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JP3520494B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

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JP3520494B2
JP3520494B2 JP14651098A JP14651098A JP3520494B2 JP 3520494 B2 JP3520494 B2 JP 3520494B2 JP 14651098 A JP14651098 A JP 14651098A JP 14651098 A JP14651098 A JP 14651098A JP 3520494 B2 JP3520494 B2 JP 3520494B2
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light guide
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、光の有効利用効率に優れ
て明るくて見易い表示の反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】反射型液晶表示装置の暗部等での視認を
可能とするため、側面からの入射光を光出射手段を介し
上下面の一方より出射する導光板を液晶表示素子の視認
側に空気層を介し配置するフロントライトシステムの開
発が試みられており、かかるフロントライトシステムに
好適な導光板が種々検討されている。
【０００３】しかしながら、導光板と液晶表示素子の間
に介在する空気層にて大きい反射損が発生し、明るさの
低下や反射光による視認阻害などを招いて、視認性が大
きく低下する問題点があった。
【０００４】
【発明の技術的課題】本発明は、フロントライトシステ
ムに好適な導光板を得て、光の有効利用効率に優れ明る
くて見易い表示の反射型液晶表示装置を得ることを課題
とする。
【０００５】
【課題の解決手段】本発明は、上面、それに対向する下
面、及び上下面間の側面からなる入射側面を有する板状
物よりなり、その入射側面からの入射光を上面に形成し
たプリズム状凹凸の繰返し構造からなる光出射手段を介
して下面より出射し、その光出射手段を形成するプリズ
ム状凹凸が下面の基準平面に対し傾斜角３０〜４５度の
短辺面と０超〜１０度の長辺面を有し、前記下面の基準
平面に対する法線に対して３０度以内に下面からの出射
光の最大強度方向があり、かつ前記３０度以内の方向に
おける上面からの漏れ光の最大強度が下面における前記
最大強度の１／５以下であると共に、下面からの入射光
が上面より透過する導光板の下面側に、屈折率１．４０
〜１．５５、全光線透過率９０％以上の接着層を介し
て、反射層を具備する液晶表示素子を密着配置したこと
を特徴とする反射型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、その導光板を介して、
下面出射光が垂直方向への指向性に優れ、かつ上面より
の漏れ光が表示像と重複しにくく、光の有効利用効率に
優れる照明特性を得ることができ、非点灯時及び点灯時
の視認におけるコントラストに優れ、表示の明るさにも
優れると共に、導光板を介した表示像が乱れにくくて明
瞭性に優れる反射型液晶表示装置を得ることができる。
【０００７】
【発明の実施形態】本発明による反射型液晶表示装置
は、下面からの入射光が上面より透過する導光板の下面
側に、屈折率１．４０〜１．５５、全光線透過率９０％
以上の接着層を介して、反射層を具備する液晶表示素子
を密着配置したものであり、その導光板として、上面、
それに対向する下面、及び上下面間の側面からなる入射
側面を有する板状物よりなり、その入射側面からの入射
光を上面に形成したプリズム状凹凸の繰返し構造からな
る光出射手段を介して下面より出射し、その光出射手段
を形成するプリズム状凹凸が下面の基準平面に対し傾斜
角３０〜４５度の短辺面と０超〜１０度の長辺面を有
し、前記下面の基準平面に対する法線に対して３０度以
内に下面からの出射光の最大強度方向があり、かつ前記
３０度以内の方向における上面からの漏れ光の最大強度
が下面における前記最大強度の１／５以下であるものを
用いたものである。
【０００８】本発明による反射型液晶表示装置の例を図
１、図２に示した。１が導光板、２が接着層、６が液晶
表示素子である。また前記した導光板の例を図４、図５
（ａ）〜（ｃ）に示した。１１，１６，１７がプリズム
状凹凸からなる光出射手段を形成した上面、１２が光出
射側となる下面、１３が入射側面であり、１４は横側
面、１５は入射側面に対する対向端である。
【０００９】導光板は、入射側面からの入射光を上面に
形成したプリズム状凹凸からなる光出射手段を介して下
面より出射するものであり、一般に上面、それに対向す
る下面、及び上下面間の側面からなる入射側面を有する
板状物よりなる。板状物は、同厚板等でもよいが、好ま
しくは図例の如く、入射側面１３に対向する対向端１５
の厚さが入射側面のそれよりも薄いもの、就中５０％以
下の厚さとしたものである。
【００１０】前記対向端の薄厚化により、図６、図７に
示した太矢印の如く、入射側面より入射した光が対向端
に至るまでに、上面に形成した光出射手段に効率よく入
射し、反射等を介し下面より出射して入射光を目的面に
効率よく供給でき、また導光板を軽量化することができ
る利点などがある。ちなみに、上面が図５ａの如き直線
面の場合、均一厚の導光板の約７５％の重量とすること
ができる。
【００１１】光出射手段を形成するプリズム状凹凸は、
光の利用効率などの点より短辺面と長辺面からなる凸部
又は凹部にて形成される。そのプリズム状凹凸の例を図
６（ａ），（ｂ）に示した。２ａが凸部、２ｂが凹部で
あり、２１，２３が短辺面，２２，２４が長辺面であ
る。なお凸部又は凹部は、短辺面及び長辺面等とその形
成面との交点を結ぶ直線に基づき、短辺面及び長辺面等
の交点（頂点）が当該直線よりも突出しているか
（凸）、窪んでいるか（凹）による。
【００１２】すなわち図６に例示のものに基づく場合、
凸部２ａ又は凹部２ｂを形成する短辺面と長辺面（２１
と２２又は２３と２４）の形成面との交点を結ぶ仮想線
で示した直線２０に基づき、短辺面と長辺面の交点（頂
点）が当該直線２０よりも突出しているか（凸）、窪ん
でいるか（凹）による。
【００１３】本発明による導光板は、図７に例示した如
く入射側面１３よりの入射光（太矢印）の下面１２より
の出射光における最大強度Ａの方向θ3が、下面の基準
平面に対する法線Ｈ（正面方向）に対して３０度以内に
あり、かつ前記３０度以内の方向における上面からの漏
れ光の最大強度が下面における前記最大強度Ａの１／５
以下であるものである。
【００１４】前記した上面からの漏れ光は、反射層を介
した最大強度Ａを示す光の反射光と重複しやすく、前記
の上面漏れ光／下面出射光の最大強度比が大きいと表示
像の強さを相対的に減殺しやすく、コントラストを低下
させやすい。
【００１５】すなわち図９、図１０に示した如く、従来
の拡散ドットや微細凹凸を光出射手段とする導光板で
は、導光板１８の光出射手段による散乱で側面より入射
した伝送光はほぼ全方位に発散し、その散乱特性により
下面よりの出射光α1も上面からの漏れ光β3も下面に対
する法線Ｈに対し約６０度の方向θ4に最大強度Ｂ，ｂ
を示し、その強度もほぼ同じであるため、視認に有効な
方向、特に前記法線を基準に縦方向の上方約１５度〜下
方約３０度及び横方向の左右約３０度の視角範囲におけ
る光量が少なくて表示の明るさに乏しくなり、また表示
像を形成する下面よりの出射光α2が上面からの漏れ光
β4と重複してコントラストに乏しくなると共に、非点
灯時では前記の散乱光γ2による表示像の白呆けでコン
トラストに乏しくなり、導光板による散乱で表示光
γ1，γ3が混交して表示像を著しく乱す。
【００１６】また、特開昭６２−７３２０６号公報によ
る４５度斜面と水平面とからなるプリズム式光出射手段
を有する導光板にても、前記と同様に上面からの漏れ光
が多くてそれが表示像を形成する下面からの出射光と重
複してコントラストを低下させ、また出射角度の大きい
出射光が多くて視認に有効な方向の光量が少なく、表示
の明るさを低下させて表示品位の低下問題を発生させ
る。
【００１７】従って、明るくて明瞭な表示像の形成に
は、上記した本発明による如く側面からの入射光が下面
より指向性よく、就中、図７に例示の如く下面に対する
法線Ｈの方向に可及的に近い角度θ3で、特に前記の視
角範囲において集光性よく出射Ａする導光板であること
が求められる。
【００１８】また反射型液晶表示装置では通例、平均拡
散角度が５〜１５度程度の粗面系反射層を介して表示の
均一化と明確化を図っている。そのため、前記従来の導
光板の如く反射層に大きい角度で入射する光が多いと
（図９：Ｂ，図１０：α1）、視認に有効な方向の光量
が減少して明るい表示が困難となり、また大きい角度の
視認には表示の反転が生じ易く、電界複屈折型の表示で
は色変化が大きくなるなどの問題も発生しやすくなる。
【００１９】さらに反射型液晶表示装置では、通例１：
５〜１：２０のコントラスト比であることから、漏れ光
と表示像の重複がコントラスト比に与える影響は大き
く、コントラストの向上には、上記した図７に例示の如
く上面からの漏れ光ａが表示像を形成する下面からの出
射光Ａと可及的に重複しないこと、特に前記の視角範囲
での重複が可及的に少ないことが求められる。
【００２０】上記した反射型液晶表示装置とした場合の
明るさやコントラスト等の表示品位の向上などの点より
好ましい導光板は、図７に例示の如く入射側面１３と下
面１２の両基準平面に対する垂直面（図上の断面）にお
いて、上記した最大強度Ａの方向θ3が２８度以内、就
中２５度以内、特に２０度以内にあるものである。
【００２１】加えて、前記の法線Ｈを基準に入射側面１
３の側を負方向としたとき、最大強度Ａの方向と同じ角
度θ3の上面１１からの漏れ光ａの強度が当該最大強度
Ａの１／１０以下の可及的に小さい値であること、就中
１／１５以下、特に１／２０以下であるものである。当
該漏れ光ａは、最大強度Ａを示す光の正反射方向と重複
するため、前記ａ／Ａの値が大きいと上記した如く表示
像の強さを相対的に減殺し、コントラストを低下させ
る。
【００２２】前記の最大強度方向や最大強度／漏れ光強
度比等の特性を達成する点などより光出射手段は、図６
に例示した如く下面１２の基準平面に対する傾斜角が３
０〜４５度の短辺面（θ１）と０超〜１０度の長辺面
（θ２）からなるプリズム状凹凸（２ａ又は２ｂ）の繰
返し構造よりなるものとされる。
【００２３】前記において、入射側面（１３）の側より
対向端（１５）の側に下り傾斜する斜面として形成した
短辺面２１，２３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（光出射面）に供給する役割
をする。その場合、短辺面の傾斜角θ1を３０〜４５度
とすることにより図６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て図７の如く下面の法
線Ｈに対し３０度以内に最大強度Ａの方向θ3を示す下
面出射光が効率よく得られる。
【００２４】漏れ光の抑制やそれによる視認妨害の抑制
等の前記性能などの点より短辺面の好ましい傾斜角θ1
は、３２〜４３度、就中３５〜４２度である。なお短辺
面の傾斜角θ1が３０度未満では下面出射光の最大強度
方向が法線に対して大きい角度となり、視認に有効利用
できる光量が減少して明るさが低下しやすく、４５度を
超えると上面よりの漏れ光が増大しやすくなる。
【００２５】一方、長辺面は、それに入射する伝送光を
反射して短辺面に供給すると共に、反射型液晶表示装置
とした場合に液晶表示素子からの表示像を透過させるこ
とを目的とする。かかる点より、下面の基準平面（１
２）に対する長辺面の傾斜角θ2は、０超〜１０度であ
ることが好ましい。
【００２６】前記により、図６に折線矢印で例示した如
く、当該傾斜角θ2より大きい角度の伝送光が長辺面２
２，２４に入射して反射され、その場合に当該長辺面の
傾斜角に基づいて下面１２により平行な角度で反射され
て短辺面２１，２３に入射し、反射されて下面１２より
前記平行化により良好に集束されて出射する。
【００２７】前記の結果、短辺面に直接入射する伝送光
に加えて、長辺面に入射してその反射を介し短辺面に入
射する伝送光もその短辺面を介した反射にて下面に供給
することができ、その分の光利用効率の向上をはかりう
ると共に、長辺面で反射されて短辺面に入射する光の入
射角を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射
光の平行集光化をはかることができる。
【００２８】従って、短辺面と長辺面の当該傾斜角を調
節することにより、出射光に指向性をもたせることがで
き、それにより下面に対して垂直方向ないしそれに近い
角度で光を出射させることが可能になる。
【００２９】長辺面の当該傾斜角θ2が０度では伝送光
を平行化する効果に乏しくなり、１０度を超えると長辺
面への入射率が低下して対向端側への光供給が不足し発
光が不均一化しやすくなる。また、導光板の断面形状に
おいても対向端側の薄型化が困難となり、プリズム状凹
凸への入射光量も減少して発光効率も低下しやすくな
る。伝送光の平行光化による出射光の集光化や漏れ光の
抑制等の前記性能などの点より長辺面の好ましい傾斜角
θ2は、８度以下、就中５度以下である。
【００３０】上記した導光板の長辺面を介した表示像の
視認性などの点より好ましい長辺面は、その傾斜角θ2
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θ2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。
【００３１】前記により、透過する長辺面の傾斜角θ2
の相違等により表示像が受ける影響を抑制することがで
きる。長辺面による透過角度の偏向が場所によって大き
く相違すると不自然な表示像となり、特に近接画素の近
傍における透過像の偏向差が大きいと著しく不自然な表
示像となりやすい。
【００３２】前記した傾斜角θ2の角度差は、長辺面の
傾斜角θ2が上記した０超〜１０度の範囲にあることを
前提とする。すなわち、かかる小さい傾斜角θ2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。
【００３３】表示像が偏向されると最適視認方向が垂直
方向近傍からズレると共に、表示像の偏向が大きいと導
光板上面からの漏れ光の出射方向に近付いてコントラス
トの低下などその影響を受けやすくなる場合もある。な
お長辺面の傾斜角θ2を０超〜１０度とする条件には、
透過光の分散等の影響も無視できる程度のものとするこ
となども含まれている。
【００３４】前記の如く表示像を乱すことの防止には、
上面から下面及び下面から上面に透過する光が可及的に
散乱されないことが求められる。反射型液晶表示装置に
設けるフロントライトは、暗所での視認を可能とする補
助光源であり、本来は消費電力の低減を目的とした室内
光や自然光等の外光の利用による視認であるから、その
本来の非点灯状態で導光板により外光の入射が阻害され
ると表示が暗くなるし、導光板で散乱を生じると表面白
化によるコントラストの低下や、表示像の混交等による
乱れが生じることとなる。
【００３５】明るい表示像を得る点よりは、外光の入射
効率に優れ、液晶表示素子による表示像の透過光率ない
し出射効率に優れる導光板が好ましい。かかる点より、
下面の基準平面に対する長辺面の投影面積が短辺面のそ
れの５倍以上、就中１０倍以上、特に１５倍以上のプリ
ズム状凹凸からなる光出射手段とすることが好ましい。
これにより、液晶表示素子による表示像の大部分を長辺
面を介して透過させることができる。
【００３６】なお液晶表示素子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。従ってかかる点より短辺面は、液晶表示素子の
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。
【００３７】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。液晶表示素子の画素
ピッチを仮に１００〜３００μmとした場合、前記の点
より短辺面は、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５〜１５μmと
なるように形成されていることが好ましい。
【００３８】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６に例示し
た如くプリズム状凹凸２ａ，２ｂ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、一定であってもよいし、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。
【００３９】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。液晶表示装置の画素ピッチは、通例５０〜５００μ
m程度であるから、導光板の透過光に対する影響を可及
的に抑制して、ピッチが５０μm程度の情報を明瞭に視
認できることが望まれ、その場合に画素との干渉による
モアレも抑制した良好な表示品位も望まれる。
【００４０】前記したモアレの防止は、光出射手段を形
成するプリズム状凹凸のピッチを調節することにて行い
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、その好ましいピッチ範囲で
モアレが生じる場合の解決策が問題となる。
【００４１】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。
【００４２】前記の点より、入射側面の基準平面に対す
るプリズム状凹凸の配列方向、すなわちプリズム状凹凸
の稜線方向の傾斜角は、±３０度以内、就中±２５度以
内、特に±２０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。
モアレを無視しうる場合、プリズム状凹凸の配列方向は
入射側面に平行なほど好ましい。
【００４３】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、図５（ａ）に例示の如き直線面１１や、図
５（ｂ），（ｃ）に例示の如き曲面１６，１７などのよ
うに適宜な面形状とすることができる。
【００４４】また光出射手段を形成するプリズム状凹凸
も、図６に例示の直線面２１，２２，２３，２４で形成
されている必要はなく、屈折面や湾曲面等を含む適宜な
面形態に形成されていてもよい。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不連続に配列した稜線方向に断
続的な凸部又は凹部として形成されていてもよい。
【００４５】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
はフラット面からかる下面や、下面に対して垂直な入射
側面とされるが、その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。
【００４６】なお導光板上面の表面には、光出射手段の
傷付きや払拭等による摩耗などを防止して上記した光出
射特性を長期に持続させることなどを目的に、必要に応
じてハードコート層を設けることもできる。ハードコー
ト層は、例えば二酸化珪素やジルコニア等のガラス材
料、就中、硬質ガラス材料からなる蒸着膜、シリコーン
系やフッ素系等の硬質ポリマーの塗工膜などの如く、従
来に準じた適宜な形成方式による適宜な透明硬質膜とし
て形成することができる。
【００４７】また導光板の下面には、上面から視認した
場合にその視認方向により光出射手段とそれが下面に映
込んだパターン同士が干渉して干渉縞を形成するモアレ
現象による表示品位の低下の防止などを目的に、必要に
応じて微細凹凸構造を付与することもできる。その微細
凹凸は、例えば導光板下面の粗面化方式、導光板下面に
透明微粒子含有の樹脂層や拡散シートを付設する方式な
どの従来の拡散層に準じた適宜な方式にて形成すること
ができる。
【００４８】さらに導光板の下面には、その下面による
反射を抑制し上面への漏れ光として表示像のコントラス
トの低下原因となることなどの防止を目的に、必要に応
じて反射防止層を設けることもできる。反射防止層は、
例えば透明な誘電体やフッ素含有ポリマー、低密度材料
等からなる光学多層膜や低屈折率層、それを付設したシ
ートなどの如く従来に準じた適宜な方式にて形成するこ
とができる。
【００４９】上記において、散乱による表示像の乱れで
視認特性が低下することを防止し、明瞭な表示像を達成
する点などより好ましい導光板は、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４５％以下、就中３０％、特に２０％以下のもので
ある。
【００５０】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。複屈折を示さないか、複屈折の小さい
材料で形成した導光板が好ましく用いられる。
【００５１】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。
【００５２】なお本発明において導光板は、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。導光板の厚さは、適用対象の液晶表示素
子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。一般的な厚さは、その入射側面に基づき２
０mm以下、就中０．１〜１０mm、特に０．５〜８mmであ
る。
【００５３】本発明による反射型液晶表示装置は、導光
板の下面側に、屈折率１．４０〜１．５５、全光線透過
率９０％以上の接着層を介して、反射層を具備する液晶
表示素子を密着配置したものである。上記の導光板を用
いることにより、明るくて見やすく低消費電力性に優れ
る反射型液晶表示装置を形成することができる。その場
合、図８に例示した如く導光板は、その入射側面１３に
光源３１を配置してなるサイドライト型の面光源装置３
として用いることもできる。
【００５４】本発明による導光板によれば、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て、高
精度に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明るさに
優れる面光源装置を形成でき、前記した優れた性能の反
射型液晶表示装置を得ることができる。
【００５５】面光源装置における導光板の入射側面に配
置する光源としては、適宜なものを用いうる。一般には
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。低消
費電力性や耐久性等の点よりは、冷陰極管が特に好まし
い。
【００５６】面光源装置の形成に際しては、必要に応じ
て図８の如く光源３１からの発散光を導光板１の入射側
面に導くために光源を包囲する光源ホルダ３２や、均等
な面発光を得るために導光板の下面に配置した拡散層４
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。
【００５７】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。
【００５８】拡散層は、明暗ムラの防止による明るさの
均等化や隣接光線の混交によるモアレの低減などを目的
に、必要に応じて予め面光源装置の光出射面、従って導
光板１の下面１２に配置するものである。本発明におい
ては、導光板出射光の指向性の維持や光の有効利用効率
などの点より、拡散範囲の狭い拡散層が好ましく用いう
る。
【００５９】拡散層は、上記した下面の微細凹凸に準じ
て、例えば低屈折率の透明樹脂中に高屈折率の透明粒子
を分散させて塗布硬化させる方式や気泡を分散させた透
明樹脂を塗布硬化させる方式、基材表面を溶媒を介し膨
潤させてクレイズを発生させる方式や不規則な凹凸面を
有する透明樹脂層を形成する方式、あるいは前記に準じ
て形成した拡散シートを用いる方式などの適宜な方式で
形成でき、その形成方式について特に限定はない。前記
の不規則な凹凸面は、基材やその上に設けた透明樹脂の
塗布層の表面に粗面化処理したロールや金型等の粗面形
状を転写する機械的方式又は／及び化学的処理方式など
の適宜な方式で形成してよい。
【００６０】上記の図１、図２に例示した反射型液晶表
示装置は、導光板１を面光源装置３としてフロントライ
トシステムに用いたものを示している。５，５１は偏光
板、６１，６３はセル基板、６２は液晶層、７，６４は
反射層である。反射型液晶表示装置は、図例の如く面光
源装置の光出射側、すなわち面光源装置における導光板
１の下面側に、反射層７，６４を具備する液晶表示素子
６を接着層２を介して密着配置することにより形成する
ことができる。
【００６１】反射型液晶表示装置は一般に、液晶シャッ
タとして機能する透明電極具備の液晶セルとそれに付随
の駆動装置等からなる液晶表示素子、偏光板、フロント
ライト、反射層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。
【００６２】本発明においては、上記した導光板ないし
面光源装置を用いて、その導光板下面側に、屈折率１．
４０〜１．５５、全光線透過率９０％以上の接着層を介
して、反射層を具備する液晶表示素子を密着配置する点
を除いて特に限定はなく、図例の如く従来に準じて形成
することができる。なお図１の例では、透明電極の記入
を省略している。
【００６３】従って用いる液晶表示素子については特に
限定はなく、例えば液晶の配向形態に基づく場合、ＴＮ
型やＳＴＮ型、垂直配向セル型やＨＡＮセル型、ＯＣＢ
セル型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表示素子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。
【００６４】反射型液晶表示装置では、反射層７，６４
の配置が必須であるが、その配置位置については図１に
例示の如く液晶表示素子６の外側に設けることもできる
し、図２に例示の如く液晶表示素子６の内側に設けるこ
ともできる。その反射層についは、例えばアルミニウム
や銀、金や銅やクロム等の高反射率金属の粉末をバイン
ダ樹脂中に含有する塗工層や蒸着方式等による金属薄膜
の付設層、その塗工層や付設層を基材で支持した反射シ
ート、金属箔などの従来に準じた適宜な反射層として形
成することができる。
【００６５】なお図２の如く液晶表示素子６の内部に反
射層６４を設ける場合、その反射層としては、前記の高
反射率金属等の高導電性材料にて電極パターンを形成す
る方式や、透明電極パターン上に例えばその透明電極形
成材による透明導電膜を形成する方式などによる反射層
が好ましい。
【００６６】また偏光板としては、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。
【００６７】なお反射型液晶表示装置の形成に際して
は、例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチ
グレア層、反射防止膜や保護層、あるいは液晶表示素子
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。
【００６８】前記の補償用位相差板は、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。本発明においては、視認側又は／及
び背面側の偏光板と液晶表示素子の間等に必要に応じて
配置される。補償用の位相差板としては、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。
【００６９】導光板の下面側への接着層を介した液晶表
示素子の密着配置は、それらの界面での反射損を抑制す
ることを目的とし、かかる点よりその接着層としては、
屈折率が１．４０〜１．５５で、全光線透過率が９０％
以上のものが用いられる。就中、全光線透過率に優れる
接着層が好ましく、特に全光線透過率が９５％以上のも
のが好ましい。
【００７０】接着層の厚さは、適宜に決定しうるが、前
記の全光線透過率や接着力などの点より一般には、５〜
８００μm、就中１０〜６００μm、特に１５〜５００μ
mとされる。なお屈折率は、接着対象物の屈折率などに
応じ前記の１．４０〜１．５５の範囲で適宜に決定する
ことができる。反射損の抑制の点などよりは、接着層の
両側に隣接する層の屈折率に対して中間の屈折率の接着
層とすることが好ましい。
【００７１】接着層は、前記の屈折率と全光線透過率を
満足する適宜な接着性物質にて形成することができる。
接着作業の簡単性などの点よりは、粘着性物質からなる
粘着剤やゲルシートなどが好ましく用いうる。その粘着
性物質としては、例えばゴム系ポリマーやアクリル系ポ
リマー、ビニルアルキルエーテル系ポリマーやシリコー
ン系ポリマーなどの粘着剤で公知の適宜なものを用いう
る。就中、透明性や耐熱性などの点よりアクリル酸ない
しメタクリル酸のアルキルエステルを用いたアクリル系
ポリマーを成分とするものなどが好ましく用いられる。
【００７２】ちなみに前記のアクリル系ポリマーの例と
しては、メチル基やエチル基、プロピル基やブチル基、
イソブチル基やアミル基、イソアミル基やヘキシル基、
ヘプチル基やシクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基
やオクチル基、イソオクチル基やノニル基、イソノニル
基やデシル基、ウンデシル基やラウリル基、トリデシル
基やテトラデシル基、ステアリル基やオクタデシル基の
如き炭素数が１〜２０の直鎖又は分岐のアルキル基を有
するアクリル酸やメタクリル酸のエステルからなるアク
リル酸系アルキルエステルの１種又は２種以上を用いた
ものなどがあげられる。
【００７３】また前記のアクリル系ポリマーは、必要に
応じて官能基や極性基の導入による接着性の改良、生成
共重合体のガラス転移温度の制御による凝集力や耐熱性
の改良、架橋反応性の付与による分子量の増大などの粘
着特性の改質等を目的に、前記したアクリル酸系アルキ
ルエステル以外の改質目的に応じた適宜なモノマーの１
種又は２種以上を共重合したものなどであってもよい。
【００７４】前記の改質用モノマーの例としては、前記
以外のアクリル酸系アルキルエステル、アクリル酸やメ
タクリル酸、カルボキシエチルアクリレートやカルボキ
シペンチルアクリレート、イタコン酸やマレイン酸、フ
マール酸やクロトン酸の如きカルボキシル基含有モノマ
ー、無水マレイン酸や無水イタコン酸の如き酸無水物モ
ノマー、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチルや
（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、（メタ）
アクリル酸４−ヒドロキシブチルや（メタ）アクリル酸
６−ヒドロキシヘキシル、（メタ）アクリル酸８−ヒド
ロキシオクチルや（メタ）アクリル酸１０−ヒドロキシ
デシル、（メタ）アクリル酸１２−ヒドロキシラウリル
や（４−ヒドロキシメチルシクロヘキシル）−メチルア
クリレートの如きヒドロキシル基含有モノマー、スチレ
ンスルホン酸やアリルスルホン酸、２−（メタ）アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸や（メタ）ア
クリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル（メ
タ）アクリレートや（メタ）アクリロイルオキシナフタ
レンスルホン酸の如きスルホン酸基含有モノマー、２−
ヒドロキシエチルアクリロイルホスフェートの如き燐酸
基含有モノマーがあげられる。
【００７５】また（メタ）アクリルアミドやＮ，Ｎ−ジ
メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブチル（メタ）ア
クリルアミドやＮ−メチロール（メタ）アクリルアミ
ド、Ｎ−メチロールプロパン（メタ）アクリルアミドの
如き（Ｎ−置換）アミド系モノマー、（メタ）アクリル
酸アミノエチルや（メタ）アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノエチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチルアミノエ
チルの如き（メタ）アクリル酸アルキルアミノアルキル
系モノマー、（メタ）アクリル酸メトキシエチルや（メ
タ）アクリル酸エトキシエチルの如き（メタ）アクリル
酸アルコキシアルキル系モノマー、Ｎ−シクロヘキシル
マレイミドやＮ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−ラウリ
ルマレイミドやＮ−フェニルマレイミドの如きマレイミ
ド系モノマー、Ｎ−メチルイタコンイミドやＮ−エチル
イタコンイミド、Ｎ−ブチルイタコンイミドやＮ−オク
チルイタコンイミド、Ｎ−２−エチルヘキシルイタコン
イミドやＮ−シクロヘキシルイタコンイミド、Ｎ−ラウ
リルイタコンイミドの如きイタコンイミド系モノマー、
Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシメチレンスクシンイミ
ドやＮ−（メタ）アクリロイル−６−オキシヘキサメチ
レンスクシンイミド、Ｎ−（メタ）アクリロイル−８−
オキシオクタメチレンスクシンイミドの如きスクシンイ
ミド系モノマーも改質用モノマーの例としてあげられ
る。
【００７６】さらに酢酸ビニルやプロピオン酸ビニル、
Ｎ−ビニルピロリドンやメチルビニルピロリドン、ビニ
ルピリジンやビニルピペリドン、ビニルピリミジンやビ
ニルピペラジン、ビニルピラジンやビニルピロール、ビ
ニルイミダゾールやビニルオキサゾール、ビニルモルホ
リンやＮ−ビニルカルボン酸アミド類、スチレンやα−
メチルスチレン、Ｎ−ビニルカプロラクタムの如きビニ
ル系モノマー、アクリロニトリルやメタクリロニトリル
の如きシアノアクリレート系モノマー、（メタ）アクリ
ル酸グリシジルの如きエポキシ基含有アクリル系モノマ
ー、（メタ）アクリル酸ポリエチレングリコールや（メ
タ）アクリル酸ポリプロピレングリコール、（メタ）ア
クリル酸メトキシエチレングリコールや（メタ）アクリ
ル酸メトキシポリプロピレングリコールの如きグリコー
ル系アクリルエステルモノマー、（メタ）アクリル酸テ
トラヒドロフルフリルやフッ素（メタ）アクリレート、
シリコーン（メタ）アクリレートや２−メトキシエチル
アクリレートの如きアクリル酸エステル系モノマーなど
も改質用モノマーの例としてあげられる。
【００７７】一方、多官能アクリレート系モノマーなど
も必要に応じて改質用モノマーとして用いうる。かかる
多官能アクリレート系モノマーの使用は、例えば電子線
等の放射線の照射による後架橋操作等で架橋剤無添加に
て架橋処理することなどを可能にする。多官能アクリレ
ート系モノマーの例としては、ヘキサンジオールジ（メ
タ）アクリレートや（ポリ）エチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ
（メタ）アクリレートやネオペンチルグリコールジ（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）ア
クリレートやトリメチロールプロパントリ（メタ）アク
リレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレ
ートやジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレ
ート、エポキシアクリレートやポリエステルアクリレー
ト、ウレタンアクリレートなどがあげられる。
【００７８】アクリル系ポリマーの調製は、例えば１種
又は２種以上の各モノマーの混合物に、溶液重合方式や
乳化重合方式、放射線等による塊状重合方式や懸濁重合
方式などの適宜な方式を適用して行うことができる。接
着層は、内部架橋方式や外部架橋方式等の適宜な方式に
よる架橋処理層として形成することもできる。
【００７９】なお接着層は、例えば上記したポリマー等
を用いた粘着性組成物を必要に応じ溶剤などを用いて溶
液とし、それをセパレータ上に適宜な方式で展開してそ
の展開層の上にさらにセパレータを配置してシート化す
る方式等の適宜な方式にて粘着性のシートとしたものな
どにても形成することができる。
【００８０】本発明による反射型液晶表示装置の視認
は、主に導光板の長辺面の透過光を介して行われる。図
３に反射層６４を液晶表示素子内に設けたものの場合に
おける視認状態を例示した。これによれば面光源装置の
点灯時、導光板１の下面より出射した光αが接着層２、
偏光板５、液晶層６２等を経由して反射層６４を介し反
射され、液晶層と偏光板と接着層等を逆経由して導光板
１に至り、長辺面２２を透過した表示像（α）が視認さ
れる。
【００８１】前記の場合、本発明においては、強い漏れ
光β1は液晶表示素子に対して垂直な正面方向とは角度
が大きくズレた方向に出射し、正面方向に出射する漏れ
光β2は弱いことから長辺面を介して正面方向の近傍で
表示品位に優れる表示像を視認することができる。
【００８２】一方、面光源装置が非点灯の外光を利用し
た場合においても、導光板１の上面の長辺面２２より入
射した光γが接着層、偏光板、液晶層、反射層等を前記
に準じ透過・逆経由して導光板１に至り、長辺面を透過
した表示像（γ）が正面方向の近傍で導光板による乱れ
等が少ない表示品位に優れる状態で視認することができ
る。
【００８３】本発明において、導光板と液晶表示素子以
外の反射型液晶表示装置を形成する上記した例えば拡散
層や偏光板等の光学素子ないし部品も、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積層一体化
されて密着状態にあることが好ましい。その密着処理に
は、上記した接着層等の適宜なものを用いることがで
き、その接着層に上記した透明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。
【００８４】
【実施例】実施例１ ポリメチルメタクリレートからなる透明板の上面をダイ
ヤモンドバイトにて切削して、幅８０mm、奥行１３０m
m、入射側面の厚さ２mm、対向端の厚さ０．８mmであ
り、下面（出射面）は平坦、上面は入射側面から対向端
に向かって平面に近い上側に突出した湾曲面（図５ｂ）
に入射側面に平行なプリズム状凹凸を３９０μmのピッ
チで有し、短辺面の傾斜角が３６．５〜３９度の範囲
で、長辺面の傾斜角が１．１〜１．５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１０〜２１μm、長辺面
／短辺面の下面に対する投影面積比が１７／１以上の導
光板を得た。なおプリズム状凹凸の形成は、入射側面か
ら２mm離れた位置より開始した。
【００８５】次に、前記の導光板の入射側面に直径２．
４mmの冷陰極管を配置して銀蒸着を施したポリエステル
フィルム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
電源を接続して面光源装置を得、その光出射側（導光板
下面）に背面に前記の光源ホルダに準じた反射シートを
有する白黒反射型のＴＮ液晶表示素子を、厚さ３００μ
m、屈折率１．４７、全光線透過率９１％のアクリル系
粘接着シートを介し密着配置して反射型液晶表示装置を
得た。
【００８６】比較例 アクリル系粘接着シートを介した密着配置をせずに、面
光源装置の光出射側にＴＮ液晶表示素子を単に配置した
ほかは、実施例１に準じて反射型液晶表示装置を得た。
【００８７】評価試験 実施例、比較例で得た面光源装置、反射型液晶表示装置
について下記の特性を調べた。
【００８８】出射強度 面光源装置を点灯状態とし、導光板中心部の上下面にお
ける出射強度の角度特性を輝度計（トンプソン社製、Ｂ
Ｍ７）にて調べた。測定は、下面と入射側面に対し垂直
な面内において下面に対する法線方向を基準に角度を変
えながら行った。得られた測定値は、測定面積を一定と
するためにそれに測定角度θの余弦を掛けてθにおける
出射強度を求め、最大強度の出射方向も併せて求めた。
その下面における最大強度とその方向、及び上面におけ
る下面の最大強度方向と、法線及び下面を基準とした鏡
対称方向の出射強度（対応出射強度）を次表に示した。
【００８９】立体３０度光量 直径１０mmの孔を有し、内面を艶消し黒色塗装した円筒
状の治具を照度計と対向する側に、前記の孔と照度計の
受光面がなす立体角が３０度となるよう設置し、それを
用いて点灯状態の面光源装置の上下面における立体角３
０度以内に出射する光量を調べた。その結果を次表に示
した。
【００９０】正面輝度、視認性 反射型液晶表示装置の駆動状態において、白状態におけ
る正面輝度と視認性を面光源装置の点灯状態下に調べ
た。その結果も次表に示した。なお参考のために面光源
装置を配置しない場合の正面輝度を同様にして調べたと
ころ、２８ｃｄ／ｍ2であった。
【００９１】
【図面の簡単な説明】
【図１】反射型液晶表示装置の側面断面図
【図２】他の反射型液晶表示装置の側面断面図
【図３】実施例による表示像の説明図
【図４】導光板の斜視説明図
【図５】他の導光板の側面説明図
【図６】プリズム状凹凸の側面説明図
【図７】実施例による導光板の出射特性の説明図
【図８】面光源装置の側面断面図
【図９】従来例による出射特性の説明図
【図１０】従来例による表示像の説明図
【符号の説明】
１：導光板 １１、１６，１７：上面 ２ａ：凸部 ２ｂ：凹部 ２１、２３：短辺面 ２２、２４：長辺面 １２：下面 １３：入射側面 ２：接着層 ３：面光源装置 ３１：光源 ４：拡散層 ５，５１：偏光板 ６：液晶表示素子 ７，６４：反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高比良 等 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−333610（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−102209（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−269487（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−158033（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−55110（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−201806（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上面、それに対向する下面、及び上下面間
    の側面からなる入射側面を有する板状物よりなり、その
    入射側面からの入射光を上面に形成したプリズム状凹凸
    の繰返し構造からなる光出射手段を介して下面より出射
    し、その光出射手段を形成するプリズム状凹凸が下面の
    基準平面に対し傾斜角３０〜４５度の短辺面と０超〜１
    ０度の長辺面を有し、前記下面の基準平面に対する法線
    に対して３０度以内に下面からの出射光の最大強度方向
    があり、かつ前記３０度以内の方向における上面からの
    漏れ光の最大強度が下面における前記最大強度の１／５
    以下であると共に、下面からの入射光が上面より透過す
    る導光板の下面側に、屈折率１．４０〜１．５５、全光
    線透過率９０％以上の接着層を介して、反射層を具備す
    る液晶表示素子を密着配置したことを特徴とする反射型
    液晶表示装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、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凹凸の５０
    μm〜１．５mmピッチの繰返し構造よりなり、かつ前記
    短辺面が下面の基準平面に対し投影幅４０μm以下で入
    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、前記の長辺面が当該基準平面に対し当該傾斜角
    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、しかも当該基準平
    面に対する投影面積が短辺面のそれの５倍以上である斜
    面からなる導光板を用いた反射型液晶表示装置。
  3. 【請求項３】請求項１又は２において、プリズム状凹凸
    の稜線方向が入射側面の基準平面に対して±３０度以内
    にある導光板を用いた反射型液晶表示装置。
  4. 【請求項４】請求項１〜３において、導光板をその入射
    側面に光源を配置した面光源装置として用いた反射型液
    晶表示装置。
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