JP2001051268A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001051268A
JP2001051268A JP11230166A JP23016699A JP2001051268A JP 2001051268 A JP2001051268 A JP 2001051268A JP 11230166 A JP11230166 A JP 11230166A JP 23016699 A JP23016699 A JP 23016699A JP 2001051268 A JP2001051268 A JP 2001051268A
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liquid crystal
display device
crystal display
guide plate
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Naoki Takahashi
直樹 高橋
Seiji Umemoto
清司 梅本
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射と透過の両モードにおいて明るさに優れ
ると共に表示の反転が生じず、薄暮下等においてもコン
トラストに優れる良視認性の液晶表示装置を得ること。 【解決手段】 入射側面（１３）に配置した光源（２）
からの入射光を上面（１１）に形成した光出射手段を介
して下面（１２）より出射し、その下面側に入射自然光
を反射光と透過光に分離して円偏光からなる反射光を提
供する反射型偏光板（３）を有してその反射光が上面よ
り透過する導光板（１）の上面側に、液晶セル（５２）
と少なくとも１枚の偏光板（５１）を有する液晶シャッ
タ（５）を配置してなる液晶表示装置。 【効果】 導光板下面の反射型偏光板による外光や導光
板出射光の反射光を介し偏光特性の相違なく液晶表示を
達成でき、導光板漏れ光によりコントラストも影響され
にくい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、光利用効率に優れて明る
く見易い表示の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】消費電力の少ない反射型液晶表示装置の
利点を活かしつつ、照明装置を付加して暗部等では透過
型液晶表示装置として視認できる反射・透過両用の液晶
表示装置が検討されており、透過型液晶表示装置におけ
るバックライトと液晶セルの間に半透過型の反射板を配
置したものなどが提案されている。しかしながら、半透
過型反射板を利用したシステムでは、光がハーフミラー
効果で反射光と透過光に分離されるため反射と透過のい
ずれのモードにても明るさが反射又は透過専用のものに
及ばない難点があった。
【０００３】前記に鑑みて偏光を選択的に反射して反射
率と透過率の合計が１００％を超えうる反射型偏光板を
用いて改善する提案もなされている。しかし反射光と透
過光における偏光特性の相違（直線偏光の偏光面が９０
度相違）で反射モードと透過モードによる表示が反転
し、薄暮下で反射モードでは暗いために透過モードとす
ると前記表示の反転でコントラストが不安定となってい
ずれのモードにても表示が見にくくなる問題点などがあ
った。
【０００４】一方、透過モードにおいても明るくすると
黒表示の黒さに乏しくてコントラストが低く、その黒表
示の浮き防止のために光吸収体を配置するとそれによる
光の吸収で表示が暗くなる問題点などもあった。
【０００５】
【発明の技術的課題】本発明は、反射と透過の両モード
において明るさに優れると共に表示の反転が生じず、薄
暮下等においてもコントラストに優れる良視認性の液晶
表示装置の開発を課題とする。
【０００６】
【課題の解決手段】本発明は、入射側面に配置した光源
からの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下面
より出射し、その下面側に入射自然光を反射光と透過光
に分離して円偏光からなる反射光を提供する反射型偏光
板を有してその反射光が上面より透過する導光板の上面
側に、液晶セルと少なくとも１枚の偏光板を有する液晶
シャッタを配置してなることを特徴とする液晶表示装置
を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】本発明によれば、導光板下面の反射型偏
光板による外光や導光板出射光の反射光を介して液晶表
示を達成するので、反射と透過の両モードで偏光特性の
相違による表示の反転が生じず、導光板漏れ光でコント
ラストも影響されにくくて、明るさに優れ薄暮下等にお
いてもコントラストに優れる良視認性の液晶表示装置を
得ることができる。
【０００８】また円偏光からなる反射光の提供で、視認
背面側を省略した偏光板の単層配置方式にても反射と透
過の両モードにおいてコントラストに優れる表示を達成
でき、偏光板の省略による吸収損失の低減で輝度の向上
も図ることができる。従って外光がセル透過後に円偏光
となるものを含む従来の偏光板単層配置方式の反射型液
晶表示装置よりもコントラストが格段に向上した表示を
達成でき、また透過モードによる表示機能も付加するこ
とができる。
【０００９】また上面に光出射手段を設けたことによ
り、透過モードでの導光板内における光路を長くできて
光の拡がりが大きくなり輝線の強さを緩和できてモアレ
の防止や輝度の均一性の向上に有利に作用し、導光板の
下面に反射型偏光板を粘着層等を介し容易に密着配置し
て一体化することができる。導光板の下面に光出射手段
を設けた場合には、光出射手段の機能維持の点より反射
型偏光板を分離配置する必要があり、部品数の増加と共
にその配置固定で構造が複雑化し、皺の発生による表示
の乱れを防止するために厚い支持が必要となって重いも
のとなる難点がある。
【００１０】さらにプリズム状凹凸等の斜面からなる光
出射手段を有する導光板の場合には、その斜面を介した
反射光の指向性に優れて透過モードでの視認に有利な光
を効率よく形成できてより明るい表示を得ることができ
ると共に、外光の入射効率及び反射後の透過効率にも優
れて反射モードにても光利用効率よく均一性に優れる発
光でより明るい表示を得ることができる。また前記の指
向性によるモアレの発生も光出射手段の斜行配置で抑制
できてギラギラした視認阻害も防止することができる。
【００１１】前記においてドットやシボ状凹凸等の散乱
式出射手段とした導光板では、出射光が約６０度方向の
大きい角度で出射し正面（垂直）方向では暗くて見にく
い透過モードとなる。光路制御を目的にプリズムシート
を配置すると反射モードでの光が散乱されて殆どの光が
寄与せずに非常に暗い表示となる。またドット等が明瞭
に視覚されその防止に拡散性の強い拡散層を配置すると
反射モードでの入射光とその反射層による反射光も散乱
されて暗い表示となる。
【００１２】
【発明の実施形態】本発明による液晶表示装置は、入射
側面に配置した光源からの入射光を上面に形成した光出
射手段を介して下面より出射し、その下面側に入射自然
光を反射光と透過光に分離して円偏光からなる反射光を
提供する反射型偏光板を有してその反射光が上面より透
過する導光板の上面側に、液晶セルと少なくとも１枚の
偏光板を有する液晶シャッタを配置してなるものであ
り、反射・透過両用のものとして好ましく用いうるもの
である。
【００１３】前記した液晶表示装置の例を図１に示し
た。１が導光板で、１１がその光出射手段を形成した上
面、２が光源、３が反射型偏光板、５が液晶シャッタ
で、５１が偏光板、５２が液晶セルであり、４、６がそ
れぞれ必要に応じての偏光維持性の光拡散層、光吸収層
である。
【００１４】導光板としては、図１の例の如く上面１
１、それに対向する下面１２、及び上下面間の側面から
なる入射側面１３を有する板状物よりなり、入射側面か
らの入射光を上面１１に形成した光出射手段を介して下
面より出射するようにしたものが用いられる。
【００１５】導光板は図例の如く、同厚型のものであっ
てもよいし、入射側面１３に対向する対向端１４の厚さ
を入射側面のそれよりも薄くしたものであってもよい。
対向端の薄型化は、軽量化や上面の光出射手段への入射
側面からの入射光の入射効率の向上などの点より有利で
ある。
【００１６】導光板の上面に形成する光出射手段は、上
記した出射特性を示す適宜なものにて形成することがで
きる。反射型偏光板を介して正面方向への指向性に優れ
る照明光を得る点よりは入射側面と対面する斜面を有す
る光出射手段、特にプリズム状凸凹からなる光出射手段
が好ましい。
【００１７】前記のプリズム状凸凹は、等辺面からなる
凸部又は凹部にても形成しうるが、光の利用効率などの
点よりは短辺面と長辺面からなる凸部又は凹部にて形成
することが好ましい。そのプリズム状凸凹の例を図２に
示した。１１ａが短辺面，１１ｂが長辺面である。
【００１８】上記した正面方向への指向性等の特性を達
成する点などより好ましい光出射手段は、下面の基準平
面に対する傾斜角が３５〜４５度の斜面と１０度以下の
平坦面からなる凸凹の繰返し構造、特に図２に例示した
如く下面１２の基準平面１２ａに対する傾斜角が３５〜
４５度で入射側面１３の側よりその対向端１４の側に下
り傾斜する短辺面１１ａ（θ１）と、当該傾斜角が０超
〜１０度の長辺面１１ｂ（θ２）からなるプリズム状凸
凹の繰返し構造よりなるものである。
【００１９】前記において、入射側面側より対向端側に
下り傾斜する斜面として形成した短辺面１１ａは、側面
よりの入射光の内、その面に入射する光を反射して下面
（反射型偏光板）に供給する役割をする。その場合、短
辺面の傾斜角θ１を３５〜４５度とすることにより図３
に折線矢印で例示した如く、伝送光を下面に対し垂直性
よく反射し反射型偏光板３を介して正面への方向性に優
れる出射光（照明光）を効率よく得ることができる。
【００２０】前記した正面への方向性等の点より短辺面
の好ましい傾斜角θ１は、導光板内部を伝送される光の
スネルの法則による屈折に基づく全反射条件が例えば屈
折率１．５では±４１．８度であることなどを考慮して
３８〜４４度、就中４０〜４３度である。
【００２１】一方、長辺面は、図３に折線矢印で例示し
た如く前記した短辺面による反射光を反射型偏光板３を
介し反転させて透過させること、及び図４に折線矢印で
例示した如く反射モードでの外光を入射させてそれを反
射型偏光板３を介し反射させて透過させることを目的と
する。かかる点より下面の基準平面１２ａに対する長辺
面の傾斜角θ２は、１０度以下であることが好ましい。
その傾斜角θ２が１０度を超えると屈折による光路変更
が大きくなり正面方向の光量が低下して表示に不利とな
る。
【００２２】なお長辺面の当該傾斜角θ２は０度（水平
面）であってもよいが、０度超とすることで長辺面に入
射した伝送光を反射して短辺面に供給する際に伝送光を
平行光化することができ、短辺面を介した反射光の指向
性を高めることができて、表示に有利となる。前記した
正面方向の光量増加や伝送光の平行光化などの点より長
辺面の好ましい傾斜角θ２は、８度以下、就中５度以下
である。
【００２３】上記した導光板の長辺面の機能などの点よ
り好ましい長辺面は、その傾斜角θ ２の角度差を導光板
の全体で５度以内、就中４度以内、特に３度以内とした
ものであり、最寄りの長辺面間における傾斜角θ２の差
を１度以内、就中０．３度以内、特に０．１度以内とし
たものである。
【００２４】前記した傾斜角θ２の角度差は、長辺面の
傾斜角が上記した１０度以下にあることを前提とする。
すなわち、かかる小さい傾斜角θ２として長辺面透過時
の屈折による表示像の偏向を抑制して許容値内とするこ
とを前提とするものであり、これは観察点を垂直方向近
傍に設定して最適化した液晶表示装置の最適視認方向を
変化させないことを目的とする。
【００２５】また明るい表示像を得る点よりは、外光の
入射効率に優れ、液晶セルによる表示像の透過光率ない
し出射効率に優れるものが好ましい。かかる点より、下
面の基準平面に対する長辺面の投影面積が短辺面のそれ
の５倍以上、就中１０倍以上、特に１５倍以上のプリズ
ム状凹凸とすることが好ましい。これにより、液晶セル
による表示像の大部分を長辺面を介して透過させること
ができる。
【００２６】なお液晶セルによる表示像の透過に際し
て、短辺面に入射した表示像は入射側面側に反射されて
上面より出射しないか、下面に対する法線を基準に長辺
面透過の表示像とは反端側の大きく異なる方向に偏向さ
れて出射し、長辺面を介した表示像に殆ど影響を及ぼさ
ない。
【００２７】従って前記の点より短辺面は、液晶セルの
画素に対して極在しないことが好ましい。ちなみに極論
的にいえば、画素の全面に対して短辺面がオーバーラッ
プすると長辺面を介した垂直方向近傍での表示像の視認
が殆どできなくなる。よって表示光の透過不足で不自然
な表示となることを防止する点などより、画素と短辺面
がオーバーラップする面積を小さくして長辺面を介した
充分な光透過率を確保することが好ましい。
【００２８】液晶セルの画素ピッチは１００〜３００μ
mが一般的であり、前記の点やプリズム状凹凸の形成性
なども鑑みた場合、短辺面は、下面の基準平面に対する
投影幅に基づいて４０μm以下、就中１〜２０μm、特に
３〜１５μmとなるように形成されていることが好まし
い。
【００２９】ちなみに当該投影幅が小さくなるほど短辺
面の形成に高度な技術が必要となり、プリズム状凹凸の
頂部が一定以上の曲率半径からなる丸みをもつこととな
ると散乱効果が現れて表示像の乱れなどの原因となる場
合がある。また一般に蛍光管のコヒーレント長が２０μ
m程度とされている点などよりも、短辺面の投影幅が小
さくなると回折等を生じ易くなり表示品位の低下原因と
なりやすい。
【００３０】また前記の点より短辺面の間隔は大きいこ
とが好ましいが、一方で短辺面は上記したように側面入
射光の実質的な出射機能部分であるから、その間隔が広
すぎると点灯時の照明が疎となってやはり不自然な表示
となる場合があり、それらを鑑みた場合、図２に例示し
た如くプリズム状凸凹の繰返しピッチＰは、５０μm〜
１．５mmとすることが好ましい。
【００３１】なおプリズム状凸凹の繰返しピッチは、例
えばランダムピッチや所定数のピッチ単位をランダム又
は規則的に組合せたものなどの如く不規則であってもよ
いが、一般にはモアレの防止対策やそのパターンが視覚
された場合の外観の良好化などの点より一定のピッチで
あることが好ましい。
【００３２】プリズム状凹凸からなる光出射手段の場
合、液晶セルの画素と干渉してモアレを生じる場合があ
る。モアレの防止は、プリズム状凹凸のピッチ調節で行
いうるが、上記したようにプリズム状凹凸のピッチには
好ましい範囲がある。従ってそのピッチ範囲でモアレが
生じる場合の解決策が問題となる。
【００３３】本発明においては、画素に対してプリズム
状凹凸を交差状態で配列しうるように、プリズム状凹凸
を入射側面の基準平面に対し傾斜状態に形成してモアレ
を防止する方式が好ましい。その場合、傾斜角が大きす
ぎると短辺面を介した反射に偏向を生じて出射光の方向
に大きな偏りが発生し、導光板の光伝送方向における発
光強度の異方性が大きくなって光利用効率も低下し、表
示品位の低下原因となりやすい。
【００３４】前記の点より、入射側面の基準平面に対す
るプリズム状凸凹の配列方向、すなわちプリズム状凹凸
の稜線方向の傾斜角は、±３５度以内、就中±３０度以
内、特に±２５度以内とすることが好ましい。なお、±
の符号は入射側面を基準とした傾斜の方向を意味する。
液晶セルの解像度が低くてモアレを生じない場合やモア
レを無視しうる場合には、プリズム状凸凹の配列方向は
入射側面に平行なほど好ましい。
【００３５】導光板は、上記したように適宜な形態とす
ることができる。楔形等とする場合にもその形状は適宜
に決定でき、直線面や曲面などの適宜な面形状とするこ
とができる。また光出射手段を形成する斜面やプリズム
状凹凸も直線面や屈折面や湾曲面等の適宜な面形態に形
成されていてよい。
【００３６】さらにプリズム状等の凹凸は、ピッチに加
えて形状等も異なる凹凸の組合せからなっていてもよ
い。加えてプリズム状等の凹凸は、稜線が連続した一連
の凸部又は凹部として形成されていてもよいし、所定の
間隔を有して稜線方向に不連続に配列した断続的な凸部
又は凹部として形成されていてもよい。
【００３７】導光板における下面や入射側面の形状につ
いては、特に限定はなく、適宜に決定してよい。一般に
は、フラットな下面及びその下面に対して垂直な入射側
面とされる。入射側面については、例えば湾曲凹形など
の光源の外周等に応じた形状として、入射光率の向上を
はることもできる。さらに光源との間に介在する導入部
を有する入射側面構造などとすることもできその導入部
は、光源などに応じて適宜な形状とすることができる。
【００３８】導光板は、光源の波長域に応じそれに透明
性を示す適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域
では、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹
脂、エポキシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラスな
どがあげられる。複屈折を示さないか、複屈折の小さい
材料で形成した導光板が好ましく用いられる。
【００３９】導光板は、切削法にても形成でき、適宜な
方法で形成することができる。量産性等の点より好まし
い製造方法としては、熱可塑性樹脂を所定の形状を形成
しうる金型に加熱下に押付て形状を転写する方法、加熱
溶融させた熱可塑性樹脂あるいは熱や溶媒を介して流動
化させた樹脂を所定の形状に成形しうる金型に充填する
方法、熱や紫外線ないし放射線等で重合処理しうる液状
樹脂を所定の形状を形成しうる型に充填ないし流延して
重合処理する方法などがあげられる。
【００４０】なお導光板は、例えば光の伝送を担う導光
部にプリズム状凹凸等の光出射手段（上面）を形成した
シートを接着したものの如く、同種又は異種の材料から
なる部品の積層体などとして形成されていてもよく、１
種の材料による一体的単層物として形成されている必要
はない。
【００４１】導光板の厚さは、使用目的による導光板の
サイズや光源の大きさなどにより適宜に決定することが
できる。液晶表示装置等の形成に用いる場合の一般的な
厚さは、その入射側面に基づき５mm以下、就中０．１〜
３mm、特に０．３〜２mmである。
【００４２】明るい表示を達成する点などより好ましい
反射型偏光板付設前の導光板は、上下面方向の入射光、
特に下面から上面への垂直入射光の全光線透過率が９０
％以上、就中９２％以上、特に９５％以上で、ヘイズが
３０％以下、就中１５％以下、特に１０％以下のもので
ある。
【００４３】上記した導光板によれば、上面及び下面か
らの入射光が下面又は上面より良好に透過し、それを用
いて精度よく平行化された光を視認に有利な垂直性に優
れる方向に出射し、光源からの光を効率よく利用して明
るくて見やすく低消費電力性に優れる反射・透過両用の
液晶表示装置などの種々の装置を形成することができ
る。
【００４４】反射・透過両用の液晶表示装置では、反射
モードによる表示を達成するために反射型偏光板の配置
が必須であるが、本発明においてその反射型偏光板は図
１に例示の如く導光板１の下面１２の側に配置される。
反射型偏光板３は、導光板の下面に分離配置されていて
もよいが、図例の如く当該下面に密着一体化されている
ことが一体的取扱による液晶表示装置の組立効率などの
点より好ましい。その密着一体化処理は、粘着層やその
他の接着層等の接着手段を介した方式などの適宜な方式
にて行うことができる。
【００４５】反射型偏光板としては、自然光を入射させ
た場合に反射光と透過光に分離して円偏光からなる反射
光を提供する適宜なものを用いうる。ちなみにその例と
しては、コレステリック液晶層、就中コレステリック液
晶ポリマーの配向フィルムやその配向液晶層をフィルム
基材上に支持したものの如き、左右一方の円偏光を反射
して他の光は透過する特性を示すものがあげられる。
【００４６】前記のコレステリック液晶層は、単層物と
して形成されていてもよいが、反射波長が相違する組合
せにて２層又は３層以上を重畳配置することにより可視
光域等の広い波長範囲で円偏光を反射するものとするこ
とができる。従ってコレステリック液晶層からなる反射
型偏光板は、かかる重畳配置構造のものからなるものな
どであってもよい。
【００４７】また前記の反射型偏光板の例としては、１
種又は２種以上の複屈折性有機膜の多層膜や誘電体の多
層薄膜の如き、直線偏光を反射して他の光は透過する特
性を示すものと１／４波長板を組合せたものなどもあげ
られる。この場合は、当該直線偏光からなる反射光が１
／４波長板を透過することで円偏光に変換され、それが
利用されることとなる。従って１／４波長板は、当該反
射板と液晶シャッタの間に配置され、一般には当該反射
板と導光板の間に配置される。
【００４８】前記の１／４波長板としては、直線偏光を
円偏光化しうる適宜な位相差を有するのものが用いう
る。可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板として機
能するものは、例えば波長５５０nmの光等の単色光に対
して１／４波長板として機能する位相差層と他の位相差
特性を示す位相差層、例えば１／２波長板として機能す
る位相差層とを重畳する方式などにより得ることができ
る。従って１／４波長板は、１層又は２層以上の位相差
層からなるものであってよい。
【００４９】ちなみに前記の位相差層は、例えば各種ポ
リマーの延伸フィルム等からなる複屈折性フィルム、デ
ィスコチック系やネマチック系の如き液晶ポリマーの配
向フィルム、その配向液晶層をフィルム基材上に支持し
たものなどとして得ることができる。前記の延伸フィル
ムは、一軸や二軸等の適宜な方式で処理したものであっ
てよく、熱収縮性フィルムとの接着下に収縮力又は／及
び延伸力を付与する方式等にてフィルムの厚さ方向の屈
折率を制御した複屈折性フィルムなどであってもよい。
【００５０】また前記複屈折性フィルムを形成するポリ
マーは、例えばポリエチレンやポリプロピレン、ノルボ
ルネン構造を有するポリオレフィンの如きオレフィン系
ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタク
リレートの如きアクリル系ポリマーやセルロース系ポリ
マー、ポリアミドやポリイミド、ポリスルホンやポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリフ
ェニレンスルフィド、ポリビニルアルコールやポリ塩化
ビニル、ポリビニルブチレートやポリカーボネート、ポ
リスチレンやポリアリレート、ポリオキシメチレンなど
の適宜なものであってよい。
【００５１】上記のように入射自然光を反射光と透過光
に分離して円偏光からなる反射光を提供する反射型偏光
板を導光板の下面側に配置することにより、反射モード
による外光及び透過モードによる導光板出射光を反射に
よる円偏光として液晶シャッタに供給できて輝度に優れ
る表示を達成することができる。また視認背面側（導光
板側）の偏光板を省略した単層の偏光板配置方式にても
反射及び透過の両モードにおいてコントラストに優れる
表示を達成でき、偏光板の省略による吸収損失の低減で
輝度の向上も図ることができる。
【００５２】反射型偏光板は、輝線強さの緩和によるモ
アレの防止や表示の均一性の向上などを目的に拡散反射
を生じるようにしたものであってもよい。その拡散強さ
は、上記した導光板出射光の指向性を大きく低下させた
り、偏光状態を解消させたりすることは不利であるの
で、平均拡散角度に基づいて５〜１５度程度が好ましい
がこれに限定されない。
【００５３】拡散型の反射型偏光板は、反射面を粗面化
する方式などの従来に準じた適宜な方式にて形成するこ
とができる。ちなみにその例としては、エンボス加工や
バフ処理等の機械的方式、無機系粒子や有機系粒子など
の適宜な粒子を含有させる方式やその含有層を塗工する
方式などの適宜な方式で行うことができる。
【００５４】なお反射型偏光板を透過した光が、装置外
筺等による反射で表示に関与すると偏光方向の相違等に
よりコントラストの低下原因となる場合があり、そのよ
うな表示品位の低下の防止を目的に反射型偏光板の光透
過側には図例の如く必要に応じてその透過光の吸収を目
的とした光吸収層６を設けることもできる。その場合、
本発明にては反射型偏光板の光透過側への光吸収層の配
置であることより、表示光となる反射光の経路に介在せ
ず、黒表示に影響しない利点を有する。
【００５５】液晶表示装置の形成に際しては図１に例示
の如く導光板１の入射側面１３に光源２が配置されてサ
イドライト型のバックライトとされる。その光源として
は、適宜なものを用いることができ、例えば（冷，熱）
陰極管等の線状光源、発光ダイオード等の点光源やそれ
を線状や面状等に配列したアレイ体、あるいは点光源を
一定又は不定間隔の線状発光状態に変換する装置を用い
た光源などが好ましく用いうる。
【００５６】本発明において光源は、透過モードによる
視認を可能とするものである。従って反射モードで視認
する場合、光源を点灯する必要はないので光源は、その
点灯・消灯を切り替えうるものとされる。その切り替え
方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいず
れも採ることができる。なお光源は、予め導光板に付設
して光源を有する導光板として配置することもできる。
【００５７】液晶表示装置の形成に際しては、必要に応
じ光源２からの発散光を導光板１の入射側面１３に導く
ために光源を包囲する光源ホルダなどの適宜な補助手段
を配置した組合せ体とすることもできる。光源ホルダと
しては、高反射率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属
箔などが一般に用いられる。光源ホルダを導光板の端部
に接着剤等を介して接着する場合には、その接着部分に
ついては光出射手段の形成を省略することもできる。
【００５８】なお液晶表示装置は一般に、図１に例示の
如く液晶シャッタとして機能する透明電極具備（図示せ
ず）の液晶セル５２とそれに付随の駆動装置、偏光板５
１、バックライト１，２、反射型偏光板３及び必要に応
じての補償用位相差板等の構成部品を適宜に組立てるこ
となどにより形成されるが、その場合に本発明において
は図例の如く導光板１と液晶シャッタ５との間に偏光維
持性の光拡散層４を必要に応じて配置することもでき
る。
【００５９】光拡散層の配置は、透過及び反射の両モー
ドにおいて導光板出射光や外光の反射光を拡散して発光
を均一化し視認性を向上させることなどを目的とする。
特に本発明においては、導光板の光出射手段における側
面入射光を下面側に反射する役割をする上記短辺面等の
斜面部分は下面よりの反射光を上面より出射せず、また
透過モードでは漏れ光の生じることがあって視認する角
度で輝線や暗線が生じる場合があり、その場合には光出
射手段によるパターンが明瞭に視覚されて表示品位を害
するので光拡散層の配置によりその輝線や暗線を緩和し
て明暗差を平準化し前記のパターン視覚を防止すること
に有効である。さらに当該明暗差の平準化は、モアレの
抑制にも有効である。
【００６０】前記において本発明においては光拡散層と
して、偏光をその偏光状態を可及的に維持して拡散する
偏光維持性のものが用いられるが、これは明るさや表示
品位が低下することの防止を目的とする。すなわち図例
の如く反射型偏光板３を介した反射円偏光が液晶セル５
２に入射する際に偏光が解消するとロスが増大して明る
さが低下するなどの表示品位の低下問題を発生すること
となる。
【００６１】偏光維持性の光拡散層としては、例えば透
光性樹脂層中にビーズや透明粒子、又は溶剤の急速蒸発
等による気泡等を分散含有するもの、機械的処理又は溶
剤による処理等にてクレーズや表面微細凹凸構造を付与
した透光性樹脂層等の、上記した拡散型の反射型偏光板
で例示したものなどの如く偏光状態を維持しうる適宜な
ものを用いうる。就中、光透過度に優れて透過する光の
偏光特性が可及的に解消されない拡散度のものが好まし
く用いられる。
【００６２】ちなみに前記の偏光維持性の程度としては
例えば、直交ニコルに配置したプリズム偏光子等を利用
してその間に光拡散層を配置し、それに完全偏光を入射
させた場合に偏光解消による漏れ光の透過率が２％以
下、就中１．８％以下、特に１．５％以下であるものが
好ましい。また前記の光透過度としては、積分球を用い
た全光線透過率に基づいて８０％以上、就中８５％以
上、特に９０％以上であるものが好ましい。
【００６３】前記の偏光維持性を示す光拡散層は、一般
に偏光の解消が複屈折や多重散乱により生じることよ
り、例えば複屈折を可及的に低減すること、就中その位
相差を３０nm以下とすること、光線の軌跡において平均
散乱回数を減らすことなどにより達成することができ
る。かかる点より偏光維持性の光拡散層は、上記した透
光性樹脂層中に透明粒子を分散含有するものや表面に微
細凹凸構造を有する透光性樹脂層などとして有利に得る
ことができる。
【００６４】前記した透光性樹脂としては、光透過性の
適宜なものを用いうるが就中、複屈折の低減の点より例
えば三酢酸セルロース系樹脂やポリメタクリル酸メチ
ル、ポリカーボネートやノルボルネン系樹脂の如き複屈
折率の小さい光学的等方性のものが好ましく用いうる。
【００６５】一方、透光性樹脂層中に分散含有させる透
明粒子としては、例えばシリカないしガラスやアルミ
ナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、
酸化カドミウムや酸化アンチモン等からなる導電性のこ
ともある無機系微粒子、アクリル系ポリマーやポリアク
リロニトリル、ポリエステルやエポキシ系樹脂、メラミ
ン系樹脂やウレタン系樹脂、ポリカーボネートやポリス
チレン、シリコーン系樹脂やベンゾグアナミン、メラミ
ン・ベンゾグアナミン縮合物やベンゾグアナミン・ホル
ムアルデヒド縮合物の如き架橋又は未架橋のポリマー等
からなる有機系微粒子などがあげられる。
【００６６】透明粒子は、１種又は２種以上を用いるこ
とができ、粒径は光の拡散性やその拡散の均等性などの
点より１〜２０μmが好ましい。一方、粒形は任意であ
るが、一般には（真）球形やその二次凝集体などが用い
られる。特に偏光維持性の点よりは、光学的等方性の透
光性樹脂との屈折率比が０．９〜１．１の透明粒子が好
ましく用いうる。
【００６７】粒子含有の光拡散層の形成は、例えば樹脂
の溶融液に透明粒子を混合してシート等に押出し成形す
る方式、樹脂の溶液やモノマーに透明粒子を配合しシー
ト等にキャスティングして必要に応じ重合処理する方
式、透明粒子含有の樹脂液を所定面や偏光維持性の支持
フィルム等に塗工する方式などの従来に準じた適宜な方
式にて形成することができる。従って前記の透光性樹脂
層は、粘着層などからなっていてもよい。
【００６８】一方、表面に微細凹凸構造を有する光拡散
層の形成は、例えばサンドブラスト等によるバフ処理や
エンボス加工方式等により透光性樹脂からなるシートの
表面を粗面化する方式、当該シートの表面に突起を有す
る透光性材料の層を形成する方式などの適宜な方式にて
行うことができる。
【００６９】前記の光拡散層における表面の微細凹凸構
造は、光の拡散性やその拡散の均等性などの点より入射
光の波長以上、かつ１００μm以下の表面粗さで周期性
のない凹凸からなるものが好ましい。なお上記した透明
粒子含有型や表面微細凹凸型の光拡散層の形成に際して
は、特にその透光性樹脂からなるベース層に光弾性や配
向による位相差の増加が生じることを可及的に抑制する
ことが偏光維持性等の点より好ましい。
【００７０】光拡散層は、導光板と液晶シャッタ、特に
その液晶セルとの間に１層又は２層以上を配置すること
ができる。２層以上配置する場合、その光拡散層は同じ
ものであってもよいし、異なるものであってもよいがそ
の全体で偏光維持性であることが必要である。光拡散層
は、隣接部品と密着一体化されていてもよいし、単に分
離容易な状態に重ね置かれていてもよい。
【００７１】液晶シャッタの形成に用いる液晶セルにつ
いては特に限定はなく、例えば液晶の配向形態に基づく
場合、ＴＮ液晶セルやＳＴＮ液晶セル、垂直配向セルや
ＨＡＮセル、ＯＣＢセルの如きツイスト系や非ツイスト
系、ゲストホスト系や強誘電性液晶系の液晶セルなどの
適宜なものを用いうる。また液晶の駆動方式についても
特に限定はなく、例えばアクティブマトリクス方式やパ
ッシブマトリクス方式などの適宜な駆動方式であってよ
い。
【００７２】また偏光板としても適宜なものを用いうる
が、高度な直線偏光の入射による良好なコントラスト比
の表示を得る点などよりは、例えばヨウ素系や染料系の
吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものが好まし
く用いうる。なお偏光板は、図例の如く液晶セル５２の
片側のみに設けることもできるし、液晶セルの両側に設
けることもできる。偏光板に基づく吸収ロスの低減によ
る輝度向上の点よりは液晶セルの片側のみ就中、視認側
にのみ設ける方式が好ましい。
【００７３】液晶表示装置の形成に際しては、例えば視
認側に設ける光拡散層やアンチグレア層や保護層、ある
いは補償用の位相差板などの適宜な光学素子を適宜に配
置することができる。従って上記した偏光維持性の光拡
散層は、隣接することとなるかかる光学素子と密着して
配置することもでき、その場合、偏光維持性の光拡散層
を光学素子に対する塗工層等の付設層として設けること
もできる。
【００７４】なお前記の補償用位相差板は、複屈折の波
長依存性を補償して視認性を向上することなどを目的
に、視認側又は／及び背面側の偏光板と液晶セルの間等
に必要に応じて配置される。ただし本発明においては上
記した導光板による光出射特性を可及的に維持する点よ
り、液晶セルと導光板の間に配置する光学層は可及的に
少ないことが好ましい。なお補償用位相差板としては、
波長域などに応じて適宜なものを用いることができ、１
層又は２層以上の位相差層の重畳層として形成されてい
てもよい。
【００７５】本発明による液晶表示装置の視認は、上記
したように導光板の長辺面の透過光を介して行われる。
ちなみに透過モードでは、図３に矢印で例示した如く光
源の点灯状態で、導光板１の下面より出射した光αが反
射型偏光板３を介し反射されてその円偏光が導光板１の
長辺面１１ｂを透過し、液晶シャッタ５を経由して表示
像（α）が視認される。なお反射型偏光板３を透過した
光は光吸収層６に吸収される。
【００７６】一方、反射モードでは光源を消灯した状態
で、図４に矢印で示した如く外光γが液晶シャッタ５を
経由して導光板１の上面の長辺面１１ｂを透過して反射
型偏光板３に入射する。その場合、液晶セルを透過した
光は円偏光として反射型偏光板に入射し、白の表示光は
その偏光特性より反射型偏光板に反射されて直線偏光化
し、前記透過モードに準じた経路で表示像（γ）が視認
され、黒の表示光は反射型偏光板を透過し光吸収層６に
吸収される。その結果コントラストに優れる白黒表示が
達成される。
【００７７】本発明において、上記した液晶表示装置を
形成する導光板や光拡散層、液晶セルや偏光板等の光学
素子ないし部品は、全体的又は部分的に積層一体化され
て固着されていてもよいし、分離容易な状態に配置され
ていてもよい。界面反射の抑制によるコントラストの低
下防止などの点よりは、固着状態にあることが好まし
い。その固着密着処理には、粘着剤等の適宜な透明接着
剤を用いることができ、その透明接着層に上記した微粒
子等を含有させて拡散機能を示す接着層などとすること
もできる。
【００７８】
【実施例】例１ 予め所定形状に加工したポリメチルメタクリレート板の
表面をダイヤモンドバイトで切削して上面に光出射手段
を有する導光板を得た。これは幅４０mm、奥行２５mm、
入射側面の厚さ１mm、対向端の厚さ０．６mmであり、上
下面は平面で、上面に入射側面に平行なプリズム状凹凸
を２１０μmのピッチで有し、短辺面の傾斜角が４２．
５〜４３度の範囲で、長辺面の傾斜角が１．８〜３．５
度の範囲で変化し、最寄り長辺面の傾斜角変化が０．１
度以内にあり、短辺面の下面に対する投影幅が１０〜１
６μm、長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比が１
２倍以上のものであった。なお光出射手段は、入射側面
より２mm離れた位置より形成した。
【００７９】前記導光板の入射側面に直径２．４mmの冷
陰極管（ハリソン電気社製）を配置して白色のランプ反
射シートからなる光源ホルダにてその縁を導光板の上下
端面に密着させて包囲し、冷陰極管にインバータと直流
電源を接続し、導光板の下面にコレステリック液晶層か
らなる反射型偏光板を配置すると共に、導光板の上面側
に視認背面側の偏光板を有しない白黒型液晶シャッタを
配置して液晶表示装置を得た。なお前記の光源は、直流
電源のオン／オフで点灯／消灯の切り替えを行うことが
できる。
【００８０】例２ 反射型偏光板をアクリル系粘着層を介して導光板の下面
に接着したほかは例１に準じて液晶表示装置を得た。
【００８１】例３ 厚さ８０μmの三酢酸セルロースフィルムの片面に、粘
着剤（固形分）１００部（重量部、以下同じ）に平均粒
径４〜１０μmのシリコーン系樹脂粒子３０部を分散さ
せて、位相差が６nm、直交ニコルのグラムトムソンプリ
ズム間に配置して偏光解消で漏れ出す光の量（以下同
じ）が全入射光の１．１％、ヘイズメータ（村上色彩研
究所社製、ＪＩＳ ７１０５に準拠）で測定した全光線
透過率が９４％、ヘイズが８４％の粘着層を厚さ２５μ
mで設けてなる光拡散シートをその粘着層を介し液晶セ
ルの視認背面側に接着したほかは例１に準じて液晶表示
装置を得た。
【００８２】例４ 反射型偏光板に代えて、アルミニウム薄膜を設けた反射
シートを用いると共に、液晶セルの視認背面側にも偏光
板を設けたほかは例２に準じて液晶表示装置を得た。
【００８３】例５ 導光板として、幅４０mm、奥行２５mm、入射側面の厚さ
１mm、対向端の厚さ０．６mmのポリメチルメタクリレー
ト板の上面にサンドブラスト加工による光出射手段を有
するものを用いたほかは例１に準じて液晶表示装置を得
た。
【００８４】例６ プリズム状凹凸における短辺面の傾斜角を４２．６〜４
２．８度の範囲、長辺面の傾斜角を６．３〜９．５度の
範囲、短辺面の下面に対する投影幅を２５〜３５μm、
長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比を５〜７倍と
した導光板を用いたほかは例２に準じて液晶表示装置を
得た。
【００８５】例７ 光拡散シートの基材に厚さ５０μmのポリエステルフィ
ルムを用いて偏光解消で漏れ出す光の量が全入射光の
５．３％のものを用いたほかは例３に準じて液晶表示装
置を得た。
【００８６】評価試験 例１〜７で得た液晶表示装置について透過モード及び反
射モードでの白表示状態おける正面輝度を輝度計（トプ
コン社製、ＢＭ７）にて調べた。なお透過モードは、暗
室中で光源を点灯することにより、反射モードは暗室中
で光源を消灯し、装置中央部の上方１０cmの位置にリン
グ状照明装置を配置しそれで照明することにより評価し
た。
【００８７】前記の結果を次表に示した。 例１ 例２ 例３ 例４ 例５ 例６ 例７ 正面輝度 透過モード 401 378 384 336 100 249 204 （cd／ｍ２） 反射モード 998 1100 952 742 699 783 580
【００８８】表より、例１，２，３において透過及び反
射の両モードで明るさに優れる表示の達成されているこ
とがわかる。特に例３では、輝度が若干低下しているも
のの透過及び反射の両モードで明るさの均一性に優れて
非常にきめ細かい表示であった。
【００８９】一方、例４における輝度低下は、視認背面
側に付加した偏光板による吸収ロスに基づくものと思わ
れる。また例５での著しい輝度低下は、導光板出射光が
大きく散乱して正面方向の光量が少ないためと思われ
る。例６では、光源側ほど明るくて明るさのバラツキが
大きくその均一性に乏しかった。また例７では輝度に劣
る上に視角により不自然な着色が生じ、ギラギラとした
表示で見にくかった。これは、拡散により偏光特性が解
消されたことによるものと思われる。
【００９０】以上より、電源のオン／オフで光源の点灯
／消灯を切り替えることができて、例１〜３では透過・
反射の両モードにおいて良好な表示特性を示す液晶表示
装置が実現されており、反射モードの併用で消費電力を
セーブして携帯型表示装置等のバッテリー使用時間を大
きく延長できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置例の説明断面図
【図２】導光板における光出射手段の側面説明図
【図３】透過モードによる視認状態の説明図
【図４】反射モードによる視認状態の説明図
【符号の説明】
１：導光板（１１：上面（１１ａ：短辺面、１１ｂ：長
辺面）１２：下面 １３：入射側面） ２：光源 ３：反射型偏光板 ４：偏光維持性の光
拡散層 ５：液晶シャッタ（５１：偏光板、５２：液晶セル）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H038 AA41 AA52 AA53 BA06 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA41Z LA17 5G435 AA01 AA02 AA03 BB12 BB15 BB16 DD14 EE27 FF03 FF05 FF06 FF08 FF14 GG03

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入射側面に配置した光源からの入射光を
    上面に形成した光出射手段を介して下面より出射し、そ
    の下面側に入射自然光を反射光と透過光に分離して円偏
    光からなる反射光を提供する反射型偏光板を有してその
    反射光が上面より透過する導光板の上面側に、液晶セル
    と少なくとも１枚の偏光板を有する液晶シャッタを配置
    してなることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、反射型偏光板が導光
    板の下面に密着一体化してなる液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、光源が点灯・
    消灯の切り替えを行えるものである液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３において、導光板がその上
    面に、入射側面と対面し、かつ下面の基準平面に対し３
    ５〜４５度の角度で傾斜する斜面と、前記基準平面との
    交差角が１０度以下で、かつ前記基準平面に対する投影
    面積が前記斜面のそれの８倍以上である平坦面とから少
    なくともなる光出射手段を有する液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４において、導光板上面の光
    出射手段が短辺面と長辺面からなる連続又は不連続のプ
    リズム状凸凹の５０μm〜１．５mmピッチの繰返し構造
    よりなり、前記短辺面が下面の基準平面に対し傾斜角３
    ５〜４５度で入射側面側よりその対向端側に下り傾斜す
    る斜面からなると共に、前記の長辺面が前記基準平面に
    対し０超〜１０度の傾斜角範囲にあってその全体の角度
    差が５度以内であり、最寄り長辺面間の傾斜角差が１度
    以内で、前記基準平面に対する投影面積が短辺面のそれ
    の５倍以上である斜面からなる液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、プリズム状凸凹の繰
    返しピッチが一定である液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６において、プリズム状凸
    凹における短辺面の当該基準平面に対する投影幅が４０
    μm以下である液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 請求項５〜７において、プリズム状凸凹
    の稜線方向が入射側面の基準平面に対し±３５度以内に
    ある液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８において、導光板が下面か
    らの入射光を全光線透過率９０％以上で上面より透過す
    るものである液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９において、反射型偏光板
    が少なくともコレステリック液晶層を有するものである
    液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜９において、反射型偏光板
    が１種又は２種以上の複屈折性有機膜の多層膜と１／４
    波長板を有するものである液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１〜１１において、反射型偏光
    板と液晶セルの間に偏光維持性の光拡散層を有する液晶
    表示装置。
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