JP4197813B2

JP4197813B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4197813B2
Application number: JP31191699A
Authority: JP
Inventors: 清司梅本
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: KR100718399B1; KR20010051390A; JP2001133773A; US6369950B1; TWI286646B

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、光利用効率に優れて反射・透過の両モードにおいて明るく見易い表示の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
消費電力の少ない反射型液晶表示装置の利点を活かしつつ、照明装置を付加して暗部等では透過型液晶表示装置として視認できる反射・透過両用の液晶表示装置が検討されており、例えば半透過型の反射板を用いたものや透過型液晶表示装置で使用のバックライトを液晶セルの視認側に配置してフロントライトとしたものなどが提案されている。
【０００３】
しかしながら、半透過型反射板を利用したシステムでは、光がハーフミラー効果で反射光と透過光に分離されるため、いずれのモードにても明るさが反射又は透過専用のものに及ばない難点があった。偏光を選択的に反射して反射率と透過率の合計が１００％を超えうる反射偏光子を用いて改善する提案もあるが、反射と透過での表示の反転、黒表示の浮き防止のために配置した光吸収体による吸収で透過モードでは光利用効率が５０％以下となり、薄暮下ではいずれのモードでも表示が見にくくなる問題点などがあった。またフロントライトシステムにても透過モードでは、光が液晶セル等を往復するために通例の透過型液晶表示装置に比べて表示が暗くなりやすく、導光板の傷や汚染が輝点として目立つと共に、導光板上面からの漏れ光が表示のコントラストを低下させる問題点があった。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、反射と透過の両モードにおいて明るさに優れると共に表示の反転が生じず、漏れ光によるコントラストの低下も発生しない良視認性の液晶表示装置の開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、入射側面に配置した光源からの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下面より出射し、その下面側に反射層を有して前記出射光の反射光が上面より透過し、その上下面方向の位相差が４０nm以下の導光板の上面側に、液晶セルと少なくとも視認背面側に吸収型直線偏光子を有する液晶シャッタを配置してなり、前記光出射手段が前記入射側面と対面し、かつ前記下面の基準平面に対し３５〜４５度の角度で傾斜する斜面と、前記基準平面との交差角が１０度以下で、かつ前記基準平面に対する投影面積が前記斜面のそれの８倍以上である平坦面からなる凸凹が隣接した繰返し構造よりなり、反射・透過両用のものであることを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶セルと反射層の間に位相差を可及的に生じにくくした導光板を配置した構造により、偏光板を介した直線偏光の状態が変化しにくくて明るさのバラツキや色ムラ等による表示ムラが発生しにくく、反射モードで生じる光利用効率の低下は導光板による吸収損や反射損等の軽度なものであるので従来の反射型液晶表示装置にほぼ匹敵する明るさを実現でき、透過モードでも従来の透過型液晶表示装置と同じ明るさを実現することができる。
【０００７】
また反射と透過で表示の反転が生じることもなく、導光板からの漏れ光でコントラストの低下も生じずに良視認性の液晶表示装置を得ることができる。さらに上面に光出射手段を設けたことにより、透過モードでの導光板内における光路を長くできて光の拡がりが大きくなり輝線の強さを緩和できてモアレの防止や表示の均一性の向上に有利に作用し、導光板の下面に反射層を粘着層等を介し容易に密着配置して一体化することができる。
【０００８】
加えてプリズム状凹凸等の斜面からなる光出射手段を有する導光板の場合には、その斜面を介した反射光の指向性に優れて透過モードでの視認に有利な光を効率よく形成できてより明るい表示を得ることができると共に、外光の入射効率及び反射後の透過効率にも優れて反射モードにても光利用効率よく均一性に優れる発光でより明るい表示を得ることができる。また前記の指向性によるモアレの発生も光出射手段の斜行配置で抑制できてギラギラした視認阻害も防止することができる。
【０００９】
前記において導光板による位相差が大きいと反射モードの際に、液晶シャッタの偏光板を介した直線偏光が反射層を介し導光板を往復する間にその位相差で楕円偏光化し、偏光板に再入射した際に吸収成分が生じて表示の明るさが低下し、また位相差の波長分散により着色を生じることとなる。さらにその位相差のバラツキで光の透過位置や透過方向により位相差が変化すると、その位置や方向で明るさにバラツキが生じて表示ムラの原因となり、波長分散によるその場所や方向毎の無色や褐色、紺色や青色等の異なる色への着色で色ムラが生じてこれも表示ムラの原因となる。
【００１０】
一方、導光板の下面に光出射手段を設けた場合には、光出射手段の機能維持の点より独立した反射板を分離配置する必要があり、部品数の増加と共にその配置固定で構造が複雑化し、皺の発生による表示の乱れを防止するために厚い支持が必要となって重いものとなる難点がある。
【００１１】
さらにドットやシボ状凹凸等の散乱式出射手段とした導光板では、出射光が約６０度方向の大きい角度で出射し正面（垂直）方向では暗くて見にくい透過モードとなる。光路制御を目的にプリズムシートを配置すると反射モードでの光が散乱されて殆どの光が寄与せずに非常に暗い表示となる。またドット等が明瞭に視覚されその防止に拡散性の強い拡散層を配置すると反射モードでの入射光とその反射層による反射光も散乱されて暗い表示となる。
【００１２】
【発明の実施形態】
本発明による液晶表示装置は、入射側面に配置した光源からの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下面より出射し、その下面側に反射層を有して前記出射光の反射光が上面より透過し、その上下面方向の位相差が４０nm以下の導光板の上面側に、液晶セルと少なくとも視認背面側に吸収型直線偏光子を有する液晶シャッタを配置してなり、前記光出射手段が前記入射側面と対面し、かつ前記下面の基準平面に対し３５〜４５度の角度で傾斜する斜面と、前記基準平面との交差角が１０度以下で、かつ前記基準平面に対する投影面積が前記斜面のそれの８倍以上である平坦面からなる凸凹が隣接した繰返し構造よりなるものであり、反射・透過両用のものとして用いるものである。その例を図１に示した。１が導光板で、１１がその光出射手段を形成した上面、２が光源、３が反射層、４が液晶シャッタで、４１，４３が偏光板、４２が液晶セルである。
【００１３】
導光板としては、図１の例の如く上面１１、それに対向する下面１２、及び上下面間の側面からなる入射側面１３を有する板状物よりなり、入射側面からの入射光を上面１１に形成した光出射手段を介して下面より出射するようにした、上下面方向の位相差が４０nm以下のものが用いられる。
【００１４】
導光板は図例の如く、同厚型のものであってもよいし、入射側面１３に対向する対向端１４の厚さを入射側面のそれよりも薄くしたものであってもよい。対向端の薄型化は、軽量化や上面の光出射手段への入射側面からの入射光の入射効率の向上などの点より有利である。
【００１５】
導光板の上面に形成する光出射手段は、入射側面と対面し、かつ下面の基準平面に対し３５〜４５度の角度で傾斜する斜面と、前記基準平面との交差角が１０度以下で、かつ前記基準平面に対する投影面積が前記斜面のそれの８倍以上である平坦面とからなるものにて形成される。反射層を介して正面方向への指向性に優れる照明光を得る点よりは入射側面と対面する斜面がプリズム状凸凹からなる光出射手段が好ましい。そのプリズム状凸凹は、等辺面からなる凸部又は凹部にても形成しうるが、光の利用効率などの点よりは短辺面と長辺面からなる凸部又は凹部にて形成することが好ましい。そのプリズム状凸凹の例を図２に示した。１１ａが短辺面，１１ｂが長辺面である。
【００１６】
上記した正面方向への指向性等の特性を達成する点などより光出射手段は、下面の基準平面に対する傾斜角が３５〜４５度の斜面と１０度以下の平坦面からなる凸凹が隣接した繰返し構造として形成され、好ましくは図２に例示した如く下面１２の基準平面１２ａに対する傾斜角が３５〜４５度で入射側面１３の側よりその対向端１４の側に下り傾斜する短辺面１１ａ（θ_１）と、当該傾斜角が０超〜１０度の長辺面１１ｂ（θ_２）からなるプリズム状凸凹が隣接した繰返し構造よりなるものである。
【００１７】
前記において入射側面側より対向端側に下り傾斜する斜面として形成した短辺面１１ａは、側面よりの入射光の内、その面に入射する光を反射して下面（反射層）に供給する役割をする。その場合、短辺面の傾斜角θ_１を３５〜４５度とすることにより図３に折線矢印で例示した如く、伝送光を下面に対し垂直性よく反射し反射層３を介して正面への指向性に優れる出射光（照明光）を効率よく得ることができる。正面への指向性等の点より短辺面の好ましい傾斜角θ_１は、導光板内部を伝送される光のスネルの法則による屈折に基づく全反射条件が一般に±４１．８度であることなどを考慮して３８〜４４度、就中４０〜４３度である。
【００１８】
一方、長辺面は、図３に折線矢印で例示した如く前記した短辺面による反射光を反射層３を介し反転させて透過させること、及び図４に折線矢印で例示した如く反射モードでの外光を入射させてそれを反射層３を介し反射させて透過させることを目的とする。かかる点より下面の基準平面１２ａに対する長辺面の傾斜角θ_２は、１０度以下であることが好ましい。その傾斜角θ_２が１０度を超えると屈折による光路変更が大きくなり正面方向の光量が低下して表示に不利となる。
【００１９】
なお長辺面の当該傾斜角θ_２は０度（水平面）であってもよいが、０度超とすることで長辺面に入射した伝送光を反射して短辺面に供給する際に伝送光を平行光化することができ、短辺面を介した反射光の指向性を高めることができて、表示に有利となる。前記した正面方向の光量増加や伝送光の平行光化などの点より長辺面の好ましい傾斜角θ_２は、８度以下、就中５度以下である。
【００２０】
上記した導光板の長辺面の機能などの点より好ましい長辺面は、その傾斜角θ_２の角度差を導光板の全体で５度以内、就中４度以内、特に３度以内としたものであり、最寄りの長辺面間における傾斜角θ_２の差を１度以内、就中０．３度以内、特に０．１度以内としたものである。その傾斜角θ_２の角度差は、長辺面の傾斜角が上記した１０度以下にあることを前提とする。すなわち、かかる小さい傾斜角θ_２として長辺面透過時の屈折による表示像の偏向を抑制して許容値内とすることを前提とするものであり、これは観察点を垂直方向近傍に設定して最適化した液晶表示装置の最適視認方向を変化させないことを目的とする。
【００２１】
また明るい表示像を得る点よりは、外光の入射効率に優れ、液晶セルによる表示像の透過光率ないし出射効率に優れるものが好ましい。かかる点より、下面の基準平面に対する平坦面ないし長辺面の投影面積が斜面ないし短辺面のそれの８倍以上のものとされ、就中１０倍以上、特に１５倍以上の凸凹ないしプリズム状凹凸とすることが好ましい。これにより、液晶セルによる表示像の大部分を平坦面ないし長辺面を介して透過させることができる。
【００２２】
なお液晶セルによる表示像の透過に際して、短辺面に入射した表示像は入射側面側に反射されて上面より出射しないか、下面に対する法線を基準に長辺面透過の表示像とは反端側の大きく異なる方向に偏向されて出射し、長辺面を介した表示像に殆ど影響を及ぼさない。
【００２３】
従って前記の点より短辺面は、液晶セルの画素に対して極在しないことが好ましい。ちなみに極論的にいえば、画素の全面に対して短辺面がオーバーラップすると長辺面を介した垂直方向近傍での表示像の視認が殆どできなくなる。よって表示光の透過不足で不自然な表示となることを防止する点などより、画素と短辺面がオーバーラップする面積を小さくして長辺面を介した充分な光透過率を確保することが好ましい。
【００２４】
液晶セルの画素ピッチは１００〜３００μmが一般的であり、前記の点やプリズム状凹凸の形成性なども鑑みた場合、短辺面は、下面の基準平面に対する投影幅に基づいて４０μm以下、就中１〜２０μm、特に３〜１５μmとなるように形成されていることが好ましい。
【００２５】
ちなみに当該投影幅が小さくなるほど短辺面の形成に高度な技術が必要となり、プリズム状凹凸の頂部が一定以上の曲率半径からなる丸みをもつこととなると散乱効果が現れて表示像の乱れなどの原因となる場合がある。また一般に蛍光管のコヒーレント長が２０μm程度とされている点などよりも、短辺面の投影幅が小さくなると回折等を生じ易くなり表示品位の低下原因となりやすい。
【００２６】
また前記の点より短辺面の間隔は大きいことが好ましいが、一方で短辺面は上記したように側面入射光の実質的な出射機能部分であるから、その間隔が広すぎると点灯時の照明が疎となってやはり不自然な表示となる場合があり、それらを鑑みた場合、図２に例示した如くプリズム状凸凹の繰返しピッチＰは、５０μm〜１．５mmとすることが好ましい。なおピッチは、例えばランダムピッチや所定数のピッチ単位をランダム又は規則的に組合せたものなどの如く不規則であってもよいが、一般には一定ピッチであることが好ましい。
【００２７】
プリズム状凹凸からなる光出射手段の場合、液晶セルの画素と干渉してモアレを生じる場合がある。モアレの防止は、プリズム状凹凸のピッチ調節で行いうるが、上記したようにプリズム状凹凸のピッチには好ましい範囲がある。従ってそのピッチ範囲でモアレが生じる場合の解決策が問題となる。
【００２８】
本発明においては、画素に対してプリズム状凹凸を交差状態で配列しうるように、プリズム状凹凸を入射側面の基準平面に対し傾斜状態に形成してモアレを防止する方式が好ましい。その場合、傾斜角が大きすぎると短辺面を介した反射に偏向を生じて出射光の方向に大きな偏りが発生し、導光板の光伝送方向における発光強度の異方性が大きくなって光利用効率も低下し、表示品位の低下原因となりやすい。
【００２９】
前記の点より、入射側面の基準平面に対するプリズム状凸凹の配列方向、すなわちプリズム状凹凸の稜線方向の傾斜角は、±３５度以内、就中±３０度以内、特に±２５度以内とすることが好ましい。なお、±の符号は入射側面を基準とした傾斜の方向を意味する。液晶セルの解像度が低くてモアレを生じない場合やモアレを無視しうる場合には、プリズム状凸凹の配列方向は入射側面に平行なほど好ましい。
【００３０】
導光板は、上記したように適宜な形態とすることができる。楔形等とする場合にもその形状は適宜に決定でき、直線面や曲面などの適宜な面形状とすることができる。また光出射手段を形成する斜面やプリズム状凹凸も直線面や屈折面や湾曲面等の適宜な面形態に形成されていてよい。
【００３１】
またプリズム状凹凸は、ピッチに加えて形状等も異なる凹凸の組合せからなっていてもよい。さらにプリズム状凹凸は、稜線が連続した一連の凸部又は凹部として形成されていてもよいし、所定の間隔を有して稜線方向に不連続に配列した断続的な凸部又は凹部として形成されていてもよい。
【００３２】
導光板における下面や入射側面の形状については、特に限定はなく、適宜に決定してよい。一般には、フラットな下面及びその下面に対して垂直な入射側面とされる。入射側面については、例えば湾曲凹形などの光源の外周等に応じた形状として、入射光率の向上をはることもできる。さらに光源との間に介在する導入部を有する入射側面構造などとすることもできる。その導入部は、光源などに応じて適宜な形状とすることができる。
【００３３】
導光板は、光源の波長域に応じそれに透明性を示す適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域では、例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラスなどがあげられる。就中、上下面方向の位相差が４０nmの導光板を形成する点より、複屈折を示さないか、複屈折の小さい材料を用いることが好ましい。
【００３４】
導光板は、切削法にても形成でき、適宜な方法で形成することができる。量産性等の点より好ましい製造方法としては、熱可塑性樹脂を所定の形状を形成しうる金型に加熱下に押付て形状を転写する方法、加熱溶融させた熱可塑性樹脂あるいは熱や溶媒を介して流動化させた樹脂を所定の形状に成形しうる金型に充填する方法、熱や紫外線ないし放射線等で重合処理しうる液状樹脂を所定の形状を形成しうる型に充填ないし流延して重合処理する方法などがあげられる。
【００３５】
導光板の厚さは、使用目的による導光板のサイズや光源の大きさなどにより適宜に決定することができる。液晶表示装置等の形成に用いる場合の一般的な厚さは、その入射側面に基づき５mm以下、就中０．１〜３mm、特に０．３〜２mmである。なお導光板は、例えば光の伝送を担う導光部にプリズム状凹凸等の光出射手段（上面）を形成したシートを接着したものの如く、同種又は異種の材料からなる部品の積層体などとして形成されていてもよく、１種の材料による一体的単層物として形成されている必要はない。
【００３６】
表示ムラを防止する点より導光板における上下面方向の好ましい位相差は、３５nm以下、就中３０nm以下、特に２５nm以下であり、その位相差の場所毎のバラツキが可及的に小さいものがより好ましい。その位相差の低減は、既成の導光板を焼鈍処理する方式等にて内部歪みを除去する方式などにても行うことができ、適宜な方式で達成されていてよい。なお上記の位相差条件は、導光板の表示に利用する範囲で満足されればよく、導光板の全面で満足する必要はないが、表示に利用する範囲ではその全範囲で満足されていることが必要がある。また当該位相差は、可視域の光、特に波長５５０nmの光に基づくものであることが好ましい。
【００３７】
明るい表示を達成する点などより好ましい反射層付設前の導光板は、上下面方向の入射光、特に下面から上面への垂直入射光の全光線透過率が９０％以上、就中９２％以上、特に９５％以上で、ヘイズが３０％以下、就中１５％以下、特に１０％以下のものである。
【００３８】
上記の導光板によれば、上面及び下面からの入射光が下面又は上面より良好に透過し、それを用いて精度よく平行化された光を視認に有利な垂直性に優れる方向に出射し、光源からの光を効率よく利用して、また偏光状態を良好に維持して明るくて見やすく低消費電力性に優れる反射・透過両用の液晶表示装置などの種々の装置を形成することができる。
【００３９】
反射・透過両用の液晶表示装置では、反射モードによる表示を達成するために反射層の配置が必須であるが、本発明においてその反射層は図１に例示の如く導光板１の下面１２の側に配置される。反射層３は、導光板の下面に分離配置されていてもよいが、図例の如く当該下面に密着一体化されていることが好ましい。
【００４０】
反射層は、従来に準じた適宜なものにて形成することができる。就中、例えばアルミニウムや銀、金や銅やクロム等の高反射率の金属ないしその合金の粉末をバインダ樹脂中に含有させた塗工層、前記の金属等や誘電体多層膜を真空蒸着方式やスパッタリング方式等の適宜な薄膜形成方式で付設してなる層、前記の塗工層や付設層をフィルム等からなる基材で支持した反射シート、金属箔などからなる反射層が好ましい。
【００４１】
輝線強さの緩和によるモアレの防止や表示の均一性の向上などの点より好ましい反射層は、拡散反射を生じるようにしたものである。その拡散強さは上記した光の指向性を大きく低下させることは不利であるので、平均拡散角度に基づいて５〜１５度程度が好ましいがこれに限定されない。拡散型の反射層は、反射面を粗面化する方式などの従来に準じた適宜な方式で形成することができる。
【００４２】
上記した反射層の導光板下面への密着一体化処理は、粘着層やその他の接着層等の接着手段を介した方式や、導光板の下面に上記した塗工層や付設層を直接形成する方式などの適宜な方式にて行うことができる。その場合、反射面の損傷や酸化劣化等を防止する点より反射層は、その外表面が被覆保護されていることが好ましい。かかる点より上記した反射シートなどが好ましく用いうる。反射シートによればそのフィルム基材等の表面の粗面化を介し前記した拡散型の反射層も容易に形成することができる。
【００４３】
なお上記した反射層やその支持基材の粗面化処理は、例えばエンボス加工やバフ処理、金型等の粗面形状を転写する方式等の機械的方式や化学的処理方式、シリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系粒子や、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系粒子などの適宜な粒子を含有させる方式やその含有層を塗工する方式などの適宜な方式で行うことができる。
【００４４】
液晶表示装置の形成に際しては図１に例示の如く導光板１の入射側面１３に光源２が配置されてサイドライト型のバックライトとされる。その光源としては、適宜なものを用いることができ、例えば（冷，熱）陰極管等の線状光源、発光ダイオード等の点光源やそれを線状や面状等に配列したアレイ体、あるいは点光源を一定又は不定間隔の線状発光状態に変換する装置を用いた光源などが好ましく用いうる。
【００４５】
本発明において光源は、透過モードによる視認を可能とするものである。従って反射モードで視認する場合、光源を点灯する必要はないので光源は、その点灯・消灯を切り替えうるものとされる。その切り替え方式には任意な方式を採ることができ、従来方式のいずれも採ることができる。なお光源は、予め導光板に付設して光源を有する導光板として配置することもできる。
【００４６】
液晶表示装置の形成に際しては、必要に応じ光源２からの発散光を導光板１の入射側面１３に導くために光源を包囲する光源ホルダなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体とすることもできる。光源ホルダとしては、高反射率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般に用いられる。光源ホルダを導光板の端部に接着剤等を介して接着する場合には、その接着部分については光出射手段の形成を省略することもできる。
【００４７】
なお液晶表示装置は一般に、図１に例示の如く液晶シャッタとして機能する透明電極具備（図示せず）の液晶セル４２とそれに付随の駆動装置、偏光板４１，４３、バックライト１，２、反射層３及び必要に応じての補償用位相差板等の構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。
【００４８】
用いる液晶セルについては特に限定はなく、例えば液晶の配向形態に基づく場合、ＴＮ液晶セルやＳＴＮ液晶セル、垂直配向セルやＨＡＮセル、ＯＣＢセルの如きツイスト系や非ツイスト系、ゲストホスト系や強誘電性液晶系の液晶セルなどの適宜なものを用いうる。また液晶の駆動方式についても特に限定はなく、例えばアクティブマトリクス方式やパッシブマトリクス方式などの適宜な駆動方式であってよい。
【００４９】
一方、偏光板としても適宜なものを用いうるが、高度な直線偏光の入射による良好なコントラスト比の表示を得る点などよりは、例えばヨウ素系や染料系の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものが好ましく用いうる。本発明の液晶表示装置においては、少なくとも視認背面側に前記吸収型直線偏光子を用いる。なお偏光板は、図１の例の如く液晶セル４２の両側に設けることもできるし、液晶セルの視認背面側にのみ設けることもできる。
【００５０】
液晶表示装置の形成に際しては、例えば視認側に設ける拡散板やアンチグレア層や保護層、あるいは液晶セルと偏光板の間に設ける補償用の位相差板などの適宜な光学素子を適宜に配置することができる。補償用位相差板は、複屈折の波長依存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的とするものである。
【００５１】
補償用位相差板は、視認側又は／及び背面側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応じて配置されるが本発明においては上記した導光板による光出射特性を可及的に維持する点より、液晶セルと導光板の間に配置する光学層は可及的に少ないことが好ましい。なお補償用位相差板としては、波長域などに応じて適宜なものを用いることができ、１層又は２層以上の位相差層の重畳層として形成されていてもよい。
【００５２】
本発明による液晶表示装置の視認は、上記したように導光板の長辺面の透過光を介して行われる。ちなみに透過モードでは、図３に矢印で例示した如く光源の点灯状態で、導光板１の下面より出射した光αが反射層３を介し反射されて導光板１の長辺面１１ｂを透過し、偏光板４３，４１と液晶セル４２を経由して表示像（α）が視認される。
【００５３】
一方、反射モードでは光源を消灯した状態で、図４に矢印で示した如く外光γが偏光板４１，４３と液晶セル４２を経由し偏光板４３で直線偏光とされて導光板１の上面の長辺面１１ｂを透過した後、前記の透過モードの場合と同様に反射層３を介し反射されて導光板１の長辺面１１ｂを透過しその間、前記偏光板４３による偏光状態を良好に維持して逆進し、再び偏光板４３，４１と液晶セル４２を経由して表示像（γ）が視認される。
【００５４】
本発明において、上記した液晶表示装置を形成する導光板や液晶セルや偏光板等の光学素子ないし部品は、全体的又は部分的に積層一体化されて固着されていてもよいし、分離容易な状態に配置されていてもよい。界面反射の抑制によるコントラストの低下防止などの点よりは、固着状態にあることが好ましい。その固着密着処理には、粘着剤等の適宜な透明接着剤を用いることができ、その透明接着層に上記した微粒子等を含有させて拡散機能を示す接着層などとすることもできる。
【００５５】
【実施例】
実施例１
予め所定形状に加工したポリメチルメタクリレート板の表面をダイヤモンドバイトで切削して上面に光出射手段を有する位相差の平均が４．１nmで最大値が８nm、最小値が０nmの導光板を得た。これは幅４０mm、奥行２５mm、入射側面の厚さ１mm、対向端の厚さ０．６mmであり、上下面は平面で、上面に入射側面に平行なプリズム状凹凸を２１０μmのピッチで有し、短辺面の傾斜角が４２．５〜４３度の範囲で、長辺面の傾斜角が１．８〜３．５度の範囲で変化し、最寄り長辺面の傾斜角変化が０．１度以内にあり、短辺面の下面に対する投影幅が１０〜１６μm、長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比が１２倍以上のものであった。なお光出射手段は、入射側面より２mm離れた位置より形成した。
【００５６】
前記導光板の入射側面に直径２．０mmの冷陰極管（ハリソン電気社製）を配置して白色のランプ反射シートからなる光源ホルダにてその縁を導光板の上下端面に密着させて包囲し、冷陰極管にインバータと直流電源を接続し、導光板の下面にアクリル板に接着した銀反射板を設置し、導光板の上面側にノーマリーホワイトの白黒ＴＮ型液晶セルを配置して液晶表示装置を得た。なお前記の光源は、直流電源のオン／オフで点灯／消灯の切り替えを行うことができる。また前記の銀反射板は、マット処理したフィルム基材上に銀の蒸着層を形成した拡散型のもので、蒸着層の表面を透明樹脂層で被覆保護したものである。
【００５７】
実施例２
銀反射板をその反射面を介し導光板の下面に粘着層にて接着したほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【００５８】
実施例３
銀反射板に代えて、鏡面銀反射面を有する反射シートを用い、その反射面を介し導光板の下面にシリコーン系樹脂を配合した粘着層にて接着したほかは実施例１に準じて液晶表示装置を得た。
【００５９】
実施例４
所定形態の金型を用いてそれを７８℃に加温し、それに２６０℃で加熱溶融させたポリメチルメタクリレートを充填し、冷却下に成形して実施例１に準じた形態の位相差の平均が１３．０nmで最大値が２５nm、最小値が５nmの導光板を得、それを用いて液晶表示装置を得た。なお前記の金型では、ランナーからゲートまでの距離を４０mmとし、幅１５mm、厚さ０．６mmの樹脂注入ゲートが導光板の当該対向端の中央部に位置するように形成した。
【００６０】
比較例１
プリズム状凹凸のピッチを２mm、短辺面の傾斜角を４２．６〜４２．８度、長辺面の傾斜角を１．９〜３．６度、短辺面の下面に対する投影幅を１００〜１５０μm、長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比を１１倍以上としたほかは実施例１に準じて位相差の平均が６５．６nmで最大値が７０nm、最小値が６０nmの導光板を得、それを用いて液晶表示装置を得た。
【００６１】
比較例２
ランナーからゲートまでの距離を７mmとし、樹脂注入ゲートの幅を５mm、厚さを０．３mmとした金型を用いたほかは実施例４に準じて位相差の平均が３７．２nmで最大値が８５nm、最小値が２０nmの導光板を得、それを用いて液晶表示装置を得た。
【００６２】
評価試験
位相差
実施例１，４、比較例１，２で得た導光板について上下面方向の位相差を調べた。上辺が入射側面に相当する。測定は、光出射手段を介した光路の偏向を考慮して、光源、サンプル、光学素子及びディテクタを光路上に配置したセルナモン法に基づき、光源にヘリウム・ネオンレーザーによる波長６３２．８nmの光を用いて、導光板周辺の内側５mmの位置に沿って４辺の両端とその中央部、及び全体の中央部の計９点について行った。なお上記した平均、最大最小値は、その測定結果に基づく。
【００６３】
前記の結果を表１に示した。

【００６４】
表１より、実施例１，４では表示に利用する全範囲で位相差４０nm以下の条件が満足されているが、比較例１，２、特に比較例２ではその一部であるが当該条件の満足されていないことがわかる。
【００６５】
着色性
実施例１，４、比較例１，２で得た導光板を光拡散性の反射板と偏光板の間に配置し、着色性を調べた。この試験によれば偏光板の軸方向と平行な方向の位相差は影響しないが、それと異なる方向の位相差が作用して反射光が着色する。その異方向の位相差による着色は、位相差の大きさに応じて極薄い褐色（反射率は高い）からその色が濃くなり、紺色から青色へと変化する。
【００６６】
前記の結果、実施例１ではほぼ無色透明で着色は視覚されず、実施例４ではゲート部から放射状に位相差の発生が認められたが、その色は位相差の小さいことを示す殆ど無色に近い褐色であった。一方、比較例１では全面が褐色に着色し、比較例２ではゲート部で明瞭な褐色に着色して偏光板を回転させるとその色が放射状に変化し、ゲート部から放射状に位相差が発生すると共にゲートの極近傍では１４０nm程度の位相差を示す紺色の着色が認められた。
【００６７】
輝度
実施例、比較例で得た液晶表示装置について透過モード及び反射モードでの白表示状態おける正面輝度を輝度計（トプコン社製、ＢＭ７）にて調べた。なお透過モードは、暗室中で光源を点灯することにより、反射モードは暗室中で光源を消灯し、装置中央部の上方１０cmの位置にリング状照明装置を配置しそれで照明することにより評価した。
【００６８】
前記の結果を表２に示した。

【００６９】
表２より、反射モードにおいて比較例１，２では実施例に比べ輝度の低下していることがわかる。また非点灯かつ液晶の非動作状態での室内照明下の観察で、実施例ではいずれの場合も均一な表示が得られたが、比較例２ではゲート部の周辺で暗くて着色し不均一な表示であった。また比較例１では画面全体が暗くて実施例との比較で薄い褐色の着色が認められた。
【００７０】
一方、実施例１において反射板をアクリル板で補強せずに故意に皺やクニックを入れて配置した場合、反射・透過の両モードでその皺等が明瞭に認められ視認性を低下させた。実施例２〜４の如く反射板を導光板と接着した場合には皺やクニック等が発生せず、常に良好な表示を得ることができた。
【００７１】
以上より、実施例では電源のオン／オフで光源の点灯／消灯を切り替えることができて、透過・反射の両モードにおいて良好な表示特性を示す液晶表示装置が実現されており、反射モードの併用で消費電力をセーブして携帯型表示装置等のバッテリー使用時間を大きく延長できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置例の説明断面図
【図２】導光板における光出射手段の側面説明図
【図３】透過モードによる視認状態の説明図
【図４】反射モードによる視認状態の説明図
【符号の説明】
１：導光板
１１：上面
１１ａ：短辺面１１ｂ：長辺面
１２：下面
１３：入射側面
２：光源
３：反射層
４：液晶シャッタ
４１，４３：偏光板４２：液晶セル

Claims

入射側面に配置した光源からの入射光を上面に形成した光出射手段を介して下面より出射し、その下面側に反射層を有して前記出射光の反射光が上面より透過し、その上下面方向の位相差が４０nm以下の導光板の上面側に、液晶セルと少なくとも視認背面側に吸収型直線偏光子を有する液晶シャッタを配置してなり、前記光出射手段が前記入射側面と対面し、かつ前記下面の基準平面に対し３５〜４５度の角度で傾斜する斜面と、前記基準平面との交差角が１０度以下で、かつ前記基準平面に対する投影面積が前記斜面のそれの８倍以上である平坦面からなる凸凹が隣接した繰返し構造よりなり、反射・透過両用のものであることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１において、導光板の入射側面に配置した光源が点灯・消灯の切り替えを行えるものである液晶表示装置。
請求項１又は２において、導光板上面の光出射手段が短辺面と長辺面からなる連続又は不連続のプリズム状凸凹の５０μm〜１．５mmピッチの繰返し構造よりなり、前記短辺面が下面の基準平面に対し傾斜角３５〜４５度で入射側面側よりその対向端側に下り傾斜する斜面からなると共に、前記の長辺面が前記基準平面に対し０超〜１０度の傾斜角範囲にあってその全体の角度差が５度以内であり、最寄り長辺面間の傾斜角差が１度以内で、前記基準平面に対する投影面積が短辺面のそれの８倍以上である斜面からなる液晶表示装置。
請求項３において、導光板上面の光出射手段を形成するプリズム状凸凹の繰返しピッチが一定である液晶表示装置。
請求項３又は４において、導光板上面の光出射手段を形成するプリズム状凸凹における短辺面の当該基準平面に対する投影幅が４０μm以下である液晶表示装置。
請求項３〜５のいずれか一項において、導光板上面の光出射手段を形成するプリズム状凸凹の稜線方向が入射側面の基準平面に対し±３５度以内にある液晶表示装置。
請求項１〜６のいずれか一項において、導光板が下面からの入射光を全光線透過率９０％以上で上面より透過するものである液晶表示装置。
請求項１〜７のいずれか一項において、導光板下面側の反射層が金、銀、アルミニウム又は誘電体多層膜からなる液晶表示装置。
請求項１〜８のいずれか一項において、導光板下面側の反射層が導光板の下面に密着一体化してなる液晶表示装置。
請求項１〜９のいずれか一項において、導光板下面側の反射層が光を拡散反射するものである液晶表示装置。