JP2001023424A - 照明装置及び反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光体に光学フィルムが貼り合わせられてい
るフロントライトにおいて、導光体の入射面と同様に光
学フィルムの端面にも光源からの光を入射させて均一な
照明光を出射する。 【解決手段】 光源１１１の外周に沿って配置されたリ
フレクタ１１２の開口部幅ｔを導光体１１３の光入射端
面１１３ａの厚さａおよび光学フィルム１１４の厚さｂ
を合わせたもの以上にする。または、リフレクタ１１２
の開口部を導光体１１３に貼り合わされた光学フィルム
１１４と重なるように固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報表示システム
やＯＡ機器等の画像表示に用いられる反射型液晶表示素
子と照明装置から構成される反射型液晶表示装置、およ
びその表示品位を低下させることなく効率良く照明する
ことが可能な照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、外部から照射された光
の透過光量を制御することによって文字や画像を表示す
る透過型液晶表示装置と、反射光量を制御して文字や画
像を表示する反射型液晶表示装置とに大別することがで
きる。

【０００３】このうち、透過型液晶表示素子は、一般
に、背面にバックライトと称される照明装置が配置され
て使用される。これに対して、反射型液晶表示素子は、
周囲光を利用して表示を行うことが可能であるが、表示
輝度が周囲環境に依存する度合いが非常に高く、夜間等
の暗環境下では表示が充分に認識できないこともある。

【０００４】そこで、充分な周囲光が得られない場合に
備えて、フロントライトと称される照明装置を用いて反
射型液晶表示素子の前面側から光を照射することが従来
から提案されている。

【０００５】図１０に従来の反射型液晶表示装置の一例
を示す。

【０００６】この反射型液晶表示装置において、反射型
液晶表示素子９０は一対のガラス基板９１ａ、９１ｂの
間に液晶層９２が挟持され、液晶層９２の背面側に反射
電極９３が設けられている。その反射型液晶表示素子９
０の前面側には偏光板９４とλ／４板９５とが配置さ
れ、偏光板９４の透過軸（又は吸収軸）とλ／４板９５
の遅相軸（又は進相軸）とが４５゜の角度をなすように
配置されている。

【０００７】照明光のうち、偏光板９４を透過した直線
偏光はλ／４板９５で円偏光に変換されて反射型液晶表
示素子９０の液晶層９２に入射する。そして、反射型液
晶表示素子９０の液晶層９２が円偏光を変調しない場合
には、反射電極９３で反射される際に円偏光の回転方向
が逆転するので、再びλ／４板９５を透過した後は偏光
板９４の透過軸と直交する直線偏光になって偏光板９４
で吸収される。これにより黒色が表示される。

【０００８】一方、反射型液晶表示素子９０の液晶層９
２が、入射した円偏光をその偏光状態を保存したまま反
射されるように変調する場合には、再びλ／４板９５を
透過した後は偏光板９４の透過軸と一致する直線偏光に
なって偏光板９４を透過する。これにより白色が表示さ
れる。

【０００９】このときの偏光板の透過軸やλ／４板の遅
相軸の方向は、液晶材料や配向の方向、視野角の特性等
を考慮して決定される。さらに、λ／４板の光の波長に
対する位相遅れの公差を補償するために、偏光板とλ／
４板との間にλ／２板を配置することもある。

【００１０】このように、反射型液晶表示装置において
は、液晶層による光の変調を画素毎に制御することによ
り文字や画像が表示される。さらに、各画素に配置され
た赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のカラーフィ
ルタ層を透過させて着色光を得ることによりカラー表示
を行うことができる。このＲ、Ｇ、Ｂの配列パターンは
種々あるが、代表的なものとしては図１１（ａ）に示す
ようなデルタ配列や図１１（ｂ）に示すようなストライ
プ配列等が挙げられ、画素が垂直方向及び水平方向に繰
り返されて構成される。

【００１１】画素数や画素サイズについても様々であ
り、例えば、デルタ配列の反射型液晶表示素子の場合に
は、２．０型では水平画素数×垂直画素数が２８０×２
２０、画素サイズが水平方向１４５．５μｍ、垂直方向
１３８．５μｍであり、２．５型では水平画素数×垂直
画素数が２８０×２２０、画素サイズが水平方向１７
９．５μｍ、垂直方向１６８．５μｍという仕様が採用
されている。また、ストライプ配列では、例えば３．８
型ＱＶＧＡの反射型液晶表示素子では、水平画素数×垂
直画素数が９６０×２４０、画素サイズは水平方向が８
１μｍ、垂直方向が２３４．５μｍという仕様が採用さ
れている。

【００１２】ところで、上述のフロントライトは従来か
ら提案されており、例えば”月刊ＦＰＤ ｉｎｔｅｌｌ
ｉｇｅｎｃｅ １９９８年９月号”のｐ．２３には図１
２に示すようなフロントライトが開示されている。

【００１３】このフロントライト１０は、光源１１、リ
フレクタ１２、導光体１３および導光体１３に貼り合わ
せられた偏光選択透過フィルム１４で構成され、反射型
液晶表示素子２０の前面に配置されている。

【００１４】上記導光体１３は、光源１１からの光が入
射する入射面１３ａと照明光を出射する出射面１３ｂと
出射面１３ｂに対向する対向面１３ｃを有している。対
向面１３ｃには、出射面１３ｂと略平行な伝搬部１３ｅ
と傾斜した反射部１３ｆを有する凹凸１３ｄが形成され
ている。

【００１５】従って、光源１１から入射面１３ａを介し
て導光体１３内部に入射した光は、出射面１３ｂに貼り
合わせられた偏光選択透過フィルム１４の表面や凹凸１
３ｄにおける伝搬部１３ｅで全反射を繰り返しながら導
光体１３の内部を伝搬し、反射部１３ｆに到達すると出
射面１３ｂに向かって反射されて照明光が出射する。

【００１６】上記リフレクタ１２は、光源１１の外周に
沿って配置されて導光体１３の入射面１３ａ近傍に固定
され、入射面１３ａに対して開口部が設けられている。
従って、光源１１からの光はリフレクタ１２によって反
射し、効率良く導光体１３の入射面１３ａに導かれる。

【００１７】上記偏光選択透過フィルム１４は、偏光板
１４ａ及びλ／４板１４ｂで構成され、偏光板１４ａの
透過軸（又は吸収軸）とλ／４板１４ｂの遅相軸（又は
進相軸）とが４５゜の角度をなすように配置されてい
る。この偏光選択透過フィルム１４は、入射角０゜付近
で入射して偏光選択透過フィルム１４を透過した後に反
射され、再び偏光選択透過フィルム１４に入射した光を
吸収する。従って、フロントライト１０の照明光や周囲
光が偏光選択透過フィルム１４の表面や反射型液晶表示
素子２０の表面において反射されても偏光選択透過フィ
ルム１４で吸収されるので、表面反射によるコントラス
ト低下を防いで表示品位に優れた反射型液晶表示装置を
実現することができる。

【００１８】同様に、導光体１３の出射面１３ｂに偏光
選択透過フィルム１４を設ける代わりに反射防止処理を
施しても、出射面１３ｂでの表面反射を低減させること
ができ、コントラストの高い反射型液晶表示装置を実現
することができる。ここで、反射防止処理は透明フィル
ム上に反射防止膜を設けた反射防止フィルムを導光体１
３の出射面１３ｂに貼り合わせることにより簡単に行う
ことができる。さらに、この場合には、反射型液晶表示
素子の表面にも反射防止処理を施すことが望ましい。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たフロントライト１０は、以下のような課題を有してい
た。

【００２０】上述のように、導光体１３は、内部を伝搬
した光が対向面１３ｃに形成された凹凸１３ｄの反射部
１３ｆに到達し、出射面１３ｂに向かって反射すること
により照明光を出射する。

【００２１】従って、出射面１３ｂの全域から均一に照
明光を出射させるためには、全ての反射部１３ｆに一様
に光が到達する必要がある。換言すれば、リフレクタ１
２の開口部の全域から導光体１３の入射面１３ａを介し
て内部に一様に光が入射する必要がある。

【００２２】この理由について、図１３および図１４を
参照しながら説明する。

【００２３】図１３に示すように、入射面１３ａから導
光体１３の内部に入射角φで入射する光に着目すると、
この光が入射面１３ａの全域から入射した場合には、全
反射を繰り返しながら導光体１３の内部を伝搬して凹凸
１３ｄの反射部１３ｆに一様に到達し、反射されて出射
面１３ｂから出射角ψで出射する。従って、出射角がψ
の照明光は出射面１３ｂの全域から均一に照明される。

【００２４】しかし、入射面１３ａの一部から入射角φ
で入射する光が存在しない場合には、この部分が対向面
１３ｃに投影されて反射部１３ｆに光が到達しない部分
ができるため、出射光がψの照明光が生じないことにな
る。従って、均一な照明光を得ることができない。

【００２５】上記従来のフロントライト１０は、リフレ
クタ１２の開口部を導光体１３の入射面１３ａ近傍に固
定しているため、光源１１からの光はリフレクタ１２に
反射されて効率良く均一に入射面１３ａに入射する。

【００２６】ところが、図１４に示すように、導光体１
３の出射面１３ｂに偏光選択透過フィルム１４が貼り合
わせられていると、この部分に対応する端面からは光が
入射せず、この部分が対向面１３ｃに投影される。従っ
て、照明光の到達しない領域が発生し、偏光選択透過フ
ィルム１４によって均一な照明が妨げられる。このこと
は、導光体の表面反射を防止する反射防止フィルムを設
けた場合にも同様である。

【００２７】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、光学フィルムを貼り
合わせた導光体を備え、ムラの無い均一な照明光を出射
させることができる照明装置およびそれを用いた良好な
表示品位の反射型液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、光
源と、該光源からの光を端面から入射して該端面にほぼ
垂直な第１の広面から出射させる導光体と、該導光体の
第１の広面およびそれに対向する対向面のうちの少なく
とも一方に貼り合わせられた光学フィルムと、該光源の
外周に沿って配置され、該導光体の光入射端面に対して
開口部を有するリフレクタとを備え、該リフレクタの開
口部の幅ｔと、該導光体の光入射端面の厚さａと、該光
学フィルムの厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たし、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００２９】本発明の照明装置は、光源と、該光源から
の光を端面から入射して該端面にほぼ垂直な第１の広面
から出射させる導光体と、該導光体の第１の広面および
それに対向する第２の広面のうちの少なくとも一方に貼
り合わせられた光学フィルムと、該光源の外周に沿って
配置され、該導光体の光入射端面に対して開口部を有す
るリフレクタとを備え、該リフレクタの開口部が、該光
学フィルムと重なるように固定されており、そのことに
より上記目的が達成される。

【００３０】前記光学フィルムが導光体の表面反射を防
止する反射防止フィルムであってもよく、偏光板とλ／
４板との組み合わせからなるか、または偏光板とλ／２
板とλ／４板との組み合わせからなっていてもよい。

【００３１】前記導光体の第２の広面に、前記光源から
入射端面を介して導光体内部に入射した光を伝搬する伝
搬部と、光を第１の広面に向けて反射する反射部とから
構成される凹凸を備え、前記光学フィルムが該第１の広
面に貼り合わせられているのが好ましい。

【００３２】本発明の反射型液晶表示装置は、本発明の
照明装置と、該照明装置の背面側に配置され、該照明装
置から出射される光を受けて、画素毎に反射率を制御し
て前面側に反射させる反射型液晶表示素子とを備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００３３】以下、本発明の作用について説明する。

【００３４】本発明にあっては、リフレクタの開口部幅
ｔと、導光体の光入射端面の厚さａと光学フィルムの厚
さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たすので、後述する実施
形態１に示すように、リフレクタの開口部から一様に出
射された光が導光体の端面および光学フィルムの端面に
入射し、導光体の出射面から均一な照明光が出射され
る。

【００３５】また、他の本発明にあっては、リフレクタ
の開口部が光学フィルムと重なるように固定されている
ので、導光体の出射面から均一な照明光が出射される。

【００３６】導光体に貼り合わせる光学フィルムとし
て、反射防止フィルムを用いれば、導光体の表面反射を
低減することが可能である。または、偏光板とλ／４板
とを組み合わせた偏光選択透過フィルムや、偏光板とλ
／２板とλ／４板とを組み合わせた偏光選択透過フィル
ムによれば、表面反射を吸収して低減することが可能で
ある。

【００３７】ところで、現状のフロントライトには、導
光体の出射面に凹凸が形成されたものと、対向面に凹凸
が形成されたものとがあり、光学フィルムは凹凸が形成
されていない面（導光体の光出射面と対向面のいずれか
一方または両方）に貼り合わせることができる。しか
し、導光体の対向面に凹凸が形成され、光出射側に光学
フィルムが貼り合わされたものの方が、フロントライト
の性能としては高い性能が得られる。

【００３８】上記導光体の光出射面（第１の広面）に対
向する対向面（第２の広面）に、光源から入射端面を介
して導光体内部に入射した光を伝搬する伝搬部と、光を
出射面に向けて反射する反射部とから構成される凹凸を
設けることにより、光源からの光を効率良く利用するこ
とが可能である。

【００３９】本発明の反射型液晶表示装置にあっては、
本発明の照明装置を反射型液晶表示装置の前面側に配置
することにより、外部から充分な照明光を得ることがで
きない環境においても、照明装置からの明るく均一な照
明光を受けて良好な表示品位の画像を実現することが可
能である。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００４１】（実施形態１）図１は、実施形態１の反射
型液晶表示装置の構成を示す図である。

【００４２】この反射型液晶表示装置において、照明装
置１１０は、光源１１１、リフレクタ１１２、導光体１
１３および導光体１１３に貼り合わせられた偏光選択透
過フィルム１１４から構成されている。また、反射型液
晶表示素子１２０は、一対のガラス基板１２１ａ、１２
１ｂと、両基板の間に挟持された液晶層１２２と、液晶
層１２２の背面側に配置された反射電極１２３から構成
されている。

【００４３】本実施形態では、光源１１１として蛍光管
を用いた。また、リフレクタ１１２としては住友３Ｍ
（株）製の拡散反射シートＮｏ．４５９６を用いた。

【００４４】導光体１１３としては、屈折率が１．４９
のポリメチルメタクリレートを射出成型して作製したも
のを用いた。この導光体１１３は、光源１１１からの光
が入射する入射面１１３ａと、入射面１１３ａにほぼ直
交し、照明光を出射する出射面３ｂと、光出射面１１３
ｂに対向する対向面１１３ｃを有しており、対向面１１
３ｃには伝搬部１１３ｅと反射部１１３ｆを有する周期
的な凹凸３ｄが形成されている。

【００４５】偏光選択透過フィルム１１４は、偏光板１
１４ａ、λ／２板１１４ｂ及びλ／４板１１４ｃからな
り、粘着層（図示せず）を介してこの順に一体化されて
導光体１１３の光出射面１１３ｂに貼り合わせられてい
る。

【００４６】偏光選択透過フィルム１１４に入射した光
は偏光板１１４ａによって直線偏光のみが選択され、λ
／２板１１４ｂによってλ／４板１１４ｃの遅相軸と４
５゜の角度をなす直線偏光に旋光され、λ／４板１１４
ｃによって円偏光に変換される。

【００４７】さらに、偏光選択透過フィルム１１４は、
その表面と反射型液晶表示素子１２０の表面における表
面反射を吸収する機能も有し、表面反射による表示装置
のコントラスト低下を防いで表示品位の良好な画像を実
現する。

【００４８】反射型液晶表示素子１２０は、偏光選択透
過フィルム１１４を通過した円偏光を、画素毎に液晶層
１２２で変調すると共に反射電極１２３で反射させて、
再び偏光選択透過フィルム１１４を通過する光の光量を
制御することにより画像を表示する。本実施形態では、
反射型液晶表示素子１２０として３．８型のＱＶＧＡ、
ストライプ配列で画素数が９６０×２４０、画素サイズ
が８１μｍ×２３４．５μｍのものを使用した。

【００４９】図２は、本実施形態の照明装置について、
特に、光源と導光体の入射面近傍およびリフレクタの関
係を示す図である。

【００５０】リフレクタ１１２は、光源１１１の外周に
沿うように配置され、導光体１１３の入射面１１３ａに
面した開口部が設けられている。従って、光源１１１か
らの光は直接、またはリフレクタ１１２で反射されてリ
フレクタ１１２の開口部から一様に出射する。

【００５１】一方、導光体１１３は、その出射面１１３
ｂに偏光選択透過フィルム１１４が貼り合わせられてい
るため、均一な照明光を出射するためには導光体１１３
の入射面１１３ａおよび偏光選択透過フィルム１１４の
端面に一様に光を入射する必要がある。

【００５２】従って、リフレクタ１１２の開口部の幅ｔ
と、導光体１１３の入射面１１３ａの厚さａと、偏光選
択透過フィルム１１４の厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を
満たすことによって、リフレクタ１１２の開口部から一
様に出射された光が導光体１１３の入射面１１３ａおよ
び偏光選択透過フィルム１１４の端面に入射し、導光体
１１３の出射面１１３ｂから均一な照明光が出射され
る。なお、ｔがａ＋ｂよりも大きくなるに従って、リフ
レクタの開口部からの光のうち、導光体の入射面と偏光
選択等価フィルムの端面に入射しない光が多くなるた
め、ｔ＝ａ＋ｂであるのが最適である。

【００５３】本実施形態では、リフレクタ１１２の開口
部の幅ｔが、導光体１１３の入射面１１３ａの厚さａと
偏光選択透過フィルム１１４の厚さｂとの和（ａ＋ｂ）
に等しくなるように設定した。

【００５４】さらに、リフレクタ１１２の開口部と導光
体１１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム１１
４の重なりを変化させて、照明装置から出射する照明光
の均一性を観察した結果を下記表１に示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】この表１において、図３（ａ）に示すよう
にリフレクタの開口部と偏光選択透過フィルムとが離れ
ている場合には重なりを（−）で示し、図３（ｂ）に示
すように重なっている場合には重なりを（＋）で示して
いる。また、○は照明光にムラが観察されずに均一であ
ることを示し、△は照明光にわずかにムラが観察される
ことを示し、×は照明光にムラが観察されることを示
す。

【００５７】この表１から、リフレクタ１１２の開口部
と偏光選択透過フィルム１１４の重なりが−１ｍｍ以
下、すなわち１ｍｍ以上離れている場合には照明装置１
１０の照明光にムラが観察される。ここで、照明光のム
ラとは照明光が出射される領域と出射されない領域とが
存在することを示し、偏光選択透過フィルム１１４の端
面に光が入射していない影響が観察されている。しか
し、リフレクタ１１２の開口部と偏光選択透過フィルム
１１４の重なりが０ｍｍ以上である場合には、照明装置
１１０の照明光にムラは観察されない。従って、リフレ
クタ１１２の開口部が偏光選択透過フィルム１１４と重
なるように固定することによって、リフレクタ１１２の
開口部から導光体１１３の入射面１１３ａと同様に偏光
選択透過フィルム１１４の端面にも効率良く光が入射
し、導光体１１３の出射面１１３ｂから均一な照明光が
出射されることがわかる。なお、重なり幅が大きくなる
と、装置が大きくなるため、重なり幅の上限については
装置の設計や生産上の観点から決定される。

【００５８】本実施形態では、リフレクタ１１２の開口
部を偏光選択透過フィルム１１４と１ｍｍ重なるように
固定した。従って、導光体１１３の入射面１１３ａと偏
光選択透過フィルム１１４の端面に一様に効率良く光が
入射し、均一な照明光が出射される照明装置１１０を実
現することができた。

【００５９】このように構成された照明装置１１０を反
射型液晶表示素子１２０の前面に配置することにより、
反射型液晶表示素子１２０が外部から充分な照明光を受
けることができない環境においても、照明装置１１０の
明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を提
供することができる。従って、周囲環境に依存せず、常
に表示品位に優れた表示装置を実現することができる。

【００６０】なお、導光体１１３については、光源１１
１からの光を受けて照明光を出射できるものであればい
ずれも用いることができるが、本実施形態のように、光
出射面１１３ｂに対向する対向面１１３ｃに、光源１１
１から入射面１１３ａを介して導光体１１３内部に入射
した光を伝搬する伝搬部１１３ｅと、光を出射面１１３
ｂに向けて反射する反射部１１３ｆとから構成される凹
凸１１３ｄを設けることにより、光源１１１からの光を
効率良く利用して出射面１１３ｂから照明光を出射する
ことができる。

【００６１】ところで、このように導光体１１３に周期
的な凹凸１１３ｄが形成されている場合には、この照明
装置を反射型液晶表示素子の前面に配置するとモアレ縞
と称される明暗縞が発生して表示品位を著しく低下させ
ることがある。しかし、この導光体に形成された周期的
な凹凸の筋の方向と、反射型液晶表示素子の画素パター
ンの間に角度を与えることによってモアレ縞の周期が短
くなり、やがて認識されなくなるという現象が生じる。

【００６２】図４（ａ）に、画素パターンがデルタ配列
の場合について、上記モアレ縞が認識されない角度範囲
を示す。ここでは、２．０型と２．５型のデルタ配列の
反射型液晶表示素子の前面に照明装置を配置した場合に
ついて、その導光体の周期的凹凸の筋の方向と反射型液
晶表示素子の画素パターンの繰り返しの水平方向との間
に角度を与えてモアレ縞を観察した結果を、２．０型の
場合を実線で示し、２．５型の場合を点線で示す。

【００６３】この図４（ａ）から、凹凸の周期によって
は角度範囲にばらつきが見られるものの、ほぼ１０゜以
上２５゜以下、又は５５゜以上８０゜以下でモアレ縞が
観察されないことがわかる。

【００６４】同様に、図４（ｂ）に、画素パターンがス
トライプ配列の場合について、上記モアレ縞が認識され
ない角度範囲を示す。ここでは、３．８型ＱＶＧＡのス
トライプ配列の反射型液晶表示素子の前面に照明装置を
配置した場合について、その導光体の周期的凹凸の筋の
方向と反射型液晶表示素子の画素パターンの繰り返しの
水平方向との間に角度を与えてモアレ縞を観察した結果
を示す。

【００６５】この図４（ｂ）から、凹凸の周期によって
は角度範囲にばらつきが見られるものの、ほぼ１５゜以
上７５゜以下でモアレ縞が観察されないことがわかる。

【００６６】従って、本発明の照明装置においては、反
射型液晶表示素子の画素パターンと所定の角度をなすよ
うに導光体の周期的凹凸を配置することにより、モアレ
縞の発生を防いで表示品位の良好な反射型液晶表示装置
を実現することができる。

【００６７】本実施形態では、反射型液晶表示素子１２
０が３．８型のストライプ配列であるので、凹凸１１３
ｄの周期Ｐを３９０μｍとし、図５に示すように、反射
型液晶表示素子１２０の画素パターンの水平方向と２３
゜の角度をなすように形成した。従って、周期的な凹凸
１１３ｄと反射型液晶表示素子１２０の画素パターンと
の干渉によるモアレ縞の周期が短くなって観察者に認識
されず、反射型液晶表示素子１２０の表示品位を損なう
ことはなかった。

【００６８】さらに、導光体に形成された凹凸の伝搬部
の長さ（Ｐ１）に対する反射部の長さ（Ｐ２）の割合
（Ｐ２／Ｐ１）が大きすぎると、反射部を通過して観察
者に到達する光によって二重像が観察されることがあ
る。

【００６９】下記表２に、凹凸の伝搬部と反射部の比率
（Ｐ２／Ｐ１）と二重像との関係を調べた結果を示す。

【００７０】

【表２】

【００７１】この表２中、○は二重像が観察されず、良
好な表示品位が得られていることを示す。△は二重像が
やや発生するものの、画像の認識には支障の無いことを
示す。×は二重像が顕著であり、表示品位に悪影響を及
ぼしていることを示す。

【００７２】この表２から、凹凸の伝搬部の長さ（Ｐ
１）に対する反射部の長さ（Ｐ２）の割合（Ｐ２／Ｐ
１）が０．２以下であれば二重像に対して効果があり、
さらに、０．０５以下であれば良好な表示品位を得るこ
とができることがわかる。

【００７３】これは、凹凸の伝搬部の長さを０より大き
く、かつ、０．２以下にすることにより、観察者が反射
型液晶表示素子の表示を主として凹凸の伝搬部を通して
見ることになるので、反射部を通過して観察者に到達す
る光によって生じる二重像を抑制することができるため
と考えられる。

【００７４】本実施形態では、図５に示すように、周期
的な凹凸１１３ｄの周期Ｐ３９０μｍのうち、伝搬部１
１３ｅの長さＰ１を平均３８０μｍ、反射部１１３ｆの
長さＰ２を平均１０μｍ、伝搬部１１３ｅと反射部１１
３ｆとで構成される凹凸の高さｈを１０μｍとした。ま
た、反射部１１３ｆの長さＰ２は、導光体１１３の出射
面１１３ｂ内で均一な照明光が出射されるように、入射
面１１３ａに近いほど１０μｍより短く、遠いほど１０
μｍより長く設定した。従って、伝搬部１１３ｅに対す
る反射部１１３ｆの比率（Ｐ２／Ｐ１）は０．０５以下
であり、観察者は反射型液晶表示素子１２０の表示を主
として伝搬部１１３ｅを通して見ることになるので、反
射部１１３ｆを通過して観察者に到達する光によって生
じる二重像を防止して、良好な表示品位を得ることがで
きた。

【００７５】なお、本実施形態では光源として蛍光管を
用いたが、他にもＥＬやＬＥＤ、ＬＥＤと棒状導光体と
の組み合わせ等、導光体の入射面に均一に光を照射する
光源であれば、いずれも用いることができる。

【００７６】導光体の材質としては、アクリル系樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂に代表される
透明樹脂等を適宜用いることができる。

【００７７】本実施形態においては、光学フィルムとし
て偏光板とλ／２板とλ／４板とを組み合わせた偏光選
択透過フィルムを用いたが、偏光板とλ／４板とを組み
合わせた偏光選択透過フィルムを用いても、表面反射を
吸収して低減する効果を有する。さらに、光学フィルム
として反射防止フィルムを用いて導光体の表面反射を低
減させてもよい。この反射防止フィルムは、例えば反射
防止膜が形成された透明フィルムであり、反射防止膜
は、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成し
た膜厚が約０．１μｍのＭｇＦ₂やＳｉＯ₂等からなる多
層膜であって、薄膜の干渉作用によって反射エネルギー
を低下させるものである。

【００７８】さらに、反射型液晶表示素子は、偏光選択
透過フィルムを透過した円偏光を利用して画像を表示す
る方式の他にも様々な実施形態の表示素子を用いること
ができる。

【００７９】（実施形態２）図６は、実施形態２の反射
型液晶表示装置の構成を示す図である。

【００８０】この反射型液晶表示装置において、照明装
置２１０は、光源２１１、リフレクタ２１２、導光体２
１３および導光体２１３に貼り合わせられた偏光選択透
過フィルム１１４から構成されている。また、反射型液
晶表示素子２２０は、一対のガラス基板２２１ａ、２２
１ｂと、両基板の間に挟持された液晶層２２２と、液晶
層２２２の背面側に配置された反射電極２２３から構成
されている。

【００８１】本実施形態では、光源２１１、リフレクタ
２１２、導光体２１３、偏光選択透過フィルム２１４お
よび反射型液晶表示素子２２０として、実施形態１と同
様のものを用いた。

【００８２】図７は、本実施形態の照明装置について、
特に、光源と導光体の入射面近傍およびリフレクタの関
係を示す図である。

【００８３】リフレクタ２１２は、光源２１１の外周に
沿うように配置され、導光体２１３の入射面２１３ａに
面した開口部が設けられている。従って、光源２１１か
らの光は直接、またはリフレクタ２１２で反射されてリ
フレクタ２１２の開口部から一様に出射する。

【００８４】本実施形態では、リフレクタ２１２の開口
部の幅ｔが導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａと等
しくなるように設定した。

【００８５】このように、リフレクタ２１２の開口部の
幅ｔが導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａおよび光
学フィルム２１４の厚さｂの和よりも小さい場合、すな
わち、ｔ＜ａ＋ｂの場合であっても、リフレクタ２１２
の開口部を導光体２１３に貼り合わせられた光学フィル
ム２１４と重なるように固定することによって、導光体
２１３の出射面２１３ｂから均一な照明光を出射するこ
とができる。

【００８６】ここで、リフレクタ２１２の開口部と導光
体２１３に貼り合わせられた偏光選択透過フィルム２１
４の重なりを変化させて、照明装置から出射する照明光
の均一性を観察した結果を下記表３に示す。ここでは、
図８に示すように、リフレクタ２１２の開口部を導光体
２１３の対向面２１３ｃ側で偏光選択透過フィルム２１
４と重なるように配置した。

【００８７】

【表３】

【００８８】この表３において、○は照明光にムラが観
察されずに均一であることを示し、×は照明光にムラが
観察されることを示す。

【００８９】この表３から、リフレクタ２１２の開口部
と偏光選択透過フィルム２１４の重なりが１ｍｍ以下で
は照明装置２１０の照明光にムラが観察される。しか
し、リフレクタ２１２の開口部と偏光選択透過フィルム
２１４の重なりが２ｍｍ以上である場合には、照明装置
２１０の照明光にムラは観察されない。なお、重なり幅
が大きくなると、装置が大きくなるため、重なり幅の上
限については装置の設計や生産上の観点から決定され
る。

【００９０】この結果について、図９を参照しながら説
明する。

【００９１】上述のように、リフレクタ２１２の開口部
の幅ｔを導光体２１３の入射面２１３ａの厚さａと等し
くした場合、入射面２１３ａと偏光選択透過フィルム２
１４の端面の全域に光が入射されることはなく、照明装
置２１０からの照明光にはムラが生じる。しかし、導光
体２１３の対向面２１３ｃ側のリフレクタ２１２の開口
部を偏光選択透過フィルム２１４と重なるように固定す
ることによって、リフレクタ２１２で散乱反射された光
が偏光選択透過フィルム２１４の端面に到達し、あたか
も偏光選択透過フィルム２１４の端面に光が入射したよ
うな状態が得られる。従って、導光体２１３の入射面２
１３ａと同様に、偏光選択透過フィルム２１４の端面か
らも光が進行して照明装置２１０から均一な照明光が出
射する。

【００９２】本実施形態では、リフレクタ２１２の開口
部を、導光体２１３の対向面２１３ｃ側の部分が偏光選
択透過フィルム１１４と３ｍｍ重なるように固定した。
従って、導光体２１３の入射面１１３ａおよび偏光選択
透過フィルム１１４の端面から一様に効率良く一様に光
が導光体内に進行し、均一な照明光が出射される照明装
置２１０を実現することができた。

【００９３】このように構成された照明装置２１０を反
射型液晶表示素子２２０の前面に配置することにより、
反射型液晶表示素子２２０が外部から充分な照明光を受
けることができない環境においても、照明装置２１０の
明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画像を提
供することができる。従って、周囲環境に依存せず、常
に表示品位に優れた表示装置を実現することができる。

【００９４】なお、実施形態２では、開口部の対向面側
の部分を光学フィルムと重ならせたが、開口部の出射面
側を光学フィルムと重ならせてもよい。但し、実施形態
１および実施形態２のいずれにおいても、リフレクタの
開口部の幅ｔと、導光体の光入射端面の厚さａと、光学
フィルムの厚さｂとがｔ≧ａ＋ｂの関係を満たした上
で、リフレクタの開口部の出射面側と光学フィルムを重
ねることが装置の設計および生産の点で望ましい。ま
た、実施形態１および実施形態２のいずれにおいても、
光学フィルムを導光体の出射面側に貼り合わせているの
で、リフレクタの開口部の出射面側で光学フィルムと重
ねる方が、重なりの幅を小さくすることができるので好
ましい。リフレクタの開口部の対向面側で、導光体の出
射面側に貼り合わせられた光学フィルムと重ねる場合に
は、重なりの幅をそれよりも多く取る必要がある。

【００９５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
導光体が光源からの光を受けて面状の照明光を出射する
照明装置において、導光体に光学フィルムが貼り合わせ
られている場合でも、導光体の入射面と同様に光学フィ
ルムの端面にも光源からの光が入射するように工夫され
ているので、均一な照明光を出射する照明装置を実現す
ることができる。

【００９６】具体的には、光源の外周に沿って配置され
たリフレクタの開口部幅ｔを導光体の光入射端面の厚さ
ａおよび光学フィルムの厚さｂを合わせたもの以上にす
ることにより、リフレクタの開口部から一様に出射され
た光が導光体の端面および光学フィルムの端面の両方に
一様に入射し、導光体の出射面から均一な照明光を出射
することができる。

【００９７】また、他の本発明によれば、リフレクタの
開口部を導光体に貼り合わせられた光学フィルムと重な
るように固定することによっても、導光体の出射面から
均一な照明光を出射することができる。

【００９８】従って、本発明の照明装置を反射型液晶表
示装置の前面側に配置することにより、外部から充分な
照明光を得ることができない環境においても、照明装置
からの明るく均一な照明光を受けて良好な表示品位の画
像を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の反射型液晶表示装置の構成を示す
断面図である。

【図２】実施形態１の照明装置の一部を示す断面図であ
る。

【図３】実施形態１の照明装置について、リフレクタの
開口部と光学フィルムとの重なりを説明するための断面
図である。

【図４】導光体の周期的な凹凸と反射型液晶表示素子の
画素パターンとのなす角度について、モアレ縞が観察さ
れない範囲を示すグラフである。

【図５】実施形態１の照明装置について、導光体に形成
された凹凸を説明するための斜視図である。

【図６】実施形態２の反射型液晶表示装置の構成を示す
断面図である。

【図７】実施形態２の照明装置の一部を示す断面図であ
る。

【図８】実施形態２の照明装置について、リフレクタの
開口部と光学フィルムとの重なりを説明するための断面
図である。

【図９】実施形態２の照明装置について、光の進行状態
を説明するための断面図である。

【図１０】反射型液晶表示装置における基本的な光の偏
光状態の変化を説明するための斜視図である。

【図１１】画素配列の代表的な例を示す平面図である。

【図１２】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す断面
図である。

【図１３】照明装置において、均一な照明光が出射され
ない理由を説明するための断面図である。

【図１４】従来の照明装置において、均一な照明光が出
射されない理由を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１１０、２１０ 照明装置 １１１、２１１ 光源 １１２、２１２ リフレクタ １１３、２１３ 導光体 １１３ａ、２１３ａ 入射面 １１３ｂ、２１３ｂ 出射面 １１３ｃ、２１３ｃ 対向面 １１３ｄ、２１３ｄ 凹凸 １１３ｅ、２１３ｅ 伝搬部 １１３ｆ、２１３ｆ 凹凸 １１４、２１４ 偏光選択透過フィルム １１４ａ、２１４ａ 偏光板 １１４ｂ、２１４ｂ λ／２板 １１４ｃ、２１４ｃ λ／４板 １２０、２２０ 反射型液晶表示素子 １２１ａ、１２１ｂ、２２１ａ、２２１ｂ ガラス板 １２２、２２２ 液晶層 １２３、２２３ 反射電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海老 毅 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA11X FA14X FA14Y FA23X FA37X FA41X FD01 FD06 LA18 5G435 AA01 BB12 BB16 CC12 DD13 EE22 FF05 FF08 FF11 GG11 GG24 LL07 LL08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、 該光源からの光を端面から入射して該端面にほぼ垂直な
   第１の広面から出射させる導光体と、 該導光体の第１の広面およびそれに対向する対向面のう
   ちの少なくとも一方に貼り合わせられた光学フィルム
   と、 該光源の外周に沿って配置され、該導光体の光入射端面
   に対して開口部を有するリフレクタとを備え、 該リフレクタの開口部の幅ｔと、該導光体の光入射端面
   の厚さａと、該光学フィルムの厚さｂとが ｔ≧ａ＋ｂ の関係を満たす照明装置。
2. 【請求項２】 光源と、 該光源からの光を端面から入射して該端面にほぼ垂直な
   第１の広面から出射させる導光体と、 該導光体の第１の広面およびそれに対向する第２の広面
   のうちの少なくとも一方に貼り合わせられた光学フィル
   ムと、 該光源の外周に沿って配置され、該導光体の光入射端面
   に対して開口部を有するリフレクタとを備え、 該リフレクタの開口部が、該光学フィルムと重なるよう
   に固定されている照明装置。
3. 【請求項３】 前記光学フィルムが導光体の表面反射を
   防止する反射防止フィルムである請求項１または請求項
   ２に記載の照明装置。
4. 【請求項４】 前記光学フィルムが偏光板とλ／４板と
   の組み合わせからなるか、または偏光板とλ／２板とλ
   ／４板との組み合わせからなる請求項１または請求項２
   に記載の照明装置。
5. 【請求項５】 前記導光体の第２の広面に、前記光源か
   ら入射端面を介して導光体内部に入射した光を伝搬する
   伝搬部と、光を第１の広面に向けて反射する反射部とか
   ら構成される凹凸を備え、前記光学フィルムが該第１の
   広面に貼り合わせられている請求項１乃至請求項４のい
   ずれかに記載の照明装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の照明装置と、 該照明装置の背面側に配置され、該照明装置から出射さ
   れる光を受けて、画素毎に反射率を制御して前面側に反
   射させる反射型液晶表示素子とを備えている反射型液晶
   表示装置。