JP3331150B2 - 表示素子の照明方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、光の利用効率に優れて明
るい表示を達成できる表示素子の照明方法、及びその方
法による透過型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来、側面からの入射光を上下面の一方
より出射するようにした導光板からなる導光板型光源の
上に、両側に偏光板を有する液晶セルを配置してなり、
必要に応じ偏光板と液晶セルとの間に、液晶セルの複屈
折による光学特性を補償するための補償位相差板を配置
してなる透過型の液晶表示装置が知られていた。導光板
側の偏光板の透過軸等に基づく配置角度は、液晶の配向
方向に基づいて決定され、例えばＴＮ型液晶では通例４
５度又は−４５度である。

【０００３】しかしながら、導光板型光源より導光板側
の偏光板に入射した光の通例５０％以上が偏光板に吸収
され、その吸収ロスが大きくて光の利用効率に劣り、液
晶表示装置の表示の明るさの向上を阻む問題点があっ
た。光源の輝度を向上させて明るさの向上を図ることは
可能であるが、その場合には消費電力の向上を伴うこと
もさりながら、光源温度も上昇して偏光板等に光学歪が
発生しやすくなり、表示品位が低下しやすくなる。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、光利用効率の向上を図
ることにより、消費電力の向上を伴う光源輝度の向上化
の必要なく明るい表示を達成できる表示素子の照明方
法、及び表示の明るさに優れる透過型液晶表示装置の開
発を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明は、側面からの
非偏光な入射光を上下面の一方より部分偏光として出射
する導光板の光出射側に、直線偏光の振動面を変化さ
せ、かつ偏光分離機能を示さない偏光制御層を設けてそ
の偏光制御層を介し、透過型表示素子に設けた導光板側
の偏光板の透過軸に対する、導光板より出射した直線偏
光の振動面の平行度を高めてその直線偏光を前記偏光板
に入射させることを特徴とする表示素子の照明方法、及
びその方法を用いた液晶表示装置を提供するものであ
る。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、偏光板にその透過軸と
の平行度が高い直線偏光を入射させることができて、偏
光板による吸収ロスを抑制でき、偏光板透過率の増大で
従来と同じ光源を用いても液晶表示装置等の表示素子に
おける表示の明るさを向上させることができる。また従
来と同じ明るさとするときには、光源の輝度を低下でき
て消費電力を低減でき、携帯用パソナルコンピュータ等
の電池電源式の表示素子における電池寿命を向上させる
ことができる。

【０００７】前記の効果は、導光板よりの出射光を部分
偏光としたとき、その直線偏光には屈折率の異なる媒体
の界面に斜め入射した光のブルースター角等の入射角度
と反射条件の関係よりＳ偏光よりもＰ偏光を多く含み、
従ってそのＰ偏光の振動面を制御して偏光板を透過しや
すくすることにより光の利用効率を向上させうる如く、
導光板より出射した楕円偏光等も含む偏光の振動面や楕
円率等の偏光特性が偏光制御層を介し変換されて導光板
側の偏光板を透過しやすくなり、吸収ロスが抑制されて
透過率が向上することによるものと考えられる。

【０００８】

【発明の実施形態】 本発明の照明方法は、側面からの
非偏光な入射光を上下面の一方より部分偏光として出射
する導光板の光出射側に、直線偏光の振動面を変化さ
せ、かつ偏光分離機能を示さない偏光制御層を設けてそ
の偏光制御層を介し、透過型表示素子に設けた導光板側
の偏光板の透過軸に対する、導光板より出射した直線偏
光の振動面の平行度を高めてその直線偏光を前記偏光板
に入射させるものである。

【０００９】 前記した表示素子の照明方法の実施は、
例えば側面からの非偏光な入射光を上下面の一方より部
分偏光として出射する導光板の光出射側に偏光分離機能
を示さない位相差板を配置し、その位相差板の上側に偏
光板を介して透過型表示素子を配置すると共に、前記位
相差板の配置に際してその光学軸を導光板の入射側面に
対する面内法線と、導光板側の偏光板の透過軸とがなす
角の中間に位置させることにより行うことができる。

【００１０】図１に前記照明方法を実施した液晶表示装
置を例示した。１が導光板、２が位相差板、３が導光板
側の偏光板、４が透過型の液晶セルであり、位相差板２
は、その光学軸が導光板１の入射側面に対する面内法線
と、導光板側の偏光板３の透過軸とがなす角の中間に位
置するように配置されている。なお図中の１１は光源、
１２は反射層、３１は視認側の偏光板である。

【００１１】また図２に前記の照明方法を実施した他の
液晶表示装置を例示した。これは、光出射側にプリズム
アレイ層５を有する導光板１を用いたものである。この
場合には位相差板２はプリズムアレイ層５の上側に、そ
の光学軸がプリズムアレイ層５のプリズム頂点の稜線に
対する平面方向の垂直線と、導光板側の偏光板３の透過
軸とがなす角の中間に位置する状態に配置されている。

【００１２】前記に例示の液晶表示装置では、導光板１
がその側面に配置した光源１１からの入射光を底面等を
介し上面より出射し、その出射光がプリズムアレイ層５
がある場合にはそれを透過して位相差板２に入射した
後、偏光板３、液晶セル４、視認側偏光板３１に順次入
射して、その偏光板３１より表示光が出射される。

【００１３】従って上記した図１、図２の実施例は、直
線偏光の振動面を変化させる偏光制御層として位相差板
２を用いたものである。これによれば、導光板１又はプ
リズムアレイ層５より出射した光の内の直線偏光の振動
面が、偏光制御層としての位相差板２を透過する際に変
換され、その位相差板の光学軸の配置角度を前記中間と
したので位相差板より出射する際には、導光板側の偏光
板３の透過軸と平行度の高い振動面を有する直線偏光と
なり、それにより導光板側の偏光板３による吸収ロスが
抑制されて透過率が増大し、透過型液晶表示装置の輝度
が向上する。

【００１４】 前記の如く、本発明における直線偏光の
振動面を変化させる偏光制御層は、導光板又はプリズム
アレイ層より出射した光の偏光状態を制御して、導光板
側の偏光板を吸収ロスなく透過しやすい光に変換するこ
とを目的とする。従って偏光制御層としては、例えば位
相差板や旋光子の如く直線偏光の振動面を変化させうる
適宜な偏光分離機能を示さない光学素子を用いうる。

【００１５】ちなみに図３、図４に、旋光子７を用いて
本発明の照明方法を実施した液晶表示装置を例示した。
図３に例示の液晶表示装置では、上記の位相差板２に代
わる旋光子７が導光板６の上側に配置されており、その
旋光子として、導光板６の入射側面に対する面内法線
と、導光板側の偏光板３の透過軸がなす角度に対し、波
長５５０nmの光に基づき±１０度の範囲の旋光角を示す
ものが用いられている。

【００１６】一方、図４に例示の液晶表示装置では、光
出射側にプリズムアレイ層５を有する導光板６を用いて
おり、この場合にはその旋光子７として、プリズムアレ
イ層におけるプリズム頂点の稜線に対する平面方向の垂
直線と、導光板側の偏光板の透過軸がなす角度に対し
て、波長５５０nmの光に基づき±１０度の範囲の旋光角
を示すものが用いられている。

【００１７】前記図３、図４に例示の液晶表示装置で
は、導光板６がその側面に配置した光源１１からの入射
光を底面等を介し上面より出射し、その出射光がプリズ
ムアレイ層５がある場合にはそれを透過して旋光子７に
入射した後、偏光板３、液晶セル４、視認側偏光板３１
に順次入射して、その偏光板３１より表示光が出射され
る。

【００１８】前記においては、導光板６又はプリズムア
レイ層５より出射した光の内の直線偏光の振動面が、偏
光制御層としての旋光子７を透過する際に変換され、そ
の旋光子として所定の旋光角を示すものを用いたことよ
り旋光子より出射する際には、導光板側の偏光板３の透
過軸と平行度の高い振動面を有する直線偏光となり、そ
れにより導光板側の偏光板３による吸収ロスが抑制され
て透過率が増大し、透過型液晶表示装置の輝度が向上す
る。

【００１９】なお上記では、直線偏光に基づく輝度の向
上作用を説明したが、偏光制御層による位相差等の光学
特性の変化は、直線偏光以外の光にも及ぶことより、本
発明による液晶表示装置の輝度向上作用には、直線偏光
以外の光も偏光制御層を介して偏光板を透過しやすい光
に変換されて輝度向上に寄与していると考えられる。

【００２０】本発明の照明方法は、透過型液晶セルの如
く偏光板を介し直線偏光を入射させて表示目的を達成す
る適宜な表示素子に適用でき、就中、透過型液晶表示装
置に好ましく適用することができる。透過型の液晶表示
装置は一般に、偏光板と透過型液晶セルとバックライ
ト、及び必要に応じてのプリズムシート等からなるプリ
ズムアレイ層や拡散板、補償用位相差板等の構成部品を
適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成さ
れる。本発明においては、バックライトとして側面から
の入射光を上下面の一方より出射する導光板を用い、そ
の導光板又は導光板上のプリズムアレイ層と導光板側の
偏光板との間に所定の偏光制御層を設ける点を除いて特
に限定はなく、従来に準じて液晶表示装置を形成しう
る。

【００２１】 導光板としては、図例の如く底面に必要
に応じ反射層１２，６１を有して、側面からの非偏光な
入射光を上下面の一方より部分偏光として出射するよう
にした適宜なものを用いることができ、光を吸収なく効
率的に出射するものが好ましく用いられる。（冷，熱）
陰極管等の線状光源や発光ダイオード等の光源を導光板
の側面に配置し、従って導光板の側面より非偏光な光を
入射させて、その導光板に導光板内を伝送される光を拡
散や反射、回折や干渉等により板の片面側に出射するよ
うにした、従来の透過型液晶表示装置で公知の導光板な
どはその例である。

【００２２】ちなみに内部の伝送光を片面側に出射する
ようにした一般的な導光板としては、透明又は半透明の
樹脂板の光出射面又はその底面にドット状やストライプ
状等の拡散体を設けたものや、樹脂板の底面に凹凸構
造、特に微細プリズムの配列構造を設けたものなどがあ
げられる。本発明にては、偏りの大きい光を出射する導
光板が有利に用いうる。

【００２３】なお導光板の底面に必要に応じて設けられ
る反射層は、伝送光の反射や漏光防止などを目的とし、
凹凸面等で代表される拡散反射層、アルミニウムや銀等
の蒸着層、それを設けた樹脂板や金属箔等からなる金属
面で代表される鏡面反射層などの適宜な反射層として形
成してよい。反射層は、導光板底面への塗布層や塗工
層、あるいは反射板などの適宜な形態で設けてよい。

【００２４】導光板の上に必要に応じて配置するプリズ
ムアレイ層は、導光板より出射した光の進路方向を制御
して、液晶表示装置の視認に有利な導光板に垂直ないし
垂直に近い状態で出射する光の増量を目的とする。プリ
ズムアレイ層は、導光板の光出射面を微細プリズムの配
列構造に成形する方式等により導光板の形態として付与
することもできるし、プリズムシート等の付設方式によ
り導光板とは別体のものとして付与することもできる。

【００２５】導光板上に配置するプリズムアレイ層のア
レイ配列方向は、任意であり通例、導光板の入射側面に
平行か垂直な方向とされる。本発明において導光板上に
プリズムアレイ層がある場合、偏光制御層の配置角度や
旋光角は、上記したように導光板ではなく、プリズムア
レイ層におけるプリズム頂点の稜線方向に基づいて決定
される。

【００２６】導光板の形成に際しては、発光を均一化す
るための拡散板や光源からの出射光を導光板の側面に導
くための光源ホルダなどの適宜な補助手段を必要に応じ
所定位置に１層又は２層以上配置して適宜な組合せ体と
することができる。なお、拡散板の配置位置は、導光板
と偏光制御層の間、導光板上にプリズムアレイ層がある
場合には導光板とプリズムアレイ層の間が一般的である
が、これに限定されない。

【００２７】偏光制御層としての位相差板は、入射した
偏光の楕円率や方位角等の偏光特性を変換するためのも
のである。方位角の変換は、入射偏光の偏光軸と位相差
板の光学軸がなす角をξとしたとき、位相差板による位
相差に応じて２ξの範囲で行うことができる。ちなみに
直線偏光では、１／２波長の位相差を与えたとき偏光軸
の角度変化が最大となり、出射光の楕円率等の偏光状態
の変化もなしに振動面の方位角のみを変化させることが
できる。

【００２８】従って光伝送の主流方向、すなわち導光板
では入射側面に対する面内法線方向、プリズムアレイ層
ではプリズム頂点の稜線に対するプリズムアレイ層平面
に平行な垂直方向と、導光板側の偏光板の透過軸とがな
す角の中間、就中、中央部に光学軸が位置するように位
相差板を配置し、その位相差板を介して偏光の方位角を
導光板側の偏光板の透過軸と可及的に平行となるように
変換することにより、偏光板による吸収ロスを低減でき
て透過率を高めることができる。ちなみに直線偏光の振
動面と偏光板の透過軸がなす角をφ、入射光の強度をＩ
₀、平行位透過率をＨ₀としたとき出射光の強度（Ｉ）は
Ｍａｌｕｓの法則によりＩ＝Ｉ₀Ｈ₀cos²φで求めること
ができる。

【００２９】 偏光制御層を形成する位相差板には、適
宜な位相差を付与する偏光分離機能を示さないものを用
いることができ、特に限定はない。導光板又はプリズム
アレイ層より出射した光は、自然光に直線偏光が混合し
た部分偏光としての特性を示すことからその偏光特性の
解消を防止する点より、すなわちかかる偏光特性を有効
利用する点より、ｍλ＋λ／２（ただしｍは任意な整
数、λは波長）の位相差を与える位相差板が好ましい。

【００３０】また前記のｍが増えると波長分散により前
記の式に適合しない波長範囲が増大して前記の偏光特性
を解消する波長光が増えることより、ｍは０であること
が好ましい。従って広い波長域でλ／２ないしその近傍
の位相差を示す位相差板が好ましく、液晶表示装置の視
認光が可視光である点より、４００〜７００nm、就中５
００〜５８０mmの波長域でλ／２ないしその近傍の位相
差を示す位相差板、特に波長５５０nmの光に基づき２０
０〜３００nmの位相差を示す位相差板が好ましい。

【００３１】位相差板の光学軸に基づく配置角度は、そ
の位相差等に応じて適宜に決定しうる。輝度向上等の点
よりは、位相差板の光学軸の角度をθ_R、導光板の入射
側面に対する面内法線の角度をθ_L、プリズムアレイ層
のプリズム頂点の稜線方向の角度をθ_T、導光板側の偏
光板の透過軸の角度をθ_Pとしたとき、式：θ＝（θ_L＋
θ_P）／２又は（θ_T＋θ_P）／２で定義されるθに対し
て、θ_Rが±５度の範囲にあることが好ましい。

【００３２】特に位相差板がλ／２の位相差を与える場
合には、上記したように導光板の入射側面に対する面内
法線方向、プリズムアレイ層を設けた導光板ではそのプ
リズム頂点の稜線に対する平面方向の垂直方向と、導光
板側の偏光板の透過軸とがなす角の中央部（真中）に光
学軸を位置させた配置が輝度の向上等の点より好まし
い。

【００３３】また前記において、位相差板の配置角度を
決定する光学軸は、斜め透過光の有効利用などの点より
進相軸とすることが好ましい。遅相軸では、斜め透過光
に対する位相差板の光学軸変化と偏光板の偏光軸変化の
方向が逆転して斜め透過光、従って液晶表示装置を斜め
から視認する場合の視認光の偏光板透過率が低下する場
合がある。

【００３４】位相差板の光学軸変化量と偏光板の偏光軸
変化量の均等化をはかって透過率を増大させる点、特に
前記した斜め透過光の透過率も増大させる点よりは式：
Ｎ_z＝（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）で定義されるＮ_zに基
づき、０≦Ｎ_z≦３を満足する位相差板が好ましい。な
おｎ_x、ｎ_yは、位相差板の面内屈折率（ただしｎ_x≧
ｎ_y）、ｎ_zは厚さ方向の屈折率である。Ｎ_zが前記範囲
外では、斜め透過光の透過率増大効果に乏しい。

【００３５】偏光制御層を形成する位相差板は、位相差
の制御などを目的に１層又は２層以上の位相差層からな
っていてよい。位相差が相違する２層以上の位相差層の
重畳、あるいは位相差が同じの又は相違する位相差層の
光学軸を交差させた重畳は、目的の偏光特性に変換する
波長域の拡大に有効である。

【００３６】位相差板、ないしそれを形成する位相差層
には、複屈折性を示す適宜なものを用いうる。ちなみに
その例としては、高分子フィルムを一軸や二軸等で適宜
に延伸処理してなるフィルムや、液晶ポリマーフィルム
等からなる位相差フィルムなどがあげられる。前記高分
子フィルムの例としては、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニ
ルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、酢酸セ
ルロース系ポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリアリレー
ト、ポリアミドの如き適宜な透明プラスチックからなる
フィルムなどがあげられる。

【００３７】位相差板は、一般にその材質に特有の波長
分散を示し、通例、短波長側の光ほど大きい位相差とな
るが、本発明にては波長分散の低い位相差板、就中、逆
分散を示す位相差板が好ましい。

【００３８】偏光制御層としての旋光子は、その旋光性
を利用して入射した偏光の方位角等の偏光特性を変換す
るためのものであり、位相差の影響が発生しないピッチ
とした場合には、偏光の状態変化なしに方位角のみを回
転させて変換することができる。旋光子による方位角の
変換は、旋光角θとして表すことができ、その偏光軸の
回転方向を正方向として入射偏光の偏光軸と導光板側偏
光板の透過軸がなす角をηとしたとき、ｎ・１８０度＜
θ＜ｎ・１８０度＋２η（ただしｎは任意な整数）を満
足する旋光角を示す旋光子が用いうる。輝度の向上等の
点よりは、θ＝ｎ・１８０度＋ηの旋光角を示す旋光子
が好ましい。また波長分散の抑制の点よりは、ｎの小さ
いもの、就中０のものが好ましい。

【００３９】液晶表示装置の形成には、輝度向上の点な
どより、導光板の入射側面に対する面内法線、又はプリ
ズムアレイ層を配置した導光板ではそのプリズムアレイ
層におけるプリズム頂点の稜線に対する平面方向の垂直
線と、導光板側の偏光板の透過軸がなす角度に対して、
波長５５０nmの光に基づき±１０度の範囲の旋光角を示
す旋光子が好ましく用いられる。

【００４０】 旋光子は、旋光性を示す適宜な材質から
なる偏光分離機能を示さないものであってよい。その例
としては、低分子量液晶や高分子量液晶、あるいはそれ
らを組合せたものなどがあげられる。旋光性等の点より
好ましい液晶は、ツイストネマック構造を示すものであ
る。

【００４１】液晶からなる旋光子は、例えば低分子液晶
層をフィルム等の透明基材で挾持したセル形態、高分子
量液晶ないし液晶ポリマーからなる層を透明基材で支持
した形態、液晶ポリマーのフィルムからなる形態、それ
らの形態物を適宜な組合せで重畳した形態などの適宜な
形態で得ることができる。液晶ポリマーフイルムは、例
えば剥離コートを設けた基材上に液晶ポリマー層を形成
してそれを基材より剥離する方式などにより得ることが
できる。

【００４２】前記の透明基材としては、例えばトリアセ
チルセルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドや
ポリアリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポ
リスルホンやポリエーテルスルホン、エポキシ系樹脂の
如きプラスチックからなるフイルム、あるいはガラス板
などの適宜なものを用いうる。

【００４３】液晶層の形成は、従来の配向処理に準じた
方法で行いうる。ちなみにその例としては、基材上にポ
リイミドやポリビニルアルコール等の膜を形成してレー
ヨン布等でラビング処理したものや、ＳｉＯ₂の斜方蒸
着層等からなる適宜な配向膜の上に液晶を展開する方式
などがあげられる。展開は、バーコーターやスピナー、
ロールコーター、グラビア印刷方式などの適宜な塗工機
にて行うことができる。

【００４４】なお高分子液晶ないし液晶ポリマーの場合
には、配向膜上に液晶を展開したのちガラス転移温度以
上、等方相転移温度未満に加熱して液晶を配向させ、そ
れをガラス転移温度未満に冷却してガラス状態とし、当
該配向が固定化された固化層を形成する方式などがあげ
られる。

【００４５】高分子液晶ないし液晶ポリマーの展開は、
加熱溶融方式や溶剤による溶液として行うことができ
る。その溶剤としては、例えば塩化メチレンやシクロヘ
キサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタン、
Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの適宜
なものを用いうる。展開に際しては、必要に応じ配向膜
を介した液晶層の重畳方式なども採ることができる。

【００４６】透過型液晶セル等の表示素子の導光板側、
及び必要に応じて視認側に配置される偏光板としては、
適宜なものを用いてよく特に限定はない。一般には、偏
光フィルムからなるものが用いられる。その例として
は、ポリビニルアルコール系や部分ホルマール化ポリビ
ニルアルコール系、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部
分ケン化物の如き親水性高分子のフィルムにヨウ素及び
／又は二色性染料を吸着させて延伸したもの、ポリビニ
ルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処
理物の如きポリエン配向フィルムなどがあげられる。

【００４７】就中、偏光度等の点より親水性高分子フィ
ルムにヨウ素及び／又は二色性染料を吸着させたものが
好ましく用いうる。偏光フィルムの厚さは通例５〜８０
μmであるが、これに限定されない。用いる偏光板は、
偏光フィルムの片面又は両面を透明保護層等で被覆した
ものなどであってもよい。またその透明保護層は、微粒
子の付着や含有で表面に微細凹凸構造を有するものであ
ってもよい。

【００４８】前記の微粒子には、例えば平均粒径が０．
０１〜５０μm、就中０．１〜２０μm、特に０．２〜１
０μmのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸
化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモ
ン等の導電性のこともある無機系微粒子や、架橋又は未
架橋ポリマー等の有機系微粒子などの適宜なものを用い
うる。

【００４９】液晶表示装置は、各構成部品を所定の配置
状態で組立てることにより形成しうるが、その組立て順
序等については特に限定はなく、例えば構成部品単位で
の組立て方式や、複数の構成部品を予め積層したものを
単位とした組立て方式などの適宜な方式で形成すること
ができる。

【００５０】また液晶表示装置を形成する各構成部品
は、単に重ね置いて分離容易な状態にあってもよいし、
接着層を介して接着一体化されていてもよい。偏光制御
層としての位相差板や旋光子と導光板側の偏光板の如く
光学軸の配置角度が問題となる場合などには、ズレ等を
防止するために接着一体化することが好ましい。

【００５１】また位相差板や導光板等の構成部品が複数
の分離素材で形成される場合にも、予め接着一体物とし
て形成することもできる。なお接着層を介した接着一体
化は、各界面での反射ロスの防止、界面への異物侵入の
防止等による表示品位の低下予防などの点でも有効であ
る。

【００５２】前記の接着層としては、適宜なものを用い
うる。接着処理の簡便性などの点よりは、粘着層が好ま
しい。粘着層の形成には、例えばアクリル系重合体やシ
リコーン系ポリマー、ポリエステルやポリウレタン、ポ
リエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリマーを用いてな
る粘着剤を用いうる。反射ロスの防止の点よりは、屈折
率が接着対象の中間値であるものが好ましい。

【００５３】本発明の透過型液晶表示装置における液晶
セルは、例えばツイストネマチック液晶やスーパーツイ
ストネマチック液晶、非ツイスト系の液晶や二色性物質
を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶、あるいは
強誘電性液晶などの適宜な液晶を用いた透過型のもので
あってよく、液晶の駆動方式も適宜なものであってよ
い。

【００５４】液晶表示装置の形成に際しては、上記した
如く例えばプリズムシート等からなるプリズムアレイ
層、視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチグレア
層、反射防止膜や保護層や保護板、あるいは液晶セルと
視認側又は／及びバックライト側の偏光板の間に設ける
補償位相差板などの適宜な光学素子の１層又は２層以上
を適宜な位置に配置することができる。

【００５５】前記したプリズムアレイ層は、光の出射方
向の制御を目的とするものであるから、視認側の偏光板
の上面などの適宜な位置にも配置しうる。なお２層以上
のプリズムアレイ層を配置する場合には、アレイの配列
が上下の層で直交等の交差状態となるようにすることが
出射方向の平準化などの点より好ましい。

【００５６】また拡散板は、光を拡散して輝度の均質化
や光放射方向の拡大等を目的とするものであるから上記
した導光板の上面や、視認側偏光板の上面などの適宜な
位置に１層又は２層以上を配置しうる。拡散板として
は、偏光板の透明保護層で例示した微細凹凸構造等の適
宜な方式による拡散構造を有する透明フィルムなどの適
宜なものを用いることができ、公知の拡散板のいずれも
用いうる。また補償用位相差板は、液晶セル等による複
屈折性を補償して表示の着色化防止などを目的とし、上
記の位相差板に準じて延伸フィルムなどとして得ること
ができる。

【００５７】なお本発明においては、液晶表示装置等の
表示装置を形成する位相差板や旋光子、偏光板や導光板
やプリズムフレイ層、あるいはその他の拡散板や粘着層
等の形成部品を、例えばサリチル酸エステル系化合物、
ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合
物、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。

【００５８】

【実施例】

実施例１ 裏面にＡｌ蒸着層からなる反射層を設けたポリメチルメ
タクリレートからなる厚さ５mmの導光板の側面に直径４
mmの冷陰極管を配置し、アルミニウム蒸着フィルムにて
その導光板の側面と冷陰極管を包囲した後、導光板の上
面に厚さ２０μmのアクリル系粘着層を介してポリカー
ボネートからなる位相差２６５nm、Ｎ_z約１．０の位相
差板を接着し、その上に厚さ２０μmのアクリル系粘着
層を介して両面に偏光板が接着したＴＮ型液晶セルを接
着して液晶表示装置を得た。

【００５９】なお前記の位相差板は、導光板側の偏光板
の透過軸が導光板の入射側面の面内法線に対し４５度で
配置されているため、その進相軸が当該面内法線に対し
２２．５度の角度となるように配置した。またＴＮ型液
晶セルは、両面の偏光板の透過軸が直交したノーマリー
ホワイトタイプのものである。

【００６０】実施例２ 位相差が２１０nmで、Ｎ_zが約１．０の位相差板を用い
たほかは、実施例１に準じて液晶表示装置を得た。

【００６１】実施例３ 位相差板を遅相軸（延伸軸）に基づいて配置したほか
は、実施例１に準じて液晶表示装置を得た。

【００６２】実施例４ 導光板と位相差板の間にプリズムシートをプリズム頂点
の稜線が導光板の入射側面方向と平行となるように配置
し、かつ位相差板を遅相軸に基づいて配置したほかは、
実施例１に準じて液晶表示装置を得た。

【００６３】実施例５ 位相差が２６５nmで、Ｎ_zが約２．５の位相差板を用い
たほかは、実施例４に準じて液晶表示装置を得た。

【００６４】実施例６ 位相差板に代えて、ＴＮ（ツイストネマチック）構造の
液晶ポリマーフィルムからなる旋光角が２２．５度の旋
光子を用いたほかは、実施例１に準じて液晶表示装置を
得た。

【００６５】実施例７ 位相差板に代えて、ＴＮ（ツイストネマチック）構造の
液晶ポリマーフィルムからなる旋光角が２２．５度の旋
光子を用いたほかは、実施例４に準じて液晶表示装置を
得た。

【００６６】比較例１ 位相差板を配置しないほかは実施例１に準じて液晶表示
装置を得た。

【００６７】比較例２ 位相差板を配置しないほかは実施例４に準じて液晶表示
装置を得た。

【００６８】参考試験 実施例に準じた導光板からなる光源の上に偏光板を、そ
の透過軸が導光板の入射側面の面内法線方向（主導光方
向）、プリズムシートを有する場合にはプリズム頂点の
稜線方向（プリズム方向）又はそれらに直交する方向と
なるように配置して導光板中央部でのバックライト点灯
時における正面（画面垂直方向）輝度を調べた。測定
は、色差計（ミノルタ社製、ＣＳ−１００）にて暗室中
で行った。

【００６９】前記の結果を表１に示した。

【表１】

【００７０】表１より、偏光板の透過軸の配置角度で正
面輝度が相違し、プリズムシートが無い場合には主導光
方向（入射側面の面内法線方向）が、有る場合にはプリ
ズム方向（プリズム頂点の稜線方向）に直交する方向が
それらの垂直方向よりも輝度が高く、その方向に偏光板
透過率に基づく光の偏りの有ることがわかる。かかる偏
りは、導光板の出射面の全面で確認された。

【００７１】評価試験 実施例、比較例で得た液晶表示装置の視認側におけるバ
ックライト点灯時の非選択状態における正面と上斜め４
５度方向の輝度を調べた。その結果を表２に示した。

【００７２】

【表２】

【００７３】表２より、プリズムシートが無い場合には
比較例１に対して実施例１，３，６では約１２％、実施
例２では約９％、正面輝度が向上していることがわか
り、プリズムシートが有る場合には比較例２に対して実
施例４，７では約１８％、実施例５では約１５％、正面
輝度が向上していることがわかる。また実施例１と３、
及び４と５の対比より、斜め透過光に対しては、位相差
板を進相軸に基づいて配置することが輝度向上の点より
有利であることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置例の断面図

【図２】他の液晶表示装置例の断面図

【図３】さらに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

【符号の説明】

１，６：導光板 １１：光源 １２，６１：反射層 ２：位相差板 ３，３１：偏光板 ４：液晶セル ５：プリズムアレイ層 ７：旋光子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−271837（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−73083（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−105929（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−133810（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−127507（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−146092（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／17631（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357 F21V 8/00 G02F 1/1335 G02F 1/13363

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面からの非偏光な入射光を上下面の一
   方より部分偏光として出射する導光板の光出射側に、直
   線偏光の振動面を変化させ、かつ偏光分離機能を示さな
   い偏光制御層を設けてその偏光制御層を介し、透過型表
   示素子に設けた導光板側の偏光板の透過軸に対する、導
   光板より出射した直線偏光の振動面の平行度を高めてそ
   の直線偏光を前記偏光板に入射させることを特徴とする
   表示素子の照明方法。
2. 【請求項２】 側面からの非偏光な入射光を上下面の一
   方より部分偏光として出射する導光板、その光出射側に
   配置され、かつ偏光分離機能を示さない位相差板、その
   位相差板の上側に偏光板を介して配置された透過型液晶
   セルを少なくとも有してなり、前記の位相差板が導光板
   の入射側面に対する面内法線と、導光板側の偏光板の透
   過軸とがなす角の中間に光学軸が位置するように配置さ
   れていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 側面からの非偏光な入射光を上下面の一
   方より部分偏光として出射し、その光出射側にプリズム
   アレイ層を有する導光板、そのプリズムアレイ層の上側
   に配置され、かつ偏光分離機能を示さない位相差板、そ
   の位相差板の上側に偏光板を介して配置された透過型液
   晶セルを少なくとも有してなり、前記の位相差板がプリ
   ズムアレイ層におけるプリズム頂点の稜線に対する平面
   方向の垂直線と、導光板側の偏光板の透過軸とがなす角
   の中間に光学軸が位置するように配置されていることを
   特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、位相差板の光
   学軸の角度をθ_R、導光板の入射側面に対する面内法線
   の角度をθ_L、プリズムアレイ層のプリズム頂点の稜線
   方向の角度をθ_T、導光板側の偏光板の透過軸の角度を
   θ_Pとしたとき、式：θ＝（θ_L＋θ_P）／２又は（θ_T＋
   θ_P）／２で定義されるθに対してθ_Rが±５度の範囲に
   ある液晶表示装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜４において、位相差板の位相
   差が波長５５０nmの光に基づき２００〜３００nmである
   液晶表示装置。
6. 【請求項６】 請求項２〜５において、位相差板の配置
   角度を決定する光学軸が進相軸である液晶表示装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜６において、位相差板がその
   面内屈折率をｎ_x、ｎ_y（ただしｎ_x≧ｎ_y）、厚さ方向の
   屈折率をｎ_zとしたとき、式：Ｎ_z＝（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ
   _x−ｎ_y）で定義されるＮ_zに基づき、０≦Ｎ_z≦３を満足
   するものである液晶表示装置。
8. 【請求項８】 側面からの非偏光な入射光を上下面の一
   方より部分偏光として出射する導光板、その光出射側に
   配置され、かつ偏光分離機能を示さない旋光子、その旋
   光子の上側に偏光板を介して配置された透過型液晶セル
   を少なくとも有してなり、前記の旋光子が導光板の入射
   側面に対する面内法線と、導光板側の偏光板の透過軸が
   なす角度に対して、波長５５０nmの光に基づき±１０度
   の範囲の旋光角を示すものであることを特徴とする液晶
   表示装置。
9. 【請求項９】 側面からの非偏光な入射光を上下面の一
   方より部分偏光として出射し、その光出射側にプリズム
   アレイ層を有する導光板、そのプリズムアレイ層の上側
   に配置され、かつ偏光分離機能を示さない旋光子、その
   旋光子の上側に偏光板を介して配置された透過型液晶セ
   ルを少なくとも有してなり、前記の旋光子がプリズムア
   レイ層におけるプリズム頂点の稜線に対する平面方向の
   垂直線と、導光板側の偏光板の透過軸がなす角度に対し
   て、波長５５０nmの光に基づき±１０度の範囲の旋光角
   を示すものであることを特徴とする液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 請求項２〜９において、位相差板又は
    旋光子が導光板側の偏光板と接着一体化されてなる液晶
    表示装置。