JP3706109B2

JP3706109B2 - Front illumination device and reflective liquid crystal display device including the same

Info

Publication number: JP3706109B2
Application number: JP2003018035A
Authority: JP
Inventors: 豊澤山; 行広角田; 岳志増田; 毅海老
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JP2003262867A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a utilization factor of the light of a light source in a front lighting system used by being disposed on a front surface of an object to be illuminated such as a reflection type liquid crystal display. <P>SOLUTION: A light leading body 24 of a front light 20a is provided with a light incident surface 25, an interface 28 and an interface 23. Inclined parts 22 are formed on the interface 23. On the other hand, on the interface 28, for example a reflection preventing film 13 is disposed as a reflection preventing means. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被照明物と観察者との間に配置されて使用され、被照明物に光を照射すると共に、被照明物からの反射光を観察者が視認できるように該反射光を透過させるべく構成された前方照明装置と、この前方照明装置を補助光源として備えた反射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、あるいはＥＬ(Electro Luminescence)といった他のディスプレイとは異なり、液晶そのものは発光せずに、特定の光源からの光の透過光量を調節することによって文字や画像を表示する。
【０００３】
従来の液晶表示装置（以下、ＬＣＤ：Liquid Crystal Displayと称する）は、透過型ＬＣＤと、反射型ＬＣＤとに大別することが可能である。透過型ＬＣＤは、液晶セルの背面に、光源（バックライト）としての、蛍光管やＥＬ等の面発光光源が配置される。
【０００４】
一方、反射型ＬＣＤは、周囲光を利用して表示を行うため、バックライトを必要とせず、消費電力が少ないという利点がある。さらに、直射日光の当たるような非常に明るい場所では、発光型ディスプレイや透過型ＬＣＤは表示がほとんど見えなくなるのに対し、反射型ＬＣＤではより鮮明に見える。このため、反射型ＬＣＤは、近年益々需要が高まっている携帯情報端末やモバイルコンピュータに適用されている。
【０００５】
ただし、反射型ＬＣＤは、以下のような問題点を有している。つまり、反射型ＬＣＤは周囲光を利用するので、表示輝度が周辺環境へ依存する度合いが非常に高く、特に、夜間などの暗闇では、表示が全く認識できないこともある。特に、カラー化のためにカラーフィルタを用いた反射型ＬＣＤや、偏光板を用いた反射型ＬＣＤにおいて、上述の問題は大きく、十分な周囲光が得られない場合に備えて補助照明が必要となる。
【０００６】
しかし、反射型ＬＣＤは液晶セルの背面に反射板が設置されており、透過型ＬＣＤのようなバックライトを用いることはできない。反射板としてハーフミラーを用いた半透過型ＬＣＤと呼ばれる装置も提案されているが、その表示特性は透過型とも反射型ともいえない中途半端なものとなり、実用化は難しいと考えられる。
【０００７】
そこで、周囲が暗い場合の反射型ＬＣＤの補助照明として、液晶セルの前面に配置するためのフロントライトシステムが、従来から提案されている。このフロントライトシステムは、一般的に、導光体と、導光体の側面に配置された光源とを備える。導光体側面から入射した光源光は導光体内部を進行し、導光体表面につくられた形状で反射して液晶セル側へ出射する。出射した光は、液晶セルを透過しながら表示情報に応じて調光され、液晶セルの背面側に配置された反射板で反射されることによって、再び導光体を透過して観察者側へ出射される。これにより、観察者は、周囲光量が不十分なときでも、表示の認識が可能となる。
【０００８】
なお、このようなフロントライトは、例えば特開平５−１５８０３４号公報、SID DIGEST P.375(1995)等に開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、SID DIGEST P.375(1995)に開示されたフロントライトシステムの動作原理について、図５１を参照しながら簡単に説明する。上記フロントライトシステムにおいて、平坦部１０１ａおよび傾斜部１０１ｂから形成される界面１０１を有する導光体１０４の一方の側面を、光源１０６からの光が入射する入射面１０５とする。すなわち、光源１０６は、導光体１０４の入射面１０５に対向する位置に配置されている。
【００１０】
光源１０６から入射面１０５を通って導光体１０４に入射した光のうち、あるものは直進し、あるものは導光体１０４とその周辺媒質との界面１０１・１０８に入射する。このとき、導光体１０４の周辺媒質が空気であるものとし、導光体１０４の屈折率が１．５程度であるとすると、スネルの法則（式１）から、界面１０１・１０８に対する入射角が約４１．８°以上の光は、界面１０１・１０８で全反射することが分かる。
【００１１】
ｎ₁・ｓｉｎθ₁＝ｎ₂・ｓｉｎθ₂
θ_c＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ₂／ｎ₁）・・・（式１）
ただし、ｎ₁は第１の媒質（ここでは導光体１０４）の屈折率、
ｎ₂は第２の媒質（ここでは空気）の屈折率、
θ₁は導光体１０４から界面１０１への入射角、
θ₂は界面１０１から第２の媒質への出射角、
θ_cは臨界角、である。
【００１２】
界面１０１・１０８に入射した光の中で、反射面である傾斜部１０１ｂで全反射した光と、界面１０８で全反射した後、界面１０１の傾斜部１０１ｂで反射した光は、液晶セル１１０に入射する。液晶セル１１０に入射した光は、図示しない液晶層により調光された後、液晶セル１１０の背面に設けられた反射板１１１により反射され、導光体１０４に再び入射して平坦部１０１ａを透過し、観察者１０９側へ出射される。
【００１３】
また、光源１０６から入射面１０５を通り、傾斜部１０１ｂではなく平坦部１０１ａに入射した光は、界面１０１と界面１０８との間で、傾斜部１０１ｂに到達するまで全反射を繰り返しつつ伝搬する。なお、観察者１０９側から見た傾斜部１０１ｂの面積は、平坦部１０１ａの面積に比べて、十分に小さく形成されている。
【００１４】
上記従来のフロントライトシステムは、以下の問題を有する。
（１）図５２に示すように、全反射を繰り返しても傾斜部１０１ｂに到達できない光や、入射面１０５に対して略垂直に入射した光は、入射面１０５に対向する面１０７から導光体１０４の外へ出射する光１１４となり、表示に利用され得ない。すなわち、光の利用効率が悪い。
（２）傾斜部１０１ｂと平坦部１０１ａとから構成される界面１０１の形状は、ちょうどプリズムシートの頂点を平らにした形状に似ており、図５２に示すように、周囲光１１５が観察者１０９側へ反射され易く、表示品位の低下につながる。
【００１５】
これらの問題は、従来のフロントライトシステムの大半に共通しており、光源光の利用効率の向上が望まれている。
【００１６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、光源光の利用効率を向上させるとともに、被照明物に対して均一且つより明るい照明を可能とする前方照明装置と、この前方照明装置を用いた反射型の液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる前方照明装置は、上記の課題を解決するために、光源、および被照明物の前方に配置される導光体を有しており、上記導光体は、上記光源からの光を入射する入射面と、上記被照明物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１の出射面に対向し、上記被照明物からの反射光を出射する第２の出射面とを備えているとともに、上記第２の出射面に、主として上記光源からの光を上記第１の出射面へ向けて反射する傾斜部が形成され、上記導光体の上記第１の出射面に、上記傾斜部における像と反射光による反射像との干渉または回折を防止する反射防止手段が配置されていることを特徴としている。
【００１８】
通常、上記導光体における第１の出射面では、第２の出射面に形成されている傾斜部からの光が反射されて反射光となる。この反射光の発生により、上記導光体における第１の出射面から第２の出射面へ反射像が形成される。その結果、この反射像と、上記傾斜部における像とが互いに干渉または回折し、観察者から見て、被照明物の表面に輝度分布のムラや虹色の分光が生じることになる。
【００１９】
しかしながら、上記の構成によれば、前方照明装置が上記反射防止手段を備えているため、傾斜部からの入射光が第１の出射面で反射されて生ずる反射光の発生を抑制することができる。それゆえ、微小光源部として作用する傾斜部における像と、反射光による反射像との干渉または回折を防止することができる。そのため、観察者側（第２の出射面）にて観察される表示上の輝度分布のムラや虹色の分光の発生を防止することができる。
【００２０】
また、上記反射防止手段として、市販されている反射防止膜（反射防止フィルム）をそのまま用いることが可能であるため、前方照明装置の製造コストの上昇を抑制することができる。そのため、安価な前方照明装置を提供することができる。
【００２１】
本発明にかかる他の前方照明装置は、上記の課題を解決するために、光源、および被照明物の前方に配置される導光体を有しており、上記導光体は、上記光源からの光を入射する入射面と、上記被照明物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１の出射面に対向し、上記被照明物からの反射光を出射する第２の出射面とを備えているとともに、上記第２の出射面に、主として上記光源からの光を上記第１の出射面へ向けて反射する傾斜部が形成され、上記第１の出射面と第２の出射面の傾斜部のそれぞれとの距離が、ほぼ均一であり、上記導光体の上記第１の出射面に、上記傾斜部における像と反射光による反射像との干渉または回折を防止する反射防止手段が配置されていることを特徴としている。
【００２２】
上記構成によっても、上記反射防止手段により、傾斜部からの入射光が第１の出射面で反射されて生ずる反射光の発生を抑制することができる。それゆえ、微小光源部として作用する傾斜部における像と、反射光による反射像との干渉または回折を防止することができる。そのため、観察者側（第２の出射面）にて観察される表示上の輝度分布のムラや虹色の分光の発生を防止することができる。
【００２３】
本発明にかかる前方照明装置は、上記構成に加えて、上記反射防止手段は、上記導光体が有する屈折率とほぼ等しい屈折率を有する接着剤により上記導光体と接着されていることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、反射防止手段は、第２の導光体の屈折率とほぼ等しい屈折率の接着剤にて接着されているため、第２の導光体内の光の入出力条件をほぼ変えることなく反射防止効果を向上することができる。
【００２５】
本発明にかかる前方照明装置は、上記構成に加えて、上記入射面が、導光体の側面に存在することを特徴としている。
【００２６】
上記の構成によれば、導光体の側面から光が入射することにより、観察者からは光源が直接見えないという利点がある。これにより、光源からの直接光が被照明物の像に影響を及ぼさず、鮮明な被照明物像が得られる前方照明装置が実現される。
【００２７】
本発明にかかる前方照明装置は、上記構成に加えて、光源からの光を上記入射面のみに入射させる集光手段をさらに備えたことを特徴としている。
【００２８】
上記の構成によれば、光源光の損失をさらに少なくできるので、光源光の利用効率がさらに向上し、より明るい面光源としての前方照明装置が実現される。
【００２９】
本発明にかかる反射型液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上記構成の前方照明装置を全面に配置してなることを特徴としている。
【００３０】
これにより、例えば日中の屋外等のように十分な周囲光量がある場合には、前方照明装置を消灯した状態で使用する一方、十分な周囲光量が得られないときには、前方照明装置を点灯して使用することができる。この結果、周囲環境に関わらず、常に明るい高品位な表示を実現し得る反射型液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００３２】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、図１に示すように、反射型液晶セル１０（反射型液晶素子）の前面に、フロントライト２０（前方照明装置）を備えた構成である。
【００３３】
フロントライト２０は、主として光源２６および導光体２４によって構成されている。光源２６は、例えば蛍光管等の線状光源であり、導光体２４の側面（入射面２５）に沿って配置される。導光体２４は、液晶セル１０側の界面２８（第１の出射面）が平坦に形成されている。一方、導光体２４において上記界面２８と対向する界面２３（第２の出射面）は、界面２８と平行あるいは略平行に形成された平坦部２１と、平坦部２１に対して同方向に一定の角度で傾斜した傾斜部２２とが、交互に配置されて形成されている。すなわち、導光体２４は、図１から明らかなように、光源２６の長手方向を法線とする断面において、光源２６から遠ざかるほど下がってゆく階段状に形成されている。
【００３４】
傾斜部２２は、主として、光源２６からの光を界面２８へ向けて反射する面として作用する。一方、平坦部２２は、主として、フロントライト２０からの照明光が、液晶セル１０から反射光として戻ってきたときに、この反射光を観察者側へ透過させる面として作用する。
【００３５】
ここで、図２（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら、導光体２４の形状について、さらに詳細に説明する。図２（ａ）は、導光体２４を平坦部２１の法線方向上方から見た平面図、図２（ｂ）は、導光体２４を入射面２５の法線方向から見た側面図、図２（ｃ）は、導光体２４を、入射面２５および界面２８の双方に対して垂直な面で切断した断面図である。
【００３６】
導光体２４は、例えばＰＭＭＡ(polymethylmetacrylate) 等を用い、射出成形により形成することができる。この実施形態に係る導光体２４は、幅Ｗ＝１１０．０ｍｍ、長さＬ＝８０．０ｍｍ、入射面２５部分の厚みｈ₁＝２．０ｍｍ、平坦部２１の幅ｗ₁＝１．９ｍｍとする。また、傾斜部２２の段差ｈ₂＝５０μｍ、平坦部２１に対する傾斜部２２の傾斜角α＝３０°とすることにより、傾斜部２２の幅ｗ₂は約８７μｍである。
【００３７】
導光体２４が階段状に形成されていることにより、フロントライト２０は下記の利点を有する。まず、図２（ｂ）に示すように、入射面２５の法線方向から見た場合、平坦部２１が界面２８に対して完全に平行に形成されていれば、この平坦部２１は視認されず、傾斜部２２のみが視認される。すなわち、傾斜部２２の入射面２５への射影の総和が、入射面２５に等しい。
【００３８】
このような場合、入射面２５から入射した光源光のうち、入射面２５に垂直な成分は、すべて、傾斜部２２に直接入射して界面２８へ向けて反射する。これにより、前述した従来のフロントライトシステムで見られるような、入射面に対向する面から多量の光が導光体外部へ出射してしまうという問題は発生しない。すなわち、フロントライト２０は、階段状の導光体２４を備えたことにより、光の利用効率が従来の構成よりも大幅に向上する。
【００３９】
次に、液晶セル１０の構成およびその製造方法について説明する。
液晶セル１０は、図１に示すように、基本的に、一対の電極基板１１ａ・１１ｂが液晶層１２を挟持した構成である。電極基板１１ａは、光透過性を有するガラス基板１４ａ上に、透明電極１５ａ（走査線）が設けられ、この透明電極１５ａを覆うように液晶配向膜１６ａが形成されてなる。
【００４０】
上記ガラス基板１４ａは、例えばコーニング社製のガラス基板（商品名：７０５９）で実現される。透明電極１５ａは、例えばＩＴＯ(Indium Tin Oxide)を材料とする。液晶配向膜１６ａは、例えば、日本合成ゴム社製の配向膜材料（商品名：ＡＬ−４５５２）を、透明電極１５ａが形成されたガラス基板１４ａの上にスピンコータで塗布し、配向処理としてラビング処理を施すことにより作成される。
【００４１】
電極基板１１ｂも、上記電極基板１１ａと同様に、ガラス基板１４ｂ、透明電極１５ｂ、および液晶配向膜１６ｂを順次積層することにより作成される。なお、電極基板１１ａ・１１ｂに対し、必要に応じて絶縁膜等を形成しても良い。
【００４２】
電極基板１１ａ・１１ｂは、液晶配向膜１６ａ・１６ｂが対向するように、且つ、ラビング処理の方向が平行且つ逆向き（いわゆる反平行）になるように配置され、接着剤を用いて貼り合わされる。このとき、電極基板１１ａ・１１ｂの間には、粒径４．５μｍのガラスビーズスペーサ（図示せず）が予め散布されたことにより、均一な間隔で空隙が形成されている。
【００４３】
この空隙に、真空脱気により液晶を導入することにより、液晶層１２が形成される。なお、液晶層１２の材料としては、例えばメルク社製の液晶材料（商品名：ＺＬＩ−３９２６）を用いることができる。なお、この液晶材料のΔｎは０．２０３０である。ただし、液晶材料はこれに限られるものではなく、種々の液晶を用いることができる。
【００４４】
さらに、ガラス基板１４ｂの外面に、反射板１７として、ヘアーライン加工を施したアルミ板を、例えばエポキシ系の接着剤により接着すると共に、ガラス基板１４ａの外面に、液晶層１２の液晶の配向方向と４５°をなすように偏光軸が設定された偏光板１８を設置する。
【００４５】
以上の工程により、反射型の液晶セル１０が製造される。この液晶セル１０に、下記のとおりにフロントライト２０を組み合わせることにより、前方照明装置付の反射型ＬＣＤが製造される。まず、液晶セル１０の偏光板１８上に、導光体２４を積層する。なお、液晶セル１０の偏光板１８と導光体２４との間には、粒径５０μｍのスペーサ（図示せず）が予め散布されることにより、このスペーサの粒径にほぼ等しい均一な厚みで空隙２９が形成されている。つまり、導光体２４の界面２８は、光学的には、ＰＭＭＡと空気層との界面に相当する。なお、この空隙２９は、光の波長の約１００倍程度の厚みを持つため、空隙２９による干渉等の発生は抑えられている。
【００４６】
次に、導光体２４の入射面２５に対向するように、光源２６として蛍光管を設置し、光源２６と入射面２５とを反射鏡２７（集光手段）で囲む。反射鏡２７は、光源２６からの光を入射面２５のみに集光させる。なお、反射鏡２７としては、例えばアルミテープ等を用いることができる。以上の工程により、補助照明としてのフロントライト２０を備えた反射型ＬＣＤが完成する。
【００４７】
この反射型ＬＣＤは、周囲光が不十分なときは、フロントライト２０を点灯した照明モードで使用し、十分な周囲光が得られるときは、フロントライト２０を消灯した反射モードで使用することができる。
【００４８】
ここで、フロントライト２０の動作原理について、図３（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら説明する。
前述したように、導光体２４は、入射面２５への傾斜部２２の射影の総和が、入射面２５と等しい。このため、光源２６からの入射光のうち、入射面２５に垂直な成分は、図３（ａ）に示すように、傾斜部２２により反射され、界面２８から、図３（ａ）中には図示しない液晶セル１０へ向けて出力される。
【００４９】
また、図３（ｂ）に示すように、光源２６からの入射光のうち、まず界面２３に入射する成分は、導光体２４内での挙動により、二通りに分類される。一つは、図３（ｂ）に示す光３１ａのように、傾斜部２２へ直接入射して反射され、液晶セル１０への出力光３１ｂとなる光である。二つめは、図３（ｂ）に示す光３２ａのように、平坦部２１と界面２８との間で全反射しつつ導光体２４内を伝搬し、最終的に傾斜部２２へ到達して反射され、出力光３２ｂとなる光である。
【００５０】
また、図３（ｃ）に示すように、光源２６からの入射光のうち、まず界面２８に入射する成分は、界面２８と界面２３の平坦部２１との間で全反射しつつ導光体２４内を伝搬し、最終的に傾斜部２２へ到達して反射され、界面２８から液晶セル１０へ向けて出力する。
【００５１】
以上の説明から分かるように、光源２６から導光体２４への入射光のほとんどすべての成分は、傾斜部２２で反射され、界面２８を通って液晶セル１０へ出射する。すなわち、本実施形態のフロントライト２０は、階段状の界面２３を持つ導光体２４を備えたことにより、光源２６からの光の損失が極めて少なく、光源光の利用効率が向上されている。
【００５２】
次に、光源光の利用効率をさらに向上させるための傾斜部２２または平坦部２１の条件１．〜３．について説明する。
【００５３】
１．傾斜部２２について
導光体２４において、界面２３の傾斜部２２は、主として、光源２６からの入射光を反射する反射面として機能する。一方、界面２３の平坦部２１は、主として、液晶セル１０の背面に設けられた反射板１７にて反射した光、および周囲光を透過する透過面として機能する。
【００５４】
傾斜部２２にて光源２６からの入射光が全反射するためには、次のような条件が満たされる必要がある。つまり、異なる屈折率を有する物質が接する面（界面）に入射した光は、入射角が臨界角以上のときに界面で全反射する。このため、傾斜部２２に入射する光が傾斜部２２で全反射するためには、
θ₁≧θ_c＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ₂／ｎ₁）・・・（式２）
で表される入射角θ₁で傾斜部２２へ入射すればよい。
【００５５】
ただし、上記式２において、
θ₁：傾斜部２２への入射角、
ｎ₁：導光体２４の屈折率
ｎ₂：傾斜部２２において導光体２４と接する物質の屈折率
θ_c：傾斜部２２の臨界角、である。
【００５６】
以上のように、傾斜部２２への光の入射角θ₁が式２を満たすように傾斜部２２を形成すれば、傾斜部２２から導光体２４の外部への光の漏れが抑制され、光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
２．平坦部２１について
平坦部２１が主として光を透過させる領域であることは先に述べたが、平坦部２１を透過する光としては、
（イ）液晶セル１０からの反射光、
（ロ）反射モードで使用する場合の周囲光、
が存在する。
【００５８】
上記（イ）の出力光は、液晶セル１０の液晶層１２で調光され、反射板１７で反射されて再度導光体２４へ入射した後に界面２３から観察者側へ出射するが、このとき、主として平坦部２１から出力される。なお、反射板１７で反射される光は拡散光となる。この拡散光は、平坦部２１において反射することが極めて少なく透過するためには、平坦部２１に臨界角以下で入射することが好ましい。臨界角は、導光体２４の屈折率により変化するが、導光体２４の材料としてＰＭＭＡを用いた場合はおよそ４２°前後である。つまり、液晶セル１０からの出力光は、導光体２４の平坦部２１に約４０°以下で入射することが好ましい。
【００５９】
また、平坦部２１は、必ずしも界面２８と平行でなくても良い。平坦部２１への入射角は、反射板１７における光の散乱範囲にも依存する。このため、反射板１７の特性についても考慮すれば、図４に示すように、例えば、反射板１７において光が散乱する主な範囲が、反射板１７の法線に対して±３０°程度であるとすると、平坦部２１の反射板１７に対する傾斜角度δをおよそ±１０°以内とすれば、平坦部２１で反射される光の成分３３を極めて少なくできる。なお、図４では、平坦部２１が界面２８に対して傾斜していることを分かりやすくするため、傾斜角度δを上記の好ましい範囲よりも大きく示した。
【００６０】
このように、平坦部２１が界面２８に対して平行または±１０°以内の傾きで形成されていれば、光源２６からの入射光は、傾斜部２２への入射角よりも大きな入射角で平坦部２１に入射するので、光源２６から平坦部２１へ入射する光が外部へ漏れにくく、平坦部２１で反射する光の量が多くなる。これにより、光源光のロスが抑えられる。
【００６１】
さらに、上記（ロ）の反射モードで使用する場合の周囲光を考慮すれば、本反射型ＬＣＤをフロントライト２０を消灯した反射モードで使用する場合に、十分な周囲光を液晶セル１０へ取り込むためには、平坦部２１の面積は大きければ大きいほど好ましい。
【００６２】
３．界面２３における傾斜部２２と平坦部２１との配置
界面２３の傾斜部２２と平坦部２１との配置については、
（ａ）使用者が界面２３側から反射型ＬＣＤを見たときに、傾斜部２２の面積が小さく、平坦部２１の面積が大きいこと、
（ｂ）入射面２５に対する傾斜部２２の射影の総和が大きく、平坦部２１の射影の総和が小さいこと、
の二つの条件が重要である。
【００６３】
上記（ａ）の条件は、すなわち、界面２８への平坦部２１の射影の総和が、傾斜部２２の射影の総和よりも大きいことを意味する。界面２８への傾斜部２２の射影の大きさは、図２（ｃ）に示す傾斜部２２の界面２８に対する傾斜角αによって決まる。従って、傾斜角αの大きさを調整することにより、使用者から見た傾斜部２２の面積を、平坦部２１の面積に比べて非常に小さくすることが可能である。
【００６４】
さらに、傾斜部２２および平坦部２１のピッチを液晶セル１０の走査線の抜きまたはバスラインに合わせることによって、液晶セル１０で実際に表示が行われる領域上全体に平坦部２１を配置することができ、光の利用効率がさらに向上する。
【００６５】
上記（ｂ）の条件は、前述のように、光源２６からの入射光を有効利用するためには、入射面２５を法線方向から見た場合に界面２３の傾斜部２２のみが視認されることが好ましい、ということを意味する。
【００６６】
次に、フロントライト２０の照明光強度の測定結果について説明する。フロントライト２０の照明光強度を測定するために、図５に示すような測定系を用いた。つまり、フロントライト２０の界面２８の法線方向を０°とし、０°から±９０°の範囲における光強度を、検出器３４にて測定した。
【００６７】
この結果を図６に示す。図６から明らかなように、フロントライト２０において、光源２６から入射面２５を通って導光体２４へ入射した光は、導光体２４の作用により、界面２８の略法線方向へ出射されていることが分かる。すなわち、フロントライト２０は、導光体２４の側面に配置された光源２６からの光を液晶セル１０に対して略垂直に入射させることができ、明るい補助照明として機能する。
【００６８】
さらに、本実施形態の反射型ＬＣＤは、透過型ＬＣＤやＣＲＴ、ＰＤＰ等の自発光型のディスプレイと比較して、より明るい表示が可能であるという利点がある。
すなわち、図７（ａ）に示すように、自発光型のディスプレイ３５からの光３６ａは、周囲光３７に対して進行方向が逆向きとなる。このため、光３６ａから周囲光３７を差し引いた成分３６ｂが、観察者に認識される。
【００６９】
これに対して、本実施形態の反射型ＬＣＤでは、照明モードで使用する場合、図７（ｂ）に示すように、フロントライト２０からの補助光３９ａと、周囲光３７とが、液晶セル１０の反射板（図示せず）にて反射され、補助光３９ａと周囲光３７との和に相当する成分３９ｂが、観察者に認識される。これにより、暗い場所だけでなく例えば日中の屋外のような明るい場所でも、より明るい表示が実現される。
【００７０】
以上のように、本実施の形態に係る構成は、フロントライト２０が階段状の導光体２４を備えたことによって、光源２６から出射される光の利用効率が向上されている。これにより、周囲光が十分でない場合に、液晶セル１０に十分な照明光を与えることができ、周囲環境によらず常に明るい表示が可能な反射型ＬＣＤを提供することが可能となる。
【００７１】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図８ないし図１１に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前述の実施の形態１にて説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、図８に示すように、液晶セル１０の前面に、実施の形態１で説明したフロントライト２０（第１の導光体）と楔型の第２の導光体４０とによって構成されるフロントライトシステム５１を備えたことを特徴とする。
【００７３】
上記第２の導光体４０は、フロントライト２０の導光体２４と液晶セル１０との間に配置され、導光体２４の界面２８に対して平行な斜面４１と、液晶セル１０の表面に対して平行な底面４２とを有する。底面４２に対する斜面４１の傾斜角は、図９（ａ）に示すように、導光体２４の界面２３において傾斜部２２と平坦部２１とが尾根状に接する部分を互いに結ぶ線４９が、底面４２と平行になるように設計することが好ましい。
【００７４】
また、第２の導光体４０は、第１の導光体である導光体２４と少なくとも屈折率が等しい材質で形成することが好ましい。言うまでもなく、第２の導光体４０を導光体２４と全く同じ材質で形成しても良い。また、導光体２４と第２の導光体４０とを、例えば射出成形等によって一体的に形成するように構成すれば、製造工程を簡略化することができる。
【００７５】
導光体２４と第２の導光体４０との間隙には、粒径５０μｍのスペーサ（図示せず）が予め散布される。これにより、導光体２４と第２の導光体４０との間隙には、上記スペーサの粒径にほぼ等しい空隙４３が形成される。
【００７６】
第２の導光体４０の底面４２と、液晶セル１０の偏光板１８との間は、両者の屈折率を一致させる充填剤（図示せず）で満たされている。これにより、第２の導光体４０と偏光板１８との界面での反射による光の減衰が防止され、光源光の損失がさらに抑制される。なお、上記充填剤としては、例えばＵＶ硬化性樹脂またはサリチル酸メチル等を用いることができる。
【００７７】
ここで、導光体２４と液晶セル１０との間に第２の導光体４０を設けたことによる効果について説明する。
図９（ｂ）に示すように、第２の導光体４０が設けられていない構成（実施の形態１）では、傾斜部２２から、液晶セル１０への出射面としての界面２８までの距離ｌ_n（図中ｌ₁、ｌ₂）は、光源２６からの距離ｘ_n（図中ｘ₁、ｘ₂）が大きくなるほど小さくなる。これに対して、本実施形態のフロントライトシステム５１では、図９（ａ）に示すように、第２の導光体４０を備えたことにより、傾斜部２２から、液晶セル１０への出射面である第２の導光体４０の底面４２までの距離ｌ_nは、光源２６からの距離ｘ_nに関わらず、ほぼ等しい。
【００７８】
すなわち、第２の導光体４０が、フロントライト２０の傾斜部２２から液晶セル１０までの距離を一定にする役割を果たすことにより、フロントライトシステム５１は、光源２６からの距離によらず一定の輝度で光を出射する面光源として作用する。
【００７９】
ここで、第２の導光体４０による効果を確かめるために、図１０（ａ）に示すように、検出器４４を、第２の導光体４０の底面４２に対して平行に移動させながら、フロントライトシステム５１の出力光の輝度分布を測定した。なお、入射面２５の近傍を測定開始位置Ｐ_Sとし、底面４２において光源２６から最も遠い位置を測定終了位置Ｐ_Eとした。測定の結果は、図１１（ａ）に示すとおりである。
【００８０】
同様に、比較のために、第２の導光体４０が設けられていない構成（実施の形態１）の出力光の輝度分布を測定するために、図１０（ｂ）に示すように、検出器４４を、フロントライト２０の界面２８に対して平行に移動させながら、測定を行った。なお、入射面２６の近傍を測定開始位置Ｐ_Sとし、界面２８において光源２６から最も遠い位置を測定終了位置Ｐ_Eとした。測定結果は、図１１（ｂ）に示すとおりである。
【００８１】
図１１（ａ）および（ｂ）を比較することから明らかなように、第２の導光体４０が設けられていない場合、図１１（ｂ）に示すように、輝度のピークのピッチｐが、光源２６に近いほど大きく、光源２６から遠ざかるほど小さくなるのに対し、本実施形態のフロントライトシステム５１は、図１１（ａ）に示すように、輝度のピークのピッチｐが第２の導光体４０の底面４２全体にわたってほぼ等しく、輝度のピークも一様である。
【００８２】
以上のように、本実施形態の反射型ＬＣＤは、液晶セル１０の前面にフロントライトシステム５１を備え、このフロントライトシステム５１が、第１の導光体としての導光体２４と、液晶セル１０との間に、導光体２４の傾斜部２２から液晶セル１０までの距離を一定にするための第２の導光体４０を備えたことにより、フロントライトシステム５１が液晶セル１０をむらなく照明し、十分な周囲光が得られない場合でも、明るく且つむらのない高品位な表示が実現されるという効果を奏する。
【００８３】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図５、図１２ないし図１４に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００８４】
本実施形態の反射型ＬＣＤは、図１２に示すように、液晶セル１０の前面に、フロントライト２０と第２の導光体４５とによって構成されるフロントライトシステム５２が配置された構成である。
【００８５】
上記第２の導光体４５は、図１３に示すように、導光体２４からの入射光を、その進行方向側へのみ散乱させる機能を有する前方散乱板であると共に、所定の角度範囲から入射した光のみを散乱させ、上記所定の角度範囲以外からの入射光を透過する性質を有する異方性散乱板である。このような条件を満たす第２の導光体４５としては、例えば住友化学株式会社製の視角制御板（商品名：ルミスティー）等が、市販品として入手可能である。
【００８６】
なお、第２の導光体４５が入射光を散乱させる角度範囲は、導光体２４からの出射光が入射する角度範囲を完全に含むことが好ましい。これにより、導光体２４からの出射光をむだなく散乱させることができ、光源光の利用効率を向上させることができる。また、第２の導光体４５が、所定の角度範囲から入射した光のみを散乱させ、上記所定の角度範囲以外からの入射光を透過する性質を有する異方性散乱であることにより、上記所定の角度範囲以外からの入射光には、第２の導光体４５が作用しないので、不要な散乱光によって表示品位が劣化することが防止される。
【００８７】
導光体２４と第２の導光体４５との間隙には、粒径５０μｍのスペーサ（図示せず）が予め散布される。これにより、図１２に示すように、導光体２４と第２の導光体４５との間隙には、上記スペーサの粒径にほぼ等しい空隙４６が形成される。
【００８８】
第２の導光体４５と液晶セル１０の偏光板（図示せず）との間は、両者の屈折率を一致させる充填剤（図示せず）で満たされている。これにより、第２の導光体４５と液晶セル１０との界面での反射による光の減衰が防止され、光源光の損失がさらに抑制される。
【００８９】
ここで、フロントライトシステム５２の照明光強度の測定結果について説明する。フロントライトシステム５２の照明光強度を測定するために、前記した実施の形態１で用いた測定系（図５参照）と同様の測定系を使用した。ここでは、フロントライトシステム５２の第２の導光体４５の法線方向を０°とし、０°から±９０°の範囲において、第２の導光体４５の液晶セル１０側に位置する面からの光強度を、検出器３４にて測定した。測定の結果を図１４に示す。
【００９０】
図１４から明らかなように、本実施形態のフロントライトシステム５２は、第２の導光体４５によって第１の導光体としての導光体２４からの出射光が散乱することにより、実施の形態１に比較して、フラットな角度特性を有していることが分かる。
【００９１】
以上のように、本実施形態で説明した構成は、導光体２４からの出射光を散乱させる第２の導光体４５を備えたことにより、液晶セル１０へ出射する光の輝度分布が平均化され、液晶セル１０をむらなく照射することが可能となる。
【００９２】
なお、上記第２の導光体４５として、異方性散乱板の他に、ホログラム等を使用することも可能である。
【００９３】
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１５ないし図１９に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【００９４】
前述の実施の形態１で説明したように、導光体２４の観察者側の界面２３が、傾斜部２２および平坦部２１によって形成されている場合、液晶セル１０にて反射されて再び導光体２４へ入射した光が界面２３を透過する際に、像のにじみやボケが生じることがある。
【００９５】
つまり、図１５に示すように、液晶セル１０からの出力光４８ａは、必ずしも平坦部２１のみからでなく、傾斜部２２からも観察者側へ透過する。このとき、傾斜部２２からの出射光４８ｂと、平坦部２１からの出射光４８ｃとが、互いに異なる方向へ出射して交差することにより、表示すべき像ににじみやボケが表れることがある。
【００９６】
このような問題を解決するために、本実施形態の反射型ＬＣＤは、図１６に示すように、導光体２４の界面２３において、傾斜部２２の表面に、光を反射する金属反射膜４７（反射部材）が付加された構成である。上記金属反射膜４７は、図１６に示すように、傾斜部２２へ入射する光のすべてを、その入射角に関わらず反射する。これにより、界面２３から観察者側へ出射する光は、平坦部２１を透過した光のみとなる。この結果、にじみやボケのない鮮明な表示像を得ることができる。
【００９７】
以下に、上記金属反射膜４７を製造する方法の一例について、アルミニウムを材料とする場合を例に挙げて説明する。なお、金属反射膜４７の材料は、アルミニウムに限らず、例えば銀等の金属を用いても良い。
【００９８】
まず、図１７（ａ）に示すように、導光体２４の界面２３の表面全体に、スパッタリングによってアルミニウム膜６１を成膜する。さらに、図１７（ｂ）に示すように、アルミニウム膜６１の表面にフォトレジスト６２を塗布する。次に、露光工程を経て、図１７（ｃ）に示すように、フォトレジスト６２をパターニングする。そして、図１７（ｄ）に示すように、パターニングされたフォトレジスト６２をマスクとして、アルミニウム膜６１のエッチングを行う。その後、フォトレジスト６２を剥離することにより、図１７（ｅ）に示すように、界面２３の傾斜部２２の表面に、アルミニウムからなる金属反射膜４７が形成される。
【００９９】
以上のように、傾斜部２２の表面に金属反射膜４７が設けられたことにより、図１６に示すように、平坦部２１に対する傾斜部２２の傾斜角度αを大きくとることが可能である。例えば、図１８に示すように、傾斜部２２に金属反射膜４７を設けない構成では、傾斜角度αを６０°と大きくとった場合、臨界角θ_cよりも小さい入射角で傾斜部２２へ入射した光４９ａが、傾斜部２２を通って観察者側へ透過する光４９ｂとなる。このような光４９ｂは、表示品位を劣化させるので好ましくない。
【０１００】
これに対して、本実施形態の構成では、傾斜部２２に金属反射膜４７が形成されたことにより、傾斜角度αを大きくとったとしても、上記の光４９ｂのように傾斜部２２を透過する光は存在せず、傾斜部２２においてすべての光が反射される。
【０１０１】
このように、傾斜部２２の傾斜角度αを大きくとることができることにより、平坦部２１の法線方向から見た場合に、傾斜部２２が視認されにくくなり、表示品位の向上が図れるという利点がある。
【０１０２】
なお、図１９に示すように、上記金属反射膜４７の表面に、周囲光の反射を防止するブラックマトリクス４７ｂ（遮光部材）を積層すれば、周囲光が観察者側へ反射されることを防止できる。これにより、周囲光が観察者側へ反射することによる表示品位の劣化が防止されるので、さらに好ましい。
【０１０３】
以上のように、本実施形態に係るフロントライト２０は、傾斜部２２から観察者側への透過光を無くすための金属反射膜４７が、傾斜部２２に形成されていることを特徴としている。これにより、界面２３から観察者側へ出射する光は、平坦部２１からの出射光のみとなるので、このフロントライト２０を液晶セル１０の前面に備えた反射型ＬＣＤにおいて、にじみやボケのない鮮明な表示像を得ることが可能となる。
【０１０４】
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１５、および図２０ないし図２２に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、図２０に示すように、液晶セル１０の前面に、実施の形態１で説明したフロントライト２０と、このフロントライト２０の界面２３上に設けられた光学補償板６４（補償手段）とによって構成されるフロントライトシステム５３を備えたことを特徴とする。
【０１０６】
上記光学補償板６４において、フロントライト２０の導光体２４に対向する面である底面６４ａは、図２０に示すように、導光体２４の界面２３と相補する階段形状をなす。すなわち、底面６４ａは、導光体２４の傾斜部２２に対向する位置に、傾斜部２２に平行な傾斜部６５が形成され、導光体２４の平坦部２１に対向する位置に、平坦部２１に平行な平坦部６６が形成されている。一方、光学補償板６４において、観察者側に位置する面である表面６４ｂは、導光体２４の界面２８に平行な平面として形成されている。
【０１０７】
光学補償板６４は、導光体２４と同様に、例えば、ＰＭＭＡを用いて射出成形にて作成できる。光学補償板６４と導光体２４とは、上述のように、それぞれの傾斜部および平坦部が対向するように配置され、粒径約２０μｍのスペーサ（図示せず）を介して接着される。これにより、光学補償板６４の底面６４ａと、導光体２４の界面２３との間には、略均一な厚みの空気層６７が介在することとなる。
【０１０８】
このように、導光体２４の前面に光学補償板６４を設け、導光体２４と光学補償板６４との間に空気層６７が存在することにより、下記のような効果が得られる。
【０１０９】
すなわち、前記実施の形態４において図１５を参照しながら説明したように、液晶セル１０から導光体２４へ再び入射した光４８ａ・４８ａは、導光体２４内部で同じ方向に進んだとしても、界面２３の傾斜部２２または平坦部２１をそれぞれ透過することにより、導光体の界面２３から互いに異なる方向へ出射し、像のにじみやボケを招来する。
【０１１０】
これに対して、本実施形態のフロントライトシステム５３では、図２１に示すように、液晶セル１０から導光体２４へ同じ方向へ入射した光６８ａ・６９ａは、導光体２４から出射した後に、空気層６７と光学補償板６４との界面としての底面６４ａで屈折することで、再び同じ方向へ進む光となり、光６８ｂ・６９ｂとして示すように、光学補償板６４の表面６４ｂから同じ方向へ出射する。これにより、観察者側から見たときに、にじみやボケのない鮮明な像が得られる。
【０１１１】
なお、上述の光学補償板６４の他に、図２２（ａ）に示すように、平板状に形成された光学補償板７１を導光体２４の前面に配置しても良い。この場合、上記光学補償板７１は、図２２（ｂ）に示すように、導光体２４の傾斜部２２から出射した光が入射する領域７１ａと、導光体２４の平坦部２１から出射した光が入射する領域７１ｂとが、互いに異なる屈折率を有することにより、領域７１ａ・７１ｂのそれぞれの表面から観察者側への光の出射角θ_a・θ_bがほぼ等しくなる。または、領域７１ａを、この領域７１ａを透過する光を、領域７１ｂを透過する光と同じ方向へ回折するために、回折機能を有する部材（例えば回折素子）で形成しても良い。
【０１１２】
あるいは、図２２（ｃ）に示すように、光学補償板７１において、導光体２４の傾斜部２２から出射した光が入射する領域を、光を遮るブラックマスク７１ｃで形成することにより、傾斜部２２から出射した光が観察者側へ届かないようにしても良い。
【０１１３】
以上のように、本実施形態の構成によれば、光学補償板６４（または光学補償板７１）によって、導光体２４の界面２３の傾斜部２２および平坦部２１のそれぞれからの光の出射方向をそろえることにより、にじみやボケのない鮮明な表示が可能な反射型ＬＣＤが実現される。
【０１１４】
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について、図２０、図２３ないし図２６に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１１５】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、前記した実施の形態５で説明した反射型ＬＣＤのフロントライトシステム５３（図２０参照）に、タッチパネル機能を付加したものである。
【０１１６】
上記のタッチパネル機能を実現するために、本実施形態の反射型ＬＣＤは、図２３に示すように、光学補償板６４の底面６４ａに、例えばＩＴＯからなる透明電極７２を備えると共に、導光体２４の傾斜部２２に、例えばアルミニウムのように、光を反射し且つ導電性を有する材料からなる反射電極７３が設けられている。上記透明電極７２および反射電極７３が、位置検出手段を構成する。
【０１１７】
図２４の下部に示す図は、導光体２４の平坦部２１の法線方向から見た場合の上記反射電極７３の形状を示す平面図である。図２４に示すように、反射電極７３は、導光体２３の傾斜部２２の全面に設けられているので、導光体２４の平坦部２１の法線方向から見るとストライプ状である。また、光学補償板６４に形成された透明電極７２も、図２５に示すように、ストライプ状に形成され、反射電極７３および透明電極７２は、互いに直交してマトリクスをなす。
【０１１８】
なお、導光体２４の反射電極７３と、光学補償板６４の透明電極７２との間には、粒径１０μｍ程度のプラスチックビーズスペーサ（図示せず）が散布されており、この粒径にほぼ等しい空隙が形成されている。
【０１１９】
この光学補償板６４は可撓性を有し、図２６に示すように、ペン７４で押圧されることにより、透明電極７２と反射電極７３とが接触する。ペン７４で押された座標の認識は、下記のとおりに行われる。図２５に示すように、透明電極７２および反射電極７３のそれぞれに、線順次で信号を走査することにより、接触点７５のＸ座標およびＹ座標が検出され、タッチパネルの平面内において、ペン７４で押された位置の座標を特定することができる。
【０１２０】
なお、ここでは、光学補償板６４にストライプ状の透明電極７２を形成した構成を例に挙げて説明したが、光学補償板６４の底面６４ａの全面に透明電極を形成しても良い。しかしながら、上述のように、透明電極７２をストライプ状に形成した方が、光の利用効率が高いという利点がある。
【０１２１】
以上のように、本実施形態の構成によれば、光学補償板６４がタッチパネルとして機能するので、液晶セル１０に表示された内容に対してペン入力が可能な反射型ＬＣＤを提供することが可能となる。
【０１２２】
〔実施の形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について、図２７ないし図３０に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤが備えるフロントライトは、図２７に示すように、前記した実施の形態１で説明した構成にさらに加えて、光源２６と導光体２４の入射面２５との間に、光源２６から入射面２５へ入射する光の広がり角を制御するための光制御手段として、プリズムシート８１および拡散板８２を備えたことを特徴とする。なお、ここでは、プリズムシート８１のプリズムの頂角は１００°とする。また、導光体２４と液晶セル１０の偏光板１８との間には、屈折率差を緩和するための充填剤８４が導入されている。
【０１２４】
光源２６は、例えば蛍光管にて実現されるが、蛍光管からの出力光は、特に指向性を持つわけでなく、ランダムに発生する。このため、導光体２４の傾斜部２２へ臨界角よりも大きい角度で入射する光が存在し、傾斜部２２からの漏れ光となって表示品位の低下を招く恐れがある。
【０１２５】
導光体２４の材料として好適に用いられるＰＭＭＡの屈折率が約１．５であることを考慮すると、傾斜部２２への入射角が臨界角（約４２°）以下の光は、漏れ光となる。このような漏れ光をなくすためには、漏れ光成分となる入射光が導光体２４へ入射しないように、光源２６からの出力光の広がり角を予め制御すれば良い。
【０１２６】
ここで、図２８に示すように、界面２８に対する傾斜部２２の傾斜角をαとする。なお、図２８は、説明の便宜上、導光体２４における傾斜部２２、界面２８、および入射面２５の位置関係を抽出して示したものであり、導光体２４が実際にこのような形状をなしているわけではない。
【０１２７】
また、導光体２４の入射面２５から入射する光の広がり角を±βとし、傾斜部２２の臨界角をθ_cとすると、上記の光の傾斜部２２への入射角θは、
θ＝９０°−α−β
で表される。
【０１２８】
従って、入射面２５から傾斜部２２へ入射した光が傾斜部２２を透過しないための条件は、
θ_c＜θ＝９０°−α−β
すなわち、
β＜９０°−（θ_c＋α）・・・（式３）
で表される。
【０１２９】
なお、この実施形態では、傾斜部２２の傾斜角αを１０°とする。これと、臨界角θ_cが４２°であることから、上記の式３に基づいて、β＜３８°が導かれる。
【０１３０】
光源２６からの出力光は、拡散板８２で一旦拡散されてプリズムシート８１へ入射する。プリズムシート８１は、拡散光を特定の角度範囲に集光する機能を有し、プリズムの頂角が１００°の場合、図２９に示すように、約±４０°の角度範囲内に拡散光を集光させる。約±４０°の角度範囲に集光された光は、導光体２４へ入射するときに、入射面２５での屈折によってさらに集光されることにより、約±２５．４°の範囲の広がり光となる。すなわち、入射面２５から入射する光の広がり角は、上記のβ＜３８°の範囲に十分に収まり、傾斜部２２からの漏れ光が生じないことが分かる。
【０１３１】
以上のように、本実施形態に係る反射型ＬＣＤは、光源光の広がりを抑制するために、光源２６と導光体２４の入射面２５との間にプリズムシート８１を設置したことにより、傾斜部２２からの漏れ光がなくなり、表示品位がさらに向上される。
【０１３２】
なお、本実施形態では、プリズムシート８１の頂角を１００°としたが、必ずしもこの角度に限定されるものではない。また、光源光の広がりを制限する光制御手段として、プリズムシート８１を用いたが、同様の効果が得られるのであればこれに限定されず、例えばコリメータ等を用いても良い。また、図３０（ａ）に示すように、光源２６の周囲を楕円体ミラー９８で覆い、この楕円体ミラー９８の焦点に光源２６を設置した構成によっても同様の効果が得られる。さらに、SID DIGEST P.375(1995)に記載されているように、図３０（ｂ）に示すライトパイプ９９を用いて、光源２６からの入射光の広がりを制御しても良い。
【０１３３】
〔実施の形態８〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１、図３、および、図３１ないし図３３に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１３４】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、前記した各実施の形態で説明した反射型ＬＣＤにおいて、フロントライト（またはフロントライトシステム）と液晶セル１０との間が、屈折率の差による光の減衰を防ぐ充填剤（マッチング剤）で満たされている。
【０１３５】
ここで、実施の形態１で説明した反射型ＬＣＤに上記の充填剤を適用した構成を例に挙げて説明する。実施の形態１では、図１を参照しながら説明したように、フロントライト２０の導光体２４は、液晶セル１０の偏光板１８上に、粒径約５０μｍのスペーサを介して積層されている。これにより、液晶セル１０と導光体２４との間には、上記スペーサの粒径にほぼ等しい均一な厚みで空隙２９が形成されている。
【０１３６】
本実施の形態の反射型ＬＣＤは、上記の空隙２９に、図３２に示すように、充填剤８４を満たしたものである。なお、充填剤８４としては、例えばＵＶ硬化性樹脂や、サリチル酸メチル等を用いることができる。これにより、導光体２４の界面２８は、空気ではなく、空気よりも高い屈折率を有する充填剤８４に接することとなる。上記の充填剤８４は、導光体２４の屈折率とほぼ等しい屈折率を有することが好ましい。
【０１３７】
このように、導光体２４の界面２８が充填剤８４に接している場合と、前記した各実施の形態のように導光体２４の界面２８が空気に接している場合とは、界面２８における光の挙動が異なる。
【０１３８】
光源２６からの入射光のうち、図３１（ａ）に示すように、入射面２５へ略垂直入射する成分は、入射面２５から傾斜部２２へ直接入射して反射した後、界面２８および充填剤８４を通って、液晶セル１０へ入射する。このときの界面２８における光の挙動は、界面２８が空気に接している場合（図３（ａ）参照）と同様である。
【０１３９】
一方、光源２６からの入射光のうち、図３１（ｂ）に示すように、入射面２５からまず界面２３へ入射する成分の中には、光８５ａのように、平坦部２１で反射した後に界面２８へ入射するものもある。このような光８５ａや、光源２６からの入射光のうち、図３１（ｃ）に示すように、入射面２５からまず界面２８へ入射する成分は、界面２８が導光体２４とほぼ等しい屈折率を有する充填剤８４に接しているので、界面２８において何の作用も受けずに透過する。
【０１４０】
これらの光は、液晶セル１０の液晶層１２に対して非常に大きな入射角で入射することとなるが、反射板１７で反射され、導光体２４の界面２８に対して上記の大きな入射角で再び入射するので、観察者へ届くことはない。
【０１４１】
しかしながら、光源光の利用効率を向上させるためには、光源２６から界面２８へ直接入射する成分をなくすことが好ましい。このため、図３２に示すように、入射面２５を、この入射面２５と界面２８とが鈍角をなすように傾けることにより、入射面２５から界面２８へ直接入射する成分をなくすことができる。
【０１４２】
なお、入射面２５と界面２８とがなす角γの大きさは、図３３に示すように、光源２６からの光が入射面２５へ入射した後の広がり角βを考慮すれば、
γ≧９０°＋β
であることがより好ましい。これにより、入射面２５から入射した光源光のほとんどすべてが界面２３方向へ入射することとなり、光源光の利用効率をさらに向上させることができる。
【０１４３】
〔実施の形態９〕
本発明のさらに他の実施形態について、図３４に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１４４】
本実施の形態に係る反射型ＬＣＤは、フロントライト２０が、液晶セル１０に対して開閉自在な蓋状に形成されていることを特徴とする。
【０１４５】
前記した各実施の形態において、前方照明装置としてのフロントライトまたはフロントライトシステムの種々の形態を説明したが、特に実施の形態４に記載した構成のように、導光体２４の傾斜部２２に金属反射膜４７を設けたような場合、金属反射膜４７が導光体２４への周囲光の入射を妨げる。このため、周囲環境が、反射型ＬＣＤを照明モードで使用する必要がある程暗くはないが、反射モードで使用するに十分な周囲光量が得られないような状況において特に、反射モードでの表示が暗くなってしまう場合がある。
【０１４６】
このため、図３４に示すように、本実施の形態の反射型ＬＣＤ９１は、フロントライト２０が、その一辺が例えば蝶番（図示せず）等で固定されたことにより、液晶セル１０に対して開閉自在に設けられている。このフロントライト２０は、液晶セル１０およびフロントライト２０を覆う蓋９２とは独立に開閉できる内蓋として形成されている。
【０１４７】
従って、反射型ＬＣＤ９１を照明モードで用いる場合は、液晶セル１０の表面にフロントライト２０を被せた状態、すなわち蓋９２のみを開けた状態で使用し、反射型ＬＣＤ９１を反射モードで用いる場合は、液晶セル１０に対してフロントライト２０を開いた状態で使用することができる。
【０１４８】
これにより、反射モードで使用する場合に、フロントライト２０によって光のロスが生じることがなく、常に明るい表示を実現し得る反射型ＬＣＤが実現される。
【０１４９】
なお、上記では、フロントライト２０の少なくとも一部が液晶表示装置に対して固定された構成を説明したが、フロントライト２０を完全にユニット化し、液晶セル１０に対して脱着自在な構成としても良い。ただし、この場合には、液晶セル１０から取り外したときのフロントライト２０の保管方法について考慮する必要は生じる。
【０１５０】
なお、ここでは、フロントライト２０を内蓋状に備えた反射型ＬＣＤについて説明したが、前記した各実施の形態で説明したフロントライトシステムが内蓋状に設けられた構成としても良い。
【０１５１】
〔実施の形態１０〕
本発明のさらに他の実施形態について、図３５および図３６に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５２】
前記した各実施の形態では、前方照明装置としてのフロントライトまたはフロントライトシステムと、被照明物としての反射型液晶セルを組み合わせた構成としての反射型ＬＣＤについて説明した。しかし、本発明の前方照明装置としてのフロントライトまたはフロントライトシステムは、反射型液晶セルとの組合せのみで使用されるものではない。例えば、図３５に示すように、本実施形態に係る照明装置９５は、前記した各実施形態で説明したフロントライトまたはフロントライトシステムが、独立したユニットとして形成されたものであり、種々の対象物を照明することが可能である。
【０１５３】
例えば、上記の照明装置９５は、図３５に示すように、本９６の上に配置して使用することができる。これにより、図３６に示すように、照明装置９５の略直下の領域のみを照明することができるので、例えば寝室などでの読書の際に、周囲の人に迷惑をかけることがないという効果がある。
【０１５４】
なお、上記した各実施の形態は本発明を限定するものではなく、発明の範囲で種々の変更が可能である。例えば、導光体の材料として、具体的にＰＭＭＡを例示したが、均一に減衰無く導光でき、屈折率が適当な値であれば、例えばガラス、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル、またはポリエステル等の材料を用いても構わない。また、上記した導光体の傾斜部および平坦部の寸法等は、あくまでも一例であり、同等の効果が得られる範囲で自由に設計することができる。
【０１５５】
さらに、液晶セルとしては、単純マトリクス型ＬＣＤ、アクティブマトリクス型ＬＣＤ等の種々のＬＣＤを用いることができる。また、上記では、偏光子と検光子とを兼ねた偏光板を一枚使用したＥＣＢモード（単偏光板モード）の液晶セルを使用したが、その他に、偏光板を使用しないＰＤＬＣやＰＣ−ＧＨ等を適用しても良い。
【０１５６】
〔実施の形態１１〕
本発明のさらに他の実施形態について、図３７ないし図４８に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１５７】
本実施の形態の反射型ＬＣＤは、図３７に示すように、反射型液晶セル１０ａの前面にフロントライト２０ａを備えている構成については、前記実施の形態１と同様であるが、反射型液晶セル１０ａとフロントライト２０ａとの間に第２の導光体（光学手段）である反射防止フィルム（反射防止膜）１３を配置している点、導光体２４ａに形成されている平坦部２１および傾斜部２２の幅（ピッチ）が異なっている点、および、反射型液晶セル１０ａ内部に反射電極（反射板）１７ａを形成している点が前記実施の形態１とは異なっている。
【０１５８】
まず、フロントライト２０ａについて具体的に説明すると、このフロントライト２０ａは、前記実施の形態１と同様に主として光源２６および導光体２４ａによって構成されており、導光体２４ａの入射面２５に接するように反射鏡２７で覆われた線状光源としての光源２６が設けられている。
【０１５９】
導光体２４ａの液晶セル１０ａ側の界面（第１の出射面）２８は平坦に形成されており、この界面に対向する界面（第２の出射面）２３は、界面２８と平行あるいは略平行に形成された平坦部２１と、平坦部２１に対して同方向に一定の角度で傾斜した傾斜部２２とが、交互に配置されて形成されている。
【０１６０】
このように、導光体２４ａは、前記実施の形態１における導光体２４と同様に、図３７に示すように、光源２６の長手方向を法線とする断面において、光源２６から遠ざかるほど下がってゆく階段状に形成されている。
【０１６１】
ここで、図３８（ａ）ないし（ｃ）を参照しながら、導光体２４ａの形状について、さらに詳細に説明する。図３８（ａ）は、導光体を平坦部の法線方向上方から見た平面図であり、図３８（ｂ）は、導光体を入射面の法線方向から見た側面図であり、図３８（ｃ）は、導光体を入射面および界面の双方に対して垂直な面で切断した断面図である。
【０１６２】
導光体２４ａの材質としては、本実施の形態ではアクリル板を用いており、このアクリル板を金型成形することで導光体２４ａを階段状に加工することができる。この導光体２４ａは、本実施の形態では、幅Ｗ＝７５ｍｍ、長さＬ＝１７０ｍｍ、入射面２５部分の厚みｈ₁＝２．０ｍｍ、平坦部２１の幅ｗ₁＝０．２ｍｍとする。また、傾斜部２２の段差ｈ₂＝１０μｍ、平坦部２１に対する傾斜各α＝４５°とすることにより、傾斜部の幅ｗ₂は約１０μｍである。
【０１６３】
さらに、本実施の形態では、導光体２４ａは、入射面２５、すなわち光源２６から遠ざかる方向において、平坦部２１の幅ｗ₁と傾斜部２２の幅ｗ₂との和ｗ₃＝０．２１ｍｍが徐々に小さくなるような構成を有している。この平坦部２１および傾斜部２２の構成について、図３８（ａ）ないし（ｃ）に加えて、図３９に基づいてさらに具体的に説明する。なお、導光体２４ａにおいて、光源２６から遠ざかる側の方向である光源２６の長手方向を法線とする方向を、以下、第１方向とし、図３８・図３９中に矢印Ａで示す。
【０１６４】
図３９に示すように、平坦部２１と傾斜部２２とを１本ずつ組み合わせて１組とし、光源２６に最も近い側からの平坦部２１と傾斜部２２の１００組を第１ブロックＢ₁とする。そして、この第１ブロックＢ₁における第１方向に沿った方向の間隔ｗ₄を２１ｍｍとなるように形成する。
【０１６５】
次の１００組のブロックである第２ブロックＢ₂における上記間隔ｗ₄は２０ｍｍとなるように形成する。さらに、次の第３ブロックＢ₃における間隔ｗ₄は１９ｍｍとなるように形成し、第４ブロックＢ₄における間隔ｗ₄を１８ｍｍとなるように形成し、第５ブロックＢ₅における間隔ｗ₄を１７ｍｍとなるように形成する。
【０１６６】
従って、本実施の形態では、導光体２４ａにおいて、光源２６側の端面から第１方向に沿って光源２６が配置されていない側の端面まで１ブロック毎に、各ブロックの間隔ｗ₄が１ｍｍずつ減少するようになっている。すなわち、光源２６から遠ざかるに伴って、平坦部２１および傾斜部２２の１００組毎に、平坦部２１のピッチおよび傾斜部２２のピッチの和（平坦部２１の幅ｗ₁と傾斜部２２の幅ｗ₂との和ｗ₃）が、１０μｍ（１／１００ｍｍ）ずつ減少していくように形成されている。なお、図３８（ａ）ないし（ｃ）では、説明の便宜上、平坦部２１および傾斜部２２のピッチの減少については図示していない。
【０１６７】
上記導光体２４ａにおいては、上記傾斜部２２は、主として、光源２６からの光を界面２８へ向けて反射する面である微小光源部として作用する。一方、平坦部２１は、主として、フロントライト２０ａからの照明光が、液晶セル１０ａから反射光として戻ってきたときに、この反射光を観察者側へ透過させる面として作用する。これら各部の作用については、前記実施の形態１と同様である。
【０１６８】
さらに、上記フロントライト２０ａにおける導光体２４ａは、この階段状の構成に加えて、平坦部２１および傾斜部２２の１００組毎に、１組のピッチをたとえば１０μｍずつ小さくする、すなわち、階段のピッチを光源２６から遠ざかるに伴って小さくする構成を備えている。そのため、図４０（ａ）に示すように、傾斜部２２の単位面積当たりの数が光源２６から遠ざかるに伴い増加することになる。
【０１６９】
光源２６から入射面２５した入射光は、微小光源部として作用する傾斜部２２によって反射されるが、傾斜部２２の単位面積当たりの数は光源２６から遠ざかるに伴い増加しているため、フロントライト２０ａで照明される被照明物である反射型液晶セル１０ａは、光源２６から遠ざかる位置ほど輝度が向上することになる。通常、光源２６から遠い位置であるほど輝度は低下する傾向にあるので、本実施の形態の導光体２４ａの構成であれば、界面２８（第１の出射面）において、光源２６からの遠ざかることによる輝度の低下を相殺し、光源２６からの光を高角度で効率よく被照明物全体に導くことができる。その結果、被照明物側の界面（第１の出射面）である界面２８側におけるの輝度分布を平均化することができる。
【０１７０】
これに対して、図４０（ｂ）に示すような、導光体１２４が楔型平板状に形成されている従来のフロントライト１２０では、光源２６から入射面１２５に入射した入射光は、そのまま界面１２３によって反射されることになる。それゆえ、第１の出射面（フロントライト１２０では界面１２８）における輝度は、光源２６から遠ざかるほど低下する。
【０１７１】
さらに、第１の出射面における輝度の分布状態は、図４１に示すように、従来のフロントライト１２０の輝度分布を示すグラフＦに比べて、本実施の形態のフロントライト２０ａの輝度分布を示すグラフＥの方が、光源２６からの距離が大きい位置でも略一定となっている。そのため、本実施の形態のフロントライト２０ａの方が、第１の出射面（界面２８）における輝度分布の均一性において優れていることがわかる。
【０１７２】
また、上記構成の導光体２４ａでは、階段のピッチが０．２１ｍｍであるために、導光体２４ａに対応する反射型液晶セル１０ａの画素の周囲に形成されているブラックマトリクスのピッチと上記傾斜部２２の溝のピッチがずれることになる。その結果、ブラックマトリクスと傾斜部２２との干渉によるモアレ縞の発生を抑制することができるため、得られる反射型ＬＣＤの表示品位を向上させることができる。なお、この点については後述する。
【０１７３】
上記導光体２４ａの出射角度特性についての結果を示すと、図４２に示すように、被照明物である反射型ＬＣＤ側（界面２８側）のグラフＧでは、受光角が−１０°から−５°の間をピークとして２，０００ｃｄ／ｍ²に達する程度までに輝度が上昇している。これに対して、観察者側（界面２３側）のグラフＨでは、受光角が−６０°のときに最高５００ｃｄ／ｍ²の輝度となる程度で、反射型ＬＣＤを観察する角度である０°近傍では輝度は１００ｃｄ／ｍ²以下となっている。
【０１７４】
このように、導光体２４ａの端面に配置された光源２６からの光は、界面２８から被照明物（反射型ＬＣＤ）に対して略垂直な角度で出射できる。同時に、界面２３側である観察者側には光の漏れがほとんどなく、光源２６からの光を高角度で効率よく被照明物に導くことができる。
【０１７５】
なお、本実施の形態では、光源２６として蛍光管を用いているが、光源２６としてはこれに限定されるものではなく、たとえば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ素子、またはタングステンランプを用いることができる。
【０１７６】
次に、液晶セル１０ａについて説明すると、この液晶セル１０ａは、図３７に示すように、基本的な構成としては前記実施の形態１の液晶セル１０と同様であるが、反射板１７ａを液晶セル１０ａ内に形成している点が異なっている。
【０１７７】
この液晶セル１０ａは、図４３にも示すように、一対の電極基板１１ａ・１１ｃにより液晶層１２を挟持し、さらに、表示面側である電極基板１１ａ側に位相差板４９と偏光板１８とを備えている構成である。なお、位相差板４９（図３７には図示せず）は図４３では１枚のみ備えられているが、２枚以上であってもよく、また、備えられていなくてもよい。
【０１７８】
上記電極基板１１ａは、光透過性を有するガラス基板１４ａ上に、カラーフィルタ３８が設けられ、その上に透明電極１５ａ（走査線）が設けられ、この透明電極１５ａを覆うように液晶配向膜１６ａが形成されてなっている。なお、電極基板１１ａに対し、必要に応じて絶縁膜等を形成しても良い。なお、カラーフィルタ３８は、図３７には図示していない。
【０１７９】
一方、電極基板１１ｃは、ガラス基板１４ｂ上に絶縁膜１９が形成され、さらにその上に反射電極（反射板）１７ａが形成され、この反射電極１７ａを覆うように液晶配向膜１６ｂが形成されてなっている。上記絶縁膜１９の表面には複数の凹凸部が形成されており、この絶縁膜１９を覆っている反射電極１７ａの表面にも複数の凹凸部が形成されている。
【０１８０】
上記反射電極１７ａは、液晶層１２を駆動する液晶駆動電極と反射板とを兼ねている。この反射電極１７ａとしては、反射特性の優れたアルミニウム（Ａｌ）反射電極が用いられている。また、上記絶縁膜１９は有機レジストにて形成されており、この絶縁膜１９におけるコンタクトホールや凹凸部は後述するフォトリソグラフィーにより形成される。上記ガラス基板１４ａ・１４ｂ、透明電極１５ａ・１５ｂ、および液晶配向膜１６ａ・１６ｂの材質や形成方法などは、前記実施の形態１と同様である。
【０１８１】
上記電極基板１１ｃの形成方法について、図４４（ａ）〜（ｅ）に基づいて、さらに詳しく説明する。
まず、図４４（ａ）に示すように、ガラス基板１４ｂ上に有機レジストを全面に塗布し、焼成することに絶縁膜１９を形成する。この後、図４４（ｂ）に示すように、マスク３０を介して絶縁膜１９に紫外線３０ａを照射する。これによって、絶縁膜１９における紫外線３０ａの照射部を除去し、図４４（ｃ）に示すように、紫外線３０ａの被照射部を所定のパターンに形成する。
【０１８２】
次に、図４４（ｄ）に示すように、所定のパターンに形成された絶縁膜１９に対して、１８０°で加熱処理を施して焼成することにより、有機レジストに熱だれを生じさせる。この熱だれにより、凹凸部１９ａを形成する。
【０１８３】
最後に、図４４（ｅ）に示すように、この凹凸部１９ａを覆うように、アルミニウム（Ａｌ）を真空蒸着させる。これによって、凹凸部１９ａに沿ってその表面に凹凸部が形成された反射電極１７ａが形成される。なお、図４４（ａ）〜図４４（ｅ）では、絶縁膜１９は所定のパターンとなる凹凸部１９ａとして形成されているが、図３７や図４３に示すように、絶縁膜１９の表面のみに凹凸部が形成されているような構成であってもよい。
【０１８４】
このようにして得られる電極基板１１ｃと上記電極基板１１ａとは、互いの液晶配向膜１６ａ・１６ｂが対向するように、且つ、ラビング処理の方向が反平行になるように配置され、接着剤を用いて貼り合わされる。また、電極基板１１ａ・１１ｃの間には、この電極基板１１ａ・１１ｃにより形成される空隙の間隔を均一にするために、粒径４．５μｍのガラスビーズスペーサ（図示せず）が予め散布されている。そして、この空隙に、真空脱気により液晶を導入することによって、液晶層１２が形成される。なお、液晶層１２の材料も前記実施の形態１と同様である。
【０１８５】
上記のようにして本実施の形態の反射型液晶セル１０ａが製造されるが、上記の説明以外の製造工程や製造条件などは、前記実施の形態１における反射型液晶セル１０と同様であるため省略する。
【０１８６】
上記電極基板１１ｃにおける反射電極１７ａ上に形成されている凹凸部のパターン（すなわち、絶縁膜１９の凹凸部１９ａのパターン）は、不規則に形成することによって、反射型液晶セル１０ａに入射する入射光を特定方向に拡散反射するように形成している。
【０１８７】
上記絶縁膜１９における凹凸部は、凸部の頂点と凹部の底面との差が０．１μｍないし２μｍの範囲内であることが好ましい。凹凸部における凸部の頂点と凹部の底面との差がこの範囲内であれば、液晶分子の配向および液晶セルのセル厚とに影響を及ぼすことなく入射光を拡散することができる。
【０１８８】
このように形成された上記反射電極１７ａの反射特性をほぼ紙と同様の拡散反射特性を示す標準白色板（ＭＧＯ）の反射特性と比較した場合について図４５に基づいて説明する。上記ＭＧＯ（および紙など）は、図中破線のグラフＭで示すように等方性を示す反射特性を示している。これに対して、上記反射電極１７ａ（ＭＲＳ）は、図中実線のグラフＮで示すように±３０°の角度に指向性を示す拡散反射特性を有している。
【０１８９】
このような反射電極１７ａを備えている反射型液晶セル１０ａに対して、正反射方向以外から光が入射しても、画像の観察が可能となる。なお、上記反射電極１７ａの反射特性は、図４５に示すような特性に限定されるものではなく、反射電極１７ａの設計を適宜変更することによって、反射型ＬＣＤの使用される機器の種類に応じた特性に対応させることが可能である。
【０１９０】
また、上記反射電極１７ａは、反射型液晶セル１０ａ内の液晶層１２に隣接するように形成されているため、反射板が反射型液晶セル１０ａの背面側（導光体２４ａと接する側の面に対向する側の面）に形成されている場合と比較して、ガラス基板１４ｂによる視差の発生を解消できる。そのため、得られる反射型ＬＣＤにおいて、画像の２重写りを抑制することができる。また、反射型液晶セル１０ａの構成を簡素化することもできる。
【０１９１】
なお、本実施の形態における反射電極１７ａは、図３７および図４３に示すように、反射型液晶セル１０ａの表示モードが偏光板１８を備えている偏光モードであってもよく、また、図４６に示すように、ゲストホストモード（偏光板なし）の反射型液晶セルであってもよい。なお、この反射型液晶セルについては、基本的な構成が反射型液晶セル１０ａとほとんど同一であるため、詳しい説明については省略する。
【０１９２】
次に、上記液晶セル１０ａに配置されている画素構造について説明すると、図４７に示すように、上記反射型液晶セル１０ａは、該反射型液晶セル１０ａの長手方向に沿って複数の走査線５４…が形成されており、この走査線５４…が形成されている方向に直交する方向に複数の信号線５５…が形成されている。そして、この走査線５４…と信号線５５…とによって形成される格子状のパターンに対応するように、複数の画素５６…が形成されている。
【０１９３】
１つの画素５６は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の３つのカラーフィルタに対応した画素電極５６ａからなっている。これら画素電極５６ａは、走査線５４…が形成されている方向に沿って、Ｒ・Ｇ・Ｂの順に配置されている。
【０１９４】
上記反射型液晶セル１０ａの形状としては、本実施の形態では、対角６．５型サイズ（縦Ｗ_L＝５８ｍｍ、横Ｌ_L＝１５４．５ｍｍ）、走査線５４数Ｘｍ＝２４０本、信号線５５数Ｙｎ＝６４０本となっている。また、反射型液晶セル１０ａに配置されている画素５６のピッチＰ_L＝０．２４ｍｍ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）である。上記画素５６…の周辺には図示しないブラックマトリクス（以下、ＢＭと略す）が幅８μｍとなるように形成されている。
【０１９５】
本実施の形態にかかる反射型ＬＣＤでは、上述した反射型液晶セル１０ａとフロントライト２０ａとを組み合わせてなっている。ここで、フロントライト２０ａにおいて、導光体２４ａの平坦部２１および傾斜部２２のピッチが、上述したように０．２１ｍｍで、走査線５４…、すなわちＢＭのピッチよりも小さくなっている。そのため、上記反射型液晶セル１０ａにおけるＢＭのピッチと上記傾斜部２２の溝のピッチとをずらすことができる。これら各ピッチがずれると、ＢＭと傾斜部２２との干渉によるモアレ縞の発生を抑制することができる。そのため、得られる反射型ＬＣＤの表示品位を向上させることができる。
【０１９６】
上述した導光体２４ａの構成では、平坦部２１および傾斜部２２のピッチが走査線５４…のピッチよりも小さくなっているが、上記ピッチを走査線５４…のピッチよりも大きくしてもよい。すなわち、モアレ縞の発生を抑制するためには、傾斜部２２の溝のピッチとＢＭのピッチとがずれておればよい。
【０１９７】
ここで、平坦部２１の幅ｗ₁と傾斜部２２の幅ｗ₂との和ｗ₃を傾斜部２２の溝のピッチとする。また、上記ＢＭは、走査線５４…および信号線５５…を遮蔽するように形成されているが、傾斜部２２の溝と平行となるのは走査線５４…であるため、走査線５４…のピッチＰ₁をＢＭのピッチとする。
【０１９８】
上記傾斜部２２の溝のピッチとＢＭのピッチとがずれるためには、上記ｗ₃とＰ₁とが一致しない（ｗ₃≠Ｐ₁）状態であればよいが、このｗ₃とＰ₁との関係としては、ｗ₃がＰ₁の２倍よりも大きい幅であるか（ｗ₃＞２Ｐ₁）、あるいは、ｗ₃がＰ₁の半分よりも小さい幅である（ｗ₃＜１／２Ｐ₁）ことが特に好ましい。
【０１９９】
上記ｗ₃とＰ₁との関係が上記の範囲より外れる場合は、傾斜部２２の溝のピッチとＢＭのピッチとがずれるといっても、光学的に判断した場合、概ね一致すると見なすことが可能である。そのため、モアレ縞の発生を効果的に抑制することができなくなるため好ましくない。
【０２００】
なお、本実施の形態における平坦部２１の幅ｗ₁と傾斜部２２の幅ｗ₂や、これらｗ₁とｗ₂との和ｗ₃、傾斜部２２の角度などは、上記の数値に限定されるものではなく、使用される反射型液晶セル１０ａの画素構造に合わせて形成すればよい。
【０２０１】
また、本実施の形態では、輝度分布を平均化するために、光源２６から遠ざかる方向（第１方向）に平坦部２１のピッチを減少させることで対応しているが、ピッチの代わりに傾斜部２２の角度を変化させることで、平坦部２１と傾斜部２２とのピッチの和を減少させてもよい。たとえば、平坦部２１を小さくするとともに、平坦部２１と傾斜部２２とのなす角度αを光源２６から遠ざかる方向（第１方向）に小さくすることで平坦部２１と傾斜部２２とのピッチの和を小さくできる。この場合でも、傾斜部２２に対して進入光を光源２６から遠ざかる方向（第１方向）に効率良く出射できるため輝度分布を平均化できる。
【０２０２】
さらに、本実施の形態にかかる反射型ＬＣＤは、上記構成のフロントライト２０ａおよび上記構成の反射型液晶セル１０ａに加えて、該フロントライト２０ａと反射型液晶セル１０ａとの間に、第２の導光体としての反射防止膜が配置されている構成である。
【０２０３】
この反射防止膜について説明すると、上記反射型ＬＣＤでは、図３７に示すように、反射型液晶セル１０ａに配置された偏光板１８と導光体２４ａの界面（第１の出射面）に、上記反射防止膜としての反射防止フィルム１３が接着される。
【０２０４】
この反射防止フィルム１３は、本実施の形態では、日東電工株式会社製の反射防止フィルム（商品名：ＴＡＣ−ＨＣ／ＡＲ）を用いている。この反射防止フィルム１３は４層の構成を有する多層構造膜となっている。具体的には、基材層としてトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムを用い、その上に、第１層としてＭｇＦ₂層、第２層としてＣｅＦ₃層、第３層としてのＴｉＯ₂層、第４層としてＭｇＦ₂層をそれぞれ形成した反射防止フィルム１３となっている。
【０２０５】
上記ＴＡＣフィルムは、屈折率ｎ_t＝１．５１で厚さ１００μｍとなっている。また、第１層のＭｇＦ₂層は、屈折率ｎ_m＝１．３８で厚さ約１００ｎｍ、第２層のＣｅＦ₃層は、屈折率ｎ_C＝２．３０で厚さ約１２０ｎｍ、第３層のＴｉＯ₂層は、屈折率ｎ_ti＝１．６３で厚さ約１２０ｎｍ、第４層のＭｇＦ₂層は、屈折率ｎ＝１．３８で厚さ約１００ｎｍとなっている。これら第１層ないし第４層は、基材層のＴＡＣフィルム上に順次、真空蒸着法によって形成される。
【０２０６】
さらに、フロントライト２０ａとの接着の際には、導光体２４ａに用いられているアクリル材の屈折率ｎ₂と略同一の屈折率ｎ₁を有するアクリル系の接着剤の層を形成している。そのため、導光体２４ａ内の光の入出力条件をほぼ変えることなしに反射防止効果を向上することができるとともに、輝度分布のムラや虹色の分光の発生も防止することができる。
【０２０７】
なお、上記第１層のＴＡＣフィルムは、反射防止フィルム１３の構成としては必須の構成ではなく、たとえば、第１層を除いて、第２層ないし第４層を導光体２４ａに直接積層してもよい。ただし、この場合には、製造コストが若干上昇するおそれがある。
【０２０８】
上記多層構造膜の反射防止フィルム１３は、波長λ＝５５０ｎｍの入射光に対して、λ／４−λ／２−λ／４−λ／４波長板となる構成となっている。そのため、該反射防止フィルム１３は、広波長帯域で反射防止フィルム１３として作用することができる。
【０２０９】
上述した導光体２４ａでは、該導光体２４ａの表面（界面２３）に形成されている傾斜部２２は、反射型液晶セル１０ａに対する微小光源部として機能することになる。そのため、傾斜部２２から反射型液晶セル１０ａに対して光が照射されることになるが、導光体２４ａと反射型液晶セル１０ａとの界面、すなわち、界面２３に対向する面である界面２８において、傾斜部２２からの光のうちの約４％程度が反射されて反射光となる。
【０２１０】
この反射光の発生により、界面２８から界面２３側へ反射像が形成されることになる。そのため、この反射像と、上記傾斜部２２における像とが互いに干渉または回折し、観察者から見て、反射型ＬＣＤの表面に輝度分布のムラや虹色の分光が生じることになる。
【０２１１】
しかしながら、本実施の形態にかかる反射型ＬＣＤでは、反射型液晶セル１０ａとフロントライト２０ａとの間、すなわち、導光体２４ａの界面２８側に、上記反射防止膜（反射防止フィルム１３）を配置しているため、傾斜部２２からの入射光が界面２８で反射されて生ずる反射光の発生を抑制することができる。
【０２１２】
それゆえ、微小光源部として作用する傾斜部２２における像と、界面２８側で反射された反射像との干渉または回折を防止することができる。そのため、観察者側（界面２３側）にて観察される表示上の輝度分布のムラや虹色の分光の発生を防止することができる。
【０２１３】
この反射防止フィルム１３を配置している場合と配置していない場合とについて、本実施の形態の反射型ＬＣＤにおける表示の輝度分布を比較すると、図４８に示すように、反射防止フィルム１３を配置していない場合のグラフＤよりも反射防止フィルム１３を配置している場合のグラフＣの方が、輝度分布にムラがなく一定であり、且つ、輝度そのものも向上していることがわかる。
【０２１４】
また、上記構成の反射防止フィルム１３は、市販されているものをそのまま用いることができるため、フロントライト２０ａの製造コストの上昇を抑制することができる。そのため、安価なフロントライト２０ａおよびこれを備えた反射型ＬＣＤを得ることができる。
【０２１５】
さらに、第１の導光体である導光体２４ａの屈折率ｎ₂とほぼ等しい屈折率ｎ₁を有する接着剤にて上記反射防止フィルム１３を接着しているため、導光体２４ａ内の光の入出力条件をほぼ変えることなく反射防止効果を向上することができる。
【０２１６】
なお、上記反射防止フィルム１３の構成および材質に関しては、上記の構成および材質に限定されるものではない。たとえば、波長板の構成として、λ／４−λ／２−λ／２−λ／２−λ／４の構成となってもよい。このような波長板の構成とすることで、さらに広い波長帯域で反射防止効果が得られる。また、λ／４波長板の単層構成の反射防止フィルムであってもよい。ただし、この場合は、反射防止効果の得られる波長帯域が狭くなるおそれがある。
【０２１７】
以上のように、導光体２４ａの表面（界面２３）に形成されている平坦部２１と傾斜部２２とのピッチを、光源２６から遠ざかる方向（第１方向）に向かうに伴って小さくなるように形成することによって、上記傾斜部２２で反射される反射光量を、従来よりも光源から遠ざかる方向へ増加させることができる。そのため、導光体２４ａの界面２３（第１の出射面）における輝度分布を平均化することができる。
【０２１８】
また、フロントライト２０ａにおける導光体２４ａの界面２３に形成された平坦部２１と傾斜部２２とのピッチを反射型液晶セル１０ａのピッチよりも小さく形成することにより、画素５６…の周囲に形成されているＢＭと上記傾斜部２２の溝とによる光の干渉のために生ずるモアレ縞の発生を抑制できる。そのため、反射型ＬＣＤの表示品位の劣化を防止することができる。
【０２１９】
さらに、反射型液晶セル１０ａとフロントライト２０ａとの間に、反射防止膜（反射防止フィルム１３）を設けることによって、導光体２４ａの界面２３における輝度分布のムラや虹色の分光の発生を防止することができる。そのため、より明るく、且つより表示品位の高い反射型液晶ＬＣＤを得ることができる。
【０２２０】
加えて、反射型液晶セル１０ａにおける反射電極１７ａに凹凸部を形成することにより、液晶分子の配向およびセル厚に影響を及ぼすことなく入射光を拡散する。そのため、正反射方向以外から反射型液晶セル１０ａに光が入射しても画像の観察が可能となる。
【０２２１】
〔実施の形態１２〕
本発明のさらに他の実施形態について、図４９および図５０に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、前記した各実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０２２２】
本実施の形態の反射型ＬＣＤは、図４９に示すように、基本的な構成は前記実施の形態２と同様であるが、反射型液晶セル１０とフロントライトシステム５１との間に第３の導光体（光学手段）である反射防止フィルム（反射防止膜）１３を配置している点が異なっている。
【０２２３】
上記反射防止フィルム１３は、前記実施の形態１で用いたものと同一である。なお、反射防止フィルム１３、反射型液晶セル１０、およびフロントライトシステム５１の説明については、前記実施の形態２および１１において行っているため省略する。
【０２２４】
本実施の形態では、上記反射防止フィルム１３は、第１の導光体である導光体２４および第２の導光体である導光体４０に加えて、第３の導光体として機能している。
【０２２５】
この反射防止フィルム１３が形成されていない場合、第１の導光体２４の界面２３（第１の出射面）に形成されている傾斜部２２からの光が第２の導光体４０の底面（第２の表面）４２で４％程度反射されて反射光となる。この反射光により形成される傾斜部２２の像と上記導光体２４における傾斜部２２とは互いに干渉することになり、その結果、導光体２４の界面２８（第２の出射面）で輝度分布のムラが生じることになる。
【０２２６】
そこで、本実施の形態にかかる反射型ＬＣＤでは、第２の導光体４０の底面４２と反射型液晶セル１０の表示面側の面との間に、前記実施の形態１１におけるものと同一の反射防止フィルム１３を配置している。この反射防止フィルム１３の配置によって、上記反射光の発生を効果的に抑制することができる。それゆえ、界面２８における輝度分布のムラを抑制し、高品位の表示を実現可能とする反射型ＬＣＤを実現することができる。
【０２２７】
上記反射防止フィルム１３を反射型ＬＣＤに配置した場合と、配置しなかった場合とを比較すると、図５０（ａ）・（ｂ）に示すように、配置しなかった場合における輝度分布を示す図５０（ｂ）に比べて、上記反射防止フィルム１３を配置した場合における輝度分布を示す図５０（ａ）の方が、輝度のピークのピッチｐが第２の導光体４０の底面４２全体にわたってほぼ等しい上に、輝度のピークがなだらかで輝度分布のムラが少なくなっている。それゆえ、輝度分布の状態が向上していることがわかる。なお、このときの測定条件は、前記実施の形態２において、図１０に基づいて説明しているので省略する。
【０２２８】
また、上記反射防止フィルム１３は、第２の導光体４０の屈折率ｎ₃とほぼ等しい屈折率ｎ₄の接着剤にて上記反射防止フィルム１３を接着している。そのため、第２の導光体４０内の光の入出力条件をほぼ変えることなく反射防止効果を向上することができる。
【０２２９】
さらに、上記構成の反射防止フィルム１３としては、市販されているものをそのまま用いることができるため、フロントライトシステム５１の製造コストの上昇を抑制することができる。そのため、安価なフロントライトシステム５１およびこれを備えた反射型ＬＣＤを得ることができる。
【０２３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる前方照明装置は、導光体の第１の出射面に、反射防止手段が配置されている構成である。
【０２３１】
上記の構成によれば、傾斜部からの入射光が第１の出射面で反射されて生ずる反射光の発生を抑制することができる。それゆえ、微小光源部として作用する傾斜部における像と、反射光による反射像との干渉または回折を防止することができる。そのため、観察者側（第２の出射面）にて観察される表示上の輝度分布のムラや虹色の分光の発生を防止することができるという効果を奏する。
【０２３２】
また、以上のように、本発明にかかる反射型液晶表示装置は、上記構成の前方照明装置を全面に配置してなる構成である。
【０２３３】
これにより、例えば日中の屋外等のように十分な周囲光量がある場合には、前方照明装置を消灯した状態で使用する一方、十分な周囲光量が得られないときには、前方照明装置を点灯して使用することができる。この結果、周囲環境に関わらず、常に明るい高品位な表示を実現し得る反射型液晶表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図２】上記反射型ＬＣＤが備えるフロントライトの導光体の形状を示すものであり、同図（ａ）は、導光体を平坦部の法線方向上方から見た平面図、同図（ｂ）は、導光体を入射面の法線方向から見た側面図、同図（ｃ）は、導光体を、光源の長手方向を法線とする断面で切断した断面図である。
【図３】同図（ａ）ないし（ｃ）は、光源からの光の導光体内での挙動を示す説明図である。
【図４】反射型ＬＣＤの反射板で反射した光の挙動を示す説明図である。
【図５】上記フロントライトの光強度を測定するための測定系の説明図である。
【図６】上記フロントライトの光強度の測定結果を示すグラフである。
【図７】同図（ａ）は、発光型ディスプレイからの出射光と周囲光との関係を示す説明図であり、同図（ｂ）は、上記反射型ＬＣＤからの出射光と周囲光との関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の他の形態に係る反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図９】同図（ａ）は、図８に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトシステムにおいて、導光体の傾斜部から、上記フロントライトシステムの出射面となる面までの距離が均一であることを示す断面図、同図（ｂ）は、比較のために、前記した実施形態の反射型ＬＣＤが備えるフロントライトにおいて、傾斜部からフロントライトの出射面となる面までの距離が均一でないことを示す断面図である。
【図１０】同図（ａ）および（ｂ）は、図９（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示した構成による照明光の輝度分布を測定するための測定系をそれぞれ示す説明図である。
【図１１】同図（ａ）および（ｂ）は、図９（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示した構成による照明光の輝度分布の測定結果をそれぞれ示すグラフである。
【図１２】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトシステムにおける光の挙動を示す模式図である。
【図１４】図１２に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトシステムの照明光の輝度分布の測定結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤにおいて、像のにじみやボケが生じる原理を示す説明図である。
【図１６】上記反射型ＬＣＤの導光体の傾斜部の一部を拡大して示す断面図であり、上記傾斜部に金属反射膜が設けられた構成を示す。
【図１７】同図（ａ）ないし（ｅ）は、上記金属反射膜を形成する工程を示す断面図である。
【図１８】上記金属反射膜がない場合の光の挙動を示す模式図である。
【図１９】図１６に示した構成の変形例を示す断面図である。
【図２０】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図２１】上記反射型ＬＣＤにおける導光体と光学補償板との間の光の挙動を示す模式図である。
【図２２】図２０に示した構成の変形例としての反射型ＬＣＤの構成を示すものであり、同図（ａ）は、この反射型ＬＣＤの断面図、同図（ｂ）および（ｃ）は、この反射型ＬＣＤの光学補償板の構成例をそれぞれ示す断面図である。
【図２３】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤが備えるタッチパネルの構成を示す断面図である。
【図２４】上記タッチパネルの断面図、およびこのタッチパネルに設けられた反射電極の平面図である。
【図２５】上記タッチパネルにおいて、ペンで押圧された位置の座標を検出するための構成を示す平面図である。
【図２６】上記タッチパネルの一部が、ペンで押圧されているときの状態を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図２８】図２７に示す反射型ＬＣＤの導光体において、入射面から入射した光が傾斜部で全反射されるための条件を説明するための説明図である。
【図２９】図２７に示す反射型ＬＣＤが備えるプリズムシートの集光特性を示すグラフである。
【図３０】同図（ａ）および（ｂ）は、図２７に示す反射型ＬＣＤに対して、入射光の広がりを制限するために適用できる他の構成例を示す説明図である。
【図３１】同図（ａ）ないし（ｃ）は、本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤが備える導光体の構成と共に、この導光体内の光の挙動を示す断面図である。
【図３２】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図３３】図３２に示す反射型ＬＣＤのフロントライトの入射面の傾き角の条件を説明するための説明図である。
【図３４】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す斜視図である。
【図３５】本発明の実施に係るさらに他の形態としての照明装置の使用例を示す斜視図である。
【図３６】図３５に示す照明装置の使用例を示す平面図である。
【図３７】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図３８】図３７に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトの導光体の形状を示すものであり、同図（ａ）は、導光体を平坦部の法線方向上方から見た平面図、同図（ｂ）は、導光体を入射面の法線方向から見た断面図、同図（ｃ）は、導光体を、光源の長手方向を法線とする断面で切断した断面図である。
【図３９】図３８に示す導光体における平坦部および傾斜部の構成を説明する説明図である。
【図４０】同図（ａ）および（ｂ）は、光源からの光の導光体内での挙動を示す説明図である。
【図４１】図３７に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトにおける光源からの距離と輝度との関係を示すグラフである。
【図４２】図３７に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトにおける出射光の角度の特性を示すグラフである。
【図４３】図３７に示す反射型ＬＣＤが備える反射型液晶セルの構成を示す断面図である。
【図４４】同図（ａ）ないし（ｅ）は、図４３に示す反射型液晶セルにおける反射電極の形成方法を示す工程図である。
【図４５】図４３に示す反射型液晶セルにおける反射電極の反射率角度依存性を示すグラフである。
【図４６】図４３に示す反射型液晶セルの他の例を示す断面図である。
【図４７】図４３に示す反射型液晶セルにおける画素、走査線および信号線の構成を示す平面図である。
【図４８】図３７に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトにおける出射光の輝度および輝度分布特性を示すグラフである。
【図４９】本発明の実施に係るさらに他の形態としての反射型ＬＣＤの構成を示す断面図である。
【図５０】同図（ａ）および（ｂ）は、図４９に示す反射型ＬＣＤが備えるフロントライトおよび従来のフロントライトにおける照明光の輝度分布を測定結果をそれぞれ示すグラフである。
【図５１】従来の補助照明付き反射型ＬＣＤの概略構成と共に、この反射型ＬＣＤにおける光の挙動を示す断面図である。
【図５２】上記従来の反射型ＬＣＤにおける光の挙動を示す断面図である。
【符号の説明】
１０液晶セル（反射型液晶素子）
１２液晶層
１３反射防止フィルム（反射防止膜、光学手段）
１７反射板
１８偏光板
１９絶縁膜
２０フロントライト（前方照明装置）
２１平坦部
２２傾斜部
２３界面（第２の出射面）
２４導光体（第１の導光体）
２５入射面
２６光源
２７反射鏡（集光手段）
２８界面（第１の出射面）
４５第２の導光体
６４光学補償板（補償手段）
７２透明電極（位置検出手段）
７３反射電極（位置検出手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is used by being disposed between an object to be illuminated and an observer, and irradiates the object with light and transmits the reflected light so that the observer can visually recognize the reflected light from the object to be illuminated. The present invention relates to a front illuminating device configured to be used and a reflective liquid crystal display device including the front illuminating device as an auxiliary light source.
[0002]
[Prior art]
Unlike other displays such as CRT (Cathode Ray Tube), PDP (Plasma Display Panel), or EL (Electro Luminescence), the liquid crystal display device does not emit liquid crystal itself but transmits light from a specific light source. Display characters and images by adjusting.
[0003]
Conventional liquid crystal display devices (hereinafter referred to as LCD: Liquid Crystal Display) can be roughly classified into a transmissive LCD and a reflective LCD. In a transmissive LCD, a surface emitting light source such as a fluorescent tube or an EL as a light source (backlight) is disposed on the back of a liquid crystal cell.
[0004]
On the other hand, the reflective LCD has an advantage that it does not require a backlight and consumes less power because it displays using ambient light. Further, in a very bright place exposed to direct sunlight, the light emitting display and the transmissive LCD are almost invisible, whereas the reflective LCD looks clearer. For this reason, the reflective LCD is applied to portable information terminals and mobile computers, for which demand has been increasing in recent years.
[0005]
However, the reflective LCD has the following problems. In other words, since the reflective LCD uses ambient light, the display brightness depends very much on the surrounding environment, and the display may not be recognized at all in the dark, such as at night. In particular, in the reflective LCD using a color filter for colorization and the reflective LCD using a polarizing plate, the above-described problem is significant, and auxiliary illumination is necessary in case sufficient ambient light cannot be obtained. Become.
[0006]
However, a reflection type LCD has a reflection plate installed on the back side of the liquid crystal cell, and a backlight such as a transmission type LCD cannot be used. A device called a transflective LCD using a half mirror as a reflector has also been proposed, but its display characteristics are halfway between the transmissive type and the reflective type, and it is considered difficult to put into practical use.
[0007]
Therefore, a front light system has been conventionally proposed as an auxiliary illumination for a reflective LCD in the case where the surrounding is dark, which is arranged in front of a liquid crystal cell. This front light system generally includes a light guide and a light source disposed on a side surface of the light guide. The light source light incident from the side surface of the light guide travels inside the light guide, is reflected by the shape created on the surface of the light guide, and is emitted to the liquid crystal cell side. The emitted light is dimmed according to the display information while passing through the liquid crystal cell, and reflected by a reflector disposed on the back side of the liquid crystal cell, thereby passing through the light guide again to the viewer side. Emitted. Thereby, the observer can recognize the display even when the ambient light amount is insufficient.
[0008]
Such a front light is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-158034 and SID DIGEST P.375 (1995).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Here, the operation principle of the front light system disclosed in SID DIGEST P.375 (1995) will be briefly described with reference to FIG. In the front light system, one side surface of the light guide 104 having the interface 101 formed by the flat portion 101a and the inclined portion 101b is defined as an incident surface 105 on which light from the light source 106 is incident. That is, the light source 106 is disposed at a position facing the incident surface 105 of the light guide 104.
[0010]
Of the light that has entered the light guide 104 through the incident surface 105 from the light source 106, some goes straight, and some enters the interfaces 101 and 108 between the light guide 104 and the surrounding medium. At this time, assuming that the surrounding medium of the light guide 104 is air and the refractive index of the light guide 104 is about 1.5, the incident angle with respect to the interfaces 101 and 108 is obtained from Snell's law (Equation 1). It can be seen that light having an angle of about 41.8 ° or more is totally reflected at the interfaces 101 and 108.
[0011]
n₁・ Sinθ₁= N₂・ Sinθ₂
θ_c= Arcsin (n₂/ N₁(1)
Where n₁Is the refractive index of the first medium (here the light guide 104),
n₂Is the refractive index of the second medium (here air),
θ₁Is the incident angle from the light guide 104 to the interface 101,
θ₂Is the exit angle from the interface 101 to the second medium,
θ_cIs the critical angle.
[0012]
Of the light incident on the interfaces 101 and 108, the light totally reflected by the inclined portion 101 b that is the reflection surface and the light that is totally reflected by the interface 108 and then reflected by the inclined portion 101 b of the interface 101 enter the liquid crystal cell 110. Incident. The light incident on the liquid crystal cell 110 is dimmed by a liquid crystal layer (not shown), then reflected by the reflecting plate 111 provided on the back surface of the liquid crystal cell 110, is incident on the light guide 104 again, and is transmitted through the flat portion 101a. And emitted to the viewer 109 side.
[0013]
In addition, light that has passed through the incident surface 105 from the light source 106 and has entered the flat portion 101a instead of the inclined portion 101b propagates between the interface 101 and the interface 108 while repeating total reflection until reaching the inclined portion 101b. Note that the area of the inclined portion 101b viewed from the observer 109 side is sufficiently smaller than the area of the flat portion 101a.
[0014]
The conventional front light system has the following problems.
(1) As shown in FIG. 52, light that cannot reach the inclined portion 101 b even after repeated total reflection or light that is incident substantially perpendicular to the incident surface 105 is guided from the surface 107 facing the incident surface 105. The light 114 is emitted out of the body 104 and cannot be used for display. That is, light utilization efficiency is poor.
(2) The shape of the interface 101 composed of the inclined portion 101b and the flat portion 101a is similar to the shape in which the apex of the prism sheet is flattened, and as shown in FIG. It is easy to be reflected to the side, leading to deterioration of display quality.
[0015]
These problems are common to most of the conventional front light systems, and it is desired to improve the utilization efficiency of the light source light.
[0016]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the use efficiency of light source light and to enable uniform and brighter illumination on an object to be illuminated. Another object of the present invention is to provide a reflective liquid crystal display device using the front illumination device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a front illumination device according to the present invention includes a light source and a light guide disposed in front of an object to be illuminated, and the light guide includes light from the light source. , A first emission surface that emits light toward the object to be illuminated, and a second emission that faces the first emission surface and emits reflected light from the object to be illuminated. And an inclined portion that mainly reflects light from the light source toward the first emission surface, and the first emission of the light guide is formed on the second emission surface. On the surface,Prevents interference or diffraction between the image at the inclined part and the reflected image by reflected light.An antireflection means is arranged.
[0018]
Usually, on the first light exit surface of the light guide, light from the inclined portion formed on the second light exit surface is reflected and becomes reflected light. Due to the generation of the reflected light, a reflected image is formed from the first emission surface to the second emission surface of the light guide. As a result, the reflected image and the image at the inclined portion interfere with each other or are diffracted, and unevenness of luminance distribution and rainbow color spectroscopy occur on the surface of the object to be illuminated as viewed from the observer.
[0019]
However, according to the above configuration, since the front illumination device includes the antireflection means, it is possible to suppress the generation of reflected light that is generated when the incident light from the inclined portion is reflected by the first emission surface. . Therefore, it is possible to prevent interference or diffraction between the image at the inclined portion that acts as the minute light source portion and the reflected image due to the reflected light. Therefore, it is possible to prevent unevenness in luminance distribution on the display observed on the viewer side (second emission surface) and generation of rainbow-colored spectrum.
[0020]
Moreover, since the commercially available antireflection film (antireflection film) can be used as it is as the antireflection means, an increase in the manufacturing cost of the front illumination device can be suppressed. Therefore, an inexpensive front illumination device can be provided.
[0021]
Another front illumination device according to the present invention has a light source and a light guide disposed in front of an object to be illuminated in order to solve the above-described problem, and the light guide is formed from the light source. An incident surface on which the light is incident, a first emission surface that emits light toward the object to be illuminated, and a second surface that faces the first emission surface and emits reflected light from the object to be illuminated. And an inclined portion that mainly reflects light from the light source toward the first emission surface, and is formed on the second emission surface. The distance between each of the inclined portions of the two exit surfaces is substantially uniform, and the first exit surface of the light guide isPrevents interference or diffraction between the image at the inclined part and the reflected image by reflected light.An antireflection means is arranged.
[0022]
Also with the above configuration, it is possible to suppress the occurrence of reflected light generated by the incident light from the inclined portion being reflected by the first exit surface by the antireflection means. Therefore, it is possible to prevent interference or diffraction between the image at the inclined portion that acts as the minute light source portion and the reflected image due to the reflected light. Therefore, it is possible to prevent unevenness in luminance distribution on the display observed on the viewer side (second emission surface) and generation of rainbow-colored spectrum.
[0023]
In the front illumination device according to the present invention, in addition to the above configuration, the antireflection means is bonded to the light guide with an adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of the light guide. It is a feature.
[0024]
According to the above configuration, since the antireflection means is adhered by the adhesive having a refractive index substantially equal to the refractive index of the second light guide, the input / output conditions of the light in the second light guide are set. The antireflection effect can be improved with almost no change.
[0025]
The front illumination device according to the present invention is characterized in that, in addition to the above configuration, the incident surface is present on a side surface of the light guide.
[0026]
According to said structure, there exists an advantage that a light source cannot be directly seen from an observer, when light injects from the side surface of a light guide. Thereby, the front illumination device is obtained in which the direct light from the light source does not affect the image of the object to be illuminated and a clear image of the object to be illuminated is obtained.
[0027]
The front illumination device according to the present invention is characterized in that in addition to the above-described configuration, the front illumination device further includes a condensing unit that causes light from a light source to enter only the incident surface.
[0028]
According to said structure, since the loss of light source light can further be reduced, the utilization efficiency of light source light further improves and the front illuminating device as a brighter surface light source is implement | achieved.
[0029]
In order to solve the above-described problems, the reflective liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the front illumination device having the above-described configuration is disposed on the entire surface.
[0030]
Thus, for example, when there is a sufficient amount of ambient light such as outdoors during the day, the front illumination device is used with the light turned off, while when the sufficient amount of ambient light cannot be obtained, the front illumination device is turned on. Can be used. As a result, it is possible to provide a reflective liquid crystal display device that can always realize a bright and high-quality display regardless of the surrounding environment.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows.
[0032]
As shown in FIG. 1, the reflective LCD according to the present embodiment has a configuration in which a front light 20 (front illumination device) is provided in front of a reflective liquid crystal cell 10 (reflective liquid crystal element).
[0033]
The front light 20 is mainly composed of a light source 26 and a light guide 24. The light source 26 is a linear light source such as a fluorescent tube, for example, and is disposed along the side surface (incident surface 25) of the light guide 24. The light guide 24 has a flat interface 28 (first emission surface) on the liquid crystal cell 10 side. On the other hand, the interface 23 (second emission surface) facing the interface 28 in the light guide 24 is a flat portion 21 formed parallel or substantially parallel to the interface 28 and constant in the same direction with respect to the flat portion 21. Inclined portions 22 inclined at an angle of are formed alternately. That is, as is clear from FIG. 1, the light guide 24 is formed in a step shape that descends as the distance from the light source 26 increases in a cross section with the longitudinal direction of the light source 26 as a normal line.
[0034]
The inclined portion 22 mainly functions as a surface that reflects light from the light source 26 toward the interface 28. On the other hand, the flat portion 22 mainly functions as a surface that transmits the reflected light to the viewer side when the illumination light from the front light 20 returns from the liquid crystal cell 10 as reflected light.
[0035]
Here, the shape of the light guide 24 will be described in more detail with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c). 2A is a plan view of the light guide 24 as viewed from above the normal direction of the flat portion 21, and FIG. 2B is a side view of the light guide 24 as viewed from the normal direction of the incident surface 25. 2C is a cross-sectional view of the light guide 24 taken along a plane perpendicular to both the incident surface 25 and the interface 28. FIG.
[0036]
The light guide 24 can be formed by injection molding using, for example, PMMA (polymethylmetacrylate). The light guide 24 according to this embodiment has a width W = 110.0 mm, a length L = 80.0 mm, and a thickness h of the incident surface 25 portion.₁= 2.0 mm, width w of flat portion 21₁= 1.9 mm. Further, the step h of the inclined portion 22₂= 50 μm, and the inclination angle α of the inclined portion 22 with respect to the flat portion 21 is 30 °, whereby the width w of the inclined portion 22₂Is about 87 μm.
[0037]
Since the light guide 24 is formed in a stepped shape, the front light 20 has the following advantages. First, as shown in FIG. 2B, when viewed from the normal direction of the incident surface 25, if the flat portion 21 is formed completely parallel to the interface 28, the flat portion 21 is visually recognized. Only the inclined part 22 is visually recognized. That is, the sum total of the projection of the inclined portion 22 onto the incident surface 25 is equal to the incident surface 25.
[0038]
In such a case, of the light source light incident from the incident surface 25, all the components perpendicular to the incident surface 25 are directly incident on the inclined portion 22 and reflected toward the interface 28. Accordingly, there is no problem that a large amount of light is emitted from the surface facing the incident surface to the outside of the light guide as seen in the conventional front light system described above. That is, since the front light 20 includes the stepped light guide 24, the light use efficiency is significantly improved as compared with the conventional configuration.
[0039]
Next, the configuration of the liquid crystal cell 10 and the manufacturing method thereof will be described.
As shown in FIG. 1, the liquid crystal cell 10 basically has a configuration in which a pair of electrode substrates 11 a and 11 b sandwich a liquid crystal layer 12. The electrode substrate 11a is provided with a transparent electrode 15a (scanning line) on a glass substrate 14a having optical transparency, and a liquid crystal alignment film 16a is formed so as to cover the transparent electrode 15a.
[0040]
The glass substrate 14a is realized by, for example, a glass substrate (trade name: 7059) manufactured by Corning. The transparent electrode 15a is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide). As the liquid crystal alignment film 16a, for example, an alignment film material (trade name: AL-4552) manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. is applied on the glass substrate 14a on which the transparent electrode 15a is formed by a spin coater, and a rubbing process is performed as an alignment process. It is created by applying.
[0041]
Similarly to the electrode substrate 11a, the electrode substrate 11b is also formed by sequentially laminating a glass substrate 14b, a transparent electrode 15b, and a liquid crystal alignment film 16b. In addition, you may form an insulating film etc. with respect to electrode substrate 11a * 11b as needed.
[0042]
The electrode substrates 11a and 11b are arranged so that the liquid crystal alignment films 16a and 16b face each other, and the rubbing treatment directions are parallel and opposite (so-called antiparallel), and are bonded together using an adhesive. . At this time, glass bead spacers (not shown) having a particle diameter of 4.5 μm are dispersed in advance between the electrode substrates 11a and 11b, thereby forming gaps at uniform intervals.
[0043]
The liquid crystal layer 12 is formed by introducing liquid crystal into this gap by vacuum deaeration. In addition, as a material of the liquid crystal layer 12, for example, a liquid crystal material manufactured by Merck (trade name: ZLI-3926) can be used. Note that Δn of this liquid crystal material is 0.2030. However, the liquid crystal material is not limited to this, and various liquid crystals can be used.
[0044]
Further, an aluminum plate subjected to hairline processing as the reflector 17 is bonded to the outer surface of the glass substrate 14b with, for example, an epoxy-based adhesive, and the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal layer 12 is set on the outer surface of the glass substrate 14a. A polarizing plate 18 having a polarization axis set so as to form 45 ° is installed.
[0045]
Through the above steps, the reflective liquid crystal cell 10 is manufactured. By combining the liquid crystal cell 10 with a front light 20 as described below, a reflective LCD with a front illumination device is manufactured. First, the light guide 24 is laminated on the polarizing plate 18 of the liquid crystal cell 10. A spacer (not shown) having a particle size of 50 μm is dispersed in advance between the polarizing plate 18 and the light guide 24 of the liquid crystal cell 10 so that the thickness of the spacer is uniform and substantially equal to the particle size of the spacer. A void 29 is formed. That is, the interface 28 of the light guide 24 optically corresponds to the interface between the PMMA and the air layer. Since the gap 29 has a thickness of about 100 times the wavelength of light, the occurrence of interference due to the gap 29 is suppressed.
[0046]
Next, a fluorescent tube is installed as the light source 26 so as to face the incident surface 25 of the light guide 24, and the light source 26 and the incident surface 25 are surrounded by a reflecting mirror 27 (condensing means). The reflecting mirror 27 condenses the light from the light source 26 only on the incident surface 25. As the reflecting mirror 27, for example, an aluminum tape or the like can be used. Through the above steps, a reflective LCD having the front light 20 as auxiliary illumination is completed.
[0047]
This reflective LCD can be used in a lighting mode in which the front light 20 is turned on when ambient light is insufficient, and can be used in a reflective mode in which the front light 20 is turned off when sufficient ambient light is obtained. it can.
[0048]
Here, the principle of operation of the front light 20 will be described with reference to FIGS.
As described above, in the light guide 24, the total sum of the projections of the inclined portions 22 onto the incident surface 25 is equal to that of the incident surface 25. Therefore, of the incident light from the light source 26, the component perpendicular to the incident surface 25 is reflected by the inclined portion 22 as shown in FIG. 3A, and from the interface 28 in FIG. 3A. It is output toward the liquid crystal cell 10 (not shown).
[0049]
Further, as shown in FIG. 3B, the component incident on the interface 23 among the incident light from the light source 26 is classified into two types according to the behavior in the light guide 24. One is light that is directly incident on the inclined portion 22 and reflected to become the output light 31b to the liquid crystal cell 10 as in the light 31a shown in FIG. Second, like the light 32a shown in FIG. 3B, the light propagates through the light guide 24 while being totally reflected between the flat portion 21 and the interface 28, and finally reaches the inclined portion 22. The light is reflected and becomes the output light 32b.
[0050]
Further, as shown in FIG. 3C, the component incident on the interface 28 out of the incident light from the light source 26 is totally reflected between the interface 28 and the flat portion 21 of the interface 23, and then the light guide. The light propagates through 24, finally reaches the inclined portion 22, is reflected, and is output from the interface 28 toward the liquid crystal cell 10.
[0051]
As can be seen from the above description, almost all components of the incident light from the light source 26 to the light guide 24 are reflected by the inclined portion 22 and exit to the liquid crystal cell 10 through the interface 28. That is, the front light 20 of the present embodiment includes the light guide 24 having the stepped interface 23, so that the loss of light from the light source 26 is extremely small, and the light source light utilization efficiency is improved.
[0052]
Next, conditions of the inclined portion 22 or the flat portion 21 for further improving the utilization efficiency of the light source light: ~ 3. Will be described.
[0053]
1. About inclined part 22
In the light guide 24, the inclined portion 22 of the interface 23 mainly functions as a reflection surface that reflects incident light from the light source 26. On the other hand, the flat portion 21 of the interface 23 mainly functions as a transmission surface that transmits light reflected by the reflection plate 17 provided on the back surface of the liquid crystal cell 10 and ambient light.
[0054]
In order for the incident light from the light source 26 to be totally reflected at the inclined portion 22, the following conditions must be satisfied. In other words, light incident on the surface (interface) that contacts substances having different refractive indexes is totally reflected at the interface when the incident angle is greater than or equal to the critical angle. For this reason, in order for the light incident on the inclined portion 22 to be totally reflected by the inclined portion 22,
θ₁≧ θ_c= Arcsin (n₂/ N₁(Equation 2)
Incident angle θ₁Then, it is sufficient to enter the inclined portion 22.
[0055]
However, in the above formula 2,
θ₁: Incident angle to the inclined portion 22;
n₁: Refractive index of light guide 24
n₂: Refractive index of the substance in contact with the light guide 24 in the inclined portion 22
θ_c: Critical angle of the inclined portion 22.
[0056]
As described above, the incident angle θ of the light to the inclined portion 22₁If the inclined portion 22 is formed so as to satisfy Formula 2, leakage of light from the inclined portion 22 to the outside of the light guide 24 is suppressed, and the light use efficiency can be further improved.
[0057]
2. About flat part 21
As described above, the flat portion 21 is a region that mainly transmits light.
(A) reflected light from the liquid crystal cell 10,
(B) Ambient light when used in reflection mode,
Exists.
[0058]
The output light (a) is dimmed by the liquid crystal layer 12 of the liquid crystal cell 10, reflected by the reflecting plate 17, reentered to the light guide 24, and then emitted from the interface 23 to the viewer side. The output is mainly from the flat portion 21. The light reflected by the reflecting plate 17 becomes diffused light. It is preferable that the diffused light is incident on the flat portion 21 at a critical angle or less in order to transmit the diffused light with very little reflection at the flat portion 21. The critical angle varies depending on the refractive index of the light guide 24, but is about 42 ° when PMMA is used as the material of the light guide 24. That is, it is preferable that the output light from the liquid crystal cell 10 is incident on the flat portion 21 of the light guide 24 at about 40 ° or less.
[0059]
Further, the flat portion 21 is not necessarily parallel to the interface 28. The incident angle to the flat portion 21 also depends on the light scattering range in the reflector 17. Therefore, considering the characteristics of the reflecting plate 17 as well, as shown in FIG. 4, for example, the main range in which light is scattered in the reflecting plate 17 is about ± 30 ° with respect to the normal of the reflecting plate 17. Assuming that the inclination angle δ of the flat portion 21 with respect to the reflecting plate 17 is within about ± 10 °, the light component 33 reflected by the flat portion 21 can be extremely reduced. In FIG. 4, in order to make it easy to understand that the flat portion 21 is inclined with respect to the interface 28, the inclination angle δ is shown larger than the preferable range.
[0060]
Thus, if the flat portion 21 is formed parallel to the interface 28 or inclined within ± 10 °, the incident light from the light source 26 is flat at an incident angle larger than the incident angle to the inclined portion 22. Since the light is incident on the portion 21, light incident on the flat portion 21 from the light source 26 is difficult to leak to the outside, and the amount of light reflected by the flat portion 21 increases. Thereby, the loss of light source light is suppressed.
[0061]
Further, considering the ambient light when used in the reflection mode (b), sufficient ambient light is taken into the liquid crystal cell 10 when the reflective LCD is used in the reflection mode with the front light 20 turned off. Therefore, it is preferable that the area of the flat portion 21 is larger.
[0062]
3. Arrangement of the inclined portion 22 and the flat portion 21 at the interface 23
Regarding the arrangement of the inclined portion 22 and the flat portion 21 of the interface 23,
(A) When the user views the reflective LCD from the interface 23 side, the area of the inclined portion 22 is small and the area of the flat portion 21 is large.
(B) The sum total of projections of the inclined portion 22 with respect to the incident surface 25 is large, and the sum total of projections of the flat portion 21 is small.
These two conditions are important.
[0063]
The above condition (a) means that the sum of the projections of the flat portion 21 onto the interface 28 is larger than the sum of the projections of the inclined portion 22. The magnitude of the projection of the inclined portion 22 onto the interface 28 is determined by the inclination angle α of the inclined portion 22 with respect to the interface 28 shown in FIG. Therefore, by adjusting the magnitude of the inclination angle α, it is possible to make the area of the inclined portion 22 viewed from the user much smaller than the area of the flat portion 21.
[0064]
Furthermore, by aligning the pitch of the inclined portion 22 and the flat portion 21 with the scanning line of the liquid crystal cell 10 or the bus line, the flat portion 21 can be arranged over the entire area where the liquid crystal cell 10 actually displays. This can further improve the light utilization efficiency.
[0065]
As described above, in order to effectively use the incident light from the light source 26, the condition (b) is such that only the inclined portion 22 of the interface 23 is visible when the incident surface 25 is viewed from the normal direction. Means that it is preferable.
[0066]
Next, the measurement result of the illumination light intensity of the front light 20 will be described. In order to measure the illumination light intensity of the front light 20, a measurement system as shown in FIG. 5 was used. That is, the normal direction of the interface 28 of the front light 20 was set to 0 °, and the light intensity in the range of 0 ° to ± 90 ° was measured by the detector 34.
[0067]
The result is shown in FIG. As is clear from FIG. 6, in the front light 20, the light that has entered the light guide 24 through the incident surface 25 from the light source 26 is emitted in a substantially normal direction of the interface 28 by the action of the light guide 24. I understand that That is, the front light 20 can make light from the light source 26 disposed on the side surface of the light guide 24 incident on the liquid crystal cell 10 substantially perpendicularly, and functions as bright auxiliary illumination.
[0068]
Furthermore, the reflective LCD of this embodiment has an advantage that brighter display is possible compared to a self-luminous display such as a transmissive LCD, CRT, or PDP.
That is, as illustrated in FIG. 7A, the traveling direction of the light 36 a from the self-luminous display 35 is opposite to that of the ambient light 37. Therefore, a component 36b obtained by subtracting the ambient light 37 from the light 36a is recognized by the observer.
[0069]
On the other hand, in the reflective LCD of this embodiment, when used in the illumination mode, as shown in FIG. 7B, the auxiliary light 39a from the front light 20 and the ambient light 37 are converted into the liquid crystal cell 10. The component 39b that is reflected by the reflector (not shown) and corresponds to the sum of the auxiliary light 39a and the ambient light 37 is recognized by the observer. Thereby, a brighter display is realized not only in a dark place but also in a bright place such as outdoors in the daytime.
[0070]
As described above, in the configuration according to the present embodiment, the use efficiency of the light emitted from the light source 26 is improved because the front light 20 includes the stepped light guide 24. As a result, when the ambient light is not sufficient, it is possible to provide a reflective LCD that can provide sufficient illumination light to the liquid crystal cell 10 and can always display a bright display regardless of the ambient environment.
[0071]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in above-mentioned Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0072]
As shown in FIG. 8, the reflective LCD according to the present embodiment has a front light 20 (first light guide) described in the first embodiment and a wedge-shaped second on the front surface of the liquid crystal cell 10. A front light system 51 including the light guide 40 is provided.
[0073]
The second light guide 40 is disposed between the light guide 24 of the front light 20 and the liquid crystal cell 10, and has a slope 41 parallel to the interface 28 of the light guide 24 and the surface of the liquid crystal cell 10. And a bottom surface 42 parallel to the surface. As shown in FIG. 9A, the inclination angle of the inclined surface 41 with respect to the bottom surface 42 is such that a line 49 connecting the portions where the inclined portion 22 and the flat portion 21 are in ridge-like contact at the interface 23 of the light guide 24 It is preferable to design so as to be parallel to 42.
[0074]
The second light guide 40 is preferably formed of a material having at least the same refractive index as that of the light guide 24 that is the first light guide. Needless to say, the second light guide 40 may be formed of the same material as the light guide 24. Further, if the light guide 24 and the second light guide 40 are formed so as to be integrally formed, for example, by injection molding or the like, the manufacturing process can be simplified.
[0075]
In the gap between the light guide 24 and the second light guide 40, spacers (not shown) having a particle size of 50 μm are dispersed in advance. As a result, a gap 43 substantially equal to the particle size of the spacer is formed in the gap between the light guide 24 and the second light guide 40.
[0076]
The bottom surface 42 of the second light guide 40 and the polarizing plate 18 of the liquid crystal cell 10 are filled with a filler (not shown) that matches the refractive indexes of the two. Thereby, attenuation of light due to reflection at the interface between the second light guide 40 and the polarizing plate 18 is prevented, and loss of light source light is further suppressed. As the filler, for example, a UV curable resin or methyl salicylate can be used.
[0077]
Here, an effect obtained by providing the second light guide 40 between the light guide 24 and the liquid crystal cell 10 will be described.
As shown in FIG. 9B, in the configuration in which the second light guide 40 is not provided (Embodiment 1), the distance from the inclined portion 22 to the interface 28 as the exit surface to the liquid crystal cell 10 l_n(L in the figure₁, L₂) Is the distance x from the light source 26._n(X in the figure₁, X₂) Decreases as the value increases. On the other hand, in the front light system 51 of the present embodiment, as shown in FIG. 9A, by providing the second light guide 40, the exit surface from the inclined portion 22 to the liquid crystal cell 10 is provided. The distance l to the bottom surface 42 of the second light guide 40 is_nIs the distance x from the light source 26_nRegardless, it is almost equal.
[0078]
That is, the second light guide 40 plays a role of making the distance from the inclined portion 22 of the front light 20 to the liquid crystal cell 10 constant, so that the front light system 51 is constant regardless of the distance from the light source 26. It acts as a surface light source that emits light with a luminance of.
[0079]
Here, in order to confirm the effect of the second light guide 40, the detector 44 is moved in parallel to the bottom surface 42 of the second light guide 40 as shown in FIG. The luminance distribution of the output light from the front light system 51 was measured. Note that the vicinity of the incident surface 25 is the measurement start position P._SAnd the position farthest from the light source 26 on the bottom surface 42 is the measurement end position P._EIt was. The result of the measurement is as shown in FIG.
[0080]
Similarly, for comparison, in order to measure the luminance distribution of the output light of the configuration in which the second light guide 40 is not provided (Embodiment 1), as shown in FIG. Measurement was performed while moving the instrument 44 parallel to the interface 28 of the front light 20. Note that the vicinity of the incident surface 26 is positioned at the measurement start position P._SThe position farthest from the light source 26 at the interface 28 is the measurement end position P_EIt was. The measurement results are as shown in FIG.
[0081]
As is clear from comparing FIGS. 11A and 11B, when the second light guide 40 is not provided, as shown in FIG. In contrast, the front light system 51 of the present embodiment has a luminance peak pitch p of the second guide as shown in FIG. 11A, while the distance from the light source 26 is larger and the distance from the light source 26 is smaller. The entire bottom surface 42 of the light body 40 is substantially equal, and the luminance peak is uniform.
[0082]
As described above, the reflective LCD of the present embodiment includes the front light system 51 on the front surface of the liquid crystal cell 10, and the front light system 51 includes the light guide 24 as the first light guide, the liquid crystal cell, and the like. 10 is provided with the second light guide 40 for making the distance from the inclined portion 22 of the light guide 24 to the liquid crystal cell 10 constant, the front light system 51 causes the liquid crystal cell 10 to be uneven. Even when illumination is not performed and sufficient ambient light cannot be obtained, there is an effect that a bright and uniform display with high quality is realized.
[0083]
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 5 and 12 to 14. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0084]
As shown in FIG. 12, the reflective LCD of the present embodiment has a configuration in which a front light system 52 including a front light 20 and a second light guide 45 is disposed on the front surface of the liquid crystal cell 10. .
[0085]
As shown in FIG. 13, the second light guide 45 is a forward scattering plate having a function of scattering incident light from the light guide 24 only in the traveling direction side, and from a predetermined angle range. It is an anisotropic scattering plate having a property of scattering only incident light and transmitting incident light from outside the predetermined angle range. As the 2nd light guide 45 which satisfy | fills such conditions, the viewing angle control board (brand name: Lumisty) etc. by Sumitomo Chemical Co., Ltd. is available as a commercial item, for example.
[0086]
The angle range in which the second light guide 45 scatters the incident light preferably completely includes the angle range in which the light emitted from the light guide 24 enters. Thereby, the emitted light from the light guide 24 can be scattered without difficulty, and the utilization efficiency of the light source light can be improved. In addition, the second light guide 45 is anisotropic scattering having a property of scattering only light incident from a predetermined angle range and transmitting incident light from other than the predetermined angle range. Since the second light guide 45 does not act on incident light from outside the predetermined angle range, display quality is prevented from being deteriorated by unnecessary scattered light.
[0087]
In the gap between the light guide 24 and the second light guide 45, spacers (not shown) having a particle size of 50 μm are dispersed in advance. As a result, as shown in FIG. 12, a gap 46 substantially equal to the particle size of the spacer is formed in the gap between the light guide 24 and the second light guide 45.
[0088]
The space between the second light guide 45 and the polarizing plate (not shown) of the liquid crystal cell 10 is filled with a filler (not shown) that matches the refractive indexes of both. Thereby, attenuation of light due to reflection at the interface between the second light guide 45 and the liquid crystal cell 10 is prevented, and loss of light source light is further suppressed.
[0089]
Here, the measurement result of the illumination light intensity of the front light system 52 will be described. In order to measure the illumination light intensity of the front light system 52, a measurement system similar to the measurement system (see FIG. 5) used in the first embodiment was used. Here, the normal direction of the second light guide 45 of the front light system 52 is 0 °, and the surface of the second light guide 45 located on the liquid crystal cell 10 side in the range of 0 ° to ± 90 °. The light intensity from was measured with a detector 34. The measurement results are shown in FIG.
[0090]
As apparent from FIG. 14, the front light system 52 of the present embodiment is implemented by the light emitted from the light guide 24 serving as the first light guide being scattered by the second light guide 45. It can be seen that it has a flat angle characteristic as compared with the first mode.
[0091]
As described above, the configuration described in the present embodiment includes the second light guide 45 that scatters the light emitted from the light guide 24, so that the luminance distribution of the light emitted to the liquid crystal cell 10 is average. It becomes possible to irradiate the liquid crystal cell 10 evenly.
[0092]
In addition to the anisotropic scattering plate, a hologram or the like can be used as the second light guide 45.
[0093]
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0094]
As described in the first embodiment, when the interface 23 on the viewer side of the light guide 24 is formed by the inclined portion 22 and the flat portion 21, it is reflected by the liquid crystal cell 10 and guided again. When light incident on the body 24 passes through the interface 23, blurring or blurring of the image may occur.
[0095]
That is, as shown in FIG. 15, the output light 48a from the liquid crystal cell 10 is transmitted not only from the flat portion 21 but also from the inclined portion 22 to the viewer side. At this time, the emitted light 48b from the inclined portion 22 and the emitted light 48c from the flat portion 21 are emitted in different directions and cross each other, so that blur or blur may appear in an image to be displayed.
[0096]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 16, the reflective LCD of the present embodiment has a metal reflective film 47 that reflects light on the surface of the inclined portion 22 at the interface 23 of the light guide 24. (Reflection member) is added. As shown in FIG. 16, the metal reflection film 47 reflects all of the light incident on the inclined portion 22 regardless of the incident angle. Thereby, the light emitted from the interface 23 toward the observer side is only the light transmitted through the flat portion 21. As a result, a clear display image with no blur or blur can be obtained.
[0097]
Hereinafter, an example of a method for producing the metal reflective film 47 will be described by taking as an example the case of using aluminum as a material. The material of the metal reflective film 47 is not limited to aluminum, and a metal such as silver may be used.
[0098]
First, as shown in FIG. 17A, an aluminum film 61 is formed on the entire surface of the interface 23 of the light guide 24 by sputtering. Further, as shown in FIG. 17B, a photoresist 62 is applied on the surface of the aluminum film 61. Next, through an exposure process, the photoresist 62 is patterned as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 17D, the aluminum film 61 is etched using the patterned photoresist 62 as a mask. Thereafter, the photoresist 62 is peeled to form a metal reflective film 47 made of aluminum on the surface of the inclined portion 22 of the interface 23 as shown in FIG.
[0099]
As described above, since the metal reflection film 47 is provided on the surface of the inclined portion 22, the inclination angle α of the inclined portion 22 with respect to the flat portion 21 can be increased as shown in FIG. 16. For example, as shown in FIG. 18, in the configuration in which the metal reflecting film 47 is not provided on the inclined portion 22, when the inclination angle α is as large as 60 °, the critical angle θ_cThe light 49a incident on the inclined portion 22 at a smaller incident angle becomes light 49b that passes through the inclined portion 22 and passes through the observer. Such light 49b is not preferable because the display quality deteriorates.
[0100]
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, since the metal reflection film 47 is formed on the inclined portion 22, even if the inclination angle α is increased, the inclined portion 22 is transmitted like the light 49b described above. There is no light, and all light is reflected at the inclined portion 22.
[0101]
As described above, since the inclination angle α of the inclined portion 22 can be increased, the inclined portion 22 is less visible when viewed from the normal direction of the flat portion 21, and the display quality can be improved. is there.
[0102]
As shown in FIG. 19, if a black matrix 47b (light shielding member) for preventing reflection of ambient light is laminated on the surface of the metal reflective film 47, ambient light is prevented from being reflected to the viewer side. it can. Thereby, deterioration of display quality due to reflection of ambient light toward the viewer is prevented, which is more preferable.
[0103]
As described above, the front light 20 according to the present embodiment is characterized in that the metal reflection film 47 for eliminating transmitted light from the inclined portion 22 toward the observer is formed on the inclined portion 22. As a result, the light emitted from the interface 23 to the observer side is only the light emitted from the flat portion 21. Therefore, in the reflective LCD having the front light 20 on the front surface of the liquid crystal cell 10, there is no blur or blur. A clear display image can be obtained.
[0104]
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 15 and 20 to 22. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0105]
As shown in FIG. 20, the reflective LCD according to the present embodiment has the front light 20 described in the first embodiment and the optical provided on the interface 23 of the front light 20 on the front surface of the liquid crystal cell 10. A front light system 53 including a compensation plate 64 (compensation means) is provided.
[0106]
In the optical compensation plate 64, a bottom surface 64a that is a surface facing the light guide 24 of the front light 20 has a stepped shape complementary to the interface 23 of the light guide 24 as shown in FIG. That is, the bottom surface 64 a is formed with an inclined portion 65 parallel to the inclined portion 22 at a position facing the inclined portion 22 of the light guide 24, and at a position facing the flat portion 21 of the light guide 24. The flat part 66 parallel to is formed. On the other hand, in the optical compensation plate 64, a surface 64 b that is a surface located on the viewer side is formed as a plane parallel to the interface 28 of the light guide 24.
[0107]
The optical compensation plate 64 can be formed by injection molding using, for example, PMMA, similarly to the light guide 24. As described above, the optical compensator 64 and the light guide 24 are disposed so that the inclined portions and the flat portions thereof are opposed to each other, and are bonded via a spacer (not shown) having a particle size of about 20 μm. As a result, an air layer 67 having a substantially uniform thickness is interposed between the bottom surface 64 a of the optical compensation plate 64 and the interface 23 of the light guide 24.
[0108]
As described above, the optical compensation plate 64 is provided on the front surface of the light guide 24, and the air layer 67 exists between the light guide 24 and the optical compensation plate 64, so that the following effects can be obtained.
[0109]
That is, as described with reference to FIG. 15 in the fourth embodiment, even if the light 48a and 48a re-entered the light guide 24 from the liquid crystal cell 10 travels in the same direction inside the light guide 24. By passing through the inclined part 22 or the flat part 21 of the interface 23, the light exits from the interface 23 of the light guide in different directions, causing image blurring and blurring.
[0110]
On the other hand, in the front light system 53 of the present embodiment, as shown in FIG. 21, the lights 68 a and 69 a incident in the same direction from the liquid crystal cell 10 to the light guide 24 are emitted from the light guide 24. By refraction at the bottom surface 64a as the interface between the air layer 67 and the optical compensation plate 64, the light travels again in the same direction, and as indicated by light 68b and 69b, from the surface 64b of the optical compensation plate 64 in the same direction. Exit. As a result, a clear image with no blur or blur is obtained when viewed from the observer side.
[0111]
In addition to the optical compensation plate 64 described above, an optical compensation plate 71 formed in a flat plate shape may be disposed on the front surface of the light guide 24 as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 22B, the optical compensator 71 emits from the region 71 a where the light emitted from the inclined portion 22 of the light guide 24 enters and the flat portion 21 of the light guide 24. Since the light incident region 71b has a different refractive index, the light emission angle θ from the respective surfaces of the regions 71a and 71b to the viewer side._a・ Θ_bAre almost equal. Alternatively, the region 71a may be formed of a member having a diffraction function (for example, a diffractive element) in order to diffract the light transmitted through the region 71a in the same direction as the light transmitted through the region 71b.
[0112]
Alternatively, as shown in FIG. 22 (c), in the optical compensation plate 71, a region where the light emitted from the inclined portion 22 of the light guide 24 is incident is formed by a black mask 71c that blocks the light, so that the inclined portion is formed. The light emitted from 22 may not reach the observer side.
[0113]
As described above, according to the configuration of the present embodiment, the optical compensator 64 (or the optical compensator 71) emits light from each of the inclined portion 22 and the flat portion 21 of the interface 23 of the light guide 24. As a result, a reflective LCD capable of clear display without blurring or blurring is realized.
[0114]
[Embodiment 6]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 20 and 23 to 26. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0115]
The reflective LCD according to the present embodiment is obtained by adding a touch panel function to the front light system 53 (see FIG. 20) of the reflective LCD described in the fifth embodiment.
[0116]
In order to realize the touch panel function described above, the reflective LCD of the present embodiment includes a transparent electrode 72 made of, for example, ITO on the bottom surface 64a of the optical compensation plate 64 as shown in FIG. The inclined portion 22 is provided with a reflective electrode 73 made of a material that reflects light and has conductivity, such as aluminum. The transparent electrode 72 and the reflective electrode 73 constitute position detecting means.
[0117]
24 is a plan view showing the shape of the reflective electrode 73 when viewed from the normal direction of the flat portion 21 of the light guide 24. FIG. As shown in FIG. 24, since the reflective electrode 73 is provided on the entire surface of the inclined portion 22 of the light guide 23, it is striped when viewed from the normal direction of the flat portion 21 of the light guide 24. Further, as shown in FIG. 25, the transparent electrode 72 formed on the optical compensation plate 64 is also formed in a stripe shape, and the reflective electrode 73 and the transparent electrode 72 form a matrix orthogonal to each other.
[0118]
A plastic bead spacer (not shown) having a particle size of about 10 μm is scattered between the reflective electrode 73 of the light guide 24 and the transparent electrode 72 of the optical compensator 64. Equal voids are formed.
[0119]
The optical compensation plate 64 has flexibility, and as shown in FIG. 26, the transparent electrode 72 and the reflective electrode 73 come into contact with each other when pressed by a pen 74. Recognition of the coordinates pushed by the pen 74 is performed as follows. As shown in FIG. 25, the X coordinate and the Y coordinate of the contact point 75 are detected by scanning the transparent electrode 72 and the reflective electrode 73 in a line sequential manner. The coordinates of the pressed position can be specified.
[0120]
Here, the configuration in which the striped transparent electrode 72 is formed on the optical compensation plate 64 has been described as an example, but the transparent electrode may be formed on the entire bottom surface 64a of the optical compensation plate 64. However, as described above, the formation of the transparent electrode 72 in a stripe shape has an advantage that the light use efficiency is high.
[0121]
As described above, according to the configuration of the present embodiment, since the optical compensation plate 64 functions as a touch panel, it is possible to provide a reflective LCD capable of pen input with respect to the contents displayed on the liquid crystal cell 10. It becomes.
[0122]
[Embodiment 7]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0123]
As shown in FIG. 27, the front light included in the reflective LCD according to the present embodiment includes a light source 26 and an incident surface 25 of the light guide 24 in addition to the configuration described in the first embodiment. A prism sheet 81 and a diffusion plate 82 are provided as light control means for controlling the spread angle of light incident on the incident surface 25 from the light source 26 therebetween. Here, the apex angle of the prism of the prism sheet 81 is 100 °. Further, a filler 84 for reducing the refractive index difference is introduced between the light guide 24 and the polarizing plate 18 of the liquid crystal cell 10.
[0124]
The light source 26 is realized by, for example, a fluorescent tube, but the output light from the fluorescent tube is not particularly directional and is randomly generated. For this reason, there is a light incident on the inclined portion 22 of the light guide 24 at an angle larger than the critical angle, which may cause leakage light from the inclined portion 22 to cause deterioration in display quality.
[0125]
Considering that the refractive index of PMMA suitably used as the material of the light guide 24 is about 1.5, the light whose incident angle to the inclined portion 22 is less than the critical angle (about 42 °) is the leakage light. Become. In order to eliminate such leakage light, the spread angle of the output light from the light source 26 may be controlled in advance so that incident light as a leakage light component does not enter the light guide 24.
[0126]
Here, as shown in FIG. 28, the inclination angle of the inclined portion 22 with respect to the interface 28 is α. FIG. 28 shows the positional relationship among the inclined portion 22, the interface 28, and the incident surface 25 in the light guide 24 for convenience of explanation, and the light guide 24 actually has such a shape. I am not doing.
[0127]
Further, the spread angle of light incident from the incident surface 25 of the light guide 24 is ± β, and the critical angle of the inclined portion 22 is θ._cThen, the incident angle θ of the light to the inclined portion 22 is
θ = 90 ° -α-β
It is represented by
[0128]
Therefore, the condition for the light incident on the inclined portion 22 from the incident surface 25 not to pass through the inclined portion 22 is as follows.
θ_c<Θ = 90 ° -α-β
That is,
β <90 °-(θ_c+ Α) (Formula 3)
It is represented by
[0129]
In this embodiment, the inclination angle α of the inclined portion 22 is 10 °. This and the critical angle θ_cIs 42 °, β <38 ° is derived based on Equation 3 above.
[0130]
The output light from the light source 26 is once diffused by the diffusion plate 82 and enters the prism sheet 81. The prism sheet 81 has a function of condensing diffused light in a specific angle range. When the apex angle of the prism is 100 °, as shown in FIG. 29, the diffused light is diffused within an angle range of about ± 40 °. Collect light. The light condensed in the angle range of about ± 40 ° is further condensed by refraction at the incident surface 25 when entering the light guide 24, thereby expanding the range of about ± 25.4 °. It becomes light. That is, it can be seen that the spread angle of the light incident from the incident surface 25 is sufficiently within the above range of β <38 °, and no leakage light from the inclined portion 22 occurs.
[0131]
As described above, the reflective LCD according to the present embodiment is inclined by installing the prism sheet 81 between the light source 26 and the incident surface 25 of the light guide 24 in order to suppress the spread of the light source light. The leakage light from the part 22 is eliminated, and the display quality is further improved.
[0132]
In the present embodiment, the apex angle of the prism sheet 81 is set to 100 °, but is not necessarily limited to this angle. Further, although the prism sheet 81 is used as the light control means for limiting the spread of the light source light, it is not limited to this as long as the same effect can be obtained, and for example, a collimator or the like may be used. In addition, as shown in FIG. 30A, the same effect can be obtained by a configuration in which the periphery of the light source 26 is covered with an ellipsoidal mirror 98 and the light source 26 is installed at the focal point of the ellipsoidal mirror 98. Further, as described in SID DIGEST P.375 (1995), the spread of incident light from the light source 26 may be controlled using a light pipe 99 shown in FIG.
[0133]
[Embodiment 8]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1, 3, and 31 to 33. FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0134]
The reflection type LCD according to the present embodiment is the same as the reflection type LCD described in each of the embodiments described above, but the light attenuation between the front light (or front light system) and the liquid crystal cell 10 due to the difference in refractive index. Filled with a filler (matching agent) to prevent.
[0135]
Here, a configuration in which the above filler is applied to the reflective LCD described in Embodiment 1 will be described as an example. In the first embodiment, as described with reference to FIG. 1, the light guide 24 of the front light 20 is laminated on the polarizing plate 18 of the liquid crystal cell 10 via a spacer having a particle diameter of about 50 μm. . As a result, a gap 29 is formed between the liquid crystal cell 10 and the light guide 24 with a uniform thickness substantially equal to the particle size of the spacer.
[0136]
In the reflective LCD of the present embodiment, the gap 29 is filled with a filler 84 as shown in FIG. As the filler 84, for example, a UV curable resin, methyl salicylate, or the like can be used. As a result, the interface 28 of the light guide 24 comes into contact with the filler 84 having a higher refractive index than air, not air. The filler 84 preferably has a refractive index substantially equal to the refractive index of the light guide 24.
[0137]
Thus, when the interface 28 of the light guide 24 is in contact with the filler 84 and when the interface 28 of the light guide 24 is in contact with air as in each of the embodiments described above, the interface 28 The light behavior is different.
[0138]
Of the incident light from the light source 26, as shown in FIG. 31 (a), the component that is substantially perpendicularly incident on the incident surface 25 is directly incident on the inclined portion 22 from the incident surface 25 and reflected, and then the interface 28 and the filling member. The light enters the liquid crystal cell 10 through the agent 84. The behavior of light at the interface 28 at this time is the same as when the interface 28 is in contact with air (see FIG. 3A).
[0139]
On the other hand, in the incident light from the light source 26, as shown in FIG. 31 (b), some of the components that first enter the interface 23 from the incident surface 25 are reflected by the flat portion 21 like the light 85a. Some are incident on the interface 28. Among the light 85a and the incident light from the light source 26, as shown in FIG. 31C, the component that first enters the interface 28 from the incident surface 25 is refracted almost equal to the light guide 24. Since it is in contact with the filler 84 having a rate, it passes through the interface 28 without any action.
[0140]
These lights are incident on the liquid crystal layer 12 of the liquid crystal cell 10 at a very large incident angle, but are reflected by the reflecting plate 17 and the large incident angle described above with respect to the interface 28 of the light guide 24. Because it is incident again, it does not reach the observer.
[0141]
However, in order to improve the utilization efficiency of the light source light, it is preferable to eliminate the component that directly enters the interface 28 from the light source 26. For this reason, as shown in FIG. 32, by tilting the incident surface 25 so that the incident surface 25 and the interface 28 form an obtuse angle, a component that directly enters the interface 28 from the incident surface 25 can be eliminated.
[0142]
Note that the magnitude of the angle γ formed by the incident surface 25 and the interface 28 can be determined by considering the spread angle β after the light from the light source 26 is incident on the incident surface 25 as shown in FIG.
γ ≧ 90 ° + β
It is more preferable that Thereby, almost all of the light source light incident from the incident surface 25 is incident in the direction of the interface 23, and the utilization efficiency of the light source light can be further improved.
[0143]
[Embodiment 9]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0144]
The reflective LCD according to the present embodiment is characterized in that the front light 20 is formed in a lid shape that can be opened and closed with respect to the liquid crystal cell 10.
[0145]
In each of the above-described embodiments, various forms of the front light or the front light system as the front illumination device have been described. In particular, as in the configuration described in the fourth embodiment, the inclined portion 22 of the light guide 24 When the metal reflection film 47 is provided, the metal reflection film 47 prevents ambient light from entering the light guide 24. Therefore, the ambient environment is not so dark that it is necessary to use the reflective LCD in the illumination mode, but the display in the reflective mode is particularly effective in a situation where the ambient light quantity sufficient for use in the reflective mode cannot be obtained. May become darker.
[0146]
Therefore, as shown in FIG. 34, the reflective LCD 91 of the present embodiment opens and closes with respect to the liquid crystal cell 10 when the front light 20 is fixed on one side by, for example, a hinge (not shown). It is provided freely. The front light 20 is formed as an inner lid that can be opened and closed independently of the lid 92 that covers the liquid crystal cell 10 and the front light 20.
[0147]
Therefore, when the reflective LCD 91 is used in the illumination mode, when the front light 20 is covered on the surface of the liquid crystal cell 10, that is, when only the lid 92 is opened, and when the reflective LCD 91 is used in the reflective mode, The liquid crystal cell 10 can be used with the front light 20 opened.
[0148]
Thereby, when used in the reflection mode, there is no light loss caused by the front light 20, and a reflection type LCD capable of realizing always bright display is realized.
[0149]
In the above description, the configuration in which at least a part of the front light 20 is fixed to the liquid crystal display device has been described. However, the front light 20 may be completely unitized and detachable from the liquid crystal cell 10. . However, in this case, it is necessary to consider the storage method of the front light 20 when it is detached from the liquid crystal cell 10.
[0150]
Here, the reflective LCD provided with the front light 20 in the shape of the inner lid has been described. However, the front light system described in each of the above embodiments may be provided in the shape of the inner lid.
[0151]
[Embodiment 10]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0152]
In each of the above-described embodiments, the reflective LCD as a configuration in which the front light or the front light system as the front illumination device and the reflective liquid crystal cell as the object to be illuminated are combined has been described. However, the front light or the front light system as the front illumination device of the present invention is not used only in combination with the reflective liquid crystal cell. For example, as shown in FIG. 35, the illumination device 95 according to the present embodiment includes the front light or the front light system described in each of the embodiments described above as an independent unit. Can be illuminated.
[0153]
For example, as shown in FIG. 35, the lighting device 95 can be used by being placed on a book 96. As a result, as shown in FIG. 36, only an area immediately below the illumination device 95 can be illuminated, so that, for example, when reading in a bedroom or the like, there is an effect that the surrounding people are not disturbed. is there.
[0154]
The above-described embodiments do not limit the present invention, and various modifications can be made within the scope of the invention. For example, PMMA is specifically exemplified as the material of the light guide. However, if light can be uniformly guided without attenuation and the refractive index is an appropriate value, for example, a material such as glass, polycarbonate, polyvinyl chloride, or polyester. May be used. The dimensions of the inclined portion and the flat portion of the light guide described above are merely examples, and can be freely designed within a range in which equivalent effects can be obtained.
[0155]
Further, as the liquid crystal cell, various LCDs such as a simple matrix LCD and an active matrix LCD can be used. In the above, an ECB mode (single polarizing plate mode) liquid crystal cell using one polarizing plate serving both as a polarizer and an analyzer is used. In addition, PDLC and PC-GH that do not use a polarizing plate are used. Etc. may be applied.
[0156]
[Embodiment 11]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0157]
As shown in FIG. 37, the reflective LCD of the present embodiment is similar to the first embodiment in that the front light 20a is provided on the front surface of the reflective liquid crystal cell 10a. An antireflection film (antireflection film) 13 that is a second light guide (optical means) is disposed between the cell 10a and the front light 20a, and a flat portion 21 formed on the light guide 24a. The first embodiment differs from the first embodiment in that the width (pitch) of the inclined portion 22 is different from that of the inclined portion 22 and that the reflective electrode (reflecting plate) 17a is formed inside the reflective liquid crystal cell 10a.
[0158]
First, the front light 20a will be specifically described. The front light 20a is mainly composed of the light source 26 and the light guide 24a as in the first embodiment, and is in contact with the incident surface 25 of the light guide 24a. Thus, a light source 26 as a linear light source covered with a reflecting mirror 27 is provided.
[0159]
The interface (first emission surface) 28 on the liquid crystal cell 10 a side of the light guide 24 a is formed flat, and the interface (second emission surface) 23 facing the interface is parallel or substantially parallel to the interface 28. The flat portions 21 formed in the above and the inclined portions 22 inclined at a constant angle in the same direction with respect to the flat portions 21 are alternately arranged.
[0160]
In this manner, the light guide 24a, like the light guide 24 in the first embodiment, lowers as it gets farther from the light source 26 in the cross section having the normal direction of the light source 26 as shown in FIG. It is formed in a stepped shape.
[0161]
Here, the shape of the light guide 24a will be described in more detail with reference to FIGS. 38 (a) to (c). FIG. 38A is a plan view of the light guide viewed from above the normal direction of the flat portion, and FIG. 38B is a side view of the light guide viewed from the normal direction of the incident surface. FIG. 38C is a cross-sectional view of the light guide cut along a plane perpendicular to both the incident surface and the interface.
[0162]
As the material of the light guide 24a, an acrylic plate is used in the present embodiment, and the light guide 24a can be processed into a staircase shape by molding the acrylic plate. In the present embodiment, the light guide 24a has a width W = 75 mm, a length L = 170 mm, and a thickness h of the incident surface 25 portion.₁= 2.0 mm, width w of flat portion 21₁= 0.2 mm. Further, the step h of the inclined portion 22₂= 10 μm, inclination with respect to the flat part 21 α = 45 °, the width w of the inclined part₂Is about 10 μm.
[0163]
Further, in the present embodiment, the light guide 24a is formed with the width w of the flat portion 21 in the direction away from the incident surface 25, that is, the light source 26.₁And the width w of the inclined portion 22₂Sum w_Three= 0.21 mm gradually decreases. The configurations of the flat portion 21 and the inclined portion 22 will be described more specifically based on FIG. 39 in addition to FIGS. 38 (a) to (c). In the light guide 24a, the direction normal to the longitudinal direction of the light source 26, which is the direction away from the light source 26, is hereinafter referred to as a first direction, and is indicated by an arrow A in FIGS.
[0164]
As shown in FIG. 39, the flat portion 21 and the inclined portion 22 are combined one by one to form one set, and 100 sets of the flat portion 21 and the inclined portion 22 from the side closest to the light source 26 are the first block B.₁And And this first block B₁Interval w along the first direction at_FourIs formed to be 21 mm.
[0165]
Second block B, which is the next 100 sets of blocks₂The interval w in_FourIs formed to be 20 mm. Furthermore, the next third block B_ThreeInterval w_FourIs formed to be 19 mm, and the fourth block B_FourInterval w_FourIs formed to be 18 mm, and the fifth block B is formed._FiveInterval w_FourIs formed to be 17 mm.
[0166]
Therefore, in the present embodiment, in the light guide 24a, the interval w between each block from the end surface on the light source 26 side to the end surface on the side where the light source 26 is not disposed along the first direction._FourDecreases by 1 mm. That is, as the distance from the light source 26 increases, the sum of the pitch of the flat portion 21 and the pitch of the inclined portion 22 (the width w of the flat portion 21) for every 100 sets of the flat portion 21 and the inclined portion 22.₁And the width w of the inclined portion 22₂Sum w_Three) Is reduced by 10 μm (1/100 mm). In FIGS. 38A to 38C, the pitch reduction of the flat portion 21 and the inclined portion 22 is not shown for convenience of explanation.
[0167]
In the light guide 24 a, the inclined portion 22 mainly functions as a micro light source portion that is a surface that reflects light from the light source 26 toward the interface 28. On the other hand, the flat portion 21 mainly functions as a surface that transmits the reflected light to the viewer side when the illumination light from the front light 20a returns as reflected light from the liquid crystal cell 10a. The operations of these parts are the same as those in the first embodiment.
[0168]
Further, the light guide 24a in the front light 20a has, in addition to this step-like configuration, the pitch of one set is reduced by, for example, 10 μm for every 100 sets of the flat portion 21 and the inclined portion 22, that is, the staircase The pitch is reduced as the distance from the light source 26 increases. Therefore, as shown in FIG. 40A, the number of the inclined portions 22 per unit area increases as the distance from the light source 26 increases.
[0169]
The incident light that has entered the incident surface 25 from the light source 26 is reflected by the inclined portion 22 that acts as a minute light source portion, but the number of inclined portions 22 per unit area increases as the distance from the light source 26 increases. The reflection type liquid crystal cell 10a, which is an object to be illuminated by 20a, has a higher brightness as it is farther from the light source 26. In general, since the brightness tends to decrease as the position is farther from the light source 26, the configuration of the light guide 24a of the present embodiment moves away from the light source 26 at the interface 28 (first emission surface). Accordingly, it is possible to cancel the decrease in luminance, and to efficiently guide the light from the light source 26 to the entire object to be illuminated at a high angle. As a result, it is possible to average the luminance distribution on the interface 28 side, which is the interface (first emission surface) on the illuminated object side.
[0170]
In contrast, in the conventional front light 120 in which the light guide 124 is formed in a wedge-shaped flat plate shape as shown in FIG. 40B, the incident light incident on the incident surface 125 from the light source 26 remains as it is. It is reflected by the interface 123. Therefore, the luminance at the first emission surface (the interface 128 in the front light 120) decreases as the distance from the light source 26 increases.
[0171]
Furthermore, as shown in FIG. 41, the luminance distribution state on the first emission surface shows the luminance distribution of the front light 20a of the present embodiment, as compared with the graph F showing the luminance distribution of the conventional front light 120. The graph E is substantially constant even at a position where the distance from the light source 26 is larger. Therefore, it can be seen that the front light 20a of the present embodiment is superior in the uniformity of the luminance distribution on the first emission surface (interface 28).
[0172]
In the light guide 24a having the above-described configuration, since the step pitch is 0.21 mm, the pitch of the black matrix formed around the pixels of the reflective liquid crystal cell 10a corresponding to the light guide 24a The pitch of the grooves of the inclined portion 22 is shifted. As a result, the occurrence of moire fringes due to interference between the black matrix and the inclined portion 22 can be suppressed, so that the display quality of the obtained reflective LCD can be improved. This point will be described later.
[0173]
When the result of the emission angle characteristic of the light guide 24a is shown, as shown in FIG. 42, in the graph G on the reflective LCD side (interface 28 side) as the object to be illuminated, the light receiving angle is from −10 ° to − 2,000 cd / m with a peak between 5 °²The brightness has increased to the extent that it reaches. On the other hand, in the graph H on the observer side (interface 23 side), the maximum is 500 cd / m when the light receiving angle is −60 °.²The luminance is 100 cd / m near 0 ° which is the angle at which the reflective LCD is observed.²It is as follows.
[0174]
In this way, light from the light source 26 disposed on the end face of the light guide 24a can be emitted from the interface 28 at an angle substantially perpendicular to the object to be illuminated (reflective LCD). At the same time, there is almost no light leakage on the observer side, which is the interface 23 side, and the light from the light source 26 can be efficiently guided to the object to be illuminated at a high angle.
[0175]
In the present embodiment, a fluorescent tube is used as the light source 26. However, the light source 26 is not limited to this. For example, an LED (light emitting diode), an EL element, or a tungsten lamp is used. it can.
[0176]
Next, the liquid crystal cell 10a will be described. As shown in FIG. 37, the liquid crystal cell 10a has the same basic configuration as the liquid crystal cell 10 of the first embodiment. The difference is that it is formed in 10a.
[0177]
As shown in FIG. 43, the liquid crystal cell 10a has a liquid crystal layer 12 sandwiched between a pair of electrode substrates 11a and 11c, and a retardation plate 49 and a polarizing plate 18 on the electrode substrate 11a side which is the display surface side. It is the structure equipped with. Although only one retardation plate 49 (not shown in FIG. 37) is provided in FIG. 43, two or more retardation plates 49 may or may not be provided.
[0178]
In the electrode substrate 11a, a color filter 38 is provided on a light transmissive glass substrate 14a, a transparent electrode 15a (scanning line) is provided thereon, and a liquid crystal alignment film 16a is provided so as to cover the transparent electrode 15a. Is formed. An insulating film or the like may be formed on the electrode substrate 11a as necessary. The color filter 38 is not shown in FIG.
[0179]
On the other hand, in the electrode substrate 11c, an insulating film 19 is formed on a glass substrate 14b, a reflective electrode (reflective plate) 17a is further formed thereon, and a liquid crystal alignment film 16b is formed so as to cover the reflective electrode 17a. It has become. A plurality of uneven portions are formed on the surface of the insulating film 19, and a plurality of uneven portions are also formed on the surface of the reflective electrode 17 a covering the insulating film 19.
[0180]
The reflective electrode 17a serves as a liquid crystal driving electrode for driving the liquid crystal layer 12 and a reflective plate. As the reflective electrode 17a, an aluminum (Al) reflective electrode having excellent reflective characteristics is used. The insulating film 19 is made of an organic resist, and contact holes and uneven portions in the insulating film 19 are formed by photolithography described later. The materials and forming methods of the glass substrates 14a and 14b, the transparent electrodes 15a and 15b, and the liquid crystal alignment films 16a and 16b are the same as those in the first embodiment.
[0181]
The method for forming the electrode substrate 11c will be described in more detail based on FIGS. 44 (a) to 44 (e).
First, as shown in FIG. 44A, an organic resist is applied over the entire surface of the glass substrate 14b, and the insulating film 19 is formed by baking. Thereafter, as shown in FIG. 44B, the insulating film 19 is irradiated with ultraviolet rays 30 a through a mask 30. Thereby, the irradiated portion of the ultraviolet ray 30a in the insulating film 19 is removed, and the irradiated portion of the ultraviolet ray 30a is formed in a predetermined pattern as shown in FIG.
[0182]
Next, as shown in FIG. 44 (d), the insulating film 19 formed in a predetermined pattern is subjected to a heat treatment at 180 ° and baked, thereby causing a dripping in the organic resist. The uneven portion 19a is formed by this heat dripping.
[0183]
Finally, as shown in FIG. 44 (e), aluminum (Al) is vacuum-deposited so as to cover the uneven portion 19a. As a result, a reflective electrode 17a having a concavo-convex portion formed on the surface thereof is formed along the concavo-convex portion 19a. In FIGS. 44A to 44E, the insulating film 19 is formed as an uneven portion 19a having a predetermined pattern. However, as shown in FIGS. 37 and 43, only the surface of the insulating film 19 is formed. It may be configured such that uneven portions are formed on the surface.
[0184]
The electrode substrate 11c thus obtained and the electrode substrate 11a are arranged so that the liquid crystal alignment films 16a and 16b face each other and the rubbing treatment direction is antiparallel, and an adhesive is used. Used together. Further, a glass bead spacer (not shown) having a particle size of 4.5 μm is dispersed in advance between the electrode substrates 11a and 11c in order to make the gaps formed by the electrode substrates 11a and 11c uniform. ing. The liquid crystal layer 12 is formed by introducing liquid crystal into the gap by vacuum deaeration. The material of the liquid crystal layer 12 is the same as that in the first embodiment.
[0185]
The reflective liquid crystal cell 10a of the present embodiment is manufactured as described above, but the manufacturing steps and manufacturing conditions other than those described above are the same as those of the reflective liquid crystal cell 10 of the first embodiment. Omitted.
[0186]
The pattern of the concavo-convex portion formed on the reflective electrode 17a in the electrode substrate 11c (that is, the pattern of the concavo-convex portion 19a of the insulating film 19) is irregularly formed, and is incident on the reflective liquid crystal cell 10a. Light is diffusely reflected in a specific direction.
[0187]
The uneven portion in the insulating film 19 preferably has a difference between the apex of the convex portion and the bottom surface of the concave portion in the range of 0.1 μm to 2 μm. If the difference between the apex of the convex portion and the bottom surface of the concave portion is within this range, incident light can be diffused without affecting the alignment of the liquid crystal molecules and the cell thickness of the liquid crystal cell.
[0188]
A case where the reflection characteristic of the reflection electrode 17a formed in this way is compared with the reflection characteristic of a standard white plate (MGO) showing the diffuse reflection characteristic almost similar to that of paper will be described with reference to FIG. The MGO (and paper, etc.) shows a reflection characteristic indicating isotropic property as indicated by a broken line graph M in the figure. On the other hand, the reflection electrode 17a (MRS) has a diffuse reflection characteristic showing directivity at an angle of ± 30 ° as indicated by a solid line graph N in the figure.
[0189]
Even if light enters the reflective liquid crystal cell 10a including the reflective electrode 17a from a direction other than the regular reflection direction, an image can be observed. Note that the reflection characteristics of the reflection electrode 17a are not limited to the characteristics shown in FIG. 45, and the design of the reflection electrode 17a can be changed as appropriate in accordance with the type of equipment in which the reflection type LCD is used. It is possible to correspond to the characteristics.
[0190]
Further, since the reflective electrode 17a is formed so as to be adjacent to the liquid crystal layer 12 in the reflective liquid crystal cell 10a, the reflective plate is on the back side of the reflective liquid crystal cell 10a (the surface on the side in contact with the light guide 24a). The generation of parallax due to the glass substrate 14b can be eliminated as compared with the case where the glass substrate 14b is formed. Therefore, double reflection of an image can be suppressed in the obtained reflective LCD. In addition, the configuration of the reflective liquid crystal cell 10a can be simplified.
[0191]
As shown in FIGS. 37 and 43, the reflective electrode 17a in the present embodiment may be a polarization mode in which the display mode of the reflective liquid crystal cell 10a includes a polarizing plate 18, and FIG. As shown in FIG. 4, it may be a guest-host mode (no polarizing plate) reflective liquid crystal cell. Since the basic configuration of the reflective liquid crystal cell is almost the same as that of the reflective liquid crystal cell 10a, detailed description thereof is omitted.
[0192]
Next, the pixel structure disposed in the liquid crystal cell 10a will be described. As shown in FIG. 47, the reflective liquid crystal cell 10a includes a plurality of scanning lines 54 along the longitudinal direction of the reflective liquid crystal cell 10a. Are formed, and a plurality of signal lines 55 are formed in a direction orthogonal to the direction in which the scanning lines 54 are formed. A plurality of pixels 56 are formed so as to correspond to a lattice pattern formed by the scanning lines 54 and the signal lines 55.
[0193]
One pixel 56 includes a pixel electrode 56a corresponding to three color filters of red (R), green (G), and blue (B). These pixel electrodes 56a are arranged in the order of R, G, and B along the direction in which the scanning lines 54 are formed.
[0194]
In the present embodiment, the reflective liquid crystal cell 10a has a diagonal 6.5-inch size (vertical W_L= 58mm, width L_L= 154.5 mm), the number of scanning lines 54 Xm = 240, and the number of signal lines 55 Yn = 640. Further, the pitch P of the pixels 56 arranged in the reflective liquid crystal cell 10a._L= 0.24 mm (R, G, B). A black matrix (hereinafter abbreviated as BM) (not shown) is formed around the pixels 56 to have a width of 8 μm.
[0195]
In the reflective LCD according to the present embodiment, the above-described reflective liquid crystal cell 10a and the front light 20a are combined. Here, in the front light 20a, the pitch of the flat portion 21 and the inclined portion 22 of the light guide 24a is 0.21 mm as described above, which is smaller than the pitch of the scanning lines 54, that is, the BM. Therefore, the pitch of the BM in the reflective liquid crystal cell 10a and the pitch of the groove of the inclined portion 22 can be shifted. When these pitches are shifted, the generation of moire fringes due to interference between the BM and the inclined portion 22 can be suppressed. Therefore, the display quality of the obtained reflective LCD can be improved.
[0196]
In the configuration of the light guide 24a described above, the pitch of the flat portion 21 and the inclined portion 22 is smaller than the pitch of the scanning lines 54, but the pitch may be larger than the pitch of the scanning lines 54. . That is, in order to suppress the occurrence of moire fringes, the pitch of the grooves of the inclined portion 22 and the pitch of the BM need only be shifted.
[0197]
Here, the width w of the flat portion 21₁And the width w of the inclined portion 22₂Sum w_ThreeIs the groove pitch of the inclined portion 22. The BM is formed so as to shield the scanning lines 54 and the signal lines 55. However, since the scanning lines 54 are parallel to the grooves of the inclined portion 22, the scanning lines 54. Pitch P₁Is the pitch of the BM.
[0198]
In order for the pitch of the grooves of the inclined portion 22 to deviate from the pitch of the BM,_ThreeAnd P₁Does not match (w_Three≠ P₁) State, but this w_ThreeAnd P₁As for the relationship with_ThreeIs P₁Is larger than twice the width (w_Three> 2P₁) Or w_ThreeIs P₁Less than half of the width (w_Three<1 / 2P₁Is particularly preferred.
[0199]
Above w_ThreeAnd P₁Is out of the above range, the groove pitch of the inclined portion 22 and the pitch of the BM are deviated from each other. Therefore, the generation of moire fringes cannot be effectively suppressed, which is not preferable.
[0200]
Note that the width w of the flat portion 21 in the present embodiment.₁And the width w of the inclined portion 22₂And these w₁And w₂Sum w_ThreeThe angle of the inclined portion 22 is not limited to the above numerical values, and may be formed in accordance with the pixel structure of the reflective liquid crystal cell 10a used.
[0201]
Further, in the present embodiment, in order to average the luminance distribution, it is possible to reduce the pitch of the flat portion 21 in the direction away from the light source 26 (first direction). However, instead of the pitch, the inclined portion is used. By changing the angle of 22, the sum of the pitches of the flat portion 21 and the inclined portion 22 may be reduced. For example, the sum of the pitches of the flat portion 21 and the inclined portion 22 is reduced by reducing the flat portion 21 and reducing the angle α formed by the flat portion 21 and the inclined portion 22 in the direction away from the light source 26 (first direction). Can be reduced. Even in this case, since the incoming light can be efficiently emitted in the direction (first direction) away from the light source 26 with respect to the inclined portion 22, the luminance distribution can be averaged.
[0202]
Further, the reflective LCD according to the present embodiment includes a second light between the front light 20a and the reflective liquid crystal cell 10a in addition to the front light 20a having the above structure and the reflective liquid crystal cell 10a having the above structure. In this configuration, an antireflection film as a light guide is disposed.
[0203]
The antireflection film will be described. In the reflective LCD, as shown in FIG. 37, the antireflection film is formed on the interface (first emission surface) between the polarizing plate 18 and the light guide 24a arranged in the reflective liquid crystal cell 10a. An antireflection film 13 as an antireflection film is adhered.
[0204]
In this embodiment, the antireflection film 13 is an antireflection film (trade name: TAC-HC / AR) manufactured by Nitto Denko Corporation. This antireflection film 13 is a multilayer structure film having a four-layer structure. Specifically, a triacetyl cellulose (TAC) film is used as the base material layer, and MgF is used as the first layer thereon.₂Layer, CeF as the second layer_ThreeLayer, TiO as third layer₂MgF as the fourth layer₂The anti-reflection film 13 is formed with layers.
[0205]
The TAC film has a refractive index n_t= 1.51 and the thickness is 100 μm. Also, MgF of the first layer₂The layer has a refractive index n_m= 1.38, thickness of about 100 nm, second layer of CeF_ThreeThe layer has a refractive index n_C= 2.30, thickness of about 120 nm, third layer TiO₂The layer has a refractive index n_ti= 1.63, thickness of about 120 nm, fourth layer of MgF₂The layer has a refractive index n = 1.38 and a thickness of about 100 nm. These first to fourth layers are sequentially formed on the TAC film of the base material layer by a vacuum deposition method.
[0206]
Further, when bonding to the front light 20a, the refractive index n of the acrylic material used for the light guide 24a.₂Substantially the same refractive index n₁An acrylic adhesive layer having the following is formed. Therefore, the antireflection effect can be improved without substantially changing the light input / output conditions in the light guide 24a, and the unevenness of the luminance distribution and the generation of the rainbow-colored spectrum can be prevented.
[0207]
In addition, the TAC film of the first layer is not an essential configuration as the configuration of the antireflection film 13. For example, the second layer to the fourth layer are directly laminated on the light guide 24a except for the first layer. May be. However, in this case, the manufacturing cost may slightly increase.
[0208]
The antireflection film 13 of the multilayer structure film is configured to be a λ / 4-λ / 2-λ / 4-λ / 4 wavelength plate with respect to incident light having a wavelength λ = 550 nm. Therefore, the antireflection film 13 can act as the antireflection film 13 in a wide wavelength band.
[0209]
In the light guide 24a described above, the inclined portion 22 formed on the surface (interface 23) of the light guide 24a functions as a micro light source for the reflective liquid crystal cell 10a. For this reason, the reflective liquid crystal cell 10 a is irradiated with light from the inclined portion 22, but the interface between the light guide 24 a and the reflective liquid crystal cell 10 a, that is, the interface 28 that is a surface facing the interface 23. , About 4% of the light from the inclined portion 22 is reflected to become reflected light.
[0210]
Due to the generation of the reflected light, a reflected image is formed from the interface 28 to the interface 23 side. Therefore, the reflected image and the image at the inclined portion 22 interfere with each other or are diffracted to cause unevenness of luminance distribution and rainbow-colored spectrum on the surface of the reflective LCD as viewed from the observer.
[0211]
However, in the reflective LCD according to the present embodiment, the antireflection film (antireflection film 13) is disposed between the reflective liquid crystal cell 10a and the front light 20a, that is, on the interface 28 side of the light guide 24a. Therefore, it is possible to suppress the generation of reflected light that is generated when the incident light from the inclined portion 22 is reflected by the interface 28.
[0212]
Therefore, it is possible to prevent interference or diffraction between the image at the inclined portion 22 that acts as the minute light source portion and the reflected image reflected at the interface 28 side. For this reason, it is possible to prevent unevenness in luminance distribution on the display observed on the observer side (interface 23 side) and generation of rainbow-colored spectrum.
[0213]
When the luminance distribution of the display in the reflective LCD of this embodiment is compared between the case where the antireflection film 13 is arranged and the case where the antireflection film 13 is not arranged, the antireflection film 13 is arranged as shown in FIG. It can be seen that the graph C in the case where the antireflection film 13 is disposed is more uniform and uniform in the luminance distribution than the graph D in the case where the antireflection film 13 is not provided, and the luminance itself is also improved.
[0214]
Moreover, since the commercially available antireflection film 13 having the above configuration can be used as it is, an increase in the manufacturing cost of the front light 20a can be suppressed. Therefore, an inexpensive front light 20a and a reflective LCD including the front light 20a can be obtained.
[0215]
Further, the refractive index n of the light guide 24a which is the first light guide.₂Refractive index n approximately equal to₁Since the antireflection film 13 is adhered with an adhesive having the above, the antireflection effect can be improved without substantially changing the light input / output conditions in the light guide 24a.
[0216]
In addition, regarding the structure and material of the said antireflection film 13, it is not limited to said structure and material. For example, the configuration of the wavelength plate may be a configuration of λ / 4-λ / 2-λ / 2-λ / 2-λ / 4. By adopting such a wave plate configuration, an antireflection effect can be obtained in a wider wavelength band. Further, it may be an antireflection film having a single layer structure of a λ / 4 wavelength plate. However, in this case, the wavelength band where the antireflection effect can be obtained may be narrowed.
[0217]
As described above, the pitch between the flat portion 21 and the inclined portion 22 formed on the surface (interface 23) of the light guide 24a is reduced as it goes away from the light source 26 (first direction). As a result, the amount of reflected light reflected by the inclined portion 22 can be increased in a direction away from the light source as compared with the prior art. Therefore, the luminance distribution at the interface 23 (first emission surface) of the light guide 24a can be averaged.
[0218]
Further, by forming the pitch between the flat portion 21 and the inclined portion 22 formed at the interface 23 of the light guide 24a in the front light 20a smaller than the pitch of the reflective liquid crystal cell 10a, it is formed around the pixels 56. Generation of moire fringes caused by light interference caused by the BM and the groove of the inclined portion 22 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent display quality deterioration of the reflective LCD.
[0219]
Further, by providing an antireflection film (antireflection film 13) between the reflective liquid crystal cell 10a and the front light 20a, unevenness in luminance distribution at the interface 23 of the light guide 24a and generation of rainbow-colored spectrum can be prevented. Can be prevented. Therefore, it is possible to obtain a reflective liquid crystal LCD that is brighter and has higher display quality.
[0220]
In addition, by forming an uneven portion on the reflective electrode 17a in the reflective liquid crystal cell 10a, incident light is diffused without affecting the alignment of the liquid crystal molecules and the cell thickness. Therefore, even if light enters the reflective liquid crystal cell 10a from a direction other than the regular reflection direction, an image can be observed.
[0221]
[Embodiment 12]
Still another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 49 and 50. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which has the function similar to the structure demonstrated in each above-mentioned embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0222]
As shown in FIG. 49, the basic structure of the reflective LCD of the present embodiment is the same as that of the second embodiment. However, a third LCD is interposed between the reflective liquid crystal cell 10 and the front light system 51. The difference is that an antireflection film (antireflection film) 13 which is a light guide (optical means) is disposed.
[0223]
The antireflection film 13 is the same as that used in the first embodiment. The description of the antireflection film 13, the reflective liquid crystal cell 10, and the front light system 51 is omitted because it has been described in the second and eleventh embodiments.
[0224]
In the present embodiment, the antireflection film 13 functions as a third light guide in addition to the light guide 24 that is the first light guide and the light guide 40 that is the second light guide. are doing.
[0225]
When the antireflection film 13 is not formed, the light from the inclined portion 22 formed on the interface 23 (first emission surface) of the first light guide 24 is the bottom surface of the second light guide 40. Reflected by the (second surface) 42 by about 4% to be reflected light. The image of the inclined portion 22 formed by the reflected light and the inclined portion 22 in the light guide 24 interfere with each other, and as a result, the luminance at the interface 28 (second emission surface) of the light guide 24 is obtained. Distribution unevenness will occur.
[0226]
Therefore, in the reflective LCD according to the present embodiment, the same as in the eleventh embodiment, between the bottom surface 42 of the second light guide 40 and the surface on the display surface side of the reflective liquid crystal cell 10. An antireflection film 13 is disposed. The arrangement of the antireflection film 13 can effectively suppress the generation of the reflected light. Therefore, it is possible to realize a reflective LCD that can suppress unevenness of luminance distribution at the interface 28 and realize high-quality display.
[0227]
When comparing the case where the antireflection film 13 is disposed on the reflective LCD and the case where the antireflection film 13 is not disposed, as shown in FIGS. Compared to 50 (b), in FIG. 50 (a) showing the luminance distribution when the antireflection film 13 is disposed, the luminance peak pitch p is over the entire bottom surface 42 of the second light guide 40. In addition to being almost equal, the luminance peak is gentle and the unevenness of the luminance distribution is reduced. Therefore, it can be seen that the state of the luminance distribution is improved. Note that the measurement conditions at this time have been described with reference to FIG.
[0228]
In addition, the antireflection film 13 has a refractive index n of the second light guide 40._ThreeRefractive index n approximately equal to_FourThe antireflection film 13 is adhered with an adhesive. Therefore, the antireflection effect can be improved without substantially changing the light input / output conditions in the second light guide 40.
[0229]
Furthermore, since the commercially available antireflection film 13 having the above configuration can be used as it is, an increase in manufacturing cost of the front light system 51 can be suppressed. Therefore, an inexpensive front light system 51 and a reflective LCD including the front light system 51 can be obtained.
[0230]
【The invention's effect】
As described above, the front illumination device according to the present invention has a configuration in which the antireflection means is disposed on the first light exit surface of the light guide.
[0231]
According to said structure, generation | occurrence | production of the reflected light which arises when the incident light from an inclination part is reflected by a 1st output surface can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent interference or diffraction between the image at the inclined portion that acts as the minute light source portion and the reflected image due to the reflected light. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent unevenness in luminance distribution on the display observed on the viewer side (second emission surface) and generation of iridescent spectrum.
[0232]
In addition, as described above, the reflective liquid crystal display device according to the present invention has a configuration in which the front illumination device having the above-described configuration is disposed over the entire surface.
[0233]
Thus, for example, when there is a sufficient amount of ambient light such as outdoors during the day, the front illumination device is used with the light turned off, while when the sufficient amount of ambient light cannot be obtained, the front illumination device is turned on. Can be used. As a result, there is an effect that it is possible to provide a reflective liquid crystal display device that can always realize a bright and high-quality display regardless of the surrounding environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the shape of a light guide of a front light included in the reflective LCD. FIG. 2A is a plan view of the light guide viewed from above in the normal direction of a flat portion. (B) is the side view which looked at the light guide from the normal line direction of the entrance plane, (c) is sectional drawing which cut | disconnected the light guide in the cross section which makes the longitudinal direction of a light source normal. .
FIGS. 3A to 3C are explanatory views showing the behavior of light from a light source in a light guide body.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the behavior of light reflected by a reflective plate of a reflective LCD.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a measurement system for measuring the light intensity of the front light.
FIG. 6 is a graph showing measurement results of light intensity of the front light.
FIG. 7A is an explanatory diagram showing the relationship between light emitted from a light emitting display and ambient light, and FIG. 7B shows light emitted from the reflective LCD and ambient light. It is explanatory drawing which shows these relationships.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a diagram illustrating a uniform front-light system provided in the reflective LCD shown in FIG. 8 with a uniform distance from the inclined portion of the light guide to the surface to be the exit surface of the front light system. For comparison, in the front light included in the reflective LCD of the above-described embodiment, the cross-sectional view showing the fact that the distance from the inclined portion to the surface that becomes the front light exit surface is not uniform. FIG.
FIGS. 10A and 10B are explanatory diagrams respectively showing measurement systems for measuring the luminance distribution of illumination light by the configurations shown in FIGS. 9A and 9B, respectively.
FIGS. 11A and 11B are graphs respectively showing measurement results of the luminance distribution of illumination light with the configuration shown in FIGS. 9A and 9B, respectively.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD as still another embodiment according to the present invention.
13 is a schematic diagram showing the behavior of light in the front light system provided in the reflective LCD shown in FIG. 12. FIG.
14 is a graph showing measurement results of luminance distribution of illumination light of the front light system included in the reflective LCD shown in FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing the principle of image blurring and blurring in a reflective LCD as still another embodiment according to the present invention.
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the inclined portion of the light guide of the reflective LCD, showing a configuration in which a metal reflective film is provided on the inclined portion.
FIGS. 17A to 17E are cross-sectional views showing a process of forming the metal reflective film.
FIG. 18 is a schematic diagram showing the behavior of light in the absence of the metal reflective film.
19 is a cross-sectional view showing a modified example of the configuration shown in FIG.
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD as still another embodiment according to the present invention.
FIG. 21 is a schematic diagram showing the behavior of light between the light guide and the optical compensation plate in the reflective LCD.
22 shows a configuration of a reflective LCD as a modification of the configuration shown in FIG. 20. FIG. 22 (a) is a cross-sectional view of the reflective LCD, and FIGS. These are cross-sectional views respectively showing configuration examples of the optical compensation plate of the reflective LCD.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration of a touch panel included in a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a cross-sectional view of the touch panel and a plan view of a reflective electrode provided in the touch panel.
FIG. 25 is a plan view showing a configuration for detecting coordinates of a position pressed with a pen in the touch panel.
FIG. 26 is a cross-sectional view showing a state where a part of the touch panel is pressed with a pen.
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 28 is an explanatory diagram for explaining conditions for the light incident from the incident surface to be totally reflected by the inclined portion in the light guide of the reflective LCD shown in FIG. 27;
29 is a graph showing the light condensing characteristics of the prism sheet provided in the reflective LCD shown in FIG. 27. FIG.
FIGS. 30A and 30B are explanatory diagrams showing another configuration example that can be applied to the reflective LCD shown in FIG. 27 in order to limit the spread of incident light.
FIGS. 31 (a) to 31 (c) are cross sections showing the behavior of light in the light guide body as well as the structure of the light guide body provided in a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention.
33 is an explanatory diagram for explaining a condition of an inclination angle of an incident surface of the front light of the reflective LCD shown in FIG. 32. FIG.
FIG. 34 is a perspective view showing a configuration of a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a perspective view showing a usage example of a lighting device according to still another embodiment of the present invention.
36 is a plan view showing an example of use of the illumination device shown in FIG. 35. FIG.
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 38 shows the shape of the light guide of the front light included in the reflective LCD shown in FIG. 37. FIG. 38 (a) is a plan view of the light guide viewed from above in the normal direction of the flat portion. (B) is a cross-sectional view of the light guide viewed from the normal direction of the incident surface, and (c) is a cross section of the light guide cut along a cross section with the longitudinal direction of the light source as the normal. FIG.
FIG. 39 is an explanatory diagram illustrating configurations of a flat portion and an inclined portion in the light guide shown in FIG.
FIGS. 40A and 40B are explanatory diagrams showing the behavior of light from the light source in the light guide. FIGS.
41 is a graph showing the relationship between the distance from the light source and the luminance in the front light included in the reflective LCD shown in FIG. 37. FIG.
42 is a graph showing the angle characteristics of outgoing light in the front light included in the reflective LCD shown in FIG. 37. FIG.
43 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective liquid crystal cell included in the reflective LCD shown in FIG. 37. FIG.
44 (a) to 44 (e) are process diagrams showing a method for forming a reflective electrode in the reflective liquid crystal cell shown in FIG.
45 is a graph showing the reflectance angle dependency of the reflective electrode in the reflective liquid crystal cell shown in FIG. 43. FIG.
46 is a cross-sectional view showing another example of the reflective liquid crystal cell shown in FIG. 43. FIG.
47 is a plan view showing the configuration of pixels, scanning lines, and signal lines in the reflective liquid crystal cell shown in FIG. 43. FIG.
48 is a graph showing the luminance and luminance distribution characteristics of outgoing light in the front light included in the reflective LCD shown in FIG. 37. FIG.
FIG. 49 is a cross-sectional view showing a configuration of a reflective LCD as still another embodiment according to the present invention.
FIGS. 50A and 50B are graphs showing measurement results of luminance distribution of illumination light in the front light and the conventional front light included in the reflective LCD shown in FIG. 49, respectively.
FIG. 51 is a cross-sectional view showing the behavior of light in a reflective LCD together with a schematic configuration of a conventional reflective LCD with auxiliary illumination.
FIG. 52 is a cross-sectional view showing the behavior of light in the conventional reflective LCD.
[Explanation of symbols]
10 Liquid crystal cell (reflective liquid crystal element)
12 Liquid crystal layer
13 Antireflection film (Antireflection film, optical means)
17 Reflector
18 Polarizing plate
19 Insulating film
20 Front light (front lighting device)
21 Flat part
22 Inclined part
23 Interface (second exit surface)
24 Light guide (first light guide)
25 Incident surface
26 Light source
27 Reflector (Condensing means)
28 Interface (first exit surface)
45 Second light guide
64 Optical compensator (compensation means)
72 Transparent electrode (position detection means)
73 Reflective electrode (position detection means)

Claims

光源、および被照明物の前方に配置される導光体を有しており、上記導光体は、上記光源からの光を入射する入射面と、上記被照明物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１の出射面に対向し、上記被照明物からの反射光を出射する第２の出射面とを備えているとともに、上記第２の出射面に、主として上記光源からの光を上記第１の出射面へ向けて反射する傾斜部が形成され、上記導光体の上記第１の出射面に、上記傾斜部における像と反射光による反射像との干渉または回折を防止する反射防止手段が配置されていることを特徴とする前方照明装置。A light source and a light guide disposed in front of the object to be illuminated are included, and the light guide emits light toward the object to be illuminated and an incident surface on which light from the light source is incident. A first emission surface and a second emission surface facing the first emission surface and emitting reflected light from the object to be illuminated are provided. An inclined portion that reflects light from the light source toward the first emission surface is formed, and interference between an image at the inclined portion and a reflected image by reflected light is formed on the first emission surface of the light guide. A front illumination device in which antireflection means for preventing diffraction is arranged.

光源、および被照明物の前方に配置される導光体を有しており、上記導光体は、上記光源からの光を入射する入射面と、上記被照明物へ向けて光を出射する第１の出射面と、上記第１の出射面に対向し、上記被照明物からの反射光を出射する第２の出射面とを備えているとともに、上記第２の出射面に、主として上記光源からの光を上記第１の出射面へ向けて反射する傾斜部が形成され、上記第１の出射面と第２の出射面の傾斜部のそれぞれとの距離が、ほぼ均一であり、上記導光体の上記第１の出射面に、上記傾斜部における像と反射光による反射像との干渉または回折を防止する反射防止手段が配置されていることを特徴とする前方照明装置。A light source and a light guide disposed in front of the object to be illuminated are included, and the light guide emits light toward the object to be illuminated and an incident surface on which light from the light source is incident. A first emission surface and a second emission surface facing the first emission surface and emitting reflected light from the object to be illuminated are provided, and the second emission surface mainly includes the first emission surface. An inclined portion that reflects light from the light source toward the first emission surface is formed, and the distance between each of the inclined portions of the first emission surface and the second emission surface is substantially uniform, and A front illumination device, wherein antireflection means for preventing interference or diffraction between the image at the inclined portion and the reflected image by the reflected light is disposed on the first emission surface of the light guide.

上記反射防止手段は、上記導光体が有する屈折率とほぼ等しい屈折率を有する接着剤により上記導光体と接着されていることを特徴とする請求項１または２記載の前方照明装置。3. The front illumination device according to claim 1, wherein the antireflection means is bonded to the light guide with an adhesive having a refractive index substantially equal to that of the light guide.

上記入射面が、導光体の側面に存在することを特徴とする請求項１または２記載の前方照明装置。The front illumination device according to claim 1, wherein the incident surface is present on a side surface of the light guide.

光源からの光を上記入射面のみに入射させる集光手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の前方照明装置。The front illumination device according to claim 1, further comprising a condensing unit that causes light from a light source to enter only the incident surface.

請求項１ないし５の何れか１項に記載の前方照明装置を全面に配置してなることを特徴とする反射型液晶表示装置。6. A reflection type liquid crystal display device comprising the front illumination device according to claim 1 disposed over the entire surface.