JP3381133B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
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- G02F1/1336—Illuminating devices
- G02F1/133616—Front illuminating devices
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- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。特に、反射型ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）におけ
る照明方式及びその構成に関する。
する。特に、反射型ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）におけ
る照明方式及びその構成に関する。
【０００２】
（第１の従来例）例えばＰＣ−ＧＨモード（コレステリ
ック・ネマチック相転移型ゲストホストモード）の液晶
表示装置は、反射型の液晶表示パネルを備え、太陽光あ
るいは室内光を利用しており、特殊な光源を必要としな
いので、構造も簡単で、安価なことから、従来より携帯
機器の表示用などとして多用されている。
ック・ネマチック相転移型ゲストホストモード）の液晶
表示装置は、反射型の液晶表示パネルを備え、太陽光あ
るいは室内光を利用しており、特殊な光源を必要としな
いので、構造も簡単で、安価なことから、従来より携帯
機器の表示用などとして多用されている。
【０００３】液晶表示パネルの構成は、図１に示すよう
に、対向する上下一対のガラス基板１、２の間に、画素
構造が形成されたものとなっている。各画素は、下側の
ガラス基板２の上面に形成された金属電極（反射板）３
と、その上に封入された液晶４と、液晶４の上方を覆う
透明電極５と、上側のガラス基板１の底面に形成された
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ６と、
によって構成されており、各金属電極３とＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各カラーフィルタ６とが位置を合わ
せて対向配置されている。
に、対向する上下一対のガラス基板１、２の間に、画素
構造が形成されたものとなっている。各画素は、下側の
ガラス基板２の上面に形成された金属電極（反射板）３
と、その上に封入された液晶４と、液晶４の上方を覆う
透明電極５と、上側のガラス基板１の底面に形成された
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタ６と、
によって構成されており、各金属電極３とＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各カラーフィルタ６とが位置を合わ
せて対向配置されている。
【０００４】しかして、光入射側（ガラス基板１側）か
ら入射した周囲光（太陽光あるいは室内光）は、各画素
のカラーフィルタ６及び透明電極５を透過する。電圧を
印加（信号オン）されている透明電極５と金属電極３の
間では、液晶４が配向して透明になっているから、カラ
ーフィルタ６を透過して着色された周囲光が液晶４を透
過し、金属電極３で反射し、再び液晶４を透過してガラ
ス基板１の外側へ出射され、画素が明るくなる。これに
対し、電圧を印加されていない（信号オフ）両電極５，
３間では、液晶４が配向していないから、ガラス基板１
側から入射した光は液晶４に吸収されて液晶表示パネル
の外に出ず、画素は暗くなる。このようして各画素から
ガラス基板１外側へ出射された光を直接見ることによっ
て、カラー画像を視認できるようになっている。
ら入射した周囲光（太陽光あるいは室内光）は、各画素
のカラーフィルタ６及び透明電極５を透過する。電圧を
印加（信号オン）されている透明電極５と金属電極３の
間では、液晶４が配向して透明になっているから、カラ
ーフィルタ６を透過して着色された周囲光が液晶４を透
過し、金属電極３で反射し、再び液晶４を透過してガラ
ス基板１の外側へ出射され、画素が明るくなる。これに
対し、電圧を印加されていない（信号オフ）両電極５，
３間では、液晶４が配向していないから、ガラス基板１
側から入射した光は液晶４に吸収されて液晶表示パネル
の外に出ず、画素は暗くなる。このようして各画素から
ガラス基板１外側へ出射された光を直接見ることによっ
て、カラー画像を視認できるようになっている。
【０００５】（光源を備えた反射型液晶表示装置の従来
例）上記のような反射型の液晶表示装置は、光源として
周囲光を利用しているので、充分な周囲光を得られない
ような暗い場所での視認が困難である。
例）上記のような反射型の液晶表示装置は、光源として
周囲光を利用しているので、充分な周囲光を得られない
ような暗い場所での視認が困難である。
【０００６】そこで、反射型の液晶表示パネルの斜め側
方に光源を配置し、必要に応じて光源の光によって液晶
表示パネルの表示面を照射し、暗い場所における反射型
液晶表示装置の視認性を高める工夫をしたものも提案さ
れている（図示せず）。
方に光源を配置し、必要に応じて光源の光によって液晶
表示パネルの表示面を照射し、暗い場所における反射型
液晶表示装置の視認性を高める工夫をしたものも提案さ
れている（図示せず）。
【０００７】しかしながら、光源を備えた反射型の液晶
表示装置は、光源に近い画素ほど明るく照されるので、
表示面全体における明るさの均一性という点で不十分で
あり、特に、表示面が大きくなると、明るさを均一にす
ることは困難であるという問題があった。
表示装置は、光源に近い画素ほど明るく照されるので、
表示面全体における明るさの均一性という点で不十分で
あり、特に、表示面が大きくなると、明るさを均一にす
ることは困難であるという問題があった。
【０００８】また、反射型の液晶表示パネルの金属電極
として半透光性を有する電極材料（ハーフミラー電極）
を用いて液晶表示パネルの背面にバックライトを配置
し、バックライトから出射された光を金属電極に透過さ
せることによって液晶表示パネルを照明するようにした
ものがある（図示せず）。
として半透光性を有する電極材料（ハーフミラー電極）
を用いて液晶表示パネルの背面にバックライトを配置
し、バックライトから出射された光を金属電極に透過さ
せることによって液晶表示パネルを照明するようにした
ものがある（図示せず）。
【０００９】しかし、このようなバックライトを備えた
液晶表示装置では、透明電極の透過率が非常に低いた
め、十分な明るさを得ることができず、液晶表示装置の
表示面が暗かった。
液晶表示装置では、透明電極の透過率が非常に低いた
め、十分な明るさを得ることができず、液晶表示装置の
表示面が暗かった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、いわゆる反射型の液晶表示パネルを用いた液晶
表示装置において、暗い場所での視認性を向上させ、表
示面の明るさの均一性を良好にすることにある。
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、いわゆる反射型の液晶表示パネルを用いた液晶
表示装置において、暗い場所での視認性を向上させ、表
示面の明るさの均一性を良好にすることにある。
【００１１】
【発明の開示】本発明の請求項１に記載の液晶表示装置
は、光源と、光源から導かれた光を閉じ込めて光出射面
から出射させる導光板と、入射光を光入射側へ反射させ
ることによって画像を生成する液晶表示パネルとを備
え、前記導光板の光出射面と前記液晶表示パネルの光入
射側とをほぼ平行に対向させて配置し、前記導光板の外
周部に前記光源を配置し、導光板を通して液晶表示パネ
ルの画像を認識可能とした液晶表示装置において、前記
導光板は、光源に近い側で厚みが厚く、光源から遠い側
で厚みが薄くなっており、前記導光板の光出射面に、前
記導光板の光出射面における全反射の臨界角が光出射面
と反対側の面における全反射の臨界角よりも大きくなる
ように、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率の層を設
けたことを特徴としている。
は、光源と、光源から導かれた光を閉じ込めて光出射面
から出射させる導光板と、入射光を光入射側へ反射させ
ることによって画像を生成する液晶表示パネルとを備
え、前記導光板の光出射面と前記液晶表示パネルの光入
射側とをほぼ平行に対向させて配置し、前記導光板の外
周部に前記光源を配置し、導光板を通して液晶表示パネ
ルの画像を認識可能とした液晶表示装置において、前記
導光板は、光源に近い側で厚みが厚く、光源から遠い側
で厚みが薄くなっており、前記導光板の光出射面に、前
記導光板の光出射面における全反射の臨界角が光出射面
と反対側の面における全反射の臨界角よりも大きくなる
ように、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率の層を設
けたことを特徴としている。
【００１２】しかして、光源を点灯すると、導光板の外
周部から導光板内に光が入射する。導光板の表面に達し
た光の一部は全反射し、これを繰り返しながら導光板内
を導光する。一方、導光板の光出射面に達した光のうち
全反射しない光は、光出射面から出射し、光出射面から
出射した光によって液晶表示パネルの表示面全体を前面
側から照明する。
周部から導光板内に光が入射する。導光板の表面に達し
た光の一部は全反射し、これを繰り返しながら導光板内
を導光する。一方、導光板の光出射面に達した光のうち
全反射しない光は、光出射面から出射し、光出射面から
出射した光によって液晶表示パネルの表示面全体を前面
側から照明する。
【００１３】これによって、高輝度な表示面を有する反
射型の液晶表示装置を製作することができ、暗いところ
でも画像をくっきりと表示させることができる。従っ
て、反射型液晶表示装置の視認性を良好にすることがで
き、特に、大きな表示面の液晶表示装置であっても表示
面全体を明るく照らすことができる。
射型の液晶表示装置を製作することができ、暗いところ
でも画像をくっきりと表示させることができる。従っ
て、反射型液晶表示装置の視認性を良好にすることがで
き、特に、大きな表示面の液晶表示装置であっても表示
面全体を明るく照らすことができる。
【００１４】請求項１に記載の液晶表示装置にあって
は、導光板の光出射面における全反射の臨界角が光出射
面と反対側の面における全反射の臨界角より大きくなる
から、光出射面から液晶表示パネルに向けて出射される
光の出射量を反対側の面から漏れる光量よりも多くする
ことができる。従って、光の有効利用度を向上させるこ
とができ、液晶表示装置の輝度を向上させることができ
る。
は、導光板の光出射面における全反射の臨界角が光出射
面と反対側の面における全反射の臨界角より大きくなる
から、光出射面から液晶表示パネルに向けて出射される
光の出射量を反対側の面から漏れる光量よりも多くする
ことができる。従って、光の有効利用度を向上させるこ
とができ、液晶表示装置の輝度を向上させることができ
る。
【００１５】請求項１に記載の液晶表示装置は、導光板
の厚みが、光源に近い側で厚く、光源から遠い側で薄く
なっているから、光源から出て導光板に入射した光は光
源の近くだけでなく、光源から遠くでも導光板から出射
される。従って、導光板の全体から液晶表示パネルに向
けて光を出射させることができ、液晶表示パネルを均一
な明るさで照らすことができる。
の厚みが、光源に近い側で厚く、光源から遠い側で薄く
なっているから、光源から出て導光板に入射した光は光
源の近くだけでなく、光源から遠くでも導光板から出射
される。従って、導光板の全体から液晶表示パネルに向
けて光を出射させることができ、液晶表示パネルを均一
な明るさで照らすことができる。
【００１６】しかも、導光板の光出射面が液晶表示パネ
ルの光入射側とほぼ平行に対向し、他方の面で傾斜して
いるから、導光板の光出射面から出射される光と液晶表
示パネルの結合効率を高くできる。また、光出射面と反
対側からは、視覚に入りにくい方向へ光を出射させるこ
とができるので、光出射面と反対側から出射される光が
目に入りにくく、液晶表示装置の視認性を良好にでき
る。
ルの光入射側とほぼ平行に対向し、他方の面で傾斜して
いるから、導光板の光出射面から出射される光と液晶表
示パネルの結合効率を高くできる。また、光出射面と反
対側からは、視覚に入りにくい方向へ光を出射させるこ
とができるので、光出射面と反対側から出射される光が
目に入りにくく、液晶表示装置の視認性を良好にでき
る。
【００１７】請求項２に記載の液晶表示装置は、請求項
１記載の液晶表示装置において、前記導光板の光出射面
に凹凸パターンを設けたことを特徴としている。
１記載の液晶表示装置において、前記導光板の光出射面
に凹凸パターンを設けたことを特徴としている。
【００１８】請求項２に記載の液晶表示装置にあって
は、導光板の光出射面に凹凸パターンを設けているか
ら、光出射面と反対側から漏れる光量よりも光出射面か
ら出射される光量を多くすることができ、液晶表示パネ
ル側へ光を集めるとともに導光板と液晶表示パネルの光
結合効率を高めることができる。
は、導光板の光出射面に凹凸パターンを設けているか
ら、光出射面と反対側から漏れる光量よりも光出射面か
ら出射される光量を多くすることができ、液晶表示パネ
ル側へ光を集めるとともに導光板と液晶表示パネルの光
結合効率を高めることができる。
【００１９】また、請求項２の液晶表示装置にあって
は、導光板の厚みを一定にできるため、組み立てを容易
にできる。さらに、導光板を成形し易くなる。
は、導光板の厚みを一定にできるため、組み立てを容易
にできる。さらに、導光板を成形し易くなる。
【００２０】また、望ましくは、凹凸パターンは、のこ
ぎり形の断面形状をもつものがよい。このとき液晶表示
パネルからの出射光がすべて同じ方向に屈折させられる
ため、導光板の凹凸パターンによる液晶表示パネルの画
像の乱れが少なくなる。
ぎり形の断面形状をもつものがよい。このとき液晶表示
パネルからの出射光がすべて同じ方向に屈折させられる
ため、導光板の凹凸パターンによる液晶表示パネルの画
像の乱れが少なくなる。
【００２１】請求項３に記載の実施態様は、請求項２記
載の液晶表示装置において、前記凹凸パターンの周期
が、前記液晶表示パネルの画素周期以下であることを特
徴としている。
載の液晶表示装置において、前記凹凸パターンの周期
が、前記液晶表示パネルの画素周期以下であることを特
徴としている。
【００２２】請求項３に記載の液晶表示装置にあって
は、凹凸パターンの周期を液晶表示パネルの画素周期以
下にしているので、凹凸パターンの影が液晶表示装置の
正面から目立たないようにできる。
は、凹凸パターンの周期を液晶表示パネルの画素周期以
下にしているので、凹凸パターンの影が液晶表示装置の
正面から目立たないようにできる。
【００２３】
【００２４】
【００２５】
（第１の実施形態）本発明の一実施形態による反射型の
液晶表示装置Ａを図２に示す。この液晶表示装置Ａは、
反射型の液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の
表示面に対向配置された導光板１１と、導光板１１にそ
の端面（以下、光入射面という）１１ａから光ｒを入射
させる光源１２とからなる。
液晶表示装置Ａを図２に示す。この液晶表示装置Ａは、
反射型の液晶表示パネル１０と、液晶表示パネル１０の
表示面に対向配置された導光板１１と、導光板１１にそ
の端面（以下、光入射面という）１１ａから光ｒを入射
させる光源１２とからなる。
【００２６】導光板１１は、光入射側で厚みが厚く、光
源１２から遠い側で厚みが薄くなったくさび形をしてお
り、下面（以下、光出射面という）１１ｃが液晶表示パ
ネル１０の表示面に対して平行となり、上面（以下、画
像表示面という）１１ｂが液晶表示パネル１０に対して
傾斜するように配置されている。
源１２から遠い側で厚みが薄くなったくさび形をしてお
り、下面（以下、光出射面という）１１ｃが液晶表示パ
ネル１０の表示面に対して平行となり、上面（以下、画
像表示面という）１１ｂが液晶表示パネル１０に対して
傾斜するように配置されている。
【００２７】光源１２は、導光板１１の光入射面１１ａ
に対向配置され、インバータ回路によって発光駆動され
る冷陰極線管１３を備えている。冷陰極線管１３は白色
ランプカバー１５によって囲まれており、出射した光ｒ
を導光板１１の光入射面１１ａに集めて効率良く入射さ
せるようになっている。
に対向配置され、インバータ回路によって発光駆動され
る冷陰極線管１３を備えている。冷陰極線管１３は白色
ランプカバー１５によって囲まれており、出射した光ｒ
を導光板１１の光入射面１１ａに集めて効率良く入射さ
せるようになっている。
【００２８】さらに、導光板１１の、光入射面１１ａ以
外の外周３面には反射板１４が設けられおり、導光板１
１の外周面から光ｒが漏れて光量損失が生じるのを防止
している。
外の外周３面には反射板１４が設けられおり、導光板１
１の外周面から光ｒが漏れて光量損失が生じるのを防止
している。
【００２９】図示の液晶表示パネル１０は、ＰＣ−ＧＨ
モードの液晶表示パネルであって、上面側のガラス基板
１と下面側のガラス基板２の間に多数の画素が配列され
た構造となっている。画素は、ガラス基板１の下面に形
成された透明電極５と、液晶４と、ガラス基板２の上面
に形成された拡散反射性を有する金属電極３とから構成
されている。なお、液晶表示パネル１０の種類は、モノ
クロ用に限定するものでなく、ガラス基板１と透明電極
５の間にカラーフィルタを設けたカラーディスプレイ用
のものであってもよい（図１参照）。
モードの液晶表示パネルであって、上面側のガラス基板
１と下面側のガラス基板２の間に多数の画素が配列され
た構造となっている。画素は、ガラス基板１の下面に形
成された透明電極５と、液晶４と、ガラス基板２の上面
に形成された拡散反射性を有する金属電極３とから構成
されている。なお、液晶表示パネル１０の種類は、モノ
クロ用に限定するものでなく、ガラス基板１と透明電極
５の間にカラーフィルタを設けたカラーディスプレイ用
のものであってもよい（図１参照）。
【００３０】しかして、インバータ回路によって冷陰極
線管１３を点灯すると、冷陰極線管１３から出射された
光ｒは白色ランプカバー１５によって導光板１１の光入
射面１１ａに集められ、光入射面１１ａから導光板１１
内へ導かれる。導光板１１内に入射した光ｒは、導光板
１１の上面（画像表示面１１ｂ）と下面（光出射面１１
ｃ）との間で全反射を繰り返しながら導光板１１内を導
光する。
線管１３を点灯すると、冷陰極線管１３から出射された
光ｒは白色ランプカバー１５によって導光板１１の光入
射面１１ａに集められ、光入射面１１ａから導光板１１
内へ導かれる。導光板１１内に入射した光ｒは、導光板
１１の上面（画像表示面１１ｂ）と下面（光出射面１１
ｃ）との間で全反射を繰り返しながら導光板１１内を導
光する。
【００３１】ここで、導光板１１の上面と下面が平行な
平板状になっている場合には、光源１２から出射された
光ｒは、光源１２の近傍では全反射の臨界角よりも小さ
な角度で導光板１１の上下面に入射するから導光板１１
から出射するが、光源１２から離れた位置では全反射の
臨界角よりも大きな角度で導光板１１の上下面に入射す
るから、何度全反射を繰り返しても導光板１１から出射
しない。従って、光出射面１１ｃは、光源１２の近傍で
明るく、光源１２から離れた位置では暗くなり、均一に
光ｒを出射させることができない。
平板状になっている場合には、光源１２から出射された
光ｒは、光源１２の近傍では全反射の臨界角よりも小さ
な角度で導光板１１の上下面に入射するから導光板１１
から出射するが、光源１２から離れた位置では全反射の
臨界角よりも大きな角度で導光板１１の上下面に入射す
るから、何度全反射を繰り返しても導光板１１から出射
しない。従って、光出射面１１ｃは、光源１２の近傍で
明るく、光源１２から離れた位置では暗くなり、均一に
光ｒを出射させることができない。
【００３２】これに対し、本発明の導光板１１では、く
さび形をしているので、光入射面１１ａから導光板１１
内に入射した光ｒは、導光板１１の上面で反射される度
に光出射面１１ｃへの入射角が小さくなっていくので、
光源１２から離れた位置でも光出射面１１ｃから光ｒが
出射され、光出射面１１ｃの全体から光ｒを出射させる
ことができる。
さび形をしているので、光入射面１１ａから導光板１１
内に入射した光ｒは、導光板１１の上面で反射される度
に光出射面１１ｃへの入射角が小さくなっていくので、
光源１２から離れた位置でも光出射面１１ｃから光ｒが
出射され、光出射面１１ｃの全体から光ｒを出射させる
ことができる。
【００３３】しかも、導光板１１を伝わる光量は光源１
２から離れるに従って次第に少なくなるが、導光板１１
の厚みは光源１２から離れるに従って次第に薄くなって
いるので、光源１２から離れるに従って、光ｒが導光板
１１の画像表示面１１ｂ及び光出射面１１ｃで反射する
頻度（単位長さ当りの反射回数）が大きくなる。この結
果、光源１２から離れた位置で光出射面１１ｃの輝度が
低下するのを防止することができ、液晶表示パネル１０
の全体を均一な明るさで照明することができる。
２から離れるに従って次第に少なくなるが、導光板１１
の厚みは光源１２から離れるに従って次第に薄くなって
いるので、光源１２から離れるに従って、光ｒが導光板
１１の画像表示面１１ｂ及び光出射面１１ｃで反射する
頻度（単位長さ当りの反射回数）が大きくなる。この結
果、光源１２から離れた位置で光出射面１１ｃの輝度が
低下するのを防止することができ、液晶表示パネル１０
の全体を均一な明るさで照明することができる。
【００３４】こうして液晶表示パネル１０が導光板１１
から出射された光ｒによって均一に照明されると、光出
射面１１ｃから液晶表示パネル１０内に入射した光ｒは
液晶４内に入射し、金属電極３で拡散反射され、再び液
晶４を通過する。このとき電極３，５間がオンになって
いる画素では、光ｒが透過して明るい画素となり、電極
３，５間がオフになっている画素では、光ｒが透過でき
ず、暗い画素となり、全体としては明暗による画像が構
成される。この画像は、光源１２の光ｒによって生成さ
れるものであるので、コントラストの高い明るい画像を
得ることができる。
から出射された光ｒによって均一に照明されると、光出
射面１１ｃから液晶表示パネル１０内に入射した光ｒは
液晶４内に入射し、金属電極３で拡散反射され、再び液
晶４を通過する。このとき電極３，５間がオンになって
いる画素では、光ｒが透過して明るい画素となり、電極
３，５間がオフになっている画素では、光ｒが透過でき
ず、暗い画素となり、全体としては明暗による画像が構
成される。この画像は、光源１２の光ｒによって生成さ
れるものであるので、コントラストの高い明るい画像を
得ることができる。
【００３５】また、導光板１１の光出射面１１ｃは液晶
表示パネル１０に対して平行となり、画像表示面１１ｂ
は傾いているので、光出射面１１ｃから出射された光ｒ
は液晶表示パネル１０に効率良く結合されるが、画像表
示面１１ｂから漏れる光ｒは、図２に示すように、液晶
表示装置Ａの正面方向に対して大きな角度傾いた方向
（すなわち、画像表示面１１ｂとほぼ平行に近い方向）
へ出射される。このため、視認像となる光ｒに混じって
視認像が見にくくなるといった悪影響を及ぼすことがな
く、液晶表示装置Ａを正面から直視した場合にも、画像
表示面１１ｂから漏れる光ｒによって視認性が低下する
ことがない。
表示パネル１０に対して平行となり、画像表示面１１ｂ
は傾いているので、光出射面１１ｃから出射された光ｒ
は液晶表示パネル１０に効率良く結合されるが、画像表
示面１１ｂから漏れる光ｒは、図２に示すように、液晶
表示装置Ａの正面方向に対して大きな角度傾いた方向
（すなわち、画像表示面１１ｂとほぼ平行に近い方向）
へ出射される。このため、視認像となる光ｒに混じって
視認像が見にくくなるといった悪影響を及ぼすことがな
く、液晶表示装置Ａを正面から直視した場合にも、画像
表示面１１ｂから漏れる光ｒによって視認性が低下する
ことがない。
【００３６】また、図３は液晶表示パネル１０の画素を
示す部分拡大断面図である。この液晶表示パネル１０の
画素サイズｂは約１００μｍであり、各画素は画素ピッ
チ２ｂ＝約２００μｍで配置されている。ガラス基板１
と金属電極３に挟まれた液晶４のセルギャップａは約１
０μｍ程度となっている。このように、セルギャップａ
が約１０μｍと薄いので、図３に示すように大きな角度
φをもって金属電極３に斜めに光ｒが入射しても、隣接
する画素どうしの干渉を避けることができる。例えば、
入射角φとして、最大の入射角φ、すなわち液晶４内に
おける全反射の臨界角である約４２゜を考えると、液晶
４内における光ｒの水平方向のずれｃは、 ｃ ＝ ａ・tanφ ＝ ９μｍ となり、画素サイズｂ＝約１００μｍに比べて非常に小
さくなっている。従って、導光板１１から液晶表示パネ
ル１０へ大きな角度で光ｒが入射しても、隣り合う画素
どうしで干渉せず、画像の分解能を損ねることがない。
示す部分拡大断面図である。この液晶表示パネル１０の
画素サイズｂは約１００μｍであり、各画素は画素ピッ
チ２ｂ＝約２００μｍで配置されている。ガラス基板１
と金属電極３に挟まれた液晶４のセルギャップａは約１
０μｍ程度となっている。このように、セルギャップａ
が約１０μｍと薄いので、図３に示すように大きな角度
φをもって金属電極３に斜めに光ｒが入射しても、隣接
する画素どうしの干渉を避けることができる。例えば、
入射角φとして、最大の入射角φ、すなわち液晶４内に
おける全反射の臨界角である約４２゜を考えると、液晶
４内における光ｒの水平方向のずれｃは、 ｃ ＝ ａ・tanφ ＝ ９μｍ となり、画素サイズｂ＝約１００μｍに比べて非常に小
さくなっている。従って、導光板１１から液晶表示パネ
ル１０へ大きな角度で光ｒが入射しても、隣り合う画素
どうしで干渉せず、画像の分解能を損ねることがない。
【００３７】（第２の実施形態）本発明の別な実施形態
による液晶表示装置Ｂを図４に示す。この液晶表示装置
Ｂは、くさび形をした導光板１１の下面（光出射面１１
ｃ）に低屈折率層２０を密着させて設けている。この低
屈折率層２０は、屈折率が、導光板１１の屈折率よりも
小さく、空気の屈折率よりも大きな透明薄膜ないし接着
剤層である。
による液晶表示装置Ｂを図４に示す。この液晶表示装置
Ｂは、くさび形をした導光板１１の下面（光出射面１１
ｃ）に低屈折率層２０を密着させて設けている。この低
屈折率層２０は、屈折率が、導光板１１の屈折率よりも
小さく、空気の屈折率よりも大きな透明薄膜ないし接着
剤層である。
【００３８】導光板１１の画像表示面１１ｂは空気に接
しており、光出射面１１ｃは低屈折率層２０に接してい
るから、導光板１１の光出射面１１ｃでの全反射の臨界
角θ 1は、画像表示面１１ｂでの全反射の臨界角θ2より
大きくなる。例えば、図５（ｂ）に示すように、屈折率
１.５の導光板１１に対して、屈折率１.３８の低屈折率
層２０が、光出射面１１ｃに密着している場合、光出射
面１１ｃの臨界角θ 1及び空気と接している画像表示面
１１ｂの臨界角θ2は、それぞれθ1＝６８゜，θ2＝４
２゜となる。
しており、光出射面１１ｃは低屈折率層２０に接してい
るから、導光板１１の光出射面１１ｃでの全反射の臨界
角θ 1は、画像表示面１１ｂでの全反射の臨界角θ2より
大きくなる。例えば、図５（ｂ）に示すように、屈折率
１.５の導光板１１に対して、屈折率１.３８の低屈折率
層２０が、光出射面１１ｃに密着している場合、光出射
面１１ｃの臨界角θ 1及び空気と接している画像表示面
１１ｂの臨界角θ2は、それぞれθ1＝６８゜，θ2＝４
２゜となる。
【００３９】従って、図５（ａ）に示す入射角θ2の光
のように、画像表示面１１ｂで全反射された光ｒであっ
ても、光出射面１１ｃでは全反射することなく低屈折率
層２０へ入射し、さらに液晶表示パネル１０へ入射する
ことができる。これによって、導光板１１を導光する光
ｒは、光出射面１１ｃから出射される光量が画像表示面
１１ｂから漏れる量より多くなり、液晶表示パネル１０
との光結合効率が向上する。従って、本実施形態の液晶
表示装置Ｂにあっては、光出射面１１ｃから光ｒが効率
良く出射され、光ｒの有効利用度が向上する。
のように、画像表示面１１ｂで全反射された光ｒであっ
ても、光出射面１１ｃでは全反射することなく低屈折率
層２０へ入射し、さらに液晶表示パネル１０へ入射する
ことができる。これによって、導光板１１を導光する光
ｒは、光出射面１１ｃから出射される光量が画像表示面
１１ｂから漏れる量より多くなり、液晶表示パネル１０
との光結合効率が向上する。従って、本実施形態の液晶
表示装置Ｂにあっては、光出射面１１ｃから光ｒが効率
良く出射され、光ｒの有効利用度が向上する。
【００４０】（第３の実施形態）図６は本発明のさらに
別な実施形態による液晶表示装置Ｃを示す断面図であ
る。この液晶表示装置Ｃでは、導光板１１の光出射面１
１ｃにプリズムアレイ３０を形成している。
別な実施形態による液晶表示装置Ｃを示す断面図であ
る。この液晶表示装置Ｃでは、導光板１１の光出射面１
１ｃにプリズムアレイ３０を形成している。
【００４１】プリズムアレイ３０は、光出射面１１ｃに
形成されており、プリズムアレイ３０を構成する各プリ
ズム３０ａは光入射面１１ａと平行な方向に延びてい
る。各プリズム３０ａは断面が直角三角形をしており、
一定ピッチｐ毎に配列されている。プリズム３０ａのピ
ッチｐは、画素のピッチ２ｂに比べて数分の１の大きさ
になっており、プリズムアレイ３０の影が液晶表示装置
Ｃの正面から目立たないようにしている。
形成されており、プリズムアレイ３０を構成する各プリ
ズム３０ａは光入射面１１ａと平行な方向に延びてい
る。各プリズム３０ａは断面が直角三角形をしており、
一定ピッチｐ毎に配列されている。プリズム３０ａのピ
ッチｐは、画素のピッチ２ｂに比べて数分の１の大きさ
になっており、プリズムアレイ３０の影が液晶表示装置
Ｃの正面から目立たないようにしている。
【００４２】画像は、画素のピッチ２ｂの大きさの「ざ
らつき」を持っていることから、プリズム３０ａのピッ
チｐは、少なくとも、これより小さい周期をもつことが
望ましい。できれば、プリズム３０ａのピッチｐが画素
のピッチ２ｂの１／４以下になるのが望ましい。
らつき」を持っていることから、プリズム３０ａのピッ
チｐは、少なくとも、これより小さい周期をもつことが
望ましい。できれば、プリズム３０ａのピッチｐが画素
のピッチ２ｂの１／４以下になるのが望ましい。
【００４３】プリズム３０ａは、光源１２から離れるに
従って次第に深くなっており、その斜面の傾きは次第に
大きくなっている。導光板１１内の光ｒは導光板１１内
を全反射により伝わりながらわずかずつ光出射面１１ｃ
から出射され、光量が減少していくが、図７に示すよう
に光源１２から離れた位置では、プリズム３０ａの角度
が大きくなっていて、光出射面１１ｃからは光ｒが出射
され易くなっているので、導光板１１の光出射面１１ｃ
からは均一に光ｒを出射することができ、均一な輝度で
液晶表示パネル１０を照らすことができ、液晶表示装置
Ｃの画像を均一に明るくして視認性を良好にできる。
従って次第に深くなっており、その斜面の傾きは次第に
大きくなっている。導光板１１内の光ｒは導光板１１内
を全反射により伝わりながらわずかずつ光出射面１１ｃ
から出射され、光量が減少していくが、図７に示すよう
に光源１２から離れた位置では、プリズム３０ａの角度
が大きくなっていて、光出射面１１ｃからは光ｒが出射
され易くなっているので、導光板１１の光出射面１１ｃ
からは均一に光ｒを出射することができ、均一な輝度で
液晶表示パネル１０を照らすことができ、液晶表示装置
Ｃの画像を均一に明るくして視認性を良好にできる。
【００４４】（その他）なお、本発明の液晶表示装置
は、どのような動作モードの反射型液晶表示装置にも適
用することができ、利用範囲が広い。すなわち、液晶表
示装置の動作モードは、液晶の周辺の外場、あるいは、
光学変化、相、誘電異方性、配向状態等の液晶の特性に
よって異なり、一般的に知られているように、ＴＮモー
ド（ねじれネマティックモード）、Ｆ−ＳＴＮモード
（位相差フィルム補償型モード）、ＥＣＢモード（電界
誘起複屈折モード）、ＧＨモード（ゲスト・ホストモー
ド）、ＰＣ−ＧＨモード（コレステリック・ネマチック
相転移型ゲストホストモード）等の方式がある。
は、どのような動作モードの反射型液晶表示装置にも適
用することができ、利用範囲が広い。すなわち、液晶表
示装置の動作モードは、液晶の周辺の外場、あるいは、
光学変化、相、誘電異方性、配向状態等の液晶の特性に
よって異なり、一般的に知られているように、ＴＮモー
ド（ねじれネマティックモード）、Ｆ−ＳＴＮモード
（位相差フィルム補償型モード）、ＥＣＢモード（電界
誘起複屈折モード）、ＧＨモード（ゲスト・ホストモー
ド）、ＰＣ−ＧＨモード（コレステリック・ネマチック
相転移型ゲストホストモード）等の方式がある。
【００４５】ＴＮモードは、液晶分子が９０度ねじれた
液晶表示装置に用いられ、広く実用化されている方式で
ある。また、Ｆ−ＳＴＮモードは、液晶分子のねじれが
約２４０度である直接マトリクス型液晶表示装置に用い
られている方式である。
液晶表示装置に用いられ、広く実用化されている方式で
ある。また、Ｆ−ＳＴＮモードは、液晶分子のねじれが
約２４０度である直接マトリクス型液晶表示装置に用い
られている方式である。
【００４６】図８（ａ）はＴＮモードあるいはＦ−ＳＴ
Ｎモードの液晶表示装置の構成を示す。ＴＮモードある
いはＦ−ＳＴＮモードの液晶表示装置は、表面側から順
に、偏光子７、ガラス基板１、液晶４、ガラス基板２、
偏光子７、散乱性反射板３ａの６層構造となっており、
従来のＴＮセルやＳＴＮセルのパネルの後ろに散乱性反
射板３ａを置くだけでよいので、モノカラーディスプレ
イに利用されている。
Ｎモードの液晶表示装置の構成を示す。ＴＮモードある
いはＦ−ＳＴＮモードの液晶表示装置は、表面側から順
に、偏光子７、ガラス基板１、液晶４、ガラス基板２、
偏光子７、散乱性反射板３ａの６層構造となっており、
従来のＴＮセルやＳＴＮセルのパネルの後ろに散乱性反
射板３ａを置くだけでよいので、モノカラーディスプレ
イに利用されている。
【００４７】ＥＣＢモードは、液晶の屈折率異方性によ
って生じる異常光と常光の位相差を電界によって制御す
る方式である。図８（ｂ）はＥＣＢモードの液晶表示装
置の構成を示す。ＥＣＢモードの液晶表示装置は、表面
側から順に、偏光子７、ガラス基板１、液晶４、散乱性
反射板３ａ、ガラス基板２の５層構造となっている。
って生じる異常光と常光の位相差を電界によって制御す
る方式である。図８（ｂ）はＥＣＢモードの液晶表示装
置の構成を示す。ＥＣＢモードの液晶表示装置は、表面
側から順に、偏光子７、ガラス基板１、液晶４、散乱性
反射板３ａ、ガラス基板２の５層構造となっている。
【００４８】二層型ＧＨモードは、Heilmeier型ＧＨモ
ード（Heilmeier型ゲスト・ホストモード）の液晶層を
２層積層した液晶表示装置に用いられ、偏光板を必要と
せず、明るい表示が可能な方式である。ここで、Heilme
ier型ＧＨモードは、ネマチック液晶中の二色性色素の
配向を液晶によって変化させ、光の吸収特性を制御する
方式である。
ード（Heilmeier型ゲスト・ホストモード）の液晶層を
２層積層した液晶表示装置に用いられ、偏光板を必要と
せず、明るい表示が可能な方式である。ここで、Heilme
ier型ＧＨモードは、ネマチック液晶中の二色性色素の
配向を液晶によって変化させ、光の吸収特性を制御する
方式である。
【００４９】また、ＰＣ−ＧＨモードは、ＰＤＬＣモー
ド（高分子分散型液晶モード）及びＰＣモード（コレス
テリック・ネマティック相転移型モード）の液晶に二色
性色素を添加し液晶表示装置に用いられ、偏光板を必要
とせず、明るい表示が可能な方式である。
ド（高分子分散型液晶モード）及びＰＣモード（コレス
テリック・ネマティック相転移型モード）の液晶に二色
性色素を添加し液晶表示装置に用いられ、偏光板を必要
とせず、明るい表示が可能な方式である。
【００５０】図８（ｃ）は二層型ＧＨモードあるいはＰ
Ｃ−ＧＨモードの液晶表示装置の構成を示す。二層型Ｇ
ＨモードあるいはＰＣ−ＧＨモードの液晶表示装置は、
ガラス基板１、液晶４、散乱性反射板３ａ、ガラス基板
２の４層構造となっている。
Ｃ−ＧＨモードの液晶表示装置の構成を示す。二層型Ｇ
ＨモードあるいはＰＣ−ＧＨモードの液晶表示装置は、
ガラス基板１、液晶４、散乱性反射板３ａ、ガラス基板
２の４層構造となっている。
【００５１】ＰＣモードは、カイラル剤を添加すること
によって自発的ねじれ構造を誘起したネマチック液晶を
備えた液晶表示装置に用いられる方式であって、しきい
値電圧以上では液晶のねじれ構造が解けて垂直方向に配
向する現象を利用している。
によって自発的ねじれ構造を誘起したネマチック液晶を
備えた液晶表示装置に用いられる方式であって、しきい
値電圧以上では液晶のねじれ構造が解けて垂直方向に配
向する現象を利用している。
【００５２】また、ＰＤＬＣモードは、高分子の網目あ
るいは微小な穴のなかに液晶を封入したものであり、電
界による散乱効果の変化を利用する方式である。
るいは微小な穴のなかに液晶を封入したものであり、電
界による散乱効果の変化を利用する方式である。
【００５３】図８（ｄ）はＰＣモードあるいはＰＤＬＣ
モードの液晶表示装置の構成を示す。ＰＣモードあるい
はＰＤＬＣモードの液晶表示装置は、ガラス基板１、液
晶４、鏡面反射板３ｂ、ガラス基板２の４層構造であ
る。
モードの液晶表示装置の構成を示す。ＰＣモードあるい
はＰＤＬＣモードの液晶表示装置は、ガラス基板１、液
晶４、鏡面反射板３ｂ、ガラス基板２の４層構造であ
る。
【図１】従来例による液晶表示装置の構成を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の一実施形態による液晶表示装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】液晶表示装置の画素を示す一部破断した断面図
である。
である。
【図４】本発明の別な実施形態による液晶表示装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】低屈折率層によって光出射面の全反射角が大き
くなっている様子を示す一部破断した断面図である。
くなっている様子を示す一部破断した断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による液晶表示装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図７】プリズムの働きで導光する光が画素に向けて出
射される様子を示す一部破断した断面図である。
射される様子を示す一部破断した断面図である。
【図８】（ａ）はＴＮモードあるいはＦ−ＳＴＮモード
の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）はＥ
ＣＢモードの液晶表示装置の構成を示す断面図であり、
（ｃ）は二層型ＧＨモードあるいはＰＣ−ＧＨモードの
液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ｄ）はＰＣ
モードあるいはＰＤＬＣモードの液晶表示装置の構成を
示す断面図である。
の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）はＥ
ＣＢモードの液晶表示装置の構成を示す断面図であり、
（ｃ）は二層型ＧＨモードあるいはＰＣ−ＧＨモードの
液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ｄ）はＰＣ
モードあるいはＰＤＬＣモードの液晶表示装置の構成を
示す断面図である。
４ 液晶
１０ 液晶表示パネル
１１ 導光板
１１ｂ 画像表示面
１１ｃ 光出射面１１ｃ
１２ 光源
２０ 低屈折率層
３０ プリズムアレイ
３０ａ プリズム
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−158034（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−324331（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−144581（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−333610（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−97129（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−118410（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−203312（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−152381（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/1335
Claims (3)
- 【請求項１】 光源と、光源から導かれた光を閉じ込め
て光出射面から出射させる導光板と、入射光を光入射側
へ反射させることによって画像を生成する液晶表示パネ
ルとを備え、 前記導光板の光出射面と前記液晶表示パネルの光入射側
とをほぼ平行に対向させて配置し、前記導光板の外周部
に前記光源を配置し、導光板を通して液晶表示パネルの
画像を認識可能とした液晶表示装置において、 前記導光板は、光源に近い側で厚みが厚く、光源から遠
い側で厚みが薄くなっており、前記導光板の光出射面
に、前記導光板の光出射面における全反射の臨界角が光
出射面と反対側の面における全反射の臨界角よりも大き
くなるように、前記導光板の屈折率よりも屈折率の低い
層を設けた ことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項２】 前記導光板の光出射面に凹凸パターンを
設けたことを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項３】 前記凹凸パターンの周期が、前記液晶表
示パネルの画素周期以下であることを特徴とする、請求
項２に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32776396A JP3381133B2 (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32776396A JP3381133B2 (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10153777A JPH10153777A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3381133B2 true JP3381133B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=18202722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32776396A Expired - Fee Related JP3381133B2 (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381133B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900277A (zh) * | 2009-03-09 | 2010-12-01 | Nec液晶技术株式会社 | 表面发射器件和液晶显示装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3410977B2 (ja) * | 1998-09-14 | 2003-05-26 | シャープ株式会社 | フロントライト及び反射型液晶表示装置 |
| JP3442675B2 (ja) * | 1999-01-19 | 2003-09-02 | 松下電器産業株式会社 | 液晶表示装置 |
| KR100301666B1 (ko) * | 1999-04-12 | 2001-09-26 | 구본준, 론 위라하디락사 | 반사형 액정표시장치용 보조광원 |
| JP3910771B2 (ja) * | 1999-11-30 | 2007-04-25 | ローム株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP4197572B2 (ja) * | 2000-05-12 | 2008-12-17 | 日東電工株式会社 | 反射型液晶表示装置 |
| JP3649145B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2005-05-18 | オムロン株式会社 | 反射型表示装置及びその製造方法並びにそれを用いた機器 |
| KR100431759B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2004-05-17 | 오므론 가부시키가이샤 | 반사형 표시장치 및 그 제조방법과 그것을 이용한 기기 |
| GB2370674B (en) | 2000-12-29 | 2005-09-21 | Nokia Mobile Phones Ltd | A display window and assembly |
| JP2003066236A (ja) * | 2001-08-27 | 2003-03-05 | Nitto Denko Corp | 導光板、偏光面光源装置及び反射型液晶表示装置 |
| JP4063591B2 (ja) | 2002-05-29 | 2008-03-19 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 反射型液晶表示装置 |
| JP4436105B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2010-03-24 | 富士通株式会社 | リフレクタ及び照明装置及び導光板及び表示装置 |
| JP2007504982A (ja) * | 2003-09-08 | 2007-03-08 | コニンクリユケ フィリップス エレクトロニクス エヌ．ブイ． | 昼光発光パネル |
| JP5277422B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2013-08-28 | 国立大学法人東北大学 | 反射型ｌｃｄ用フロントライトおよび反射型表示装置 |
| JP2008262224A (ja) * | 2008-07-11 | 2008-10-30 | Nitto Denko Corp | 反射型液晶表示装置 |
| JP6786822B2 (ja) * | 2016-03-14 | 2020-11-18 | オムロン株式会社 | 表示装置及び遊技機 |
-
1996
- 1996-11-21 JP JP32776396A patent/JP3381133B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101900277A (zh) * | 2009-03-09 | 2010-12-01 | Nec液晶技术株式会社 | 表面发射器件和液晶显示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10153777A (ja) | 1998-06-09 |
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