JP2001060063A - 反射型液晶表示装置および携帯電子機器 - Google Patents
反射型液晶表示装置および携帯電子機器Info
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Abstract
わずに導光体や光学フィルムの周辺端面からの光漏れを防い
で表示品位を向上させる。 【解決手段】 筐体104の開口部104a端面とフロントライト110
の導光体102端面の距離を光源101側で式(1)、光源が無
い側で式(2)、開口部端面と光学フィルム105端面の距離を光
源側で式(3)、光源が無い側で式(4)の範囲とする。 【数1】 (iは開口部から導光体、kは開口部から光学フィルムまでの
各部分、n+1とmは導光体、m+1は光学フィルム、tは厚み、nは屈
折率、θは光入射角度、n1=1.00、θ1=80°、ni×sinθ i=n
i+1×sinθi+1、nk×sinθk=nk+1×sinθk+1)
Description
やOA機器等の画像表示に用いられる反射型液晶表示装
置およびその反射型液晶表示装置を備えた携帯電子機器
に関し、特に、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フロントライトを備え、携帯情報
端末やモバイルコンピュータ等に好適な反射型液晶表示
装置および携帯電子機器に関する。
光量を調節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、周囲光を利用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。
セルの背面に面光源(バックライト)として蛍光管やE
L等の発光源が配置される。一方、反射型液晶表示装置
は、周囲光を利用して表示を行うためにバックライトを
必要とせず、軽量、薄型および低消費電力という特徴を
有している。さらに、表示装置に直接日光が当たるよう
な非常に明るい環境下においては、透過型液晶表示装置
では画像の視認性が著しく低下するのに対して、反射型
液晶表示装置ではより鮮明に画像の視認が可能であると
いう利点を有している。このため、近年では、反射型液
晶表示装置の需要が益々高まっており、携帯情報端末や
モバイルコンピュータ等の携帯電子機器に適用される傾
向がある。
ては、周囲光を表示に利用するため、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。特に、画像の
カラー化のためにカラーフィルターを設けた反射型液晶
表示装置や、偏光板を設けた反射型液晶表示装置では、
これが大きな問題となっている。
備えて、フロントライトと称される照明装置を用いて反
射型液晶セル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。
X.PAL Vol.40(Sony Semicon
ductor News p.26〜p.27)に記載
されているようなものが挙げられる。この従来技術で
は、光源からの入射光を面状発光状態に変換するための
導光体を備え、導光体の出射面側に偏光板とλ/4板と
を組み合わせた光学フィルムを配置したフロントライト
が開示されている。
従来技術は、以下のような問題点を有していた。
を保護するためにその周囲に筐体(保護部材)が設けら
れており、その筐体には表示画面を観察するための開口
部が設けられている。例えば、反射型液晶表示装置で
は、反射型液晶表示素子に形成された複数の画素で構成
される表示領域のサイズよりも大きいサイズの開口部が
設けられている。
(画素形成領域)に画素欠けが発生しないように設計さ
れる。なお、画素欠けとは、図11に示すように、観察
者400が斜め方向から開口部401aを通して表示領
域402を観察した場合に、筐体401の厚さによって
開口部401aと表示領域402とが重なって表示領域
の一部が見えなくなる状態を言う。通常、筐体の開口部
は、その取り付け誤差も考慮して、表示領域のサイズに
対して周辺が1mm程度大きなサイズになるように配置
される。
ライト(照明部)を備えた反射型液晶表示装置の場合、
フロントライトを構成する導光体の観察者側(前面側)
に筐体が配置されると共に、その筐体に画像を観察する
ための開口部が設けられる。
フロントライトの導光体のサイズが小さい場合、フロン
トライト点灯時に導光体の周辺端面から出射光が光漏れ
として観察され、表示品位が著しく損なわれる。
側)に光学フィルムを配置した場合、特に、導光体と光
学フィルムとの間に粘着層が介在する場合には、導光体
の端面と光学フィルムの周辺端面、および粘着層と導光
体の界面から光漏れが発生し、表示品位がさらに低下す
る。
l.40(Sony Semiconductor N
ews p.26〜p.27)に記載されているフロン
トライトでは、これらの問題に対する解決方法は何等開
示されていない。
ためになされたものであり、携帯性を損なうことなく、
導光体の周辺端面や光学フィルムの周辺端面からの光漏
れを防いで表示品位を向上させることができる反射型液
晶表示装置および携帯電子機器を提供することを目的と
する。
装置は、入射光を画素毎に制御して反射させる反射型液
晶表示素子と、該反射型液晶表示素子の前面側に配置さ
れ、光源および該光源からの光を端面から入射して該反
射型液晶表示素子側の広面から出射する導光体を有する
フロントライトと、該フロントライトの前面側に該反射
型液晶表示素子の画像を観察するための開口部を有する
保護部材とを備え、少なくとも該光源が配置されていな
い側面における該開口部の端面と該導光体の端面との距
離X1が、
体までの屈折率が異なる部分であって、iは部分i+1
の前面に配置された部分であり、nは導光体の前面に配
置された部位であり、n+1は導光体であり、ti+1は
各部分の厚みであり、niおよびni+1は各部分の屈折率
であり、θiは部分iにおいて入射光と画面法線方向と
のなす角度であり、開口部の空気層であるi=1におい
てn1=1.00であり、θ1=80゜である。さらに、
ni×sinθi=ni+1×sinθi+1の関係を有す
る。)の範囲になるように該保護部材が該導光体の端部
を覆っており、そのことにより上記目的が達成される。
面における前記開口部の端面と前記導光体の端面との距
離X1が、
体までの屈折率が異なる部分であって、jは部分j+1
の前面に配置された部分であり、tj+1は各部分の厚み
であり、njおよびnj+1は各部分の屈折率であり、θj
は部分jにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度で
あり、開口部の空気層であるj=1においてn1=1.
00であり、θ1=3゜である。さらに、nj×sinθ
j=nj+1×sinθj+ 1の関係を有する。)の範囲にな
るように該保護部材が該導光体の端部を覆っているのが
好ましい。
面における前記開口部の端面と前記導光体の端面との距
離X1が、
体までの屈折率が異なる部分であって、jは部分j+1
の前面に配置された部分であり、tj+1は各部分の厚み
であり、njおよびnj+1は各部分の屈折率であり、θj
は部分jにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度で
あり、開口部の空気層であるj=1においてn1=1.
00であり、θ1は必要とされる視角範囲である。さら
に、nj×sinθj=nj+1×sinθj+1の関係を有す
る。)の範囲になるように該保護部材が該導光体の端部
を覆っているのが好ましい。
における前記開口部の端面と前記導光体の端面との距離
X2が、
体の端部を覆っているのが好ましい。
画素毎に制御して反射させる反射型液晶表示素子と、該
反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および該
光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素子
側の広面から出射する導光体を有し、該導光体の該反射
型液晶表示素子側の広面に光学フィルムが配置されたフ
ロントライトと、該フロントライトの前面側に該反射型
液晶表示素子の画像を観察するための開口部を有する保
護部材とを備え、少なくとも該光源が配置されていない
側面における該開口部の端面と該光学フィルムの端面と
の距離X3が、
フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、kは部分
k+1の前面に配置された部分であり、m−1は導光体
の前面に配置された部位であり、mは光学フィルムの前
面に配置された導光体であり、m+1は光学フィルムで
あり、tk+1は各部分の厚みであり、nkおよびnk+1は
各部分の屈折率であり、θkは部分kにおいて入射光と
画面法線方向とのなす角度であり、開口部の空気層であ
るk=1においてn1=1.00であり、θ1=80゜で
ある。さらに、nk×sinθk=nk+1×sinθk+1の
関係を有する。)の範囲になるように前記保護部材が該
光学フィルムの端部を覆っており、そのことにより上記
目的が達成される。
面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面
との距離X3が、
フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、hは部分
h+1の前面に配置された部分であり、th+1は各部分
の厚みであり、nhおよびnh+1は各部分の屈折率であ
り、θhは部分hにおいて入射光と画面法線方向とのな
す角度であり、開口部の空気層であるh=1においてn
1=1.00であり、θ1=3゜である。さらに、nh×
sinθh=nh+1×sinθh+1の関係を有する。)の
範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端部
を覆っているのが好ましい。
面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面
との距離X3が、
フィルムまでの屈折率が異なる部分であって、hは部分
h+1の前面に配置された部分であり、th+1は各部分
の厚みであり、nhおよびnh+1は各部分の屈折率であ
り、θhは部分hにおいて入射光と画面法線方向とのな
す角度であり、開口部の空気層であるh=1においてn
1=1.00であり、θ1は必要とされる視角範囲であ
る。さらに、nh×sinθh=nh+1×sinθh+1の関
係を有する。)の範囲になるように前記保護部材が該光
学フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面と
の距離X4が、
フィルムの端部を覆っているのが好ましい。
のが好ましい。
組み合わせからなるのが好ましい。
/4板との組み合わせからなるのが好ましい。
液晶表示装置を備えており、そのことにより上記目的が
達成される。
ための保護部材(筐体)には、フロントライトの前面側
に、画像を観察するための開口部が表示領域に画素欠け
が生じないように設けられる。この開口部のサイズより
も導光体のサイズが小さい場合には導光体の周辺端面か
ら光漏れが生じて表示品位が著しく低下する。そこで、
本発明にあっては、少なくとも光源が配置されていない
側面において、開口部の端面と導光体の端面との距離X
1を0≦X1にして導光体の端部が筐体で覆われるよう
にする。液晶表示素子の表示領域が小さい場合には、開
口部端面と導光体端面とはほぼ一直線上に観察され、開
口部の端面に対して導光体端面が外側に配置されていれ
ば、すなわち0≦X1であれば、導光体端面から生じる
光漏れを防止することができるからである。
一般に、液晶表示素子の視角依存性によって斜め方向か
ら表示部を観察した場合に、本来黒色で表示されるべき
画像が白っぽく見えたり、階調が反転することにより、
コントラストが低下したり、コントラストの反転が生じ
たりして、観察者が表示画像を正確に読み取れない状態
を除いた観察範囲のことを言う。通常の液晶表示素子に
おいては、左右上下共に約±80゜程度の視角範囲を有
している。よって、視角範囲(80゜以上)の上限とし
ては80゜を考慮すればよく、それ以上に導光体を大き
くする必要はない。さらに、導光体を大きくすること
は、電子機器の大型化を招き、携帯性を損なうおそれが
ある。そこで、本発明にあっては、少なくとも光源が配
置されていない側面における開口部の端面と導光体の端
面との距離X1が、
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)の範
囲になるように導光体の端部を筐体で覆う。これによ
り、小型画面のように比較的視角範囲を必要としない場
合には視角範囲の下限である0゜から、大型化された画
面のように広い視角範囲を必要とする場合には視角範囲
の上限である80゜まで、携帯性を損なわずに導光体端
面からの光漏れや不要な反射光を防ぐことができ、小型
で携帯性に優れ、低消費電力な電子情報機器に用いるの
に適した反射型液晶表示装置が得られる。
には、観察者が画面を観察した場合に、観察可能な領域
を考慮すればよい。例えば、2型サイズの液晶表示素子
を、観察者が通常の使用範囲である300mmの位置か
ら観察した場合、図8に示すように、パネル800の長
辺側では有効表示エリア(画素形成領域)から3.87
゜(約4゜)の角度に相当する領域まで観察され、短辺
側では2.91゜(約3゜)の角度に相当する領域まで
観察される。
配置した場合、その端面を見込み角に相当する領域以上
の位置に配置することにより、導光体端面からの光漏れ
が観察者に到達するのを防止することができる。よっ
て、例えば2型サイズの液晶表示素子の場合には、見込
み角が約3゜に相当する領域以上に導光体を延長するこ
とにより、正面方向での光漏れを防ぐことができる。よ
り好ましくは、見込み角が約4゜に相当する領域の長さ
を考慮する。なお、画面サイズが2型以上に大きくなっ
た場合、画面に対する見込み角は大きくなり、これに相
当する長さも長くなるが、液晶表示素子の視角特性を考
慮して、視角範囲80゜以下に相当する長さとするのが
好ましい。よって、本発明にあっては、少なくとも光源
が配置されていない側面における開口部の端面と導光体
の端面との距離X1が、
いてn1=1.00であり、θ1=3゜である。)の範囲
になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
これにより、小型サイズの液晶表示素子にフロントライ
トを使用した場合にも光漏れを防止して表示品位の向上
を図ることができる。
角範囲に応じて、少なくとも光源が配置されていない側
面における開口部の端面と導光体の端面との距離X1
が、
いてn1=1.00であり、θ1は必要とされる視角範囲
である。)の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆
うのが好ましい。これにより、各液晶表示素子の視角特
性に応じて、光漏れを防止して表示品位の向上を図るこ
とができる。
源が配置されていない側面に比べて光源からの光の強度
が強く、光源から直接入射して反射される光を防止する
必要がある。
907の観察者側に入出力機器であるタッチパネル90
8を配置した構成例を考えると、光源909が配置され
た端面では、視角θ1方向から入射した光(i=1番目
の空気層901から入射した光)は、PETフィルム9
02、透明電極903、空気層904、透明電極905
およびガラス基板906の各層に入射して屈折され、順
次スネルの法則に応じてn+1番目(ここでは7番目)
に配置された導光体907の下面まで到達するまでに距
離X1が必要である。筐体900の開口部端面と導光体
の端面との距離X2には、この距離X1に加えて、光源
909から直接発した光が導光体907の下面で反射さ
れる距離αに相当する分を余分に考慮する必要がある。
なお、図9(a)の部分拡大図である図9(b)に示す
ように、導光体907の下面では光が反射すると考えら
れるため、距離αは、角度θ7、導光体の厚さおよび導
光体の屈折率に相当する距離を考慮すれば良い。よっ
て、本発明にあっては、少なくとも光源が配置されてい
る側面では、開口部の端面と導光体の端面との距離X2
が、
覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である
0゜から視角範囲の上限である80゜まで、携帯性を損
なわずに導光体端面からの光漏れや光源から直接入射さ
れる反射光を防止することができる。
上述したようにパネルの見込み角(例えば2型サイズの
液晶表示素子の場合には短辺側で約3゜、長辺側で約4
゜)に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と導
光体の端面の距離を設定するのが好ましい。
学フィルムを配置した場合には、光学フィルムの周辺端
面で光漏れが発生する。よって、少なくとも光源が配置
されていない側面における開口部の端面と光学フィルム
の端面との距離X3が、
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)の範
囲になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うのが好
ましい。
向から観察した場合の長さを考慮して、少なくとも光源
が配置されていない側面における開口部の端面と光学フ
ィルムの端面との距離X3が、
いてn1=1.00であり、θ1=3゜である。)の範囲
になるように導光体の端部を筐体で覆うのが好ましい。
さらに、各液晶表示素子に必要とされる視角範囲に応じ
て、少なくとも光源が配置されていない側面における開
口部の端面と光学フィルムの端面との距離X3が、
いてn1=1.00であり、θ1は必要とされる視角範囲
である。)の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆
うのが好ましい。
置した場合についても、光源が配置されている側面で
は、光源が配置されていない側面に比べて光源からの光
の強度が強い。
8の観察者側に入出力機器であるタッチパネル1010
を配置した構成例を考えると、光源1011が配置され
た端面では、視角θ1方向から入射した光(k=1番目
の空気層1001から入射した光)は、PETフィルム
1002、透明電極1003、空気層1004、透明電
極1005、ガラス基板1006および導光体1007
の各層に入射して屈折され、順次スネルの法則に応じて
m+1番目(ここでは8番目)に配置された光学フィル
ム1008の下面まで到達するまでに距離X3が必要で
ある。筐体1000の開口部端面と光学フィルムの端面
との距離X4には、この距離X3に加えて、光源101
1から直接発した光が光学フィルム1008の下面で反
射される距離βに相当する分を余分に考慮する必要があ
る。この場合にも、図10(a)の部分拡大図である図
10(b)に示すように、光学フィルム1008の下面
では光が反射すると考えられるため、距離βは、角度θ
7、角度θ8、導光体と光学フィルムの厚さ、導光体と
光学フィルムの屈折率に相当する距離を考慮すれば良
い。よって、本発明にあっては、少なくとも光源が配置
されている側面では、開口部の端面と光学フィルムの端
面との距離X4が、
覆うのが好ましい。これにより、視角範囲の下限である
0゜から視角範囲の上限である80゜まで、光学フィル
ムの厚さ方向で生じる反射光や光学フィルムによる位相
の補償が不十分であるために生じるフィルム周辺での反
射光を防止することができる。
上述したようにパネルの見込み角(例えば2型サイズの
液晶表示素子の場合には短辺側で約3゜、長辺側で約4
゜)に相当する長さを考慮して筐体の開口部の端面と光
学フィルムの端面の距離を設定するのが好ましい。
するものを用いれば、光源からの光と導光体出射面(反
射型液晶表示素子側の広面)での反射光との干渉を防ぐ
ことができる。
とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ/4板と反射
型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反射光を
カットしてコントラスト低下を防ぐことができる。
λ/2板とλ/4板とを組み合わせたフィルムを用いれ
ば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光
状態を維持することができ、λ/4板と反射型液晶表示
素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をより一層防
ぐことができる。
て、図面を参照しながら説明する。
装置100の構成を示す断面図であり、図1(b)はそ
の平面図である。
液晶表示素子106の前面側(観察者側)にフロントラ
イト110が配置されている。
れを覆うように設けられた拡散反射シート103、光源
101からの光を端面102a(入射面)から入射して
広面(出射面)102bから出射する導光体102、お
よび導光体102の背面側に設けられた光学フィルム1
05を備えている。
うに、観察者側から偏光板105a、λ/2板105
b、λ/4板105cによって構成され、その総厚みは
0.45mmであり、その屈折率は約1.50である。
導光体102をポリメチルメタクリレート(屈折率n=
1.49)を用いて射出成形により作製し、厚さ1mm
の平行平板形状とした。この導光体102の出射面10
2bと対向する対向面102cには、伝搬部102dと
反射部102eが繰り返し形成されたプリズム状の周期
構造102fを形成した。周期構造102fのピッチP
を0.39mm、伝搬部102dの幅P1を0.38m
m、反射部102eの幅P2を0.1mmとし、反射部
102eの傾斜角度を約45゜とすることにより、光源
101からの入射光を面状の出射光に変換して反射型液
晶表示素子に照射できるようにした。
ように、ガラス基板106a上にカラーフィルタ107
と透明電極108aが形成された対向基板と、ガラス基
板106b上に複数のTFT(薄膜トランジスタ)素子
(図示せず)と反射電極108bが形成されたTFT基
板との間に液晶層109が挟持されている。
示すように、反射型液晶表示素子106とフロントライ
ト110の周囲を覆うように筐体104が設けられてお
り、筐体104にはフロントライト110の前面側に画
像を観察するための開口部104aが設けられている。
なお、図1(b)において、X1は光源101が配置さ
れていない側面における開口部104aの端面と導光体
102の端面との距離を示し、X2は光源101が配置
されている側面における開口部104aの端面と導光体
102の端面との距離を示し、X3は光源101が配置
されていない側面における開口部104aの端面と光学
フィルム105の端面との距離を示し、X4は光源10
1が配置されている側面における開口部104aの端面
と光学フィルム105の端面との距離を示す。
6として表示領域116が縦59.4mm×横79.2
mmである3.9型の反射型液晶表示素子を用いた。ま
た、筐体104の開口部104aのサイズは、縦61.
4mm×横81.2mmとして、表示領域の画素欠けが
発生しないように、表示領域よりも周辺を1mm大きく
配置した。さらに、後述する導光体端面からの光漏れを
防止するために、導光体102の外形サイズを縦64.
7mm×横83.8mmとし、光学フィルム105のサ
イズは縦63.7mm×横82.8mmとした。
おける光漏れの防止について説明する。
面における導光体202の端面202a、筐体204の
開口部端面204aおよび光学フィルム205の端面2
05aの配置関係を示し、図4(b)は、光源201が
配置された側面における導光体202の端面202b、
筐体204の開口部端面204bおよび光学フィルム2
05の端面205bの配置関係を示す。なお、この図4
において、206は反射型液晶表示素子である。
0が表示領域端部を角度θ1=40゜の方向から観察し
た場合、導光体202の屈折率nd=1.49、導光体
厚みtd=1.00mmを考慮すると、 1.00(空気の屈折率)×sinθ1=nd×sin
θ2 であるので、観察者200は開口部端面204aから X=td/(tan(90゜−θ2)) =td/(tan(90゜−sin-1(sin40゜/nd))) =0.48mm だけ外側の位置を観察することになる。
=1.50および光学フィルム厚みtk=0.45mm
を考慮すると、 nd×sinθ2=nk×sinθ3 であるので観察者200は開口部端面204aから X’=X+tk/(tan(90゜−θ3)) =0.70mm だけ外側の位置を観察することになる。
トライトでは、開口部端面204aと導光体202の端
面202aとの距離X1が0.48mmよりも小さい
と、開口部端面204aに距離Xから表示に関与しない
光が反射し、観察者がこの反射光を観察することになる
ので表示品位が低下する。
イトでは、開口部端面204aと光学フィルム205の
端面205aとの距離X3が0.70mmよりも小さい
と、開口部端面204aに距離X’から表示に関与しな
い光が反射し、観察者がこの反射光を観察することにな
るので表示品位が低下する。
4aと光学フィルム205の端面205aとの距離X3
を上記距離X’以上の0.8mmとすることにより、光
学フィルム205の端面205aでの不要反射光を防い
で表示品位を向上することができた。
された側面では、光源201からの光の強度が他の端面
に対して強いので、開口部端面204bと光学フィルム
205の端面205bとの距離X4が上記距離X’に導
光体202と光学フィルム205での反射分に相当する
距離(上述の図10(a)および図10(b)に示した
β)を考慮した距離以上になるように、光学フィルム2
05の端面202bを配置するのが好ましい。
4bと光学フィルム205の端面205bとの距離X4
を1.50mmとすることにより、光学フィルム205
の端面205bでの不要反射光を防いで表示品位を向上
することができた。
ていない側面では、開口部端面204aと導光体202
の端面202aとの距離X1”を1.30mmとし、図
4(b)に示す光源201が配置された側面では、開口
部端面204bと導光体202の端面202bとの距離
X2”を2.0mmとした。これにより、情報電子機器
の携帯性を損なわずに導光体202の端面202a、2
02bからの光漏れや光源から直接入射して反射される
光を防止することができる。
にしても、距離X2”と距離X4を同じ長さにしても、
各々が上記距離X’やX’に導光体202と光学フィル
ム205での反射分に相当する距離βを考慮した距離以
上であれば光学的には問題は生じない。その理由は、光
漏れを防止するための距離としては最下面に配置された
導光体の端面または光学フィルムの端面までの距離を考
慮すればよいからである。但し、光学フィルムを貼り付
ける場合には、その貼り付け精度等を考慮すると、導光
体よりも光学フィルムが大きいと周辺でフィルム剥がれ
等の問題が発生することがある。本実施形態では、光学
フィルムを粘着層を介して導光体の出射面に配置してい
るので、光学フィルムの周辺剥離を防止するために光学
フィルムのサイズを導光体のサイズよりも小さくしてい
るのである。ここで、フィルムの貼り合わせ精度は基準
位置に対して約±0.5mmであり、導光体の成型精度
を考慮しても、導光体のサイズはフィルム端面から高々
数mm程度大きくなるに過ぎない。この程度であれば、
液晶パネル端部の実装領域内に十分収まるので、表示装
置全体としての携帯性を損なうことはない。
学フィルムを配置した場合の一例であり、導光体の下面
に光学フィルムを配置しない構成のフロントライトで
は、光源が配置されていない側面で距離X1が距離X以
上になるようにフロントライトを配置すればよい。一
方、光源が配置された側面では距離X2が距離Xと導光
体202での反射分を考慮した距離(図9(a)および
図9(b)に示したα)以上になるようにフロントライ
トを配置すればよい。
光学フィルムを用いた場合に得られる光の偏光状態の変
化について説明する。
置される光学フィルムは、観察者側から順に偏光板30
1およびλ/4板302の順に配置される。このとき、
λ/4板302の遅相軸(または進相軸)は偏光板30
1の透過軸(または吸収軸)に対して45゜の角度を成
すように配置される。
した光または周囲からの外光が入射した場合、入射光3
00aは偏光板301を通過する過程で偏光状態が一様
な直線偏光300bとなってλ/4板302に入射し、
円偏光300cに変換される。
入射して変調されることで画像が表示されるが、同時
に、液晶表示素子の観察者側に配置された対向ガラス基
板303の表面で約4%程度の反射光が生じる。この反
射光300dは画像表示には寄与しない不要な光であ
り、表示のコントラストを低下させる原因となる。
の配置によって、対向ガラス基板303の表面で反射し
た円偏光300dは、その位相が180゜変調された円
偏光となり、λ/4板302によって円偏光300dが
偏光板301の透過軸と直交する直線偏光300eに変
換される。この結果、不要な反射光が偏光板301によ
ってカットされ、コントラスト低下の無い反射型液晶表
示装置が得られる。
板との間にλ/2板を配置した光学フィルムでは、光の
各波長に対する位相遅れの交差を補償することができる
ので、円偏光状態を維持することができ、不要光の発生
を防止する効果をより高くすることができる。
する光学フィルム端面からの光漏れ、すなわち、光学フ
ィルムの厚さ方向で発生する反射光や位相の補償が不十
分であるために発生する光学フィルム周辺での反射光
は、開口部端面と光学フィルム端面との距離X3、X4
を上記範囲に設定することで防止することができる。
が3.9インチの反射型液晶表示素子を用い、その視角
範囲として40゜までを考慮して、筐体の開口部端面と
導光体端面との距離X1およびX2、開口部端面と光学
フィルム端面との距離X3およびX4を設定したが、本
実施形態の値に限定される訳ではなく、光学フィルムが
配置されていないフロントライトでは距離X1が
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)距離
X2が
フィルムを配置したフロントライトでは距離X3が
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)距離
X4が
必要な場合には80゜を上限に設定すればよく、画面サ
イズが小型である場合には視角範囲0゜以上の値であれ
ば不要な光漏れを防止することができる。
い距離X1、X2、X3およびX4の最小値の関係を示
す。なお、距離X1およびX2は導光体の出射面に光学
フィルムを配置しない構成のフロントライトを示し、距
離X3およびX4は導光体の出射面に光学フィルムを配
置した構成のフロントライトを示す。
範囲に応じて、上記表1に示した数値以上に距離X1、
X2、X3およびX4を設定すればよい。
チパネル等の入出力機器や他の部材、空気層や接着層等
がある場合には、それらの厚みや屈折率をも考慮して導
光体の端面や光学フィルムの端面を配置することができ
る。
力機器であるタッチパネルを配置した構成例を示す。タ
ッチパネル608は、一般に、観察者側からPETフィ
ルム602、透明電極603、空気層604、透明電極
605、ガラス基板606により構成されている。そし
て、空気層604の両側に配置された透明電極603、
605の接触状態および非接触状態における電気抵抗ま
たは電気容量の変化を電気信号に変換する入出力機器で
ある。この図6において、600は筐体であり、601
はタッチパネル608の前面側の空気層であり、607
は導光体である。
した光(i=1番目の空気層601から入射した光)
は、i=2番目のPETフィルム602により屈折さ
れ、その下層に配置されたi=3番目の透明電極603
に入射して屈折される。さらに、順次スネルの法則に応
じて入射して屈折され、i=n+1番目(ここでは7番
目)に配置された導光体607の端面(距離X1の位
置)まで到達する。このため、導光体607の端面に発
生する漏れ光は、視角θ1方向に到達することになる。
の前面(観察者側)にタッチパネル等の入出力機器や保
護板等の部材を設けた場合には、各層の厚みや屈折率を
考慮して、筐体の開口部端面から導光体の端面までの距
離X1を決定する必要がある。
置した場合には、m+1番目に配置された光学フィルム
を考慮する。
力機器であるタッチパネルを配置し、導光体の下面に光
学フィルムを配置した構成例を示す。タッチパネル71
0は、観察者側からPETフィルム702、透明電極7
03、空気層704、透明電極705、ガラス基板70
6により構成されている。この図7において、700は
筐体であり、701はタッチパネル710の前面側の空
気層であり、707は導光体であり、708は光学フィ
ルムである。
した光(k=1番目の空気層701から入射した光)
は、PETフィルム702〜導光体707に順次スネル
の法則に応じて入射して屈折され、さらに、k=m+1
番目(ここでは8番目)に配置された光学フィルム70
8の端面(距離X3の位置)まで到達する。このため、
光学フィルム708の端面に発生する漏れ光は、視角θ
1方向に到達することになる。
置した場合には、m+1番目に配置された光学フィルム
を考慮して筐体の開口部端面から導光体の端面までの距
離X3を決定する必要がある。
筐体の開口部端面から導光体の端面までの距離X2およ
びX4についても同様である。
る透明電極603、605や空気層604が非常に薄い
場合、例えば光学的に干渉膜厚程度である場合には、こ
れらの層の屈折率や厚みは無視することもできる。
わけではなく、導光体や光学フィルムの厚さ、屈折率が
変化すれば、これらに従って適宜選択する必要がある。
さらに、導光体の観察者側またはパネル側に入出力機器
(タッチパネル等)や保護板等を配置する場合には、こ
れらの厚さや屈折率を考慮して導光体や光学フィルムの
端面から筐体の開口部端面までの距離を決定する必要が
ある。
サイズが大きくなったり、その縦横比が大きくなったり
すると、見込み角が長辺方向と短辺方向とで異なること
も考えられる。このような場合には、上述した筐体の開
口部端面から導光体の端面または筐体の開口部端面から
光学フィルムの端面までの距離を、長辺方向と短辺方向
とで異ならせて設定してもよい。
偏光板とλ/2板とλ/4板とを組み合わせたものを用
いたが、これに限定される訳ではなく、偏光板とλ/4
板とを組み合わせたものを用いてもよい。この場合に
も、液晶表示素子の対向ガラス表面で反射される不要な
反射光を偏光板とλ/4板によりカットしてコントラス
トを改善することができる。
ルムを用いてもよい。例えば、TAC(トリアセチルセ
ルロース)フィルム上に誘電体薄膜を交互に形成し、薄
膜の干渉作用によって反射エネルギーを低下させた反射
防止フィルムを用いることができる。より具体的には、
TACフィルム上に第1層としてMgF2(屈折率nm
=1.38、厚さ100nm)、第2層としてCeF3
(屈折率nc=2.30、厚さ120nm)、第3層と
してTiO2(屈折率nti=1.63、厚さ120n
m)、第4層としてMgF2(屈折率nm=1.38、
厚さ100nm)を真空蒸着法によって形成することに
より広帯域な波長で反射防止フィルムを作製することが
できる。この反射防止フィルムの厚さは0.11mmで
屈折率は1.50である。
ものに限られず、ポリメチルメタクリレート等のアクリ
ル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等
に代表される透明樹脂やガラス等を適宜用いて、射出成
形等の加工法によって成形して作製することができる。
期構造はプリズム状としたが、台形状やレンチキュラー
形状、球状等の他の凹凸形状であってもよい。
少なくとも光源が配置されていない側面において、液晶
表示素子を保護する保護部材(筐体)の開口部の端面と
導光体の端面との距離X1が、
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)の範
囲、好ましくは
いてn1=1.00であり、θ1=3゜である。)の範囲
になるように導光体の端部を筐体で覆うことにより、視
角範囲の下限である0゜から視角範囲の上限である80
゜まで、導光体の端面からの光漏れを防止することがで
きる。よって、携帯性を損なうことなく、表示品位に優
れた反射型液晶表示装置が得られる。
れる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部
材(筐体)の開口部の端面と導光体の端面との距離X1
が、
いてn1=1.00であり、θ1は必要される視角範囲で
ある。)の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆う
のが好ましい。
筐体の開口部の端面と導光体の端面との距離X2が、
覆うことにより、視角範囲の下限である0゜から視角範
囲の上限である80゜まで、導光体の端面からの光漏れ
を防止すると共に、光源から直接入射される反射光を防
止することができる。よって、携帯性を損なうことな
く、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
広面に光学フィルムを配置した場合には、少なくとも光
源が配置されていない側面において、筐体の開口部の端
面と光学フィルムの端面との距離X3が、
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。)の範
囲、好ましくは
いてn1=1.00であり、θ1=3゜である。)の範囲
になるように光学フィルムの端面を筐体で覆うことによ
り、視角範囲の下限である0゜から視角範囲の上限であ
る80゜まで、光学フィルムの厚さ方向で生じる反射光
や光学フィルムによる位相の補償が不十分であるために
生じるフィルム周辺での反射光を防止することができ
る。よって、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得
られる。
れる視角範囲に応じて、液晶表示素子を保護する保護部
材(筐体)の開口部の端面と光学フィルムの端面との距
離X3が、
いてn1=1.00であり、θ1は必要とされる視角範囲
である。)の範囲になるように導光体の端部を筐体で覆
うのが好ましい。
筐体の開口部の端面と光学フィルムの端面との距離X4
が、
覆うことにより、視角範囲の下限である0゜から視角範
囲の上限である80゜まで、光学フィルムの端面からの
光漏れを防止すると共に、光源から直接入射される反射
光を防止することができる。よって、表示品位に優れた
反射型液晶表示装置が得られる。
を用いれば、光源からの光と導光体出射面での反射光と
の干渉を防ぐと共に、光学フィルムの端面での光漏れを
防止することができるので、表示品位に優れた反射型液
晶表示装置が得られる。
/4板とを組み合わせたフィルムを用いれば、λ/4板
と反射型液晶表示素子の対向ガラス基板表面での不要反
射光をカットしてコントラスト低下を防ぐと共に、光学
フィルムの端面での光漏れを防止することができるの
で、表示品位に優れた反射型液晶表示装置が得られる。
λ/2板とλ/4板とを組み合わせたフィルムを用いれ
ば、光の波長に対する位相遅れの交差を補償して円偏光
状態を維持することができ、λ/4板と反射型液晶表示
素子の対向ガラス基板表面での不要反射光をカットして
コントラスト低下を防ぐと共に、光学フィルムの端面で
の光漏れを防止することができるので、表示品位に優れ
た反射型液晶表示装置が得られる。
を損なわない本発明の反射型液晶表示装置を用いること
により、小型で携帯性に優れ、低消費電力の電子情報機
器を提供することができる。
表示装置の概略構成を示す断面図であり、(b)はその
平面図である。
るフロントライトの概略構成を示す斜視図であり、
(b)はその○で囲んだ部分を示す拡大図である。
液晶表示素子の概略構成を示す断面図である。
導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面
の配置関係を示す断面図であり、(b)は光源が配置さ
れた側面における導光体端面、筐体の開口部端面および
光学フィルム端面の配置関係を示す断面図である。
ムに入射した光の状態変化を説明するための斜視図であ
る。
成例において、光源が配置されていない側面における導
光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断面
図である。
成例において、光源が配置されていない側面における導
光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端面の
配置関係を示す断面図である。
パネルとの見込み角度を説明するための斜視図である。
置した構成例において、光源が配置された側面における
導光体端面および筐体の開口部端面の配置関係を示す断
面図であり、(b)は(a)の部分拡大図である。
配置した構成例において、光源が配置された側面におけ
る導光体端面、筐体の開口部端面および光学フィルム端
面の配置関係を示す断面図であり、(b)は(a)の部
分拡大図である。
面図であり、(b)はその断面図である。
導光体 102a 導光体入射面 102b 導光体出射面 102c 導光体の出射面と対向する対向面 102d 導光体のプリズム状周期構造における伝搬部 102e 導光体のプリズム状周期構造における反射部 102f 導光体のプリズム状周期構造 103 拡散反射シート 104、204、600、700、900、1000
筐体 104a 筐体開口部 105、205、708、1008 光学フィルム 105a、301 偏光板 105b λ/2板 105c、302 λ/4板 106 反射型液晶表示素子 106a、106b ガラス基板 107 カラーフィルタ 108a 透明電極 108b 反射電極 109 液晶層 110 フロントライト 116 表示領域 200 観察者 202a、202b 導光体端面 204a、204b 筐体の開口部端面 205a、205b 光学フィルム端面 300a 入射光 300b、300e 直線偏光 300c 円偏光 300d 反射光 601、701、901、1001 空気層 602、702、902、1002 タッチパネルのP
ETフィルム 603、605、703、705、903、905、1
003、1005 タッチパネルの透明電極 604、704、904、1004 タッチパネルの空
気層 606、706、906、1006 タッチパネルのガ
ラス基板 608、710、908、1010 タッチパネル 800 パネル
Claims (12)
- 【請求項1】 入射光を画素毎に制御して反射させる反
射型液晶表示素子と、 該反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および
該光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素
子側の広面から出射する導光体を有するフロントライト
と、 該フロントライトの前面側に該反射型液晶表示素子の画
像を観察するための開口部を有する保護部材とを備え、 少なくとも該光源が配置されていない側面における該開
口部の端面と該導光体の端面との距離X1が、 【数1】 (但し、iおよびi+1は開口部から導光体までの屈折
率が異なる部分であって、iは部分i+1の前面に配置
された部分であり、nは導光体の前面に配置された部位
であり、n+1は導光体であり、ti+1は各部分の厚み
であり、niおよびni+1は各部分の屈折率であり、θi
は部分iにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度で
あり、開口部の空気層であるi=1においてn1=1.
00であり、θ1=80゜である。さらに、ni×sin
θi=ni+1×sinθi+1の関係を有する。)の範囲に
なるように該保護部材が該導光体の端部を覆っている反
射型液晶表示装置。 - 【請求項2】 少なくとも前記光源が配置されていない
側面における前記開口部の端面と前記導光体の端面との
距離X1が、 【数2】 (但し、jおよびj+1は開口部から導光体までの屈折
率が異なる部分であって、jは部分j+1の前面に配置
された部分であり、tj+1は各部分の厚みであり、njお
よびnj+1は各部分の屈折率であり、θjは部分jにおい
て入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の
空気層であるj=1においてn1=1.00であり、θ1
=3゜である。さらに、nj×sinθj=nj+1×si
nθj+ 1の関係を有する。)の範囲になるように該保護
部材が該導光体の端部を覆っている請求項1に記載の反
射型液晶表示装置。 - 【請求項3】 少なくとも前記光源が配置されていない
側面における前記開口部の端面と前記導光体の端面との
距離X1が、 【数3】 (但し、jおよびj+1は開口部から導光体までの屈折
率が異なる部分であって、jは部分j+1の前面に配置
された部分であり、tj+1は各部分の厚みであり、njお
よびnj+1は各部分の屈折率であり、θjは部分jにおい
て入射光と画面法線方向とのなす角度であり、開口部の
空気層であるj=1においてn1=1.00であり、θ1
は必要とされる視角範囲である。さらに、nj×sin
θj=nj+1×sinθj+1の関係を有する。)の範囲に
なるように該保護部材が該導光体の端部を覆っている請
求項1に記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項4】 少なくとも前記光源が配置されている側
面における前記開口部の端面と前記導光体の端面との距
離X2が、 【数4】 の範囲になるように前記保護部材が該導光体の端部を覆
っている請求項1に記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項5】 入射光を画素毎に制御して反射させる反
射型液晶表示素子と、 該反射型液晶表示素子の前面側に配置され、光源および
該光源からの光を端面から入射して該反射型液晶表示素
子側の広面から出射する導光体を有し、該導光体の該反
射型液晶表示素子側の広面に光学フィルムが配置された
フロントライトと、 該フロントライトの前面側に該反射型液晶表示素子の画
像を観察するための開口部を有する保護部材とを備え、 少なくとも該光源が配置されていない側面における該開
口部の端面と該光学フィルムの端面との距離X3が、 【数5】 (但し、kおよびk+1は開口部から光学フィルムまで
の屈折率が異なる部分であって、kは部分k+1の前面
に配置された部分であり、m−1は導光体の前面に配置
された部位であり、mは光学フィルムの前面に配置され
た導光体であり、m+1は光学フィルムであり、tk+1
は各部分の厚みであり、nkおよびnk+1は各部分の屈折
率であり、θkは部分kにおいて入射光と画面法線方向
とのなす角度であり、開口部の空気層であるk=1にお
いてn1=1.00であり、θ1=80゜である。さら
に、nk×sinθk=nk+1×sinθk+1の関係を有す
る。)の範囲になるように前記保護部材が該光学フィル
ムの端部を覆っている反射型液晶表示装置。 - 【請求項6】 少なくとも前記光源が配置されていない
側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端
面との距離X3が、 【数6】 (但し、hおよびh+1は開口部から光学フィルムまで
の屈折率が異なる部分であって、hは部分h+1の前面
に配置された部分であり、th+1は各部分の厚みであ
り、nhおよびnh+1は各部分の屈折率であり、θhは部
分hにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であ
り、開口部の空気層であるh=1においてn 1=1.0
0であり、θ1=3゜である。さらに、nh×sinθh
=nh+1×sinθh+1の関係を有する。)の範囲になる
ように前記保護部材が該光学フィルムの端部を覆ってい
る請求項5に記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項7】 少なくとも前記光源が配置されていない
側面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端
面との距離X3が、 【数7】 (但し、hおよびh+1は開口部から光学フィルムまで
の屈折率が異なる部分であって、hは部分h+1の前面
に配置された部分であり、th+1は各部分の厚みであ
り、nhおよびnh+1は各部分の屈折率であり、θhは部
分hにおいて入射光と画面法線方向とのなす角度であ
り、開口部の空気層であるh=1においてn 1=1.0
0であり、θ1は必要とされる視角範囲である。さら
に、nh×sinθh=nh+1×sinθh+1の関係を有す
る。)の範囲になるように前記保護部材が該光学フィル
ムの端部を覆っている請求項5に記載の反射型液晶表示
装置。 - 【請求項8】 少なくとも前記光源が配置されている側
面における前記開口部の端面と前記光学フィルムの端面
との距離X4が、 【数8】 の範囲になるように前記保護部材が該光学フィルムの端
部を覆っている請求項5に記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項9】 前記光学フィルムが反射防止機能を有す
る請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の反射型液晶
表示装置。 - 【請求項10】 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請求項5乃至請求項8のいずれ
かに記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項11】 前記光学フィルムが偏光板とλ/2板
とλ/4板との組み合わせからなる請求項5乃至請求項
8のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。 - 【請求項12】 請求項1乃至請求項11のいずれかに
記載の反射型液晶表示装置を備えた携帯電子機器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000120040A JP3669682B2 (ja) | 1999-06-15 | 2000-04-20 | 反射型液晶表示装置および携帯電子機器 |
TW089111714A TWI276885B (en) | 1999-06-15 | 2000-06-15 | Reflective type liquid crystal display apparatus |
US09/594,602 US6650382B1 (en) | 1999-06-15 | 2000-06-15 | Reflective LCD with front light and protective member with window |
Applications Claiming Priority (3)
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