JP3284757B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は視認性の良い液晶表示装
置に関する。特に、ラップトップ型やノート型パーソナ
ルコンピュータのように立てかけて使用する液晶表示装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having good visibility. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device used standing up like a laptop or notebook personal computer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のラップトップ型やノート型パーソ
ナルコンピュータに用いられている液晶表示装置は、液
晶パネルの背面にバックライトを有する透過型と液晶パ
ネルの背面に光反射板を有する反射型の２種類に大別さ
れるが、透過型ではバッテリーの消費電力が大きく、反
射型では暗くて見にくいという問題を有しており、視認
性とバッテリーの長寿命性を両立できずにいた。2. Description of the Related Art Conventional liquid crystal display devices used in laptop and notebook personal computers are of a transmission type having a backlight on the back of a liquid crystal panel and a reflection type having a light reflector on the back of the liquid crystal panel. Although the transmission type is roughly classified into two types, the transmission type has a problem that the power consumption of the battery is large, and the reflection type has a problem that it is dark and difficult to see, and it has been impossible to achieve both the visibility and the long life of the battery.
【０００３】反射型において暗くて見にくい原因を解析
すると、主として外光が使用者（観測者）の目に到達し
ないという光の利用効率が低い点に原因があることが判
る。即ち、液晶パネルに入射する外光のうち僅かしか使
用者の目の方向に戻ってこない。特に、ラップトップ型
やノート型パーソナルコンピュータのように立てかけて
使用する液晶表示装置においては、通常のオフィスのよ
うに上方からの入射光が特に強い環境では、入射光の大
半は液晶パネルの背面に設置された光反射板によって下
方に反射してしまい、使用者には非常に暗く見えてしま
う。[0003] When the cause of the reflection type is dark and hard to see, it is found that the cause is mainly that the light utilization efficiency is low, that is, external light does not reach the eyes of a user (observer). That is, only a part of the external light incident on the liquid crystal panel returns to the direction of the user's eyes. In particular, in a liquid crystal display device that is used standing up, such as a laptop or notebook personal computer, in an environment where incident light from above is particularly strong, such as in a normal office, most of the incident light is on the back of the liquid crystal panel. The light is reflected downward by the installed light reflecting plate and looks very dark to the user.
【０００４】これを解決するために、EP0490132A2 にお
いては表示装置面に対して角度を有する多面反射板を用
いることで、天井灯のように表示装置に対して上方か
ら、すなわち表示装置面に対して傾斜して入射する光
を、使用者の方向に伝搬させ明るくする方法を提案して
いる。また、特開昭63−30825 号公報においても鋸型の
断面形状の溝からなる反射板を用いることで、同様の効
果を得る方法が提案されている。しかしながら、この方
法によっても明るさの向上は１.４ 倍程度とさほど高く
なく、一般的に普及するには到っていない。In order to solve this problem, in EP0490132A2, a polyhedral reflector having an angle with respect to the display device surface is used, so that the display device is positioned above the display device like a ceiling light, that is, with respect to the display device surface. A method has been proposed in which light incident obliquely is made brighter by propagating it in the direction of the user. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-30825 also proposes a method for obtaining the same effect by using a reflector having a saw-shaped groove having a cross-sectional shape. However, even with this method, the improvement in brightness is not so high, about 1.4 times, and has not been widely used.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は外光を
より多く液晶パネルに入射させ、かつ液晶パネルからの
反射光をより多く使用者の方向へ戻すことで、明るくて
視認性の良い液晶表示装置を提供することにある。さら
には、バッテリーの長寿命化も目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make more external light incident on a liquid crystal panel and return more reflected light from the liquid crystal panel toward a user, so that the display is bright and has good visibility. It is to provide a liquid crystal display device. Furthermore, the purpose is to extend the life of the battery.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明では以下の手段を用いる。To achieve the above object, the present invention uses the following means.
【０００７】（手段１）少なくとも一方が透明な一対の
基板、前記基板上に備えた電極、前記基板間に挾持した
液晶組成物層、前記液晶組成物層の液晶分子の配向状態
に応じて光の透過或いは反射特性を変える偏光手段とを
有する液晶セル及び、前記液晶層を駆動する駆動手段と
を備えた液晶表示装置において、前記液晶セルの上面に
導光板が備えられ、前記導光板が入射する光を前記液晶
セル表面に導光する構造を有することを特徴とする液晶
表示装置。(Means 1) At least one of a pair of transparent substrates, an electrode provided on the substrate, a liquid crystal composition layer sandwiched between the substrates, and light according to the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition layer. A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal cell having a polarizing means for changing the transmission or reflection characteristics of the liquid crystal; and a driving means for driving the liquid crystal layer, wherein a light guide plate is provided on an upper surface of the liquid crystal cell, and the light guide plate is A liquid crystal display device having a structure for guiding light to the surface of the liquid crystal cell.
【０００８】（手段２）少なくとも一方が透明な一対の
基板、前記基板上に備えた電極、前記基板間に挾持した
液晶組成物層、前記液晶組成物層の液晶分子の配向状態
に応じて光の透過或いは反射特性を変える偏光手段とを
有する液晶セル及び、前記液晶層を駆動する駆動手段と
を備えた液晶表示装置において、前記液晶セルの面と水
平面がなす角が４５度以上であり、前記液晶セルの上面
に導光板が備えられ、前記導光板の面と水平面とのなす
角が４５度未満であり、前記導光板が入射する光を前記
液晶セル表面に導光する構造を有することを特徴とする
液晶表示装置。(Means 2) At least one of a pair of transparent substrates, an electrode provided on the substrate, a liquid crystal composition layer sandwiched between the substrates, and light according to the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition layer. A liquid crystal cell having a polarizing means for changing the transmission or reflection characteristics of the liquid crystal cell, and a liquid crystal display device comprising a driving means for driving the liquid crystal layer, the angle between the surface of the liquid crystal cell and the horizontal plane is 45 degrees or more, A light guide plate is provided on the upper surface of the liquid crystal cell, an angle between the surface of the light guide plate and a horizontal plane is less than 45 degrees, and a structure for guiding light incident on the light guide plate to the liquid crystal cell surface is provided. A liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
【０００９】（手段３）前記導光板の下面にマイクロプ
リズムが備えられていることを特徴とする手段１に記載
の液晶表示装置。(Means 3) The liquid crystal display device according to means 1, wherein a microprism is provided on a lower surface of the light guide plate.
【００１０】手段１から手段３は、外光をより多く液晶
パネルに入射させるという本発明の基本的な課題を解決
したものである。Means 1 to 3 solve the basic problem of the present invention that more external light is incident on the liquid crystal panel.
【００１１】（手段４）前記液晶セルの下側に反射板を
有し、前記反射板が、導光板を透過して伝搬し液晶セル
表面に入射してきた光を、主として前記液晶セル表面に
垂直な方向に反射することを特徴とする手段１に記載の
液晶表示装置。(Means 4) A reflector is provided below the liquid crystal cell, and the reflector transmits light transmitted through the light guide plate and incident on the surface of the liquid crystal cell mainly in a direction perpendicular to the surface of the liquid crystal cell. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the light is reflected in various directions.
【００１２】手段４は反射板の光の経路を使用者の目の
方向に戻し、より明るくするためのものである。Means 4 is for returning the light path of the reflector to the direction of the user's eyes to make it brighter.
【００１３】（手段５）前記液晶セルと前記反射板の間
に透明媒体が充填されていることを特徴とする手段４に
記載の液晶表示装置。(Means 5) The liquid crystal display device according to means 4, wherein a transparent medium is filled between the liquid crystal cell and the reflection plate.
【００１４】手段５によれば液晶セル下面での空気層と
界面での光の損失が著しく抑制できる。According to the means 5, the loss of light at the interface between the air layer and the lower surface of the liquid crystal cell can be significantly suppressed.
【００１５】（手段６）前記導光板の表面、前記反射板
の表面のうちいずれか一つの表面に光散乱性を付与した
ことを特徴とする手段５に記載の液晶表示装置。(Means 6) The liquid crystal display device according to means 5, wherein one of the surface of the light guide plate and the surface of the reflector is provided with light scattering.
【００１６】（手段７）前記偏光手段が前記液晶セル表
面に備えられた偏光板であり、前記偏光板の空気との界
面が平坦で光散乱性がないことを特徴とする手段６に記
載の液晶表示装置。(Means 7) The means according to means 6, wherein the polarizing means is a polarizing plate provided on the surface of the liquid crystal cell, and the interface of the polarizing plate with air is flat and has no light scattering property. Liquid crystal display.
【００１７】（手段８）前記反射板の局所的表面構造が
鏡面構造であることを特徴とする手段６に記載の液晶表
示装置。(Means 8) The liquid crystal display device according to means 6, wherein the local surface structure of the reflector is a mirror surface structure.
【００１８】（手段９）前記導光板の上側表面及び下側
表面、前記反射板の表面、前記偏光板の空気との界面の
いずれの面も局部的には平坦で光透過性であり、かつ前
記反射板に光散乱性を付与したことを特徴とする手段５
に記載の液晶表示装置。(Means 9) The upper surface and the lower surface of the light guide plate, the surface of the reflection plate, and the interface of the polarizing plate with air are locally flat and light transmissive, and Means 5 characterized in that the reflector has light scattering properties.
3. The liquid crystal display device according to 1.
【００１９】手段６から手段９は従来技術では困難な明
るさの向上と、液晶表示装置使用時に表示装置の使用環
境に応じ光源（例えば天井の蛍光灯）等の形状が視認さ
れ見にくくなるという問題の防止とを両立させるもので
ある。Means 6 to 9 are problems in that the brightness is difficult to improve with the prior art and that the shape of a light source (for example, a fluorescent lamp on the ceiling) or the like becomes difficult to see depending on the use environment of the liquid crystal display device. And prevention of both.
【００２０】（手段１０）前記液晶セルが２種以上の色
の異なるカラーフィルタを備え、色が異なり、隣接する
前記カラーフィルタ間でありかつ前記基板間に光透過性
の領域を有することを特徴とする手段１に記載の液晶表
示装置。(Means 10) The liquid crystal cell is provided with two or more kinds of color filters having different colors, different colors, between adjacent color filters, and having a light transmitting region between the substrates. 2. The liquid crystal display device according to Means 1.
【００２１】（手段１１）前記２種以上の色の異なるカ
ラーフィルタ及び前記光透過性の領域のいずれもがスト
ライプ状であることを特徴とする手段１０に記載の液晶
表示装置。(Means 11) The liquid crystal display device according to the means 10, wherein each of the two or more kinds of color filters having different colors and the light-transmitting region is in a stripe shape.
【００２２】（手段１２）前記カラーフィルタのない領
域の面積比が２０％以上であることを特徴とする手段１
０あるいは１１に記載の液晶表示装置。(Means 12) The means 1 is characterized in that the area ratio of the region without the color filter is 20% or more.
12. The liquid crystal display device according to 0 or 11.
【００２３】（手段１３）ストライプ状である前記カラ
ーフィルタ及び前記光透過性の領域のいずれもが水平面
にほぼ平行であることを特徴とする手段１１に記載の液
晶表示装置。(Means 13) The liquid crystal display device according to means 11, wherein each of the stripe-shaped color filter and the light-transmitting region is substantially parallel to a horizontal plane.
【００２４】手段１０から１３によればより明るいカラ
ー表示が得られる。According to the means 10 to 13, a brighter color display can be obtained.
【００２５】（手段１４）前記液晶組成物層及び前記偏
光手段がノーマリオープン型特性を有する配置となって
いることを特徴とする手段１，手段１１から１３のいず
れかに記載の液晶表示装置。(Means 14) The liquid crystal display device according to any one of the means 1 to 13, wherein the liquid crystal composition layer and the polarizing means are arranged so as to have normally open characteristics. .
【００２６】手段１４によれば特に非電極部分からの光
の導入量が著しく増大化でき、より明るい表示が得られ
る。According to the means 14, in particular, the amount of light introduced from the non-electrode portion can be significantly increased, and a brighter display can be obtained.
【００２７】（手段１５）前記液晶セルと前記導光板と
が半固定状態で連結され、前記液晶セルと前記導光板と
のなす角が調整できることを特徴とする手段１に記載の
液晶表示装置。(Means 15) The liquid crystal display device according to the means 1, wherein the liquid crystal cell and the light guide plate are connected in a semi-fixed state, and an angle between the liquid crystal cell and the light guide plate can be adjusted.
【００２８】手段１５によれば表示装置を使用する環境
に応じて明るさを最適化することが可能になる。According to the means 15, the brightness can be optimized according to the environment in which the display device is used.
【００２９】（手段１６）前記液晶セルと前記導光板と
を折りたたんでそれぞれの面が互いに平行でかつ一体化
できる構造を有することを特徴とする手段１５に記載の
液晶表示装置。(Means 16) The liquid crystal display device according to means 15, wherein the liquid crystal cell and the light guide plate are folded so that their surfaces are parallel to each other and can be integrated.
【００３０】手段１６は手段１５の機能を更に拡張し、
携帯性を高めるためのものである。 （手段１７）少なくとも一方が透明な一対の基板、上記
基板上に備えた電極、上記基板間に挾持した液晶組成物
層、上記液晶組成物層の液晶分子の配向状態に応じて光
の透過或いは反射特性を変える偏光手段とを有する液晶
セル及び、前記液晶層を駆動する駆動手段とを備えた液
晶表示装置において、前記液晶セルの上面に導光板が備
えられ、前記導光板の更に上に光源を内在する光源系が
備えられ、前記光源が非点燈時には前記光源系が入射す
る光を前記液晶セル表面に導光する構造を有し、前記光
源が点燈する際には前記導光板の上面に前記光源系を乗
せることで前記光源からの光が前記液晶セル表面に導光
される構造を有することを特徴とする液晶表示装置。Means 16 further extends the function of means 15,
This is to enhance portability. (Means 17) A pair of substrates at least one of which is transparent, an electrode provided on the substrate, a liquid crystal composition layer sandwiched between the substrates, and light transmission or light transmission depending on the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition layer. In a liquid crystal display device including a liquid crystal cell having a polarizing means for changing reflection characteristics and a driving means for driving the liquid crystal layer, a light guide plate is provided on an upper surface of the liquid crystal cell, and a light source is further provided above the light guide plate. The light source system has a structure that guides light incident on the light source system to the surface of the liquid crystal cell when the light source is not lit, and the light guide plate of the light guide plate when the light source is lit. A liquid crystal display device having a structure in which light from the light source is guided to the liquid crystal cell surface by mounting the light source system on an upper surface.
【００３１】（手段１８）前記導光板の上面に光反射性
の板を乗せることで自動的に前記光源が点燈するスイッ
チを有することを特徴とする手段１７に記載の液晶表示
装置。(Means 18) The liquid crystal display device according to means 17, further comprising a switch for automatically turning on the light source by placing a light reflective plate on the upper surface of the light guide plate.
【００３２】手段１７及び手段１８によれば本発明の表
示装置を暗い環境で用いる時にも視認性が確保できる。
また、明るい環境では光源をオフにできるため、さらに
バッテリーの長寿命化が可能となる。According to the means 17 and 18, the visibility can be ensured even when the display device of the present invention is used in a dark environment.
In a bright environment, the light source can be turned off, so that the battery life can be further extended.
【００３３】[0033]
【作用】初めに、本発明の第一の作用である光の利用効
率が向上する原理を説明する。通常のオフィスの光源の
多くは天井に設置されている。従って、ラップトップ型
パーソナルコンピュータ（personal computer ：以下Ｐ
Ｃと略す）やノート型ＰＣ等の事務用機器に照射される
光の多くは上方から下方へ伝搬するものである。ところ
が、従来のラップトップ型ＰＣやノート型ＰＣの表示装
置は立てかけられており、表示面に照射される単位面積
あたりの光のエネルギーは、表示装置平面を真上に向け
て用いる卓上計算機等の場合に比べると大幅に小さい。
さらに、用いられている反射板の特性から上方から照射
された光の多くは下方に反射し、液晶表示装置の明るさ
に対応するパネルを透過し使用者の目に伝わる光の強度
はさらに低くなり、極めて暗い表示しか得られない。そ
のため、バッテリーの寿命が著しく低下するにもかかわ
らず、バックライトを有する透過型が主流にならざるを
えなかった。First, the principle of improving the light use efficiency, which is the first effect of the present invention, will be described. Many ordinary office light sources are located on the ceiling. Therefore, a laptop personal computer (hereinafter referred to as P)
Most of the light emitted to office equipment such as a notebook PC and a laptop PC propagates from above to below. However, display devices of conventional laptop PCs and notebook PCs have been leaning against each other, and the energy of light per unit area applied to the display surface has been reduced by a desktop computer or the like that uses the display device plane directly upward. Significantly smaller than the case.
Furthermore, due to the characteristics of the reflector used, much of the light emitted from above is reflected downward, and the intensity of light transmitted through the panel corresponding to the brightness of the liquid crystal display device and transmitted to the user's eyes is even lower. That is, only an extremely dark display can be obtained. For this reason, the transmissive type having a backlight has been inevitably used, despite the remarkable reduction in the life of the battery.
【００３４】本発明によれば、このような一般的なオフ
ィスの光源からの光の経路を制御することができ、使用
者の目に到達する光の強度、即ち表示装置の明るさを改
善することが可能である。まず平板状透明体（本発明で
は導光板と称す）を液晶パネルの上面に設置し、オフィ
ス上方より照射される光をこの導光板で取り込んだ上で
その光を液晶パネルに導く。オフィス上方からの光をよ
り多く導光板に取り込むために、導光板面を水平面に対
して４５度以下とすると良い。また、導光板下面から出
射する光をより多く液晶パネルに導くために、導光板下
面にマイクロプリズムのような屈折効果を有する構造を
備えると良い。このようにして液晶パネルに、より強い
光が入射される。さらに明るくするために、導光板を透
過して伝搬してきた光がパネル面に対して若干上方から
入射することを考慮し、非対称な反射特性を備えた反射
板により、光を液晶セル表面にほぼ垂直な方向、即ち使
用者の目の方向に反射させる。反射板としては、例えば
若干上方に向けて傾斜した微細な反射鏡を用いれば良
い。According to the present invention, the path of light from such a general office light source can be controlled, and the intensity of light reaching the user's eyes, that is, the brightness of the display device is improved. It is possible. First, a flat transparent body (referred to as a light guide plate in the present invention) is installed on the upper surface of a liquid crystal panel. Light emitted from above the office is taken in by the light guide plate, and the light is guided to the liquid crystal panel. In order to take in more light from above the office into the light guide plate, the surface of the light guide plate is preferably set to 45 degrees or less with respect to the horizontal plane. In order to guide more light emitted from the lower surface of the light guide plate to the liquid crystal panel, a structure having a refraction effect such as a micro prism may be provided on the lower surface of the light guide plate. In this way, stronger light is incident on the liquid crystal panel. In order to make the light even brighter, considering that the light transmitted through the light guide plate is slightly incident on the panel surface, the light with almost asymmetrical reflection characteristics allows the light to almost reach the liquid crystal cell surface. The light is reflected in a vertical direction, that is, in the direction of the user's eyes. As the reflecting plate, for example, a fine reflecting mirror inclined slightly upward may be used.
【００３５】また、本発明はただ単に外光を導光するだ
けでは解決しない下記の問題を解決する手段をも提供し
ている。即ち、以上のようにして光の利用効率は著しく
改善できるが、光の損失を抑えようとするために導光
板，反射板ともに平坦な面ばかりで構成すると、光源
（例えば天井の蛍光灯）の形状が視認され、見にくくな
るという問題である。そこで、手段６に示すように光路
の中で導光板の入射面から液晶パネルの出射面の途中に
光路を若干乱すような面を少なくとも一ヶ所導入すれば
光源形状が見えなくなり、表示面の輝度が均一化し、見
やすくなる。なお、このように光路を乱す面は外光光源
から使用者の目に至る光の伝搬経路の途中において一ケ
所あれば十分である。むしろ手段７や手段８に示されて
いるように他の部分では平坦な面とした方が全体として
の光の利用効率が向上できる。The present invention also provides means for solving the following problems which cannot be solved simply by guiding external light. That is, the light use efficiency can be remarkably improved as described above. However, if both the light guide plate and the reflection plate are composed of only flat surfaces in order to suppress the loss of light, the light source (for example, a fluorescent lamp on the ceiling) can be used. There is a problem that the shape is visually recognized and it is difficult to see. Therefore, as shown in means 6, if at least one surface that slightly disturbs the optical path is introduced from the incident surface of the light guide plate to the middle of the exit surface of the liquid crystal panel in the optical path, the shape of the light source becomes invisible, and the luminance of the display surface is reduced. Becomes uniform and easy to see. It is sufficient that only one surface disturbing the optical path in the middle of the light propagation path from the external light source to the user's eyes is required. Rather, as shown in the means 7 and the means 8, it is possible to improve the light utilization efficiency as a whole by making the other parts flat surfaces.
【００３６】次に本発明の光の利用効率を向上する第一
の作用に基づき、カラー化する第二の作用を説明する。Next, a second operation for colorization based on the first operation for improving the light use efficiency of the present invention will be described.
【００３７】外光の利用効率が飛躍的に高められれば、
カラーフィルタによる光吸収があっても反射型カラー表
示が可能となる。少しでも多くの光を取り込むにはセル
構造としては、通常の透過型に於いて設けられている隣
接するカラーフィルタの間の遮光層を除き、光透過性の
領域とし、ここから光を取り込むと良い。液晶の表示モ
ードとしては電圧がゼロである非電極部の光透過率が高
いノーマリオープン型が望ましい。光を導入するための
隣接するカラーフィルタの間の領域の面積はある程度高
くすることが望ましく、その比率は２０％以上が良い。If the use efficiency of external light is dramatically improved,
Even if light is absorbed by the color filter, a reflective color display can be performed. In order to take in as much light as possible, the cell structure should be a light-transmissive area, except for the light-shielding layer between adjacent color filters provided in the normal transmission type, good. As a display mode of the liquid crystal, a normally open type in which the light transmittance of the non-electrode portion where the voltage is zero is high is desirable. It is desirable to increase the area of the region between adjacent color filters for introducing light to some extent, and the ratio is preferably 20% or more.
【００３８】第一の作用，第二の作用に加え手段１５に
より導光板配置をオフィスの環境に応じて調節すれば光
の経路を最適化できる。即ち、天井に設置されている光
源と本表示装置との相対的な位置に応じて調整すること
でより明るくすることができる。また、手段１６によれ
ば表示装置未使用時に導光板を折りたたんで収納でき、
保管スペースが節減できる。手段１７と手段１８は表示
装置使用環境が極めて暗い場合に補助光源を利用するた
めの方法を示している。The light path can be optimized by adjusting the arrangement of the light guide plate by means 15 in addition to the first and second functions according to the office environment. That is, the brightness can be further increased by adjusting according to the relative position between the light source installed on the ceiling and the present display device. According to the means 16, the light guide plate can be folded and stored when the display device is not used,
Storage space can be saved. Means 17 and 18 show a method for using the auxiliary light source when the display device use environment is extremely dark.
【００３９】[0039]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【００４０】（実施例１）基板としては、透明なガラス
基板２枚を用いた。いずれも厚みは１.１mm で表面を光
学研磨してあり、基板内側にはドライバＩＣに接続され
たＸＹマトリクス状の透明電極が形成され、６４０×４
８０画素を構成している。パネルサイズは対角９.４イ
ンチ である。これらの基板間にネマチック液晶ＺＬＩ
−２２９３（メルク社製）に、カイラル物質Ｓ−８１１
（メルク社製）を少量添加した液晶組成物を挾んだ。な
お、組成物の自然ピッチは１０.５μｍ 、基板間のギャ
ップは６.１μｍ である。電極上には、ポリイミド系配
向膜ＬＱ−１８００（日立化成製）がスピンコート法に
より約５００Åの厚みで塗布されている。ラビング法に
より表面処理され、上記液晶材料に５度の傾斜角（プレ
チルト）と２４０度のねじれ角が生じている。直径６.
３μｍ のビーズスペーサ（ジビニルベンゼンからな
る）が作用して一定のギャップ６.１μｍ を保持してい
る。偏光板（日東電工社製ＮＰＦ−Ｆ１２２５ＤＵ）及
び位相差板を図７に示すように配置し、図６に示すよう
なノーマリオープン特性を得た。なお、ノーマリオープ
ンとしたことにより斜め方向からの光入射時の透過率が
高まり、本発明の第一の作用である光の利用効率向上が
達成される。Example 1 Two transparent glass substrates were used as substrates. Each of them has a thickness of 1.1 mm and the surface is optically polished. An XY matrix transparent electrode connected to a driver IC is formed on the inner side of the substrate.
It comprises 80 pixels. The panel size is 9.4 inches diagonal. Nematic liquid crystal ZLI between these substrates
-2293 (manufactured by Merck), chiral substance S-811
(Manufactured by Merck) was sandwiched. The composition has a natural pitch of 10.5 μm and a gap between the substrates of 6.1 μm. On the electrode, a polyimide-based alignment film LQ-1800 (manufactured by Hitachi Chemical) is applied with a thickness of about 500 ° by spin coating. The surface treatment is performed by a rubbing method, and a tilt angle (pretilt) of 5 degrees and a twist angle of 240 degrees are generated in the liquid crystal material. 6.
A 3 μm bead spacer (made of divinylbenzene) acts to maintain a constant gap of 6.1 μm. A polarizing plate (NPF-F1225DU manufactured by Nitto Denko Corporation) and a retardation plate were arranged as shown in FIG. 7, and normally open characteristics as shown in FIG. 6 were obtained. In addition, by setting it as normally open, the transmittance | permeability at the time of light incidence from an oblique direction increases, and the utilization efficiency of the light which is the 1st effect | action of this invention is achieved.
【００４１】図１に本実施例の液晶表示装置の外観を、
図２に液晶セル上面に備えた導光板４の側断面図を、図
３に反射板７の側断面図を示す。FIG. 1 shows the appearance of the liquid crystal display device of this embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view of the light guide plate 4 provided on the upper surface of the liquid crystal cell, and FIG. 3 is a side sectional view of the reflector 7.
【００４２】本実施例では液晶セル面と水平面とのなす
角３は６０度にセットした。液晶セル１の上面にアクリ
ル樹脂製導光板４を備え、この導光板の平面と水平面と
のなす角５を３０度とした。また図２に示すようにこの
導光板の上側の表面には光散乱性構造１２があり、導光
板の下側にはマイクロプリズム１３が備えられ、導光板
の下方から出射した液晶セルへの入射光１０は屈折し液
晶セルの方向に伝搬するようになっている。なお本実施
例では光散乱性構造１２は微細な凹凸構造であるが、光
散乱性を有するものであればこれに限らない。例えば、
微細な屈折率分布をもった平坦な板状の構造でも良い。
導光板の下方から出射した液晶セルへの入射光１０は、
２枚の偏光板６で挾持された液晶セル１の裏側にある反
射板７で反射する。この反射面は図３に示すように液晶
セル面に対して上向きに傾斜した微細な多数の面からな
り、上方から入射した光は従来の反射板のように下方に
は落射せず、液晶セル面にほぼ垂直な方向に伝搬し、使
用者の目に達する。なお、反射板と液晶セルの間には透
明な媒体であるシリコンオイルが充填されている。な
お、偏光板表面は平坦でノングレア処理はされていな
い。In this embodiment, the angle 3 between the liquid crystal cell surface and the horizontal plane was set to 60 degrees. An acrylic resin light guide plate 4 was provided on the upper surface of the liquid crystal cell 1, and the angle 5 between the plane of the light guide plate and the horizontal plane was 30 degrees. As shown in FIG. 2, a light scattering structure 12 is provided on the upper surface of the light guide plate, and a microprism 13 is provided below the light guide plate. The light 10 is refracted and propagates in the direction of the liquid crystal cell. In this embodiment, the light scattering structure 12 is a fine uneven structure. However, the structure is not limited to this as long as it has light scattering. For example,
A flat plate-like structure having a fine refractive index distribution may be used.
The incident light 10 to the liquid crystal cell emitted from below the light guide plate is:
The light is reflected by a reflector 7 on the back side of the liquid crystal cell 1 sandwiched between two polarizing plates 6. As shown in FIG. 3, the reflecting surface is composed of a large number of fine surfaces inclined upward with respect to the liquid crystal cell surface, and light incident from above does not fall downward as in a conventional reflecting plate. It propagates in a direction substantially perpendicular to the plane and reaches the user's eyes. It should be noted that a space between the reflection plate and the liquid crystal cell is filled with silicone oil as a transparent medium. The polarizing plate surface is flat and has not been subjected to non-glare treatment.
【００４３】本実施例の液晶表示装置を天井に蛍光灯を
有するオフィスにおいて蛍光灯のほぼ直下に設置し観測
した。液晶表示装置設置場所に於ける鉛直上方の照度は
８００ｌｘである。駆動は２４０分の１デューティ、１
／１３バイアスで時分割駆動を行った。その結果、液晶
セル垂直方向より輝度計にて液晶セル表面の明るさを測
定したところ、明表示状態で５２ｃｄ／mm2 であり、光
源がなくとも充分に明るくて見やすい表示が得られた。The liquid crystal display device of this embodiment was installed almost directly under a fluorescent lamp in an office having a fluorescent lamp on a ceiling, and observed. The illuminance vertically above the liquid crystal display device installation location is 800 lx. The drive is 1/240 duty, 1
Time-division driving was performed with a / 13 bias. As a result, when the brightness of the liquid crystal cell surface was measured with a luminance meter from the vertical direction of the liquid crystal cell, it was 52 cd / mm 2 in a bright display state, and a sufficiently bright and easy-to-view display was obtained without a light source.
【００４４】（比較例）実施例１において液晶セル１の
上面の導光板４を除去し、反射板７も無指向性の対称な
特性を有する従来型のものに交換した。天井に蛍光灯を
有する同様のオフィスに於いて蛍光灯のほぼ直下に設置
し観測した。その結果、明表示状態で得られた明るさは
僅かに７ｃｄ／mm2 であり、バックライトを有する透過
型に比較して暗くて見にくかった。COMPARATIVE EXAMPLE In Example 1, the light guide plate 4 on the upper surface of the liquid crystal cell 1 was removed, and the reflector 7 was replaced with a conventional one having a non-directional symmetric characteristic. In a similar office with a fluorescent light on the ceiling, it was installed almost directly under the fluorescent light and observed. As a result, the brightness obtained in the bright display state was only 7 cd / mm 2 , which was darker and harder to see than the transmissive type having a backlight.
【００４５】（実施例２）実施例１において導光板４の
上側の表面を平坦化して光散乱性をなくし、代わりに下
側表面に備えられたマイクロプリズム１３の表面に光散
乱性を有する凹凸構造を与えた。他は実施例１と同じで
ある。実施例１と同様の観測を行ったところ、明表示状
態で４１ｃｄ／mm2 となり光源がなくとも明るく、天井
の光源の形状が見えない見やすい表示が得られた。(Example 2) In Example 1, the upper surface of the light guide plate 4 is flattened to eliminate the light scattering property, and instead, the surface of the microprism 13 provided on the lower surface is provided with irregularities having the light scattering property. Given the structure. Others are the same as the first embodiment. When the same observation as in Example 1 was performed, the display was 41 cd / mm 2 in a bright display state, and a bright display was obtained without a light source, and an easy-to-read display in which the shape of the light source on the ceiling was not visible.
【００４６】（実施例３）実施例１において導光板４の
上側の表面を平坦化して光散乱性をなくし、代わりに反
射板の表面を荒らして光拡散性を付与した。他は実施例
１と同じである。実施例１及び２と同様の観測を行った
ところ、明表示状態で３４ｃｄ／mm2 となり、液晶セル
用の光源がなくとも明るく見やすい表示が得られた。Example 3 In Example 1, the upper surface of the light guide plate 4 was flattened to eliminate light scattering, and instead the surface of the reflector was roughened to provide light diffusion. Others are the same as the first embodiment. When the same observation as in Examples 1 and 2 was performed, the brightness was 34 cd / mm 2 in a bright display state, and a bright and easy-to-view display was obtained without a light source for a liquid crystal cell.
【００４７】なお、本実施例ではより望ましい構成とし
て非対称な反射特性を有する反射板を用いたが、従来型
の対称な特性と若干の拡散特性とを有する反射板を用い
ても上記比較例よりは明るい１８ｃｄ／mm2 が得られ
た。In this embodiment, a reflector having an asymmetrical reflection characteristic is used as a more desirable structure. However, even if a conventional reflection plate having a symmetrical characteristic and a slight diffusion characteristic is used, the present invention is more effective than the comparative example. Gave a bright 18 cd / mm 2 .
【００４８】（実施例４）本実施例では、実施例１の構
成に加えて図４，図５に示すようなカラーフィルタが備
えられている。一般の透過型の液晶表示装置に用いられ
ているカラーフィルタとは異なり、３原色（ここでは、
赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）とする）を示す複数のカ
ラーフィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃの間に遮光層がな
い。なお、３原色はシアン（Ｃ)，マゼンタ（Ｍ)，イエ
ロー（Ｙ）でも良い。また、本実施例では遮光層を除去
しただけではなく、より望ましい構成として１５ａ，１
５ｂ，１５ｃの間に透明な隙間を形成し、そこから光１
９がより多く侵入するようにした。透明な隙間の代わり
に上記のカラーフィルタの内の１種あるいは２種に覆わ
れた場合でも外光を取り込む効果はあるため、光の利用
効率の向上の効果はある。ストライプ状の各カラーフィ
ルタ層の幅は６０μｍ（面積比６０％）、カラーフィル
タの間の透明な隙間の幅は４０μｍ（面積比４０％）で
ある。(Embodiment 4) In this embodiment, a color filter as shown in FIGS. 4 and 5 is provided in addition to the configuration of Embodiment 1. Unlike the color filters used in general transmissive liquid crystal display devices, three primary colors (here,
There is no light-shielding layer between the plurality of color filters 15a, 15b, and 15c indicating red (R), green (G), and blue (B). The three primary colors may be cyan (C), magenta (M), and yellow (Y). Further, in the present embodiment, not only the light-shielding layer is removed but also a more desirable configuration is 15a, 1
A transparent gap is formed between 5b and 15c, from which light 1
9 made more intrusions. Even when the color filter is covered with one or two of the above-mentioned color filters instead of the transparent gap, there is an effect of taking in external light, and thus there is an effect of improving light use efficiency. The width of each stripe-shaped color filter layer is 60 μm (area ratio 60%), and the width of the transparent gap between the color filters is 40 μm (area ratio 40%).
【００４９】実施例１のようなカラーフィルタのない場
合に比較して、カラーフィルタ層のある面積比６０％の
部分での光利用効率は約１／３であるのでトータルの光
利用効率は約６０％（０.６／３＋０.４）であり、５２
×０.６＝３１ｃｄ／mm2程度の明るさは得られ、バック
ライトがなくとも十分な明るさの表示装置が得られる。Compared with the case where the color filter is not provided as in the first embodiment, the light use efficiency at a portion where the area ratio of the color filter layer is 60% is about 1/3, so the total light use efficiency is about 60% (0.6 / 3 + 0.4), 52
A brightness of about 0.6 = 31 cd / mm 2 can be obtained, and a display device with sufficient brightness can be obtained without a backlight.
【００５０】（実施例５）本実施例は、実施例４に比べ
て下記の構成以外は同一である。縦方向の電極がコモン
電極をなし、その本数は３２０本、横方向の電極がセグ
メント電極をなし、その本数は４８０×３（ＲＧＢ）で
あり、画素数は３２０×（４８０×３）である。コモン
電極は左右に分割され１／１６０デューティで駆動され
る。(Embodiment 5) This embodiment is the same as Embodiment 4 except for the following configuration. The vertical electrodes form common electrodes, the number of which is 320, the horizontal electrodes form segment electrodes, the number of which is 480 × 3 (RGB), and the number of pixels is 320 × (480 × 3). . The common electrode is divided into right and left and driven at 1/160 duty.
【００５１】カラーフィルタ及び透明な領域のいずれを
も水平面に平行（図８では紙面に垂直な方向）にする
と、図８に示すように液晶セルへの入射光１０の多く
は、反射板で反射した後の復路に於いては、カラーフィ
ルタ１５を通過して表示装置使用者の目に届くようにな
り、コントラストが向上する。When both the color filter and the transparent area are parallel to the horizontal plane (the direction perpendicular to the plane of FIG. 8), most of the incident light 10 to the liquid crystal cell is reflected by the reflector as shown in FIG. On the return path after this, the light passes through the color filter 15 and reaches the eyes of the display device user, so that the contrast is improved.
【００５２】（実施例６）本実施例は、実施例１の構成
に加えて光源系２２が付設されている。(Embodiment 6) In this embodiment, a light source system 22 is additionally provided in addition to the configuration of the first embodiment.
【００５３】この光源系は図９に示すように透明体から
なり、その側方端部に光源２１を内在する。また、同時
に光源からの光を透明体上面では反射し下面では透過し
て、導光板４に導く性質を有する。この光源系２２を導
光板４の上に設置することにより、スイッチ２３の作用
により自動的に光源２１が点燈する。通常の明るさの環
境においては光源系２２のない状態で外光を液晶セル表
面に導光して用い、非常に暗い環境においてのみ光源を
利用して用いる。このようにすることでバッテリーが節
約できる。This light source system is made of a transparent material as shown in FIG. 9, and has a light source 21 at its side end. At the same time, the light from the light source is reflected on the upper surface of the transparent body and transmitted on the lower surface, and is guided to the light guide plate 4. By installing the light source system 22 on the light guide plate 4, the light source 21 is automatically turned on by the operation of the switch 23. In an environment of normal brightness, external light is guided to the surface of the liquid crystal cell without using the light source system 22, and the light source is used only in a very dark environment. This saves battery.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば外光をよ
り多く液晶パネルに入射させ、かつ液晶パネルからの反
射光をより多く使用者の方向へ戻すことで、明るくて認
知性の良い液晶表示装置を提供することができる。According to the liquid crystal display device of the present invention, more external light is incident on the liquid crystal panel, and more reflected light from the liquid crystal panel is returned to the user, so that the display is bright and has good recognizability. A liquid crystal display device can be provided.
【００５５】さらには、バッテリーの長寿命化も可能で
ある。Further, the life of the battery can be extended.
【図１】模式的に示した本発明の液晶表示装置の外観。FIG. 1 is an external view of a liquid crystal display device of the present invention schematically shown.
【図２】液晶セル上面に備えた導光板を拡大した側断面
図。FIG. 2 is an enlarged side sectional view of a light guide plate provided on the upper surface of a liquid crystal cell.
【図３】反射板を拡大した側断面図。FIG. 3 is an enlarged side sectional view of a reflection plate.
【図４】カラーフィルタを備えた実施例の液晶パネルの
模式正面図。FIG. 4 is a schematic front view of a liquid crystal panel of an embodiment including a color filter.
【図５】カラーフィルタを備えた実施例の液晶パネルの
模式側面図。FIG. 5 is a schematic side view of a liquid crystal panel of an embodiment including a color filter.
【図６】ノーマリオープン型液晶素子の印加電圧と明る
さの関係を示す特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between applied voltage and brightness of a normally open liquid crystal element.
【図７】ノーリマオープン型液晶素子の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a normally open liquid crystal element.
【図８】カラーフィルタを備えた別の実施例の模式側面
図。FIG. 8 is a schematic side view of another embodiment provided with a color filter.
【図９】補助光源を有する本発明の液晶表示装置の外
観。FIG. 9 is an external view of a liquid crystal display device of the present invention having an auxiliary light source.
１…液晶セル、２…駆動手段、３…液晶セルの面と水平
面がなす角、４…導光板（平板状透明体）、５…導光板
の面と水平面とのなす角、６…偏光板、６ａ…第１の偏
光板、６ｂ…第２の偏光板、７…反射板、７ａ…透明媒
体、８…液晶セルと導光板の連結部、９…外光、１０…
液晶セルへの入射光、１１…液晶セルからの出射光、１
２…光散乱性構造、１３…マイクロプリズム、１４…反
射光、１５…カラーフィルタ、１５ａ…第１の色のカラ
ーフィルタ、１５ｂ…第２の色のカラーフィルタ、１５
ｃ…第３の色のカラーフィルタ、１６…透明基板、１７
…透明電極、１８…液晶、１９…光、２０ａ，２０ｂ…
位相差板、２１…光源、２２…光源系、２３…スイッ
チ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal cell, 2 ... Driving means, 3 ... Angle formed between liquid crystal cell surface and horizontal plane, 4 ... Light guide plate (flat transparent body), 5 ... Angle formed between light guide plate surface and horizontal plane, 6 ... Polarizing plate Reference numeral 6a: First polarizing plate, 6b: Second polarizing plate, 7: Reflecting plate, 7a: Transparent medium, 8: Connection portion between liquid crystal cell and light guide plate, 9: External light, 10 ...
Light incident on the liquid crystal cell, 11... Light emitted from the liquid crystal cell, 1
2: light scattering structure, 13: micro prism, 14: reflected light, 15: color filter, 15a: color filter of first color, 15b: color filter of second color, 15
c: third color filter, 16: transparent substrate, 17
... Transparent electrode, 18 ... Liquid crystal, 19 ... Light, 20a, 20b ...
Phase plate, 21 light source, 22 light source system, 23 switch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 達久 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社 日立製作所 電子デバイス事業部内 (56)参考文献 特開 平４−356014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−50894（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−142578（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−274217（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−158034（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02F 1/1335 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Tatsuhisa Fujii 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Electronic Device Division, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-4-356014 (JP, A) JP-A-50 -50894 (JP, A) JP-A-56-142578 (JP, A) JP-A-4-274217 (JP, A) JP-A-5-158034 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) G02F 1/13357 G02F 1/1335
Claims (7)
基板上に備えた電極，前記基板間に挾持した液晶組成物
層，前記液晶組成物層の液晶分子の配向状態に応じて光
の透過或いは反射特性を変える偏光手段とを有する液晶
セル及び、前記液晶層を駆動する駆動手段とを備えた液
晶表示装置において、 前記液晶セルの面と水平面がなす角が４５度以上であ
り、 前記液晶セルの上面に導光板が備えられ、前記導光板の
面と水平面とのなす角が４５度未満であり、前記導光板の下面に、該 導光板へ入射した光を前記液晶
セル表面に伝搬するマイクロプリズムが備えられてお
り、 前記液晶セルの下側に反射板を有し、前記反射板が、前
記導光板を透過して伝搬し液晶セル表面に入射してきた
光を、主として前記液晶セル表面に垂直な方向に反射す
ることを特徴とする液晶表示装置。 1. A method according to claim 1, wherein at least one of the substrates is a transparent substrate, an electrode is provided on the substrate, a liquid crystal composition layer is sandwiched between the substrates, and light is transmitted according to the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition layer. Alternatively, in a liquid crystal display device including a liquid crystal cell having polarizing means for changing reflection characteristics and a driving means for driving the liquid crystal layer, an angle formed between a surface of the liquid crystal cell and a horizontal plane is 45 degrees or more, and the light guide plate is provided on the upper surface of the cell, the angle between the surface and the horizontal surface of the light guide plate is less than 45 degrees, the lower surface of the light guide plate, propagated through the light incident on the light guide plate to the liquid crystal cell surface Equipped with micro prism
A reflection plate below the liquid crystal cell, wherein the reflection plate is
Propagated through the light guide plate and entered the liquid crystal cell surface
Light is mainly reflected in a direction perpendicular to the liquid crystal cell surface.
A liquid crystal display device characterized in that:
が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の液
晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1 , wherein a transparent medium is filled between said liquid crystal cell and said reflection plate.
ちいずれか一つの表面に光散乱性を付与したことを特徴
とする請求項２に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 2 , wherein one of the surface of the light guide plate and the surface of the reflection plate has a light scattering property.
ーフィルタを備え、色が異なり、隣接する前記カラーフ
ィルタ間でありかつ前記基板間に光透過性の領域を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。4. The liquid crystal cell according to claim 1, wherein the liquid crystal cell includes two or more kinds of color filters having different colors, different colors, a light transmissive region between the adjacent color filters and between the substrates. The liquid crystal display device according to claim 1.
及び前記光透過性の領域のいずれもがストライプ状であ
ることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。5. The liquid crystal display device according to claim 4 , wherein each of the two or more kinds of color filters having different colors and the light-transmitting region are in a stripe shape.
基板上に備えた電極、上記基板間に挾持した液晶組成物
層、上記液晶組成物層の液晶分子の配向状態に応じて光
の透過或いは反射特性を変える偏光手段とを有する液晶
セル及び、前記液晶層を駆動する駆動手段とを備えた液
晶表示装置において、前記液晶セルの面と水平面がなす角が４５度以上であ
り、 前記液晶セルの上面に導光板が備えられ、前記導光板の
面と水平面とのなす角が４５度未満であり、 前 記導光板の更に上に光源を内在る光源系が備えられ、
前記光源が非点燈時には前記光源系が入射する光を前記
液晶セル表面に導光する構造を有し、前記光源が点燈す
る際には前記導光板の上面に前記光源系を乗せることで
前記光源からの光が前記液晶セル表面に導光される構造
を有することを特徴とする液晶表示装置。6. A pair of substrates, at least one of which is transparent, electrodes provided on the substrate, a liquid crystal composition layer sandwiched between the substrates, and light transmission depending on the orientation of liquid crystal molecules in the liquid crystal composition layer. Alternatively, in a liquid crystal display device including a liquid crystal cell having polarizing means for changing reflection characteristics and a driving means for driving the liquid crystal layer, an angle formed between a surface of the liquid crystal cell and a horizontal plane is 45 degrees or more.
Ri, top light guide plate provided in the liquid crystal cell, the light guide plate
It is an angle formed between the surface and the horizontal plane is less than 45 degrees, more light source system Ru inherent light source on the front Kishirube light plate is provided,
When the light source is not turned on, the light source system has a structure to guide the light incident thereon to the liquid crystal cell surface, and when the light source is turned on, the light source system is mounted on the upper surface of the light guide plate. A liquid crystal display device having a structure in which light from the light source is guided to the surface of the liquid crystal cell.
ことで自動的に前記光源が点燈するスイッチを有するこ
とを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。7. The liquid crystal display device according to claim 6 , further comprising a switch for automatically turning on said light source by placing a light-reflective plate on an upper surface of said light guide plate.
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