JP6050712B2 - 反射型液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本開示は、反射型液晶表示装置、これを備えた電子機器に関する。

表示装置には、画面背面のバックライト光による透過光を利用して表示を行う透過型表示装置の他に外光による反射光を利用して表示を行う反射型表示装置がある。反射型表示装置は、消費電力が少なく、明るい環境下でも画面が見やすいという特徴を持っている。

また、反射型表示装置には、外光がないまたは少ない場所でも利用できるように、画像の表示面側から光を入射させるフロントライトユニットを備えるものがある（特許文献１、２参照）。例えば、特許文献１には、光源から光が入射される入射部と、該光源からの光を被照明物に向けて反射する反射部とを有している導光体を備え、被照明物の前方に配置されて使用される前方照明装置が記載されている。また、前方照明装置は、入射部と反射部との間に、反射部からの反射光を拡散する拡散部を備えている。

特開２００４−６１２８号公報 特開２００１−３４５００８号公報

反射型液晶表示装置は、液晶表示パネルの画像を表示する側、つまり表示面側にフロントライトユニットを配置し、フロントライトユニットから液晶表示パネルに光を入射させ、反射電極で反射させることで、外光が十分でない場合でも表示面から光を射出させることができる。また、外光を用いる場合と同じ方向から光を入射できるため、光を効率よく利用することができる。

ここで、フロントライトユニットは、光源と、液晶表示パネルの表示面に積層され、光源から出力された光を散乱、反射等させることで、液晶表示パネルに入射させる導光板と、を有する。導光板は、側面に配置された光源から入射した表示面に沿った光を、液晶表示パネルに入射させるために、表示面と平行な面に凹凸が形成されているものがある。近年では、表面に微細な凹凸を形成し、光源から射出された光をより平均化して、液晶表示パネルに反射させ、光学特性をより向上させることが可能となった。しかしながら、表面に微細な凹部を形成した導光板を備えるフロントライトユニットを用いた場合、表示した画像にモアレが生じる場合がある。

そこで、本開示は、モアレを好適に抑制することができ、高品質な画像を表示させることができる反射型液晶表示装置、これを備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本開示は、反射電極と、前記反射電極が設けられる第１基板と、前記反射電極と対向し複数の単位画素毎に設けられた透明電極と、前記透明電極が設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第２基板に積層された、低屈折率領域と前記低屈折率領域よりも屈折率が高い高屈折率領域とが混在して配置されたシート状の異方性散乱部材と、を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの前記第２基板側の面に積層され、前記液晶パネルと向かい合う面にピッチが１００μｍ以下の溝が多数の形成された導光板と、前記導光板に光を入射させる光源と、を有するフロントライトユニットと、を備え、前記単位画素のピッチが前記異方性散乱部材の高屈折率領域の配置間隔の平均距離よりも大きいことを特徴とする反射型液晶表示装置及びこれを備えた電子機器である。

上記構成の反射型液晶表示装置、当該反射型液晶表示装置を有する電子機器において、液晶パネルと向かい合う面にピッチが１００μｍ以下の溝が多数の形成された導光板を用いることで、フロントライトユニットから液晶表示パネルに向けて、入射する光の分布をより高い精度で調整することができる。これにより、目的の方向により多くの光を射出させることができ、表示面の全体から当該方向の向かう光の分布をより平均化することができる。また、異方性散乱部材を積層し、単位画素のピッチを前記異方性散乱部材の高屈折率領域の配置間隔の平均距離よりも大きくすることで、液晶パネルと向かい合う面にピッチが１００μｍ以下の溝が多数の形成された導光板を用いた場合でもモアレの発生を抑制することができる。これにより、高品質な画像を表示させることができる。

本開示によれば、フロントライトユニットを備えた構成としても表面に微細な凹部を形成した導光板を備えるフロントライトユニットを用いた場合でも、モアレの発生を抑制することができる。

図１は、本開示が適用される反射型液晶表示装置の構成概略で示す断面図である。 図２は、本開示が適用される反射型液晶表示パネルの構成概略を、一部を切り欠いた状態で示す斜視図である。 図３Ａは、基本的な画素回路を示す回路図である。 図３Ｂは、カラー表示における画素の模式図である。 図３Ｃは、モノクロ表示における画素の模式図である。 図４は、反射型液晶表示装置の画素部の平面図である。 図５は、異方性散乱部材の断面図である。 図６は、異方性散乱部材の機能を説明するための模式図である。 図７は、異方性散乱部材の機能を説明するための模式図である。 図８は、反射型液晶表示装置の光学設計の一例を示す模式図である。 図９は、フロントライトユニットの概略構成を示す上面図である。 図１０は、導光板の概略構成を示す拡大上面図である。 図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。 図１２は、フロントライトユニットの機能を説明するための説明図である。 図１３Ａは、本開示が適用されるデジタルカメラの外観を示す斜視図である。 図１３Ｂは、本開示が適用されるデジタルカメラの外観を示す斜視図である。 図１４は、本開示が適用されるビデオカメラの外観を示す斜視図である。 図１５は、本開示が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。 図１６Ａは、本開示が適用される携帯電話機を示す、開いた状態の正面図である。 図１６Ｂは、本開示が適用される携帯電話機を示す側面図である。 図１６Ｃは、本開示が適用される携帯電話機を示す、閉じた状態の正面図である。 図１６Ｄは、本開示が適用される携帯電話機を示す左側面図である。 図１６Ｅは、本開示が適用される携帯電話機を示す右側面図である。 図１６Ｆは、本開示が適用される携帯電話機を示す上面図である。 図１６Ｇは、本開示が適用される携帯電話機を示す下面図である。 図１７は、本開示が適用される他の携帯電子機器を示す正面図である。

以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて、次に示す手順で詳細に説明する。
１．本開示が適用される反射型液晶表示装置
１−１．カラー表示対応の反射型液晶表示装置
１−２．基本的な画素回路
１−３．画素及び副画素
１−４．画素部の電極構造
１−５．液晶表示パネルの駆動方式
１−６．異方性散乱部材
１−７．フロントライトユニット
１−８．反射型液晶表示装置の機能
２．電子機器
３．本開示の構成

＜１．本開示が適用される反射型液晶表示装置＞
本開示の技術は、フラットパネル型（平面型）の表示装置に適用することができる。フラットパネル型の表示装置としては、液晶表示（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）パネルを用いた表示装置を例示することができる。

これらフラットパネル型の表示装置は、表示の形態で分類すると、透過型と反射型に分類することができる。本開示の技術は、反射型表示装置に適用することができる。反射型液晶表示装置は、電子機器、中でも、屋外での使用頻度が高い携帯型の電子機器、すなわち、携帯端末機器、例えば、デジタルカメラ等の携帯情報機器又は携帯電話機等の携帯通信機器の表示部として用いて好適なものである。

本開示が適用される反射型液晶表示装置は、モノクロ表示対応の表示装置であってもよいし、カラー表示対応の表示装置であってもよい。カラー表示対応の場合、カラー画像を形成する単位となる１個の表示画素は、複数の副画素（サブピクセル）を含むことになる。より具体的には、カラー表示対応の表示装置では、１個の表示画素は、例えば、赤色（Ｒｅｄ：Ｒ）を表示する副画素、緑色（Ｇｒｅｅｎ：Ｇ）を表示する副画素、青色（Ｂｌｕｅ：Ｂ）を表示する副画素の３つの副画素を含む。

ただし、１つの画素としては、ＲＧＢの３原色の副画素を組み合わせたものに限られるものではない。例えば、ＲＧＢの３原色の副画素に、さらに１色又は複数色の副画素を加えて１個の表示画素とすることも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色（Ｗｈｉｔｅ；Ｗ）を表示する副画素を加えて１個の表示画素としたり、色再現範囲を拡大するために補色を表示する少なくとも１個の副画素を加えて１個の表示画素としたりすることも可能である。また、１個の副画素で階調を表示させる場合、副画素が複数の副副画素を含んでいてもよい。ここで、本実施形態では、表示画素、副画素、副副画素等のうち最も小さい単位の画素を単位画素とする。つまり、表示と非表示を切り替え可能な最も小さい電極の範囲を単位画素とする。

［１−１．カラー表示対応の反射型液晶表示装置］
以下、本開示が適用される反射型液晶表示装置として、カラー表示対応の反射型液晶表示装置を例に挙げて図面を参照しつつ説明する。

図１は、本開示が適用される反射型液晶表示装置の構成概略で示す断面図である。図１に示すように、反射型液晶表示装置１は、反射型液晶表示パネル２と、フロントライトユニット４と、を有する。フロントライトユニット４は、反射型液晶表示パネル２の画像を表示する面側に配置されている。また、本実施形態では、フロントライトユニット４の光源４０が配列されている方向、つまり、導光板４４の光源４０が入射する側面の長手方向をＸ方向とし、光源４０から射出された光が入射する方向をＹ方向とし、反射型液晶表示パネル２と、フロントライトユニット４と、が積層されている方向をＺ方向とする。

図１及び図２に示すように、本開示が適用される反射型液晶表示パネル２は、第１パネル部（ＴＦＴ基板）１０、第２パネル部（ＣＦ基板）２０、液晶層３０を主な構成要素として有する。反射型液晶表示パネル２は、第２パネル部２０の表面側が表示面側となる。第１パネル部１０と第２パネル部２０とは、所定の空隙を持って対向配置されている。そして、第１パネル部１０と第２パネル部２０との空隙内に液晶材料が封止されることによって液晶層３０が形成されている。

第１パネル部１０は、液晶層３０と反対側、透明なガラス等を基板材料とする第１基板１４及び第１基板１４の液晶層３０側に形成された反射電極１５が設けられている。なお、反射電極１５は、副画素５０の一部となる。ここで、本実施形態では、Ｙ方向における副画素５０と副画素５０の配置間隔、つまり単位画素の間隔をＰ１とする。副画素５０と副画素５０の配置間隔とは、Ｙ方向において副画素５０と副画素５０の境界を結んだ距離である。また、副画素５０の中心と副画素５０の中心とを結んだ距離も同様にＰ１となる。

この第１パネル部１０において、第１基板１４は、回路基板１４ａと平坦化膜１４ｂとが積層されている。回路基板１４ａは、ガラス基板上に、ともに図示しない複数の信号線と複数の走査線とが交差するように形成されている。そして、複数の信号線と複数の走査線とが交差する部位には、副画素（以下、単に「画素」と記述する場合もある）５０が行列状に２次元配置されている。

回路基板１４ａ上には、さらに、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子及び容量素子等の回路素子が画素５０毎に形成されている。平坦化膜１４ｂは、第１基板１４の回路素子、信号線及び走査線の表面に形成され、第１パネル部１０の表面の平坦化が図られている。そして、平坦化膜の上に、反射電極１５が画素５０毎に形成されることになる。第１基板１４は、ＴＦＴを含む回路素子が形成されることからＴＦＴ基板と呼ばれる場合がある。また、第１基板１４は、ガラス基板上に各部を形成した回路基板１４ａを用いたが、ガラス基板に変えてガラス以外の材料の基板を用いてもよい。また、回路基板１４ａは、光を遮る材料や、反射する材料を基板に用いてもよい。

複数の信号線は、画素５０を駆動する信号（表示信号／映像信号）を伝送するための配線であり、画素５０の行列状の配置に対して画素列毎に、当該画素列の画素の配列方向、すなわち、列方向（図２のＹ方向）に沿って延在する配線構造となっている。複数の走査線は、画素５０を行単位で選択する信号（走査信号）を伝送するための配線であり、画素５０の行列状の配置に対して画素行毎に、当該画素行の画素の配列方向、すなわち、行方向（図２のＸ方向）に沿って延在する配線構造となっている。Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交する。

第２パネル部２０は、液晶層３０側から順に、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム錫酸化物）等で形成された透明電極２１、カラーフィルタ２２、透明なガラス等を基板材料とする第２基板２３、１／４波長板２４、１／２波長板２５及び偏光板２６が設けられている。また、第２パネル部２０の第２基板２３と１／４波長板２４との間には、異方性散乱部材（ＬＣＦ）２７が設けられている。

この第２パネル部２０において、カラーフィルタ２２は、例えば、列方向（Ｙ方向）に伸びるストライプ状のＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）の各フィルタが、画素５０の行方向（Ｘ方向）のピッチと同じピッチで繰り返し配列された構成となっている。第２基板２３は、カラーフィルタ（ＣＦ：Color Filter）２２を含んでいることからＣＦ基板と呼ばれる場合がある。

上述した、第１パネル部１０、当該第１パネル部１０と対向配置された第２パネル部２０及び第１パネル部１０と第２パネル部２０との間に配置された液晶層３０によって液晶表示パネルが構成されており、第２パネル部２０の上面（表面）が表示面となっている。

上記構成の反射型液晶表示パネル２において、画素５０は、当該画素５０毎に反射表示領域（反射表示部）を有している。反射表示領域は、上述したように、第１基板１４の平坦化膜の表面に、画素５０毎に形成される反射電極１５を有し、第２パネル部２０を透過して外部から入射した外光を当該反射電極１５によって反射し、その反射光によって表示する。

［１−２．基本的な画素回路］
次に、画素５０の基本的な画素回路について、図３Ａを用いて説明する。図３ＡにＸで示す方向（Ｘ方向）は、図２に示す反射型液晶表示装置１の行方向を示し、Ｙで示す方向（Ｙ方向）は列方向を示す。

図３Ａに示すように、複数の信号線６１（６１_１、６１_２、６１_３、・・・）と、複数の走査線６２（６２_１、６２_２、６２_３、・・・）とが交差するように配線され、その交差部に画素５０が配されている。複数の走査線６２（６２_１、６２_２、６２_３、・・・）が延在する方向は行方向（Ｘ方向）であり、複数の信号線６１（６１_１、６１_２、６１_３、・・・）が延在する方向は列方向（Ｙ方向）である。先述したように、複数の信号線６１と複数の走査線６２とは、第１パネル部１０の第１基板（ＴＦＴ基板）１４の表面に形成されている。そして、信号線６１（６１_１、６１_２、６１_３、・・・）の各一端は、信号出力回路６８の各列に対応した出力端に接続され、複数の走査線６２（６２_１、６２_２、６２_３、・・・）の各一端は、走査回路６９の各行に対応した出力端に接続されている。

画素５０は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた画素トランジスタ５１と液晶容量５２と保持容量５３とを有する構成となっている。画素トランジスタ５１は、ゲート電極が走査線６２（６２_１、６２_２、６２_３、・・・）に接続され、ソース電極が信号線６１（６１_１、６１_２、６１_３、・・・）に接続されている。

液晶容量５２は、画素電極と、これに対向して形成される対向電極（図２の透明電極２１に相当）との間で発生する液晶材料の容量成分を意味し、画素電極が画素トランジスタ５１のドレイン電極に接続されている。画素電極は、カラー表示の場合は副画素毎に形成される反射電極に相当し、モノクロ表示の場合は画素毎に形成される反射電極に相当する。液晶容量５２の対向電極には、直流電圧のコモン電位Ｖ_ＣＯＭが全画素共通に印加される。保持容量５３は、一方の電極が液晶容量５２の画素電極に、他方の電極が液晶容量５２の対向電極にそれぞれ接続されている。

上記の画素回路から明らかなように、複数の信号線６１（６１_１、６１_２、６１_３、・・・）は、画素５０を駆動する信号、すなわち、信号出力回路６８から出力される映像信号を画素列毎に画素５０に伝送する配線である。また、複数の走査線６２（６２_１、６２_２、６２_３、・・・）は、画素５０を行単位で選択する信号、すなわち、走査回路６９から出力される走査信号を画素行毎に伝送する配線である。

［１−３．画素及び副画素］
反射型液晶表示装置１がカラー表示に対応する場合、図３Ｂに示すように、カラー画像を形成する単位となる１個の画素、すなわち単位画素５は、例えば、複数の副画素（サブピクセル）５０を含む。この例では、単位画素５は、Ｒを表示する副画素５０Ｒと、Ｂを表示する副画素５０Ｂと、Ｇを表示する副画素５０Ｇと、を含む。単位画素５が有する副画素５０Ｒ、５０Ｂ、５０Ｇは、Ｘ方向、すなわち反射型液晶表示装置１の行方向に向かって配列される。上述したように、単位画素５は、さらに１色又は複数色の副画素を有していてもよい。反射型液晶表示装置１がモノクロ表示のみに対応する場合、図３Ｃに示すように、モノクロ画像を形成する単位となる１個の画素、すなわち単位画素５Ｍは、画素５０（カラー画像における副画素５０に相当）となる。単位画素５はカラー画像を表示するための基本単位であり、単位画素５Ｍは、モノクロ画像を表示するための基本単位である。

［１−４．画素部の電極構造］
透過表示領域について説明する前に、画素５０の電極構造について考察する。

図４は、画素部の電極構造の説明に供する図である。図４は反射（全反射）型液晶表示装置の画素部の平面図である。図４において、反射電極１５については、網掛けを付して示している。

図４に示すように、反射型液晶表示装置１の画素部は、画素５０が行列状に配置され、当該行列状の配置に対して信号線６１が列方向に沿って延在する画素５０間の空間位置に配線され、走査線６２が行方向に沿って延在する画素５０間の空間位置に配線された構成となっている。先述したように、信号線６１と走査線６２とは、図２において、第１パネル部１０の第１基板１４上に互いに交差するように配線されている。

このような構成の画素部（画素アレイ部）において、図４に示す反射型液晶表示装置１にあっては、アルミニウム等の金属で形成された反射電極１５を、画素５０のサイズとほぼ同じ大きさで形成し、当該反射電極１５の領域を反射表示領域としている。すなわち、反射型液晶表示装置１は、画素５０のサイズとほぼ同じ大きさの反射表示領域を確保することで、所望の反射表示性能を得るようにしている。

［１−５．液晶表示パネルの駆動方式］
液晶表示パネル（液晶表示装置）においては、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗（物質固有の抵抗値）等が劣化するのを抑制するために、コモン電位を基準として映像信号の極性を所定の周期で反転させる駆動方式が採られる。

このような液晶表示パネルの駆動方式として、ライン反転、ドット反転、フレーム反転などの駆動方式が知られている。ライン反転は、１ライン（１画素行）に相当する１Ｈ（Ｈは水平期間）の時間周期で映像信号の極性を反転させる駆動方式である。ドット反転は、互いに隣接する上下左右の画素毎に映像信号の極性を交互に反転させる駆動方式である。フレーム反転は、１画面に相当する１フレーム毎に全画素に書き込む映像信号を一度に同じ極性で反転させる駆動方式である。

反射型液晶表示装置１は、フレーム反転の駆動方式を用いる場合、１フレーム期間にわたって同じ極性の信号電圧を信号線に書き込むことになるために、シェーディングが発生する可能性がある。そこで、反射型液晶表示装置１においては、フレーム反転の駆動方式を用いるにあたって、画素５０としてメモリ機能を有する画素、例えば、画素毎にデータを記憶可能なメモリを持つ、いわゆるＭＩＰ（Memory In Pixel）方式を採用することとする。ＭＩＰ方式の場合、画素５０には常に一定電圧が印加されることになるために、シェーディングを低減させることができる。

また、ＭＩＰ方式は、データを記憶するメモリを画素内に持つことにより、アナログ表示モードによる表示と、メモリ表示モードによる表示とを実現できる。アナログ表示モードとは、画素の階調をアナログ的に表示する表示モードである。メモリ表示モードとは、画素内のメモリに記憶されている２値情報（論理“１”／論理“０”）に基づいて、画素の階調をデジタル的に表示する表示モードである。

メモリ表示モードの場合、メモリに保持されている情報を用いるため、階調を反映した信号電位の書き込み動作をフレーム周期で実行する必要がない。そのため、メモリ表示モードの場合は、階調を反映した信号電位の書き込み動作をフレーム周期で実行する必要があるアナログ表示モードの場合に比べて消費電力が少なくて済む。換言すれば、反射型液晶表示装置１の消費電力を低減することができる。なお、ＳＲＡＭは一例に過ぎず、他のメモリ、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を用いる構成を採るようにしてもよい。

本実施形態において、ＭＩＰ方式を採用するにあたっては、面積階調法、時分割階調法等を用いることができる。時分割階調法の場合、静止画であっても時間によって画素電位が異なり、画素内及び画素間の液晶分子が動いてしまう。したがって、時分割階調法を用いるよりも面積階調法を用いる方が好ましい。また、面積階調法の場合には、画素電極、すなわち、反射電極１５を分割することから、電極間の隙間が多くなるために、パネルの透過率としては分割しない場合よりも高くなる利点がある。

また、上記の例では、メモリ機能を有する画素として、画素毎にデータを記憶可能なメモリを持つＭＩＰの画素を用いるとしたが、これは一例に過ぎない。メモリ機能を有する画素としては、ＭＩＰの画素の他に、例えば、周知のメモリ性液晶を用いる画素を例示することができる。

液晶の表示モードには、電界（電圧）無印加時に白表示、電界印加時に黒表示になるノーマリーホワイトモードと、電界無印加時に黒表示、電界印加時に白表示になるノーマリーブラックモードとがある。この両モードは液晶セルの構造は同じであり、図２の偏光板２６の配置が異なる。本実施形態の反射型液晶表示装置１は、電界（電圧）無印加時に白表示、電界印加時に黒表示になるノーマリーホワイトモードで駆動される。

［１−６．異方性散乱部材］
図５は、異方性散乱部材の断面図である。図６は、異方性散乱部材の機能を説明するための模式図である。図７は、異方性散乱部材の機能を説明するための模式図である。図８は、反射型液晶表示装置の光学設計の一例を示す模式図である。

反射型液晶表示装置１は、液晶層３０よりも反射電極１５で反射した光の進行方向側に、光を散乱させるシート状の異方性散乱部材２７を有する。より具体的には、反射型液晶表示装置１は、第２基板２３と１／４波長板２４との間に異方性散乱部材２７が配置されている。異方性散乱部材２７は、反射電極１５で反射された光を散乱させる非等方の層である。異方性散乱部材２７としては、例えば、ＬＣＦ（Light Control Film）を用いることができる。

異方性散乱部材２７は、特定方向から入射した光を散乱する異方性散乱層である。異方性散乱部材２７は、第２基板２３との関係で偏光板２６側の特定方向から光が入射してきた場合に、その入射光をほとんど散乱せずに透過させ、反射電極１５で反射され戻ってきた光を大きく散乱するようになっている。

異方性散乱部材２７は、図５に示すように、屈折率の互いに異なる２種類の領域（第１領域２７Ｂ、第２領域２７Ｓ）を含む。異方性散乱部材２７は、図６に示すように複数の板状の第２領域２７Ｓが第１領域２７Ｂ中に所定間隔で配列されたルーバー構造となっていている。本実施形態では、第１領域２７Ｂが第２領域２７Ｓよりも屈折率の低い材料で形成されている。つまり、第１領域２７Ｂは、異方性散乱部材２７の中で相対的に屈折率の低い材料で形成され、低屈折率領域となる。また、第２領域２７Ｓは、異方性散乱部材２７の中で相対的に屈折率の高い材料で形成され、高屈折率領域となる。ここで、本実施形態では、Ｙ方向における第２領域２７Ｓと第２領域２７Ｓの配置間隔、つまり高屈折率領域と高屈折率領域との配置間隔をＰ２とする。第２領域２７Ｓと第２領域２７Ｓとの配置間隔とは、Ｙ方向において、第２領域２７Ｓの中心と第２領域２７Ｓの中心とを結んだ距離である。

異方性散乱部材２７は、例えば、第１領域２７Ｂ及び第２領域２７Ｓが厚さ方向に延在し、かつ所定の方向に傾斜したものである。異方性散乱部材２７は、例えば、屈折率の互いに異なる２種類以上の光重合可能なモノマー又はオリゴマーの混合物である樹脂シートに、紫外線を斜め方向から照射することにより形成されたものである。第１領域２７Ｂ及び第２領域２７Ｓとして用いることができる材料については、後述する。なお、異方性散乱部材２７は、上記とは異なる構造となっていてもよく、また、上記とは異なる方法で製造されたものであってもよい。異方性散乱部材２７は、１層であってもよいし、複数の層であってもよい。異方性散乱部材２７が複数の層である場合、互いに等しい構造であってもよいし、互いに異なる構造であってもよい。

異方性散乱部材２７は、第２基板２３との関係で所定の方向から外光Ｌ１が入射したときにその外光Ｌ１を散乱させ、他の所定の方向から外光Ｌ２が入射したときにその外光Ｌ２を透過させる。また、異方性散乱部材２７は、他の所定の方向から外光Ｌ２が入射したときにその外光Ｌ２を透過させ、透過した光のうち反射電極１５で反射された光を、散乱中心軸を中心として所定の範囲で散乱させるようになっている。外光Ｌ２は、第２基板２３の偏光板２６に入射する平行光である。外光Ｌ２は、無偏光光であってもよいし、偏光光であってもよい。また、異方性散乱部材２７は、光が外光Ｌ１、Ｌ２とは反対側から入射した場合も同様に第２基板２３との関係で所定の方向から入射した光を散乱させ、他の方向から入射した光を透過させる。具体的には、第２基板２３との関係で所定の方向から光Ｌ３が入射したときにその光Ｌ３を散乱させ、他の所定の方向から光Ｌ４が入射したときにその外光Ｌ４を透過させる。なお、所定の方向は、向きが１８０度逆になるのみで、同じ方向である。なお、光の散乱は、異方性散乱部材２７の通過中に生じればよく、入射時に散乱しても射出時に散乱しても、経路中で散乱してもよい。

また、異方性散乱部材２７は、ルーバー構造であり、外交Ｌ１を散乱した散乱光Ｌ１ａが図６に示すように、第１領域２７Ｂ及び第２領域２７Ｓの長辺方向が径ｄ１が短径となり、第１領域２７Ｂ及び第２領域２７Ｓの短辺方向（第１領域２７Ｂ及び第２領域２７Ｓの配列方向）の径ｄ２が長径となる楕円形状となる。なお、異方性散乱部材２７は、反射電極１５から反射した光を散乱させる場合も同様に楕円形状で散乱させる。

異方性散乱部材２７の散乱中心軸は、例えば、主視角方向を向いていることが好ましい。なお、散乱中心軸は、主視角方向とは異なる方向を向いていてもよい。いずれにおいても、異方性散乱部材２７を用いたときに、異方性散乱部材２７の効果により、主視角方向の輝度が最も明るくなる、すなわち、反射率が最も高くなるように散乱中心軸の向きが設定されていればよい。主視角とは、反射型液晶表示装置１のユーザが反射型液晶表示装置１を使用する際に映像表示面を眺める方位に対応しており、映像表示面が方形状となっている場合には、映像表示面の一辺のうちユーザに最も近い辺と直交する方位に対応している。本実施形態の反射型液晶表示装置１は、主視角の方向がＹＺ平面上で設定される。主視角の方向は、Ｚ方向に平行な方向を含み、Ｚ方向からそれぞれの向き３０°回転させた方向に含まれることが好ましい。

本実施形態の異方性散乱部材２７は、ルーバーと構造したが、これに限定されない。図７に示す異方性散乱部材１２７は、柱状の第２領域１２７Ｓａが第１領域１２７Ｂ中に配列されている。このように、第２領域１２７Ｓａを柱状構造としてもよい。ここで、図７に示す異方性散乱部材１２７は、外交Ｌ１を散乱した散乱光Ｌ１ａを、図７に示すように、径ｄ１ａと径ｄ２ａが同じ径の円形状となる。なお、異方性散乱部材１２７は、反射電極１５から反射した光を散乱させる場合も同様に円形状で散乱させる。

次に、図８は、反射型液晶表示装置の光学設計の一例を示す模式図である。図８は、液晶セル（液晶層３０）及び第２パネル部２０の構成部材の各軸方向が表されている。具体的には、図８に示すように、第２パネル部２０側については、偏光板２６の吸収軸方向、異方性散乱部材２７の遅相軸方向、１／２波長板２５の遅相軸方向、１／４波長板２４の遅相軸方向及び液晶セルのＴＦＴ基板側・ＣＦ基板側のラビング方向をそれぞれ表している。

［１−７．フロントライトユニット］
次に、図１に加え、図９から図１２を用いて、フロントライトユニット４について説明する。図９は、フロントライトユニットの概略構成を示す上面図である。図１０は、導光板の概略構成を示す拡大上面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ線断面図である。図１２は、フロントライトユニットの機能を説明するための説明図である。

図１に示すように、フロントライトユニット４は、反射側液晶表示パネル２の画像を表示させる側の面、つまり、外光が入射する面であり、反射電極１５で反射した光が射出する面である、第２基板２３の表面に配置されている。フロントライトユニット４は、光源４０と、導光板４４と、接着部材４６と、を有する。

光源４０は、図９に示すように複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）４２を有する。複数のＬＥＤ４２は、導光板４４の１つの側面に対向して、列状に配置されている。なお、本実施形態は、光源４０として、複数のＬＥＤ４２を用いたが蛍光管などの他の光源を用いてもよい。

導光板４４は、透明な板状の部材であり、反射側液晶表示パネル２の第２基板２３の表面（表示面）に積層されている。導光板４４は、本実施形態はＹ方向の端部の１つの側面に対面する位置に光源４０が配置されている。導光板４４は、第２基板２３の表面の全面を覆っており、第２基板２３の表面（表示面）の表面４４ａに多数の溝７０が形成されている。

図９から図１１に示すように、溝７０は、光源４０の配列方向に平行な方向、つまり光源４０から出力される光が進む方向に直交する方向であるＸ方向が長手方向となり、光源４０の配列方向に直交する方向、つまり光源４０から出力される光が進む方向であるＹ方向が短手方向となる細長い形状である。溝７０は、Ｙ方向に隣接して配置されている。また、１つの溝７０は、表面４４ａのＸ方向の全域に形成されていてもよいが、図１０に示すように、表面４４ａの一部に形成されている。また、導光板４４は、Ｘ方向に複数の溝７０が配置されている。

導光板４４は、Ｙ方向における溝７０と隣接する溝７０との間隔（配置間隔、ピッチ）Ｐ３が、Ｙ方向の位置によって、変化する。ここで、溝７０と溝７０の配置間隔とは、溝７０の中心と溝７０の中心とを結んだ距離である。また、図１０に示すように、複数本の溝７０がユニット化して配置されている場合、ユニット内で溝７０の間隔を比較すればよい。なお、導光板４４は、Ｙ方向またはＸ方向に１ｍｍ以上離れている場合、他のユニットとみなすことができる。具体的には、導光板４４は、図９に示すようにＹ方向において、光源４０に近づくほど間隔Ｐ３が広くなり、光源４０から離れるほど間隔Ｐ３が狭くなる。導光板４４は、Ｙ方向の一定範囲、例えば、１ｍｍの範囲にある溝７０の間隔Ｐ３の平均値が位置によって変化していればよく、１つ１つの間隔Ｐ３は、不規則に変化していればよい。つまり、導光板４４は、図９に示すようにＹ方向において、光源４０に近づくほど配置密度が疎になり、光源４０から遠ざかるほど配置密度が密になる。

また、導光板４４は、溝７０のＹ方向のピッチＰ３が１００μｍ以下である。導光板４４は、溝７０のピッチＰ３を１００μｍ以下とすることで、導光板のピッチの筋を目立たなくしつつ、光を好適に反射、散乱させることができる。また、導光板４４は、溝７０のＹ方向のピッチＰ３が２０μｍ以下とすることが好ましい。導光板４４は、溝７０のピッチＰ３を２０μｍ以下とすることで、光をさらに好適に反射、散乱させることができる。

また、導光板４４の溝７０は、ナノインプリントで形成することができる。導光板４４の溝７０をナノインプリントで形成することで簡単に表面４４ａに溝７０を形成することができる。また、導光板４４の溝７０の形成方法は特に限定されず、半導体エッチングプロセスで形成してもよいし、機械加工で形成してもよい。

接着部材４６は、導光板４４の表面４４ａと第２基板２３との間に配置され、導光板４４と第２基板２３とを接着させている。接着部材４６は、透明な接着剤である。接着部材４６は、導光板４４の表面４４ａと第２基板２３とを接着し、導光板４４の表面４４ａと第２基板２３との間に空気層がない状態とする。

図１２に示すように、フロントライトユニット４は、光源４０のそれぞれのＬＥＤ４２から光が出力される。出力された光は、導光板４４の端面から導光板４４の内部に入射される。導光板４４は、内部に入射した光をＹ方向に導く。導光板４４内を進む光は、表面４４ａとは反対側に到達した際に、入射角が所定角度以下の場合、反射される。また、導光板４４内を進む光は、表面４４ａに到達すると、溝７０で形成される凹凸により、反射、散乱され、反射側液晶表示パネル２に向けて射出される。フロントライトユニット４は、このように導光板４４の表面４４ａに溝７０を形成し、光源４０から入射された光を反射、散乱させることで、反射側液晶表示パネル２に向けて光を射出させる。これにより、光を入射させるフロントライトユニット４を、反射型液晶表示パネル２の表示面側に配置しても、反射型液晶表示パネル２に光を入射させることができる。

ここで、反射側液晶表示パネル２に向けて射出された光は、反射側液晶表示パネル２を通過し、反射電極１５で反射された後、導光板４４を通過して観察者の眼に到達する。また、反射側液晶表示パネル２に向けて射出された光は、上述したように、反射側液晶表示パネル２を通過する位置の液晶の状態により、遮られて射出しない部分と射出する部分とが切り換えられることで、表示面に画像が表示される。

［１−８．反射型液晶表示装置の機能］
反射型液晶表示装置１は、以上のような構成である。反射型液晶表示装置１は、導光板４４の表面４４ａにＹ方向のピッチが１００μｍ以下の溝７０を多数形成し、導光板４４内の光を反射型液晶表示パネル２に向けて射出させることで、光の分布をより高い精度で調整した光を反射型液晶表示パネル２に入射させることができる。また、反射型液晶表示装置１は、溝７０を、視角方向が傾く方向（ＹＺ平面）における幅を短くし、主視角方向が傾く方向に直交する方向（ＹＸ平面）における幅を長くすることで、光源から出力された光を好適に散乱させることができる。

また、反射型液晶表示装置１は、反射型液晶表示パネル２に異方性散乱部材を設けることで、主視角方向により多くの光を出力させることができ、また、主視角方向が傾く方向（ＹＺ平面）における視野角を広くすることができ、主視角方向が傾く方向に直交する方向（ＹＸ平面）における視野角を狭くすることができる。また、拡散性の高い異方性散乱部材を設けることで、光を拡散することができ、モアレの発生を抑制することができる。

反射型液晶表示装置１は、単位画素の間隔（ピッチ）Ｐ１と、異方性散乱部材２７の高屈折率領域の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ２の平均距離Ｐ２ａとの関係が、Ｐ２ａ＜Ｐ１となる。このように、平均距離Ｐ２ａを間隔Ｐ１よりも狭くすることで、単位画素を通過した光を散乱させることができる。これにより、モアレの発生を抑制することができる。

反射型液晶表示装置１は、第１基板１０の反射電極１５を平坦化膜１４ｂの上に形成することで、反射電極１５に凹凸が形成されることを抑制することができる。これにより、反射電極１５での反射に起因するモアレの発生を抑制することができる。

反射型液晶表示装置１は、単位画素の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ１を、溝７０の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ３の平均距離Ｐ３ａよりも大きくする。つまりＰ１＞Ｐ３ａとすることが好ましい。これにより、単位画素を通過した光を散乱させることができ、モアレの発生を抑制することができる。

反射型液晶表示装置１は、単位画素の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ１と、異方性散乱部材２７の高屈折率領域の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ２の平均距離Ｐ２ａと、溝７０の間隔（ピッチ、配置間隔）Ｐ３の平均距離Ｐ３ａとの関係として、画素の間隔Ｐ１を２０μｍ、高屈折率領域の間隔平均距離Ｐ２ａを３μｍ、溝７０の間隔の平均距離Ｐ３ａを６μｍとすることが例示されている。

反射型液晶表示装置１は、本実施形態のように導光板４４の溝７０の配置密度を光源４０に近づくにしたがって疎になることが好ましい。これにより、光源４０から射出された光をより均一に反射型液晶表示パネル２に向けて入射させることができる。

反射型液晶表示装置１は、導光板４４の溝７０が、不規則に配置されていることが好ましい。これにより、モアレの発生をより高い確率で抑制することができる。

また、反射型液晶表示装置１は、導光板４４が、反射電極で反射した光が主視角方向に向く方向の光の照度が他の向きよりも高くなる分布で反射型液晶表示パネル２に向けて光を射出することが好ましい。なお、反射型液晶表示パネル２に向けて出力する光の分布は、導光板４４の溝７０の配置や形状で調整することができる。

＜２．電子機器＞
以上説明した本開示に係る反射型液晶表示装置は、電子機器に入力された映像信号又は電子機器内で生成した映像信号を、画像又は映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示部（表示装置）として用いることが可能である。

本開示に係る反射型液晶表示装置は、あらゆる分野の電子機器の中でも、屋外での使用頻度が高い携帯端末機器の表示部（表示装置）として用いることが好ましい。携帯端末機器としては、例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータ、電子書籍等の携帯情報機器や、携帯電話機等の携帯通信機器などを例示することができる。

先述した実施形態の説明から明らかなように、本開示に係る反射型液晶表示装置は、反射型表示装置と同等の反射表示性能を保った上で透過表示を実現できるために、反射型液晶表示装置の特徴である、消費電力が少なく、明るい環境下でも画面が見やすいという特徴を十全に発揮できる。したがって、あらゆる分野の電子機器、中でも、携帯端末機器において、その表示部として本開示に係る反射型液晶表示装置を用いることで、携帯端末機器の低消費電力化に大きく寄与できる。

以下に、本開示に係る反射型液晶表示装置を表示部として用いる電子機器、すなわち、本開示に係る電子機器の具体例について説明する。

図１３Ａは、本開示が適用されるデジタルカメラの外観を示しており、表側から見た斜視図、図１３Ｂは裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本開示に係る反射型液晶表示装置を用いることにより作製される。

図１４は、本開示が適用されるビデオカメラの外観を示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本開示に係る反射型液晶表示装置を用いることにより作製される。

図１５は、本開示が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するときに操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本開示に係る反射型液晶表示装置を用いることにより作製される。

図１６Ａから図１６Ｇは、本開示が適用される携帯通信機器、例えば携帯電話機を示す外観図である。図１６Ａは開いた状態での正面図、図１６Ｂはその側面図、図１６Ｃは閉じた状態での正面図、図１６Ｄは左側面図、図１６Ｅは右側面図、図１６Ｆは上面図、図１６Ｇは下面図である。

本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含んでいる。そして、ディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本開示に係る反射型液晶表示装置を用いることにより本適用例に係る携帯電話機が作製される。

図１７は、本開示が適用される他の携帯電子機器を示す正面図である。本適用例に係る携帯電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータまたは通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体１６１の表面に表示部１６２を有している。この表示部１６２は、本実施形態に係る反射型液層装置１である。また、表示部１６２には、さらに液晶表示パネルに近接する物体を検出するいわゆるタッチパネルが備えられている。

＜３．本開示の構成＞
本開示は以下のような構成を採ることができる。
（１）
反射電極と、前記反射電極が設けられる第１基板と、前記反射電極と対向し複数の単位画素毎に設けられた透明電極と、前記透明電極が設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第２基板に積層された、低屈折率領域と前記低屈折率領域よりも屈折率が高い高屈折率領域とが混在して配置されたシート状の異方性散乱部材と、を有する液晶パネルと、
前記液晶パネルの前記第２基板側の面に積層され、前記液晶パネルと向かい合う面のピッチが１００μｍ以下の溝が多数の形成された導光板と、前記導光板に光を入射させる光源と、を有するフロントライトユニットと、を備え、
前記単位画素のピッチが前記異方性散乱部材の高屈折率領域の配置間隔の平均距離よりも大きいことを特徴とする反射型液晶表示装置。
（２）
前記第１基板は、前記反射電極が平坦化膜の上に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載の反射型液晶表示装置。
（３）
前記単位画素の配置間隔は、前記導光板の前記溝の配置間隔の平均距離よりも大きいことを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載の反射型液晶表示装置。
（４）
前記導光板は、前記溝の配置密度が、前記光源に近づくにしたがって疎になることを特徴とする前記（１）から前記（３）のいずれか一つに記載の反射型液晶表示装置。
（５）
前記導光板は、前記溝が、不規則に配置されていることを特徴とする前記（１）から前記（４）のいずれか１つに記載の反射型液晶表示装置。
（６）
前記導光板は、前記溝が、前記光源と対面している辺と平行な方向が長手方向となる向きで形成され、前記光源と対面している辺と直交する方向に隣接して配置されていることを特徴とする前記（１）から前記（５）のいずれか一つに記載の反射型液晶表示装置。
（７）
前記（１）から前記（６）いずれか１つに記載の反射型液晶表示装置を備えた電子機器。

以上、本開示について説明したが、上述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ 反射型液晶表示装置
２ 反射型液晶表示パネル
４ フロントライトユニット
５、５Ｍ 単位画素
１５ 反射電極
２１ 透明電極
２２ カラーフィルタ
２７ 異方性散乱部材
２７Ｂ、１２７Ｂ 第１領域
２７Ｓ、１２７Ｓａ 第２領域
３０ 液晶層
４０ 光源
４２ ＬＥＤ
４４ 導光板
４４ａ 表面
４６ 接着部材
５０、５０Ｒ、５０Ｇ、５０Ｂ 副画素（画素）
５１ 画素トランジスタ
７０ 溝

Claims (6)

1. 複数の単位画素毎に設けられた反射電極と、前記反射電極が設けられる第１基板と、前記反射電極と対向する透明電極と、前記透明電極が設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記第２基板に積層された、低屈折率領域と前記低屈折率領域よりも屈折率が高い高屈折率領域とが混在して配置されたシート状の異方性散乱部材と、を有する液晶パネルと、
   前記液晶パネルの前記第２基板側の面に積層され、前記液晶パネルと向かい合う面にピッチが１００μｍ以下の溝が多数形成された導光板と、前記導光板に光を入射させる光源と、を有するフロントライトユニットと、を備え、
   前記単位画素のピッチは、前記導光板の前記溝が複数配列される第１方向における前記溝の配置間隔の平均距離よりも大きく、かつ、前記単位画素のピッチは前記異方性散乱部材の高屈折率領域の前記第１方向における配置間隔の平均距離よりも大きく、
   前記異方性散乱部材は、前記低屈折率領域に複数の前記高屈折率領域が配置されており、
   複数の前記高屈折率領域は、互いに等しい径を有し、前記異方性散乱部材の上面の法線方向に対して傾斜する円柱形状であり、
   前記配置間隔は、前記上面において、１つの前記高屈折率領域の中心と、他の高屈折領域のうち、当該１つの高屈折領域と前記第１方向に隣り合うとともに当該１つの高屈折領域と前記第１方向において最も近接する高屈折領域の中心との間隔であり、複数の前記第１方向における前記配置間隔が異なるように不規則に配置されている反射型液晶表示装置。
2. 前記第１基板は、前記反射電極が平坦化膜の上に形成されている請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 前記導光板は、前記溝の配置密度が、前記光源に近づくにしたがって疎になる請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 前記導光板は、前記溝が、不規則に配置されている請求項１から３のいずれか一項に記載の反射型液晶表示装置。
5. 前記導光板は、前記溝が、前記光源と対面している辺と平行な方向が長手方向となる向きで形成され、前記光源と対面している辺と直交する方向に隣接して配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の反射型液晶表示装置。
6. 請求項１から５いずれか１項に記載の反射型液晶表示装置を備えた電子機器。
   
   

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