JP2000321572A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2000321572A JP11135334A JP13533499A JP2000321572A JP 2000321572 A JP2000321572 A JP 2000321572A JP 11135334 A JP11135334 A JP 11135334A JP 13533499 A JP13533499 A JP 13533499A JP 2000321572 A JP2000321572 A JP 2000321572A
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清司 梅本
Naoki Takahashi
直樹 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射・透過の両モードで明るさに優れて表示
の反転が発生しない良視認性の液晶表示装置の開発。 【解決手段】 入射側面（１３）に配置した光源（２）
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（１２）より出射する導光板（１）の下面側
に、自然光を反射して直線偏光を供給する反射偏光子
（３）を配置し、前記導光板の上面側に、液晶セル（４
２）と少なくとも１枚の偏光板（４１）を有する液晶シ
ャッタ（４）を配置してなる液晶表示装置。 【効果】 反射偏光子が反射を介して供給する直線偏光
をそのまま液晶表示に利用できて視認背面側の偏光板に
よる吸収ロスを防止でき、反射モードで生じる光利用効
率の低下も軽度で、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ると共に、透過モードにても従
来の透過型液晶表示装置と同等以上の明るさを実現で
き、漏れ光も少なくて高コントラストを達成でき、反射
と透過で表示の反転を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、光利用効率に優れて明る
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
用いたものなどが提案されている。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。
【０００３】前記に鑑みて反射率と透過率の合計で１０
０％を超しうる反射偏光子を用いて改善する提案もある
が、反射と透過で直線偏光の振動面が変化（９０度）し
て表示が反転し、またそのために薄暮下に点灯して透過
モードで視認すると反射モードによる表示がコントラス
トを強調する結果、薄暮下ではいずれのモードでも表示
が見にくくなり、さらに黒表示の浮き防止のために配置
する光吸収体による吸収で透過モードが暗くなりそれを
改善すると当該浮きによる黒さの低下でコントラストに
乏しくなる問題点があった。
【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
より出射する導光板の下面側に、自然光を反射して直線
偏光を供給する反射偏光子を配置し、前記導光板の上面
側に、液晶セルと少なくとも１枚の偏光板を有する液晶
シャッタを配置してな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、液晶セルと反射偏光子
の間に導光板を配置した構造によりその反射偏光子が反
射を介して供給する直線偏光をそのまま液晶表示に利用
できて視認背面側の偏光板による吸収ロスを防止でき、
反射モードで生じる光利用効率の低下も導光板による吸
収損や反射損等の軽度なものである結果、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ると共
に、透過モードにても従来の透過型液晶表示装置と同等
以上の明るさを実現でき、漏れ光も少なくて高コントラ
ストを達成することができる。また反射と透過で表示の
反転が生じることもなく良視認性の液晶表示装置を得る
ことができる。
【０００７】また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
の防止や明るさの均一性の向上に有利に作用し、導光板
の下面に反射偏光子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。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反射
偏光子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する難点がある。
【０００８】さらに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、透過モードによる出射光
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表示となると共に、液晶セルへの散
乱光の直接入射でコントラストも低下し、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。
また反射モードにても外光が導光板で散乱されて液晶表
示に利用しうる反射偏光子を介した反射光が少なくて暗
くて見にくい表示となる。さらに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偏光子による反射光も散乱さ
れて暗い表示となる。
【００１０】
【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する導光板の下面側に、自
然光を反射して直線偏光を供給する反射偏光子を配置
し、前記導光板の上面側に、液晶セルと少なくとも１枚
の偏光板を有する液晶シャッタを配置してなるものであ
り、反射・透過両用のものとして好ましく用いうるもの
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が反射偏
光子、４が液晶シャッタで、４１が偏光板、４２が液晶
セルである。
【００１１】導光板としては、図１の例の如く上面１
１、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ものが用いられる。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。
【００１２】導光板の上面に形成する光出射手段は、上
記した出射特性を示す適宜なものにて形成することがで
きる。反射偏光子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を有する
光出射手段、特にプリズム状凸凹からなる光出射手段が
好ましい。
【００１３】前記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。
【００１４】上記した正面方向への指向性等の特性を達
成する点などより好ましい光出射手段は、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の繰返し構造、特に図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（θ１）と、当該傾斜角が０超
〜１０度の長辺面１１ｂ（θ２）からなるプリズム状凸
凹の繰返し構造よりなるものである。
【００１５】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
（反射偏光子）に供給する役割をする。その場合、短辺
面の傾斜角θ１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
く反射し反射偏光子３を介して正面への方向性に優れる
出射光（照明光）を効率よく得ることができる。
【００１６】前記した正面への方向性等の点より短辺面
の好ましい傾斜角θ１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。
【００１７】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偏光子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
偏光子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θ２は、１０度以下であることが好ましい。そ
の傾斜角θ２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。
【００１８】なお長辺面の当該傾斜角θ２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θ２は、８度以下、就中５度以下
である。
【００１９】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。
【００２０】前記した傾斜角θ２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。
【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長辺面の投影面積が短辺面のそれ
の８倍以上、就中１０倍以上、特に１５倍以上のプリズ
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１００〜３００μ
m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２０μ
m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。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。
【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】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】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。
【００３７】明るい表示を達成する点などより好ましい
反射偏光子付設前の導光板は、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３
０％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、本発明においてはその反射層として自然光を
反射して直線偏光を供給する反射偏光子が用いられる。
これによりその直線偏光を液晶表示に利用できて視認背
面側の偏光板を省略することができる。図１に例示の如
く反射偏光子３は、導光板１の下面１２の側に配置され
その場合、導光板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。その密着一体化処理は、粘着層やその他の接着層
等による接着手段を介した方式などの適宜な方式にて行
うことができる。
【００４０】反射偏光子は、自然光を反射して直線偏光
を供給する適宜な素材にて形成されたものであってよ
い。ちなみにその例としては、コレステリック液晶の配
向層などの如く自然光を反射と透過を介して左右の円偏
光に分離する円偏光分離層からなるものがあげられる。
【００４１】また例えば１種のポリマー層又は光弾性係
数が相違する２種以上のポリマー層の多数、例えば１０
〜１０００層を積層して延伸処理し、面内の所定方向の
屈折率を一致させ、それに直交する方向の屈折率を相違
させたものなどからなる複屈折性有機膜の多層膜や、複
屈折性薄膜と等方性薄膜の繰り返し積層構造を含む多層
膜の如く、所定偏光軸の直線偏光を透過しそれ以外の光
は反射するものなども前記した反射偏光子の例としてあ
げられる。
【００４２】上記したコレステリック液晶は、クランジ
ャン配向の螺旋ピッチの相違に基づいて波長特性の異な
る円偏光分離機能を示すが、本発明にては厚さ方向に螺
旋ピッチが変化する円偏光分離層や、反射光の中心波長
が異なる２層以上のコレステリック液晶層の重畳体から
なる円偏光分離層、あるいはそれらが複合した螺旋ピッ
チ相違の２層以上のコレステリック液晶層が反射光の中
心波長に基づいて長短の順序通りに重畳して厚さ方向に
螺旋ピッチが変化する円偏光分離層などの適宜な形態の
円偏光分離層であってよい。
【００４３】前記した螺旋ピッチの厚さ方向の変化や反
射光の中心波長が異なる、従って螺旋ピッチが異なるコ
レステリック液晶層の２層又は３層以上の重畳化は、分
離機能の広波長域化などを目的としたものである。すな
わち単層一定配向のコレステリック液晶層では通例、選
択反射性（円偏光二色性）を示す波長域に限界があり、
その限界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範囲の場合も
あるが、その波長範囲でも液晶表示装置等に適用する場
合に望まれる可視光の全域には及ばないから、螺旋ピッ
チの変化範囲を拡大して円偏光二色性を示す波長域を拡
大させることなどを目的とする。
【００４４】ちなみに選択反射の中心波長が３００〜９
００nmの範囲にあるコレステリック液晶層の螺旋ピッチ
の異なる数種を同じ方向の円偏光を反射する組合せで重
畳することにより可視光域をカバーできる円偏光分離層
を効率的に形成することができる。なお同じ方向の円偏
光を反射するもの同士の組合せで重畳する点は、各層で
反射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる
偏光状態となることを防止し、利用できる状態の偏光の
増量を目的とする。
【００４５】円偏光分離層の形成には、低分子量のコレ
ステリック液晶なども用いうるが、得られる反射偏光子
の取扱性や薄膜性などの点よりコレステリック液晶ポリ
マーが好ましく用いうる。その場合、反射偏光子はコレ
ステリック液晶ポリマーフィルム等の単層物やそれをプ
ラスチックフィルム等で支持した複層物などとして得る
ことができる。液晶表示装置等の良視認視野角の拡大な
どの点より好ましい反射偏光子は、コレステリック液晶
ポリマーがドメイン等の欠陥の少ない状態でグランジャ
ン配向したものである。
【００４６】なおコレステリック液晶ポリマーには、適
宜なものを用いてよく、特に限定はない。従って、液晶
配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲン）が
ポリマーの主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型など
の種々のものを用いうる。複屈折率差の大きいコレステ
リック液晶ポリマーほど選択反射の波長域が広くなり、
層数の軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕など
の点より好ましく用いうる。なお液晶ポリマーとして
は、取扱い性や実用温度での配向の安定性などの点よ
り、ガラス転移温度が３０〜１５０℃のものが好まし
い。
【００４７】ちなみに前記した主鎖型の液晶ポリマーの
例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ
介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲン基を結合
した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド
系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などの
ポリマーがあげられる。
【００４８】また側鎖型の液晶ポリマーの例としては、
ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサ
ンやポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として共役
性の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介してパラ
置換環状化合物等からなる低分子液晶化合物（メソゲン
部）を有するもの、低分子カイラル剤含有のネマチック
系液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマ
チック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどが
あげられる。
【００４９】前記の如く例えばアゾメチン形やアゾ形、
アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニルシク
ロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換芳香
族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などからなるネ
マチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有する
ものにても、不斉炭素を有する化合物等からなる適宜な
キラル成分や低分子カイラル剤等を導入する方式などに
よりコレステリック配向性のものとすることができる
（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許明細書第５
３３２５２２号等）。なおパラ置換環状化合物における
パラ位における末端置換基は、例えばシアノ基やアルキ
ル基、アルコキシ基などの適宜なものであってよい。
【００５０】またスペーサ部としては、屈曲性を示す例
えばポリメチレン鎖−（ＣＨ２）n−やポリオキシメチ
レン鎖−（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）m−などがあげられる。ス
ペーサ部を形成する構造単位の繰返し数は、メソゲン部
の化学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチ
レン鎖の場合にはｎが０〜２０、就中２〜１２、ポリオ
キシメチレン鎖の場合にはｍが０〜１０、就中１〜３で
ある。
【００５１】コレステリック液晶ポリマーからなる円偏
光分離層の形成は、従来の低分子液晶の配向処理に準じ
た方法で行うことができる。ちなみにその例としては、
支持基材上にポリイミドやポリビニルアルコール、ポリ
エステルやポリアリレート、ポリアミドイミドやポリエ
ーテルイミド等の膜を形成してレーヨン布等でラビング
処理した配向膜、又はＳｉＯ２の斜方蒸着層、又は延伸
処理による配向膜等からなる適宜な配向膜の上に液晶ポ
リマーを展開してガラス転移温度以上、等方相転移温度
未満に加熱し、液晶ポリマー分子がグランジャン配向し
た状態でガラス転移温度未満に冷却してガラス状態と
し、当該配向が固定化された固化層を形成する方法など
があげられる。
【００５２】前記の支持基材としては、例えばトリアセ
チルセルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドや
ポリアリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポ
リスルホンやポリエーテルスルホン、アモルファスポリ
オレフィンや変性アクリル系ポリマー、エポキシ系樹脂
の如きプラスチックからなる単層又は積層あるいは延伸
フイルム、あるいはガラス板などの適宜なものを用いう
る。薄型化等の点よりは、プラスチックフィルムが好ま
しい。
【００５３】液晶ポリマーの展開は、例えば液晶ポリマ
ーの溶媒による溶液をスピンコート法やロールコート
法、フローコート法やプリント法、ディップコート法や
流延成膜法等の適宜な方法で薄層展開し、それを必要に
応じ乾燥処理する方法などにより行いうるが、就中スピ
ンコート法等の厚さの均一性に優れる膜を形成できる方
法が好ましい。なお前記の溶媒としては、例えば塩化メ
チレンやシクロヘキサノン、トリクロロエチレンやテト
ラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロ
フランなどの適宜なものを用いうる。
【００５４】液晶ポリマーの展開層を配向させるための
加熱処理は、上記した如く液晶ポリマーのガラス転移温
度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポ
リマーが液晶相を呈する温度範囲に加熱することにより
行うことができる。また配向状態の固定化は、ガラス転
移温度未満に冷却することで行うことができ、その冷却
条件については特に限定はない。通例、前記の加熱処理
を３００℃以下の温度で行いうることから、自然冷却方
式が一般に採られる。なおコレステリック液晶ポリマー
の展開液には安定剤や可塑剤や金属類などの種々の添加
剤を必要に応じて配合することができる。
【００５５】支持基材上に形成する液晶ポリマーの固化
層の厚さは、配向の乱れや透過率低下の防止、選択反射
の波長域の広さなどの点より、０．５〜５０μm、就中
１〜３０μm、特に２〜１０μmが好ましい。支持基材上
の液晶ポリマー固化層は、支持基材との一体物として用
いうるし、支持基材より剥離してフィルム等として用い
ることもできる。なお支持基材を有する場合には、その
基材を含めた合計厚が２〜５００μm、就中５〜３００
μm、特に１０〜２００μmであることが好ましい。
【００５６】なお上記した螺旋ピッチが厚さ方向に変化
する円偏光分離層の製造は、例えば配向処理したコレス
テリック液晶ポリマー層同士の２枚又は３枚以上の所定
数を熱圧着により接着する操作などにより行うことがで
きる。熱圧着処理には、ロールラミネータ等の適宜な加
熱押圧手段を介してコレステリック液晶ポリマー層をガ
ラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して圧着
処理する方式などの適宜な方式を採ることができる。支
持基材との一体物からなる液晶ポリマーの固化層の場合
には、その固化層同士が密接するように前記に準じて重
畳処理することにより厚さ方向に螺旋ピッチが変化する
円偏光分離層を得ることができる。
【００５７】上記した円偏光分離層を有する反射偏光子
では、直線偏光からなる反射光を得るためにその片面に
１／４波長板を付加したものとして用いられる。かかる
１／４波長板は、円偏光分離層を透過した円偏光を直線
偏光化するためのものであり、その１／４波長板側が導
光板側となるように配置される。
【００５８】１／４波長板は、１層又は２層以上の位相
差層を用いて形成でき、可視光域の場合には直線偏光化
効果や斜め透過光による色変化の補償などの点より正面
位相差が１００〜１８０nmのものが好ましく用いられ
る。すなわち面内の最大屈折率をｎx、それに直交する
方向の屈折率をｎy、厚さ方向の屈折率をｎz、厚さをｄ
とした場合に式：（ｎx−ｎy）ｄ＝△ｎｄ＝１００〜１
８０nmを満足する１／４波長板が好ましく用いられる。
【００５９】前記の１／４波長板機能を示す位相差層と
共に必要に応じて用いられる位相差層は、１／４波長板
機能を示す位相差層を斜め透過した光の色バランスを垂
直透過した光の色バランスに可及的に一致させて、吸収
型偏光板を介した視認をより色付きの少ない中間色とす
ることなどを目的とする補償用のものであり、正面位相
差（△ｎｄ）が１００〜７２０nmものが好ましく用いら
れる。
【００６０】位相差層は、任意な材質で形成でき透明性
に優れ、就中８０％以上の光透過率を示して均一な位相
差を与えるものが好ましい。一般には例えばポリカーボ
ネートやポリエステル、ポリスルホンやポリエーテルス
ルホン、ポリスチレンやポリエチレン、ポリプロピレン
の如きポリオレフィン、ポリビニルアルコールや酢酸セ
ルロース系ポリマー、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリ
デン、ポリアリレートやポリメチルメタクリレート、ポ
リアミド等のプラスチックからなる延伸フィルム、液晶
ポリマー、就中、捩じれ配向の液晶ポリマーなどが用い
られる。
【００６１】前記した厚さ方向の屈折率が大きい位相差
層は、前記のポリマー等をキャスティング法や押出法等
の適宜な方式で形成したフィルムを、例えば熱収縮性フ
ィルムとの接着下に一軸や二軸等の方式で加熱下に延伸
処理又は収縮処理する方式などの適宜な方式で形成する
ことができる。
【００６２】位相差層における前記した△ｎｄ等の特性
は、フィルムの材質や厚さ、延伸（収縮）倍率や延伸
（収縮）温度等の条件を変えることにより制御すること
ができる。位相差層の一般的な厚さは、単層物に基づき
１０〜５００μm、就中２０〜２００μmであるが、これ
に限定されない。
【００６３】なお１／４波長板等の位相差層を液晶ポリ
マーで形成する場合、上記した円偏光分離層の場合に準
じ液晶ポリマーの配向フィルムや透明基材で支持した液
晶ポリマーの配向層等の適宜な形態を有するものとして
得ることができる。液晶ポリマーを用いた場合には、延
伸処理なしに目的の位相差層を形成することもできる。
【００６４】１／４波長板は、前記した如く単層の位相
差層からなっていてもよいし、位相差が相違する２層又
は３層以上の位相差層の重畳体からなっていてもよい。
位相差が相違する位相差層の重畳化は、目的の１／４波
長板や補償板として機能する波長範囲の拡大などに有効
である。位相差層の重畳体とする場合、厚さ方向の屈折
率が面内屈折率の少なくとも一方よりも高い位相差層を
１層又は２層以上配置することが上記した点より好まし
い。
【００６５】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。
【００６６】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。
【００６７】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。
【００６８】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４
１、バックライト１，２、反射偏光子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。
【００６９】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。
【００７０】また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。なお偏光板は通例、吸収ロスの低減による
輝度向上の点より図１の例の如く液晶セル４２の視認側
にのみ設けられるが、液晶セルの両側に設けることを制
限するものではない。
【００７１】液晶表示装置の形成に際しては、例えば光
拡散層や光吸収層、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。光拡散
層は、モアレの抑制や表示光の拡散などを目的に１層又
は２層以上を適宜な位置に配置することができる。
【００７２】モアレの抑制を目的とした光拡散層は、図
１に例示の如く反射偏光子３と液晶セル４の間に配置す
ることが好ましい。その場合、直線偏光の偏光状態が解
消されないように偏光維持性の光拡散層５とすることが
好ましい。その拡散強さは、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。一方、
表示光の拡散を目的とする光拡散層は、液晶セルの視認
側に設けることが好ましい。
【００７３】光拡散層は、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従来
に準じた適宜な方式で形成することができる。従って光
拡散層は、所定面の粗面化処理や拡散シート等の適宜な
形態で形成することができる。
【００７４】一方、前記した光吸収層は、反射偏光子を
透過した光の吸収を目的とし、図１に例示の如く反射偏
光子３の光透過側に必要に応じて配置される。本発明に
おいては反射偏光子を透過した光が散乱や反射等で反射
偏光子に再入射して透過するとコントラスト等の表示品
位を低下させる場合があるので図例の如く光吸収層６を
設けることが好ましい。光吸収層は、従来の吸光層に準
じた適宜な材料にて形成しうるが、本発明においては半
透過型のものである必要はなく、むしろ完全吸収型のも
のが好ましい。
【００７５】他方、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
とするものであり、視認側又は／及び視認背面側の偏光
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。
【００７６】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自然光α
が反射偏光子３を介し反射されて表示に必要な直線偏光
α１が形成されそれが導光板１の長辺面１１ｂを透過
し、液晶セル４２と偏光板４１を経由して表示像（α
２）が視認される。なお反射偏光子を透過した光α３は
光吸収層６に吸収される。
【００７７】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自然光からなる外光γが偏
光板４１と液晶セル４２を経由し直線偏光として導光板
１の上面の長辺面１１ｂを透過してその内、白表示用の
直線偏光γ１は反射偏光子３を介し反射されてその直線
偏光γ２が導光板１の長辺面１１ｂを透過し、液晶セル
４２と偏光板４１を経由して表示像（γ３）が視認さ
れ、黒表示用の直線偏光γ４は反射偏光子を透過して光
吸収層６に吸収される。
【００７８】本発明において、上記した液晶表示装置を
形成する導光板や反射偏光子、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。
【００７９】
【実施例】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１０〜１
６μm、長辺面／短辺面の下面に対する投影面積比が１
２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。
【００８０】前記導光板の入射側面に直径２．４mm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、導光板の下面に反射偏光子を設置し、導
光板の上面側に視認背面側の偏光板を除去した（視認側
のみに偏光板を有する）白黒ＴＮ型液晶セルを配置して
液晶表示装置を得た。
【００８１】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
の反射偏光子は、複屈折性有機薄膜と等方性（非複屈折
性）有機薄膜の交互積層体からなり、その反射直線偏光
はその振動面が前記で除去した視認背面側の偏光板の透
過軸と平行である。
【００８２】例２ 反射偏光子を導光板の下面に粘着層にて接着したほかは
例１に準じて液晶表示装置を得た。
【００８３】例３ 反射偏光子として、コレステリック系円偏光分離板と１
／４波長板の積層体からなるもの（日東電工社製、ＰＣ
Ｆ３５０）を用いほかは例１に準じて液晶表示装置を得
た。なお１／４波長板側を液晶セル側とした。
【００８４】例４ 液晶セルの視認背面側に厚さ８０μmのトリアセチルセ
ルロースフィルムで支持したトスパール（東芝シリコー
ン社製）含有の粘着層からなる光拡散シートを接着した
ほかは例１に準じて液晶表示装置を得た。なお前記の光
拡散シートは、クロスニコルに配置したグラムトムソン
プリズム間に配置した場合の透過率（以下同じ）が１．
１％のものである。
【００８５】例５ 反射偏光子に代えて、アルミニウム系反射板を用い、か
つ液晶セルの視認背面側の偏光板を接着したままとした
ほかは例２に準じて液晶表示装置を得た。
【００８６】例６ 導光板として、幅４０mm、奥行２５mm、入射側面の厚さ
１mm、対向端の厚さ０．６mmのポリメチルメタクリレー
ト板の上面にサンドブラスト加工による光出射手段を有
するものを用いたほかは例１に準じて液晶表示装置を得
た。
【００８７】例７ 導光板として、プリズム状凹凸の短辺面の傾斜角が４
２．６〜４２．８度、長辺面の傾斜角が６．３〜９．５
度、短辺面の下面に対する投影幅が２５〜３５μm、長
辺面／短辺面の下面に対する投影面積比が５〜７倍のも
のを用いたほかは例２に準じて液晶表示装置を得た。
【００８８】例８ 光拡散シートとして、厚さ５０μmのポリエチレンテレ
フタレートフィルムで支持したトスパール含有の粘着層
からなる透過率が５．３％のものを用いたほかは例４に
準じて液晶表示装置を得た。
【００８９】評価試験 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。
【００９０】前記の結果を次表に示した。 例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 正面輝度 透過モード 405 381 375 386 338 102 251 206 （cd／ｍ２） 反射モード 1067 1146 1043 991 794 748 831 620
【００９１】表より、例１，２，３，４が透過及び反射
の両モードにおいて輝度に優れていることがわかる。特
に例４では、輝度が均一で非常にきめの細かい表示が得
られた。ちなみに例５での輝度低下は視認側偏光板によ
る吸収ロスが大きく関係し、例６の透過モードでの輝度
低下は出射光の角度が大きくて正面方向で暗いことが大
きく関係し、反射モードでも光が拡散して輝度の低下を
生じており、導光板に付与したブラスト傷が明瞭に観察
され表示品位を著しく低下させた。
【００９２】一方、例７では光源近傍が明るくて全体的
な明るさの均一性に乏しく、例８では例４に比べて偏光
状態の解消で輝度が低下すると共に、視認方向の変化で
色づきが生じてギラギラとした視認で見にくかった。
【００９３】以上より、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：反射偏光子 ４：液晶シャッタ ４１：偏光板 ４２：液晶セル ５：光拡散層 ６：光吸収層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA08Z FA11Z FA16Z FA21Z FA23Z FA32Z FA42Z FB02 FC07 FC14 FD06 FD14 FD15 GA06 HA07 HA10 KA02 LA17 LA18 LA21 5G435 AA02 AA03 BB12 BB15 BB16 EE27 FF03 FF05 FF06 FF08 FF14 GG03 GG24 KK05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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する導
    光板の下面側に、自然光を反射して直線偏光を供給する
    反射偏光子を配置し、前記導光板の上面側に、液晶セル
    と少なくとも１枚の偏光板を有する液晶シャッタを配置
    してなることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、反射偏光子が導光板
    の下面に密着一体化してなる液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２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。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３において、導光板がその上
    面に、入射側面と対面し、かつ下面の基準平面に対し３
    ５〜４５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少
    なくともなる光出射手段を有する液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４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３
    ５〜４５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。
  6. 【請求項６】 請求項５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。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６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。
  8. 【請求項８】 請求項５〜７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。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８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。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９において、反射偏光子が
    コレステリック液晶層と１／４波長板を有する積層体、
    又は１種若しくは２種以上の複屈折性有機膜の多層膜、
    あるいは複屈折性薄膜と等方性薄膜の繰り返し積層構造
    を含む多層膜からなる液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０において、反射偏光子
    と液晶セルの間に偏光維持性の光拡散層を有する液晶表
    示装置。
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