の形態例では、照明装置２００は、液晶表示装置１００の表示面の横幅よりも長い面光源として作用し、液晶表示装置表示面の左右方向に関しては照明光の入射角度の分布はほぼ対称となるので、反射部１９０には表示面の左右方向に対して格別な指向性は付与しない。つまり、微小傾斜反射面１９１を成す微細な３角溝構造は、その長手方向を表示面左右方向と平行となるよう構成して、表示部上下方向に格別な指向性を付与するようにした。
【００８０】
図６は、照明光の表示面への入射角度と、微小傾斜角度αの関係を説明するための図である。ここで、微少傾斜角度αは、表示面に対して傾斜した非対称な３角溝を成す微細な２つの反射面のうち、有効反射面となる微少傾斜反射面が表示面と平行な面と成す角度である。
【００８１】
外界（空気）の屈折率をｎ₁、鏡面反射面１９１を覆う光拡散層１９２の屈折率をｎ₂とし、照明光の表示面への入射角度をθ₁とすると、微小傾斜角度αは概ね
α＝（sin^-1（sinθ₁・n₁/n₂））／２ ……… （数１）
とすればよい。
【００８２】
図７は、図１の携帯情報機器の側面図である。図７に示す通り、液晶表示装置１００の表示面の上部に入射する照明光８００の主光束の入射角度は約３５°なので、 表示面上部に対応する反射部１９０の鏡面反射面１９１の微小傾斜角度αは１１°とし、表示面の下部に入射する照明光の主光束の入射角度は約６３°なので表示面下部に対応する反射部１９０の鏡面反射面１９１の微小傾斜角度αは１８°とした。また、表示面上部から下部へかけて反射部１９０の鏡面反射面１９１の微小傾斜角度αを１１°から１８°へ照明光が表示面垂線方向へ反射されるように連続的に増加させた。
【００８３】
なお、角度β、すなわち微小傾斜反射面１９１のうち、無効反射面となる面が表示面と平行な面となす角度（図６参照）は、鏡面反射面１９１に至る照明光の入射角度よりも大きくなると鏡面反射面１９１に影が生じ、小さくなると観察者側へ反射されない光成分が増えて表示の明るさが減少する。
【００８４】
このため、角度βは、鏡面反射面１９１に至る照明光の主光束の角度と実質的に同じとすることが望ましく、
β＝sin^-1（sinθ₁・n₁/n₂） ……… （数２）
とした。
【００８５】
また、微小傾斜反射面１９１を構成する微小三角溝のピッチＰは３０μｍとした（図６参照）。
【００８６】
微小傾斜反射面１９１は、以下の通り作成した。まず、機械加工により微少な傾斜部を構成する３角溝からなる微小傾斜反射面の金型を作成する。次に、この金型を用いて熱硬化性樹脂に微小傾斜反射面を転写し、その表面にアルミニウム或いは銀といった反射率の高い金属膜を蒸着して微小傾斜反射面を形成する。
【００８７】
光拡散層１９２は、鏡面反射面１９１に照明装置の像が形成され、視認されることの防止、及び規則的なパターンである微小傾斜反射面１９１での干渉による色付き防止、及び反射光の拡散性（ゲイン）の調整手段として機能するものである。
【００８８】
光拡散層１９２は、以下の通り作成した。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、さらに、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなる平均粒径７μｍの透明体を平均重量比で２０混合し、これを微小傾斜反射面１９１に塗布し、さらに偏光板１８０を積層して約３０μｍの膜厚としたのち、加熱（約１００℃で2時間）して硬化した。
【００８９】
偏光板１８０と光拡散層１９２の屈折率差は小さいので、これにより偏光板１８０と反射部１９０との界面反射は減る。
【００９０】
ここで、ＥＰ８２７及びＮＨ８２１０からなる透明媒体１９４の屈折率は１.５３であり、透明媒体中に分散したＰＭＭＡからなる透明粒子１９３の屈折率は１.４９であるため、光拡散層１９２はこの屈折差により光散乱手段として機能する。
【００９１】
従って、透明媒体１９４に分散する透明粒子１９３の混合比を変えることで光散乱性が変化し、反射光の拡散性を変えることができる。すなわち、透明媒体１９４に対する透明粒子１９３の混合比を大きくすれば拡散性が上がり、微小傾斜反射面１９１での正反射方向の光量は減り、透明粒子１９３の混合比を小さくすれば微小傾斜反射面１９１での正反射方向の光量は増える。
【００９２】
ここで、本実施の形態例では、液晶表示装置１００の表示面はその位置毎に照明装置２００からの距離が異なる。つまり、照明装置２００との距離は、表示面下部では長く、表示面上部では短いため、照明装置からの照明光の強さが表示面下部から表示面上部に向かって連続的に強くなる。
【００９３】
そこで、本実施の形態例では、液晶表示装置１００の表示面上部に相当する光拡散層１９２には透明粒子１９３を重量比で２２混合し、表示面下部に向かって連続的にその混合比を減少させ、表示面下部に相当する拡散層１９２には透明粒子１９３を重量比で１８混合した。
【００９４】
上記構成の反射部１９０によれば、照明光の弱い表示面下部に比べて、照明光の強い表示面上部では光拡散層１９２の拡散性が連続的に高くなり微小傾斜反射面１９１での正反射成分も連続的に減るため観察者には均一な明るさの表示（反射光）が得られる。
【００９５】
次に、液晶表示装置１００の画像形成部１０１について説明する。
第１の透明基板１１０、及び第２の透明基板１２０は、ガラス、或いは高分子フィルム等の透明で平坦な光学的に等方な基板を用いることができる。ここでは両透明基板として厚さが0.7ｍｍのガラス基板を使用し、それぞれの表面にＩＴＯ（インジウム ティン オキサイド）から成るストライプ状の透明電極１１３、１２１をパターニングした。さらに、両透明基板の透明電極形成面側の表示領域に配向膜１１２、１２２としてポリイミド系配向膜LQ-1800（日立化成製）を厚みが約５００Åとなるように塗布し、ラビング法により表面処理を行った。
【００９６】
２枚の透明基板１１０、１２０は、ストライプ状にパターニングされた透明電極１１３、及び透明電極１２１が行列状となるように対向配置し、その交差部にマトリクス状の画素部を形成して単純マトリクス方式の液晶表示装置として機能するように構成した。
【００９７】
透明電極１１３及び透明電極１２１は、本体部３００、或いは蓋部５００に備えるドライバ用ＩＣに接続され、画像情報に応じた電圧を各画素部に選択的に印加できるよう構成した。
【００９８】
貼り合わせた２枚の透明基板の間隙は、透明基板間に分散配置したジビニルベンゼンからなるビーズスペーサーにより形成した。この際、間隙は5.７μｍとした。
【００９９】
２枚の透明基板間には誘電異方性が正のネマチック液晶MJ63928（メルク社製）にカイラル剤S-811（メルク社製）を少量添加した液晶組成物を封入、封止して液晶層１３０を構成した。この場合の液晶層１３０のΔｎdは0.83μｍであった。ここで、Δｎは液晶の複屈折、ｄは液晶層の厚さである。
【０１００】
液晶層１３０の液晶分子は、配向膜１１２、１２２に行う表面処理によって透明基板間で約２４０度ねじれるように構成した。また、この際のプレチルト角は約４度とした。
【０１０１】
偏光板１７０及び１８０としては、延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いた。それぞれ位相差板１６０及び第２の透明基板１２０にアクリル系の接着剤によって光学的に結合するよう、すなわち各層での屈折率差が小さくなるように接着した。
【０１０２】
位相差板１６０としては、例えばポリカーボネート、ポリサルホン、ポリビニルアルコール等の一軸延伸した高分子フィルムを用いることができる。ここでは波長550nmにおけるΔｎdが0.63μｍのポリカーボネートからなる位相差板を用いた。ここでΔｎは位相差板の複屈折、ｄは位相差板の厚さである。
【０１０３】
位相差板１６０の遅相軸、偏光板１７０及び偏光板１８０の直線偏光の吸収軸、及び液晶分子の配向軸は、照明装置２００から出射し、液晶表示装置１００に斜めに入射する照明光を効率よく利用できる条件とすることが必要である。
【０１０４】
本実施の形態例では、以下に示す条件で液晶表示装置１００を構成した。
図８は、図１の液晶表示装置１００の構成条件を示す図であり、観察者から見た際の液晶表示装置各部の軸の方向を示す図である。
【０１０５】
また、図９は、本明細書における方位角φと、仰角ζの定義の説明図である。図９に示す通り、本明細書では方位角φを液晶表示装置表示面の左右方向の軸上であって、時計における３時の位置を0°とし、反時計回りに定義する。また、仰角ζは液晶表示装置表示面の垂線に対する傾き角度として定義する。
【０１０６】
図８に示す通り、液晶表示装置１００は、偏光板１７０の吸収軸の方位角は２５５°、位相差板１６０の遅相軸の方位角は１８５°、透明基板１１０側の液晶配向軸の方位角は１０５°、透明基板１２０側の液晶配向軸の方位角は１６５°、偏光板１８０の吸収軸の方位角は１２０°とした。
【０１０７】
本構成の液晶表示装置１００に入射した照明光のうち偏光板１７０を透過した直線偏光は、位相差板１６０、液晶層１３０を通過して偏光板１８０に入射する。この際、液晶層１３０を透過する光の偏光状態は液晶層１３０に印加する電圧によって変化させることができる。
【０１０８】
このため、画像情報に対応した電圧を透明電極１１３、及び透明電極１２１に印加し、液晶層１３０に電圧を印加することで、液晶層１３０を通過する光の偏光状態を変え、偏光板１８０を透過する光量を制御して光学画像を形成することができる。
【０１０９】
また、液晶表示装置１００に入射し、偏光板１８０を透過した光は、反射部１９０で反射して、再び偏光板１８０、液晶層１３０、位相差板１６０を通過して偏光板１７０に入射する。このときも液晶層１３０に印加される電圧により偏光板１７０を透過する光量は制御され光学画像が形成される。
【０１１０】
上記構成により、本液晶表示装置１００はノーマリーオープン特性が得られる。ノーマリーオープン特性とは液晶層に印加される電圧が小さい時の透過率が高く、電圧を高くすると透過率が低下する特性のことである。
【０１１１】
図１０は、上記構成による液晶表示装置１００の画像形成部１０１の光入射角度と、透過率の関係を明表示と暗表示の場合について示した図である。光入射角度は、正の角度が方位角９０°における仰角を表し、負の角度が方位角２７０°における仰角を表す。
【０１１２】
本実施の形態例では、照明装置２００からの照明光は液晶表示装置１００の上方、つまり方位角９０°方向から入射することになるので、図中、正の光入射角度が照明装置２００からの照明光の光入射角度に相当する。
【０１１３】
図示の通り、本液晶表示装置１００の画像形成部１０１は斜め方向から光が入射しても明表示の透過率は大きく低下せず、明るい表示が得られる。
【０１１４】
また、暗表示の場合は液晶表示装置１００の画像形成部１０１に垂直に入射する光に対しては低い透過率となり十分な暗表示が得られ、斜め方向から入射する光に対しては高い透過率が得られる。
【０１１５】
この特性は、本発明の機器１のように、照明装置２００からの照明光が液晶表示装置１００に斜めに入射する際に懸念される「暗表示部の影」発生の抑制に有効である。
【０１１６】
ここで、「暗表示部の影」について、図面をもとに説明する。
図１１は、「暗表示部の影」の説明図である。暗表示画素部と明表示画素部とが隣接する場合を考えると、液晶表示装置１００には照明光８００が斜めに入射するため、暗表示画素部の影が、隣接する明表示画素部の真下の反射部１９０に生じる。この影は、透明基板１２０や偏光板１８０の厚み、すなわち液晶層１３０と反射部１９０との距離が長いために生じる。反射部１９０はこれに斜めに入射する照明光を観察者７００の方向へ反射するため、明表示画素部の表示には隣接する暗表示画素部の影が写り、いわゆる「暗表示部の影」が生じて画質が著しく低下する。
【０１１７】
本実施の形態例の液晶表示装置では、図１０に示す通り、照明装置２００から出射し、液晶表示装置１００に斜めに入射する光は暗表示画素部であっても高い透過率となり、影ができにくいので「暗表示部の影」の発生が抑制されるという効果がある。
【０１１８】
上記の通り、本実施の形態例では、補助照明装置として液晶表示装置１００の前方であり、かつその表示面からは離れた位置に光出射部を備えた照明装置２００を移動可能に備え、機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない位置から液晶表示装置１００の表示面を照明するように構成した。つまり、照明装置２００は、液晶表示装置１００の表示面直上部を除く位置で、表示面垂線方向からずれた斜めの方向から表示面を照明するように構成した。
【０１１９】
このため、導光体式前方照明装置のように導光体等の光損失の原因となるような複雑な光学系を必要としないため効率の良い照明ができる。また、液晶表示装置の表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、付加部材による表示の劣化や、タッチパネル使用時の視差といった導光体式前方照明装置特有の課題が回避できる。
【０１２０】
なお、投写式前方照明装置では照明光の強さや照明光の入射角度が表示面の位置により異なり、表示面内で均一な明るさの表示を得ることが困難である。
【０１２１】
しかし、本実施の形態例の液晶表示装置１００の反射部１９０は、その反射角度や指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化して、所定の位置に配置した照明装置２００からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、反射部１９０を従来の拡散反射板とする場合に比べて約２倍明るく、面内の均一性が高い表示が得られた。
【０１２２】
さらに、図７に例示するとおり、液晶表示装置１００の表面等の界面での正反射光１０００の方向と、画像光９００の方向は異なるため、照明装置２００の像が観察されて画質が劣化することがないという効果もある。
【０１２３】
さらに、液晶表示装置１００は、所定の位置に配置した照明装置から出射し、斜めに入射する照明光に対し、高い反射率となる表示モードを選択したので、より高品位な画質が得られるという効果もある。
【０１２４】
さらに、本実施の形態例の通り、照明装置２００を液晶表示装置１００の上部に配置するように構成することで、以下の効果も得られる。
【０１２５】
液晶表示装置１００は、周囲が明るい環境下では照明装置２００を使用することなく外光のみでの使用が可能である。この際、外光の大部分は液晶表示装置１００の上方から入射する。特に本実施の形態例のように、キーボードを有する機器では液晶表示装置１００の下方から外光が入射することは少なく、外光の大部分は液晶表示装置１００の上方から入射する。
【０１２６】
従って、照明装置使用時の照明装置２００の配置位置を液晶表示装置１００の上部とし、上方から入射する光に対応した指向性反射機能を有する反射部１９０を構成することで照明装置不使用時に液晶表示装置１００の上方から入射する外光が効率よく観察者側へ反射できるので、より明るい画像が得られるという効果がある。
【０１２７】
また、暗闇の中で作業する場合は、図７に例示するとおり、上部に配置した照明装置２００からの照明光のうち液晶表示装置１００の表面等で正反射した光がキーボードや手元を照明することになり、作業性が上がるといった効果もある。
【０１２８】
さらに、このような照明装置２００と液晶表示装置１００とを備える機器１は、明るい環境下では機器１に備える照明装置２００を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器１に備えた照明装置２００を使用することで良好な視認性を確保できる。
【０１２９】
このため、周囲の環境によらずいつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置２００を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０１３０】
なお、上記実施の形態例では、モノクロ表示の液晶表示装置の場合について説明したが、透明基板１１０、或いは透明基板１２０のいずれかに赤色、緑色、青色の3原色に相当するマイクロカラーフィルタを形成してカラー表示を行うようにしてもよい。
【０１３１】
例えば、透明基板１１０上に上下方向に伸びるストライプ状のカラーフィルタを形成し、オーバーコート層を介してカラーフィルタに対応する位置にITOからなる透明電極を形成する。この際、カラーフィルタの画素間に相当する位置にはブラックマトリクスを形成するようにしてもよい。
【０１３２】
ここで、上記実施の形態例のように、照明装置２００が液晶表示装置１００の上方に備えられる場合は、照明装置２００からの照明光の主光束は方位角９０°から所定の仰角をもって入射するため、図１２に示す通り、反射部の微小傾斜反射面を成す微細な３角溝構造の長手方向（以下、微小傾斜反射面の長手方向）は表示面左右方向に平行となるように構成される。これに対して、ストライプ状のカラーフィルタは、その長手方向を微小傾斜反射面の長手方向と直交する方向、すなわち表示面の上下方向に平行とすることが重要である。
【０１３３】
これは、もしストライプ状のカラーフィルタの長手方向が左右方向、或いはカラーフィルタがデルタ配置であれば、上下方向で隣接した画素間でカラーフィルタの色が異なるため方位角９０°の方向から所定の仰角をもって斜めに入射し、反射する光の一部は往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過するため吸収されて有効に光が利用できなくなるからである。
【０１３４】
つまり、カラーフィルタは照明装置２００からの照明光の主光束の方向に平行となる方向に連続的に形成することが効率の面から重要である。
【０１３５】
ところで、上記実施の形態例では、微小傾斜反射面の長手方向を表示面左右方向と平行となるよう構成した。これは、観察者７００が通常、液晶表示装置１００の表示を表示面垂線方向、もしくはその近傍から観察することが多いことを鑑み、表示面に斜めに入射する照明光を表示面垂線方向へ反射するよう構成したためである。
【０１３６】
しかし、液晶表示装置１００のサイズが大きくなると、照明光を表示面垂線方向へ反射する構成では表示面の周辺部が観察者７００に暗く見えるようになる。この場合は、図１３に例示するように、微小傾斜反射面を構成する微細な三角溝構造を直線的ではなく、曲線的にし、所定の方向から入射する照明光を観察者７００の方向へ反射、集光するような指向性を反射部に付与することで、周辺部も明るく均一な表示を実現するようにしても良い。
【０１３７】
また、本実施の形態例では、微小傾斜反射面の上に光拡散層を形成することで照明装置の像が視認されることの防止、干渉による色付き防止、及び反射光の拡散性の調整を行ったが、本発明は、これに限定されるものではなく微小傾斜反射面の上に微少な凹凸部からなる拡散部を形成することで光拡散性を付与するようにしても良いし、或いは前方散乱性のフィルムを第１の透明基板の上層に配置するようにしても良い。
【０１３８】
次に、本発明の他の実施の形態例に係わる液晶表示装置について説明する。
【０１３９】
図１４は、本発明の他の実施の形態例に係わる液晶表示装置の一部概略断面図である。本実施の形態例は、反射部１９０にホログラムを使用したこと以外は上記実施の形態例と同様の構成である。よって、上記実施の形態例と共通な部分については詳しい説明は省略し、変更部分について詳述する。
【０１４０】
上述の通り、本発明の要点の一つは、照明装置から斜めに入射する照明光を観察者方向に均一に反射する反射部１９０を有することにある。本実施の形態例はこれをホログラムで実現するものである。即ち、反射部１９０として斜め方向から入射する照明光を観察者７００の方向へ回折反射するホログラム反射板を用いる。
【０１４１】
反射部１９０は、ホログラム１１１０と反射板１１２０とから構成される。
【０１４２】
ホログラム１１１０は、照明装置から出射し、表示面の位置毎に異なる角度で入射する照明光８００に対し、観察者７００が表示面全体から均一な反射光８００を得られるようにするために、各位置で異なる角度へ回折反射が起こるように作成したホログラムを用いる。
【０１４３】
ホログラム１１１０としては高い回折効率が得られるという点では体積位相型のホログラムが望ましい。また、ホログラムの作成は２光束干渉によって記録する公知の技術を用いればよく、例えば特開平9−138396号公報、特開平9−152586号公報等に記載の方法を用いることができる。また、所望のホログラムパターンを計算機によって算出し、電子ビーム等によって描画，作製するＣＧＨ(Computer Generated Hologram）を用いてもよい。
【０１４４】
ホログラム材料としては、アクリル系のフォトポリマーを用いることが耐久性等の面から望ましい。
【０１４５】
フルカラー表示に対応する場合は、ホログラムの中心回折波長を３原色に対応させればよく、例えば光源として赤色用にはＨｅ−Ｎｅレーザー(６３３ｎｍ)、緑色用にはＡｒ＋Ｄｙｅレーザー（５７０ｎｍ）、青色用にはＡｒレーザー（４５８ｎｍ）を用いて露光，作製したホログラムを用いればよい。この際、各波長で個別に露光した複数のホログラムを積層して用いてもよいが、１枚に複数の波長で多重露光したものを用いてもよい。
【０１４６】
このように作製したホログラムは、設計角度で入射する光に対しては回折反射を起こすが、設計角度と異なる角度で入射した光に対しては回折反射を起さず略透過する。このため、ホログラム１１１０の背面には反射板１１２０を配置して、ホログラム１１１０を透過する光も利用するようにすると良い。
【０１４７】
反射板１１２０としては、ポリエステルフィルムにアルミニウム或いは銀を蒸着し、表面を多少荒らすことで拡散性を付与した反射板を用いるようにするとよい。
【０１４８】
本実施の形態例においても、上記実施の形態例と同様、液晶表示装置１００の反射部１９０は、その反射角度と指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化し、所定の位置に配置した照明装置から出射し、表示面に斜めに入射する照明光８００を観察者側へ均一に反射するように構成されるので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０１４９】
この際、液晶表示装置１００の表面での正反射光１０００の方向と、画像光９００の方向は異なるため、照明装置の像が観察されて画質が劣化することがないという効果もある。
【０１５０】
図１５は、本発明の更に他の実施の形態例に係わる液晶表示装置の一部概略断面図である。本実施の形態例は、液晶表示装置１００の構成以外は上記実施の形態例と同様な構成としたため、上記実施の形態例と同様な部分については詳しい説明は省略し、液晶表示装置１００について詳述することとする。
【０１５１】
本実施の形態例の液晶表示装置１００は、反射部を内蔵した単偏光板タイプのＳＴＮ型液晶表示装置である。
【０１５２】
本液晶表示装置１００は、透明基板２０４０、及び反射部２２１１を備える反射基板２２００と、これら２枚の基板をビーズ等のスペーサを介して張り合わせ、枠状のシール材によりシールして形成した２枚の基板の間隙に封入、封止した液晶層２０８０と、透明基板２０４０上に積層配置された２枚の位相差板２０３０、位相差板２０２０、及び偏光板２０１０とから構成される。
【０１５３】
ここで、上述の通り、本実施の形態例の液晶表示装置１００及びそれを備えた機器１では、照明装置２００は液晶表示装置表示部の直上部とは異なる所定の位置に配置され、その照明光８００は液晶表示装置に斜めに入射するよう構成される。
【０１５４】
従って、液晶表示装置１００の反射部２２１１は、液晶表示装置１００に斜めに入射する照明光８００を観察者７００の方向へ反射する指向性反射機能を有するものとする。さらに、反射部２２１１での反射の指向性を表示面の各位置での照明光８００の光入射角度や、強さに応じて最適化して表示面内で均一な明るさが得られるように構成することが重要である。
【０１５５】
本実施の形態例では、照明装置から液晶表示装置１００の表示面に斜めに入射する照明光８００を観察者７００の方向へ反射する機能を、反射基板２２００に形成した表示面に対して傾斜した複数の非対称な３角溝状の微細構造からなる鏡面反射面２２１０（以下、微小傾斜反射面２２１０と称す）と、光拡散層２２２１とから構成される反射部２２１１で実現した。
【０１５６】
微小傾斜反射面２２１０の構成は、図５、及び図６を用いて説明した上記実施の形態例と基本的に同様の構成とすればよい。すなわち、微小傾斜角度αは前記実施の形態例と同様に照明光８００の主光束を観察者７００の方向へ反射する角度に設定する。ここでは観察者７００が通常、液晶表示装置１００の表示を表示面垂線方向、もしくはその近傍から観察することが多いことを鑑み、表示面に斜めに入射する照明光８００を表示面垂線方向へ反射するよう構成した。
【０１５７】
また、上述の通り、本実施の形態例では、照明装置２００は、液晶表示装置１００の表示面横幅よりも長い面光源として作用し、液晶表示装置表示面の左右方向に関しては照明光の入射角度の分布はほぼ対称となるので、反射部２２１１では表示面の左右方向には格別な指向性は付与せず、微小傾斜反射面２２１０を成す微細な３角溝状の構造はその長手方向を表示面左右方向と平行となるよう構成することで、表示面の上下方向には格別な指向性を付与するようにした。
【０１５８】
微小傾斜角度αは、概ね式（数１）から算出される値とすれば良く、表示面のどの位置であっても照明光８００が表示面垂線方向へ反射されるように表示面上部から下部にかけて微小傾斜角度の値を連続的に変化させた。また、微小傾斜反射面２２１０の角度βも式（数２）で算出される値とし、微小傾斜反射面２２１０を構成する微小な三角溝のピッチＰは３０μｍとした。
【０１５９】
微小傾斜反射面２２１０は、反射基板２２００上に以下の通り作成する。
まず、機械加工により微少な傾斜部を構成する３角溝からなる微小傾斜反射面の金型を作成する。次に、ガラス、或いは高分子フィルムといった平坦な絶縁性基板からなる反射基板２２００上に熱硬化性樹脂を成膜し、これに金型を用いて微小傾斜反射面を転写し、硬化する。次に、微小傾斜反射面が転写された熱硬化性樹脂の表面にアルミニウム 、或いは銀といった反射率の高い金属膜を蒸着して微小傾斜反射面を形成する。
【０１６０】
本実施の形態例では、反射基板２２００として厚さ０.７ｍｍのガラス基板を用い、微小傾斜反射面形状を転写して硬化した熱硬化性樹脂の表面に銀を蒸着して微小傾斜反射面２２１０を得た。
【０１６１】
微小傾斜反射面２２１０の上には、さらに光拡散層２２１０が形成される。光拡散層２２１０は、微小傾斜反射面２２１０に照明装置の像が形成され、視認されることの防止、及び微小傾斜反射面２２１０での干渉による色付き防止、及び反射光の拡散性の調整手段として機能するものである。
【０１６２】
光拡散層２２１０も、図５を用いて説明した上記実施の形態例と同様に形成すれば良い。この際、以下の理由から液晶表示装置１００の表示部上部に相当する光拡散層２２１０には透明媒体２２３０に混合する透明粒子２２２０をやや多めにし、表示部下部に向かって連続的にその混合比を減少させることで表示部下部から上部にかけて光拡散性が連続的に高くなるようにすると良い。
【０１６３】
つまり、本液晶表示装置１００を備えた機器では照明装置が液晶表示装置１００の上部に配置されるので、照明光の強さは液晶表示装置１００の表示面上部の方が下部に比べて強い。
【０１６４】
このため、光拡散層２２２１の光拡散性を表示面下部から表示面上部に向かって連続的に高くすれば微小傾斜反射面２２１０での正反射成分は表示面下部から表示面上部にむかって連続的に減り、観察者８００には均一な明るさの反射光が得られる。
【０１６５】
光拡散層２２２１は、以下の通り作成した。硬化剤を少量加えた透明媒体に、ポリスチレンからなる平均粒径４μｍの透明粒子２２２０を平均重量比で１０混合し、これを微小傾斜反射面２２１０に厚さ約９μｍの膜厚となるように塗布し、硬化した。
【０１６６】
この際、透明媒体２２３０の屈折率は１.５３であり、透明粒子２２２０の屈折率は１.５９であるため、光拡散層２２２１はこの屈折差により光散乱手段として機能する。
【０１６７】
本実施の形態例では、表示面上部に相当する光拡散層２２２１には透明粒子２２２０を重量比で１２混合し、表示部下部に向かって連続的にその混合比を減少させ、表示部下部に相当する光拡散層２２２１には透明粒子２２２０を重量比で８混合した。
【０１６８】
反射部２２１１の光拡散層２２２１の上には絶縁層２３００を形成する。この際、ＳＴＮ表示モードは液晶層の厚さの変動が表示のむらになり易いため、絶縁層２３００は、反射部２２１１の凹凸を平坦化する機能を有することが必要である。
【０１６９】
このため、絶縁層２３００としては、スピンコート法等により成膜が可能で凹凸部の平坦化が容易なアクリル系樹脂、カルド系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機材料を用いることが望ましい。より高い平坦性が必要な場合は有機材料膜の上にさらに酸化シリコンや、窒化シリコン等の無機絶縁膜を形成し、さらにこの表面をＣＭＰ（化学機械研磨）等の表面研磨により平坦化するようにしてもよい。
【０１７０】
平坦化された絶縁層２３００の上にはＩＴＯからなるストライプ状の透明電極２１００をパターニングする。さらに、その上には表示面に相当する部分へ全面的にポリイミド系の配向膜２０９０を塗布して、ラビング法により表面処理を行う。
【０１７１】
一方、透明基板２０４０としてはガラス、或いは高分子フィルム等の光学的に等方で平坦な透明基板を用いることができる。
【０１７２】
ここでは、透明基板２０４０として厚さが0.7ｍｍのガラス基板を使用し、その表面にマイクロカラーフィルタ２０５０を形成した。カラーフィルタ２０５０の上層には図示しないオーバーコート層を介してITOからなるストライプ状の透明電極２０７０を形成し、さらに表示面に相当する部分には全面的にポリイミド系の配向膜２０６０を塗布して、ラビング法により表面処理を行った。
【０１７３】
カラーフィルタ２０７０は、それぞれ赤色、緑色、青色の３原色に対応した透過スペクトルを有する３種類のストライプ状のカラーフィルターを交互に繰り返し配置したもので、ストライプの方向は以下の理由から表示面に対して上下方向とした。
【０１７４】
本実施の形態例のように、照明装置２００液晶表示装置１００の上方に備えられる場合には、照明装置２００からの照明光の主光束は方位角９０°から所定の仰角をもって斜めに入射するので、もし、上下方向に隣接した画素のカラーフィルタの色が異なれば液晶表示装置１００に入射し、反射する光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過することになる。この場合、異なる色のカラーフィルタを通過する光はほとんど吸収されて有効に利用できないので暗くなってしまう。
【０１７５】
従って、カラーフィルタは、照明装置２００からの照明光の主光束の方位角と平行となる方向に連続的に形成するようにし、往路復路の行程で同じ色のカラーフィルターを通過するようにしてカラーフィルタでの光の吸収を少なくなるようにするようにした。
【０１７６】
なお、カラーフィルタの画素間に相当する位置にはブラックマトリクスを形成して画素間からの漏れ光を抑えることで、より高いコントラスト比を実現するようにしてもよい。
【０１７７】
また、照明装置２００の光源の発光スペクトルのピーク波長をカラーフィルタの透過スペクトルと一致するようにし、カラーフィルタでの光の吸収を減らすようにするとよい。
【０１７８】
透明基板２０４０と反射基板２２００は、ストライプ状にパターニングされた透明電極２０７０、及び透明電極２１００が行列状となるように対向配置し、その交差部にマトリクス状の画素部を形成して単純マトリクス方式の液晶表示装置として機能するように構成した。
【０１７９】
透明電極２０７０及び透明電極２１００は、本体部３００、或いは蓋部５００に備えるドライバ用ＩＣに接続され、画像情報に応じた電圧を各画素部に選択的に印加できるよう構成した。
【０１８０】
貼り合わせた２枚の透明基板には透明基板間に分散配置したビーズスペーサーにより間隙が形成される。２枚の透明基板の間隙には誘電異方性が正のネマチック液晶にカイラル剤を少量添加した液晶組成物を封入、封止して液晶層２０８０を構成した。この場合の液晶層２０８０のΔｎdは０.８１μｍであった。
【０１８１】
液晶層２０８０の液晶分子は、配向膜２０６０、２０９０に行った表面処理によって透明基板間で約２４０度ねじれるように構成した。
【０１８２】
偏光板２０１０としては、延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いた。
【０１８３】
位相差板２０２０と位相差板２０３０としては、例えばポリカーボネート、ポリサルホン、ポリビニルアルコール等の一軸延伸した高分子フィルムを用いることができる。ここでは、位相差板２０２０としてΔｎdが０.４３μｍのポリカーボネートからなる位相差板を用い、位相差板２０３０としてΔｎｄが０.１９μｍのポリカーボネートからなる位相差板を用いた。
【０１８４】
偏光板２０１０、位相差板２０２０、位相差板２０３０及び透明基板２０４０は、それぞれアクリル系の接着剤により光学的に結合するように接着した。
【０１８５】
図１６は、図１５の液晶表示装置１００の構成条件を説明するための図であり、観察者の方向から見た際の液晶表示装置各部の軸の方向を示す図である。
【０１８６】
図１６に示す通り、本実施の形態例の液晶表示装置１００は、偏光板２０１０の吸収軸の方位角を４０°、位相差板２０２０の遅相軸の方位角を１１０°、位相差板２０３０の遅相軸の方位角を８０°、透明基板２０４０側の液晶配向軸の方位角を３３０°、反射基板２２００側の液晶配向軸の方位角を３０°とした。
【０１８７】
上記構成により、本液晶表示装置１００はノーマリークローズ特性が得られる。ノーマリークローズ特性とは液晶層に印加される電圧が小さい時に暗表示となり、電圧を高くすると明表示となる特性のことで、斜めから入射する光に対してのコントラスト比の低下がノーマリーオープンの場合よりも少ない。
【０１８８】
上記構成により、本実施の形態例においても、液晶表示装置１００の反射部２２１１はその反射角度や、指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化して、所定位置に配置した照明装置からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０１８９】
この際、液晶表示装置１００の表面等の界面での正反射光の方向と、画像光の方向が異なるため、照明装置２００の像が観察されて画質が劣化することがないという効果もある。
【０１９０】
また、カラーフィルタを照明装置２００からの照明光の主光束の方向に平行となる方向に連続的に形成したので、液晶表示装置１００に入射し、反射する光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過し、吸収されることが抑えられるのでより明るい画像が得られ、色純度の低下が小さいという効果がある。
【０１９１】
さらに、このような照明装置２００と液晶表示装置１００とを備える機器１は明るい環境下では機器１に備える照明装置２００を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器１に備えた照明装置２００を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらずいつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置２００を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０１９２】
また、本実施の形態例特有の効果として、以下の効果が得られる。
本発明の液晶表示装置及びそれを備えた機器では照明装置からの照明光は液晶表示装置に斜めに入射するので、液晶表示装置に入射し、出射する光は往路復路の行程で異なる位置を通過することになる。この位置のずれは、液晶表示装置の液晶層と反射部との距離が長いと大きくなる。
【０１９３】
このため、反射部が背面側の基板のさらに背面に外付けされている場合は背面側の基板等の厚みの分だけ光の往路復路での位置のずれが大きくなり、照明光が往路復路の行程に於いて異なる画素を通過して明るさや色純度が低下したり、「暗表示部の影」といった問題を生じる。
【０１９４】
しかし、本実施の形態例では、反射部を背面側の基板と液晶層との間に内蔵したため、液晶層と反射部の距離が極めて短くなり光の往路復路での位置のずれが小さくなって照明光が斜め入射するために生じる画質の劣化が抑えられて、明るく、色純度の高い高品位な表示が得られるという効果がある。
【０１９５】
図１７は、本発明の更に他の実施の形態例に係わる液晶表示装置の一部概略断面図である。本実施の形態例は、液晶表示装置１００以外は上記実施の形態例と同様な構成としたため、上記実施の形態例と同様な部分については詳しい説明は省略し、液晶表示装置１００について詳述することとする。
【０１９６】
本実施の形態例の液晶表示装置１００は、反射部を背面側の基板と液晶層との間に内蔵した、単偏光板タイプのＴＮモードの反射型液晶表示装置である。
【０１９７】
本液晶表示装置１００は、透明基板３０３０、及び反射部を備える反射基板３１００と、これら２枚の基板をビーズ等のスペーサを介して張り合わせ、枠状のシール材によりシールして形成した２枚の基板の間隙に封入、封止した液晶層３１３０と、透明基板３０３０に積層配置した位相差板３０２０、及び偏光板３０１０とから構成される。
【０１９８】
反射基板３１００としては、ガラスや高分子フィルム等の平坦な絶縁基板をもちいればよく、ここでは厚さ０.７ｍｍのガラス基板を用いた。反射基板３１００には、走査電極と信号電極、及びこれらの交差部に備えられた例えばTFT（Thin Film Transistor）等からなるスイッチング素子３１１０と、これらの上部に形成した絶縁層３０９０と、絶縁層の上に形成され、絶縁層３０９０に開けられたスルーホール３１２０を介してスイッチング素子と電気的に接続されたマトリクス状に細分化された画素電極３０７０とが備えられる。
【０１９９】
画素電極３０７０は、アルミニウム、銀といった反射率の高い金属からなり、絶縁層３０９０上に形成された微細な凹部または凸部形状により、指向性のある反射部として機能するものである。画素電極３０７０の上層にはポリイミド系高分子からなる配向膜３０６０が全面的に形成され、その表面はラビング法等により表面処理がなされる。
【０２００】
透明基板３０３０としては、ガラス、高分子フィルムなどの光学的に等方で平坦な透明絶縁基板を用いることができ、ここでは厚さ０.７ｍｍのガラス基板を用いた。
【０２０１】
透明基板３０３０には、反射基板３１００の画素電極３０７０に対応する位置にカラーフィルタ３０４０を形成する。カラーフィルタ３０４０はそれぞれ赤色、緑色、青色の３原色に対応した透過スペクトルを有する３種類のストライプ状のカラーフィルターを交互に繰り返し配置したもので、ストライプの方向は以下の理由から表示面に対して上下方向とした。
【０２０２】
本実施の形態例のように、照明装置２００が液晶表示装置１００の上方に備えられる場合には、照明装置２００からの照明光８００の主光束は方位角９０°から斜めに入射するので、上下方向に隣接した画素のカラーフィルタの色が異なれば液晶表示装置１００に入射し、反射する光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過することになる。この場合、異なる色のカラーフィルタを通過する光はほとんど吸収されて有効に利用できない。
【０２０３】
従って、カラーフィルタは、照明装置２００からの照明光８００の主光束の方位角と平行となる方向に連続的に形成し、往路復路の行程で同じ色のカラーフィルターを通過するようにしてカラーフィルタでの光の吸収損失を少なくなるようにした。
【０２０４】
なお、カラーフィルタの画素間に相当する位置にはブラックマトリクスを形成して画素間からの漏れ光を抑えることで、より高いコントラスト比を実現するようにしてもよい。
【０２０５】
さらに、照明装置２００の光源の発光スペクトルのピーク波長をカラーフィルタの透過スペクトルと一致するようにし、カラーフィルタでの光の吸収を減らすようにすると良い。
【０２０６】
カラーフィルタ３０４０の上層には、図示しないオーバーコート層を介してITOからなる透明電極３０５０を全面的に形成し、さらに透明電極３０５０の上層にポリイミド系高分子からなる配向膜３２１０を全面的に形成して、その表面をラビング法等により表面処理を行う。
【０２０７】
透明基板３０３０と反射基板３１００は、透明電極３０５０形成面及び反射電極３０７０形成面が対向するよう貼り合せる。この際、両基板間にビーズスペーサを分散配置し、両基板の表示面相当部分の周囲を枠状のシール材によりシールすることで一定の間隙を有する空間が形成される。
【０２０８】
両基板の間隙には、誘電異方性が正のネマチック液晶にカイラル剤を少量（０.１〜０.２％）添加した液晶組成物を封入、封止して液晶層３１３０を構成した。液晶層３１３０のΔｎdは0.365μｍとした。
【０２０９】
液晶層３１３０の液晶分子長軸の方向は、透明基板３０３０、及び反射基板３１００上に形成された配向膜３２１０、及び配向膜３０６０に行なわれた表面処理（配向処理）によって配向方向が規定され、２枚の基板間で連続的に所定の角度だけねじれた状態となる。
【０２１０】
透明基板３０３０には、位相差板３０２０と偏光板３０１０とが積層される。
【０２１１】
位相差板３０２０としては、例えばポリカーボネート、ポリサルホン、ポリビニルアルコール等の一軸延伸した高分子フィルムを用いることができる。ここでは位相差板３０２０としてΔｎdが0.18μｍのポリカーボネートからなる位相差板を用いた。
【０２１２】
偏光板３０１０としては、延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて偏光機能を付与した膜の両面にトリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いた。
【０２１３】
偏光板３０１０、位相差板３０２０、及び透明基板３０３０は、それぞれアクリル系の接着剤により光学的に結合するように接着した。
【０２１４】
上記構成により、液晶表示装置１００に入射した光のうち偏光板３０１０を透過した直線偏光は、位相差板３０２０、液晶層３１３０を通過し、画素電極３０７０で反射して、再び液晶層３１３０、位相差板３０２０を通過して偏光板３０１０に入射する。この際、液晶層３１３０を透過する光の偏光状態は液晶層３１３０に印加する電圧によって変化する。
【０２１５】
ここで、スイッチング素子３１１０は画素電極３０７０にスルーホール３１２０を介して接続されており、画素電極３０７０に印加する電圧をスイッチングすることで、透明電極３０５０と画素電極３０７０とに挟まれた液晶層３１３０に印加する電圧を画素毎に制御することができる。
【０２１６】
従って、画像情報に対応した電圧を透明電極３０５０と画素電極３０７０とに印加し、液晶層３１３０に所定の電圧を印加することで、液晶層３１３０を通過する光の偏光状態を制御し、偏光板３０１０を透過する光量を制御して光学画像を形成することができる。
【０２１７】
ところで、本実施の形態例の液晶表示装置１００及びこれを備えた機器１では照明装置２００からの照明光８００は液晶表示装置１００に斜めに入射するよう構成される。従って、液晶表示装置１００の反射部は、液晶表示装置１００に斜めに入射する照明光８００を観察者７００の方向へ反射する機能（指向性反射機能）を有するものとする。この際、反射部での反射の指向性を表示面の各位置での照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化して表示面内で均一な明るさが得られるように構成することが重要である。
【０２１８】
本実施の形態例では、反射率の高い金属膜で構成される画素電極３０７０に非対称な傾斜角度分布を有する複数の凸部を形成することで指向性反射機能を有する反射部を実現した。
【０２１９】
画素電極３０７０の複数の微小な凸部は、以下の通り作成する。
【０２２０】
まず、反射基板３１００上にスイッチング素子３１１０、走査電極、信号電極等を形成し、その上に絶縁層３０９０を形成する。絶縁層としてはアクリル系樹脂、カルド系樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド系樹脂等の有機材料や、酸化シリコン、窒化シリコン等の無機材料を用いることができる。
【０２２１】
この際、スピンコート法等による成膜技術でスイッチング素子等の凹凸形状を容易に平坦化できることから絶縁層としては有機材料を用いることが望ましい。より高い平坦性が必要な場合は、有機材料膜の上にさらに酸化シリコン等の無機絶縁層を形成し、さらにこの表面をＣＭＰ（化学機械研磨）等の表面研磨により平坦化してもよい。
【０２２２】
本実施の形態例では、絶縁層としてアクリル系樹脂を塗布し、その膜厚を２μｍとした。また、絶縁層３０９０には２０μｍ□のコンタクトホール３１２０を形成した。
【０２２３】
図１８は、微細な凸部を備えた反射機能を有する画素電極の製造工程を説明するための一部断面図である。
【０２２４】
図１８（a）に示す通り、絶縁層を形成し、平坦化した反射基板３２００の上に凸部形成材料となる有機系のメルトフローフォトレジスト３０８０をスピンコート法により０．８μｍの厚さに塗布する。
【０２２５】
これを８０℃で３０分プリベークした後、図１９に例示するようなランダム配置した半円形の開口部を有するフォトマスク３０００を、図１８（ｂ）に示す通り、反射基板３２００の上に平行に配置して、露光する。
【０２２６】
次に、これを現像剤によって現像すると、フォトマスクにより遮光された部分は除去されて、複数の微細な半円柱状のレジストからなる凸部３０８０が形成される（図１８（ｃ）参照）。
【０２２７】
次に、反射基板３２００を半円柱状の凸部の円弧部分が上方となるように傾斜して、２３０℃で５０分間、加熱処理する。すると、半円柱状だった凸部３０８０は角がとれて、滑らかなり、傾斜角度の分布に偏りがある非対称な凸形状となる（図１８（ｄ）参照）。
【０２２８】
次に、自然冷却などにより凸部３０８０を硬化させた後、図１８（ｅ）に示す通りアルミニウム、銀等の反射率の高い材料からなる金属薄膜３０７０を真空蒸着等により形成する。
【０２２９】
さらに、この金属薄膜３０７０を露光、現像といった工程により島状とすることで、独立した画素電極３０７０とする。
【０２３０】
図２０は、以上の工程で得られた画素電極３０７０の凸部の形状を例示した図である。図２０（ａ）は、凸部を形成するレジストを露光する際に使用するフォトマスク３０００の開口部形状を示す図であり、図２０（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、このフォトマスクを用いて形成した凸部の平面図と断面図である。
【０２３１】
図２０に示す通り、現像工程により得られるレジストの平面形状を半円形のような対称軸を有する形状とし、対称軸３０８０Ａに平行な方向に重力がかかるように、すなわち、半円形の円弧部を上にした状態で加熱処理することで、加熱処理後に円弧部と直線部とで傾斜角度分布が異なる非対称な断面形状が得られる。
【０２３２】
図２１も、上記工程で得られた画素電極３０７０の凸部の形状を例示した図であり、図２０に例示した凸部とはフォトマスク３０００の開口部形状が異なる。具体的には開口部の直線部の長さＬ２は等しいままで、円弧部の長さＬ１を図２０に例示した場合に比べて小さくした場合を例示する。
【０２３３】
図２１（ａ）は、凸部を形成するレジストを露光する際に使用するフォトマスク３０００の開口部形状を示す図であり、図２１（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、このフォトマスクを用いて形成した凸部の平面図と断面図である。
【０２３４】
この場合も、現像工程により得られるレジストの断面形状を円弧部と直線部とで囲まれた非対称軸を有する形状とし、その対称軸３０８０Ａに平行な方向に重力がかかるように、すなわち、半円形の円弧部を上にした状態で加熱処理することで、加熱処理後に円弧部と直線部とで傾斜角度分布が異なる断面形状が非対称な形状が得られる。
【０２３５】
この際、図２０に例示した凸部とは、円弧部、直線部ともに傾斜角度の分布が異なり、傾斜角度は大きくなる。つまり、フォトマスクの開口部形状を変えて加熱処理する前の凸部の形状を変えることで、同じ条件で製造（加熱処理）しても円弧部の傾斜角度を同一面内で任意に変えることができる。
【０２３６】
なお、これら凸部の形状は、液晶表示装置１００に斜めに入射する照明光８００を観察者７００の方向へ反射する形状とする必要がある。ここでは観察者７００が通常、液晶表示装置１００の表示を表示面垂線方向、もしくはその近傍から観察することが多いことを鑑み、表示面に斜めに入射する照明光８００を表示面垂線方向へ反射するよう構成した。
【０２３７】
また、上述の通り、本実施の形態例では照明装置２００が液晶表示装置１００の表示部横幅よりも長い面光源として作用し、液晶表示装置表示部の左右方向に関しては照明光の入射角度の分布はほぼ対称となる。
【０２３８】
従って、画素電極３０７０の凸部の対称軸が表示面上下方向と平行となるよう構成して表示面の左右方向には格別な指向性を付与しないようにした。つまり、凸部を成す半円形の対称軸を液晶表示装置の表示面上下方向と平行となるようにし、その円弧部が表示面上部を向くようにした。
【０２３９】
なお、本実施の形態例では加熱処理時の重力の方向を工夫することで、自重により円弧部の傾斜面面積を、直線部に比べて広くなるようにした。これは、照明装置からの照明光に対して有効な指向性反射面となる円弧部の傾斜面を、直線部に比べて広くして、明るさを向上する為である。
【０２４０】
図２２は、画素電極３０７０の凸部形状を説明するための断面図である。この断面図は、画素電極３０７０の凸部の平面図における対称軸の位置での断面図である。
【０２４１】
ここで、照明光の表示面への入射角度をθ₁、外界（空気）の屈折率をｎ₁、液晶層３１３０と配向膜３０６０の屈折率差が小さくほぼ等しいとしてその屈折率をｎ₂とし、円弧部の傾斜角度γの平均値をγｍとした場合、γｍは概ね
γｍ＝（sin^-1（sinθ₁・n₁/n₂））／２ ………（数３）
となるように構成すればよい。
【０２４２】
本実施の形態例の機器では、図７に示す通り、液晶表示装置１００表示面の上部に入射する照明光８００の主光束の入射角度は約３５°であり、表示面の下部に入射する照明光の主光束の入射角度は約６３°となる。そこで、画素電極の凸部を形成する際に、露光工程で使用するフォトマスクの開口部の形状を表示面上部に相当する領域と、表示面下部に相当する領域とで連続的に変化させ、現像工程後、すなわち加熱処理前のレジストからなる複数の凸部の形状が表示面内で連続的に変化するようにして最終的に得られる画素電極の平均傾斜角度γｍも表示面内で連続的に変化するようにした。
【０２４３】
つまり、表示部上部に対応する画素電極の凸部の平均傾斜角度γｍは１１°とし、表示面の下部の平均傾斜角度γｍは１８°として、表示面上部から下部へかけての画素電極の凸部の平均傾斜角度γｍを１１°から１８°へ連続的に増加させることで表示面のどの位置であっても照明光が表示面垂線方向へより多く反射されるように構成した。
【０２４４】
なお、画素電極の凸部の高さは２μｍ以上とすると、これに入射する光の偏光状態の変化が大きくなり、表示のコントラスト比が下がることが実験から明らかとなった。そこで、画素電極の凸部の高さは２μｍより低くすることが望ましく、ここでは画素電極の凸部の高さを約１μｍとし、直線部長さＬ２は１０μｍ、円弧部の長さＬ１を表示面内で４〜１０μｍと変化させた。
【０２４５】
ところで、反射型液晶表示装置は照明装置から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光に対し、高い反射率、及びより高いコントラスト比が得られる構成とすることが画質向上の面から重要である。
【０２４６】
そこで、本実施の形態例では液晶表示装置を以下の条件で作成した。
液晶層３１３０は、上述の通り、誘電異方性が正のネマチック液晶にカイラル剤を0.1〜0.2％添加した液晶組成物で構成した。液晶層３１３０の厚さｄは５μｍとし、Δｎdを0．365μｍとした。液晶層３１３０の液晶分子長軸は配向膜３２１０、及び３０６０に行った表面処理によって２枚の基板間で連続的に５０°ねじれるように構成した。
【０２４７】
位相差板３０２０としては、Δｎdが０.１８μｍのポリカーボネートからなる位相差板を用いた。
【０２４８】
図２３は、図１７の液晶表示装置１００の構成条件を説明するための図であり、観察者の方向から見た際の液晶表示装置各部の軸の方向を示す図である。
【０２４９】
図２３に示す通り、本実施の形態例の液晶表示装置１００は、偏光板３０１０の吸収軸の方位角を１２０°、位相差板３０２０の遅相軸の方位角を１３５°、透明基板３０３０側の液晶配向軸の方位角を６５°、反射基板３１００側の液晶配向軸の方位角を２９５°とした。
【０２５０】
上記構成により、本液晶表示装置１００は、ノーマリーオープン特性が得られる。
【０２５１】
図２４に、従来の指向性のない拡散反射部を備えた場合の、図２３に示す構成条件で作成した液晶表示装置の特性を示す。図２４は、液晶表示装置に異なる方位角から仰角４５°で光を入射した際に、仰角０°方向、すなわち表示面垂線方向で得られる反射率と液晶層への印加電圧の関係を示した図である。
【０２５２】
図２４から明らかな通り、本液晶表示装置の条件では照明装置からの照明光、すなわち方位角９０°から斜めに入射する光に対して、最も高い反射率、及び最も高いコントラスト比が得られる。具体的にはコントラスト比は全方位から光が入射する場合に比べて２倍となり、反射率も１割弱向上する。
【０２５３】
本発明の液晶表示装置では、さらに反射部に指向性を付与することで、照明装置からの照明光に対しては観察者の方向により高い反射率が得られるので、従来の指向性のない拡散反射部を備える場合に比べて輝度が約３倍と飛躍的に明るい画像が得られる。
【０２５４】
すなわち、本発明の液晶表示装置では所定の位置に配置した照明装置からの照明光に対して、反射率や、コントラスト比が高くなる表示モード、及び条件を選択するようにしたので、照明装置使用時に外光を利用する場合よりも高品位な画質が得られるという効果がある。
【０２５５】
また、上記構成により、本実施の形態例においても、液晶表示装置の反射部は、その反射の指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化して、所定位置に配置した照明装置からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０２５６】
この際、液晶表示装置の表面等の界面での正反射光の方向と、画像光の方向は異なるため、照明装置の像が観察されて画質が劣化することがないという効果もある。
【０２５７】
また、カラーフィルタを照明装置からの照明光の主光束の方位角に平行となる方向に連続的に形成したので、液晶表示装置に入射し、反射する光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過して、吸収されることが抑えられるのでより明るい画像が得られるという効果がある。
【０２５８】
さらに、このような照明装置を設けた反射型液晶表示装置を備える機器は、明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらずいつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０２５９】
また、本実施の形態例では、反射部を背面側の基板と液晶層との間に内蔵したため光の往路復路での位置のずれが小さくなり照明光が斜め入射するために生じる画質の劣化が抑えられて、明るく、色純度の高い表示ができるという効果がある。
【０２６０】
なお、本実施の形態例ではメルトフローレジストをパーターニングし、加熱処理することで指向性反射機能を実現する凹凸部を形成した。すなわち、フォトマスクの開口部形状と、加熱処理時の重力の方向を工夫して所望の形状の凸部を得た。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく加熱処理時に重力を用いる変わりに、反射基板を回転させるなどして遠心力を加え、所望の凹凸部を形成するようにしても良いし、送風により所望の凹凸部を形成するようにしてもよい。或いは、スイッチング素子等を形成し、絶縁膜を塗布して表面を平坦化した反射基板に熱硬化樹脂を成膜し、前もって凹凸のパターンを形成した金型により凹凸形状を転写して、指向性反射機能を有する凹凸部を形成するようにしてもよい。
【０２６１】
上記実施の形態例では、照明装置の光源として冷陰極管を用いる場合を示したが、この他に小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たす光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diodes）を用いても良い。
図２５は、照明装置２００の他の例の一部断面図である。また、図２６は、図２５の照明装置の概略構成を示す一部斜視図である。
【０２６２】
本照明装置２００は、発光部であるＬＥＤチップ４０１０と、これを覆う透明な樹脂からなるレンズ部４０２０とから構成される複数の整列配置されたＬＥＤランプ４０００と、ＬＥＤランプ４０００からの出射光を照射対象に導くためのガイド部４０４０と、ＬＥＤランプ４０００の前方に配置した拡散板４０３０とから構成される。
【０２６３】
ＬＥＤランプ４０００としては、青色発光ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせて白色発光を実現したＬＥＤランプを用いることができる。例えば、商品名：ＮＳＰＷ３１０ＡＳ（日亜化学工業製）を複数個、液晶表示装置表示面の横幅と同等、或いは長くなるように一列に整列配置して用いるとよい。
【０２６４】
拡散板４０３０は、複数のＬＥＤランプ４０００から出射する光の角度分布や、光量分布を均一化する機能を有するもので、ポリエチレンテレフタレート等の高分子フィルムの表面に凹凸を形成したもの、或いはフィルム内部に気泡を混入して拡散性を持たせたもの、或いはアクリル等の透明部材中に白色顔料を分散させた乳白色部材等を使用することができる。
【０２６５】
ガイド部４０４０は、ＬＥＤランプ４０００からの出射光を照射対象である液晶表示装置表示面にできるだけ過不足なく照明するための補助部材であり、内面が鏡面反射面、或いは拡散反射面で構成される枠状の部材である。また、ガイド部４０４０は照明装置２００からの出射光が直接観察者へ向かうことを防ぐための遮光部材としての機能も有する。
【０２６６】
ＬＥＤランプ４０００への電力供給は、機器本体部３００に内蔵する電源から配線を介して供給される。
【０２６７】
上記構成により、複数のＬＥＤランプ４０００から出射した光は拡散板２３０に入射し、角度分布や光量分布が均一化された後、カイド部４０４０を介して照射対象である液晶表示装置１００に向かう。この際、照明装置２００は、液晶表示装置表示面の横幅と同等、或いは表示面横幅よりも長い面光源として作用し、少なくとも液晶表示装置表示面の左右方向に関しては入射角度の分布が対称で均一な照明が可能となる。
【０２６８】
本照明装置では光源としてＬＥＤを用いることで、冷陰極管では必要となるインバーターが不要となり、機器本体の小型化に有利である。また、ＬＥＤは冷陰極管のように水銀を含有していないので環境にやさしいという特長もある。
【０２６９】
次に、本発明の他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、及びこれを備えた機器を、図面を参照しながら説明する。
【０２７０】
なお、前述した図１の実施の形態例と共通となる部分については詳しい説明は省略し、本実施の形態例の特有部分について詳述する。
【０２７１】
図２７は、本発明の他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。この機器２は、キーボード等の入力手段や、ＣＰＵ及び信号処理回路等を筐体内に備えた本体部４００１と、本体部４００１を覆うことができ、蝶番構造を介して本体部４００１に取付けられた開閉自在な蓋部４００２と、蓋部４００２に備えられた反射型液晶表示装置（以下、液晶表示装置と略す）４００３と、蓋部４００２に可動支持部４００５を介して備え付けられた照明装置４００４とから構成される。
【０２７２】
照明装置４００４は、液晶表示装置４００３の前方であり、かつその表示面からは離れた位置に光出射部を備えた照明装置であり、機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない所定の位置から液晶パネル４００３の表示面を照明するよう移動可能に配置される。
【０２７３】
つまり、照明装置４００４は、液晶表示装置４００３の表示面を表示面垂線方向からずれた斜めの方向から照明するように構成する。
【０２７４】
照明装置４００４は、前述した照明装置２００と同様の照明装置を用いればよい。つまり、光源として小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものを用い、光源からの出射光を効率よく液晶表示装置４００３に照射する構成とする。
【０２７５】
光源としては、冷陰極管や熱陰極管等の蛍光灯、或いはＬＥＤ（Light Emitting Diodes）、ＥＬ（Electroluminescence）等の発光素子を用いることができる。この際、照明装置４００４は、液晶表示装置４００３表示部の横幅よりも長い幅を有する面光源となるように構成し、少なくとも液晶表示装置表示部の左右方向に関しては光入射角度が対称で、均一な照明が可能となる照明装置を用いる。
【０２７６】
液晶表示装置４００３も、前述した反射型液晶表示装置１００と同様の構造の反射型液晶表示装置を使用し、その表面側に図示しないタッチパネルを備えて、ペン入力が可能となるようにしても良い。
【０２７７】
液晶表示装置４００３は、照明装置４００４から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光に対し、高い反射率、及びより高いコントラスト比が得られる表示モード及び構成を選択する。
【０２７８】
さらに、液晶表示装置４００３の反射部は照明装置４００４から出射し、斜め方向から表示面に入射する光を観察者の方向へ反射するような指向性を有し、この指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで表示面内で均一な表示を得るようにしたものを使用する。
【０２７９】
図２８は、機器２の概略を示す側面図であり、携帯可能状態から使用可能状態への形態の変化を説明するための図である。図示の通り、機器２は携帯可能状態（図２８（ａ）参照）では薄い箱型をしており、持ち運びに便利な形態となっている。
【０２８０】
使用する場合には、まず蓋部４００２を開き、画像表示部である反射型液晶表示装置を観察可能とする（図２８（ｂ）参照）。周囲が明るい環境下であればこの状態で画像は十分に観察できるので本機器は使用可能である。暗い環境下であれば機器２の蓋部４００２に備えられた照明装置４００４を所定の位置に移動して、液晶表示装置４００３を前方から照明することになる。
【０２８１】
本実施の形態例では、照明装置４００４は、蓋部４００２の両サイドに備えられた2本の棒状の可動支持部４００５を介して機器に備えつけられている。可動支持部４００５と蓋部４００２、及び可動支持部４００５と照明装置４００４とはそれぞれ回転軸部４００６、及び回転軸部４００７において回転可能に接続されている。また、可動支持部４００５は、回転軸部４００６を軸として蓋部４００２に対してスライド可能な構造となっている。
【０２８２】
携帯可能状態、もしくは明るい環境下で照明装置４００２を必要としない場合、照明装置４００４は本体部４００１、或いは蓋部４００２と一体化し、収納された状態であるため携帯性や操作性を阻害しない構成となっている（図２８（ａ）、（ｂ）参照）。
【０２８３】
照明装置４００４を使用する場合は、まず、回転軸部４００６を中心に可動支持部４００５をスライドさせ、さらに回転して、照明装置４００４を液晶表示装置前方に移動する。さらに、回転軸部４００７を中心に照明装置４００４を回転して、照明装置４００４の光出射部を液晶表示装置４００３に向ければ反射型液晶表示装置を照明することが可能となる（図２（ｃ）参照）。この際、照明装置４００４は、可動支持部４００５、及び回転軸部４００６、回転軸部４００７に備えられる位置決め機構により液晶表示装置４００３に対して所定の位置に固定される。
【０２８４】
上記構成により、照明装置４００４は、液晶表示装置前方の所定位置に配置したり、本体部４００１、或いは蓋部４００２と一体化した収納状態とすることを必要に応じて行うことができる構造となっている。
【０２８５】
本実施の形態例においても、前述した実施の形態例と同様、照明装置４００４として液晶表示装置４００３の前方であり、かつその表示面からは離れた位置に光出射部を備えた照明装置４００４を移動可能に備え、機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない位置から液晶表示装置４００３の表示面を照明するように構成した。つまり、照明装置４００４は、液晶表示装置４００３の表示面直上部を除く位置で、表示面垂線方向からずれた斜めの方向から表示面を照明するように構成した。
【０２８６】
このため、導光体式前方照明装置のように導光体等の光損失の原因となるような複雑な光学系を必要としないため損失の少ない効率の良い照明ができる。また、液晶表示装置の表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、付加部材による表示の劣化や、タッチパネル使用時の視差といった導光体式前方照明装置特有の課題が回避できる。
【０２８７】
また、投写式前方照明装置では照明光の強さや照明光の入射角度が表示面の位置により異なり、表示面内で均一な明るさの表示を得ることが困難である。
【０２８８】
しかし、本実施の形態例に係る液晶表示装置４００３の反射部は、その反射の指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで、所定の位置に配置した照明装置４００４から出射し、表示面に斜めに入射する照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０２８９】
この際、図２８（ｃ）に例示する通り、液晶表示装置４００３の表面等の界面での正反射光１０００の方向と、画像光９００の方向が異なるため、照明装置４００４の正反射像が観察されて画質が劣化することがない。
【０２９０】
さらに、液晶表示装置４００３は、所定の位置に配置した照明装置４００４からの照明光に対して、反射率や、コントラスト比が高くなる表示モードや条件を選択することで、照明装置使用時には外光を利用する場合よりも高品位な画質が得られるという効果もある。
【０２９１】
また、照明装置４００４を、液晶表示装置４００３の上部に配置するように構成することで、以下の効果も得られる。
【０２９２】
液晶表示装置４００３は、周囲が明るい環境下では照明装置４００４を使用することなく外光のみでの使用が可能である。この際、外光の大部分は液晶表示装置４００３の上方から入射する。特に、本実施の形態例のように、キーボードを有する機器では液晶表示装置４００３の下方から外光が入射することは少なく、外光の大部分は液晶表示装置４００３の上方から入射する。
【０２９３】
従って、照明装置使用時の照明装置４００４の配置位置を液晶表示装置４００３の上部とし、上方から入射する光を観察者側へ反射する指向性の反射部を構成する。これにより、液晶表示装置４００３の上方から入射する外光を効率よく観察者側へ反射できるので、照明装置不使用時にも明るい画像が得られるという効果がある。
【０２９４】
また、暗闇の中で作業する場合は、本実施の形態例の通り、上部に配置した照明装置４００４からの照明光のうち液晶表示装置４００３の表面等で正反射した光がキーボードや手元を照明することになり、作業性が上がるといった効果もある。
【０２９５】
さらに、このような照明装置を設けた反射型液晶表示装置を備える機器は、明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらず、いつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０２９６】
本実施の形態例では、特に、照明装置４００４を可動支持部４００５を介して液晶表示装置４００３を備える蓋部４００２に設け、照明装置４００４使用時の照明装置４００４の位置を固定するようにした。
【０２９７】
このため、機器使用者が液晶表示装置４００３の角度を変えたるために蓋部４００２の角度を変えても、液晶表示装置４００３と照明装置４００４との相対的な位置関係は変わらないので、良好な画質を得るための照明装置４００４の位置の調整が容易になり、使い勝手が向上するという効果がある。
【０２９８】
次に、本発明の更に他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、及びこれを備えた機器を、図面を参照しながら説明する。
【０２９９】
なお、前述した実施の形態例と共通となる部分については詳しい説明は省略し、本実施の形態例の特有部分について詳述する。
【０３００】
図２９は、本発明の更に他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。この機器３は、ＣＰＵ、信号処理回路等を筐体内部に実装した本体部５００２と、本体部５００２に蝶番構造を介して取り付けられた本体部５００２を覆うことができる開閉可能な蓋部５００３と、本体部５００２に備え付けられた反射型液晶表示装置（以下、液晶表示装置と略す）５００１と、蓋部５００３に備え付けられた照明装置５００４とから構成される。
【０３０１】
液晶表示装置５００１の表面には図示しないタッチパネルを備え、液晶表示装置５００１に表示されるボタン等の画像の位置を専用の入力用ペン等により押さえることで処理内容等の入力ができる構成とする。
【０３０２】
照明装置５００４は蓋部５００３に備えられ、液晶表示装置５００１の前方であり、かつその表示面からは離れた位置に光出射部を備え、機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない位置から反射型液晶表示装置５００１の表示面を照明するよう配置される。
【０３０３】
照明装置５００４の光源としては前述と同様の光源、つまり小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものを用いればよく、冷陰極管や熱陰極管等の蛍光灯、或いはＬＥＤ（Light Emitting Diodes）、ＥＬ（Electroluminescence）等の発光素子を用いることができる。
【０３０４】
また、照明装置５００４としては、液晶表示装置５００１の表示部の横幅よりも長い幅の光出射部を有する面光源を構成し、少なくとも液晶表示装置表示部の左右方向に関しては略均一な照明が可能となる照明装置を用いる。
【０３０５】
液晶表示装置５００１としては、前述した液晶表示装置と同様の構成の反射型液晶表示装置を使用すれば良い。すなわち、液晶表示装置５００１は照明装置５００４から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光に対し、高い反射率、及びより高いコントラスト比が得られる構成とする。
【０３０６】
さらに、液晶表示装置５００１の反射部は、照明装置５００４から出射し斜め方向から表示面に入射する光を観察者の方向へ反射するような指向性を有し、この指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで表示面内で均一な表示を得るようにしたものを使用する。
【０３０７】
本実施の形態例においても、上記実施の形態例と同様、液晶表示装置５００１の表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、付加部材による表示の劣化のない見やすい画像が得られ、視差の小さい自然なペン入力が実現できる。
【０３０８】
また、液晶表示装置５００１の反射部は、その反射の指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで、所定の位置に配置した照明装置５００４からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０３０９】
さらに、液晶表示装置５００１は、所定の位置に配置した照明装置５００４からの照明光に対して、反射率や、コントラスト比が高くなる表示モードや条件を選択したので、外光を利用する場合よりも高品位な画質が得られるという効果もある。
【０３１０】
さらに、このような照明装置を設けた反射型液晶表示装置を備える機器は明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらず、いつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０３１１】
本実施の形態例では、特に照明装置５００４が蓋部５００３に内蔵されており、蓋部５００３を開けるという動作のみで、照明装置５００４を所定位置に配置できるため使い勝手が向上するという効果がある。
【０３１２】
図３０は、本発明の更に他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。この機器４は、信号処理回路等を筐体内部に実装した本体部６００１と、本体部６００１に備え付けられた反射型液晶表示装置（以下、液晶表示装置と略す）６００２と、本体部６００１に着脱可能な照明装置５とから構成される。
【０３１３】
照明装置５は、光源と光出射部６００３と支柱６００４と支柱台座部６００５等から構成される。支柱台座６００５には例えば凹形状の溝が設けられており、これを本体部６００１に設けられた凸部にはめ込むことで本体部６００１の所定位置に固定できる構成とする。また、支柱台座部６００５には電極部が設けられ、本体部６００１に装着した際、照明装置５を点灯するための電力を本体部６００１から受け取ることができる構成とする。
【０３１４】
支柱６００４は、照明装置５の光出射部が液晶表示装置６００２の前方であり、かつその表示面から離れた所定の位置に配置されるように構成する。
【０３１５】
照明装置５の光源としては前述と同様の光源、つまり小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものを用いればよく、ここでは小さな光出射部を低コストで実現できるＬＥＤ（Light Emitting Diodes）を用いた。
【０３１６】
なお、一般的には照明装置５の光出射部を大きく構成すれば、照射対称である液晶表示装置６００２を均一に照明することが容易になるため、より均一な明るさの表示が得られる。しかし、例えば携帯用のゲーム機器等のように、軽量、低コストといった要求を重視する場合には、本実施の形態例のように光出射部の小さな照明装置５を選択してもよい。
【０３１７】
液晶表示装置６００２としては、前述した実施の形態例と同様の反射型液晶表示装置を使用すれば良い。すなわち、液晶表示装置６００２は照明装置５から出射し、所定の斜め方向から表示面に入射する光に対し、高い反射率、及びより高いコントラスト比が得られる表示モード及び構成を選択する。
【０３１８】
さらに、液晶表示装置６００２の反射部は、照明装置５から出射し斜め方向から表示面に入射する光を観察者の方向へ反射するような指向性を有し、この指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで表示面内で均一な表示を得るようにしたものを使用する。
【０３１９】
本実施の形態例では、照明装置が小さく、表示面左右方向でも位置毎に光入射角度が異なるので、反射部は前述した実施の形態例の様に表示面の上下方向でのみその反射の指向性を変えるのではなく、左右方向も考慮して２次元的に反射の指向性を制御する必要がある。
【０３２０】
例えば、反射部を液晶表示装置６００２に内蔵した複数のランダム配置した凸部、或いは凹部を有する反射体で構成し、凸部、或いは凹部の平面形状を半円形などの対称軸を有する形状とし、その対称軸を表示面の各位置における照明光の主光束が入射する方位角と平行とし、円弧部を照明光の入射方向に向けるようにすればよい。
【０３２１】
本実施の形態例においても、前述した実施の形態例と同様、液晶表示装置６００２の反射部は、その反射の指向性を表示面の各位置における照明光の光入射角度や、強さに応じて最適化することで、所定の位置に配置した照明装置からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成したので、明るく面内の均一性が高い表示が得られるなどの効果がある。
【０３２２】
また、このような照明装置を設けた反射型液晶表示装置を備える機器は明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらずいつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０３２３】
本実施の形態例では、特に照明装置５を着脱可能としたため、照明装置５が不要な場合に照明装置５を取り外すことで、機器が小型、軽量となり、持ち運びや、手に持っての使用が容易になるという効果がある。
【０３２４】
【発明の効果】
上述の通り本発明の反射型液晶表示装置及びそれを備えた機器では、反射型液晶表示装置の前方で、かつその表示面から離れた位置に光出射部を備えた照明装置を移動可能に備え、機器使用者が表示部を観察する際に邪魔にならない位置から反射型液晶表示装置の表示面を照明するように構成した。
【０３２５】
つまり、照明装置は、反射型液晶表示装置の表示面直上部を除く位置で、表示面垂線方向からずれた斜めの方向から表示面を照明するように構成した。
【０３２６】
このため、導光体等の光損失の原因となるような複雑な光学系を必要としないため、光損失の少ない効率の良い照明ができる。さらに、液晶表示装置の表示面上に導光体等の付加部材を配置しないため、付加部材による表示の劣化のない見やすい画像が得られ、視差の少ない自然なペン入力が可能になる。
【０３２７】
また、照明装置を機器本体に備え、反射型液晶表示装置との位置関係を固定することで、反射型液晶表示装置表示面の各位置に入射する照明光の強度や入射角度が定まる。これに対応して反射型液晶表示装置の反射手段は、その反射特性（反射角度、指向性）を表示面の各位置における照明光の入射角度や、強さに応じて最適化し、その反射特性を表示面内で異なるよう構成する。つまり、反射手段の反射特性を照明光の入射角度や、強さに応じて最適化し、照明装置からの照明光を観察者側へ均一に反射するように構成することで、明るく面内の均一性が高い表示が得られるという効果がある。
【０３２８】
この際、液晶表示装置の表面等の界面での正反射光の方向と、画像光の方向は異なるため、照明装置の像が観察されて画質が劣化することがない。
【０３２９】
さらに、液晶表示装置は所定の位置に配置した照明装置からの照明光に対して、反射率や、コントラスト比が高くなる表示モードや条件を選択することで、照明装置使用時に外光を利用する場合よりも高品位な画質が得られるという効果もある。
【０３３０】
また、照明装置を液晶表示装置の上部に配置するように構成することで以下の効果も得られる。
【０３３１】
反射型液晶表示装置は、周囲が明るい環境下では照明装置を使用することなく外光のみでの使用が可能である。この際、外光の大部分は液晶表示装置の上方から入射する。特にキーボードを有する機器では液晶表示装置の下方から外光が入射することはなく、外光の大部分は液晶表示装置の上方から入射する。
【０３３２】
従って、照明装置使用時の照明装置の配置位置を液晶表示装置の上部とし、上方から入射する光に対応した反射特性（指向性）の反射部を構成することで、照明装置不使用時に液晶表示装置の上方から入射する外光が効率よく観察者側へ反射され、明るい画像が得られるという効果がある。
【０３３３】
さらに、暗闇の中で作業する場合は、上部に配置した照明装置からの照明光のうち液晶表示装置の表面等で正反射した光がキーボードや手元を照明することになり作業性が上がるという効果もある。
【０３３４】
また、このような照明装置を設けた反射型液晶表示装置を備える機器は、明るい環境下では機器に備える照明装置を使用せずに外光のみで表示をみることができ、周囲の照明が暗い場合には機器に備えた照明装置を使用することで良好な視認性を確保できる。このため、周囲の環境によらず、いつでも良好な視認性を確保できるとともに、必要な場合にのみ照明装置を用いることで機器全体の消費電力が低減できるという効果がある。
【０３３５】
また、液晶表示装置に備えるカラーフィルタを、照明装置からの照明光の主光束の方位角に平行となる方向に連続的に形成したことで、液晶表示装置に入射し、反射する光の一部が往路復路の行程で異なる色のカラーフィルターを通過し、吸収されることが抑制されてより明るく、色純度の高い画像が得られるという効果がある。
【０３３６】
また、液晶表示装置の反射手段を、背面側の基板と液晶層との間に内蔵した場合は、光の往路復路での位置のずれが小さくなり照明光が斜め入射するために生じる画質の劣化が抑えられて、明るく、色純度の高い表示ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置及びそれを備えた携帯情報機器の斜視図である。
【図２】図１の機器の略側面図である。
【図３】図１の照明装置の一例の概略構成を示す一部斜視図である。
【図４】図３の照明装置の一部断面図である。
【図５】図１の液晶表示装置の一例の概略構成を示す一部断面図である。
【図６】図５の液晶表示装置の反射部をなす微小傾斜反射面の説明図である。
【図７】図１の携帯情報機器の側面図である。
【図８】図５の液晶表示装置の構成条件の説明図である。
【図９】本明細書における方位角と仰角の定義の説明図である。
【図１０】図５の液晶表示装置の画像形成部の特性を示す図である。
【図１１】液晶表示装置における「暗表示部の影」の説明図である。
【図１２】図５の液晶表示装置のカラーフィルタの配置の説明図である。
【図１３】図５の液晶表示装置の反射部の一例の概略構成を示す正面図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態例に係る液晶表示装置の一部概略断面図である。
【図１５】本発明の更に他の実施の形態例に係る液晶表示装置の一部概略断面図である。
【図１６】図１５の液晶表示装置の構成条件の説明図である。
【図１７】本発明の更に他の実施の形態例に係る液晶表示装置の一部概略断面図である。
【図１８】図１７の液晶表示装置の微細な凸部を備えた画素電極の製造工程を説明するための一部断面図である。
【図１９】図１８の画素電極の凸部の製造に使用するフォトマスクの一例を示す一部正面図である。
【図２０】図１８の画素電極の凸部の形状の一例を示す図である。
【図２１】図１８の画素電極の凸部の形状の他の例を示す図である。
【図２２】図１８の画素電極の凸部形状の説明図である。
【図２３】図１７の液晶表示装置の構成条件の説明図である。
【図２４】図１７の液晶表示装置の特性を示す図である。
【図２５】図１の照明装置の他の例の一部断面図である。
【図２６】図２５の照明装置の概略構成を示す一部斜視図である。
【図２７】本発明の他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。
【図２８】図２７の機器の概略構成を示す側面図である。
【図２９】本発明の更に他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。
【図３０】本発明の更に他の実施の形態例に係わる反射型液晶表示装置、およびそれを備えた情報機器の斜視図である。
【符号の説明】
１,２,３,４…機器、５,２００,４００４,５００４…照明装置、１００,４００３,５００１,６００２…反射型液晶表示装置、１０１…画像形成部、１１０…第１の透明基板、１１２,１２２,２０６０,２０９０,３０６０,３２１０…配向膜、１１３,１２１,２０７０,２１００,３０５０…透明電極、１２０…第２の透明基板、１３０,２０８０,３１３０…液晶層、１７０,１８０,２０１０,３０１０…偏光板、１６０２０２０,２０３０,３０２０…位相差板、１９０,２２１１…反射部、１９１,２２１０…微小傾斜反射面、１９２,２２２１…光拡散層、１９３,２２２０…透明粒子、１９４,２２３０…透明媒体、２１０…光源、３００,４００１,５００２,６００１…本体部、４００,４００５…可動支持部、５００,４００２,５００３…蓋部、７００…観察者、９００…画像光、１０００…正反射光、１１１０…ホログラム、２０４０,３０３０…透明基板、２０５０,３０４０…カラーフィルタ、２２００,３１００…反射基板、２３００,３０９０…絶縁層、３０７０…画素電極、３２００…絶縁層を形成し平坦化した反射基板、４０１,４０５,４００６,４００７…回転軸部、６００３…光出射部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective liquid crystal display device and devices such as a portable game machine, a portable information terminal, and a mobile computer equipped with the same.
[0002]
[Prior art]
In general, a liquid crystal display device is a non-luminous display that displays an image by adjusting the amount of transmitted light, unlike a self-luminous display such as a CRT (Cathode Ray Tube) or a PDP (Plasma Display Panel). . Liquid crystal display devices can be roughly classified into a transmission type and a reflection type.
[0003]
The transmissive liquid crystal display device includes an illumination device on the back side of the display surface, and the visibility of the display image is enhanced by illumination light from the illumination device.
[0004]
On the other hand, a reflective liquid crystal display device is provided with a reflective portion on the back side of a liquid crystal layer and performs display using ambient light. In a bright environment, a specific light source is not required and power consumption is reduced. There is a feature that you can. Especially in a very bright place where it is exposed to direct sunlight, a light emitting display or a transmissive liquid crystal display device can hardly see the display due to external light reflection on the surface of the display surface, whereas a reflective liquid crystal display device is clearer. There is also an advantage that it looks like.
[0005]
For this reason, the reflective liquid crystal display device is employed in portable devices such as portable information terminals and mobile computers for which low power consumption is desired, or digital cameras that are expected to be used outdoors.
[0006]
However, since the reflective liquid crystal display device performs display using ambient light, its visibility is deteriorated in a dark environment, and there is a problem that the display cannot be recognized at all particularly in the dark such as at night. For this reason, some auxiliary illumination device is desired in preparation for a case where sufficient ambient light cannot be obtained with a reflection type liquid crystal display device and a device including the reflection type liquid crystal display device as a display unit.
[0007]
Conventionally, various lighting devices have been proposed as such lighting devices.
Conventionally proposed illumination devices can be broadly divided into a transparent light guide disposed so as to cover the entire display surface of a reflective liquid crystal display device, and a light source disposed at an end of the light guide. The illumination device that irradiates the display surface with the light emitted from the light guide (hereinafter referred to as a light guide-type front illumination device), and in front of the reflective liquid crystal display device and away from the display surface There is an illuminating device (hereinafter referred to as a projection-type front illuminating device) in which a light source is arranged to directly irradiate a display surface with light source light.
[0008]
The light guide type front illumination device is disclosed in, for example, SID 95 DIGEST p375-378, Japanese Patent Laid-Open No. 5-158034, Japanese Patent Laid-Open No. 10-142601, and the like. In either case, light emitted from a light source disposed at the end of the light guide is introduced into the light guide, and out of the light propagating through the light guide, a protrusion or prism formed on the front or back surface of the light guide In this configuration, light incident on the portion (inclined portion) is emitted toward the display surface of the liquid crystal display device and illuminated.
[0009]
Further, display devices or devices provided with a projection type front illumination device are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-70626, 9-211448, and 10-246886. In any case, a light source is provided on a device main body provided with a reflective liquid crystal display device, a support provided on the device main body, or a lid for covering the display unit, and the display unit is directly illuminated from the front. .
[0010]
In a device equipped with a reflective liquid crystal display device having such a lighting device, the display can be seen only with outside light without using the lighting device in a bright environment, and when the surrounding lighting is dark, the lighting device By using this, good visibility is ensured.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
A light guide-type front illumination device is configured to reduce the light source light due to light loss when light emitted from a light source enters the light guide, or leakage of light propagating through the light guide in a different direction from the reflective liquid crystal display device. The utilization efficiency is as low as 60% or less, and there is a problem that power consumption increases when the lighting device is used.
[0012]
Further, there is a problem in that the display is deteriorated because structures such as grooves and microprisms for directing light propagating through the light guide to the liquid crystal display device side exist on the display surface.
[0013]
In addition, in a device having a touch panel on the front surface of the reflective liquid crystal display device, if there is a light guide on the display surface, the position indicated by the input pen and the display of the liquid crystal display device due to its thickness There is a problem that a large parallax (displacement) occurs and the usability deteriorates.
[0014]
On the other hand, since the projection-type front illumination device does not require a complicated optical system that causes light loss such as a light guide, efficient illumination can be expected. Furthermore, since no additional member such as a light guide is disposed on the display surface, problems peculiar to the light guide type front illumination device such as display deterioration and parallax when using the touch panel can be avoided.
[0015]
However, when the projection type front illumination device includes the illumination device in the apparatus body, the distance between the illumination device and the reflection type liquid crystal display device cannot be sufficiently separated, so that the display surface of the reflection type liquid crystal display device can be illuminated uniformly. Have difficulty. That is, since the distance from the light source (or the light emitting unit) and the angle formed by the light source and the display surface (the angle of the line connecting the light source and the display surface) differ depending on the position of the display surface, the intensity of illumination light from the illumination device is increased. In addition, the light incident angle varies depending on the position of the display surface of the liquid crystal display device, and the display surface cannot be illuminated uniformly, and there is a problem that it is difficult to obtain a display with uniform brightness within the display surface.
[0016]
In addition, in a projection front illumination device, the direction in which a bright display is obtained matches the direction of interface reflection on the display surface of the reflective liquid crystal display device of the illumination light. There is a problem that the output part is reflected and the display becomes difficult to see.
[0017]
Further, when two polarizing plates are used as the reflective liquid crystal display device and the reflective portion is externally attached to the back surface thereof, there is a problem that “shadow of dark display portion” is generated when the illumination light is incident obliquely. Here, the “shadow of the dark display part” is a phenomenon in which the brightness of the bright display part adjacent to the dark display part is lowered, and it is as if the shadow of the dark display part appears.
[0018]
An object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device capable of obtaining a bright and uniform display without display deterioration, parallax when using a touch panel, and reflection of a light source or a lighting device, and an apparatus including the same. There is.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of substrates bonded via a predetermined gap and at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and a back side of the liquid crystal layer. In the reflection type liquid crystal display device having the reflection means provided, the reflection meansA reflective surface, and the angle of the reflective surface continuously changes within the display surface, and the reflective means has a specular reflection component of the reflective surface whose magnitude is from the lower display surface toward the upper display surface. Continuously smaller It is comprised as follows.
[0020]
Further, the present invention provides a pair of substrates that are joined via a predetermined gap and at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and a reflecting means provided on a back side of the liquid crystal layer. And a reflection type liquid crystal display device including an illumination device that irradiates display light with illumination light, wherein the illumination device is disposed in front of the display surface and from a direction different from a normal direction of the display surface A light emitting unit for illuminating the display surface;A reflective surface, and the angle of the reflective surface continuously changes within the display surface, and the reflective means has a specular reflection component of the reflective surface whose magnitude is from the lower display surface toward the upper display surface. Continuously smaller It is comprised as follows.
[0021]
With the above configuration, the reflective liquid crystal display device of the present invention does not require a complicated optical system that causes light loss, such as a light guide, and therefore can perform efficient illumination with little light loss.
[0022]
Further, since no additional member such as a light guide is disposed on the display surface of the reflective liquid crystal display device, an easy-to-view image without display deterioration caused by the additional member is obtained, and natural pen input with less parallax is possible.
[0023]
Further, the reflection means of the reflective liquid crystal display device isThere is a reflective surface, and the angle of the reflective surface is continuously changing in the display surface, and the reflection means is such that the size of the regular reflection component of the reflective surface is continuous from the lower display surface to the upper display surface. It is comprised so that it may become small. That is, the reflection means of the reflective liquid crystal display device is: The reflection angle and directivity are optimized according to the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface. The light is emitted from a lighting device placed at a predetermined position and incident obliquely on the display surface. Since the illumination light is configured to be uniformly reflected toward the viewer side, a bright display with high uniformity within the surface can be obtained. At this time, since the direction of the regular reflection light at the interface such as the surface of the reflective liquid crystal display device and the direction of the image light are different, the image of the illumination device is observed and the image quality is not deteriorated.
[0024]
As the reflection means of the reflective liquid crystal display device, the following three reflection means can be roughly used.
[0025]
(1) Reflecting means comprising a plurality of reflecting surfaces inclined with respect to the display surface and light diffusing means for diffusing light reflected by the reflecting surfaces.
[0026]
(2) It has a reflective surface on which a plurality of concave portions, or a plurality of convex portions, or a plurality of concave and convex portions are formed.Each Convex part, alsoEach The concavo-convex portion has a cross-sectional shape having at least one asymmetric axis and one symmetric axis.Including arc Reflecting means having a planar shape and a symmetry axis set to be parallel to the azimuth direction of the main light flux of incident light.
[0027]
(3) Reflecting means comprising a hologram.
[0028]
Another feature of the present invention is that a polarizing plate and a retardation plate are provided on the front surface of the substrate on the display surface side so that the transmittance of dark display becomes high with respect to illumination light incident obliquely from the illumination device. And a polarizing plate is disposed between the reflecting means and the substrate on the reflecting means side.The azimuth angle of the absorption axis of the polarizing plate on the display surface side is 255 °, the azimuth angle of the slow axis of the retardation plate is 185 °, and the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on the substrate side on the display surface side is 105 °, the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on the substrate side on the reflecting means side is 165 °, and the azimuth angle of the absorption axis of the polarizing plate on the reflecting means side is 120 °. There is.
[0029]
With the above configuration, even if illumination light that is incident on the display surface obliquely passes through the dark display part, the transmittance is high, so the occurrence of “shadows on the dark display part” appearing in the adjacent bright display part is eliminated, and visual recognition is possible. A good image can be obtained.
[0030]
Another feature of the present invention is that the reflecting means is provided between the liquid crystal layer and the substrate located on the back side of the liquid crystal layer of the pair of substrates.
[0031]
In this case, the illumination light incident on the reflective liquid crystal display device passes through the liquid crystal layer, is reflected by the reflecting means, passes through the liquid crystal layer again, and exits from the reflective liquid crystal display device. Since the deviation is small, image quality degradation caused by the oblique incidence of illumination light is suppressed, and a bright display with high color purity can be achieved.
[0032]
Another feature of the present invention is that a polarizing plate is disposed on the front surface of the substrate on the display surface side, the incident direction of light from which the reflective liquid crystal display device obtains a high reflectance and a high contrast ratio, and the illumination The incident light direction from the device is configured so as to substantially match the incident direction.
In other words, the reflection type liquid crystal display device of the single polarizing plate has a display mode and a condition in which the reflectance and the contrast ratio are high with respect to the illumination light from the illumination device arranged at a predetermined position. In use, a higher quality image can be obtained than when using external light.
[0033]
Another feature of the present invention is that a light emitting portion of the illumination device is disposed above the reflective liquid crystal display device.
[0034]
Thereby, the following effects are acquired. That is, the reflective liquid crystal display device can be used only with outside light without using an illumination device in an environment where the surroundings are bright. At this time, most of the outside light enters from above the reflective liquid crystal display device. In particular, in a device having a keyboard, external light rarely enters from below the reflective liquid crystal display device, and most of the external light enters from above the liquid crystal display device.
[0035]
Therefore, the arrangement position of the illuminating device when the illuminating device is used is the upper part of the liquid crystal display device, and a reflecting portion corresponding to light incident from above is configured to enter from above the reflective liquid crystal display device when not using the illuminating device. Since external light is efficiently reflected to the viewer side, there is an effect that a bright image can be obtained.
[0036]
In addition, when working in the dark, the light reflected from the surface of the reflective liquid crystal display device, etc. out of the illumination light from the lighting device placed above illuminates the keyboard and hand, improving workability. There is also.
[0037]
Another feature of the present invention is that the light emitting portion has a width equal to or greater than a width of the reflective liquid crystal display device, and is disposed in front of, above or below the display surface. It is to be done.
[0038]
Another feature of the present invention is that a color filter is disposed between the substrate on the display surface side and the liquid crystal layer, and the direction is parallel to the azimuth angle direction of the main luminous flux of illumination light from the illumination device. It is that it was formed continuously.
[0039]
Here, the illumination light emitted from the illumination device enters the reflective liquid crystal display device at various angles. Therefore, the light in the direction in which the intensity of the illumination light is strongest is hereinafter referred to as the main light flux (direction) of the illumination light.
[0040]
As described above, if the color filter arranged in the reflective liquid crystal display device is continuously formed in a direction parallel to the azimuth direction of the main light flux of the illumination light from the illumination device, the illumination light is reflected. Is brighter and more pure, because part of the illumination light that is incident obliquely on the LCD and reflected by the reflecting means passes through the color filters of different colors and is absorbed during the outward path. The effect is that a high-quality image can be obtained.
[0041]
The present invention also provides a reflective liquid crystal display device that modulates the amount of reflected light of incident light and outputs the image, an illumination device that irradiates illumination light onto a display surface of the reflective liquid crystal display device, and the reflective liquid crystal display. In an apparatus including a device and a device main body that controls the lighting device, and a movable support portion that is provided in the device main body and supports the lighting device, the reflective liquid crystal display device is bonded via a predetermined gap. A pair of substrates, at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and a reflecting means provided on the back side of the liquid crystal layer, the reflecting meansA reflective surface, and the angle of the reflective surface continuously changes within the display surface, and the reflective means has a specular reflection component of the reflective surface whose magnitude is from the lower display surface toward the upper display surface. Continuously smaller The lighting device has a light emitting unit that illuminates the display surface from a direction different from the normal direction of the display surface, and is movable forward of the display surface via the movable support unit. It is arranged to be possible.
[0042]
The present invention also provides a reflective liquid crystal display device that modulates the amount of reflected light of incident light and outputs the image, an illumination device that irradiates illumination light onto a display surface of the reflective liquid crystal display device, and the reflective liquid crystal display. In the apparatus including the apparatus and the apparatus main body for controlling the illumination apparatus, the reflective liquid crystal display device includes a pair of substrates that are bonded via a predetermined gap and at least one of which is transparent, and the pair of substrates. Liquid crystal layer, and reflecting means provided on the back side of the liquid crystal layer, the reflecting meansA reflective surface, and the angle of the reflective surface continuously changes within the display surface, and the reflective means has a specular reflection component of the reflective surface whose magnitude is from the lower display surface toward the upper display surface. Continuously smaller The lighting device has a light emitting portion that illuminates the display surface from a direction different from the normal direction of the display surface, and is detachably disposed on the device body. To do.
[0043]
With the above configuration, in a bright environment, the display can be seen only with outside light without using the lighting device provided in the device, and when the surrounding lighting is dark, it is preferable to use the lighting device provided in the device. Visibility can be secured. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a reflective liquid crystal display device and an apparatus including the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0045]
FIG. 1 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention and a portable information device including the same. Thedevice 1 includes an input unit such as a keyboard, amain body 300 provided with a CPU, a signal processing circuit, and the like in a housing, an openable /closable lid 500 attached to themain body 300 by a hinge structure, and alid 500. The reflection type liquidcrystal display device 100 provided and thelighting device 200 provided on themain body 300 via themovable support portion 400 are configured.
[0046]
A touch panel (not shown) may be provided on the surface of the reflective liquidcrystal display device 100. A resistive film type touch panel can be used as the touch panel. A resistive film type touch panel has a conductive surface side facing an upper electrode substrate made of a transparent polymer film having a transparent conductive process on the surface and a lower electrode substrate made of a transparent substrate having the same conductive process applied. In this structure, the electrodes are attached to the two electrode substrates when pressed with an input pen made of polyacetal or the like from above the upper electrode. is there.
[0047]
This type of touch panel includes a matrix type and an analog type. In the matrix type, striped transparent electrodes formed on an upper electrode substrate and a lower electrode substrate are arranged so as to be orthogonal to each other, and the intersections function as independent switches. In this type, moire is likely to occur due to the relationship between the electrode pattern and the pixels of the reflective liquidcrystal display device 100, and thus it is necessary to devise the pitch of the electrodes and the direction of the stripe electrodes.
[0048]
In the analog type, a uniform transparent electrode is formed on the entire display portion of the upper and lower electrode substrates, a potential distribution is formed on this electrode surface, and the voltage when the two electrodes are in contact is detected and its input position Is detected.
[0049]
The illuminatingdevice 200 is an illuminating device provided with a light emitting unit in front of the reflective liquidcrystal display device 100 and at a position away from the display surface, and a device user observes the display unit as necessary. The display surface of the reflective liquidcrystal display device 100 is arranged to illuminate from a predetermined position that does not get in the way. That is, the illuminatingdevice 200 is configured to illuminate the display surface from an oblique direction shifted from the direction perpendicular to the display surface at a position excluding the portion directly above the display surface of the reflective liquidcrystal display device 100.
[0050]
FIG. 2 is a schematic side view of thedevice 1 in FIG. 1 and is a diagram for explaining a change in form from a portable state to a usable state.
[0051]
Thedevice 1 has a thin box shape in a portable state (see FIG. 2A), and is in a form convenient for carrying. When using, thelid part 500 is first opened, and the reflective liquidcrystal display device 100 provided in thelid part 500 can be observed (see FIG. 2B). If the environment is bright, the device can be used because the image can be sufficiently observed in this state. In a dark environment, theillumination device 200 provided in thedevice 1 is moved to a predetermined position to illuminate the reflective liquidcrystal display device 100 from the front.
[0052]
In the present embodiment, thelighting device 200 is provided in themain body 300 via two rod-shapedmovable support portions 400 provided on both sides of themain body 300. Themovable support part 400 and themain body part 300, and themovable support part 400 and theillumination device 200 are rotatably connected to arotation shaft part 401 and arotation shaft part 405, respectively. In addition, themovable support part 400 has a structure in which two rod-like parts 400a and 400b having a hollow structure are slidably connected to each other so that themovable support part 400 can expand and contract, that is, the length can be changed (see FIGS. 2C to 2E). .
[0053]
When thelighting device 200 is not necessary in a portable state or in a bright environment, thelighting device 200 is integrated with themain body 300 and is in a housed state, so that the portability and operability are not hindered (see FIG. 2 (a) and (b)).
[0054]
When using the illuminatingdevice 200, first, themovable support portion 400 is rotated around therotation shaft portion 401 to move the illuminatingdevice 200 forward of the reflective liquid crystal display device (see FIG. 2C). Further, themovable support part 400 is elongated, the illuminatingdevice 200 is rotated around therotation shaft part 405, and the light emitting part of the illuminatingdevice 200 is directed to the reflective liquid crystal display device so that the display surface of the reflective liquid crystal device is made. Illumination is possible (see FIGS. 2D and 2E).
[0055]
That is, thelighting device 200 has a structure in which themovable support 400 can be disposed at a predetermined position in front of the reflective liquid crystal display device or can be integrated with themain body 300 as necessary. ing.
[0056]
Theillumination device 200 uses a light source that satisfies the conditions of small size, high light emission efficiency, and low heat generation, and is configured to efficiently irradiate the reflective liquidcrystal display device 100 with light emitted from the light source.
[0057]
As the light source, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube or a hot cathode tube, or a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diodes) or an EL (Electroluminescence) can be used.
[0058]
FIG. 3 is a partial perspective view illustrating a schematic configuration of an example of theillumination device 200. 4 is a partial cross-sectional view of thelighting device 200 of FIG.Illumination apparatus 200 according to the present embodiment haslight source 210 formed of a cylindrical cold-cathode tube,reflector 220 having an opening disposed so as to encloselight source 210, and light emitted fromlight source 210 as an irradiation target. It comprises aguide part 240 for guiding and adiffusion plate 230 arranged in front of the opening of thereflection plate 220.
[0059]
In this embodiment, the reflective liquidcrystal display device 100 having a display unit size of 192 mm × 72 mm (horizontal length × vertical length) is used. Correspondingly, thelight source 210 was a cylindrical cold cathode tube having a light emitting part length of 200 mm and a diameter of 2.0 mm, which is slightly longer than the width of the reflective liquid crystal display device.
[0060]
Thereflection plate 220 is for efficiently reflecting the emitted light from thelight source 210 in the direction of the irradiation target. A reflection plate or a reflection film having a shape having an opening in a part of a cylindrical shape or an elliptical cylindrical shape is used. Can be used. Specifically, thereflection plate 220 is formed by depositing a metal thin film layer such as silver or aluminum on the surface of a polymer film by vapor deposition or sputtering, and laminating it on a support plate such as a polymer film sheet or aluminum plate. Can be used. Here, a silver reflector of trade name: LU-02-AM50 (Mitsui Chemicals) was used.
[0061]
Thediffusion plate 230 has a function of making the angular distribution of the light source light and the light quantity distribution uniform. As a diffusion plate, a polymer film such as polyethylene terephthalate with irregularities formed on the surface, or a film in which air bubbles are mixed to give light diffusion, or a white pigment is dispersed in a transparent member such as acrylic. A milky white member or the like can be used.
[0062]
Theguide unit 240 is an auxiliary member for illuminating the light emitted from the light source onto the display surface of the reflective liquidcrystal display device 100 that is the object of irradiation as much as possible, and the inner surface is formed of a specular reflection surface or a diffuse reflection surface. It is a frame-shaped member. Moreover, theguide part 240 also has a function as a light-shielding member for preventing the emitted light from the illuminatingdevice 200 from going directly to the observer.
[0063]
The power supply to thelight source 210 is performed via a wiring passing through themovable support 400 from a power source built in themain body 300 and an inverter.
[0064]
With the above configuration, the light emitted from thelight source 210 is reflected directly or after being reflected by thereflection plate 220, and then enters thediffusion plate 230. After the angle distribution and the light amount distribution are uniformized, the light is emitted from thelight source 210 via theguide portion 240. Heading to a certain reflective liquidcrystal display device 100. At this time, the illuminatingdevice 200 acts as a surface light source that is longer than the lateral width of the reflective liquid crystal displaydevice display surface 100, and the angular distribution of incident light is symmetric with respect to at least the horizontal direction of the liquid crystal display device display surface. Is possible.
[0065]
Thelighting device 200 may be automatically turned on and off depending on the position of themovable support portion 400 that supports thelighting device 200 when themovable support portion 400 is rotated about therotation shaft portion 401. However, in order to suppress power consumption due to unnecessary lighting, a switch may be provided so that thelighting device 200 can be turned on and off arbitrarily.
[0066]
As the reflective liquid crystal display device (hereinafter, abbreviated as a liquid crystal display device) 100, an active matrix liquid crystal display device using a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) or a multiplex drive liquid crystal display device is used. Can do.
[0067]
The display mode modulates the polarization state of TN (Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic), ECB (Electrically Controlled Birefringence), VA (Vertical Aligned), HAN (Hybrid Aligned Nematic), etc. And a display mode in which light absorption is controlled by a dichroic dye, such as a GH (Guest Host) type. Furthermore, as a display mode for modulating the polarization state, two polarizing plates are used, a type with an external reflection part, and a single polarizing plate type with a built-in reflection part to display with one polarizing plate. Can do.
[0068]
Here, first, a case of a monochrome liquid crystal display device using the STN mode using two polarizing plates will be described, but the present invention is not limited to this.
[0069]
With the above-described configuration, the display device of the present invention is configured such that the main luminous flux of the illumination light from the illumination device is incident on the liquid crystal display device from a predetermined direction inclined from the direction perpendicular to the display surface, that is, an oblique direction. The For this reason, the liquid crystal display device according to the present invention is configured to obtain a high reflectance and a higher contrast ratio with respect to light emitted from the illumination device and incident on the display surface from a predetermined oblique direction. It is necessary from the aspect of.
[0070]
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquidcrystal display device 100 of FIG. The liquidcrystal display device 100 includes animage forming unit 101 and areflection unit 190 disposed on the back surface thereof.
[0071]
Theimage forming unit 101 is composed of a firsttransparent substrate 110 and a secondtransparent substrate 120 made of an insulating transparent substrate, and these two substrates are bonded to each other via a spacer such as a bead. Aliquid crystal layer 130 sealed and sealed in a gap between two substrates formed by sealing, aretardation plate 160 and apolarizing plate 170 stacked on the firsttransparent substrate 110, and a second transparent substrate It is comprised from thepolarizing plate 180 arrange | positioned on the back surface.
[0072]
Here, in the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment and thedevice 1 including the same, theillumination device 200 is placed in a predetermined position in front of the liquidcrystal display device 100 and excluding the portion directly above the display surface. It arrange | positions and it comprises so that a display surface may be illuminated from the direction which shifted | deviated from the display surface perpendicular direction, ie, an oblique direction.
[0073]
Accordingly, thereflection unit 190 of the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment has a function of reflecting theillumination light 800 from theillumination device 200 incident on the liquidcrystal display device 100 obliquely in the direction of theobserver 700. This is very important.
[0074]
At this time, if theillumination device 200 and the liquidcrystal display device 100 are sufficiently separated, it is relatively easy to uniformly illuminate the display surface of the liquidcrystal display device 100.
[0075]
However, in the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment and thedevice 1 including the same, theillumination device 200 is provided in themain body 300, so that a sufficient distance is ensured between theillumination device 200 and the liquidcrystal display device 100. Difficult to do. For this reason, the intensity of the illumination light from theillumination device 200 and the light incident angle differ for each position of the display surface of the liquidcrystal display device 100, and it is difficult to uniformly illuminate the display surface.
[0076]
Therefore, thereflection unit 190 of the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment has directivity that reflects light emitted from theillumination device 200 and incident on the display surface from a predetermined oblique direction toward the viewer. The directivity is optimized in accordance with the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface to obtain a uniform display within the display surface.
[0077]
In this embodiment, the function of reflectingillumination light 800 obliquely incident on the display surface of the liquidcrystal display device 100 from theillumination device 200 in the direction of theobserver 700 is an asymmetric triangular groove inclined with respect to the display surface. This is realized by a reflectingportion 190 composed of a specular reflecting surface 191 (hereinafter referred to as a minute inclined reflecting surface 191) having a plurality of (column) -like microstructures and alight diffusion layer 192.
[0078]
The inclination angle α (hereinafter referred to as the minute inclination angle α) of the minute inclinedreflection surface 191 is set to an angle at which the main light flux of the illumination light is reflected in the direction of theobserver 700. Here, in view of the fact that theobserver 700 usually observes the display of the liquidcrystal display device 100 in the direction perpendicular to the display surface or in the vicinity thereof, theillumination light 800 obliquely incident on the display surface is directed in the direction perpendicular to the display surface. It was configured to reflect.
[0079]
As described above, in the present embodiment, theillumination device 200 acts as a surface light source that is longer than the horizontal width of the display surface of the liquidcrystal display device 100, and the incident angle of the illumination light in the horizontal direction of the liquid crystal display device display surface. Therefore, the directivity of thereflective portion 190 is not given to the right and left directions of the display surface. That is, the fine triangular groove structure forming the minute inclinedreflection surface 191 is configured such that the longitudinal direction thereof is parallel to the horizontal direction of the display surface, thereby giving special directivity in the vertical direction of the display unit.
[0080]
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the incident angle of the illumination light on the display surface and the minute inclination angle α. Here, the minute inclination angle α is a fine inclined reflection surface which is an effective reflection surface among two fine reflection surfaces forming an asymmetric triangular groove inclined with respect to the display surface, and is a surface parallel to the display surface. Is an angle.
[0081]
The refractive index of the outside world (air) is n₁ The refractive index of thelight diffusion layer 192 covering thespecular reflection surface 191 is n₂ And the incident angle of the illumination light on the display surface is θ₁ As a result, the slight inclination angle α is approximately
α = (sin^-1 (Sinθ₁ ・ N₁ / n₂ )) / 2 ... (Equation 1)
And it is sufficient.
[0082]
FIG. 7 is a side view of the portable information device of FIG. As shown in FIG. 7, since the incident angle of the main light beam of theillumination light 800 incident on the upper part of the display surface of the liquidcrystal display device 100 is about 35 °, a slight inclination of thespecular reflection surface 191 of thereflection unit 190 corresponding to the upper part of the display surface. The angle α is 11 °, and the incident angle of the main luminous flux of the illumination light incident on the lower portion of the display surface is about 63 °. Therefore, the minute inclination angle α of thespecular reflection surface 191 of the reflectingportion 190 corresponding to the lower portion of the display surface is 18 °. did. Further, from the upper part to the lower part of the display surface, the minute inclination angle α of thespecular reflection surface 191 of thereflection unit 190 is continuously increased from 11 ° to 18 ° so that the illumination light is reflected in the direction perpendicular to the display surface.
[0083]
In addition, the angle β, that is, the angle (see FIG. 6) that the surface that becomes the ineffective reflecting surface out of the minute inclined reflecting surface 191 (see FIG. 6) is larger than the incident angle of the illumination light reaching thespecular reflecting surface 191. When it becomes larger, a shadow is generated on thespecular reflection surface 191, and when it becomes smaller, the light component that is not reflected to the viewer side increases and the brightness of the display decreases.
[0084]
Therefore, it is desirable that the angle β is substantially the same as the angle of the main luminous flux of the illumination light reaching thespecular reflection surface 191.
β = sin^-1 (Sinθ₁ ・ N₁ / n₂ ) ……… (Equation 2)
It was.
[0085]
Further, the pitch P of the minute triangular grooves constituting the minute inclined reflectingsurface 191 was set to 30 μm (see FIG. 6).
[0086]
The minute inclined reflectingsurface 191 was created as follows. First, a die having a minute inclined reflecting surface made of a triangular groove constituting a minute inclined portion is created by machining. Next, the minute inclined reflecting surface is transferred to a thermosetting resin using this mold, and a highly inclined metal film such as aluminum or silver is deposited on the surface to form the minute inclined reflecting surface.
[0087]
Thelight diffusion layer 192 prevents the illumination device image from being formed on thespecular reflection surface 191 and is visually recognized, prevents coloration due to interference on the minute inclinedreflection surface 191 that is a regular pattern, and diffuses reflected light. It functions as a characteristic (gain) adjusting means.
[0088]
Thelight diffusion layer 192 was prepared as follows. First, a bisphenol A type epoxy resin (EP827, epoxy equivalent 180) is mixed at 50 by weight and methylhexahydrophthalic anhydride (NH8210, acid equivalent 162) is mixed at 50 by weight to obtain a transparent medium. Next, a small amount of 2-ethyl-4methylimidazole as a curing agent is added to the transparent medium, and 20 transparent bodies having an average particle diameter of 7 μm made of polymethyl methacrylate (PMMA) are mixed in an average weight ratio. After coating on the inclined reflectingsurface 191 and further laminating apolarizing plate 180 to a film thickness of about 30 μm, it was cured by heating (at about 100 ° C. for 2 hours).
[0089]
Since the refractive index difference between thepolarizing plate 180 and thelight diffusing layer 192 is small, the interface reflection between thepolarizing plate 180 and the reflectingportion 190 is thereby reduced.
[0090]
Here, the refractive index of thetransparent medium 194 made of EP827 and NH8210 is 1.53, and the refractive index of thetransparent particles 193 made of PMMA dispersed in the transparent medium is 1.49. It functions as a light scattering means due to the refractive difference.
[0091]
Therefore, the light scattering property can be changed by changing the mixing ratio of thetransparent particles 193 dispersed in thetransparent medium 194, and the diffusibility of the reflected light can be changed. That is, if the mixing ratio of thetransparent particles 193 with respect to thetransparent medium 194 is increased, the diffusibility is improved, the amount of light in the regular reflection direction on the minute inclined reflectingsurface 191 is reduced, and if the mixing ratio of thetransparent particles 193 is reduced, the minute inclined reflecting surface. The amount of light in the regular reflection direction at 191 increases.
[0092]
Here, in the present embodiment, the display surface of the liquidcrystal display device 100 has a different distance from theillumination device 200 for each position. That is, since the distance from thelighting device 200 is long at the lower part of the display surface and short at the upper part of the display surface, the intensity of illumination light from the lighting device increases continuously from the lower part of the display surface toward the upper part of the display surface.
[0093]
Therefore, in the present embodiment, thelight diffusion layer 192 corresponding to the upper part of the display surface of the liquidcrystal display device 100 is mixed with 22transparent particles 193 by weight, and the mixing ratio is continuously reduced toward the lower part of the display surface. In thediffusion layer 192 corresponding to the lower part of the display surface, 18transparent particles 193 were mixed in a weight ratio.
[0094]
According to thereflection unit 190 configured as described above, the diffusibility of thelight diffusion layer 192 is continuously increased in the upper part of the display surface where the illumination light is strong, compared to the lower part of the display surface where the illumination light is weak. Since the reflection component also decreases continuously, a uniform brightness display (reflected light) can be obtained for the observer.
[0095]
Next, theimage forming unit 101 of the liquidcrystal display device 100 will be described.
As the firsttransparent substrate 110 and the secondtransparent substrate 120, a transparent and flat optically isotropic substrate such as glass or a polymer film can be used. Here, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as both transparent substrates, and stripedtransparent electrodes 113 and 121 made of ITO (indium tin oxide) were patterned on the respective surfaces. Further, a polyimide alignment film LQ-1800 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is applied as thealignment films 112 and 122 to the display area on the transparent electrode forming surface side of both transparent substrates so that the thickness is about 500 mm, and surface treatment is performed by a rubbing method. Went.
[0096]
The twotransparent substrates 110 and 120 are arranged so as to face each other so that thetransparent electrodes 113 and thetransparent electrodes 121 patterned in a stripe form are arranged in a matrix, and a matrix pixel portion is formed at the intersection thereof to form a simple matrix. It was configured to function as a liquid crystal display device of the type.
[0097]
Thetransparent electrode 113 and thetransparent electrode 121 are connected to a driver IC provided in themain body unit 300 or thelid unit 500 so that a voltage corresponding to image information can be selectively applied to each pixel unit.
[0098]
The gap between the two transparent substrates bonded together was formed by a bead spacer made of divinylbenzene distributed between the transparent substrates. At this time, the gap was 5.7 μm.
[0099]
A liquid crystal layer is sealed between two transparent substrates by sealing and sealing a liquid crystal composition in which a small amount of a chiral agent S-811 (Merck) is added to nematic liquid crystal MJ63928 (Merck) having positive dielectric anisotropy. 130 was constructed. In this case, Δnd of theliquid crystal layer 130 was 0.83 μm. Here, Δn is the birefringence of the liquid crystal, and d is the thickness of the liquid crystal layer.
[0100]
The liquid crystal molecules of theliquid crystal layer 130 were configured to be twisted about 240 degrees between the transparent substrates by the surface treatment performed on thealignment films 112 and 122. The pretilt angle at this time was about 4 degrees.
[0101]
As thepolarizing plates 170 and 180, those obtained by applying a protective layer of triacetyl cellulose on both surfaces of a film provided with a polarizing function by absorbing iodine in stretched polyvinyl alcohol. Thephase difference plate 160 and the secondtransparent substrate 120 were bonded to each other with an acrylic adhesive so that the refractive index difference in each layer was reduced.
[0102]
As theretardation plate 160, for example, a uniaxially stretched polymer film such as polycarbonate, polysulfone, or polyvinyl alcohol can be used. Here, a retardation plate made of polycarbonate having a Δnd of 0.63 μm at a wavelength of 550 nm was used. Here, Δn is the birefringence of the retardation plate, and d is the thickness of the retardation plate.
[0103]
The slow axis of thephase difference plate 160, the absorption axis of linearly polarized light of thepolarizing plate 170 and thepolarizing plate 180, and the alignment axis of the liquid crystal molecules emit illumination light that is emitted from theillumination device 200 and obliquely enters the liquidcrystal display device 100. It is necessary to establish conditions that allow efficient use.
[0104]
In the present embodiment, the liquidcrystal display device 100 is configured under the following conditions.
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration conditions of the liquidcrystal display device 100 of FIG. 1, and is a diagram illustrating the directions of the axes of each part of the liquid crystal display device as viewed from the observer.
[0105]
FIG. 9 is an explanatory diagram of the definitions of the azimuth angle φ and the elevation angle ζ in this specification. As shown in FIG. 9, in this specification, the azimuth angle φ is defined on the left-right axis of the display surface of the liquid crystal display device, with the 3 o'clock position of the timepiece defined as 0 ° and counterclockwise. Further, the elevation angle ζ is defined as an inclination angle with respect to the vertical line of the display surface of the liquid crystal display device.
[0106]
As shown in FIG. 8, in the liquidcrystal display device 100, the azimuth of the absorption axis of thepolarizing plate 170 is 255 °, the azimuth of the slow axis of theretardation plate 160 is 185 °, and the orientation of the liquid crystal alignment axis on thetransparent substrate 110 side. The angle was 105 °, the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on thetransparent substrate 120 side was 165 °, and the azimuth angle of the absorption axis of thepolarizing plate 180 was 120 °.
[0107]
Of the illumination light incident on the liquidcrystal display device 100 having this configuration, linearly polarized light transmitted through thepolarizing plate 170 passes through theretardation plate 160 and theliquid crystal layer 130 and enters thepolarizing plate 180. At this time, the polarization state of the light transmitted through theliquid crystal layer 130 can be changed by a voltage applied to theliquid crystal layer 130.
[0108]
For this reason, a voltage corresponding to the image information is applied to thetransparent electrode 113 and thetransparent electrode 121, and a voltage is applied to theliquid crystal layer 130 to change the polarization state of light passing through theliquid crystal layer 130. An optical image can be formed by controlling the amount of transmitted light.
[0109]
Further, the light incident on the liquidcrystal display device 100 and transmitted through thepolarizing plate 180 is reflected by thereflection unit 190, passes through thepolarizing plate 180, theliquid crystal layer 130, and theretardation plate 160 again and enters thepolarizing plate 170. . Also at this time, the amount of light transmitted through thepolarizing plate 170 is controlled by the voltage applied to theliquid crystal layer 130, and an optical image is formed.
[0110]
With this configuration, the liquidcrystal display device 100 can obtain normally open characteristics. The normally open characteristic is a characteristic in which the transmittance is high when the voltage applied to the liquid crystal layer is small, and the transmittance decreases when the voltage is increased.
[0111]
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the light incident angle and the transmittance of theimage forming unit 101 of the liquidcrystal display device 100 configured as described above in the case of bright display and dark display. As for the light incident angle, a positive angle represents an elevation angle at an azimuth angle of 90 °, and a negative angle represents an elevation angle at an azimuth angle of 270 °.
[0112]
In the present embodiment, the illumination light from theillumination device 200 is incident on the liquidcrystal display device 100 from above, that is, from the direction of the azimuth angle of 90 °. This corresponds to the light incident angle of illumination light.
[0113]
As shown in the figure, theimage forming unit 101 of the liquidcrystal display device 100 does not significantly reduce the transmittance of the bright display even when light is incident from an oblique direction, and a bright display can be obtained.
[0114]
Further, in the case of dark display, a low transmittance is obtained with respect to light that is perpendicularly incident on theimage forming unit 101 of the liquidcrystal display device 100, and a sufficient dark display is obtained. Rate is obtained.
[0115]
This characteristic is effective in suppressing the occurrence of “shadows in the dark display portion” which is a concern when the illumination light from theillumination device 200 is obliquely incident on the liquidcrystal display device 100 like thedevice 1 of the present invention.
[0116]
Here, “the shadow of the dark display portion” will be described with reference to the drawings.
FIG. 11 is an explanatory diagram of “shadow of dark display portion”. Considering the case where the dark display pixel portion and the bright display pixel portion are adjacent to each other, theillumination light 800 is obliquely incident on the liquidcrystal display device 100, so that the shadow of the dark display pixel portion is directly below the adjacent bright display pixel portion. It occurs in thereflection part 190 of the. This shadow is generated because the thickness of thetransparent substrate 120 and thepolarizing plate 180, that is, the distance between theliquid crystal layer 130 and the reflectingportion 190 is long. Since thereflection unit 190 reflects the illumination light incident obliquely to theviewer 700 in the direction of theobserver 700, the shadow of the adjacent dark display pixel unit is reflected in the display of the bright display pixel unit, so-called “shadow of the dark display unit”. Occurs and the image quality is significantly reduced.
[0117]
In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, the light emitted from theillumination device 200 and obliquely incident on the liquidcrystal display device 100 has a high transmittance even in the dark display pixel portion, and shadows appear. Since it is difficult to do so, there is an effect that the occurrence of “shadow in the dark display portion” is suppressed.
[0118]
As described above, in the present embodiment, theillumination device 200 including the light emitting unit at a position in front of the liquidcrystal display device 100 as an auxiliary illumination device and at a position away from the display surface is movably provided. The display surface of the liquidcrystal display device 100 is illuminated from a position that does not get in the way when the user observes the display unit. That is, the illuminatingdevice 200 is configured to illuminate the display surface from an oblique direction shifted from the normal direction of the display surface at a position excluding the upper portion of the liquidcrystal display device 100.
[0119]
For this reason, since a complicated optical system that causes light loss such as a light guide is not required unlike the light guide type front illumination device, efficient illumination can be performed. Further, since an additional member such as a light guide is not disposed on the display surface of the liquid crystal display device, problems specific to the light guide type front illumination device such as display deterioration due to the additional member and parallax when using the touch panel can be avoided.
[0120]
In the projection type front illumination device, the intensity of illumination light and the incident angle of illumination light differ depending on the position of the display surface, and it is difficult to obtain a display with uniform brightness within the display surface.
[0121]
However, thereflection unit 190 of the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment optimizes the reflection angle and directivity according to the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface to obtain a predetermined value. Since the illumination light from the illuminatingdevice 200 disposed at the position is configured to be uniformly reflected toward the observer side, it is approximately twice as bright as the case where thereflection unit 190 is a conventional diffuse reflector, and the in-plane is uniform. A high-quality display was obtained.
[0122]
Further, as illustrated in FIG. 7, the direction of the specularly reflected light 1000 at the interface such as the surface of the liquidcrystal display device 100 and the direction of theimage light 900 are different, so that the image of theillumination device 200 is observed and the image quality deteriorates. There is also an effect that there is nothing.
[0123]
Furthermore, the liquidcrystal display device 100 selects a display mode that has a high reflectance with respect to illumination light that is emitted from an illumination device arranged at a predetermined position and is incident obliquely, so that higher quality image quality can be obtained. There is also an effect.
[0124]
Furthermore, as described in the present embodiment, the following effects can be obtained by arranging theillumination device 200 so as to be disposed on the liquidcrystal display device 100.
[0125]
The liquidcrystal display device 100 can be used only with outside light without using thelighting device 200 in an environment where the surroundings are bright. At this time, most of the external light enters from above the liquidcrystal display device 100. In particular, as in this embodiment, in a device having a keyboard, external light is rarely incident from below the liquidcrystal display device 100, and most of the external light enters from above the liquidcrystal display device 100.
[0126]
Accordingly, the arrangement position of thelighting device 200 when the lighting device is used is the upper portion of the liquidcrystal display device 100, and the liquid crystal is used when the lighting device is not used by configuring thereflection unit 190 having a directional reflection function corresponding to light incident from above. Since external light incident from above thedisplay device 100 can be efficiently reflected to the viewer side, there is an effect that a brighter image can be obtained.
[0127]
Further, when working in the dark, as illustrated in FIG. 7, the light regularly reflected by the surface of the liquidcrystal display device 100 among the illumination light from theillumination device 200 arranged at the top illuminates the keyboard and the hand. In other words, there is an effect that workability is improved.
[0128]
Furthermore, thedevice 1 including thelighting device 200 and the liquidcrystal display device 100 can display the display only with outside light without using thelighting device 200 included in thedevice 1 in a bright environment. When it is dark, good visibility can be secured by using thelighting device 200 provided in thedevice 1.
[0129]
For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using thelighting device 200 only when necessary.
[0130]
In the above embodiment, the case of a liquid crystal display device for monochrome display has been described. However, a micro color filter corresponding to the three primary colors of red, green, and blue is formed on either thetransparent substrate 110 or thetransparent substrate 120. Thus, color display may be performed.
[0131]
For example, a striped color filter extending in the vertical direction is formed on thetransparent substrate 110, and a transparent electrode made of ITO is formed at a position corresponding to the color filter via the overcoat layer. At this time, a black matrix may be formed at positions corresponding to the pixels of the color filter.
[0132]
Here, when the illuminatingdevice 200 is provided above the liquidcrystal display device 100 as in the above embodiment, the main luminous flux of the illuminating light from the illuminatingdevice 200 is incident from an azimuth angle of 90 ° with a predetermined elevation angle. Therefore, as shown in FIG. 12, the longitudinal direction of the minute triangular groove structure forming the minutely inclined reflecting surface of the reflecting portion (hereinafter referred to as the longitudinal direction of the minutely inclined reflecting surface) is configured to be parallel to the horizontal direction of the display surface. The On the other hand, it is important for the striped color filter to have its longitudinal direction parallel to the direction perpendicular to the longitudinal direction of the minute inclined reflecting surface, that is, the vertical direction of the display surface.
[0133]
This is because if the longitudinal direction of the striped color filter is the left-right direction, or if the color filter is a delta arrangement, the color filter color is different between adjacent pixels in the up-down direction, so that the predetermined direction from the direction of 90 ° azimuth. This is because part of the light incident and reflected obliquely at an elevation angle is absorbed and passes through the color filters of different colors in the outward path, making it impossible to use the light effectively.
[0134]
That is, it is important from the viewpoint of efficiency that the color filters are continuously formed in a direction parallel to the direction of the main light flux of the illumination light from theillumination device 200.
[0135]
By the way, in the said embodiment, it comprised so that the longitudinal direction of a minute inclination reflective surface might become parallel to the display surface left-right direction. This is because, in view of the fact that theobserver 700 usually observes the display of the liquidcrystal display device 100 in the direction perpendicular to the display surface or in the vicinity thereof, the illumination light incident obliquely on the display surface is reflected in the direction perpendicular to the display surface. This is because of the configuration.
[0136]
However, when the size of the liquidcrystal display device 100 is increased, the periphery of the display surface appears dark to theviewer 700 in the configuration in which the illumination light is reflected in the direction perpendicular to the display surface. In this case, as illustrated in FIG. 13, the fine triangular groove structure constituting the minute inclined reflecting surface is curved instead of linear, and the illumination light incident from a predetermined direction is reflected toward theviewer 700. By providing the reflecting part with a directivity that condenses light, the peripheral part may be bright and uniform.
[0137]
Further, in this embodiment, by forming a light diffusion layer on the minute inclined reflecting surface, it is possible to prevent the image of the lighting device from being visually recognized, to prevent coloring due to interference, and to adjust the diffusibility of reflected light. Although the present invention has been carried out, the present invention is not limited to this, and light diffusibility may be imparted by forming a diffusing portion consisting of minute uneven portions on a minute inclined reflecting surface, or A forward scattering film may be disposed on the upper layer of the first transparent substrate.
[0138]
Next, a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention will be described.
[0139]
FIG. 14 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention. The present embodiment has the same configuration as that of the above-described embodiment except that a hologram is used for thereflection unit 190. Therefore, detailed description of the parts common to the above embodiment is omitted, and the changed parts are described in detail.
[0140]
As described above, one of the main points of the present invention is to have thereflection unit 190 that uniformly reflects the illumination light incident obliquely from the illumination device in the direction of the observer. In the present embodiment, this is realized by a hologram. That is, a hologram reflector that diffracts and reflects illumination light incident from an oblique direction toward theobserver 700 is used as thereflector 190.
[0141]
Thereflection unit 190 includes ahologram 1110 and areflection plate 1120.
[0142]
Thehologram 1110 is emitted from the illuminating device, and in order to allow theobserver 700 to obtain uniform reflected light 800 from the entire display surface with respect to theillumination light 800 that is incident at different angles for each position of the display surface, A hologram created so that diffraction reflection occurs at different angles at positions is used.
[0143]
Thehologram 1110 is preferably a volume phase type hologram in that high diffraction efficiency can be obtained. The hologram can be created by using a known technique for recording by two-beam interference. For example, the methods described in JP-A-9-138396 and JP-A-9-152586 can be used. Alternatively, a CGH (Computer Generated Hologram) may be used in which a desired hologram pattern is calculated by a computer and drawn and produced by an electron beam or the like.
[0144]
As the hologram material, it is desirable to use an acrylic photopolymer in terms of durability.
[0145]
In order to support full color display, the center diffraction wavelength of the hologram may be set to correspond to the three primary colors. For example, as a light source, He-Ne laser (633 nm) for red, Ar + Dye laser (570 nm) for green, and blue For this, a hologram produced by exposure using an Ar laser (458 nm) may be used. At this time, a plurality of holograms individually exposed at each wavelength may be stacked and used, but a single sheet subjected to multiple exposure at a plurality of wavelengths may be used.
[0146]
The hologram thus produced causes diffraction reflection with respect to light incident at a design angle, but substantially transmits without incident diffraction reflection with respect to light incident at an angle different from the design angle. For this reason, it is preferable to arrange areflection plate 1120 on the back surface of thehologram 1110 so that light transmitted through thehologram 1110 is also used.
[0147]
As thereflection plate 1120, it is preferable to use a reflection plate in which aluminum or silver is vapor-deposited on a polyester film and the surface is somewhat roughened to impart diffusibility.
[0148]
Also in the present embodiment, similar to the above embodiment, thereflection unit 190 of the liquidcrystal display device 100 changes the reflection angle and directivity to the light incident angle and intensity of illumination light at each position on the display surface. Accordingly, theillumination light 800 emitted from the illuminating device arranged at a predetermined position and obliquely incident on the display surface is configured to be uniformly reflected to the viewer side, so that the in-plane uniformity is bright. There is an effect that a high display can be obtained.
[0149]
At this time, since the direction of the regular reflection light 1000 on the surface of the liquidcrystal display device 100 and the direction of theimage light 900 are different, there is an effect that the image of the illumination device is observed and the image quality is not deteriorated.
[0150]
FIG. 15 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention. Since the present embodiment has the same configuration as that of the above-described embodiment except for the configuration of the liquidcrystal display device 100, detailed description of the same portions as those of the above-described embodiment will be omitted, and the liquidcrystal display device 100 will be described in detail. I will state.
[0151]
The liquidcrystal display device 100 of the present embodiment is a single polarizing plate type STN type liquid crystal display device with a built-in reflection portion.
[0152]
The present liquidcrystal display device 100 includes a transparent substrate 2040, areflective substrate 2200 having areflective portion 2211, and two substrates formed by sticking these two substrates together through spacers such as beads and sealing them with a frame-shaped sealing material. Aliquid crystal layer 2080 sealed and sealed in a gap between the two substrates, and tworetardation plates 2030, aretardation plate 2020, and apolarizing plate 2010 stacked on the transparent substrate 2040.
[0153]
Here, as described above, in the liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment and thedevice 1 including the same, theillumination device 200 is disposed at a predetermined position different from the portion directly above the liquid crystal display device display unit. The light 800 is configured to enter the liquid crystal display device obliquely.
[0154]
Therefore, thereflection unit 2211 of the liquidcrystal display device 100 has a directional reflection function of reflecting theillumination light 800 incident on the liquidcrystal display device 100 obliquely toward theobserver 700. Further, the directivity of reflection at the reflectingportion 2211 is optimized according to the light incident angle and intensity of theillumination light 800 at each position on the display surface so that uniform brightness can be obtained within the display surface. It is important to.
[0155]
In this embodiment, the function of reflecting theillumination light 800 that is obliquely incident on the display surface of the liquidcrystal display device 100 from the illumination device toward theviewer 700 is inclined with respect to the display surface formed on thereflective substrate 2200. This is realized by a reflectingportion 2211 composed of a mirror reflecting surface 2210 (hereinafter referred to as a minute inclined reflecting surface 2210) having a plurality of asymmetric triangular groove-like microstructures and a light diffusion layer 2221.
[0156]
The configuration of the minute inclined reflecting surface 2210 may be basically the same as that of the above-described embodiment described with reference to FIGS. That is, the minute inclination angle α is set to an angle at which the main light flux of theillumination light 800 is reflected in the direction of theobserver 700 as in the above embodiment. Here, in view of the fact that theobserver 700 usually observes the display of the liquidcrystal display device 100 in the direction perpendicular to the display surface or in the vicinity thereof, theillumination light 800 incident obliquely on the display surface is reflected in the direction perpendicular to the display surface. Configured to do.
[0157]
Further, as described above, in the present embodiment,lighting device 200 acts as a surface light source that is longer than the horizontal width of the display surface of liquidcrystal display device 100, and the incident angle of the illumination light with respect to the horizontal direction of the liquid crystal display device display surface. Therefore, thereflective portion 2211 does not give any particular directivity in the left-right direction of the display surface, and the fine triangular groove-like structure forming the minute inclined reflective surface 2210 displays its longitudinal direction. By configuring it to be parallel to the horizontal direction of the surface, exceptional directivity is given to the vertical direction of the display surface.
[0158]
The minute inclination angle α may be a value approximately calculated from the equation (Equation 1), and theillumination light 800 is reflected from the upper surface to the lower surface so that theillumination light 800 is reflected in the direction perpendicular to the display surface at any position on the display surface. The value of the minute inclination angle was continuously changed over time. Further, the angle β of the minute inclined reflecting surface 2210 is also a value calculated by the equation (Equation 2), and the pitch P of minute triangular grooves constituting the minute inclined reflecting surface 2210 is 30 μm.
[0159]
The minute inclined reflective surface 2210 is formed on thereflective substrate 2200 as follows.
First, a die having a minute inclined reflecting surface made of a triangular groove constituting a minute inclined portion is created by machining. Next, a thermosetting resin is formed on areflective substrate 2200 made of a flat insulating substrate such as glass or a polymer film, and a minute inclined reflective surface is transferred and cured thereon using a mold. Next, a highly inclined metal surface such as aluminum or silver is vapor-deposited on the surface of the thermosetting resin onto which the minute inclined reflecting surface is transferred to form the minute inclined reflecting surface.
[0160]
In this embodiment, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is used as thereflective substrate 2200, and silver is vapor-deposited on the surface of a thermosetting resin that is cured by transferring the shape of the fine inclined reflective surface. Got.
[0161]
A light diffusion layer 2210 is further formed on the minute inclined reflecting surface 2210. The light diffusing layer 2210 is used as a means for preventing an image of the illumination device from being formed on the minute inclined reflecting surface 2210 and preventing coloration due to interference on the minute inclined reflecting surface 2210 and adjusting the diffusibility of reflected light. It functions.
[0162]
The light diffusion layer 2210 may be formed in the same manner as the above embodiment described with reference to FIG. At this time, the light diffusion layer 2210 corresponding to the upper part of the display unit of the liquidcrystal display device 100 has slightly moretransparent particles 2220 mixed with the transparent medium 2230 for the following reasons, and the mixing ratio is continuously reduced toward the lower part of the display unit. It is preferable that the light diffusivity is continuously increased from the lower part to the upper part of the display unit by reducing the above.
[0163]
That is, in the device including the liquidcrystal display device 100, the illumination device is disposed on the upper part of the liquidcrystal display device 100. Therefore, the intensity of the illumination light is higher at the upper part of the display surface of the liquidcrystal display device 100 than at the lower part.
[0164]
For this reason, if the light diffusibility of the light diffusion layer 2221 is continuously increased from the lower part of the display surface toward the upper part of the display surface, the regular reflection component at the minute inclined reflective surface 2210 continues from the lower part of the display surface to the upper part of the display surface. Therefore, theviewer 800 can obtain reflected light with uniform brightness.
[0165]
The light diffusion layer 2221 was prepared as follows. A transparent medium 2220 having an average particle diameter of 4 μm made of polystyrene is mixed in an average weight ratio with a transparent medium to which a small amount of a curing agent is added, and this is applied to the minute inclined reflecting surface 2210 so as to have a thickness of about 9 μm. And cured.
[0166]
At this time, since the refractive index of the transparent medium 2230 is 1.53 and the refractive index of thetransparent particles 2220 is 1.59, the light diffusion layer 2221 functions as a light scattering means due to this refractive difference.
[0167]
In the present embodiment, the light diffusion layer 2221 corresponding to the upper part of the display surface is mixed with 12transparent particles 2220 in a weight ratio, and the mixing ratio is continuously reduced toward the lower part of the display part. The corresponding light diffusion layer 2221 was mixed with 8transparent particles 2220 in a weight ratio.
[0168]
An insulatinglayer 2300 is formed on the light diffusion layer 2221 of thereflective portion 2211. At this time, in the STN display mode, the variation in the thickness of the liquid crystal layer is likely to cause display unevenness, and thus the insulatinglayer 2300 needs to have a function of flattening the unevenness of thereflective portion 2211.
[0169]
Therefore, as the insulatinglayer 2300, an organic material such as an acrylic resin, a cardo resin, a benzocyclobutene resin, or a polyimide resin that can be formed by a spin coating method or the like and can easily flatten the uneven portion is used. Is desirable. When higher flatness is required, an inorganic insulating film such as silicon oxide or silicon nitride is further formed on the organic material film, and this surface is further planarized by surface polishing such as CMP (Chemical Mechanical Polishing). It may be.
[0170]
A stripedtransparent electrode 2100 made of ITO is patterned on the planarized insulatinglayer 2300. Further, apolyimide alignment film 2090 is applied over the entire surface corresponding to the display surface, and surface treatment is performed by a rubbing method.
[0171]
On the other hand, as the transparent substrate 2040, an optically isotropic flat substrate such as glass or a polymer film can be used.
[0172]
Here, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was used as the transparent substrate 2040, and amicro color filter 2050 was formed on the surface thereof. A stripedtransparent electrode 2070 made of ITO is formed on an upper layer of thecolor filter 2050 through an overcoat layer (not shown), and apolyimide alignment film 2060 is applied to the entire surface corresponding to the display surface. Surface treatment was performed by a rubbing method.
[0173]
Thecolor filter 2070 is configured by alternately and repeatedly arranging three types of stripe-shaped color filters each having a transmission spectrum corresponding to the three primary colors of red, green, and blue. The direction of the stripe is relative to the display surface for the following reason. And the vertical direction.
[0174]
In the case where theillumination device 200 is provided above the liquidcrystal display device 100 as in the present embodiment, the main luminous flux of the illumination light from theillumination device 200 is incident obliquely with a predetermined elevation angle from an azimuth angle of 90 °. If the color filters of adjacent pixels in the vertical direction have different colors, a part of the light that is incident on the liquidcrystal display device 100 and is reflected passes through the color filters of different colors in the forward path. In this case, the light passing through the color filters of different colors is almost absorbed and cannot be used effectively, so it becomes dark.
[0175]
Therefore, the color filter is formed continuously in a direction parallel to the azimuth angle of the main light flux of the illumination light from the illuminatingdevice 200, and passes through the color filter of the same color in the forward path. The absorption of light by the filter was reduced.
[0176]
A higher contrast ratio may be realized by forming a black matrix at positions corresponding to the pixels of the color filter to suppress leakage light from the pixels.
[0177]
In addition, the peak wavelength of the emission spectrum of the light source of thelighting device 200 may be matched with the transmission spectrum of the color filter so as to reduce light absorption by the color filter.
[0178]
The transparent substrate 2040 and thereflective substrate 2200 are arranged to face each other so that thetransparent electrodes 2070 and thetransparent electrodes 2100 patterned in a stripe shape are arranged in a matrix, and a matrix pixel portion is formed at an intersection between thetransparent electrodes 2070 and thereflective substrate 2200. The liquid crystal display device is configured to function.
[0179]
Thetransparent electrode 2070 and thetransparent electrode 2100 are connected to a driver IC provided in themain body unit 300 or thelid unit 500 and configured to selectively apply a voltage corresponding to image information to each pixel unit.
[0180]
A gap is formed between the two transparent substrates bonded together by bead spacers distributed between the transparent substrates. Aliquid crystal layer 2080 was formed by sealing and sealing a liquid crystal composition in which a small amount of a chiral agent was added to nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy in the gap between two transparent substrates. In this case, Δnd of theliquid crystal layer 2080 was 0.81 μm.
[0181]
The liquid crystal molecules of theliquid crystal layer 2080 were configured to be twisted about 240 degrees between the transparent substrates by the surface treatment performed on thealignment films 2060 and 2090.
[0182]
As thepolarizing plate 2010, a film obtained by applying a protective layer of triacetyl cellulose on both surfaces of a film obtained by absorbing iodine in stretched polyvinyl alcohol and imparting a polarizing function was used.
[0183]
As theretardation film 2020 and theretardation film 2030, for example, a uniaxially stretched polymer film such as polycarbonate, polysulfone, or polyvinyl alcohol can be used. Here, a phase difference plate made of polycarbonate having Δnd of 0.43 μm was used as thephase difference plate 2020, and a phase difference plate made of polycarbonate having Δnd of 0.19 μm was used as thephase difference plate 2030.
[0184]
Thepolarizing plate 2010, theretardation plate 2020, theretardation plate 2030, and the transparent substrate 2040 were bonded to each other by an acrylic adhesive so as to be optically coupled.
[0185]
FIG. 16 is a diagram for explaining the configuration conditions of the liquidcrystal display device 100 of FIG. 15, and shows the directions of the axes of the respective parts of the liquid crystal display device when viewed from the observer's direction.
[0186]
As shown in FIG. 16, in the liquidcrystal display device 100 of this embodiment, the azimuth angle of the absorption axis of thepolarizing plate 2010 is 40 °, the azimuth angle of the slow axis of theretardation plate 2020 is 110 °, and theretardation plate 2030. The azimuth angle of the slow axis was 80 °, the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on the transparent substrate 2040 side was 330 °, and the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on thereflective substrate 2200 side was 30 °.
[0187]
With this configuration, the liquidcrystal display device 100 can obtain normally closed characteristics. The normally closed characteristic is a characteristic in which dark display occurs when the voltage applied to the liquid crystal layer is small, and bright display occurs when the voltage is increased, and the decrease in contrast ratio for light incident from an angle is normally open. Less than.
[0188]
With the above configuration, also in the present embodiment, thereflection unit 2211 of the liquidcrystal display device 100 optimizes the reflection angle and directivity according to the light incident angle and intensity of illumination light at each position on the display surface. In addition, since the illumination light from the illumination device arranged at a predetermined position is configured to be uniformly reflected toward the viewer, there is an effect that a bright and highly uniform display can be obtained.
[0189]
At this time, since the direction of specular reflection light at the interface such as the surface of the liquidcrystal display device 100 is different from the direction of the image light, an image of theillumination device 200 is observed and the image quality is not deteriorated.
[0190]
Further, since the color filter is continuously formed in a direction parallel to the direction of the main light flux of the illumination light from theillumination device 200, a part of the light incident on and reflected by the liquidcrystal display device 100 is in the process of the return path. Since it is possible to suppress the absorption through the color filters of different colors, a brighter image can be obtained, and the decrease in color purity is small.
[0191]
Furthermore, thedevice 1 including theillumination device 200 and the liquidcrystal display device 100 can display the display only with outside light without using theillumination device 200 included in thedevice 1 in a bright environment, and the surrounding illumination is reduced. When it is dark, good visibility can be ensured by using theillumination device 200 provided in thedevice 1. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using thelighting device 200 only when necessary.
[0192]
Moreover, the following effects are acquired as effects peculiar to this embodiment.
In the liquid crystal display device of the present invention and the apparatus including the same, the illumination light from the illumination device is incident obliquely on the liquid crystal display device, so that the incident light is incident on the liquid crystal display device and exits through different positions on the return path. Will do. This positional deviation becomes larger as the distance between the liquid crystal layer and the reflecting portion of the liquid crystal display device is longer.
[0193]
For this reason, when the reflective part is externally attached to the back side of the substrate on the back side, the positional deviation of the light in the forward path increases by the thickness of the substrate on the back side, etc. In the process, the brightness and color purity are lowered by passing through different pixels, and problems such as “shadow of dark display portion” occur.
[0194]
However, in the present embodiment, since the reflection part is built in between the substrate on the back side and the liquid crystal layer, the distance between the liquid crystal layer and the reflection part becomes extremely short, and the positional deviation in the forward light path becomes small. Deterioration of image quality caused by oblique incidence of illumination light is suppressed, and there is an effect that a high-quality display with high brightness and color purity can be obtained.
[0195]
FIG. 17 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention. Since this embodiment has the same configuration as that of the above-described embodiment except for the liquidcrystal display device 100, detailed description of the same portions as those of the above-described embodiment will be omitted, and the liquidcrystal display device 100 will be described in detail. I will do it.
[0196]
The liquidcrystal display device 100 according to the present embodiment is a single polarizing plate type TN mode reflective liquid crystal display device in which a reflective portion is built in between a substrate on the back side and a liquid crystal layer.
[0197]
The present liquidcrystal display device 100 includes atransparent substrate 3030, areflective substrate 3100 having a reflective portion, and two substrates formed by bonding these two substrates through spacers such as beads and sealing them with a frame-shaped sealing material. Theliquid crystal layer 3130 is sealed and sealed in the gap between the substrates, the retardation plate 3020 is stacked on thetransparent substrate 3030, and thepolarizing plate 3010.
[0198]
As thereflective substrate 3100, a flat insulating substrate such as glass or a polymer film may be used. Here, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is used. Thereflective substrate 3100 includes a scanning electrode and a signal electrode, aswitching element 3110 made of, for example, a TFT (Thin Film Transistor) provided at the intersection thereof, an insulatinglayer 3090 formed thereon, and an insulating layer. Apixel electrode 3070 that is formed on the insulatinglayer 3090 and is subdivided into a matrix shape that is electrically connected to the switching element through a through-hole 3120 provided in the insulatinglayer 3090 is provided.
[0199]
Thepixel electrode 3070 is made of a highly reflective metal such as aluminum or silver, and functions as a directional reflecting portion due to the shape of a minute recess or protrusion formed on the insulatinglayer 3090. Analignment film 3060 made of a polyimide-based polymer is formed on the entire surface of thepixel electrode 3070, and the surface thereof is subjected to surface treatment by a rubbing method or the like.
[0200]
As thetransparent substrate 3030, an optically isotropic and flat transparent insulating substrate such as glass or a polymer film can be used. Here, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm is used.
[0201]
Acolor filter 3040 is formed on thetransparent substrate 3030 at a position corresponding to thepixel electrode 3070 of thereflective substrate 3100. Thecolor filter 3040 is formed by alternately and repeatedly arranging three types of stripe-shaped color filters each having a transmission spectrum corresponding to the three primary colors of red, green, and blue. The direction of the stripe is relative to the display surface for the following reason. The vertical direction was used.
[0202]
When theillumination device 200 is provided above the liquidcrystal display device 100 as in this embodiment, the main light beam of theillumination light 800 from theillumination device 200 is incident obliquely from an azimuth angle of 90 °. If the colors of the color filters of the pixels adjacent in the direction are different, a part of the light incident on the liquidcrystal display device 100 and reflected is passed through the color filters of different colors in the outward path. In this case, light passing through the color filters of different colors is almost absorbed and cannot be used effectively.
[0203]
Therefore, the color filter is continuously formed in a direction parallel to the azimuth angle of the main light beam of theillumination light 800 from theillumination device 200, and passes through the color filter of the same color in the forward path. Reduced the light absorption loss at.
[0204]
A higher contrast ratio may be realized by forming a black matrix at positions corresponding to the pixels of the color filter to suppress leakage light from the pixels.
[0205]
Furthermore, it is preferable that the peak wavelength of the emission spectrum of the light source of the illuminatingdevice 200 coincides with the transmission spectrum of the color filter so as to reduce light absorption by the color filter.
[0206]
Atransparent electrode 3050 made of ITO is formed on the entire surface of thecolor filter 3040 via an overcoat layer (not shown), and analignment film 3210 made of a polyimide polymer is formed on the entire upper layer of thetransparent electrode 3050. Then, the surface is subjected to a surface treatment by a rubbing method or the like.
[0207]
Thetransparent substrate 3030 and thereflective substrate 3100 are bonded so that thetransparent electrode 3050 formation surface and thereflective electrode 3070 formation surface face each other. At this time, bead spacers are distributed between the two substrates, and the space corresponding to the display surface of both the substrates is sealed with a frame-shaped sealing material to form a space having a certain gap.
[0208]
A liquid crystal composition in which a small amount (0.1 to 0.2%) of a chiral agent was added to nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy was sealed and sealed in the gap between both substrates to form aliquid crystal layer 3130. Δnd of theliquid crystal layer 3130 was set to 0.365 μm.
[0209]
The direction of the major axis of liquid crystal molecules of theliquid crystal layer 3130 is defined by the alignment treatment 3230 formed on thetransparent substrate 3030, thereflective substrate 3100, and the surface treatment (alignment treatment) performed on thealignment film 3060. The two substrates are continuously twisted by a predetermined angle.
[0210]
A retardation plate 3020 and apolarizing plate 3010 are stacked on thetransparent substrate 3030.
[0211]
As the retardation plate 3020, for example, a uniaxially stretched polymer film such as polycarbonate, polysulfone, or polyvinyl alcohol can be used. Here, a retardation plate made of polycarbonate having a Δnd of 0.18 μm is used as the retardation plate 3020.
[0212]
As thepolarizing plate 3010, a film obtained by applying a protective layer of triacetyl cellulose on both surfaces of a film obtained by absorbing iodine in stretched polyvinyl alcohol and imparting a polarizing function was used.
[0213]
Thepolarizing plate 3010, the retardation film 3020, and thetransparent substrate 3030 were bonded to each other by an acrylic adhesive so as to be optically coupled.
[0214]
With the above structure, the linearly polarized light transmitted through thepolarizing plate 3010 out of the light incident on the liquidcrystal display device 100 passes through the retardation plate 3020 and theliquid crystal layer 3130, is reflected by thepixel electrode 3070, and again reflects theliquid crystal layer 3130 and the position. The light passes through the phase difference plate 3020 and enters thepolarizing plate 3010. At this time, the polarization state of the light transmitted through theliquid crystal layer 3130 varies depending on the voltage applied to theliquid crystal layer 3130.
[0215]
Here, theswitching element 3110 is connected to thepixel electrode 3070 through the throughhole 3120, and theliquid crystal layer 3130 sandwiched between thetransparent electrode 3050 and thepixel electrode 3070 is switched by switching a voltage applied to thepixel electrode 3070. The voltage applied to can be controlled for each pixel.
[0216]
Accordingly, a voltage corresponding to image information is applied to thetransparent electrode 3050 and thepixel electrode 3070, and a predetermined voltage is applied to theliquid crystal layer 3130, thereby controlling the polarization state of light passing through theliquid crystal layer 3130, and polarizing plate An optical image can be formed by controlling the amount of light transmitted through 3010.
[0217]
By the way, in the liquidcrystal display device 100 of this embodiment and theapparatus 1 including the same, theillumination light 800 from theillumination device 200 is configured to enter the liquidcrystal display device 100 obliquely. Accordingly, the reflection unit of the liquidcrystal display device 100 has a function of reflecting theillumination light 800 incident on the liquidcrystal display device 100 obliquely toward the observer 700 (directional reflection function). At this time, the directivity of reflection at the reflecting portion is optimized according to the light incident angle and intensity of illumination light at each position on the display surface so that uniform brightness can be obtained within the display surface. This is very important.
[0218]
In this embodiment, a reflective portion having a directional reflection function is realized by forming a plurality of convex portions having an asymmetric inclination angle distribution on thepixel electrode 3070 formed of a highly reflective metal film.
[0219]
A plurality of minute convex portions of thepixel electrode 3070 are created as follows.
[0220]
First, theswitching element 3110, the scan electrode, the signal electrode, and the like are formed over thereflective substrate 3100, and the insulatinglayer 3090 is formed thereover. As the insulating layer, an organic material such as an acrylic resin, a cardo resin, a benzocyclobutene resin, or a polyimide resin, or an inorganic material such as silicon oxide or silicon nitride can be used.
[0221]
At this time, it is desirable to use an organic material for the insulating layer because the uneven shape of the switching element or the like can be easily flattened by a film forming technique such as a spin coating method. When higher flatness is required, an inorganic insulating layer such as silicon oxide may be further formed on the organic material film, and this surface may be further planarized by surface polishing such as CMP (Chemical Mechanical Polishing).
[0222]
In this embodiment, an acrylic resin is applied as the insulating layer, and the film thickness is 2 μm. A 20 μmsquare contact hole 3120 was formed in the insulatinglayer 3090.
[0223]
FIG. 18 is a partial cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a pixel electrode having a reflective function having a fine convex portion.
[0224]
As shown in FIG. 18 (a), an organicmelt flow photoresist 3080 serving as a convex portion forming material is formed on the planarizedreflective substrate 3200 with an insulating layer formed thereon to a thickness of 0.8 μm by spin coating. Apply.
[0225]
After prebaking this at 80 ° C. for 30 minutes, aphotomask 3000 having semicircular openings randomly arranged as illustrated in FIG. 19 is placed in parallel on thereflective substrate 3200 as shown in FIG. Arrange and expose.
[0226]
Next, when this is developed with a developer, the portion shielded from light by the photomask is removed, andconvex portions 3080 made of a plurality of fine semi-cylindrical resists are formed (see FIG. 18C).
[0227]
Next, thereflective substrate 3200 is tilted so that the arc portion of the semi-cylindrical convex portion is upward, and is heat-treated at 230 ° C. for 50 minutes. Then, theconvex portion 3080 having a semi-cylindrical shape has a rounded corner, becomes smooth, and has an asymmetrical convex shape with a biased inclination angle distribution (see FIG. 18D).
[0228]
Next, after theconvex portion 3080 is cured by natural cooling or the like, as shown in FIG. 18E, a metalthin film 3070 made of a highly reflective material such as aluminum or silver is formed by vacuum deposition or the like.
[0229]
Further, the metalthin film 3070 is formed into an island shape by a process such as exposure and development, whereby anindependent pixel electrode 3070 is obtained.
[0230]
FIG. 20 is a diagram illustrating the shape of the convex portion of thepixel electrode 3070 obtained through the above steps. FIG. 20A is a diagram showing an opening shape of aphotomask 3000 used when exposing a resist forming a convex portion, and FIGS. 20B and 20C each use this photomask. It is the top view and sectional drawing of the convex part which were formed.
[0231]
As shown in FIG. 20, the planar shape of the resist obtained by the development process is a shape having a symmetric axis such as a semicircular shape, and gravity is applied in a direction parallel to thesymmetric axis 3080A, that is, a semicircular arc portion is formed. By performing the heat treatment in the above state, an asymmetric cross-sectional shape having a different inclination angle distribution is obtained between the arc portion and the straight portion after the heat treatment.
[0232]
FIG. 21 is also a diagram illustrating the shape of the convex portion of thepixel electrode 3070 obtained in the above process, and the shape of the opening of thephotomask 3000 is different from the convex portion illustrated in FIG. Specifically, the case where the length L2 of the linear portion of the opening portion remains the same and the length L1 of the arc portion is made smaller than the case illustrated in FIG. 20 is illustrated.
[0233]
FIG. 21A is a view showing the shape of an opening of aphotomask 3000 used when exposing a resist forming a convex portion. FIGS. 21B and 21C each use this photomask. It is the top view and sectional drawing of the convex part which were formed.
[0234]
Also in this case, the cross-sectional shape of the resist obtained by the development process is a shape having an asymmetric axis surrounded by an arc portion and a straight portion, so that gravity is applied in a direction parallel to thesymmetry axis 3080A, that is, a semicircular shape. When the heat treatment is performed with the circular arc portion facing upward, a cross-sectional shape having a different inclination angle distribution between the circular arc portion and the linear portion after the heat treatment is asymmetric.
[0235]
In this case, the convex portion illustrated in FIG. 20 has a different inclination angle distribution in both the arc portion and the straight portion, and the inclination angle becomes large. In other words, by changing the shape of the protrusions before heat treatment by changing the shape of the opening of the photomask, the inclination angle of the arc portion can be arbitrarily changed within the same plane even if manufactured under the same conditions (heat treatment) Can do.
[0236]
Note that the shape of these convex portions needs to be a shape that reflects theillumination light 800 incident obliquely on the liquidcrystal display device 100 in the direction of theobserver 700. Here, in view of the fact that theobserver 700 usually observes the display of the liquidcrystal display device 100 in the direction perpendicular to the display surface or in the vicinity thereof, theillumination light 800 incident obliquely on the display surface is reflected in the direction perpendicular to the display surface. Configured to do.
[0237]
Further, as described above, in the present embodiment, theillumination device 200 acts as a surface light source that is longer than the horizontal width of the display unit of the liquidcrystal display device 100, and the distribution of the incident angle of the illumination light in the horizontal direction of the liquid crystal display device display unit. Is almost symmetrical.
[0238]
Therefore, the symmetry axis of the convex portion of thepixel electrode 3070 is configured to be parallel to the vertical direction of the display surface so that no particular directivity is imparted in the horizontal direction of the display surface. That is, the semicircular symmetry axis forming the convex portion is made parallel to the vertical direction of the display surface of the liquid crystal display device, and the circular arc portion faces the upper portion of the display surface.
[0239]
In the present embodiment, the direction of gravity during the heat treatment is devised so that the area of the inclined surface of the arc portion becomes larger than the straight portion due to its own weight. This is for improving the brightness by making the inclined surface of the circular arc portion, which is an effective directional reflection surface for the illumination light from the illumination device, wider than the straight portion.
[0240]
FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the convex shape of thepixel electrode 3070. This sectional view is a sectional view at the position of the symmetry axis in the plan view of the convex portion of thepixel electrode 3070.
[0241]
Here, the incident angle of the illumination light on the display surface is θ₁ , The refractive index of the outside world (air) is n₁ Assuming that the refractive index difference between theliquid crystal layer 3130 and thealignment film 3060 is small and substantially equal, the refractive index is n₂ When the average value of the inclination angle γ of the arc portion is γm,
γm = (sin^-1 (Sinθ₁ ・ N₁ / n₂ )) / 2 ......... (Equation 3)
What is necessary is just to comprise.
[0242]
In the apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the incident angle of the main light beam of theillumination light 800 incident on the upper part of the display surface of the liquidcrystal display device 100 is about 35 °, and the illumination incident on the lower part of the display surface The incident angle of the main light beam of light is about 63 °. Therefore, when forming the convex portion of the pixel electrode, the shape of the opening of the photomask used in the exposure process is continuously changed between a region corresponding to the upper portion of the display surface and a region corresponding to the lower portion of the display surface, The average inclination angle γm of the pixel electrode finally obtained after the development process, that is, the shape of the plurality of convex portions made of the resist before the heat treatment changes continuously in the display surface is also continuous in the display surface. To change.
[0243]
That is, the average inclination angle γm of the convex portion of the pixel electrode corresponding to the upper portion of the display portion is 11 °, the average inclination angle γm of the lower portion of the display surface is 18 °, and the convexity of the pixel electrode from the upper portion to the lower portion of the display surface. By continuously increasing the average inclination angle γm of the part from 11 ° to 18 °, the illumination light is reflected more in the direction perpendicular to the display surface at any position on the display surface.
[0244]
It has been clarified from experiments that when the height of the convex portion of the pixel electrode is 2 μm or more, the change in the polarization state of the light incident thereon increases, and the contrast ratio of the display decreases. Therefore, it is desirable that the height of the convex portion of the pixel electrode be lower than 2 μm. Here, the height of the convex portion of the pixel electrode is about 1 μm, the straight portion length L2 is 10 μm, and the length L1 of the arc portion is the display surface. It was changed to 4 to 10 μm.
[0245]
By the way, the reflective liquid crystal display device is configured to obtain a high reflectivity and a higher contrast ratio with respect to light emitted from the illumination device and incident on the display surface from a predetermined oblique direction from the viewpoint of improving image quality. is important.
[0246]
Therefore, in the present embodiment, a liquid crystal display device was created under the following conditions.
As described above, theliquid crystal layer 3130 is composed of a liquid crystal composition in which 0.1 to 0.2% of a chiral agent is added to nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy. The thickness d of theliquid crystal layer 3130 was 5 μm, and Δnd was 0.365 μm. The major axis of the liquid crystal molecules of theliquid crystal layer 3130 was configured to be continuously twisted by 50 ° between the two substrates by the surface treatment performed on thealignment films 3210 and 3060.
[0247]
As the phase difference plate 3020, a phase difference plate made of polycarbonate having Δnd of 0.18 μm was used.
[0248]
FIG. 23 is a diagram for explaining the configuration conditions of the liquidcrystal display device 100 of FIG. 17 and shows the directions of the axes of the respective parts of the liquid crystal display device when viewed from the observer's direction.
[0249]
As shown in FIG. 23, in the liquidcrystal display device 100 of this embodiment, the azimuth angle of the absorption axis of thepolarizing plate 3010 is 120 °, the azimuth angle of the slow axis of the retardation plate 3020 is 135 °, and thetransparent substrate 3030 side. The azimuth angle of the liquid crystal alignment axis was 65 °, and the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on thereflective substrate 3100 side was 295 °.
[0250]
With this configuration, the liquidcrystal display device 100 can obtain normally open characteristics.
[0251]
FIG. 24 shows the characteristics of the liquid crystal display device created under the configuration conditions shown in FIG. 23 in the case where a conventional diffuse reflection section having no directivity is provided. FIG. 24 shows the relationship between the reflectance obtained in the direction ofelevation angle 0 °, that is, the direction perpendicular to the display surface, and the voltage applied to the liquid crystal layer when light is incident on the liquid crystal display device from different azimuth angles at an elevation angle of 45 °. FIG.
[0252]
As is apparent from FIG. 24, under the conditions of the present liquid crystal display device, the highest reflectance and the highest contrast ratio can be obtained with respect to illumination light from the illumination device, that is, light incident obliquely from an azimuth angle of 90 °. Specifically, the contrast ratio is doubled compared to the case where light is incident from all directions, and the reflectance is improved by less than 10%.
[0253]
In the liquid crystal display device of the present invention, by providing the directivity to the reflecting portion, a higher reflectance can be obtained in the direction of the observer for the illumination light from the illumination device. Compared with the case where the reflecting portion is provided, an image that is about three times as bright as the brightness can be obtained.
[0254]
In other words, in the liquid crystal display device of the present invention, the display mode and conditions for increasing the reflectance and the contrast ratio are selected for the illumination light from the illumination device arranged at a predetermined position. There is an effect that a higher quality image can be obtained than sometimes using outside light.
[0255]
With the above configuration, also in the present embodiment, the reflective portion of the liquid crystal display device optimizes the directivity of the reflection according to the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface. Since the illumination light from the illumination device arranged at a predetermined position is configured to be uniformly reflected toward the viewer side, there is an effect that a bright and highly uniform display can be obtained.
[0256]
At this time, since the direction of specular reflection light at the interface such as the surface of the liquid crystal display device and the direction of the image light are different, there is an effect that the image of the illumination device is observed and the image quality is not deteriorated.
[0257]
In addition, since the color filter is continuously formed in the direction parallel to the azimuth angle of the main light flux of the illumination light from the illumination device, a part of the light incident on the liquid crystal display device and reflected is different in the process of the return path Since it is possible to suppress absorption through the color filter of the color, there is an effect that a brighter image can be obtained.
[0258]
Furthermore, a device including a reflective liquid crystal display device provided with such an illuminating device can display a display only with outside light without using the illuminating device included in the device in a bright environment, and the surrounding illumination is dark. In some cases, good visibility can be secured by using a lighting device provided in the device. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0259]
In this embodiment, since the reflection part is built in between the substrate on the back side and the liquid crystal layer, the positional deviation of the light in the forward path is reduced, and the deterioration of the image quality caused by the oblique incidence of the illumination light is caused. It has the effect of being suppressed and capable of displaying bright and high color purity.
[0260]
In this embodiment, the melt flow resist is patterned and heat-treated to form an uneven portion that realizes a directional reflection function. That is, the shape of the opening of the photomask and the direction of gravity during the heat treatment were devised to obtain a convex portion having a desired shape. However, the present invention is not limited to this, and instead of using gravity at the time of heat treatment, a centrifugal force may be applied by rotating the reflective substrate to form a desired uneven portion, You may make it form a desired uneven | corrugated | grooved part by ventilation. Alternatively, a switching element or the like is formed, a thermosetting resin is formed on a reflective substrate whose surface is flattened by applying an insulating film, and the concavo-convex shape is transferred by a mold in which a concavo-convex pattern is formed in advance, thereby directivity. You may make it form the uneven | corrugated | grooved part which has a reflective function.
[0261]
In the above embodiment, the cold cathode tube is used as the light source of the lighting device. However, in addition to this, an LED (Light Emitting Diodes) may be used as a light source that satisfies the conditions of small size, high luminous efficiency, and low heat generation. good.
FIG. 25 is a partial cross-sectional view of another example of thelighting device 200. FIG. 26 is a partial perspective view showing a schematic configuration of the illumination device of FIG.
[0262]
Thelighting device 200 includes a plurality ofLED lamps 4000 arranged in an array, each of which includes aLED chip 4010 that is a light emitting unit, and alens unit 4020 that is made of a transparent resin that covers theLED chip 4010, and light emitted from theLED lamp 4000. It is comprised from theguide part 4040 for guiding to irradiation object, and thediffusion plate 4030 arrange | positioned ahead of theLED lamp 4000. FIG.
[0263]
As theLED lamp 4000, an LED lamp that realizes white light emission by combining a blue light emitting LED and a phosphor can be used. For example, a plurality of product names: NSPW310AS (manufactured by Nichia Corporation) may be arranged and arranged in a line so as to be equal to or longer than the horizontal width of the liquid crystal display device display surface.
[0264]
Thediffuser plate 4030 has a function of uniforming the angular distribution of light emitted from the plurality ofLED lamps 4000 and the light quantity distribution, and has a surface on which a polymer film such as polyethylene terephthalate is formed, or the inside of the film It is possible to use a material in which bubbles are mixed to impart diffusibility, or a milky white member in which a white pigment is dispersed in a transparent member such as acrylic.
[0265]
Theguide unit 4040 is an auxiliary member for illuminating the light emitted from theLED lamp 4000 on the display surface of the liquid crystal display device to be irradiated as much as possible, and the inner surface is constituted by a specular reflection surface or a diffuse reflection surface. It is a frame-shaped member. Moreover, theguide part 4040 also has a function as a light shielding member for preventing the emitted light from theillumination device 200 from directing to the observer.
[0266]
The power supply to theLED lamp 4000 is supplied from a power source built in the devicemain body 300 through wiring.
[0267]
With the above configuration, the light emitted from the plurality ofLED lamps 4000 enters thediffusion plate 230, and after the angle distribution and the light amount distribution are uniformized, the light travels toward the liquidcrystal display device 100 as an irradiation target via theguide portion 4040. At this time, the illuminatingdevice 200 acts as a surface light source that is equal to or longer than the horizontal width of the liquid crystal display device display surface, and the incident angle distribution is symmetrical and uniform at least in the horizontal direction of the liquid crystal display device display surface. Lighting is possible.
[0268]
In the present lighting device, using an LED as a light source eliminates the need for an inverter required for a cold cathode tube, which is advantageous for downsizing the apparatus body. Further, since the LED does not contain mercury like a cold cathode tube, it has an advantage that it is environmentally friendly.
[0269]
Next, a reflective liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention and an apparatus including the same will be described with reference to the drawings.
[0270]
Detailed description of parts common to the above-described embodiment of FIG. 1 will be omitted, and specific parts of the present embodiment will be described in detail.
[0271]
FIG. 27 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention, and an information device provided with the same. Thedevice 2 can cover themain body 4001 provided with input means such as a keyboard, a CPU and a signal processing circuit in the housing, and themain body 4001 and is attached to themain body 4001 via a hinge structure. Alid 4002 that can be freely opened and closed, a reflective liquid crystal display device (hereinafter abbreviated as a liquid crystal display device) 4003 provided in thelid 4002, and anillumination device 4004 that is provided in thelid 4002 via amovable support 4005. Consists of
[0272]
The illuminatingdevice 4004 is an illuminating device provided with a light emitting portion in front of the liquidcrystal display device 4003 and away from the display surface, and is a predetermined device that does not interfere with the user of the device when observing the display portion. It is arranged so as to be movable so as to illuminate the display surface of theliquid crystal panel 4003.
[0273]
That is, theillumination device 4004 is configured to illuminate the display surface of the liquidcrystal display device 4003 from an oblique direction that is deviated from the direction perpendicular to the display surface.
[0274]
As thelighting device 4004, a lighting device similar to thelighting device 200 described above may be used. That is, a light source that satisfies the conditions of small size, high light emission efficiency, and low heat generation is used, and the liquidcrystal display device 4003 is efficiently irradiated with light emitted from the light source.
[0275]
As the light source, a fluorescent lamp such as a cold cathode tube or a hot cathode tube, or a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diodes) or an EL (Electroluminescence) can be used. At this time, the illuminatingdevice 4004 is configured to be a surface light source having a width longer than the horizontal width of the liquidcrystal display device 4003, and the light incident angle is symmetrical and uniform in at least the horizontal direction of the liquid crystal display device display portion. An illuminating device that can perform appropriate illumination is used.
[0276]
The liquidcrystal display device 4003 may also be a reflective liquid crystal display device having the same structure as the reflective liquidcrystal display device 100 described above, and a touch panel (not shown) may be provided on the surface side so that pen input is possible. .
[0277]
The liquidcrystal display device 4003 selects a display mode and configuration in which a high reflectance and a higher contrast ratio are obtained with respect to light emitted from thelighting device 4004 and incident on the display surface from a predetermined oblique direction.
[0278]
Further, the reflecting portion of the liquidcrystal display device 4003 has directivity such that light emitted from theillumination device 4004 and incident on the display surface from an oblique direction is reflected in the direction of the observer. A display that is optimized in accordance with the light incident angle and intensity of the illumination light at the position to obtain a uniform display within the display surface is used.
[0279]
FIG. 28 is a side view illustrating the outline of thedevice 2, and is a diagram for explaining a change in the form from the portable state to the usable state. As shown in the drawing, thedevice 2 has a thin box shape in a portable state (see FIG. 28A), and is in a form convenient for carrying.
[0280]
When used, first, thelid 4002 is opened to enable observation of the reflective liquid crystal display device which is an image display unit (see FIG. 28B). Since the image can be sufficiently observed in this state if the environment is bright, the device can be used. In a dark environment, theillumination device 4004 provided on thelid 4002 of thedevice 2 is moved to a predetermined position, and the liquidcrystal display device 4003 is illuminated from the front.
[0281]
In this embodiment, thelighting device 4004 is provided in the device via two rod-likemovable support portions 4005 provided on both sides of thelid portion 4002. Themovable support portion 4005 and thelid portion 4002, and themovable support portion 4005 and theillumination device 4004 are rotatably connected to therotation shaft portion 4006 and therotation shaft portion 4007, respectively. Further, themovable support portion 4005 has a structure that can slide with respect to thelid portion 4002 around therotation shaft portion 4006.
[0282]
When thelighting device 4002 is not necessary in a portable state or in a bright environment, thelighting device 4004 is integrated with themain body portion 4001 or thelid portion 4002 and is housed so that portability and operability are not hindered. (See FIGS. 28A and 28B).
[0283]
When thelighting device 4004 is used, first, themovable support portion 4005 is slid around therotation shaft portion 4006 and further rotated to move thelighting device 4004 forward of the liquid crystal display device. Further, by rotating the illuminatingdevice 4004 around therotation shaft portion 4007 and directing the light emitting portion of the illuminatingdevice 4004 toward the liquidcrystal display device 4003, the reflective liquid crystal display device can be illuminated (FIG. 2 (c). )reference). At this time, thelighting device 4004 is fixed at a predetermined position with respect to the liquidcrystal display device 4003 by a positioning mechanism provided in themovable support portion 4005, therotating shaft portion 4006, and therotating shaft portion 4007.
[0284]
With the above structure, thelighting device 4004 can be disposed at a predetermined position in front of the liquid crystal display device or can be housed in an integrated state with themain body portion 4001 or thelid portion 4002 as necessary. ing.
[0285]
Also in this embodiment, as in the above-described embodiment, thelighting device 4004 is provided in front of the liquidcrystal display device 4003 as alighting device 4004 and provided with a light emitting portion at a position away from the display surface. In preparation for movement, the display surface of the liquidcrystal display device 4003 is illuminated from a position where the device user does not get in the way when observing the display unit. That is, theillumination device 4004 is configured to illuminate the display surface from an oblique direction shifted from the direction perpendicular to the display surface at a position excluding the portion directly above the display surface of the liquidcrystal display device 4003.
[0286]
For this reason, since a complicated optical system that causes light loss such as a light guide is not required unlike the light guide type front illumination device, efficient illumination with little loss can be achieved. Further, since an additional member such as a light guide is not disposed on the display surface of the liquid crystal display device, problems specific to the light guide type front illumination device such as display deterioration due to the additional member and parallax when using the touch panel can be avoided.
[0287]
Further, in the projection front illumination device, the intensity of illumination light and the incident angle of illumination light vary depending on the position of the display surface, and it is difficult to obtain a display with uniform brightness within the display surface.
[0288]
However, the reflection unit of the liquidcrystal display device 4003 according to this embodiment optimizes the directivity of the reflection according to the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface. The illumination light emitted from the illuminatingdevice 4004 arranged at the position and obliquely incident on the display surface is uniformly reflected toward the viewer side, so that a bright and highly uniform display can be obtained. There is.
[0289]
At this time, as illustrated in FIG. 28C, since the direction of the specular reflection light 1000 at the interface such as the surface of the liquidcrystal display device 4003 and the direction of theimage light 900 are different, the specular reflection image of theillumination device 4004 is observed. Image quality does not deteriorate.
[0290]
Furthermore, the liquidcrystal display device 4003 selects a display mode and conditions that increase the reflectance and the contrast ratio with respect to the illumination light from theillumination device 4004 arranged at a predetermined position. There is also an effect that a higher quality image can be obtained than in the case of using.
[0291]
Moreover, the following effects can be obtained by arranging thelighting device 4004 so as to be disposed on the liquidcrystal display device 4003.
[0292]
The liquidcrystal display device 4003 can be used only with outside light without using thelighting device 4004 in an environment where the surroundings are bright. At this time, most of the external light enters from above the liquidcrystal display device 4003. In particular, as in this embodiment, in a device having a keyboard, external light is rarely incident from below the liquidcrystal display device 4003, and most of the external light is incident from above the liquidcrystal display device 4003.
[0293]
Therefore, the arrangement position of theillumination device 4004 when the illumination device is used is the upper portion of the liquidcrystal display device 4003, and a directional reflection unit that reflects light incident from above to the viewer side is configured. Accordingly, since the external light incident from above the liquidcrystal display device 4003 can be efficiently reflected to the viewer side, there is an effect that a bright image can be obtained even when the illumination device is not used.
[0294]
Further, when working in the dark, as in this embodiment, the light regularly reflected by the surface of the liquidcrystal display device 4003 among the illumination light from theillumination device 4004 arranged at the top illuminates the keyboard and hand. As a result, workability is improved.
[0295]
Furthermore, a device including a reflective liquid crystal display device provided with such an illuminating device can display a display only with outside light without using the illuminating device included in the device in a bright environment, and the surrounding illumination is dark. In some cases, good visibility can be secured by using a lighting device provided in the device. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0296]
In this embodiment, in particular, thelighting device 4004 is provided on thelid portion 4002 including the liquidcrystal display device 4003 via themovable support portion 4005, and the position of thelighting device 4004 when thelighting device 4004 is used is fixed.
[0297]
For this reason, since the relative positional relationship between the liquidcrystal display device 4003 and theillumination device 4004 does not change even if the device user changes the angle of thelid 4002 because the angle of the liquidcrystal display device 4003 is changed, it is favorable. Adjustment of the position of thelighting device 4004 for obtaining image quality is facilitated, and the usability is improved.
[0298]
Next, a reflection type liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention and an apparatus including the same will be described with reference to the drawings.
[0299]
Note that a detailed description of portions common to the above-described embodiment is omitted, and specific portions of the present embodiment are described in detail.
[0300]
FIG. 29 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention and an information device provided with the same. Thedevice 3 includes amain body portion 5002 in which a CPU, a signal processing circuit, and the like are mounted inside a housing, and an openable /closable lid portion 5003 that can cover themain body portion 5002 attached to themain body portion 5002 via a hinge structure. , A reflective liquid crystal display device (hereinafter abbreviated as a liquid crystal display device) 5001 provided in themain body portion 5002 and anillumination device 5004 provided in thelid portion 5003.
[0301]
A touch panel (not shown) is provided on the surface of the liquidcrystal display device 5001, and a processing content or the like can be input by pressing a position of an image such as a button displayed on the liquidcrystal display device 5001 with a dedicated input pen or the like.
[0302]
Theillumination device 5004 is provided in thelid portion 5003, is provided in front of the liquidcrystal display device 5001, and has a light emitting portion at a position away from the display surface, so that it does not get in the way when a device user observes the display portion. It is arranged so as to illuminate the display surface of the reflective liquidcrystal display device 5001 from the position.
[0303]
The light source of thelighting device 5004 may be the same light source as described above, that is, a light source satisfying the conditions of small size, high luminous efficiency, and low heat generation. Fluorescent lamps such as cold cathode tubes and hot cathode tubes, or LEDs (Light Emitting Diodes) ), EL (Electroluminescence) or the like can be used.
[0304]
Further, as thelighting device 5004, a surface light source having a light emitting portion having a width longer than the horizontal width of the display portion of the liquidcrystal display device 5001 is configured, and substantially uniform illumination is possible at least in the left-right direction of the liquid crystal display device display portion. A lighting device is used.
[0305]
As the liquidcrystal display device 5001, a reflective liquid crystal display device having the same structure as the above-described liquid crystal display device may be used. That is, the liquidcrystal display device 5001 has a structure in which a high reflectance and a higher contrast ratio are obtained with respect to light emitted from thelighting device 5004 and incident on the display surface from a predetermined oblique direction.
[0306]
Further, the reflection portion of the liquidcrystal display device 5001 has directivity that reflects light emitted from theillumination device 5004 and incident on the display surface from an oblique direction toward the viewer, and this directivity is applied to each display surface. A display that is optimized in accordance with the light incident angle and intensity of the illumination light at the position to obtain a uniform display within the display surface is used.
[0307]
Also in the present embodiment, as in the above-described embodiment, an additional member such as a light guide is not disposed on the display surface of the liquidcrystal display device 5001, so that an easy-to-view image without display deterioration due to the additional member can be obtained. Natural pen input with small parallax can be realized.
[0308]
In addition, the reflection unit of the liquidcrystal display device 5001 optimizes the directivity of the reflection according to the light incident angle and intensity of the illumination light at each position on the display surface, so that the illumination device is arranged at a predetermined position. Since the illumination light from 5004 is configured to be reflected uniformly to the viewer side, there is an effect that a bright and highly uniform display can be obtained.
[0309]
Furthermore, the liquidcrystal display device 5001 selects a display mode and conditions that increase the reflectance and the contrast ratio with respect to the illumination light from theillumination device 5004 arranged at a predetermined position. There is also an effect that a high-quality image can be obtained.
[0310]
Furthermore, when a device including a reflective liquid crystal display device provided with such an illuminating device can be viewed only with outside light without using the illuminating device provided in the device in a bright environment, and the surrounding illumination is dark In this case, good visibility can be secured by using a lighting device provided in the apparatus. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0311]
In this embodiment, in particular, thelighting device 5004 is built in thelid portion 5003, and thelighting device 5004 can be disposed at a predetermined position only by opening thelid portion 5003, so that the usability is improved.
[0312]
FIG. 30 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention and an information device provided with the same. The device 4 includes amain body portion 6001 in which a signal processing circuit and the like are mounted inside a housing, a reflective liquid crystal display device (hereinafter abbreviated as a liquid crystal display device) 6002 provided in themain body portion 6001, and amain body portion 6001. And apossible illumination device 5.
[0313]
Theillumination device 5 includes a light source, alight emitting unit 6003, acolumn 6004, acolumn base unit 6005, and the like. Thecolumn base 6005 is provided with, for example, a concave groove, and can be fixed to a predetermined position of themain body portion 6001 by fitting the groove into a convex portion provided in themain body portion 6001. In addition, thesupport base portion 6005 is provided with an electrode portion so that power for turning on thelighting device 5 can be received from themain body portion 6001 when it is attached to themain body portion 6001.
[0314]
Thecolumn 6004 is configured such that the light emitting portion of theillumination device 5 is disposed in front of the liquidcrystal display device 6002 and at a predetermined position away from the display surface.
[0315]
The light source of theillumination device 5 may be the same light source as described above, that is, a light source that satisfies the conditions of small size, high luminous efficiency, and low heat generation. Here, LEDs (Light Emitting Diodes) that can realize a small light emitting portion at low cost. Was used.
[0316]
In general, if the light emitting portion of the illuminatingdevice 5 is configured to be large, it becomes easy to uniformly illuminate the liquidcrystal display device 6002 that is symmetric with respect to illumination, so that a display with more uniform brightness can be obtained. However, when importance is attached to light weight and low cost, such as a portable game device, thelighting device 5 having a small light emitting portion may be selected as in the present embodiment.
[0317]
As the liquidcrystal display device 6002, a reflective liquid crystal display device similar to that of the above-described embodiment may be used. In other words, the liquidcrystal display device 6002 selects a display mode and configuration that can provide a high reflectance and a higher contrast ratio for light emitted from theillumination device 5 and incident on the display surface from a predetermined oblique direction.
[0318]
Further, the reflection portion of the liquidcrystal display device 6002 has directivity that reflects light emitted from theillumination device 5 and incident on the display surface from an oblique direction toward the viewer, and this directivity is applied to each display surface. A display that is optimized in accordance with the light incident angle and intensity of the illumination light at the position to obtain a uniform display within the display surface is used.
[0319]
In the present embodiment, the illumination device is small, and the light incident angle varies depending on the position even in the left-right direction of the display surface. Therefore, the reflection unit directs the reflection only in the vertical direction of the display surface as in the above-described embodiment. It is necessary to control the directivity of reflection two-dimensionally in consideration of the left-right direction instead of changing the characteristics.
[0320]
For example, the reflective part is formed of a plurality of randomly arranged convex parts or reflectors having concave parts built in the liquidcrystal display device 6002, and the planar shape of the convex parts or concave parts has a symmetrical axis such as a semicircle, The symmetry axis may be parallel to the azimuth angle at which the main light flux of the illumination light is incident at each position on the display surface, and the arc portion may be directed to the incident direction of the illumination light.
[0321]
Also in this embodiment, as in the above-described embodiment, the reflective portion of the liquidcrystal display device 6002 has a directivity of reflection according to the light incident angle and intensity of illumination light at each position on the display surface. By optimizing, the illumination light from the illuminating device placed at a predetermined position is configured to be reflected uniformly to the viewer side, so that an effect such as a bright and highly uniform display can be obtained. is there.
[0322]
In addition, in a bright environment, a device provided with a reflective liquid crystal display device provided with such an illumination device can be viewed only with outside light without using the illumination device provided in the device, and the surrounding illumination is dark In this case, good visibility can be secured by using a lighting device provided in the apparatus. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0323]
In the present embodiment, theillumination device 5 is particularly detachable, so that when theillumination device 5 is not necessary, theillumination device 5 can be removed to reduce the size and weight of the device so that it can be carried or used in the hand. There is an effect that it becomes easy.
[0324]
【The invention's effect】
As described above, the reflective liquid crystal display device of the present invention and the apparatus including the same include a movable illumination device including a light emitting portion in front of the reflective liquid crystal display device and at a position away from the display surface. The display surface of the reflective liquid crystal display device is illuminated from a position that does not interfere with the user of the device when observing the display unit.
[0325]
That is, the illuminating device is configured to illuminate the display surface from an oblique direction shifted from the direction perpendicular to the display surface at a position excluding the portion directly above the display surface of the reflective liquid crystal display device.
[0326]
For this reason, since a complicated optical system that causes light loss such as a light guide is not required, efficient illumination with less light loss can be achieved. Furthermore, since an additional member such as a light guide is not disposed on the display surface of the liquid crystal display device, an easy-to-see image without display deterioration due to the additional member is obtained, and natural pen input with less parallax is possible.
[0327]
In addition, the illumination device is provided in the apparatus main body, and the positional relationship with the reflective liquid crystal display device is fixed, whereby the intensity and incident angle of the illumination light incident on each position of the reflective liquid crystal display device display surface are determined. Correspondingly, the reflection means of the reflective liquid crystal display device optimizes the reflection characteristics (reflection angle, directivity) according to the incident angle and intensity of illumination light at each position on the display surface, and the reflection characteristics. Are configured differently in the display surface. In other words, the reflection characteristics of the reflecting means are optimized according to the incident angle and intensity of the illumination light, and the illumination light from the illumination device is uniformly reflected to the viewer side, so that it is bright and uniform in the surface. There is an effect that a display with high performance is obtained.
[0328]
At this time, since the direction of the regular reflection light at the interface such as the surface of the liquid crystal display device and the direction of the image light are different, the image of the illumination device is observed and the image quality is not deteriorated.
[0329]
Furthermore, the liquid crystal display device uses external light when using the illumination device by selecting display modes and conditions that increase the reflectance and contrast ratio of illumination light from the illumination device arranged at a predetermined position. There is also an effect that a higher quality image can be obtained.
[0330]
Moreover, the following effects can also be obtained by arranging the illumination device so as to be arranged on the upper part of the liquid crystal display device.
[0331]
The reflective liquid crystal display device can be used only with outside light without using an illumination device in an environment where the surroundings are bright. At this time, most of the external light enters from above the liquid crystal display device. In particular, in a device having a keyboard, external light does not enter from below the liquid crystal display device, and most of the external light enters from above the liquid crystal display device.
[0332]
Therefore, the arrangement position of the illumination device when the illumination device is used is the upper part of the liquid crystal display device, and a reflection part (directivity) corresponding to light incident from above is configured, so that the liquid crystal display is used when the illumination device is not used. There is an effect that external light incident from above the apparatus is efficiently reflected to the viewer side and a bright image can be obtained.
[0333]
Furthermore, when working in the dark, the light that is regularly reflected from the surface of the liquid crystal display device, etc., among the illumination light from the illumination device placed at the top illuminates the keyboard and hand, improving workability. There is also.
[0334]
In addition, an apparatus including a reflective liquid crystal display device provided with such an illuminating device can display the display only with outside light without using the illuminating device included in the apparatus in a bright environment, and the surrounding illumination is dark. In some cases, good visibility can be secured by using a lighting device provided in the device. For this reason, it is possible to ensure good visibility at any time regardless of the surrounding environment, and to reduce the power consumption of the entire device by using the lighting device only when necessary.
[0335]
In addition, the color filter provided in the liquid crystal display device is continuously formed in a direction parallel to the azimuth angle of the main light flux of the illumination light from the illumination device, so that a part of the light incident on and reflected by the liquid crystal display device However, there is an effect that a brighter and higher-purity image can be obtained by suppressing absorption through the color filters of different colors in the forward and return strokes.
[0336]
In addition, when the reflection means of the liquid crystal display device is built in between the substrate on the back side and the liquid crystal layer, the positional deviation in the forward path of the light becomes small and the deterioration of the image quality caused by the oblique incidence of the illumination light Is suppressed, and there is an effect that a bright display with high color purity can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device and a portable information device including the same according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic side view of the device of FIG.
3 is a partial perspective view showing a schematic configuration of an example of the illumination device of FIG. 1. FIG.
4 is a partial cross-sectional view of the illumination device of FIG. 3. FIG.
5 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of the liquid crystal display device of FIG. 1;
6 is an explanatory diagram of a minute inclined reflective surface that forms a reflective portion of the liquid crystal display device of FIG. 5;
7 is a side view of the portable information device in FIG. 1. FIG.
8 is an explanatory diagram of a configuration condition of the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram of definitions of azimuth angle and elevation angle in the present specification.
10 is a diagram illustrating characteristics of an image forming unit of the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 11 is an explanatory diagram of “shadow of dark display portion” in the liquid crystal display device.
12 is an explanatory diagram of an arrangement of color filters of the liquid crystal display device of FIG.
13 is a front view showing a schematic configuration of an example of a reflection section of the liquid crystal display device of FIG. 5;
FIG. 14 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention.
16 is an explanatory diagram of a configuration condition of the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 17 is a partial schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention.
18 is a partial cross-sectional view for explaining a manufacturing process of a pixel electrode provided with fine protrusions of the liquid crystal display device of FIG. 17;
19 is a partial front view showing an example of a photomask used for manufacturing the convex portion of the pixel electrode of FIG. 18;
20 is a diagram illustrating an example of a shape of a convex portion of the pixel electrode in FIG. 18;
FIG. 21 is a diagram showing another example of the shape of the convex portion of the pixel electrode of FIG.
22 is an explanatory diagram of a convex shape of the pixel electrode of FIG.
23 is an explanatory diagram of a configuration condition of the liquid crystal display device of FIG.
24 is a diagram showing characteristics of the liquid crystal display device of FIG.
25 is a partial cross-sectional view of another example of the illumination device of FIG. 1. FIG.
26 is a partial perspective view showing a schematic configuration of the illumination device of FIG. 25. FIG.
FIG. 27 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention and an information device equipped with the same.
28 is a side view showing a schematic configuration of the device shown in FIG. 27. FIG.
FIG. 29 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention and an information device equipped with the same.
FIG. 30 is a perspective view of a reflective liquid crystal display device according to still another embodiment of the present invention and an information device equipped with the same.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OFSYMBOLS 1, 2, 3, 4 ... Equipment 5,200,4004,5004 ... Illuminating device, 100,4003,5001,6002 ... Reflective liquid crystal display device, 101 ... Image forming part, 110 ... First transparent substrate, 112 , 122, 2060, 2090, 3060, 3210 ... alignment film, 113, 121, 2070, 2100, 3050 ... transparent electrode, 120 ... second transparent substrate, 130, 2080, 3130 ... liquid crystal layer, 170, 180, 2010, 3010: Polarizing plate, 1602020, 2030, 3020 ... Retardation plate, 190, 2211 ... Reflecting portion, 191, 2210 ... Fine inclined reflecting surface, 192, 2221 ... Light diffusion layer, 193, 2220 ... Transparent particles, 194, 2230 ... Transparent medium, 210 ... light source, 300,4001,5002,6001 ... main body, 400,4005 ... movable support, 500,4002,5003 ... lid, 700 ... view 900 ... image light, 1000 ... regular reflection light, 1110 ... hologram, 2040,3030 ... transparent substrate, 2050,3040 ... color filter, 2200,3100 ... reflection substrate, 2300,3090 ... insulating layer, 3070 ... pixel electrode, 3200 ... Reflective substrate formed with an insulating layer and flattened, 401, 405, 4006, 4007 ... Rotating shaft part, 6003 ... Light emitting part

Claims (11)

Translated fromJapanese

所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段と、表示面に照射光を照射する照射手段とを有する反射型液晶表示装置において、
前記照明装置は、前記表示面の前方の斜め方向に設けられて、前記表示面の上部に入射する照明光の角度が前記表示面の下部に入射する照明光の角度よりも小さくなるようにして前記表示面を照明する光出射部を有し、
前記反射手段は、傾斜した反射面を有する断面形状が非対称な３角溝（柱）状の複数の微細構造をなして前記反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、もしくは断面形状が非対称な傾斜角分布を有する複数の微小な凸部形状をなして照明光を反射する前記表示面を有する反射部を有し、さらに前記反射手段は前記反射面もしくは前記反射部の前記表示面の正反射成分の割合が表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さ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。A pair of substrates bonded through a predetermined gap and at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, reflection means provided on the back side of the liquid crystal layer,and irradiation light on the display surface In a reflection type liquid crystal display device havingirradiation means for irradiating
The illumination device is provided in an oblique direction in front of the display surface so that an angle of illumination light incident on an upper portion of the display surface is smaller than an angle of illumination light incident on a lower portion of the display surface. A light emitting part for illuminating the display surface;
The reflecting means hasa plurality of microstructures in the form of triangular grooves (columns) having an asymmetrical cross-sectional shape and an angle of the reflecting surface continuously changing in the display surface, or A reflecting portion having the display surface that reflects illumination light in the form of a plurality of minute convex portions having an inclination angle distribution with an asymmetric cross-sectional shape, and the reflecting means is the reflecting surfaceor the reflecting portion A reflection type liquid crystal display device characterized in that theproportionof the regular reflection component of the display surface is continuously reduced from the lower part of the display surface toward the upper part of the display surface. 請求項１において、前記一対の基板のうち前記液晶層の背面側に位置する基板と、前記液晶層との間に、前記反射手段を備えたことを特徴とする反射型液晶表示装置。Oiteto claim1, and a substrate positioned on the rear side of the liquid crystal layer of the pair of substrates, between said liquid crystal layer, the reflection type liquid crystal display device comprising the said reflecting means. 請求項１または請求項２において、前記反射手段は、前記表示面に対して傾斜させた複数の反射面と、該反射面で反射した光を拡散させる光拡散手段とを有することを特徴とする反射型液晶表示装置。Oiteto claim 1or claim2, wherein the reflecting means, characterized by having a plurality of reflecting surfaces is inclined with respect to the display surface, and a light diffusing means for diffusing light reflected on the reflecting surface A reflective liquid crystal display device. 請求項１または請求項２において、前記反射手段は、複数の凹部、または複数の凸部、または複数の凹凸部が形成された反射面を有し、前記各凹部、または前記各凸部、または前記各凹凸部は、非対称な断面形状をなし、かつ一つの対称軸を有する円弧部を含む平面形状とを有し、前記対称軸は、前記入射する光の主光束の方位角方向と平行となるように設定されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。Oiteto claim 1or claim2, wherein the reflective means comprises a plurality of recesses or a plurality of protrusions or a plurality of reflecting surfaces uneven portion is formed, the respective concave portions or the respective convex portions, or each concave-convexportion,without thenon-symmetrical cross-sectionalshape, and has a planar shape including an arc portion having one axis of symmetry, said axis of symmetry, the azimuthal direction of the main beam of the incident light A reflection type liquid crystal display device which is set so as to be parallel to each other. 請求項１から４のいずれかにおいて、前記反射手段が、ホログラムからなることを特徴とする反射型液晶表示装置。Oiteto any one of claims 1to 4, wherein the reflection means is a reflection type liquid crystal display device, comprising the hologram. 請求項１から４のいずれかにおいて、前記表示面側の基板の前面に偏光板が配置され、前記反射型液晶表示装置が高い反射率、高いコントラスト比が得られる光の入射方向と、前記照明装置からの照明光の入射方向とが略一致す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。Oiteto any one of claims 1to 4, the polarizing plate on the front surface of the substrate on the display surface side is arranged, and the direction of incidence of the light the reflection type liquid crystal display device has high reflectance, a high contrast ratio is obtained, A reflection type liquid crystal display device, characterized in that the incident direction of illumination light from the illumination device is substantially coincident. 請求項１において、前記照明装置から斜めに入射する照明光に対して、暗表示の透過率が高くなるように、前記表示面側の基板の前面に偏光板と位相差板とを配置し、前記反射手段と前記反射手段側の基板との間に偏光板を配置し、かつ前記表示面側の偏光板の吸収軸の方位角は２５５°、前記位相差板の遅相軸の方位角は１８５°、前記表示面側の基板側の液晶配向軸の方位角は１０５°、前記反射手段側の基板側の液晶配向軸の方位角は１６５°、前記反射手段側の偏光板の吸収軸の方位角は１２０°であることを特徴とする反射型液晶表示装置。In claim1 , a polarizing plate and a retardation plate are arranged on the front surface of the substrate on the display surface side so that the transmittance of dark display is high with respect to illumination light incident obliquely from the illumination device, A polarizing plate is disposed between the reflecting means and the substrate on the reflecting means side, and the azimuth angle of the absorption axis of the polarizing plate on the display surface side is 255 °, and the azimuth angle of the slow axis of the retardation plate is 185 °, the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on the substrate side on the display surface side is 105 °, the azimuth angle of the liquid crystal alignment axis on the substrate side on the reflecting means side is 165 °, and the absorption axis of the polarizing plate on the reflecting means side A reflective liquid crystal display device having an azimuth angle of 120 °. 請求項１において、前記光出射部は、前記反射型液晶表示装置の横幅と同等、或いはそれ以上の横幅を有し、前記表示面の前方で、かつ上方、或いは下方に配置されることを特徴とする反射型液晶表示装置。2. The light emitting portion according to claim1 , wherein the light emitting portion has a width equal to or greater than a width of the reflective liquid crystal display device, and is disposed in front of and above or below the display surface. A reflective liquid crystal display device. 請求項１において、前記表示面側の基板と前記液晶層との間にカラーフィルタを配置し、前記カラーフィルタは、前記前記照明装置からの照明光の主光束の方位角方向と平行となる方向へ連続的に形成されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。2. The color filter according to claim1 , wherein a color filter is disposed between the substrate on the display surface side and the liquid crystal layer, and the color filter is parallel to an azimuth direction of a main light flux of illumination light from the illumination device. A reflection type liquid crystal display device formed continuously. 入射する光の反射光量を変調し画像として出力する反射型液晶表示装置と、該反射型液晶表示装置の表示面に照明光を照射する照明装置と、前記反射型液晶表示装置及び前記照明装置を制御する機器本体と、該機器本体に設けられ前記照明装置を支持する可動支持部とを備えた機器において、
前記反射型液晶表示装置は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有し、前記照明装置は、前記表示面の前方の斜め方向に設けられて、前記表示面の上部に入射する照明光の角度が前記表示面の下部に入射する照明光の角度よりも小さくなるようにして前記表示面を照明する光出射部を有し、
前記反射手段は、傾斜した反射面を有する断面形状が非対称な３角溝（柱）状の複数の微細構造をなして前記反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、もしくは断面形状が非対称な傾斜角分布を有する複数の微小な凸部形状をなして照明光を反射する前記表示面を有する反射部を有し、さらに前記反射手段は前記反射面もしくは前記反射部の前記表示面の正反射成分の割合が表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されており、
前記照明装置は、前記可動支持部を介して前記表示面の前方に移動可能に配置されることを特徴とする機器。A reflective liquid crystal display device that modulates the amount of reflected light of incident light and outputs it as an image, an illumination device that irradiates illumination light onto a display surface of the reflective liquid crystal display device, the reflective liquid crystal display device, and the illumination device In a device comprising a device main body to be controlled and a movable support portion provided in the device main body and supporting the lighting device,
The reflective liquid crystal display device includes a pair of substrates bonded via a predetermined gap and at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and a reflection provided on the back side of the liquid crystal layer Theillumination device is provided in an oblique direction in front of the display surface, and an angle of illumination light incident on the upper portion of the display surface is greater than an angle of illumination light incident on the lower portion of the display surface. Having a light emitting part for illuminating the display surface so as to be smaller,
The reflecting means hasa plurality of microstructures in the form of triangular grooves (columns) having an asymmetrical cross-sectional shape and an angle of the reflecting surface continuously changing in the display surface, or A reflecting portion having the display surface that reflects illumination light in the form of a plurality of minute convex portions having an inclination angle distribution with an asymmetric cross-sectional shape, and the reflecting means is the reflecting surfaceor the reflecting portion of the reflecting portion. Theratioof the specular reflection component of the display surface is configured to continuously decrease from the lower display surface toward the upper display surface,
The lightingdevice, a device characterized in that it is arrangedmoved capable in front of the display surface through thefront Symbol movable support. 入射する光の反射光量を変調し画像として出力する反射型液晶表示装置と、該反射型液晶表示装置の表示面に照明光を照射する照明装置と、前記反射型液晶表示装置及び前記照明装置を制御する機器本体とを備えた機器において、
前記反射型液晶表示装置は、所定の間隙を介して接合され少なくとも一方が透明な一対の基板と、前記一対の基板間に備えられた液晶層と、該液晶層の背面側に設けられた反射手段とを有し、前記照明装置は、前記表示面の前方の斜め方向に設けられて、前記表示面の上部に入射する照明光の角度が前記表示面の下部に入射する照明光の角度よりも小さくなるようにして前記表示面を照明する光出射部を有し、
前記反射手段は、傾斜した反射面を有する断面形状が非対称な３角溝（柱）状の複数の微細構造をなして前記反射面の角度は表示面内で連続的に変化しており、もしくは断面形状が非対称な傾斜角分布を有する複数の微小な凸部形状をなして照明光を反射する前記表示面を有する反射部を有し、さらに前記反射手段は、前記反射面もしくは前記反射部の前記表示面の正反射成分の割合が表示面下部から表示面上部に向かって連続的に小さくなるように構成されており、
前記照明装置は、前記機器本体に着脱可能に配置されることを特徴とする機器。A reflective liquid crystal display device that modulates the amount of reflected light of incident light and outputs it as an image, an illumination device that irradiates illumination light onto a display surface of the reflective liquid crystal display device, the reflective liquid crystal display device, and the illumination device In a device with a device body to be controlled,
The reflective liquid crystal display device includes a pair of substrates bonded via a predetermined gap and at least one of which is transparent, a liquid crystal layer provided between the pair of substrates, and a reflection provided on the back side of the liquid crystal layer Theillumination device is provided in an oblique direction in front of the display surface, and an angle of illumination light incident on the upper portion of the display surface is greater than an angle of illumination light incident on the lower portion of the display surface. Having a light emitting part for illuminating the display surface so as to be smaller,
The reflecting means hasa plurality of microstructures in the form of triangular grooves (columns) having an asymmetric cross-sectional shape with an inclined reflecting surface, and the angle of the reflecting surface continuously changes in the display surface, or The reflector has the display surface that reflects the illumination light in the form of a plurality of minute convex portions having an inclination angle distribution having an asymmetric cross-sectional shape, and the reflector means includes the reflector surfaceor the reflector portion. Theratioof the regular reflection component of the display surface is configured to continuously decrease from the lower display surface toward the upper display surface,
The lightingdevice, a device characterized in that it is removably arranged infront Symbol device body.

Images