JP2000098360A - 液晶装置 - Google Patents

液晶装置

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JP2000098360A
JP2000098360A JP10270201A JP27020198A JP2000098360A JP 2000098360 A JP2000098360 A JP 2000098360A JP 10270201 A JP10270201 A JP 10270201A JP 27020198 A JP27020198 A JP 27020198A JP 2000098360 A JP2000098360 A JP 2000098360A
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liquid crystal
light
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crystal device
guide plate
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Takayoshi Hanami
孝義 葉波
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率を向上させ、照明の点灯・非点
灯に関わらず視認性が高く、低消費電力の液晶装置を提
供する。 【解決手段】 偏光板と反射板の間に平板状の透明な導
光板を設置する。本構成による導光板は、平面部より光
線を出射するとともに液晶パネル下部に設けた反射板に
よって反射した光線をほとんど分散することなく、透過
する機能を有する。また照明非点灯時には、外光や外光
を前記反射板によって反射した光線をほとんど分散する
ことなく、透過する機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、屋内外を問わず使
用されることの多い、バッテリーを主電源とした携帯電
話、ページャーのような携帯情報機器に用いられる照明
付き反射型液晶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶装置は、薄く軽いという特徴から携
帯型の情報端末用ディスプレイとして、広く用いられて
いる。液晶パネルは、自ら発光しない受光型素子で、背
面に反射板を置いて外部光で照らして表示を見る反射型
と、背面にバックライトを置いた透過型とがある。
【0003】液晶パネルは数ボルトの低電圧で駆動でき
るため、反射型は極めて低消費電力という特徴を有する
が、暗い環境では使えず、カラーフィルターを用いるカ
ラー液晶パネルは光利用率が低いため、反射型では明る
い色が表示できないという欠点がある。反射型液晶パネ
ルの照明として、腕時計などでは豆球ランプをパネルの
斜め前方に置いて、夜間照明として用いられているが、
均一性に欠けるので小さな液晶パネルなどに限られる。
【0004】これを解決する策として、反射型液晶パネ
ルの前面に平板状の照明(フロントライト)をディスプ
レイにつけ、周囲光とフロントライトの共用を図る方法
が提案されている(例えば、特開平9−311333や
特開平10−142601)。図2に、従来のフロント
ライト付き反射型液晶装置の構成図を示す。図中の8
は、透明なプラスチック製の導光板で、9は導光板8の
端面に設けた蛍光灯光源である。8のプラスチック製の
導光板の表面には、光源9からの光を主に下面より出射
させるための形状や光学部材が設けられており、液晶パ
ネルを表面から照明するようになっている。このように
構成された液晶装置では、明るい環境では周囲光を利用
した反射型として。暗い環境ではフロントライト点灯に
よる照明付き液晶装置として機能させることで、省電力
と判読性の両立を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】周囲光だけを利用した
反射型液晶装置の場合、カラー化が難しく暗いところで
は使えないという欠点があり、バックライトを用いた透
過型や半透過型液晶装置は、消費電力が大きかったり、
表示が暗いという欠点があった。また、図2のようなフ
ロントライトを用いた場合も、光源からの光を効率良く
利用しているとは言い難かった。
【0006】図3を用いて説明する。フロントライトか
らの出射光17、18は、上偏光板10を通過すること
により偏光した光となる。この後、電圧無印加部(透明
電極14と透明電極16とに挟持された領域)と、電圧
印加部(透明電極15と透明電極16とに挟持された領
域)とでは、液晶層内の光学的性質が変わり、結果的に
該液晶層19を通過した各々の光20と21の各偏光軸
は互いに直交の方位を取り下偏光板12に到達する。こ
こで、下偏光板12の偏光軸の方位を最適に設定すれ
ば、図3に示すように、入射光21は該下偏光板12に
吸収され黒い表示外観となり、入射光20は該下偏光板
12を透過し反射板13で反射され、再度、下偏光板1
2を透過し、液晶層19、上偏光板10を通って外部に
出射される。従って、電圧無印加部の表示外観は白色
(詳しくは灰色)となる。以上の動作は、上記液晶層が
TN型、STN型、垂直配向型、強誘電型等いずれも共
通である。
【0007】ここで、バッテリ−を主電源とするような
液晶装置としての重要な課題は、如何にして効率良く、
明るく見やすい表示外観を実現するかである。従来の液
晶装置においては、黒表示部分はほぼ充分な黒色を表現
しているが、白色表示部は暗く、見にくい表示となって
しまう。このように好ましい明るさが得られない主な理
由としては、上偏光板10により、入射光18のほぼ6
0%の光が吸収されてしまい、残りの40%の光しか液
晶層19に到達しないことであり、さらに、偏光板を透
過する度に約5%の光が各々吸収されることにある。つ
まり、このような構成の液晶装置では、合計4回、偏光
板を透過することになり、大きく光の利用効率を落とし
てしまっているのである。なお、図中の矢印の大きさ
は、光の強度を模式的に表したもので、、、、
は、偏光板の透過回数を示している。
【0008】また、導光板と上偏光板などの各基板間で
起こる表面反射によって、数%づつ光の利用効率が低下
することも無視できない要因である。本発明は、この様
な課題を解決するために創案したもので、具体的には光
の利用効率を向上させ、照明の点灯・非点灯に関わらず
視認性が高く、低消費電力の液晶装置を提供することを
目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の液晶装置
は、少なくとも平板状の導光板と前記導光板の端面に設
けた光源を有する照明部と一対の偏光板の間に液晶材料
を挟持し、一方の面に反射板を備えた液晶パネルからな
る液晶装置において、前記導光板が透明であるととも
に、前記偏光板と前記反射板の間に設置したものであ
る。請求項1記載の液晶装置によると、導光板の上面か
ら出射光された光は、下偏光板を透過した後、順に液晶
層、上偏光板を透過することになる。一方、光板の下面
からの出射光は、まず反射板にて反射され、その後、下
偏光板を透過、同様に順次、液晶層、上偏光板を透過す
ることになる。つまり、導光板上面、下面に関わらず光
を有効に利用でき、どちらの場合も出射光の偏光板透過
回数を2回に減少させることが出来る。その結果、光の
利用効率が向上し、表示画面の明るい液晶装置が得られ
る。図4に、その様子を模式図で示す。また、導光板は
透明なので、ディスプレイの像が歪みやぼけることなく
見える。
【0010】請求項2記載の液晶装置は、請求項1にお
いて、導光板が光源からの光を導光板上面から、主に出
射させる機能を有するものである。請求項2記載の液晶
装置によると、導光板からの光は反射板を経ずに下偏光
板に達するため、反射板の反射効率によるロスがなくな
り、表示画面の明るい液晶装置が得られる。請求項3記
載の液晶装置は、請求項1または請求項2において、偏
光板と導光板と液晶パネルの少なくとも一表面に反射防
止層を設けたものである。請求項3記載の液晶装置によ
ると、請求項1または請求項2の作用に加え、基板表面
での反射を減少させることで、光の利用効率が向上し、
表示画面の明るい液晶装置が得られる。
【0011】請求項4記載の液晶装置は、請求項1また
は請求項2または請求項3において、偏光板と導光板と
液晶パネルの少なくとも2つを張り合わせたものであ
る。請求項4記載の液晶装置によると、請求項1または
請求項2または請求項3の作用に加え、さらに基板表面
での反射を減少させることで、光の利用効率が向上し、
表示画面の明るい液晶装置が得られる。
【0012】請求項5記載の液晶装置は、請求項1また
は請求項2または請求項3または請求項4において、導
光板が偏光した光を出射するものである。請求項5記載
の液晶装置によると、請求項1または請求項2または請
求項3または請求項4の作用に加え、偏光角度を適切に
設定することで、最初に透過する偏光板における光の吸
収を大幅に減少させることができるため、光の利用効率
が向上し、表示画面の明るい液晶装置が得られる。
【0013】請求項6記載の液晶装置は、請求項1また
は請求項2または請求項3または請求項4または請求項
5において、下側に設置する偏光板を偏光分離板とした
ものである。請求項6記載の液晶装置によると、請求項
1または請求項2または請求項3または請求項4または
請求項5の作用に加え、偏光分離板の高い反射率によ
り、光の利用効率が向上し、表示画面の明るい液晶装置
が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図1は、本発明に関わる液晶装置の一実施例の
縦断面模式図である。上から順に、上偏光板1、液晶パ
ネル5、下偏光板6、透明な平板状導光板2と光源3か
らなる照明部4、反射板7が設置されている。
【0015】導光板を形成する透明材料は、アクリル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂
等の透明樹脂、ガラス等の無機透明材料またはそれらの
複合体が用いられる。また、導光板は、射出成形、熱硬
化樹脂、光硬化樹脂、エッチング、透明樹脂またはガラ
ス平板上にフィルムを接合または樹脂層を設ける等の方
法によって形成され、液晶パネルを効率よく照明すると
ともに、外光や反射板によって反射された光をほとんど
分散することなく、透過する機能を持つ。但し、導光板
の材料および形成方法は、本発明に関わる機能を有すれ
ば良く、これに限るものではない。
【0016】使用する光源は、蛍光管、発光ダイオード
(LED)、エレクトロルミネッセンス(EL)、豆電
球等、光を発するものなら何でも良いが、インバータ回
路などの特別な機構を必要とせず、低電圧で駆動できる
LED、有機EL、豆電球等が、低消費電力の用途には
適している。このように構成された液晶装置では、暗い
環境において、光源の照明光が効率良く利用できるた
め、より明るく見やすい表示外観がとなり、一方、晴天
の日中に屋外といった明るい環境においても、従来の液
晶装置とほぼ同じ反射型表示外観が得られた。
【0017】なお、本実施例では、導光板の複屈折性の
有無についての詳述は省略しているが、どちらでも構わ
ない。複屈折性を有する場合は、リタデーション値や設
置角度等の光学設定値を適切に設定することで、表示画
面の色補正や視野角・コントラスト改善の機能を合わせ
持たせることができた。さらに、図1の構成された液晶
装置において、前述の方法を用いて作成した光源の光を
導光板上面から主に出射させる導光板を用いたところ、
反射板によるロスが減少し、より明るく判読性に優れた
液晶装置となった、従来のフロントライト付き液晶装置
と比較した場合、約10%ほど画面輝度が向上してい
た。なお、画面輝度が同程度で良い場合には、光源輝度
を落とす事ができるため、消費電力の削減が可能であ
る。
【0018】また、構成部材である偏光板表面や液晶パ
ネルの基板表面に反射防止層を設けたり、屈折率の概ね
等しいアクリル系の粘着剤(屈折率:約1.5)を用い
て、適宜、それらを張り合わせたところ、表面反射は数
%抑制され、より判読性が向上した。偏光した光を出射
するタイプの導光板を用いた場合は、偏光軸の方位を適
切に設定することで、偏光板で吸収される光量を大幅に
減少させることができた。これによる光の利用効率の向
上効果は極めて大きく、画面輝度の向上はめざましいも
のであった。なお、導光板から出射される光の偏光度合
いが高ければ、下偏光板6を省略しても構わない。
【0019】偏光分離板は、一方の偏光成分(S波また
はP波)のみ透過し、他方の偏光成分(P波またはS
波)を反射させる偏光分離機能を持っている。その反射
効率は、ほぼ100%と高く、下偏光板および反射板に
代えて用いることで、光の利用効率は向上した。当然、
この効果は、照明点灯時のみならず外光利用時にも享受
できる。なお、偏光分離板は、2種類の透明フィルムを
交互に積層したような多層膜型でも、1/4波長板とコ
レステリック液晶層とを積層したものでも構造は問わ
ず、同様の効果が得られた。
【0020】以上の構成により、外光が充分にある明る
いときには照明を消して表示画面を観察し、外光が充分
でない暗いときには照明を点灯して表示画面を観察でき
る適時照明付き液晶装置を実現できる。また照明点灯時
においても光の利用効率が高く、光源にあまり高い輝度
を必要とせず、液晶パネルも反射型なので、消費電力を
極めて少なく抑える事が出来る。
【0021】なお本実施例では、導光板や液晶パネルの
基板厚さについては記述していないが、二重映りを低
減、防止するために、できるだけ薄いものを用いること
が望ましい。また、モノクロ表示の液晶装置のみなら
ず、カラー表示の液晶装置、例えば、カラーフィルタや
複屈折性を利用したものでも、同様の効果が得られた。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光の利用
効率を向上させることができることから、表示画面が明
るく見やすい、高表示品質で低消費電力の照明付き反射
型液晶装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の形態における液晶装置の縦
断面模式図である。
【図2】従来例のフロントライト付き液晶装置の縦断面
模式図である。
【図3】従来例のフロントライト付き液晶装置における
光量の模式図である。
【図4】本発明の一実施例の形態における液晶装置にお
ける光量の模式図である。
【符号の説明】
1 上偏光板 2 導光板 3 光源 4 照明部 5 液晶パネル 6 下偏光板 7 反射板 8 導光板 9 光源 10 上偏光板 11 液晶パネル 12 下偏光板 13 反射板 14 透明電極 15 透明電極 16 透明電極 17 フロントライトからの出射光 18 フロントライトからの出射光 19 液晶層 20 液晶層からの出射光 21 液晶層からの出射光 22 透明電極 23 透明電極 24 透明電極 25 導光板からの出射光 26 導光板からの出射光

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも平板状の導光板と前記導光板
    の端面に設けた光源を有する照明部と一対の偏光板の間
    に液晶材料を挟持し、一方の面に反射板を備えた液晶パ
    ネルからなる液晶装置において、前記導光板が透明であ
    るとともに、前記偏光板と前記反射板の間に設置したこ
    とを特徴とする液晶装置。
  2. 【請求項2】 前記導光板が、前記光源からの光を導光
    板上面から、主に出射させる機能を有することを特徴と
    する請求項1記載の液晶装置。
  3. 【請求項3】 前記偏光板と前記導光板と前記液晶パネ
    ルの少なくとも一表面に反射防止層を設けたことを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の液晶装置。
  4. 【請求項4】 前記偏光板と前記導光板と前記液晶パネ
    ルの少なくとも2つを張り合わせたことを特徴とする請
    求項1または請求項2または請求項3記載の液晶装置。
  5. 【請求項5】 前記導光板が、偏光した光を出射するこ
    とをを特徴とする請求項1または請求項2または請求項
    3または請求項4記載の液晶装置。
  6. 【請求項6】 前記一対の偏光板の内、下側に設置する
    偏光板が偏光分離板であることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2または請求項3または請求項4記載または
    請求項5記載の液晶装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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