JP2003255318A - 部分透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックライト光を高効率で利用する部分透過型
液晶表示装置の実現。 【解決手段】複数の画素の各画素は透過表示部と反射表
示部とからなり、複数の画素の透過表示部は、複数の画
素の全体から見て千鳥格子状になるように分布してお
り、バックライトと第二の基板の間に、頂点が対応する
透過表示部の中心に概略一致し、各画素の透過表示部に
バックライトの光を集光するよう配置したマイクロレン
ズを配置する。この構成で、バックライト光の集光効率
が向上し、暗所から直射日光下に及ぶ広範な光環境下に
おいて明るく高色純度の表示が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の属する利用分野は液
晶表示装置であり、特に暗室から直射日光下までの広範
な光環境下で高コントラスト比の表示を示す部分透過型
液晶表示装置である。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、反射板を用いて
周囲から入射する光を反射して表示を行う。周囲の明る
さによらずコントラスト比が一定であるため、直射日光
下から室内までの比較的明るい環境下で使用可能であ
る。反射型液晶表示装置に補助光源を組み合わせれば、
使用環境を暗室のような暗い環境下にまで拡張できる。

【０００３】バックライトを補助光源に用い、一画素内
に反射電極と透明電極の両方を備えた部分透過型液晶表
示装置は、暗所では透明電極部からバックライト光を透
過して表示を行う。フロントライトを補助光源に用いた
反射型液晶表示装置は、暗所では反射電極部においてフ
ロントライト光を反射して表示を行う。

【０００４】このうち、バックライトを補助光源に用い
た部分透過型液晶表示装置では、一画素内を反射表示部
と透過表示部で分け合うために、反射表示部と透過表示
部を同時に高開口率化できないので、反射表示，透過表
示とも低輝度になるという問題があった。これに対し
て、特開平１１−１０９４１７号公報，特開２０００−
１５４１８１号公報では、コリメート性のバックライト
とマイクロレンズを用いて透過表示部にバックライトの
光を集光し、透過表示の輝度向上を試みている。また、
特開平４−２１４５２９号公報にはハニカム状に配列し
たマイクロレンズが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズの分布
と形状は、バックライトのコリメート性や、透過表示部
の分布も勘案して決定しなければならない。このうち透
過表示部の分布は、画素構造にも影響を与える。また、
透過表示部の透過効率が高くなければ高輝度の透過表示
が得られないため、位相板や偏光板の光学パラメータの
設定も重要である。

【０００６】このように、部分透過型の透過表示の輝度
を向上するためには、マイクロレンズの集光効率のみな
らず、部分透過型液晶表示装置の画素設計，バックライ
トのコリメート性、更には表示モードまで含めた全体設
計が必要である。しかし、従来このような全体設計が成
されなかった為、マイクロレンズの集光効率は低く、ま
た部分透過型の透過表示輝度も低かった。そのため、従
来の部分透過型液晶表示装置では、広範な環境下におい
て良好な視認性の表示が得られなかった。

【０００７】本発明が解決しようとする課題は、主にバ
ックライト付の部分透過型液晶表示装置に置けるマイク
ロレンズの集光効率の向上である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】まず始めに、部分透過型
液晶表示装置における透過表示部の配列と形状の特長に
ついて述べる。透過表示部は走査配線と信号配線に平行
な格子状であり、信号線方向の格子間隔は走査配線方向
の格子間隔の３倍である。すなわち、縦線と横線を鮮明
に表示するために各画素は格子状に配置されており、
Ｒ，Ｇ，Ｂ三色のカラーフィルタを併用するため各画素
は走査線方向の長さと信号線方向の長さの比が概略１：
３の長方形状である。また、透過表示部の形状は透過表
示部の形状は正方形状または縦横比が１に近い長方形
状、あるいはまたこれに類似の多角形状である。

【０００９】次に、これに組み合わせるマイクロレンズ
の最適な形状について述べる。マイクロレンズと透過表
示部が１対１に対応し、かつマイクロレンズの焦点が透
過表示部の中心に位置していれば、バックライトの集光
効果が向上する。マイクロレンズは自身に入射した光を
焦点に集光するため、マイクロレンズが占める面積がよ
り大きければバックライトの集光効果は向上する。上記
の２条件を同時に満足するため、マイクロレンズの底辺
を円形もしくは六角形とし、かつ千鳥格子状に分布させ
る。ここで、千鳥格子とは、近接する行または列が２分
の１ピッチずつずれた配置であり、ハニカム構造等と同
様の配置である。

【００１０】前述のように各画素は格子状に分布する
が、各画素の中で透過表示部が占める位置は任意に設定
可能であるため、透過表示部はマイクロレンズと同様に
千鳥格子をなすように配置する。即ちこの時、最も集光
性に優れた千鳥格子状のマイクロレンズを組み合わせ
て、バックライトを透過表示部に集光することが可能に
なる。透過表示部を千鳥格子とした場合、各画素の中で
透過表示部が占める位置は、近接する行または列内の透
過表示部とおよそ２分の１ピッチずつずれて配置する。

【００１１】マイクロレンズの断面形状を２次曲面等の
曲面とすれば、発光に角度分布を有するバックライトと
組み合わせた場合でもより高い集光の効果が得られる。
また、マイクロレンズは可視光の波長に対して十分大き
いため、光の干渉効果は無視できる。マイクロレンズの
断面形状や高さと幅の比の最適値を求めるには、光線追
跡法が有効である。

【００１２】バックライトのコリメート性が良好であれ
ば、マイクロレンズによるバックライト光の集光効果が
向上する。バックライトの光源には、冷陰極管やエレク
トロルミネッセンス光源が用いられる。特に、エレクト
ロルミネッセンス光源は発光部が微小である為、導光板
の屈折効果，散乱効果，干渉効果によりコリメート性の
高い面光源にすることが可能である。

【００１３】このとき、光源のコリメート性が一定以上
に向上すると、液晶表示装置の全面が均一に見えなくな
る。液晶表示装置の両端では観察者の観察方向に対する
角度が異なり、両端における観察方向の角度が光源光の
角度分布内に含まれなくなるからである。バックライト
とマイクロレンズの間に拡散板を配置してバックライト
光を拡散すれば、光源強度の面内均一性とコリメート性
を両立できる。

【００１４】表示モードには、低駆動電圧で高コントラ
スト比の表示が可能な単偏光板型の表示モードを用い
る。単偏光板型とは、反射表示部に置いて反射板（反射
電極）が液晶層に近接し、液晶層上面に１枚の偏光板と
少なくとも１枚の位相板を積層した構造を有する。透過
表示部では、このほかに液晶層下面に１枚の偏光板と少
なくとも１枚の位相板を有する。

【００１５】また、表示モードは電圧印加時の反射率，
透過率変化からノーマリクローズ型，ノーマリオープン
型に分類される。ノーマリクローズ型では電圧印加と共
に反射率，透過率が増大し、ノーマリオープン型では電
圧印加と共に反射率，透過率が減少する。

【００１６】単偏光板型表示モードをノーマリオープン
型にするためには、電圧が印加され位相差が実質的に０
になった状態の液晶層を用いて暗表示を実現しなければ
ならない。そのためには、上側位相板偏光板，下側位相
板偏光板を何れも４分の１波長板にしなければならな
い。このような制約があるため、ノーマリオープン型の
透過表示は透過効率が低いという欠点がある。液晶層の
ツイスト角やリタデーション，反射表示部と透過表示部
のリタデーションの比などのパラメータを如何様に変え
ても、偏光板の吸収による透過効率の上限値に対して約
半分の透過効率しか得られない。

【００１７】ノーマリクローズ型ではノーマリオープン
型のような偏光板や位相板の制約が存在しないため、偏
光板や位相板や液晶層のパラメータ、更には反射表示部
と透過表示部のリタデーションを最適化することによ
り、偏光板の吸収による透過効率の上限値とほぼ同等の
透過効率が得られる。

【００１８】以上のように、千鳥格子状配列する透過表
示部と、これと同様に千鳥格子状配列する凸状マイクロ
レンズと、エレクトロルミネッセンス光源を用いたコリ
メート性バックライトと、ノーマリクローズ型の単偏光
板型表示モードを組み合わせることにより、部分透過型
液晶表示装置の透過表示輝度を向上できる。

【００１９】本発明の他の実施態様によれば、共通電極
を有する第一の基板と、信号配線とこの信号配線に交差
するように配置された走査配線を有し、この信号配線と
走査配線で囲まれた領域に対応して複数の画素を形成
し、複数の画素のそれぞれの画素はアクティブ素子を有
した第二の基板と、第一の基板と第二の基板の間に挟持
された液晶層と、第二の基板の背後にバックライトを有
した部分透過型液晶表示装置で、複数の画素の各画素は
透過表示部と反射表示部とからなり、複数の画素の透過
表示部は、複数の画素の全体から見て千鳥格子状になる
ように分布しており、バックライトと第二の基板の間
に、頂点が対応する透過表示部の中心に概略一致し、各
画素の透過表示部にバックライトの光を集光するように
配置したマイクロレンズを有するというものである。こ
の構成により、バックライト光の集光効率が向上し、暗
所から直射日光下に及ぶ広範な光環境下において明るく
高色純度の表示が得られるというものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、具体例を
用いてより詳細に説明する。

【００２１】（実施例１）本発明の液晶表示装置の液晶
表示素子とマイクロレンズとバックライトの断面を図１
に示す。液晶表示素子とマイクロレンズとバックライト
が順次積層されている。このうちの、マイクロレンズ３
５と、各画素内の反射表示部３８と透過表示部３９の配
列関係を図２に示す。

【００２２】マイクロレンズ３５は底辺が円の凸状であ
り、千鳥格子状に配列している。信号配線方向５４の画
素間隔が０.２４mm であるのに対し、マイクロレンズの
底辺の直径は０.２１mm である。反射電極の外側のサイ
ズが０.２３４mm×０.０７４mmであるのに対し、透過表
示部のサイズは０.０９mm×０.０６mmであり、画素の端
部に位置する。図２中の任意の列５５では透過表示部は
１画素内のＴＦＴ端に位置するのに対し、列５５に近接
する列５６ではＴＦＴに近接しない端部に位置する。更
に列５６に近接する列５７では、列５５と同様に透過表
示部は１画素内のＴＦＴ端に位置する。マイクロレンズ
の断面は概略二次曲面であり、マイクロレンズの中心５
２は法線方向から見て透過表示部の中心５１に一致す
る。

【００２３】また、マイクロレンズと透過表示部の間に
は第二の基板，下側位相板，下側偏光板，マイクロレン
ズ基板が存在するが、それらの厚さはそれぞれおよそ
０.５mm，０.１mm，０.１５mm，０.３５mm であるた
め、マイクロレンズと透過表示部はおよそ１mmの間隔が
ある。第二の基板，下側位相板，下側偏光板，マイクロ
レンズ基板、及びマイクロレンズの屈折率は１.５ から
１.６ の範囲内にある。マイクロレンズと透過表示部の
間隔と屈折率を考慮して、マイクロレンズの断面は概略
二次曲面とし、更にその高さと幅の比は０.２ にした。
これにより、特にコリメート性の良好な光が法線方向か
ら入射した場合、光はマイクロレンズにより透過表示部
に集光される。

【００２４】透過表示部の形状は縦横比が概略１に近い
長方形状であり、これは以下の理由による。液晶層の配
向にはラビング法が一般的に用いられるが、透過表示部
と反射表示部境界に段差がある場合にはラビングロール
の繊維が十分に接触しないため、境界近傍で配向不良が
生じる可能性がある。透過表示部と反射表示部の境界を
より短くして配向不良を軽減するために、各画素中にお
ける透過表示部は１箇所とし、かつ透過表示部の形状は
正方形状または縦横比が１に近い長方形状等にする。

【００２５】更に、透過表示部と反射表示部間に段差を
形成するのは以下の理由による。反射表示部では外部か
ら入射した光を反射電極で反射して表示を行う為、光は
反射前と反射後とで液晶層を２回通過する。透過表示部
では液晶表示装置の背後に配置されたバックライト光を
利用して表示を行う為、光は液晶層を１回だけ通過す
る。このように液晶層を通過する回数が異なる為、反射
表示部と透過表示部では光路長に差が生じる。透過表示
部の光路長は反射表示部の半分であるため、透過表示部
の表示効率が低下する。反射表示部と透過表示部の間に
段差を形成して透過表示部の液晶層厚を反射表示部より
も厚くすれば、両者の光路長差を縮小できるので、透過
表示部の表示効率を向上できる。

【００２６】液晶表示素子は主に第一の基板１１と液晶
層１０と第二の基板１２から構成され、第一の基板と第
二の基板は液晶層を挟持する。第一の基板は、液晶層に
近接する側にカラーフィルタ１３と平坦化層１５と共通
電極１６と第一の配向膜１７を有する。第二の基板の液
晶層に近接する側に薄膜トランジスタ１９と第二の配向
膜２４を有する。薄膜トランジスタは逆スタガ型であ
り、走査配線と信号配線と反射電極２３と透明電極２５
に接続されている。走査配線と信号配線は第一の絶縁層
２０で絶縁されており、透明電極と反射電極は第二の絶
縁層２１で絶縁されている。反射電極と薄膜トランジス
タはスルーホール２７で結合されている。反射電極の上
面には第三の絶縁層があり、第三の絶縁層の上面には第
二の配向膜があり、液晶層に近接してその配向方向を規
定する。

【００２７】１画素中で反射電極の配置された部分が反
射表示部であり、透明電極が配置されている部分が透過
表示部である。透明電極を反射電極の下方に配置し、透
過表示部における液晶層厚を反射表示部よりも約１.５
μｍ 厚くしている。これにより、透過表示部の液晶層
厚は５.３μｍ 、反射表示部の液晶層厚は３.８μｍ と
なり、両者の比は約１.４ になる。透過表示部の液晶層
厚と反射表示部の液晶層厚の比を約１.４ にすることに
より、先にも述べた両者の光路差が補償される。反射表
示部，透過表示部ともに、偏光板の吸収に起因する上限
値に近い反射効率と透過効率が得られる。

【００２８】第一の基板はホウケイサンガラス製であ
り、厚さは０.５mm である。カラーフィルタは赤，緑，
青色を呈する各部分がストライプ状に繰り返して配列し
ており、カラーフィルタに起因する凹凸は樹脂性の平坦
化層により平坦化される。共通電極はIndium Tin Oxide
（ＩＴＯ）製である。第一の配向膜はポリイミド系高分
子膜であり、ラビング法で配向処理した。

【００２９】第二の基板は第一の基板と同様にホウケイ
サンガラス製であり、厚さは０.５mmである。第二の配
向膜は第一の配向膜と同じポリイミド系高分子膜であ
り、ラビング法で配向処理した。信号配線と走査配線は
クロム製である。

【００３０】液晶層のツイスト角は、３Ｖ程度の比較的
低い電圧で駆動した際に無着色の明表示が得られやすい
５０度に設定した。反射表示部における液晶層厚を３.
８μmに、液晶材料の複屈折を０.０７２ にした。上側
位相板３１には日東電工社製のＮＲＺ位相板を用い、上
側偏光板３２には同じく日東電工社製のSEG1425DUHCARS
を用いた。下側位相板３３には日東電工社製のＮＡＦ位
相板を用い、リタデーションは２００ｎｍ、遅相軸方位
角は１２０度に設定した。上側偏光板３２には同じく日
東電工社製のSEG1425DUHCARSを用い、その吸収軸方位角
は９０度に設定した。以上により、反射表示，透過表示
ともノーマリクローズ型にした。反射表示，透過表示の
印加電圧依存性を図３に示す。いずれも印加電圧と共に
反射表示，透過表示が増加するノーマリクローズ型であ
る。

【００３１】ここで、方位角は、液晶表示装置を上側基
板側の法線方向から観察し、液晶層のツイスト角をΦと
すると、下側基板の配向処理方向を０.５Φ 度として反
時計回りに定義した。液晶層には高抵抗のフッ素系液晶
材料を用いた。直径が３.９μｍの真球状のポリマービ
ーズを１mm² あたり約１００個の割合で分散し、これに
より反射表示部における液晶層厚を全体にわたってほぼ
均一にした。

【００３２】マイクロレンズは以下のようにして作成し
た。透明な基板上に感光性レジスト膜を形成し、これに
フォトマスクを積層してパターン露光することにより、
レジスト膜を円柱状に形成し、かつ各円柱が千鳥格子状
に配列するように残した。次にこれを加熱してレジスト
膜を軟化させて、その断面形状を凸状にし、かつ底面を
拡大して互いにより近接するようにした。以上のように
して、円柱プリズム状の突起が平行に配列した構造のマ
イクロレンズを作成した。

【００３３】あるいはまた、この上に金属膜を形成して
表面を硬化し、これを用いて押し型を作製して、更には
この押し型を用いて基板上の樹脂膜を押し型加工してマ
イクロレンズを作製してもよい。この他にも、金属面を
切削したものを押し型として用い、プラスチック基板を
押し型加工してもよい。

【００３４】バックライト３６は概略長方形状の形状の
導光体の頂点に白色のエレクトロルミネッセンス光源を
２個有する構成であり、エレクトロルミネッセンス光源
は対角線方向に向けて主に発光する。これを、導光体底
面の微小な突起部の干渉効果を利用して、液晶表示素子
側に反射する。バックライトを発した光はコリメート性
が高いが、面内の輝度分布の均一性が低い。拡散フィル
ムを通過させることにより面内の輝度分布をより均一に
する。拡散フィルムを通過した時点での、発光強度の角
度依存性を図４に示す。ここで、図４の横軸は法線方向
を０度とした極角である。発光強度の半値幅が約２０度
であり、良好なコリメート性を示す。

【００３５】以上のようにして作製した部分透過型液晶
表示装置の透過表示輝度を測定したところ、７２ｃｄ／
ｍ² であった。また、マイクロレンズを除いて透過表示
輝度を測定したところ、４７ｃｄ／ｍ² であった。以上
より、マイクロレンズを除いた場合に比べて約１.５ 倍
の輝度向上の効果が得られた。

【００３６】（実施例２）実施例１の液晶表示装置で
は、透過表示部と反射表示部境界に段差が存在する。境
界近傍の透過表示部ではラビングロールの繊維が配向膜
に十分に接触できず、配向不良が生じる可能性がある。
配向不良が生じた場合、境界近傍の透過表示部では、配
向が正常な透過表示部の中央部分に比べて暗表示の透過
率が増加する。マイクロレンズを用いない場合のバック
ライトの光路を図１２に示す。マイクロレンズを用いな
い場合には、透過表示部６２の境界近傍にも、中央部に
も、ほぼ均一にバックライトが入射する。そのため、境
界近傍の配向不良による暗表示透過率増大の影響を受け
やすく、透過表示のコントラスト比が減少する。

【００３７】マイクロレンズを用いれば、図１３に示し
たようにバックライトは透過表示部６２の中央部に集光
される。その為、透過表示部の中央部を通過するバック
ライトの割合が増大し、その一方で、境界近傍を通過す
る割合が減少する。境界近傍の配向不良による暗表示透
過率増大の影響を受けにくくなり、マイクロレンズを用
いない場合に比べて透過表示のコントラスト比が増大す
る。

【００３８】実施例１の液晶表示装置のコントラスト比
を測定したところ、８０：１であった。また、マイクロ
レンズを除いてコントラスト比を測定したところ、４
５：１であった。マイクロレンズを除いた場合に比べて
約１.８倍のコントラスト比向上の効果が得られた。

【００３９】（実施例３）本実施例の液晶表示装置の断
面を図５に示す。実施例１の液晶表示装置ではマイクロ
レンズを下側位相板と下側偏光板の下方に配置したが、
本実施例では下側位相板の上方に配置して、第二の基板
に直接貼り付けた。下側位相板と下側偏光板は別途基板
上に貼り付けた。

【００４０】その結果、マイクロレンズと透明電極の間
には下側基板とマイクロレンズ基板が介在する構成にな
った。マイクロレンズと透明電極間の間隔はおよそ０.
８５mmに短縮したが、間隔の変化は十分に小さいため、
マイクロレンズの高さと幅の比は実施例１と同様に０.
２ とした。

【００４１】透過表示輝度を測定したところ６５ｃｄ／
ｍ² であり、マイクロレンズを除いた場合には４３ｃｄ
／ｍ² であった。マイクロレンズを除いた場合に比べて
約１.５倍の輝度が得られた。

【００４２】（実施例４）実施例３の液晶表示装置にお
いて、マイクロレンズを第二の基板上に直接形成した。
この場合の本発明の液晶表示装置の断面図を図１０に示
す。

【００４３】その結果、マイクロレンズと透明電極の間
には第二の基板のみが介在する構成になった為、両者の
間隔はおよそ０.５mm になった。マイクロレンズと透明
電極の間隔が小さくなった為、マイクロレンズの焦点距
離をそれに応じて減少しなければならない。光が屈折す
る角度を大きくしなければならないため、マイクロレン
ズの高さと幅の比を増大しなければならない。そこで、
マイクロレンズの高さと幅の比を０.３ とした。透過表
示輝度は８０ｃｄ／ｍ² であり、マイクロレンズを除い
た場合には４８ｃｄ／ｍ² であった。マイクロレンズを
除いた場合に比べて約１.７倍の輝度が得られた。

【００４４】（実施例５）実施例４の構成では、マイク
ロレンズと透明電極の間に下側基板だけが介在する構成
であり、マイクロレンズの屈折率と下側基板の屈折率は
共に１.５〜１.６である。この構成において、輝度向上
が得られるパラメータの範囲を光線追跡法を用いて計算
した。具体的には、マイクロレンズを微小な平面の集合
体と見なし、何れの微小平面にも同様の角度分布でバッ
クライトの光が入射し、かつ幾何光学的な屈折と反射が
生じるものと仮定した。マイクロレンズの高さと幅の比
と、マイクロレンズと透明電極の間隔を様々に変えて、
透過率向上の効果が得られるパラメータの組み合わせを
求めた。

【００４５】このとき、マイクロレンズを用いない場合
に比較して輝度向上の効果が得られたパラメータの組み
合わせを図６に示す。ｘをマイクロレンズと透明電極の
間隔で単位をmm、ｙをマイクロレンズの高さと幅の比と
すると、輝度向上の効果が得られたパラメータの組み合
わせは、（ｘ，ｙ）＝（１.８，０.１），（１.５，０.
２），（０.６５，０.５），（０.１，０.５），(０.
１，０.２），(０.３５，０.１）を頂点とする多角形内
に分布している。

【００４６】また、マイクロレンズを用いない場合に比
較して１.２５倍以上の輝度向上の効果が得られたパラ
メータの組み合わせを図７に示す。（ｘ，ｙ）＝（１.
５，０.１），（１.３，０.２），（０.５５，０.
５），（０.１，０.５），（０.３，０.２），（０.
９，０.１）を頂点とする多角形内に分布している。

【００４７】マイクロレンズを用いない場合に比較して
１.５倍以上の輝度向上の効果が得られたパラメータの
組み合わせを図８に示す。（ｘ，ｙ）＝(１.１５，０.
１７)，(０.４５，０.５），(０.１５，０.５），(０.
３，０.３），(０.５，０.２），（０.７，０.１７）を
頂点とする多角形内に分布している。実施例１では
（ｘ，ｙ）＝（１.０，０.２）であり、実施例３では
（ｘ，ｙ）＝(０.８５，０.２)であり、実施例４では
（ｘ，ｙ）＝（０.５，０.３）であり、何れも図８に示
した範囲内に分布している。

【００４８】以上より、マイクロレンズアレイと透明電
極の間隔（mm）、マイクロレンズの高さと幅の比の組み
合わせを（１.８，０.１），（１.５，０.２），(０.６
５，０.５），（０.１，０.５），（０.１，０.２），
(０.３５，０.１）を頂点とする多角形内で選択すると
輝度向上の効果が得られ、望ましくは（１.５，０.
１），（１.３，０.２），（０.５５，０.５），（０.
１，０.５），(０.３，０.２)，（０.９，０.１）を頂
点とする多角形内で選択すると１.２５倍以上の輝度向
上の効果が得られ、更に望ましくは（１.１，０.１
７），（０.４５，０.５），（０.１５，０.５），
（０.３，０.３），（０.５，０.２），(０.７，０.１
７)を頂点とする多角形内で選択すると１.５ 倍以上の
輝度向上の効果が得られる。

【００４９】（実施例６）実施例１の液晶表示装置にお
いて、拡散フィルムの拡散性を変えて、コリメート性が
様々に異なるバックライトを作製した。発光強度の極角
依存性における半値幅をコリメート性と定義すると、実
施例１のバックライトのコリメート性は２０度である。
その他に、コリメート性が１４度，３２度，４０度，５
５度のバックライトが得られた。また、拡散フィルムを
除いたところ、コリメート性が１０度のバックライトが
得られた。

【００５０】マイクロレンズを除いた場合に比較した輝
度向上の効果を図９に示す。図９の縦軸は、マイクロレ
ンズを除いた場合に比較した輝度向上の効果である。コ
リメート性が５５度と４０度の場合には輝度向上の効果
はほとんど見られないが、これよりもバックライトのコ
リメート性が向上するにつれて輝度向上の効果が増加す
ることがわかる。図９より、コリメート性が３５度を超
えると輝度向上の効果が得られる。

【００５１】バックライトのコリメート性が向上すれば
輝度向上の効果が増大するが、その一方で、輝度の面内
均一性が低下する。例えば、携帯電話用の液晶表示装置
の場合その幅は約３cmであり、これを３０cm離れて観察
する場合、両端を結ぶ角は約５度になる。そのため、発
光強度の極角依存性における半値幅は、最低でも５度は
必要である。

【００５２】以上より、コリメート性を５度以上，３５
度以下にすれば、輝度向上の効果が得られてかつ実用上
十分な輝度の面内均一性が得られる。

【００５３】（実施例７）実施例１の液晶表示装置にお
いて、凹凸形成層を除き、第一の基板と上側位相板の間
に拡散粘着材３０を新たに配置した。拡散粘着材は微粒
子を多数含んだ粘着材であり、微粒子の屈折率が粘着材
とは異なることにより拡散が生じる。凹凸形成層を除い
たことにより反射電極が鏡面になっても、拡散粘着材に
より反射光が拡散されるため、紙に似た品位の反射表示
が得られる。このようなより簡略化した構成において
も、実施例１とほぼ同様の輝度向上の効果が得られる。

【００５４】また、コリメート性の良好なバックライト
を用いた場合には、バックライトの到達する視角範囲が
狭まる。これは、携帯電話や携帯型情報端末に応用した
際に、表示情報を他人に覗かれ難いという点で有利であ
る。しかしその半面、透過表示の視角範囲が狭いという
ことでもある。

【００５５】拡散反射板は光反射時に拡散作用を示すた
め反射光のみを拡散するが、拡散粘着材は反射光に加え
てバックライトも拡散する。そのため、拡散粘着材は透
過表示の視角範囲を拡大する効果がある。拡散粘着材を
用いてその拡散性を調節することにより、使用者の嗜好
に応じて透過表示の視角範囲を調節することが可能であ
る。拡散反射板と拡散粘着材を併用しても、同様の効果
が得られる。

【００５６】これらの実施例の様に、本発明の液晶表示
装置では高効率の反射表示と透過表示が両者同時に得ら
れるため、これを携帯型の情報機器等に搭載すれば、暗
所から直射日光下に及ぶ広範な光環境下においてその表
示特性を一層向上する効果が得られる。例えば、広範な
光環境下において表示の明るさを向上することができ
る。あるいはまた、高色純度のカラーフィルタを搭載す
れば、表示の明るさを従来同等に保った上で色再現範囲
を拡大することができる。以上のようにして、広範な環
境下で良好な視認性の表示を与える液晶表示装置を実現
できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、バックライト付の部分
透過型液晶表示装置におけるマイクロレンズの集光効率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。

【図２】実施例１における透過表示部とマイクロレンズ
の分布を示す透視図である。

【図３】実施例１における反射率と透過率の印加電圧依
存性を示す図である。

【図４】実施例１のバックライトの発光強度の角度依存
性を示す図である。

【図５】実施例３の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。

【図６】マイクロレンズを用いない場合に比較して輝度
向上の効果が得られたマイクロレンズと透明電極の間隔
と、マイクロレンズの高さと幅の比の組み合わせを示す
図である。

【図７】マイクロレンズを用いない場合に比較して１.
２５ 倍の輝度向上の効果が得られたマイクロレンズと
透明電極の間隔と、マイクロレンズの高さと幅の比の組
み合わせを示す図である。

【図８】マイクロレンズを用いない場合に比較して１.
５ 倍の輝度向上の効果が得られたマイクロレンズと透
明電極の間隔と、マイクロレンズの高さと幅の比の組み
合わせを示す図である。

【図９】輝度向上の効果の、バックライトのコリメート
性に対する依存性を示す図である。

【図１０】実施例４の液晶表示装置の構成を示す断面図
である。

【図１１】実施例７の液晶表示装置の構成を示す断面図
である。

【図１２】マイクロレンズを用いない場合において、透
過表示部を通過するバックライトの光路を模式的に表す
断面図である。

【図１３】マイクロレンズを用いた場合において、透過
表示部を通過するバックライトの光路を模式的に表す断
面図である。

【符号の説明】

１０…液晶層、１１…第一の基板、１２…第二の基板、
１３…カラーフィルタ、１５…平坦化層、１６…共通電
極、１７…第一の配向膜、１９…薄膜トランジスタ、２
０…第一の絶縁層、２１…第二の絶縁層、２２…凹凸形
成層、２３…反射電極、２４…第二の配向膜、２５…透
明電極、２７…スルーホール、３０…拡散粘着材、３１
…上側位相板、３２…上側偏光板、３３…下側位相板、
３４…下側偏光板、３５…マイクロレンズ、３６…バッ
クライト、３７…プリズムシート、３８…反射表示部、
３９…透過表示部、４０…拡散フィルム、４１…マイク
ロレンズ基板、５１…透過表示部の中心、５２…マイク
ロレンズの中心、５３…走査配線方向、５４…信号配線
方向、５５…任意の列、５６…５５に近接する列、５７
…５６に近接する列、６１…反射表示部、６２…透過表
示部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Y FA26Z FA29Z FA41X FA41Z FB02 FD01 GA01 GA02 GA03 GA06 KA02 LA16 LA17 2H092 JA24 JB07 JB22 JB31 PA01 PA02 PA07 PA08 PA11 PA12 PA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通電極を有する第一の基板と、 信号配線とこの信号配線に交差するように配置された走
   査配線を有し、この信号配線と走査配線で囲まれた領域
   に対応して複数の画素を形成し、該複数の画素のそれぞ
   れの画素はアクティブ素子を有した第二の基板と、 前記第一の基板と前記第二の基板の間に挟持された液晶
   層と、 前記第二の基板の背後にバックライトを有した部分透過
   型液晶表示装置において、 前記複数の画素の各画素は透過表示部と反射表示部とか
   らなり、前記複数の画素の透過表示部は、複数の画素の
   全体から見て千鳥格子状になるように分布しており、 前記バックライトと前記第二の基板の間に、頂点が対応
   する透過表示部の中心に概略一致し、前記各画素の透過
   表示部にバックライトの光を集光するように配置したマ
   イクロレンズを有することを特徴とする部分透過型液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】前記各画素と前記反射表示部は格子状に分
   布している請求項１の部分透過型液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記マイクロレンズの幅は、前記透過表示
   部の幅よりも広く、前記信号配線方向の画素間隔と同等
   若しくはこれよりも狭いことを特徴とする請求項１の部
   分透過型液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記バックライトの光強度は角度依存性を
   有し、その極大は法線方向付近にあり、発光強度の半値
   幅は５度以上，３５度以下であることを特徴とする請求
   項１の部分透過型液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記マイクロレンズと前記透明電極の間隔
   を単位mmで表し、前記マイクロレンズの高さと幅の比の
   組み合わせを（ｘ，ｙ）とすると、 （ｘ，ｙ）が（１.８，０.１），（１.５，０.２），
   （０.６５，０.５），（０.１，０.５），（０.１，０.
   ２），（０.３５，０.１）を頂点とする多角形内である
   ことを特徴とする請求項１の部分透過型液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記マイクロレンズと前記透明電極の間隔
   を単位mmで表し、前記マイクロレンズの高さと幅の比の
   組み合わせを（ｘ，ｙ）とすると、 （ｘ，ｙ）が（１.５，０.１），（１.３，０.２），
   （０.５５，０.５），（０.１，０.５），（０.３，０.
   ２），（０.９，０.１）を頂点とする多角形内であるこ
   とを特徴とする請求項５の部分透過型液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記マイクロレンズと前記透明電極の間隔
   を単位mmで表し、前記マイクロレンズの高さと幅の比の
   組み合わせを（ｘ，ｙ）とすると、 （１.１，０.１７），（０.４５，０.５），（０.１
   ５，０.５），（０.３，０.３），(０.５，０.２），
   （０.７，０.１７）を頂点とする多角形内であることを
   特徴とする請求項６の部分透過型液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記反射表示部と前記透過表示部は印加電
   圧と共に反射率，透過率が増大するノーマリブラック型
   の印加電圧特性を示すことを特徴とする請求項１の部分
   透過型液晶表示装置。
9. 【請求項９】偏光板と反射電極の間に配置されたいずれ
   かの層が光拡散性を示すことを特徴とする請求項１の部
   分透過型液晶表示装置。