JP2002001857A - 樹脂基板及び液晶表示装置 - Google Patents

樹脂基板及び液晶表示装置

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清司 梅本
Yoshimasa Sakata
義昌 坂田
Kiichi Shimodaira
起市 下平
Nobuyoshi Yagi
伸圭 八木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型軽量性の利点を活かしつつ側面入射光の
後方への伝送効率に優れる樹脂基板を得て、輝度やその
均一性に優れ良好な表示品位の透過型や透過・反射両用
型の液晶表示装置の開発。 【解決手段】 透明樹脂板(11)にその板よりも低屈
折率の透明層(12)を介して少なくとも導電層(1
3)を有する樹脂基板及び視認側と背面側の基板をそれ
らに設けた電極の側を対向させて配置した間に液晶を挟
持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネ
ルを有してなり、かつ前記の視認側と背面側の基板の一
方又は両方が前記樹脂基板からなる液晶表示装置。 【効果】 側面入射光を低屈折率の透明層が全反射によ
り基板内に閉じ込めて後方に効率よく伝送でき、液晶表
示パネル側面に照明装置を配置し光路変換手段を介して
薄型軽量で表示品位に優れる液晶表示装置を形成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、側面からの入射光を後方
に効率よく伝送できる樹脂基板、及びそれをセル基板に
用いた表示品位に優れる透過型や透過・反射両用型の液
晶表示装置に関する。
【0002】
【発明の背景】TVやパソコン画面の大型化に伴う高重
量化の抑制、携帯パソコンや携帯電話等の小型軽量化な
どを目的に液晶表示装置の更なる薄型軽量化が求められ
る中、図5〜7に例示の従来のサイドライト型導光板8
3によるフロントライト8やバックライト8を設けたも
のではその薄型軽量化が困難となっている。ちなみにサ
イドライト型導光板では光伝送の必要上1mm以上の板厚
となりそれに光拡散板や反射板やプリズムシートなどを
配置した場合には通例3mm以上の厚さとなる。なお81
は光源、82は光源ホルダである。
【0003】前記に鑑みて液晶表示パネルの側面に照明
装置を配置し、その側面からの照明光をパネル全体で伝
送しつつ視認側のセル基板で全反射させてその反射光を
粗面型の反射板で散乱させて表示に利用する反射型の液
晶表示装置が提案されている(特開平5−158033
号公報)。これはサイドライト型導光板の役割を液晶表
示パネルに兼用させて導光板を省略しそれによる薄型軽
量化の達成を目的とする。なお光の伝送は、液晶表示パ
ネルの全体が担うが中でも液晶セルのセル基板がその中
心となるようである。
【0004】前記公報ではそのセル基板としてガラス板
を提案するが、本発明者らは更なる軽量化等を目的に樹
脂基板の使用を試みた。しかしながら従来の透明性や耐
熱性や耐薬品性、表面平滑性やガスバリア性等のこれま
での要求性能を満足させた樹脂基板では、光の伝送効率
に乏しく照明装置から遠離るほど表示が暗くなってパネ
ル面での明暗差が大きい問題点のあることが判明した。
【0005】
【発明の技術的課題】本発明は、薄型軽量性の利点を活
かしつつ側面から入射させた光の後方への伝送効率に優
れる樹脂基板を得て、輝度やその均一性に優れて良好な
表示品位の透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を
開発することを課題とする。
【0006】
【課題の解決手段】本発明は、透明樹脂板にその板より
も低屈折率の透明層を介して少なくとも導電層を有する
ことを特徴とする樹脂基板、及び視認側と背面側の基板
をそれらに設けた電極の側を対向させて配置した間に液
晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備する液晶表
示パネルを有してなり、かつ前記の視認側と背面側の基
板の一方又は両方が前記樹脂基板からなることを特徴と
する液晶表示装置を提供するものである。
【0007】
【発明の効果】本発明による樹脂基板によれば、側面か
らの入射光を低屈折率の透明層が全反射により基板内に
閉じ込めて対向する側面方向(後方)に効率よく伝送で
き、重量増加も低屈折率透明層の付加程度であるので薄
型軽量性にも優れている。その結果、前記の樹脂基板を
セル基板に用いて液晶セルを形成することにより、その
液晶表示パネル側面に配置した照明装置からの入射光を
当該基板を介し後方に効率よく伝送でき、その伝送光を
適宜な光路変換手段を介し視認方向に光路変換すること
により画面全体が明るくて、その明るさの均一性に優れ
る良好な表示品位が達成される。また照明装置の側面配
置で薄さに優れる液晶表示装置を形成することができ
る。
【0008】前記において低屈折率の透明層がないと、
パネル内の伝送光が液晶層や通例それに隣接して配置さ
れるカラーフィルタ層に入射し、液晶層による複屈折で
偏光板に入射した際の吸収成分が増大したり、カラーフ
ィルタ層による光吸収で後方への伝送効率が著しく低下
して照明装置から遠離るほど画面が暗くなり輝度の均一
性が大きく損なわれて見づらい表示となる。
【0009】
【発明の実施形態】本発明による樹脂基板は、透明樹脂
板にその板よりも低屈折率の透明層を介して少なくとも
導電層を有するものである。図1にその樹脂基板1の例
を示した。11が透明樹脂板、12が低屈折率の透明
層、13が導電層であり、14は配向膜、15はカラー
フィルタ層、16はガスバリア層、17はハードコート
層である。
【0010】透明樹脂板としては1種又は2種以上の適
宜な樹脂からなるものを用いることができ、特に限定は
ない。ちなみにその樹脂の例としてはアセテート系樹脂
やポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂や
ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミ
ド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポ
リエーテル系樹脂やポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂や
ノルボルネン系樹脂、あるいはアクリル系やウレタン
系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等
の熱硬化型ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげられ
る。
【0011】就中、セル基板に用いる透明樹脂板として
は照明光や表示光の透過性やセル強度等の点より透明性
や機械的強度に優れるものが好ましく、また光伝送方向
や厚さ方向の複屈折を可及的に抑制して光損失を低減す
る点などより光学的等方性に優れるものが好ましい。さ
らに熱安定性等の耐熱性や耐薬品性、酸素や水分等のガ
スバリア性や表面平滑性などに優れる透明樹脂板である
ことが好ましい。前記の耐熱性では低屈折率透明層や導
電層やカラーフィルタ層等の形成時における加熱温度の
点などよりはエポキシ系樹脂の如くガラス転移温度が9
0℃以上、就中100℃以上、特に120℃以上の樹脂
からなる透明樹脂板であることが特に好ましい。
【0012】透明樹脂板の厚さについては特に限定はな
く、使用目的に応じた強度等に応じて適宜に決定しう
る。セル基板とする場合には液晶の封入強度と光伝送効
率と薄型軽量性のバランスなどの点より10μm〜5m
m、就中50μm〜2mm、特に100μm〜1mmの厚さが
一般的である。特に照明装置からの入射光の伝送基板と
して用いる場合には入射効率や伝送効率等の点より断面
積が大きいほど有利であり、従って厚いほど好ましい。
【0013】一方、前記に対して薄型軽量化の点よりは
薄いほど有利である。なお透明樹脂板は、同厚板であっ
てもよいし、厚さが部分的に相違するものであってもよ
い。前記の伝送基板として用いる場合には、例えば断面
楔形などの如く厚さが部分的に相違するものが光路変換
手段の傾斜配置によるそれへの伝送光の入射効率の向上
などの点より有利なときもある。
【0014】透明樹脂板の片側又は両側に設ける低屈折
率の透明層は、その透明樹脂板よりも屈折率の低い層と
して設けることで図8に折れ線矢印α0'として示した
如く、照明装置7等を介した側面からの入射光が透明樹
脂板(セル基板)11の内部を伝送される際にその伝送
光を樹脂板11と透明層12との屈折率差を介し全反射
させて透明樹脂板内に効率よく閉じ込め、それにより前
記伝送光を対向の側面側(後方)に効率よく伝送するこ
とを目的とする。
【0015】また前記した低屈折率の透明層は、セル基
板として用いた場合に前記の伝送光が液晶層に入射して
複屈折や散乱を受け、それにより伝送状態が部分的に変
化して伝送光が減少したり不均一化することを防止して
表示が暗くなることや、照明装置近傍での表示が後方に
おいてゴースト化して表示品位を低下させることの防止
なども目的とする。さらにカラーフィルタ等を配置した
場合にそれによる伝送光の急激な吸収を防止して伝送光
の減少を回避することも目的とする。上記した特開平5
−158033号公報が教示する液晶表示装置の如く照
明装置からの入射光が液晶層内を伝送されるものでは、
液晶層で伝送光が散乱されて不均一な伝送状態となり、
出射光の不均一化やゴーストを生じて表示像が見ずらく
なりやすい。
【0016】低屈折率の透明層は、透明樹脂板よりも屈
折率の低い例えば無機系や有機系の低屈折率誘電体の如
き適宜な材料を用いて真空蒸着方式やスピンコート方式
などの適宜な方式で形成することができ、その材料や形
成方法について特に限定はない。セル基板として用いる
場合には電極形成時の安定性等の点より無機誘電体によ
る低屈折率の透明層が好ましい。
【0017】上記した全反射する角度範囲の拡大による
後方への伝送効率等の点より透明層と透明樹脂板の屈折
率差は、大きいほど有利であり、0.05以上、就中
0.1以上、特に0.12〜0.5であることが好まし
い。かかる程度の屈折率差ではセル基板に用いた場合に
も外光による反射モードによる表示品位に殆ど影響しな
い。ちなみに当該屈折率差が0.1の場合、その界面で
の外光の反射率は0.1%以下でありその反射損による
明るさやコントラストの低下は極めて小さいものであ
る。
【0018】図1に例示の如く低屈折率の透明層12の
配置位置は、上記した伝送光の閉じ込め効果やセル基板
とした場合の液晶層への浸入防止などの点より透明樹脂
板11と導電層13の間とされる。また図例の如く透明
樹脂板11と導電層13の間にカラーフィルタ層15を
配置する場合には、カラーフィルタ層による伝送光の吸
収損を防止する点よりそのカラーフィルタ層よりも樹脂
板11側に位置させることが好ましい。従って通例、低
屈折率の透明層12は透明樹脂板11に直接設けられ
る。その場合、透明樹脂板における透明層の付設面は平
滑なほど、よって透明層は平滑なほど伝送光の散乱防止
に有利で好ましく、またセル基板とした場合には表示光
への影響防止の点よりも好ましい。
【0019】低屈折率の透明層の厚さは、薄すぎると波
動のしみだし現象で上記した閉じ込め効果に薄れる場合
があることより全反射効果の維持の点より厚いほど有利
である。その厚さは全反射効果等の点より適宜に決定し
うるが一般には波長380〜780nmの可視光に対す
る、特に短波長側の波長380nmの光に対する全反射効
果等の点より、屈折率×層厚で算出される光路長に基づ
いて1/4波長(約100nm)以上、就中1/2波長
(190nm)以上、特に1波長(380nm)以上の厚さ
であることが好ましく、さらには600nm以上の厚さで
あることが好ましい。
【0020】透明樹脂板上に低屈折率透明層を介して設
ける導電層は、セル基板とした場合の電極や光反射層な
いしそれ兼用の電極、帯電防止や電磁波シールドなどの
樹脂基板の使用目的に応じた適宜なものであってよい。
従って導電層は、例えばITO(インジウム・スズ酸化
物)等による透明層や金属薄膜等による光反射型などの
不透明層として従来に準じた適宜な材料にて形成するこ
とができる。
【0021】本発明による樹脂基板は、従来に準じた各
種の目的に用いることができ、特に上記したように側面
入射光の後方への伝送効率に優れることより液晶セルに
おけるセル基板などの如く光を側面より入射させて後方
へ伝送する用途に好ましく用いうる。その実用に際して
は必要に応じて例えば図1の例の如く、カラーフィルタ
層15やガスバリア層16、ハードコート層17などの
適宜な機能層の1層又は2層以上を適宜な位置に設ける
ことができる。
【0022】前記のカラーフィルタ層15は液晶表示等
のカラー化などを目的に設けられ通例、上記した如く低
屈折率透明層12と導電膜13の間に設けられる。また
液晶セル基板とする場合には液晶を配向させるためのラ
ビング処理膜等からなる配向膜14を設けることもで
る。配向膜は通常、図例の如く電極とした導電膜13の
上に形成される。なおセル基板とする場合、ガスバリア
層は図例の如く通例、セルの外側となる位置に設けら
れ、ハードコート層はセルの外側となる表面に設けられ
る。
【0023】本発明による液晶表示装置は、視認側と背
面側の基板をそれらに設けた電極の側を対向させて配置
した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備
する液晶表示パネルを有してなり、かつ前記の視認側と
背面側の基板の一方又は両方に上記した低屈折率透明層
付設の樹脂基板を用いたものである。その例を図2、図
3、図4に示した。10が液晶表示パネルで、1が低屈
折率透明層付設の樹脂基板からなる視認側基板、2が他
方となる背面側のセル基板、3が液晶層である。また2
1は基板、23は電極、24は配向膜、26はガスバリ
ア層、27はハードコート層である。
【0024】液晶表示パネル10としては、前記した低
屈折率透明層付設の樹脂基板をセル基板の少なくとも一
方に用いてなる液晶セルを有する点を除いてその種類に
つき特に限定はなく、適宜なものを用いることができ
る。ちなみに前記した液晶表示パネルの具体例として
は、液晶の配向形態に基づいてTN型液晶表示パネルや
STN型液晶表示パネル、垂直配向型表示パネルやHA
N型表示パネル、OCB型表示パネ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も
の、光拡散を利用したものなどがあげられ、液晶の駆動
方式も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ものであってよい。その液晶の
駆動は通例、図2の例の如く一対のセル基板1、2の内
側に設けた電極13、23を介して行われる。
【0025】なお視認側又は背面側の基板に本発明によ
る樹脂基板を用いない場合、その他方の基板にはガラス
や樹脂などの適宜な材料からなるものを用いうる。軽量
性の点よりは視認側及び背面側の両基板に樹脂からなる
ものを用いることが好ましい。また前記の他方の基板
は、照明光や表示光等を透過させる必要のある場合には
透明な基板であることを要するが、例えばセル内に反射
層兼用の電極を設けてなる反射型液晶セルの如く光を透
過する必要のない場合には不透明な基板であってもよ
い。
【0026】ちなみに図2の例による液晶表示パネルで
は、視認側と背面側の両基板11、21及びそれらの内
側に設けた両電極13、23が透明層よりなる透過型の
液晶セルからなり、その視認側基板に本発明による樹脂
基板1を用いてなる液晶セルの背面側に反射層6を配置
したフロントライト式の透過・反射両用型のものからな
る。また図3の例による液晶表示パネルでは背面側基板
の内側に設けた電極23’が光反射層兼用の金属薄膜よ
りなる反射型の液晶セルからなり、フロントライト式の
透過・反射両用型のものからなる。
【0027】従って前記図3の透過・反射両用型液晶表
示パネルの場合、図例では背面側基板に透明基板21を
用いているが光を透過する必要がないので前記した如く
不透明な基板であってもよい。またその基板にガス遮蔽
性や耐擦傷性のものを用いた場合には図例におけるガス
バリア層26やハードコート層27を省略し得て、より
薄型化等をはかりうる。
【0028】一方、図4の例による液晶表示パネルで
は、視認側と背面側の両基板21、11及びそれらの内
側に設けた両電極23、13が透明層よりなる透過型の
液晶セルからなり、その背面側基板に本発明による樹脂
基板1が用いられている。なお図例では液晶セルの背面
側に反射層6を配置してバックライト式の透過・反射両
用型液晶表示パネルとされているが、その反射層を配置
しないことで透過型のものとすることもできる。
【0029】液晶表示装置の形成に際しては必要に応
じ、液晶セルの片側又は両側に偏光板や位相差板、光拡
散層や光路変換手段等の適宜な光学層の1層又は2層以
上を設けることができ、また液晶表示パネルの1又は2
以上の側面に照明装置を設けることもできる。さらに本
発明による樹脂基板以外のセル基板にカラーフィルタ層
を設けることもできる。その場合、カラーフィルタ層は
通常、セル基板における基板と電極の間に設けられる。
またカラーフィルタ層は一般に視認側基板に設けられる
が、これに限定されない。なお図例において4が偏光
板、5が光路変換手段、7が照明装置である。
【0030】前記した偏光板は直線偏光を利用した表示
の達成を目的とし、位相差板は液晶の複屈折性による位
相差の補償等による表示品位の向上などを目的とする。
また光拡散層は、表示光の拡散による表示範囲の拡大や
光路変換手段を介した輝線状発光の平準化による輝度の
均一化、液晶表示パネル内の伝送光の拡散による光路変
換手段への入射光量の増大などを目的とする。一方、光
路変換手段は、液晶表示パネルの側面に配置した照明装
置からの入射光ないしそのパネル内の伝送光を光路制御
して液晶表示パネルの厚さ方向に光路変換し表示光とし
て利用することを目的とする。
【0031】偏光板としては、適宜なものを用いること
ができ特に限定はない。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
ポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポ
リビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル
共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィ
ルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて
延伸したものからなる吸収型偏光フィルムやその片側又
は両側に透明保護層を設けたものなどの如く偏光度の高
いものが好ましく用いうる。
【0032】前記透明保護層の形成には、透明性や機械
的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ま
しく用いられる。ちなみにその例としては上記の透明樹
脂板で例示した樹脂などがあげられる。透明保護層は、
フィルムとしたものの接着方式や樹脂液等の塗布方式な
どにより付与することができる。
【0033】用いる偏光板、特に視認側の偏光板は、外
光の表面反射による視認阻害の防止を目的にノングレア
処理や反射防止処理を施したものであってもよい。ノン
グレア処理は、サンドブラスト方式やエンボス加工方式
等の粗面化方式、シリカ等の透明粒子の配合方式などの
種々の方式で表面を微細凹凸構造化することにより施す
ことができる。反射防止処理は、干渉性の蒸着膜を形成
する方式などにて施すことができる。またノングレア処
理や反射防止処理は、前記の表面微細凹凸構造や干渉膜
を付与したフィルムの接着方式などにても施すことがで
きる。なお偏光板は、図2,4の例の如く液晶セルの両
側に設けることもできるし、図3の例の如く液晶セルの
片側にのみ設けることもできる。
【0034】一方、位相差板としても例えば上記の透明
樹脂板で例示したものなどの適宜な樹脂からなるフィル
ムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理してなる複屈
折性フィルム、ネマチック系やディスコティック系等の
適宜な液晶ポリマーの配向フィルムやその配向層を透明
基材で支持したものなどの適宜なものを用いることがで
き、熱収縮性フィルムの加熱収縮力の作用下に厚さ方向
の屈折率を制御したものなどであってもよい。補償用の
位相差板は通例、視認側又は/及び背面側の偏光板と液
晶セルの間に必要に応じて配置され、その位相差板には
波長域などに応じて適宜なものを用いうる。また位相差
板は、位相差等の光学特性の制御を目的に2層以上を重
畳して用いることもできる。
【0035】また光拡散層についても前記のノングレア
層に準じた表面微細凹凸構造を有する塗工層や拡散シー
トなどによる適宜な方式にて設けることができる。光拡
散層は、透明粒子配合の粘着層として偏光板や位相差板
等の光学層の接着を兼ねる層として形成することもで
き、それにより薄型化を図ることもできる。その粘着層
の形成には、ゴム系やアクリル系、ビニルアルキルエー
テル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン
系、ポリエーテル系やポリアミド系、スチレン系などの
適宜なポリマーをベースポリマーとする粘着剤などを用
いうる。
【0036】就中アクリル酸ないしメタクリル酸のアル
キルエステルを主体とするポリマーをベースポリマーと
するアクリル系粘着剤の如く透明性や耐候性や耐熱性な
どに優れるものが好ましく用いられる。また粘着層に配
合することのある前記の透明粒子としては、例えば平均
粒径が0.5〜20μmのシリカやアルミナ、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
系粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系粒
子などの適宜なものを1種又は2種用いることができ
る。
【0037】上記したように光路変換手段は、図8の折
れ線矢印α0、α1で示した如く液晶表示パネル10の
側面に配置した照明装置7からの入射光ないしその伝送
光を反射して当該パネルの厚さ方向に光路変換させ照明
光(表示光)として利用することを目的とする点より、
図2〜4の例の如く液晶表示パネル10における視認側
基板又は背面側基板の一方の外側に配置され、それによ
りフロントライト又はバックライトが形成される。
【0038】光路変換手段5は、図例の如く照明装置7
からの入射光を反射して所定方向に光路変換しうる適宜
な形態のものとして形成することができる。光路変換等
を介して正面方向への指向性に優れる表示光を得る点よ
りは、照明装置を配置した側面すなわち入射側面と対面
する光路変換斜面を具備する光路変換手段、特に断面略
三〜五角形のプリズム状凸凹からなる光路変換斜面を具
備する光路変換手段が好ましい。
【0039】上記した正面方向への指向性等の点より好
ましい前記光路変換斜面は、その液晶表示パネル平面に
対する傾斜角が35〜48度、就中38〜45度、特に
40〜44度であるものである。また光路変換手段は、
薄型化の点より前記の光路変換斜面が繰返し構造として
形成されているものが好ましい。さらに光路変換斜面
は、突出(凸)形態にても形成しうるが、耐擦傷性の向
上による斜面機能の維持の点よりは溝(凹)形態に形成
されていることが斜面等が傷付きにくくて有利である。
液晶表示パネルの2側面以上に照明装置を配置して2以
上の入射側面を有する場合には、例えば断面二等辺三角
形による2面の光路変換斜面の如く、その入射側面の数
と位置に対応して光路変換斜面を有する光路変換手段と
したものが好ましく用いられる。
【0040】図2〜4に例示の透過・反射両用型の液晶
表示装置では、図8の折れ線矢印α2の如く光路変換手
段層5を介して表示光α3を見る必要のある場合があ
り、その場合には表示光の良視認性などの点より図例の
如く前記した光路変換斜面の間に緩斜面ないし平坦面を
有する構造の光路変換手段が好ましい。従って例えば光
路変換斜面と緩斜面からなる断面三角形のプリズム状凹
凸が隣接して繰り返す構造の光路変換手段からなるとき
には、その緩斜面のパネル平面に対する傾斜角が10度
以下、就中5度以下、特に3度以下であることが好まし
い。またその最寄り緩斜面間の傾斜角の差は1度以内、
就中0.3度以内等の小さいことが好ましい。
【0041】前記した光路変換斜面を有する構造の光路
変換手段とすることにより、その光路変換斜面を介し側
面からの入射光ないしその伝送光を反射させて正面方向
の指向性よく光路変換でき明るさを透過と反射の両モー
ドに有利な状態に容易にバランスさせることができる。
しかし特開平5−158033号公報におけるように粗
面を介した散乱反射方式の場合、表示に利用できる光
は、散乱で全反射条件から外れてパネルより出射する正
面方向より大きく傾斜した光であるから表示に有効利用
しにくく正面方向での表示が暗くなり、粗面型反射板に
よる散乱を強くすると反射モードでの正面方向の光量を
低減させて表示に不利となる。従って斯かる粗面散乱反
射方式では透過と反射の両モードでの明るさをバランス
させることが難しい。
【0042】光路変換手段は、照明装置の波長域に応じ
それに透明性を示す適宜な材料にて形成しうる。ちなみ
に可視光域では上記の透明樹脂板等で例示した樹脂やガ
ラスなどがあげられる。複屈折を示さないかそれの小さ
い材料で形成した光路変換手段が好ましい。また界面反
射でパネル内部に閉じ込められて出射できない損失光量
を抑制し側面入射光ないしその伝送光を光路変換手段の
光路変換斜面に効率よく供給する点より、樹脂基板にお
ける低屈折率の透明層よりも高屈折率、就中0.05以
上、特に0.1以上高い屈折率の光路変換手段であるこ
とが好ましい。
【0043】光路変換手段は、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、例えば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。従って
光路変換手段は、セル基板等に直接その所定形態を付与
して形成することもできるし、所定の形態を付与した透
明シート等として形成することもできる。光路変換手段
の厚さは、適宜に決定しうるが一般には薄型化などの点
より300μm以下、就中5〜200μm、特に10〜1
00μmとされる。
【0044】光路変換手段は、図2〜4に例示の如く光
路変換手段を形成した面を外側にして配置することがそ
の光路変換斜面を介した反射効率、ひいては側面入射光
の有効利用による輝度向上の点などより好ましい。光路
変換手段を前記の如く透明シート等として独立に形成し
た場合には、その透明シート等を樹脂基板における低屈
折率の透明層よりも高い屈折率の接着層、就中その透明
シート等と可及的に等しい屈折率の接着層を介して液晶
表示パネルに接着することが前記の点などより好まし
い。
【0045】従って前記接着層の屈折率は、上記した光
路変換手段に準じうる。その接着層は、適宜な透明接着
剤にて形成でき、その接着剤の種類について特に限定は
ない。接着処理作業の簡便性などの点よりは粘着層によ
る接着方式が好ましい。その粘着層については上記に準
じることができ、上記した光拡散型の粘着層とすること
もできる。
【0046】液晶表示パネルの側面に配置する照明装置
は、液晶表示装置の照明光として利用する光を液晶表示
パネルの側面から入射させることを目的とする。これに
よりパネルに配置する光路変換手段との組合せにて液晶
表示装置の薄型軽量化を図ることができる。ちなみに上
記の図2〜4に示した液晶表示パネルでは、それらに準
じた図5〜7に示したサイドライト型導光板83使用の
透過・反射両用型の液晶表示パネルとの対比より明らか
な如く、光路変換手段5とサイドライト型導光板83と
の厚さの差がそのまま液晶表示装置の厚さの差として現
れる。なお図5〜7において25はカラーフィルタ層、
8は照明装置で81が光源、82がそのホルダであり、
他の符号は図2〜4に準じる。
【0047】照明装置からの入射光の後方への伝送効率
の点より照明装置の好ましい配置位置は、図2〜4に例
示の如く本発明による樹脂基板1からなり、かつ光路変
換手段を設けた側のセル基板の側面である。またその場
合に照明装置からの入射光の液晶層への入射を防止する
点より照明装置の好ましい配置方式は、照明装置を配置
するセル基板1の側面を他方のセル基板2が形成する側
面よりも突出させる方式である。従って視認側と背面側
の基板は、平面寸法が相違していてもよく、同じである
必要はない。また上記したように視認側と背面側の基板
の厚さは、相違していてもよく、同じである必要はな
い。
【0048】前記により図8に折れ線矢印β0、α0’
で例示した如く樹脂基板1に設けた低屈折率の透明層1
2を介し、照明装置7を介した側面からの入射光β0が
透明樹脂板11の内部を伝送される際にその伝送光を樹
脂板11と透明層12との屈折率差を介し全反射させて
透明樹脂板内に効率よく閉じ込め、それにより前記伝送
光α0’を対向の側面側(後方)に効率よく伝送して照
明装置から遠い位置における光路変換手段5の光路変換
斜面にも伝送光を均等性よく供給し、その斜面による反
射を介し折れ線矢印α1、α2、α3として示した如く
光路変換して表示画面全体における明るさの均一性を向
上させることができる。
【0049】前記の結果、照明装置からの入射光ないし
その伝送光を後方に効率よく伝送しつつその伝送光を光
路変換手段を介して液晶表示パネルの視認方向に効率よ
く光路変換して液晶表示に利用でき、照明装置の側面配
置と薄さに優れる光路変換手段とでフロントライト機構
やバックライト機構を形成できて薄さと軽量性に優れ、
明るくて表示品位に優れる透過型や透過・反射両用型の
液晶表示装置を形成することができる。
【0050】前記において照明装置を配置するセル基板
が低屈折率の透明層を有しないものである場合には図9
に折れ線矢印β、β1、β2、α0”で例示した如く、
照明装置7を介した側面からの入射光β0が基板21の
内部を伝送される際にその伝送光がカラーフィルタ層2
5や液晶層3等に入射し、反射層兼用電極23’を介し
た反射光β2も液晶層3やカラーフィルタ層25等を再
透過することとなって上記した如く後方に伝送される光
α0”が大きく低下し、照明装置から遠離るほど明るさ
が低下して表示画面全体での輝度のバラツキが大きくな
る。
【0051】照明装置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、あるいは点光源と線状導光板を組合せて点光源
からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するよ
うにした照明装置などが好ましく用いうる。照明装置
は、液晶表示パネルにおける1又は2以上の側面に配置
することができる。照明装置を2以上の側面に配置する
場合、その複数の側面は対向する側面の組合せであって
もよいし、縦横に交差する側面の組合せであってもよ
く、それらを併用した3側面以上の組合せであってもよ
い。
【0052】照明装置は、その点灯モードでの視認を可
能とするものであり、透過・反射両用型の液晶表示装置
の場合に外光による反射モードにて視認するときには点
灯の必要がないので、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
照明装置は、発光色を切り替えうる異色発光式のもので
あってもよく、また異種の照明装置を介して異色発光さ
せうるものとすることもできる。
【0053】図例の如く照明装置7に対しては、必要に
応じ発散光を液晶表示パネルの側面に導くためにそれを
包囲する光源ホルダ71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、
例えば高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや白色
シートや金属箔などの如く、少なくとも照明装置側が光
を反射する適宜な反射シートを用いうる。光源ホルダ
は、その端部を液晶表示パネルのセル基板の上下面の端
部に接着する方式などにて照明装置の包囲を兼ねる保持
手段として利用することもできる。
【0054】図2、4に例示した如く液晶表示装置には
必要に応じ適宜な位置に光反射層6を配置することがで
きる。斯かる光反射層は、図2の例ではフロントライト
の反射反転を目的とし、図4の例では光路変換手段より
の漏れ光を反射反転させて再入射させることによる光利
用効率の向上や液晶セル側からの光を反射して透過・反
射両用型の液晶表示装置の形成を目的とする。光反射層
は、従来に準じた白色シートなどの適宜なものにて形成
することができる。
【0055】就中、例えばアルミニウムや銀、金や銅や
クロム等の高反射率の金属ないしその合金の粉末をバイ
ンダ樹脂中に含有させた塗工層、前記の金属等や誘電体
多層膜を真空蒸着方式やスパッタリング方式等の適宜な
薄膜形成方式で付設してなる金属薄膜層、前記の塗工層
や付設層をフィルム等からなる基材で支持した反射シー
ト、金属箔などからなる高反射率の光反射層が好まし
く、透過・反射両用型の液晶表示装置を形成する場合に
特に好ましい。ちなみに図2の例では光反射層6bが透
明な支持基材6aに付設した金属薄膜からなり、それが
光利用効率の向上を目的に光路変換手段4よりも低屈折
率の接着層6cを介して光路変換手段に接着されてい
る。
【0056】設ける光反射層は、光拡散機能を示すもの
であってもよい。拡散反射面にて反射光を拡散させるこ
とにより正面方向への指向性の向上を図ることができ、
また粗面化による場合には密着によるニュートンリング
の発生を防止して視認性を向上させることができる。従
って光反射層は、光路変換手段の外側に単に重ね置いた
状態にあってもよいし、接着方式や蒸着方式などで密着
配置された状態にあってもよい。光路変換手段の斜面に
光反射層を密着配置した場合には、反射効果の向上で漏
れ光をほぼ完全に防止でき、視角特性や輝度をより向上
させることができる。
【0057】光拡散型の反射層の形成は、例えばサンド
ブラストやマット処理等による表面の粗面化方式や、粒
子添加方式などの適宜な方式で表面を微細凹凸構造とし
たフィルム基材等にその微細凹凸構造を反映させた光反
射層を設ける方式などにより行うことができる。その表
面の微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の光反射層
の形成は、例えば真空蒸着方式やイオンプレーティング
方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式な
どの適宜な方式で金属をフィルム基材等の表面に付設す
る方法などにより行うことができる。
【0058】上記した液晶表示装置によれば、入射側面
よりの入射光の殆どが液晶表示パネル、特にそのセル基
板を介し屈折の法則による反射を介して後方に伝送され
パネル表面よりの出射(漏れ)が防止されつつ、光路変
換手段の光路変換斜面に入射した光が効率よく視認方向
に垂直指向性よく光路変換され、他の伝送光は全反射に
て後方にさらに伝送されて後方における光路変換斜面に
入射し効率よく視認方向に垂直指向性よく光路変換され
てパネル表示面の全面において明るさの均一性に優れる
表示を達成することができる。従って照明装置からの光
を効率よく利用して明るくて見やすく表示品位に優れる
透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を形成するこ
とができる。
【0059】なお本発明において上記した液晶表示装置
を形成する光路変換手段や液晶セル、偏光板や位相差板
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。
【0060】前記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
記した透明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。また前記の光学部材、特に視認
側のそれには例えばサリチル酸エステル系化合物やベン
ゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシ
アノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の
紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能を
もたせることもできる。
【0061】
【実施例】参考例1 予め所定形状に加工した金型にアクリル系の紫外線硬化
型樹脂をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ60μ
mのポリカーボネートフィルムを静置しゴムローラで密
着させて余分な樹脂と気泡を除去しメタルハライドラン
プにて紫外線を照射して硬化処理した後、金型から剥離
し所定寸法に裁断しそれをポリカーボネートフィルムよ
り剥離して屈折率1.51の光路変換手段シートを得、
その光路変換手段を有しない面に屈折率1.51の粘着
層を付設して透明シートを得た。この透明シートは、幅
40mm、長さ30mmであり、稜線が幅方向にわたり21
度の角度で傾斜するプリズム状凹部を210μmのピッ
チで連続して有し、その光路変換斜面の傾斜角が約42
度で急斜面との頂角が70度、光路変換斜面の基準平面
に対する投影幅が10〜16μmで、平坦部の面積が光
路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合計面積の
10倍以上のものからなる。
【0062】参考例2 異なる金型を用いて参考例1に準じ光路変換手段そのも
のからなる粘着層付の透明シートを得た。この透明シー
トは、幅40mm、長さ30mmであり、稜線が幅方向にわ
たり21度の角度で傾斜するプリズム状凹部を210μ
mのピッチで連続して有し、その光路変換斜面の傾斜角
が約42度で急斜面との頂角が70度、光路変換斜面の
基準平面に対する投影幅が13〜17μmで、平坦部の
面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影合
計面積の10倍以上のものからなる。
【0063】実施例1 鏡面加工の金型間に脂環式エポキシ樹脂を注入し加熱硬
化処理して得た厚さ0.7mm、屈折率1.504、ガラ
ス転移温度120℃の透明樹脂板をアルゴン雰囲気中で
プラズマ処理した後、その片面にフッ化マグネシウムを
電子ビーム加熱にて真空蒸着し厚さ600nm、屈折率
1.38の低屈折率透明層を形成し、その上に赤、青、
緑のストライプ状のカラーフィルタ層、及びスパッタリ
ングによるITO透明導電層(電極)を順次形成して樹
脂基板を得た。
【0064】実施例2 フッ化マグネシウムからなる低屈折率透明層の厚さを3
00nmとしたほかは実施例1に準じて樹脂基板を得た。
【0065】実施例3 フッ化マグネシウムからなる低屈折率透明層の厚さを1
00nmとしたほかは実施例1に準じて樹脂基板を得た。
【0066】実施例4 フッ化マグネシウムに代えて酸化ケイ素を用いて屈折率
が1.46の低屈折率透明層としたほかは実施例1に準
じて樹脂基板を得た。
【0067】参考例3 フッ化マグネシウムからなる低屈折率透明層を設けない
ほかは実施例1に準じて樹脂基板を得た。
【0068】参考例4 低屈折率透明層とカラーフィルタ層を設けないほかは実
施例1に準じて樹脂基板を得た。
【0069】実施例5 実施例1の樹脂基板からなる視認側基板及び参考例4の
樹脂基板からなる背面側基板における透明電極上にポリ
ビニルアルコール溶液をスピンコートしその乾燥膜をラ
ビング処理し、それらのラビング面をラビング方向が直
交するように対向させて球形ガラスビーズよりなるギャ
ップ調節材を配し、周囲をシール材で固定したのち液晶
(メルク社製、ZLI−4792)を注入してTN型液
晶セルを形成し、その視認側に反射防止処理とノングレ
ア処理を施した偏光板(日東電工社製、NPF EGW
1145DU)を、背面側に反射型偏光板(日東電工社
製、NPF EG3228GR)を貼着してノーマリー
ホワイトの反射型液晶表示パネルを得た。そのパネルサ
イズは幅45mm、長さ34mmで、その長さ方向の視認側
基板の一側面が背面側基板よりも2mm突出したものであ
る。なお前記の背面側基板における透明電極は、ラビン
グ処理前にエッチングして2分割した。
【0070】次に前記パネルの視認側基板の突出側面に
冷陰極管を配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムで包
囲してフィルム端部を基板の上下面に両面粘着テープで
接着し冷陰極管を保持固定した。またパネルの視認側上
面に参考例1で得た透明シートをその粘着層を介し接着
して光路変換手段を配置し、透過・反射両用型の液晶表
示装置を得た。
【0071】実施例6 実施例1の樹脂基板に代えて実施例2の樹脂基板を視認
側基板に用いたほかは実施例5に準じて透過・反射両用
型の液晶表示装置を得た。
【0072】実施例7 実施例1の樹脂基板に代えて実施例3の樹脂基板を視認
側基板に用いたほかは実施例5に準じて透過・反射両用
型の液晶表示装置を得た。
【0073】実施例8 実施例1の樹脂基板に代えて実施例4の樹脂基板を視認
側基板に用いたほかは実施例5に準じて透過・反射両用
型の液晶表示装置を得た。
【0074】比較例1 実施例1の樹脂基板に代えて参考例3の樹脂基板を視認
側基板に用いたほかは実施例5に準じて透過・反射両用
型の液晶表示装置を得た。
【0075】実施例9 参考例4の樹脂基板を視認側基板に用い、かつ実施例1
の樹脂基板を背面側基板に用いたほかは実施例5に準じ
てTN型液晶セルを形成し、その両側に偏光板(上記の
NPF EGW1145DU)を貼着してノーマリーホ
ワイトの透過型液晶表示パネルを得た。なおパネルでは
背面側基板の一側面を視認側基板よりも2mm突出させ、
また視認側基板の透明電極をエッチングで2分割した。
次に前記パネルの背面基板の突出側面に冷陰極管を配置
し、銀蒸着のポリエステルフィルムで包囲してフィルム
端部を基板の上下面に両面粘着テープで接着し冷陰極管
を保持固定した。またパネルの背面側下面に参考例2で
得た透明シートをその粘着層を介し接着して光路変換手
段を配置し、透過型の液晶表示装置を得た。
【0076】比較例2 実施例1の樹脂基板に代えて参考例3の樹脂基板を背面
側基板に用いたほかは実施例9に準じて透過型の液晶表
示装置を得た。
【0077】評価試験 実施例、比較例で得た液晶表示装置について暗室にて液
晶セルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯させそ
の点灯モードによる入射側面より5mm、中央部、対向端
より5mmの位置での正面輝度を輝度計(トプコン社製、
BM7)にて視野1度の条件で調べた。また実施例5〜
8、比較例1で得た透過・反射両用型の液晶表示装置に
ついて暗室にて冷陰極管を点灯せず、20度の方位角で
配置したリング状照明装置による外光モードでの中央部
での正面輝度も調べた。
【0078】前記の結果を次表に示した。 正面輝度(cd/m 点灯モード 外光モード 入射側面部 中 央 部 対向端部 中央部 実施例5 65 70 68 132 実施例6 61 54 50 128 実施例7 53 44 38 130 実施例8 58 50 46 138 比較例1 48 25 14 132 実施例9 326 357 388 − 比較例2 248 134 60 −
【0079】表より点灯モードにおいて、実施例では明
るくてそのバラツキが小さいが、比較例では暗くてその
バラツキも大きいことがわかる。また実施例5〜8より
低屈折率透明層の厚さが大きくなるほど入射側面部での
特性が改善されて明るさの均一性が高くなり、基板との
屈折率差が大きいほど明るさに優れることがわかる。さ
らに反射モードでは比較例との差が小さいことより低屈
折率透明層の付加による反射モードへの影響が小さいこ
ともわかる。
【0080】一方、液晶セルに電圧を印可して画面の半
分を表示状態として観察したが実施例5〜9では点灯モ
ード及び実施例5〜8では反射モードにおいてもいずれ
の場合も特に問題なく良好な表示であった。しかし比較
例の点灯モードでは暗くてそのバラツキが大きく非常に
見ずらい表示であった。以上より本発明にては低屈折率
の透明層を付加した樹脂基板の使用でカラーフィルタに
よる吸収等も防止して均一な輝度分布の透過型や透過・
反射両用型の液晶表示装置を形成でき、光路変換手段及
び照明装置の側面配置との組合せ方式にて導光板の使用
による嵩高化、高重量化を回避しつつ薄型軽量化を達成
して表示品位の良好な液晶表示装置を形成できることが
わかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂基板例の断面図
【図2】液晶表示装置例の断面図
【図3】他の液晶表示装置例の断面図
【図4】さらに他の液晶表示装置例の断面図
【図5】従来例の断面図
【図6】他の従来例の断面図
【図7】さらに他の従来例の断面図
【図8】実施例による光路の説明図
【図9】従来例による光路の説明図
【符号の説明】
10:液晶表示パネル 1、2:樹脂基板 11、21:透明樹脂板 12:低屈折率の透明層 13、23:導電膜(透明電極) 23’:反射層兼用電極 14、24:配向膜 15:カラーフィルタ層 16、26:ガスバリア層 17、27:ハードコート層 3:液晶層 4:偏光板 5:光路変換手段 6:光反射層 7:照明装置
フロントページの続き (72)発明者 下平 起市 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号日東電 工株式会社内 (72)発明者 八木 伸圭 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号日東電 工株式会社内 Fターム(参考) 2H090 JB03 KA05 KA06 KA14 LA01 LA09 LA11 LA15 MB01 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA41X FA41Z GA01 GA03 GA07 HA07 HA08 HA12 LA11 LA30 4F100 AA01C AA33 AK01A AK53 AR00D BA03 BA04 BA07 BA10A BA10C BA26 EH31 EH311 EH66 EH662 EJ08 EJ081 EJ42 EJ421 EJ61 EJ612 GB41 JA05A JG01 JG01C JG05C JN01A JN01B JN01C JN18 JN18B YY00A

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明樹脂板にその板よりも低屈折率の透
    明層を介して少なくとも導電層を有することを特徴とす
    る樹脂基板。
  2. 【請求項2】 請求項1において、低屈折率透明層の厚
    さと屈折率の積に基づく光路長が100nm以上である樹
    脂基板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、低屈折率透明
    層が無機誘電体からなる樹脂基板。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3において、導電層が透明で
    ある樹脂基板。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4において、透明樹脂板がガ
    ラス転移温度90℃以上の樹脂からなる樹脂基板。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5において、低屈折率透明層
    と導電層の間にカラーフィルタ層を有する樹脂基板。
  7. 【請求項7】 視認側と背面側の基板をそれらに設けた
    電極の側を対向させて配置した間に液晶を挟持してなる
    液晶セルを少なくとも具備する液晶表示パネルを有して
    なり、かつ前記の視認側と背面側の基板の一方又は両方
    が請求項1〜6に記載の樹脂基板からなることを特徴と
    する液晶表示装置。
  8. 【請求項8】 請求項7において、液晶表示パネルが液
    晶セルの片側又は両側に偏光板を有する液晶表示装置。
  9. 【請求項9】 請求項7又は8において、液晶表示パネ
    ルがその1又は2以上の側面に照明装置を有し、かつ請
    求項1〜6に記載の樹脂基板からなる視認側又は背面側
    の基板の外側に、その基板を介して入射する前記照明装
    置による照明光を反射して他方の基板側に光路変換する
    手段を有する液晶表示装置。
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