JPH1184115A - 反射器及び液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外光を正反射と異なる方向に多く反射させる反
射器と、明るく高コントラストで外光の映り込みが少な
い液晶装置、消費電力の小さい電子機器を提供する。 【解決手段】本発明の反射器は、所定の角度範囲内にあ
る入射光のみを選択的に散乱し、それ以外の角度の入射
光を透過する光制御板５０１と、所定の直線偏光成分の
光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板５０
２を備える。また反射型偏光板の背後に光吸収板５０３
を備える。前記光制御板は、屈折率が異なる複数の層が
板表面に対して傾斜した構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射器、特に偏光反
射器に関する。また本発明は、この反射器を用いた液晶
装置、特に反射型あるいは半透過反射型のモノクロある
いはカラー液晶装置に関し、さらにこの液晶装置を搭載
した電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＡ等の情報ツールや携帯電話、ウォ
ッチ等の携帯型電子機器用途には、消費電力が小さい反
射型液晶装置や半透過反射型液晶装置が適している。し
かしながら、従来の反射型液晶装置や半透過型液晶装置
は、表示が暗いという課題があった。

【０００３】表示が暗い理由の一つとして、従来の液晶
装置に利用されている反射器が、外光を主にその正反射
方向に反射することが挙げられる。正反射方向には、反
射器によって反射される光以外にも、液晶セルやその保
護板表面、セル内部の諸界面で反射される光が反射す
る。これらの反射光は、液晶セルの表示に寄与しない。
従って正反射方向は、明るい反面、コントラストが低
い。このため、反射型または半透過反射型の液晶装置を
見る場合、人は無意識に正反射をはずした方向から観察
する。正反射以外の方向には十分な光が反射しないた
め、表示が暗くなる。

【０００４】このような課題を解決する一手段として、
外光を正反射と異なる方向に反射させる方法が、 特開
昭６１−２７０７３１号公報や、ＳＩＤ９５（ＳＩＤ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄ
ｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ
ｓ，Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＶＩ，ｐｐ．１７６、１９９
５）に開示されている。

【０００５】図１４は、特開昭６１−２７０７３１号公
報で開示された反射型光変調装置（反射型液晶装置）の
構造の要部を示す図である。図１４において、１４０１
は反射板、１４０２は液晶セルである。反射板１４０１
は、断面が鋸型をした回折格子の様な形状のアルミニウ
ム反射板である。外部光源１４０３からの光１４１１
は、その大部分の光１４１２が液晶セルに入射し反射板
１４０１によって観察者１４０４方向に反射されるた
め、大変に明るい表示が得られる。一方、一部の光１４
１３は液晶セル表面で反射され下方に抜ける。この光は
観察者に届かないため、高いコントラストが得られる。

【０００６】ＳＩＤ９５で開示された方法も、ほぼ同じ
思想に基づくものであるが、反射板としてホログラム反
射板を利用している。この反射板も正反射と異なる方向
に光を反射するという特徴を有する。なおホログラム反
射板は、ポラロイド社からＩＭＡＧＩＸ（商品名）とし
て発売されており、一般に入手可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の反射器にも課題があった。

【０００８】特開昭６１−２７０７３１号公報で開示さ
れた反射器は、鋸型の回折格子の様な形状を目に見えな
いほど微細に加工することが、技術的に困難である。ま
た例え十分微細に加工出来たとしても、ドットマトリク
ス方式の液晶装置と干渉し合ってモワレ現象を引き起こ
す恐れがある。また、回折による干渉色発生も問題にな
るだろう。

【０００９】ＳＩＤ９５で開示された反射器にも、干渉
色の問題がある。従来のホログラム反射板は、緑色等の
単色反射板であって、これを白色反射板にする技術は未
だ確立されていない。従って、著しく用途が限られる。

【００１０】そこで本発明は、外光を正反射と異なる方
向に多く反射させる反射器を提供することを目的とす
る。もちろんこの場合の外光は、特定の波長の光に限定
されない。また本発明は、明るく高コントラストで外光
の映り込みが少ない液晶装置、特に反射型、半透過反射
型のモノクロまたはカラー液晶装置を提供することを目
的とする。また本発明は、消費電力の小さい電子機器を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の反射器
は、所定の角度範囲内にある入射光のみを選択的に散乱
し、それ以外の角度の入射光を透過する光制御板と、光
反射板を備えたことを特徴とする。このように構成した
ため、請求項１記載の反射器は、外光を正反射方向と異
なる方向に従来よりも多く反射させることができる。

【００１２】請求項２記載の反射器は、所定の角度範囲
内にある入射光のみを選択的に散乱し、それ以外の角度
の入射光を透過する光制御板と、所定の直線偏光成分の
光を反射し、それ以外の光を透過する反射型偏光板を備
えたことを特徴とする。より好ましくは、前記反射型偏
光板を挟んで前記光制御板と反対側に、光吸収板あるい
は半光吸収板を備えることが望ましい。このように構成
したため、請求項２記載の反射器は、外光の内のある直
線偏光成分を正反射方向と異なる方向に従来よりも多く
反射させることができる。

【００１３】請求項３記載の反射器は、請求項１記載の
反射器であって、さらに所定の直線偏光成分の光を吸収
し、それ以外の光を透過する吸収型偏光板を備えたこと
を特徴とする。吸収型偏光板は、光制御板に隣接した位
置に配置することが望ましい。このように構成したた
め、請求項３記載の反射器は、外光の内のある直線偏光
成分を正反射方向と異なる方向に従来よりも多く反射さ
せることができる。

【００１４】請求項４記載の反射器は、請求項１乃至請
求項３記載の反射器であって、さらに光散乱板を備えた
ことを特徴とする。光散乱板は、光制御板または吸収型
偏光板に隣接した位置に配置することが望ましい。この
ように構成したため、請求項４記載の反射器は、外光を
正反射方向と異なる方向に従来よりも多く反射させると
ともに、外光の配置に関わらず観察者方向に光を反射す
ることができる。

【００１５】請求項５記載の反射器は、請求項１乃至請
求項４記載の反射器であって、前記光制御板を少なくと
も２枚用い、互いに散乱軸を違えて積層することを特徴
とする。好ましくは２枚の光制御板を、散乱軸が直交あ
るいは反平行になるように積層することが望ましい。こ
のように構成したため、請求項５記載の反射器は、様々
な方向から入射した外光を正反射方向と異なる方向に従
来よりも多く反射させることができる。

【００１６】請求項６記載の反射器は、請求項１乃至請
求項５記載の反射器であって、前記光制御板が少なくと
もその法線方向から散乱軸方向に１０度から２０度傾斜
した方向から入射した光を散乱することを特徴とする。
より好ましくは、少なくとも０度から３０度傾斜した方
向から入射した光を散乱することを特徴とする。この範
囲に散乱が無く、これよりも小さい角度あるいは大きい
角度に散乱がある場合には、通常の環境における外光を
法線に近い方向に反射させることが出来ない。なお散乱
軸とは後程定義するように、散乱が生じる方向を光制御
板表面に投影した方向を指す。また光を散乱するとは、
ヘイズが３０％以上であることを指す。このように構成
したため、請求項６記載の反射器は、散乱軸方向と逆方
向から入射する外光を効率的に法線方向に反射させるこ
とができる。

【００１７】請求項７記載の反射器は、請求項１乃至請
求項６記載の反射器であって、前記光制御板が、屈折率
の異なる複数の層が板表面に対して傾斜した構造である
ことを特徴とする。この形状自体はリップマン・ホログ
ラムと類似しているが、本発明で利用する光制御板はリ
ップマン・ホログラムのような干渉色を避けるため、層
ピッチが可視光の波長以上あることを特徴とする。この
ように構成したため、請求項７記載の反射器は、層界面
における反射と屈折により、外光を正反射と異なる方向
に従来よりも多く反射させることができる。

【００１８】請求項８記載の反射器は、請求項７記載の
偏光手段であって、前記光制御板の層が、板面の法線方
向から平均して５度以上２０度以下の角度だけ傾斜して
いることを特徴とする。さらに好ましくは１０度以上１
５度以下の角度だけ傾斜していることが望ましい。傾斜
角が５度よりも小さいと、反射光の出射角度が光源から
の入射角度と近くなり、光源が観察者の影となるような
配置でしか効果が生じない。一方傾斜角が２０度よりも
大きいと、反射器の表面すれすれに入射した光でないと
法線方向に出射しない。このように構成したため、請求
項８記載の反射器は、通常の環境における外光を正反射
と異なる方向に従来よりも多く反射させることができ
る。

【００１９】請求項９記載の液晶装置は、少なくとも、
所定の直線偏光成分を吸収しそれ以外の光を透過する吸
収型偏光板と、透明電極を備えた一対の基板間に液晶組
成物を挟んで成る液晶セルと、請求項１乃至請求項８記
載の反射器とを備え、これらを前記の順に配置したこと
を特徴とする。このように構成したため、請求項９記載
の液晶装置は、外光の映り込みが少なく、明るくコント
ラストの高い表示を行うことが出来る。

【００２０】請求項１０記載の液晶装置は、請求項９記
載の液晶装置であって、前記反射器をその散乱軸方向が
６時方向になるよう配置したことを特徴とする。何時方
向という表現は、液晶装置の上に時計の文字盤を重ね合
わせたと仮定して、その文字盤の数字で液晶装置面内で
の方角を指す言い回しである。１２時方向、３時方向、
６時方向、９時方向とは、それぞれ液晶装置の上方向、
右方向、下方向、左方向に相当する。このように構成し
たため、請求項１０記載の液晶装置は、１２時方向から
入射する光を効率的に観察者方向に反射し、明るい表示
を得ることが出来る。

【００２１】請求項１１記載の液晶装置は、請求項９ま
たは請求項１０記載の液晶装置であって、前記吸収型偏
光板に隣接してフロントライトを備えたことを特徴とす
る。フロントライトとは、光源と導光板からなる補助照
明装置である。このように構成したため、請求項１１記
載の液晶装置は、暗闇でも表示を見ることが可能にな
る。フロントライトによって生じる新たな表面反射も、
その方向が正反射方向であるから、表示の見易さを損な
うことにならない。またフロントライトの性質として、
液晶装置に浅い角度から光が入射する傾向があるが、こ
のような光も効率的に法線方向に反射することが出来
る。

【００２２】請求項１２記載の電子機器は、請求項９乃
至請求項１１記載の液晶装置を、表示部として備えたこ
とを特徴とする。このように構成したため、請求項１２
記載の電子機器は、消費電力が少ない上に、明るく見や
すい表示を得ることが出来る。

【００２３】請求項１３記載の電子機器は、請求項１２
記載の電子機器であって、前記液晶装置の前面に液晶装
置表面とほぼ平行に透明保護板を備えたことを特徴とす
る。このように構成したため、請求項１３記載の電子機
器は、表示を損なうことなく液晶装置の保護を図ること
が出来る。

【００２４】請求項１４記載の電子機器は、請求項１２
記載の電子機器であって、前記液晶装置の前面に液晶装
置表面とほぼ平行にタブレット装置を備えたことを特徴
とする。タブレット装置とは、手書き入力のための透明
な位置検出装置である。良く利用されるのは抵抗膜方式
のタブレット装置であるが、この装置は高屈折率の抵抗
膜によって外光の映り込みが生じる。このような場合に
も、本発明の反射器を利用した請求項１４記載の電子機
器は、鮮明な表示を行うことが出来る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２６】（実施例１）図１は、本発明の請求項１
と、請求項６から請求項８記載の発明に係る反射器の構
造の要部を示す図である。まず構成を説明する。図１に
おいて、１０１は光制御板、１０２は光反射板である。
１０１と１０２は、互いに光学的に接着されている。光
学的に接着するとは、それぞれの要素の屈折率に近い屈
折率を有する透明接着剤を利用するか、あるいは接着剤
を用いずに加熱融着することによって、余分な表面反射
が起こらないように接着することである。

【００２７】光制御板１０１は、所定の角度範囲内にあ
る入射光のみを選択的に散乱し、それ以外の角度の入射
光を透過する性質を有する。このような光制御板として
は、特開昭６３−３０９９０２号公報、特開昭６４−７
７００１号公報、特開平３−１０７９０１号公報、特開
平７−６４０６９号公報等に開示されている光制御板が
利用できる。またこの光制御板は、住友化学工業株式会
社からルミスティー（商品名）として発売されており、
一般に入手可能である。

【００２８】光制御板について、図を用いて詳しく説明
する。図２（ａ）は光制御板の断面図であり、図２
（ｂ）は光制御板の平面図（上から見た図）である。光
制御板２０１は、屈折率が高い透明層２０２と屈折率が
低い透明層２０３の積層構造をなしている。２０２と２
０３の層ピッチ（２０２の層厚と２０３の層厚の和）は
２〜３μｍであり、両層の屈折率差は０．０１〜０．０
５である。これらの層は、光制御板表面の法線方向から
平均して角度２０６だけ傾いている。角度２０６は５度
〜２０度である。また光制御板全体の厚みは１００〜２
００μｍである。構造としては、干渉縞を立体的に記録
するリップマン・ホログラムと類似しているが、層ピッ
チが可視光の波長よりも大きいために、ホログラム特有
の干渉色は生じない。

【００２９】さて図２はもちろん模式図であって、実際
にはこれほど規則正しい構造を有するわけではない。層
の厚みや傾き角は不規則にばらつき、光制御板の表面近
傍では層構造自体が失われていることもある。しかしな
がら、平均としてこのような層構造を有しているため
に、層界面に対して比較的高角度から入射する光２０４
を透過し、低角度から入射する光２０５を散乱するとい
う性質を有する。なおここで、層界面と光制御板表面の
両方に直角な面内（即ち図２（ａ）の紙面）で、光制御
板の背後から入射した光が最も散乱する方向を、光制御
板表面に投影した方向を散乱軸方向と定義し、矢印２０
７で表すことにする。図１において、光制御板１０１に
施したハッチングは、以上で説明した層構造を示してい
る。

【００３０】次に、図１の光反射板１０２について説明
する。光反射板１０２としては、高分子フィルム表面に
スパッタ法あるいは蒸着法によりアルミニウム薄膜を形
成した鏡面フィルムが好適である。もちろん高分子フィ
ルムの代わりに高分子板やガラス板を用いてもよく、ア
ルミニウムの代わりに銀を用いても良い。また高分子フ
ィルム表面をエンボス加工することによって、拡散反射
が起こるようにしても良い。またマイカを高分子中に分
散させた半透過反射板であっても良い。逆にＭｇＯ標準
白色板や紙のように、散乱が強すぎるものは不適であ
る。

【００３１】この反射器に、斜め方向に存在する光源１
０３から入射した光１１１は、光制御板１０１をほぼそ
のまま透過して光反射板１０２で反射される。反射され
た光は正反射方向１１３（角度１１４＝角度１１５）へ
向かうが、その際光制御板で散乱されて、法線方向１１
２へもその多くが出射する。この反射器は様々な表示目
的に利用されるが、観察者１０４はその法線方向あるい
はその前後１０度位の方向から見ることが多いので、反
射器のこのような特性は表示を明るくする効果がある。

【００３２】図３は、図１の光の入射角度１１４を３０
度に固定したときの、反射光強度の角度依存性を示す。
横軸の光の出射角度は、図１の１１５と同様に法線方向
からの傾き角で表す。なお反射器の光制御板としては、
住友化学工業株式会社製のルミスティーＬＣＹ−００５
０（商品名）を利用した。この光制御板は、図２の角度
２０６が約１５度で、法線方向から散乱軸方向に０度か
ら５０度傾斜した方向から入射した光を散乱する。また
光反射板としてはアルミニウムの鏡面を利用した。図３
において、反射光強度は正反射方向の３０度が最も大き
いが、法線方向に近い３度方向にも小さなピークが存在
する。このようなピークは単なる散乱板では決して得ら
れない。本発明の反射器のように、層構造を有すること
によって初めて、層界面における反射と屈折が起こり、
ピークが生じる。このピークのおかげで、観察者方向に
より多くの光が戻り、表示が明るくなる。

【００３３】（実施例２）実施例１の反射器は、反射板
が鏡面である場合、光制御板でしか散乱が起こらないた
め、限られた方向にしか光が反射しない。照明、反射
器、観察者の相互の位置関係が固定されている場合には
これでも良いが、そうでない場合には別に散乱手段を設
けた方が望ましい。

【００３４】図４（ａ）は、本発明の請求項４記載の発
明に係る反射器の構造の要部を示す図である。まず構成
を説明する。図４（ａ）において、４０１は光制御板、
４０２は光散乱板、４０３は光反射板である。４０１と
４０２、４０２と４０３は、それぞれ互いに光学的に接
着されている。光制御板４０１のハッチングは、その層
構造を示している。光制御板４０１、光反射板４０３に
は実施例１で利用したものと同様のものが利用できる。

【００３５】光散乱板４０２には、微小なビーズを屈折
率の異なるバインダ中に分散したプラスチック板が適し
ている。また接着剤中に同様のビーズを混入して、光制
御板と光反射板を直接接着しても良い。

【００３６】この反射器に、斜め方向の光源４０４から
入射した光４１１は、光制御板４０１をほぼそのまま透
過して光散乱板４０２で散乱され、光反射板４０３で反
射される。反射された光は再び光散乱板４０２で散乱さ
れる。光散乱板の散乱はさほど大きくないので、依然と
して大部分の光が正反射方向４１３へ向かうが、光制御
板４０１により一部の光が法線方向４１２へ出射し、観
察者４０５に達する。

【００３７】実施例２の反射器は、光散乱板があるおか
げで、様々な方向４１４や４１５からも明るい表示を見
ることが出来る。また異なる位置、特に横方向（紙面の
手前、あるいは奥）にある光源からも、観察者に光が達
する。従ってこの反射器で表示を行った場合、照明環境
依存性が少なく、視角の広い表示が得られる。

【００３８】図４（ｂ）は、本発明の請求項４記載の発
明に係る反射器のもう一つの構造の要部を示す図であ
る。まず構成を説明する。図４（ｂ）において、４０２
は光散乱板、４０１は光制御板、４０３光反射板であ
る。４０２と４０１、４０１と４０３は、それぞれ互い
に光学的に接着されている。光制御板４０１のハッチン
グは、その層構造を示している。光制御板４０１、光反
射板４０３には実施例１で説明したものと同様のものが
利用できる。光散乱板４０２には、微小なビーズを屈折
率の異なるバインダ中に分散したプラスチック板を用い
ても良いが、エンボス加工したプラスチック板も利用で
きる。

【００３９】この反射器も図４（ａ）の反射器とほぼ同
じ機能を有しており、光散乱板の位置が特性に影響を及
ぼさないことがわかる。従って、製造上の難易等を勘案
していずれかの構造を選択すれば良い。

【００４０】（実施例３）図５は、本発明の請求項２
と、請求項６から請求項８記載の発明に係る反射器の構
造の要部を示す図である。まず構成を説明する。図５に
おいて、５０１は光制御板、５０２は反射型偏光板、５
０３は光吸収板である。５０１と５０２は、互いに光学
的に接着されている。光制御板５０１のハッチングは、
その層構造を示している。光制御板５０１には実施例１
で利用したものと同様のものが利用できる。

【００４１】光吸収板５０３には、黒色ビニールシート
や黒紙を利用するか、黒色塗料を直接塗布して利用す
る。なお、黒色以外にも比較的暗い色ならば、青色や茶
色、灰色など好みによって利用できる。また反射器の背
後に照明を置いて、半透過反射型表示を行う場合には、
光吸収板を可視光の光に対して１０％以上８０％以下の
透過率を有する半光吸収板に置き換える。半光吸収板と
しては、例えば（株）辻本電気製作所の光散乱フィルム
Ｄ２０２（商品名）が適している。

【００４２】反射型偏光板５０２は、所定の直線偏光成
分の光を反射し、それ以外の光を反射する性質を有す
る。このような反射型偏光板としては、複屈折性の誘電
体多層膜を利用する方法が、国際公開された国際出願
（国際出願の番号：ＷＯ９７／０１７８８）や、特表平
９−５０６９８５号公報に開示されている。またこのよ
うな反射型偏光板は、米国３Ｍ社からＤＢＥＦ（商品
名）として市販されており、一般に入手可能である。

【００４３】次に、反射型偏光板５０２の構造について
説明する。図６は、反射型偏光板の構造の要部を説明す
る図である。反射型偏光板は、基本的に複屈折性の誘電
体多層膜であって、二種類の高分子層６０１と６０２を
交互に積層して成る。二種類の高分子は、一つは光弾性
率が大きい材料から、もう一つは光弾性率が小さい材料
から選ばれるが、その際に両者の常光線の屈折率が概ね
等しくなるよう留意する。例えば、光弾性率の大きい材
料としてＰＥＮ（２，６−ポリエチレン・ナフタレー
ト）を、小さい材料としてｃｏＰＥＮ（７０−ナフタレ
ート／３０−テレフタレート・コポリエステル）を選
ぶ。両フィルムを交互に積層し、図６の直交座標系６０
３のｘ軸方向に約５倍に延伸したところ、ｘ軸方向の屈
折率がＰＥＮ層において１．８８、ｃｏＰＥＮ層におい
て１．６４となった。またｙ軸方向の屈折率はＰＥＮ層
でもｃｏＰＥＮ層でもほぼ１．６４であった。この積層
フィルムに法線方向から光が入射すると、ｙ軸方向に振
動する光の成分はそのままフィルムを透過する。これが
透過軸である。一方ｘ軸方向に振動する光の成分は、Ｐ
ＥＮ層とｃｏＰＥＮ層が、ある一定の条件を満たす場合
に限って、反射される。これが反射軸である。その条件
とは、ＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）と、ｃｏ
ＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）の和が光の波長
の２分の１に等しいことである。このようなＰＥＮ層と
ｃｏＰＥＮ層を各々数十層以上、出来れば百層以上、厚
みにして３０μｍほど積層させると、ｘ軸方向に振動す
る光の成分のほぼ全てを反射させることが出来る。

【００４４】このようにして作成された反射型偏光板
は、設計された単一の波長の光でしか偏光能を生じな
い。そこで設計波長が異なる複数の反射型偏光板を、軸
を揃えて積層することにより、広い波長領域で偏光能を
持たせることができる。

【００４５】この反射型偏光板は、通常の吸収型偏光板
＋アルミニウム反射板構成の反射偏光手段と比較して、
３０％以上明るい。その理由は二つある。一つは金属ア
ルミニウムの反射率が９０％弱しか無いのに対し、この
反射型偏光板は所定の直線偏光をほぼ１００％反射する
からである。もう一つの理由は、通常の吸収型の偏光板
がヨウ素等のハロゲン物質や染料等の二色性物資を利用
しており、その二色比が必ずしも高くないために、およ
そ２０％の光を無駄にしていることである。

【００４６】なお反射型偏光板としては、以上述べたよ
うな複屈折性の誘電体多層膜の他に、コレステリック相
を呈する液晶ポリマーを利用することもできる。これは
所定の円偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過
する機能を有する。これを４分の１波長板と組み合わせ
ると、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成
分を透過する機能を持つ。このような反射型偏光板の詳
細については、特開平８−２７１８３７号公報に開示さ
れている。またこのような反射型偏光板は、独逸国Ｍｅ
ｒｃｋ社からＴｒａｎｓＭａｘ（商品名）という名称で
発売されており、一般に入手可能である。

【００４７】以上説明した反射器に、斜め方向に存在す
る光源５０４から入射した光５１１は、光制御板５０１
をほぼそのまま透過し、反射型偏光板５０２で所定の直
線偏光成分が反射され、残りの光は光吸収板５０３で吸
収される。反射された直線偏光成分は正反射方向５１３
（角度５１４＝角度５１５）へ向かうが、その際光制御
板５０１で散乱されて、法線方向５１２へも多く出射す
る。観察者５０５は法線方向あるいはその前後１０度位
の方向から見ることが多いので、反射器のこのような特
性は表示を明るくする効果がある。

【００４８】（実施例４）実施例３の反射器は、反射型
偏光板５０２の反射が鏡面的であるため、光制御板５０
１でしか散乱が起こらず、限られた方向にしか光が反射
しない。照明、反射器、観察者の相互の位置関係が固定
されている場合にはこれでも良いが、そうでない場合に
は別に散乱手段を設けた方が望ましい。

【００４９】図７（ａ）は、本発明の請求項４記載の発
明に係る反射器の構造の要部を示す図である。まず構成
を説明する。図７（ａ）において、７０１は光制御板、
７０２は光散乱板、７０３は反射型偏光板、７０４は光
吸収板である。７０１と７０２、７０２と７０３は、そ
れぞれ互いに光学的に接着されている。光制御板７０１
のハッチングは、その層構造を示している。光制御板７
０１、反射型偏光板７０３、光吸収板７０４ともに、実
施例３で利用したものと同様のものが利用できる。

【００５０】光散乱板７０２としては実施例２で述べた
ものと同様のものが利用できるが、反射型偏光板で分離
した直線偏光を解消することがないよう留意しなければ
ならない。具体的には、分散させるビーズの径を小さく
しすぎないこと、多重散乱が起こるほど高密度で分散さ
せたり、厚くしすぎたりしないことが大切である。

【００５１】この反射器に、斜め方向の光源７０５から
入射した光７１１は、光制御板７０１をほぼそのまま透
過して光散乱板７０２で散乱され、所定の直線偏光成分
が反射型偏光板７０３で反射され、残りの光は光吸収板
７０４で吸収される。反射された直線偏光成分は再び光
散乱板７０２で散乱される。光散乱板の散乱はさほど大
きくないので、依然として大部分の光が正反射方向７１
３（角度７１４＝角度７１５）へ向かうが、光制御板７
０１により一部の光が法線方向７１２へ出射し、観察者
７０６に達する。

【００５２】実施例４の反射器は、光散乱板があるおか
げで、７１２、７１３に限らず様々な方向からも明るい
表示を見ることが出来る。また異なる位置、特に横方向
（紙面の手前、あるいは奥）にある光源からも、観察者
に光が達する。従ってこの反射器で表示を行った場合、
照明環境依存性が少なく、視角の広い表示が得られる。

【００５３】図７（ｂ）は、本発明の請求項４記載の発
明に係る反射器のもう一つの構造の要部を示す図であ
る。まず構成を説明する。図７（ｂ）において、７０２
は光散乱板、７０１は光制御板、７０３は反射型偏光
板、７０４は光吸収板である。７０２と７０１、７０１
と７０３は、それぞれ互いに光学的に接着されている。
光制御板７０１のハッチングは、その層構造を示してい
る。光制御板７０１、光散乱板７０２、反射型偏光板７
０３、光吸収板７０４は図７（ａ）と同様のものが利用
でき、異なるのはその積層順序だけである。

【００５４】この反射器も図７（ａ）の反射器とほぼ同
じ機能を有しており、光散乱板の位置が特性に影響を及
ぼさないことがわかる。従って、製造上の難易等を勘案
していずれかの構造を選択すれば良い。

【００５５】図８の曲線８０１は、図７の光の入射角度
７１４を３０度に固定したときの、反射光強度の角度依
存性を示す。横軸の光の出射角度は、図７の７１５と同
様に法線方向からの傾き角で表す。なお反射器の光制御
板としては、住友化学工業株式会社製のルミスティーＬ
ＣＹ−００５０（商品名）を利用した。この光制御板
は、図２の角度２０６が約１５度で、法線方向から散乱
軸方向に０度から５０度傾斜した方向から入射した光を
散乱する（即ちヘイズが３０％以上である）。また反射
型偏光板としては米国３Ｍ社のＤＢＥＦ（商品名）を利
用した。図８の曲線８０１において、反射光強度は正反
射方向の３０度が最も大きいが、法線方向に近い３度方
向にも小さなピークが存在する。このようなピークは単
なる散乱板では決して得られない。

【００５６】図８の曲線８０２は、図７（ａ）の構造か
ら光制御板７０１を除いた構成の反射器について、同様
に反射光強度の角度依存性を示したものである。反射光
強度は、やはり正反射方向の３０度が最も大きいが、他
の方向にはピークが現れない。法線方向で両者の明るさ
を比較すると、光制御板を用いた８０１の強度が３．４
５、光制御板を用いない８０２の強度が０．９０（いず
れも任意単位）である。光制御板を配置することによっ
て、法線方向の明るさが約３．８倍になったことがわか
る。このような効果は、光制御板の層構造によって初め
て生じる。層界面における反射と屈折が、正反射方向以
外の方向に選択的に光を反射するのである。

【００５７】（実施例５）図９（ａ）は、本発明の請求
項３記載の発明に係る反射器の構造の要部を示す図であ
る。まず構成を説明する。図９において、９０１は光制
御板、９０２は吸収型偏光板、９０３は光反射板であ
る。９０１と９０２、９０２と９０３は、互いに光学的
に接着されている。光制御板９０１のハッチングは、そ
の層構造を示している。光制御板９０１、光反射板９０
３には実施例１で利用したものと同様のものが利用でき
る。

【００５８】吸収型偏光板９０２は、所定の直線偏光成
分の光を吸収し、それ以外の光を透過する性質を有す
る。これは現在最も一般に利用されているタイプの偏光
板であって、ヨウ素等のハロゲン物質や二色性色素を高
分子フィルムに吸着させて作製する。

【００５９】以上説明した反射器に、斜め方向に存在す
る光源９０４から入射した光９１１は、光制御板９０１
をほぼそのまま透過し、吸収型偏光板９０２で所定の直
線偏光成分が吸収され、残りの光が光反射板９０３で反
射される。反射された光は二度目は吸収型偏光板９０２
を素通りし、正反射方向９１３（角度９１４＝角度９１
５）へ向かう。その際光制御板９０１で散乱されて、法
線方向９１２へも多く出射する。観察者９０５は法線方
向あるいはその前後１０度位の方向から見ることが多い
ので、反射器のこのような特性は表示を明るくする効果
がある。

【００６０】光制御板９０１の位置は、図９（ｂ）に示
したように吸収型偏光板９０２と光反射板９０３の間で
あっても、効果は変わらない。

【００６１】実施例５の反射器にも、実施例２、実施例
３と同様に光散乱手段を備えることが出来る。その位置
としては光反射板９０３の上であればどこでも良い。こ
のような反射器で表示を行った場合、照明環境依存性が
少なく、視角の広い表示が得られる。

【００６２】（実施例６）図１０は、本発明の請求項５
記載の発明に係る反射器の構造の要部を示す図である。
図１０（ａ）は断面図であり、図１０（ｂ）は平面図
（上から見た図）である。まず構成を説明する。図１０
（ａ）において、１００１と１００２は光制御板、１０
０３は光散乱板、１００４は反射型偏光板、１００５は
光吸収板である。１００１と１００２、１００２と１０
０３、１００３と１００４は、互いに光学的に接着され
ている。光制御板１００１と１００２のハッチングは、
その層構造を示している。光制御板１００１と１００
２、光散乱板１００３、反射型偏光板１００４、光吸収
板１００５には実施例１乃至実施例５で利用したものと
同様のものが利用できる。

【００６３】図１０（ｂ）において、１００６は反射
器、１０１１は光制御板１００１の散乱軸、１０１２は
光制御板１００２の散乱軸である。散乱軸の定義につい
ては図２で説明した通りである。二つの散乱軸は直交し
ている。

【００６４】二枚の光制御板を散乱軸を直交させて重ね
あわせることによって、光源の位置が１２時方向であっ
ても、３時方向、９時方向であっても、観察者側に十分
な光を反射させることが出来る。二枚の光制御板の重ね
あわせ方向としては、直交以外にも、反平行、４５度等
も適しており、想定される照明方向によって適宜決定す
れば良い。また三枚以上の光制御板を重ねあわせても良
い。但し、少なくとも一枚の散乱軸方向は６時方向であ
ることが望ましい。これは１２時方向に光源があること
が多いからである。

【００６５】（実施例７）本発明の反射器は様々な装置
に利用できるが、最適な利用法は表示装置である。例え
ば実施例１や実施例２の反射器の前面に、透明なポジ型
のカラーフィルムを配置すれば、静止画像を特別な光源
無しに表示できる。また実施例１や実施例２の反射器
は、エレクトロ・クロミック・ディスプレイやＧＨ型液
晶装置等の受光型表示装置にも適している。一方、実施
例３乃至実施例６の反射器は、偏光反射器であるから、
偏光を利用するＴＮ型やＳＴＮ型の液晶装置に適してい
る。以下では本発明の反射器を、ＳＴＮ型の液晶装置に
利用した例について説明する。

【００６６】図１１は本発明の請求項９または請求項１
０記載の発明に係る液晶装置の構造の要部を示す図であ
る。図１１（ａ）は断面図、図１１（ｂ）は平面図（上
から見た図）である。まず構成を説明する。図１１
（ａ）において、１１０１は吸収型偏光板、１１０２は
位相差フィルム、１１０３は上側ガラス基板、１１０４
は透明電極、１１０５は液晶層、１１０６はシール部、
１１０７は下側ガラス基板、１１０８は光制御板、１１
０９は光散乱板、１１１０は反射型偏光板、１１１１は
光吸収板である。１１０１と１１０２、１１０２と１１
０３、１１０７と１１０８、１１０８と１１０９、１１
０９と１１１０は、それぞれ互いに光学的に接着してい
る。また上下の透明電極１１０４の間は広く離して描い
てあるが、これは図を明解にするためであって、実際に
は数μｍから十数μｍの狭いギャップを保って対向して
いる。なお図示した構成要素以外にも、液晶配向膜や絶
縁膜、スペーサー・ボール、ドライバーＩＣ、駆動回路
等の要素も不可欠であるが、これらは本発明を説明する
上で特に必要が無く、却って図を複雑にし理解し難くす
る恐れがあるため、省略した。

【００６７】次に各構成要素について順に説明する。吸
収型偏光板１１０１は所定の直線偏光成分を吸収し、そ
れ以外の偏光成分を透過する機能を有している。

【００６８】位相差フィルム１１０２は、例えばポリ・
カーボネート樹脂の一軸延伸フィルムであって、ＳＴＮ
型液晶装置の表示の着色を補償するために利用される。
ＴＮ型液晶装置の場合には省略されることが多い。

【００６９】液晶層１１０５は１８０度から２７０度ね
じれたＳＴＮネマチック液晶組成物から成る。表示容量
が小さい場合には９０°ねじれたＴＮ液晶組成物を用い
ても良い。ねじれ角は上下ガラス基板表面における配向
処理の方向と、液晶に添加するカイラル剤の分量で決定
する。

【００７０】光制御板１１０８、光散乱板１１０９、反
射型偏光板１１１０、光吸収板１１１１の積層体は、即
ち反射器であって、実施例３または実施例４、または実
施例６で説明した反射器を利用した。

【００７１】また図１１（ｂ）において、１１１２は液
晶装置、１１２１は光制御板１１０８の散乱軸の方向で
ある。光制御板は、散乱軸が６時方向になるよう配置し
た。

【００７２】このようにして作製した液晶装置は、従来
の反射器を利用した液晶装置と比較して、大変に明るい
という特徴がある。特に１２時方向に光源があって、こ
れを液晶装置の法線方向から観察する場合には、従来の
４倍以上も明るくなった。その他、いかなる位置に光源
がある場合にも、従来より暗くなることはなかった。

【００７３】また吸収型偏光板１１０１の表面や、透明
電極１１０４とガラスの界面は光を反射しやすく、映り
込みが気になるところである。そこで従来は吸収型偏光
板の表面にアンチ・リフレクションやアンチ・グレア等
の防眩処理が施されていた。ところが本発明の液晶装置
においては、例え防眩処理を施さずとも、不要な反射光
が正反射方向に進むために観察者に届かず、コントラス
トを損なうことはなかった。

【００７４】以上では、反射型液晶装置についての実施
例を述べたが、光吸収板１１１１を半光吸収板にして背
後にバックライトを配置すれば、半透過反射型液晶装置
になる。半透過反射型液晶装置であっても、本発明の効
果は変わらない。

【００７５】また反射器として、反射型偏光板を用いる
実施例３または実施例４または実施例６の反射器を利用
したが、吸収型偏光板を用いる実施例５の反射器を利用
しても良い。

【００７６】また従来、ドットごとにマイクロ・カラー
・フィルタを配置する特願平７−１８０４８１号のよう
な方式の反射型カラー液晶装置は、表示の暗さが大きな
問題であったが、このような液晶装置にも本発明の反射
器を利用すれば、明るい表示が可能になる。またより色
純度の高いカラー・フィルタが利用できるので、鮮やか
なカラー表示が出来る。

【００７７】また、反射器を一対の基板間に設けても良
い。この場合は、請求項１の反射器の構成を取る。例え
ば、吸収型偏光板、位相差フィルム（省略可）、上側ガ
ラス基板、カラーフィルタ（省略可）、透明電極、液晶
層、透明電極（省略可）、光制御板、光反射板、下側ガ
ラス基板の順で積層する。この構成だと偏光板が１枚し
か利用できないが、特開平３−２２３７１５号公報に開
示されているような液晶表示モードを採用すれば、高画
質の表示が可能である。このように構成すると、下側ガ
ラス基板による視差が生じないために、影のない表示が
出来る。特に反射型カラー液晶装置の場合には、色純度
の高い、明るい表示が出来る。

【００７８】（実施例８）実施例８は本発明の請求項１
１記載の発明に係る液晶装置に関する。

【００７９】液晶装置の本体は、図１１に示した実施例
７の液晶装置と同様である。この液晶装置の前面に特開
平６−３２４３３１号公報に開示されているようなフロ
ントライトを配置する。フロントライトとは、光源と導
光板からなる補助照明装置である。このように構成する
と、暗闇でもこの液晶装置の表示を見ることが可能にな
る。フロントライトによって生じる新たな表面反射も、
本発明の反射器が光を正反射と異なる方向に従来よりも
多く反射させるために、表示の見易さを損なうことにな
らない。またフロントライトの性質として、液晶装置に
浅い角度から光が入射する傾向があるが、このような光
も効率的に正面近くに反射することが出来る。

【００８０】（実施例９）本発明の請求項１２乃至請求
項１４記載の電子機器の例を３つ示す。

【００８１】本発明の液晶装置は、様々な環境で用いら
れ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器に適して
いる。

【００８２】図１２（ａ）は携帯電話であり、本体１２
０１の前面上方部に表示部１２０２が設けられる。携帯
電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。
特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は
大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消
費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助
光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置
が望ましい。本発明の液晶装置は、反射型表示でも透過
型表示でも従来の液晶装置より明るく、鮮やかである。

【００８３】図１２（ｂ）はウォッチであり、本体１２
０３の中央に表示部１２０４が設けられる。ウォッチ用
途においては、液晶装置と観察者との位置関係はほぼ固
定している。しかしながら利用される場所によって、光
源はまちまちである。そのような場合においても、発明
の液晶装置は従来より明るい表示が得られ、デジタル・
ウォッチに特有の安物感を払拭することも可能である。

【００８４】図１２（ｃ）は携帯情報機器であり、本体
１２０５の上側に表示部１２０６、下側に入力部１２０
７が設けられる。また表示部の前面にはタッチ・キーを
設けることが多い。通常のタッチ・キーは表面反射が多
いため、表示が見づらい。ところが本発明の反射器は、
光を正反射と異なる方向、特に液晶装置表面の法線方向
に従来よりも多く反射させるために、表示の見易さを損
なうことにならないというメリットがある。

【００８５】これらの電子機器は、いずれも液晶装置の
前面に透明保護板を設けることが多い。図１３に、透明
保護板を設けた電子機器の断面図を示す。図１３におい
て、１３０１は液晶装置、１３０２は透明保護板、１３
０３は筐体である。液晶装置１３０１は実施例７で説明
したものと同様のものである。透明保護板１３０２は透
明なプラスチックを成形したもの、筐体１３０３は不透
明なプラスチックを成形したものを利用する。透明保護
板表面は必ずしも平面でなくとも良いが、液晶装置表面
とほぼ平行になるように配置される。

【００８６】このように構成することによって、斜め方
向にある光源１３０４から発した光１３１１は、本発明
の液晶装置によってほぼ法線方向１３１２に反射され観
察者１３０５に達する。透明保護板表面によって反射さ
れた光１３１３は、正反射方向に進むため、観察者には
届かない。従って、透明保護板を設けてもコントラスト
を損なうことはない。

【００８７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、外
光を正反射と異なる方向に多く反射させる反射器を提供
することが出来る。また本発明は、明るく高コントラス
トで外光の映り込みが少ない液晶装置、特に反射型、半
透過反射型のモノクロまたはカラー液晶装置を提供する
ことが出来る。また本発明は、消費電力の小さい電子機
器を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における反射器の、構造の要
部を示す図である。

【図２】本発明の実施例１から実施例６における反射器
で用いた光制御板の、構造の要部を示す図である。
（ａ）断面図、（ｂ）平面図。

【図３】本発明の実施例１における反射器の、反射光強
度の角度依存性を示す図である。

【図４】本発明の実施例２における反射器の、構造の要
部を示す図である。

【図５】本発明の実施例３における反射器の、構造の要
部を示す図である。

【図６】本発明の実施例３、実施例４、実施例６におけ
る反射器で用いた反射型偏光板の、構造の要部を示す図
である。

【図７】本発明の実施例４における反射器の、構造の要
部を示す図である。

【図８】本発明の実施例４における反射器の、反射光強
度の角度依存性を示す図である。

【図９】本発明の実施例５における反射器の、構造の要
部を示す図である。

【図１０】本発明の実施例６における反射器の、構造の
要部を示す図である。（ａ）断面図、（ｂ）平面図。

【図１１】本発明の実施例７における液晶装置の、構造
の要部を示す図である。（ａ）断面図、（ｂ）平面図。

【図１２】本発明の実施例９における電子機器の、外観
を示す図である。（ａ）携帯電話、（ｂ）ウォッチ、
（ｃ）携帯情報機器。

【図１３】本発明の実施例９における電子機器の、断面
を示す図である。

【図１４】従来の反射型液晶装置の、構造の要部を示す
図である。

【符号の説明】 １０１ 光制御板 １０２ 光反射板 １０３ 光源 １０４ 観察者 １１１ 入射光 １１２ 法線方向への反射光 １１３ 正反射光 ２０１ 光制御板 ２０２ 屈折率が高い透明層 ２０３ 屈折率が低い透明層 ２０４ 層界面に対して比較的高角度から入射する光
（光制御板を透過） ２０５ 層界面に対して比較的低角度から入射する光
（光制御板で散乱） ２０６ 層構造の傾き角 ２０７ 散乱軸方向 ５０１ 光制御板 ５０２ 反射型偏光板 ５０３ 光吸収板 ５０４ 光源 ５０５ 観察者 ５１１ 入射光 ５１２ 法線方向への反射光 ５１３ 正反射光 ６０１ 光弾性率が大きい材料の層 ６０２ 光弾性率が小さい材料の層 ６０３ 直交座標系、ｘ軸方向が延伸方向 ７０１ 光制御板 ７０２ 光散乱板 ７０３ 反射型偏光板 ７０４ 光吸収板 ８０１ 図７の反射器における反射光強度の角度依存性 ８０２ 図７の構造から光制御板７０１を除いた構成の
反射器における反射光強度の角度依存性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｄ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の角度範囲内にある入射光のみを選択
   的に散乱し、それ以外の角度の入射光を透過する光制御
   板と、光反射板を備えたことを特徴とする反射器。
2. 【請求項２】所定の角度範囲内にある入射光のみを選択
   的に散乱し、それ以外の角度の入射光を透過する光制御
   板と、所定の直線偏光成分の光を反射し、それ以外の光
   を透過する反射型偏光板を備えたことを特徴とする反射
   器。
3. 【請求項３】請求項１記載の反射器であって、さらに所
   定の直線偏光成分の光を吸収し、それ以外の光を透過す
   る吸収型偏光板を備えたことを特徴とする反射器。
4. 【請求項４】請求項１乃至請求項３記載の反射器であっ
   て、さらに光散乱板を備えたことを特徴とする反射器。
5. 【請求項５】請求項１乃至請求項４記載の反射器であっ
   て、前記光制御板を少なくとも２枚用い、互いに散乱軸
   を違えて積層することを特徴とする反射器。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５記載の反射器であっ
   て、前記光制御板が少なくともその法線方向から散乱軸
   方向に１０度から２０度傾斜した方向から入射した光を
   散乱することを特徴とする反射器。
7. 【請求項７】請求項１乃至請求項６記載の反射器であっ
   て、前記光制御板が、屈折率の異なる複数の層が板表面
   に対して傾斜した構造であることを特徴とする反射器。
8. 【請求項８】請求項７記載の偏光手段であって、前記光
   制御板の層が、板面の法線方向から平均して５度以上２
   ０度以下の角度だけ傾斜していることを特徴とする反射
   器。
9. 【請求項９】少なくとも、所定の直線偏光成分を吸収し
   それ以外の光を透過する吸収型偏光板と、透明電極を備
   えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る液晶セル
   と、請求項１乃至請求項８記載の反射器とを備え、これ
   らを前記の順に配置したことを特徴とする液晶装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の液晶装置であって、前記
    反射器をその散乱軸方向が６時方向になるよう配置した
    ことを特徴とする液晶装置。
11. 【請求項１１】請求項９または請求項１０記載の液晶装
    置であって、前記吸収型偏光板に隣接してフロントライ
    トを備えたことを特徴とする液晶装置。
12. 【請求項１２】請求項９乃至請求項１１記載の液晶装置
    を、表示部として備えたことを特徴とする電子機器。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の電子機器であって、前
    記液晶装置の前面に液晶装置表面とほぼ平行に透明保護
    板を備えたことを特徴とする電子機器。
14. 【請求項１４】請求項１２記載の電子機器であって、前
    記液晶装置の前面に液晶装置表面とほぼ平行にタブレッ
    ト装置を備えたことを特徴とする電子機器。