JP2001356327A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
や透過・反射両用型の液晶表示装置の開発。 【解決手段】 透明基板(10)にその基板よりも低屈
折率の透明層(14)と透明電極(11)を有する背面
側基板と透明基板(20)に透明電極(21)を有する
視認側基板をそれらの電極側を対向させて配置した間に
液晶(30)を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備
する透過型の液晶表示パネル(1)における1又は2以
上の側面に照明装置(5)を有し、かつ前記背面側基板
の外側にその基板の基準平面に対する傾斜角が35〜4
8度の光路変換斜面(A1)の繰返し構造を有すると共
に、前記低屈折率の透明層よりも屈折率が高い光路制御
層(4)を設けてなる液晶表示装置。 【効果】 液晶セル基板を利用してパネル側面に配置し
た照明装置からの入射光を後方に能率よく伝送しつつ光
路制御層を介し光路変換して液晶表示に利用できる。
Description
品位に優れる透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置
に関する。
量化の抑制、携帯パソコンや携帯電話等の小型軽量化な
どを目的に透過型液晶表示装置の更なる薄型軽量化が求
められる中、従来の直下型やサイドライト型導光板によ
るバックライトを設けたものでは、その薄型軽量化が困
難となっている。ちなみに直下型のバックライトでは液
晶表示パネルの直下に照明装置と共に光拡散板や反射板
が配置されて通例4mm以上の厚さとなり、サイドライト
型導光板でも光伝送の必要上1mm以上の板厚となりそれ
に光拡散板や反射板やプリズムシートなどを配置した場
合には通例3mm以上の厚さとなる。
示品位に優れる透過型や透過・反射両用型の液晶表示装
置の開発を課題とする。
も低屈折率の透明層と透明電極を有する背面側基板と透
明基板に透明電極を有する視認側基板をそれらの電極側
を対向させて配置した間に液晶を挟持してなる液晶セル
を少なくとも具備する透過型の液晶表示パネルにおける
1又は2以上の側面に照明装置を有し、かつ前記背面側
基板の外側にその基板の基準平面に対する傾斜角が35
〜48度の光路変換斜面の繰返し構造を有すると共に、
前記低屈折率の透明層よりも屈折率が高い光路制御層を
設け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。
の背面側基板を利用してパネル側面に配置した照明装置
からの入射光を対向の側面方向に能率よく伝送しつつ、
背面側に配置の光路制御層を介しその伝送光を液晶表示
パネルの視認側に効率よく光路変換して液晶表示に利用
でき、照明装置の側面配置と薄さに優れる光路制御層に
てバックライト機構を形成できて薄さと軽量性に優れ、
明るくて表示品位に優れる透過型の液晶表示装置を形成
でき、光路制御層の外側に光反射層を配置することで容
易に透過・反射両用型の液晶表示装置とすることができ
る。
明層と斜面反射式の光路制御層を用いたことによる。す
なわち低屈折率の透明層に基づく全反射による閉じ込め
効果でパネル側面からの入射光を対向の側面方向に効率
よく伝送できて、画面全体での明るさの均一性が向上し
良好な表示品位が達成される。低屈折率の透明層がない
と後方への伝送効率に乏しくて照明装置から遠離るほど
画面が暗くなり見づらい表示となる。一方、光路変換斜
面を介して側面からの入射光ないしその伝送光を反射さ
せることで指向性よく光路変換でき、特開平5−158
033号公報におけるように粗面を介した散乱反射方式
では前記効果の達成は困難である。
面より照明光を入射させて視認側のセル基板で全反射さ
せその反射光を粗面型の反射板で散乱させて表示に利用
する反射型の液晶表示装置を教示するがその場合、表示
に利用できる光は、散乱で全反射条件から外れてパネル
より出射する光であり、一般に散乱光は正反射方向をピ
ークとする正規分布を示すことから前記の表示光は、正
面(垂直)方向より大きく傾斜した表示に有効利用しに
くい光で正面方向ではその表示が暗くなる。さりとて反
射モードでの視認を考慮すると粗面型反射板による散乱
を強くすることは正面方向の光量を低減させて表示に不
利となる。従ってかかる粗面散乱反射方式では透過と反
射の両モードでバランスするように散乱強さを調節する
必要があるが、そのバランス関係は背反的であるため両
者に有利な散乱強さとすることが困難である。
層では、ピークを示す正反射方向の光の利用を主体と
し、その反射光の光路を制御するものであることから表
示に有利な指向性、就中、正面方向の指向性を容易にも
たせることができ明るい透過モードを達成することがで
きる。また反射モードにても光路制御層の当該斜面以外
の平坦部分を利用できるため透過と反射の両モードに有
利な状態に容易にバランスさせることができる。
基板にその基板よりも低屈折率の透明層と透明電極を有
する背面側基板と透明基板に透明電極を有する視認側基
板をそれらの電極側を対向させて配置した間に液晶を挟
持してなる液晶セルを少なくとも具備する透過型の液晶
表示パネルにおける1又は2以上の側面に照明装置を有
し、かつ前記背面側基板の外側にその基板の基準平面に
対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面の繰返し構
造を有すると共に、前記低屈折率の透明層よりも屈折率
が高い光路制御層を設けてなるものである。
示した。1が液晶表示パネル、4が光路制御層で、A1
が光路変換斜面、10が背面側の透明基板で、14が低
屈折率の透明層、20が視認側の透明基板、11、21
が透明電極、30が液晶、5、52が照明装置である。
なお12、22は配向膜、15、25は偏光板、16、
26は位相差板、23はカラーフィルタ、6は光反射層
である。
明基板10にその基板よりも低屈折率の透明層14と透
明電極11を有する背面側基板(10)と、透明基板2
0に透明電極21を有する視認側基板(20)とをそれ
らの透明電極11、21の側を対向させて配置した間に
液晶30を挟持してなる液晶セルを少なくとも具備し
て、光路制御層4を配置した背面側からの入射光を液晶
等による制御を介し表示光として他方の視認側より出射
する適宜な透過型のものものを用いることができ、その
種類について特に限定はない。なお図中の31は、透明
基板10、20の間に液晶30を封入するためのシール
材である。
は、液晶の配向形態に基づいて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
液晶系のもの、光拡散を利用したものなどがあげられ、
液晶の駆動方式も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ものであってよい。
その液晶の駆動は通例、図1、図2の例の如く一対のセ
ル基板10、20の内側に設けた透明電極11、21を
介して行われる。
示光の透過を可能とするため透明基板が用いられる。そ
の透明基板は、ガラスや樹脂などの適宜な材料で形成で
き就中、複屈折を可及的に抑制して光損失を低減する点
などより光学的に等方性の材料からなるものが好まし
い。また輝度や表示品位の向上等の点より青ガラス板に
対する無アルカリガラス板の如く無色透明性に優れるも
のが好ましく、さらに軽量性等の点よりは樹脂基板が好
ましい。
その背面側基板を形成する透明基板よりも屈折率の低い
層として設けることで図1に折れ線矢印βとして示した
如く、照明装置5からの入射光が背面側基板10の内部
を伝送される際にその伝送光を基板10と透明層14と
の屈折率差を介し全反射させて背面側基板内に効率よく
閉じ込め、それにより前記伝送光を対向の側面側(後
方)に効率よく伝送して照明装置から遠い位置における
光路制御層4の光路変換斜面A1にも伝送光を均等性よ
く供給し、その斜面による反射を介し折れ線矢印αとし
て示した如く光路変換して表示画面全体における明るさ
の均一性の向上を目的とする。
伝送光が液晶層に入射して複屈折や散乱を受け、それに
より伝送状態が部分的に変化して伝送光が減少したり不
均一化することを防止して表示が暗くなることや、照明
装置近傍での表示が後方においてゴースト化して表示品
位を低下させることの防止なども目的とする。さらにカ
ラーフィルタ等を配置した場合にそれによる伝送光の吸
収による急激な減衰を防止して伝送光の減少を回避する
ことも目的とする。特開平5−158033号公報が教
示する液晶表示装置の如く照明装置からの入射光が液晶
層内を伝送されるものでは液晶層で伝送光が散乱されて
不均一な伝送状態となり、出射光の不均一化やゴースト
を生じて表示像が見ずらくなりやすい。
る透明基板よりも屈折率の低い例えば無機系や有機系の
低屈折率誘電体の如き適宜な材料を用いて真空蒸着方式
やスピンコート方式などの適宜な方式で形成することが
でき、その材料や形成方法について特に限定はない。前
記した全反射による後方への伝送効率等の点より透明層
と透明基板の屈折率差は、大きいほど有利であり、就中
0.05以上、特に0.1〜0.4であることが好まし
い。かかる程度の屈折率差では外光による反射モードに
よる表示品位に殆ど影響しない。ちなみに当該屈折率差
が0.1の場合、その界面での外光の反射率は0.1%
以下でありその反射損による明るさやコントラストの低
下は極めて小さいものである。
しうるが、前記した伝送光の閉じ込め効果や液晶層への
浸入防止などの点より図例の如く透明基板10と透明電
極11の間に位置させることが好ましい。また透明基板
10と透明電極11の間にカラーフィルタを配置する場
合には、カラーフィルタによる伝送光の吸収損を防止す
る点よりそのカラーフィルタよりも基板10側に位置さ
せることが好ましい。従って通例、低屈折率の透明層1
4は背面側基板10に直接設けられる。その場合、基板
における透明層の付設面は平滑なほど、よって透明層は
平滑なほど伝送光の散乱防止に有利で好ましく、また表
示光への影響防止の点よりも好ましい。なお前記の点よ
り通例の場合、図1の例の如くカラーフィルタ23は、
視認側基板20の側に位置させることが好ましい。
動のしみだし現象で上記した閉じ込め効果に薄れる場合
があることより全反射効果の維持の点より厚いほど有利
である。その厚さは全反射効果等の点より適宜に決定し
うるが一般には波長380〜780nmの可視光に対す
る、特に短波長側の波長380nmの光に対する全反射効
果等の点より、屈折率×層厚で算出される光路長に基づ
いて1/4波長(95nm)以上、就中1/2波長(19
0nm)以上、特に1波長(380nm)以上の厚さである
ことが好ましく、さらには600nm以上の厚さであるこ
とが好ましい。
さについては、特に限定はなく液晶の封入強度などに応
じて適宜に決定しうる。一般には光伝送効率と薄型軽量
性のバランスなどの点より10μm〜5mm、就中50μm
〜2mm、特に100μm〜1mmの厚さとされる。特に上
記した如く背面側基板を照明装置からの入射光の伝送基
板として用いる場合には入射効率や伝送効率等の点より
断面積が大きいほど有利であり、従って厚いほど好まし
い。一方、視認側基板は薄型軽量化の点より薄いほど有
利である。よって背面側と視認側の透明基板の厚さは、
同じであってもよいし、相違していてもよい。なお透明
基板は同厚板であってもよいし、特に背面側基板は光路
制御層の傾斜配置による光路変換斜面への伝送光の入射
効率の向上を目的に断面楔形の如く厚さが部分的に相違
するものであってもよい。
法が同じであってもよいし、相違していてもよい。背面
側基板を照明装置からの入射光の伝送基板として用いる
場合には図例の如く少なくとも照明装置5、52を配置
する側の側面において、視認側基板20が形成する側面
よりも背面側基板10の形成する側面が突出する状態に
あることが、その突出側面に照明装置を配置した場合の
入射効率等の点より好ましい。
ける透明電極11、21は、例えばITO等の従来に準
じた適宜な材料にて形成することができる。液晶セルの
形成に際しては必要に応じ、液晶を配向させるためのラ
ビング処理膜等からなる配向膜やカラー表示のためのカ
ラーフィルタなどの適宜な機能層の1層又は2層以上を
設けることができる。なお図例の如く、配向膜12、2
2は通常、透明電極11、21の上に形成され、またカ
ラーフィルタ23は通常、セル基板10、20の一方に
おける透明基板と透明電極の間に設けられる。なお図例
では視認側基板20にカラーフィルタ23が設けられて
いる。
液晶セルに偏光板15、25や位相差板16、26、光
拡散層等の適宜な光学層の1層又は2層以上を付加した
ものであってもよい。偏光板は直線偏光を利用した表示
の達成を目的とし、位相差板は液晶の複屈折性による位
相差の補償等による表示品位の向上などを目的とする。
また光拡散層は、表示光の拡散による表示範囲の拡大や
光路制御層の光路変換斜面を介した輝線状発光の平準化
による輝度の均一化、液晶表示パネル内の伝送光の拡散
による光路制御層への入射光量の増大などを目的とす
る。
ることができ特に限定はない。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、
例えばポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマー
ル化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸
ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分
子フィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着
させて延伸したものからなる吸収型偏光フィルムやその
片側又は両側に透明保護層を設けたものなどの如く偏光
度の高いものが好ましく用いうる。
的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ま
しく用いられ、その例としてはアセテート系樹脂やポリ
エステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂やポリカ
ーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹
脂、ポリオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、ポリエー
テル系樹脂やポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂やノルボ
ルネン系樹脂の如きポリマー、あるいはアクリル系やウ
レタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコー
ン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげ
られる。透明保護層は、フィルムとしたものの接着方式
やポリマー液等の塗布方式などにより付与することがで
きる。
光の表面反射による視認阻害の防止を目的にノングレア
処理や反射防止処理を施したものであってもよい。ノン
グレア処理は、サンドブラスト方式やエンボス加工方式
等の粗面化方式、シリカ等の透明粒子の配合方式などの
種々の方式で表面を微細凹凸構造化することにより施す
ことができ、反射防止処理は、干渉性の蒸着膜を形成す
る方式などにて施すことができる。またノングレア処理
や反射防止処理は、前記の表面微細凹凸構造や干渉膜を
付与したフィルムの接着方式などにても施すことができ
る。なお偏光板は、図例の如く液晶セルの両側に設ける
こともできるし、液晶セルの片側にのみ設けることもで
きる。
保護層で例示したものなどの適宜なポリマーからなるフ
ィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理してなる
複屈折性フィルム、ネマチック系やディスコティック系
等の適宜な液晶ポリマーの配向フィルムやその配向層を
透明基材で支持したものなどの適宜なものを用いること
ができ、熱収縮性フィルムの加熱収縮力の作用下に厚さ
方向の屈折率を制御したものなどであってもよい。補償
用の位相差板16、26は通例、図例の如く視認側又は
/及び背面側の偏光板15、25と液晶セルの間に必要
に応じて配置され、その位相差板には波長域などに応じ
て適宜なものを用いうる。また位相差板は、位相差等の
光学特性の制御を目的に2層以上を重畳して用いること
もできる。
層に準じた表面微細凹凸構造を有する塗工層や拡散シー
トなどによる適宜な方式にて設けることができる。光拡
散層は、透明粒子配合の粘着層として偏光板や位相差板
の接着を兼ねる層として形成することもでき、それによ
り薄型化を図ることもできる。その粘着層の形成には、
ゴム系やアクリル系、ビニルアルキルエーテル系やシリ
コーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエー
テル系やポリアミド系、スチレン系などの適宜なポリマ
ーをベースポリマーとする粘着剤などを用いうる。
キルエステルを主体とするポリマーをベースポリマーと
するアクリル系粘着剤の如く透明性や耐候性や耐熱性な
どに優れるものが好ましく用いられる。また粘着層に配
合することのある前記の透明粒子としては、例えば平均
粒径が0.5〜20μmのシリカやアルミナ、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からなる導電性のこともある無機
系粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系粒
子などの適宜なものを1種又は2種用いることができ
る。
は、液晶表示装置の照明光として利用する光を液晶表示
パネルの側面から入射させることを目的とする。これに
よりパネル背面に配置する光路制御層との組合せにて液
晶表示装置の薄型軽量化を図ることができる。照明装置
からの入射光の液晶層への入射を防止する点より照明装
置の好ましい配置方式は、上記した如く背面側基板の側
面、特に視認側基板が形成する側面よりも突出させた背
面側基板の側面に対して配置する方式である。
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、あるいは点光源と線状導光板を組合せて点光源
からの入射光を線状導光板を介し線状光源に変換するよ
うにした照明装置などが好ましく用いうる。図1、2の
例の如く照明装置5、52は、液晶表示パネルにおける
1又は2以上の側面に配置することができる。照明装置
を2以上の側面に配置する場合、その複数の側面は図2
の例の如く対向する側面の組合せであってもよいし、縦
横に交差する側面の組合せであってもよく、それらを併
用した3側面以上の組合せであってもよい。
の視認を可能とするものであり、透過・反射両用型の液
晶表示装置の場合に外光による反射モードにて視認する
ときには点灯の必要がないので、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。なお照明装置は、発光色を切り替えうる異色発光
式のものであってもよく、また異種の照明装置を介して
異色発光させうるものとすることもできる。
必要に応じ発散光を液晶表示パネルの側面に導くために
それを包囲する光源ホルダ51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、例えば高反射率の金属薄膜を付設した樹脂シート
や白色シートや金属箔などの如く、少なくとも照明装置
側が光を反射する適宜な反射シートを用いうる。光源ホ
ルダは、その端部を液晶表示パネルのセル基板、特に背
面側基板の上下面の端部に接着する方式などにて照明装
置の包囲を兼ねる保持手段として利用することもでき
る。
液晶表示パネル1の側面に配置した照明装置5からの入
射光ないしその伝送光を光路変換斜面A1を介し当該パ
ネルの視認側に光路変換させて照明光(表示光)として
利用することを目的とし、液晶表示パネル1の背面側基
板10の外側に配置される。
の例の如く照明装置5、52からの入射光を反射して所
定方向に光路変換するために、背面側基板の基準平面
(仮想水平面)に対する傾斜角が35〜48度の光路変
換斜面A1を有するものとされる。また光路制御層は、
薄型化を目的に前記光路変換斜面の繰返し構造を有する
ものとされる。さらに光路制御層は、背面側基板に設け
た低屈折率の透明層よりも屈折率の高い層として形成さ
れる。光路制御層の屈折率が当該透明層のそれよりも低
いと照明装置からの入射光ないしその伝送光が背面側基
板内に閉じ込められやすくて光路制御層への入射が阻害
され表示光として利用しにくくなる。
面の繰返し構造を有するものとする点を除き、適宜な形
態のものとして形成することができる。光路変換等を介
して正面方向への指向性に優れる表示光を得る点より
は、照明装置を配置した側面すなわち入射側面と対面す
る光路変換斜面A1を具備する光路変換手段Aの繰返し
構造を有する光路制御層、特にプリズム状凸凹からなる
光路変換斜面A1を具備する光路変換手段Aの繰返し構
造を有する光路制御層が好ましい。
凹を有する光路変換手段の例を図3(a)〜(e)に示
した。その(a)〜(c)では光路変換手段Aが断面略
三角形のものからなり、(d)、(e)では断面略四角
形のものからなる。また(a)では二等辺三角形による
2面の光路変換斜面A1を有し、(b)では光路変換斜
面A1と基準平面に対する傾斜角が斜面A1よりも大き
い急斜面A2を有する光路変換手段Aを有するものから
なる。(c)では光路変換斜面A1と基準平面に対する
傾斜角が小さい緩斜面A2とを単位とする光路変換手段
Aが隣接連続状態の繰返し構造として光路制御層片側の
全面に形成されたものからなり、(d)では凸部(突
起)からなる光路変換手段Aを、(e)では凹部(溝)
からなる光路変換手段Aを有するものからなる。
は、等辺面ないし同じ傾斜角の斜面からなる凸部又は凹
部にても形成できるし、光路変換斜面と急斜面又は緩斜
面ないし傾斜角が相違する斜面からなる凸部又は凹部に
ても形成でき、その斜面形態は入射側面の数や位置にて
適宜に決定することができる。耐擦傷性の向上による斜
面機能の維持の点よりは、凸部よりも凹部からなる光路
変換手段として形成されていることが斜面等が傷付きに
くくて有利である。
成する点などより好ましい光路制御層は、図例の如く基
準平面に対する傾斜角が35〜48度の光路変換斜面A
1を入射側面に対面して有するものである。従って液晶
表示パネルの2側面以上に照明装置を配置して2以上の
入射側面を有する場合には、その数と位置に対応して光
路変換斜面A1を有する光路制御層としたものが好まし
く用いられる。
の対向する2側面に照明装置5、52を配置する場合に
は、図3(a)の如き断面略二等辺三角形からなる光路
変換手段Aによる2面の光路変換斜面A1や、図3
(d)、(e)の如き断面略台形からなる光路変換手段
Aによる2面の光路変換斜面A1をその稜線が入射側面
に沿う方向となる状態で有する光路制御層4が好ましく
用いられる。また液晶表示パネルの縦横で隣接する2側
面に照明装置を配置する場合には、その側面に対応して
稜線が縦横の両方向に沿う状態で光路変換斜面A1を有
する光路制御層が好ましく用いられる。さらには対向及
び縦横を含む3側面以上に照明装置を配置する場合に
は、前記の組合せからなる光路変換斜面A1を有する光
路制御層が好ましく用いられる。
介した入射側面よりの入射光ないしその伝送光の内、そ
の面A1に入射する光を反射して光路変換し液晶表示パ
ネルの背面側に供給する役割をする。その場合、光路変
換斜面A1の基準平面に対する傾斜角を35〜48度と
することにより図1に折線矢印αで例示した如く、側面
入射光ないしその伝送光を基準平面に対し垂直性よく光
路変換して正面への指向性に優れる表示光を効率よく得
ることができる。その傾斜角が35度未満では反射光の
光路が正面方向より大きくずれて表示に有効利用しにく
く正面方向の輝度に乏しくなり、48度を超えると側面
入射光ないしその伝送光を全反射させる条件から外れて
光路変換斜面よりの漏れ光が多くなり側面入射光の光利
用効率に乏しくなる。
の抑制等の点より光路変換斜面A1の好ましい傾斜角
は、液晶表示パネル内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などを考慮して38〜45
度、就中40〜44度である。ちなみにガラス板の一般
的な全反射条件は41度であり従ってその場合、側面入
射光は±41度の範囲に集約された状態で伝送されつ
つ、光路変換斜面に入射することとなる。
Aは、上記のように光路制御層の薄型化を目的に図4、
5、6に例示の如く繰返し構造として形成される。その
場合、図1の折れ線βの如く入射側面からの入射光を後
方に反射し対向側面側に効率よく伝送して液晶表示全面
で可及的に均一に発光させる点よりは、図3に例示の如
く基準平面に対する傾斜角が10度以下、就中5度以
下、特に3度以下の緩斜面A2ないし当該傾斜角が略0
度の平坦面A3を含む構造とすることが好ましい。従っ
て図3(b)に例示の急斜面A2を含む光路変換手段A
では、その急斜面の角度を35度以上、就中50度以
上、特に60度以上として平坦面A3の幅を広くできる
構造とすることが好ましい。
は、図2の例の如く光路制御層4の背面側(外側)に光
反射層6を配置した場合に、外光の入射部分及びその入
射光の光反射層6を介した反射光の透過部分として機能
させることができ、これにより照明装置を消灯した外光
による反射モードでの表示を可能として透過・反射両用
型の液晶表示装置の形成を可能とする。
1、A2による光路変換手段Aの隣接繰返し構造からな
るときには、その緩斜面A2の基準平面に対する傾斜角
の角度差を光路制御層の全体で5度以内、就中4度以
内、特に3度以内、さらに最寄りの緩斜面間の傾斜角の
差を1度以内、就中0.3度以内、特に0.1度以内と
することが好ましい。これは液晶表示装置の最適視認方
向、就中、正面方向近傍での最適視認方向を緩斜面A2
の透過で大きく変化させないこと、就中、最寄りの緩斜
面間で大きく変化させないことを目的とする。また反射
モードによる明るい表示を得る点よりは、基準平面に対
する緩斜面A2の投影面積を光路変換斜面A1のそれの
5倍以上、就中10倍以上、特に15倍以上とすること
が好ましい。これは外光の入射効率とその光反射層を介
した反射表示光の透過効率の向上を目的とする。
その稜線が照明装置5を配置した液晶表示パネル1の入
射側面に平行又は傾斜状態で沿うように設けられるがそ
の場合、光路変換手段Aは図4や図5の如く光路制御層
の一端から他端にわたり連続して形成されていてもよい
し、図6の如く断続的に不連続に形成されていてもよ
い。不連続に形成する場合、伝送光の入射効率や光路変
換効率などの点よりその溝又は突起からなる凹凸の入射
側面に沿う方向の長さを深さ又は高さの5倍以上とする
ことが好ましく、またパネル表示面の均一発光化の点よ
り前記長さを500μm以下、就中10〜480μm、特
に50〜450μmとすることが好ましい。
光路変換斜面A1の繰返しピッチについては特に限定は
なく、光路変換斜面A1が透過(点灯)モードでの輝度
決定要因となることよりパネル表示面における発光の均
一性や、透過・反射両用型では反射モードでのパネル表
示面の発光の均一性などに応じて適宜に決定でき、その
分布密度にて光路変換光量を制御することができる。従
って斜面A1、2の傾斜角等が光路制御層の全面で一定
な形状であってもよいし、吸収ロスや先の光路変換によ
る伝送光の減衰に対処してパネル表示面の発光の均一化
を図ることを目的に図7に例示の如く入射側面から遠離
るほど光路変換手段Aを大きくしてもよい。
換手段Aとすることもできるし、図8に例示の如く入射
側面から遠離るほど徐々にピッチを狭くして光路変換手
段Aの分布密度を多くしたものとすることもでき、さら
にランダムピッチにてパネル表示面における発光の均一
化を図ることもできる。加えて光路変換手段Aが不連続
な溝又は突起からなる凹凸の場合には、その凹凸の大き
さや形状、分布密度や稜線の方向等を不規則なものとし
たり、その不規則な又は規則的ないし画一的な凹凸をラ
ンダムに配置してパネル表示面における発光の均一化を
図ることもできる。よって前記した例の如くパネル表示
面での発光の均一化は、光路変換手段Aに適宜な方式を
適用して達成することができる。なお前記の図7、8に
おいて矢印方向が入射側面からの入射光の伝送方向であ
る。
る場合、光路変換斜面A1が液晶セルの画素とオーバー
ラップすると表示光の透過不足で不自然な表示となるこ
とがあり、それを防止する点などよりはそのオーバーラ
ップ面積を可及的に小さくして緩斜面A2や平坦面A3
を介した充分な光透過率を確保することが好ましい。斯
かる点より液晶セルの画素ピッチが一般に100〜30
0μmであることも考慮して光路変換斜面A1は、その
基準平面に対する投影幅に基づいて40μm以下、就中
3〜20μm、特に5〜15μmとなるように形成するこ
とが好ましい。かかる投影幅は、一般に蛍光管のコヒー
レント長が20μm程度とされている点などより回折に
よる表示品位の低下を防止する点よりも好ましい。
間隔の大きいことが好ましいが、他方で光路変換斜面は
上記したように側面入射光の光路変換による実質的な照
明光形成の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不自然な表示となる場合があ
りそれらを鑑みた場合、光路変換斜面A1の繰返しピッ
チは、2mm以下、就中20μm〜1mm、特に50μm〜
0.5mmとすることが好ましい。
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、その繰返し構造のピッチ調
節で行いうるが、上記したように繰返し構造のピッチに
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。本発明において
は、画素に対して凹凸の繰返し構造を交差状態で配列し
うるように凹凸の稜線を入射側面に対し傾斜する状態に
形成してモアレを防止する方式が好ましい。その場合、
入射側面に対する傾斜角が大きすぎると光路変換斜面A
1を介した反射に偏向を生じて光路変換の方向に大きな
偏りが発生し表示品位の低下原因となりやすいことか
ら、その稜線の入射側面に対する傾斜角は、±30度以
内、就中±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稜線の傾斜方向を意味す
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、かかる稜線は入射側面に
平行なほど好ましい。
れに透明性を示し、かつ上記低屈折率の透明層よりも高
屈折率の適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光域
では、上記の透明保護層等で例示したポリマーないし硬
化型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光路制御層が好まし
い。また上記した界面反射でパネル内部に閉じ込められ
て出射できない損失光量を抑制し側面入射光ないしその
伝送光を光路制御層、特にその光路変換斜面A1に効率
よく供給する点より上記低屈折率の透明層よりも屈折率
が0.05以上、就中0.08以上、特に0.1〜0.
4高い光路制御層であることが好ましい。さらに照明装
置からの入射光ないしその伝送光を背面側基板から光路
制御層に効率よく入射させて光路変換斜面を介し明るい
表示を達成する点より、背面側基板との屈折率差が0.
15以内、就中0.10以内、特に0.05以内の光路
制御層であること、殊に当該基板よりも高い屈折率の光
路制御層であることが好ましい。
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、例えば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。従って光
路制御層は、背面側基板等に直接その所定形態を付与し
て形成することもできるし、所定の形態を付与した透明
シート等として形成することもできる。光路制御層の厚
さは、適宜に決定しうるが一般には薄型化などの点より
300μm以下、就中5〜200μm、特に10〜100
μmとされる。
配置されるがその場合、図1、2に例示の如くその斜面
形成面すなわち光路変換手段Aを形成した面を外側(背
面側)にして配置することが、光路変換手段Aの光路変
換斜面A1を介した反射効率、ひいては側面入射光の有
効利用による輝度向上の点などより好ましい。光路制御
層を前記の如く透明シート等として独立に形成した場合
には、その透明シート等を上記低屈折率の透明層14よ
りも高い屈折率の接着層18、就中その透明シート等と
可及的に等しい屈折率の接着層、特にその透明シート等
と背面側基板との中間の屈折率の接着層を介して液晶表
示パネルに接着することが前記の点などより好ましい。
路制御層に準じうる。その接着層は、適宜な透明接着剤
にて形成でき、その接着剤の種類について特に限定はな
い。接着処理作業の簡便性などの点よりは粘着層による
接着方式が好ましい。その粘着層については上記に準じ
ることができ、上記した光拡散型の粘着層とすることも
できる。
すなわち背面側には必要に応じて光反射層6を配置する
こともできる。斯かる光反射層は、光路制御層よりの漏
れ光を反射反転させて再入射させることによる光利用効
率の向上や液晶セル側からの光を反射して透過・反射両
用型の液晶表示装置の形成を目的とする。光反射層は、
従来に準じた白色シートなどの適宜なものにて形成する
ことができる。
クロム等の高反射率の金属ないしその合金の粉末をバイ
ンダ樹脂中に含有させた塗工層、前記の金属等や誘電体
多層膜を真空蒸着方式やスパッタリング方式等の適宜な
薄膜形成方式で付設してなる金属薄膜層、前記の塗工層
や付設層をフィルム等からなる基材で支持した反射シー
ト、金属箔などからなる高反射率の光反射層が好まし
く、透過・反射両用型の液晶表示装置を形成する場合に
特に好ましい。ちなみに図2の例では光反射層6bが透
明な支持基材6aに付設した金属薄膜からなり、それが
光利用効率の向上を目的に光路制御層4と透明基板10
よりも低屈折率の接着層6cを介して光路制御層に接着
されている。
であってもよい。拡散反射面にて反射光を拡散させるこ
とにより正面方向への指向性の向上を図ることができ、
また粗面化による場合には密着によるニュートンリング
の発生を防止して視認性を向上させることができる。従
って光反射層は、光路制御層の外側に単に重ね置いた状
態にあってもよいし、接着方式や蒸着方式などで密着配
置された状態にあってもよい。光路変換手段の斜面に光
反射層を密着配置した場合には、反射効果の向上で漏れ
光をほぼ完全に防止でき、視角特性や輝度をより向上さ
せることができる。
ブラストやマット処理等による表面の粗面化方式や、粒
子添加方式などの適宜な方式で表面を微細凹凸構造とし
たフィルム基材等にその微細凹凸構造を反映させた光反
射層を設ける方式などにより行うことができる。その表
面の微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の光反射層
の形成は、例えば真空蒸着方式やイオンプレーティング
方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式な
どの適宜な方式で金属をフィルム基材等の表面に付設す
る方法などにより行うことができる。
側面よりの入射光の殆どが液晶表示パネル、特にその背
面側基板を介し屈折の法則による反射を介して後方に伝
送されパネル表面よりの出射(漏れ)が防止されつつ、
光路制御層の光路変換斜面A1に入射した光が効率よく
視認方向に垂直指向性よく光路変換され、他の伝送光は
全反射にて後方にさらに伝送されて後方における光路変
換斜面A1に入射し効率よく視認方向に垂直指向性よく
光路変換されてパネル表示面の全面において明るさの均
一性に優れる表示を達成することができる。従って照明
装置からの光を効率よく利用して明るくて見やすく表示
品位に優れる透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置
を形成することができる。
を形成する光路制御層や液晶セル、偏光板や位相差板等
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。また前記の光学素子ないし部品、特に視
認側のそれには例えばサリチル酸エステル系化合物やベ
ンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物や
シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等
の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能
をもたせることもできる。
フッ化マグネシウムを真空蒸着して厚さ600nm、屈折
率1.38の低屈折率透明層を形成し、その上に赤、
青、緑のストライプ状のカラーフィルタ層、ITO透明
導電層を順次形成した後、その上にポリビニルアルコー
ル溶液をスピンコートしてその乾燥膜をラビング処理し
て背面側基板を得た。一方、前記と同様の無アルカリガ
ラス板に前記に準じITO透明導電層を形成しその透明
電極をエッチングして分割した後、その上にラビング処
理膜を設けて視認側基板を得た。
のラビング面をラビング方向が直交するように対向させ
てギャップ調節材を配し、周囲をエポキシ樹脂でシール
したのち液晶(メルク社製、ZLI−4792)を注入
してTN系液晶セルを形成し、その両面に反射防止処理
とノングレア処理を施した偏光板(日東電工社製、NP
F EGW1145DU)を貼着してノーマリーホワイ
トの液晶パネルを得た。そのパネルサイズは、幅45m
m、長さ34mmで、その長さ方向の背面側基板の一側面
が背面側基板よりも2mm突出したものである。次にその
背面側基板の突出側面に冷陰極管を配置し、銀蒸着のポ
リエステルフィルムで包囲してフィルム端部を基板の上
下面に両面粘着テープで接着し冷陰極管ほ保持固定し
た。
00nmとしたほかは参考例1に準じて側面に冷陰極管を
保持させたノーマリーホワイトの液晶パネルを得た。
00nmとしたほかは参考例1に準じて側面に冷陰極管を
保持させたノーマリーホワイトの液晶パネルを得た。
層を設けないほかは参考例1に準じて側面に冷陰極管を
保持させたノーマリーホワイトの液晶パネルを得た。
よりも2mm突出させた幅45mm、長さ36mmのパネルサ
イズとしたほかは参考例1に準じて前記両側面に冷陰極
管を保持させたノーマリーホワイトの液晶パネルを得
た。
層を設けないほかは参考例5に準じて両側面に冷陰極管
を保持させたノーマリーホワイトの液晶パネルを得た。
型樹脂(東亞合成社製、アロニックスUV−3701)
をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ80μmのト
リアセチルセルロース(TAC)フィルム(表面ケン化
処理物、屈折率1.49)を静置しゴムローラで密着さ
せて余分な樹脂と気泡を除去しメタルハライドランプに
て紫外線を照射して硬化処理した後、金型から剥離し所
定寸法に裁断して屈折率1.51の光路制御層を有する
透明シートを得、その光路制御層を有しない面に屈折率
1.47の粘着層を付設した。
30mmであり、稜線が幅方向にわたり21度の角度で傾
斜するプリズム状凹部を210μmのピッチで連続して
有し(図3c)、その光路変換斜面A1の傾斜角が42
度であり、緩斜面A2の傾斜角が2.5〜3.5度で最
寄り緩斜面の傾斜角変化が0.1度以内にあり、光路変
換斜面の基準平面に対する投影幅が12〜16μmで、
緩斜面/光路変換斜面の基準平面に対する投影面積比が
12倍以上のものからなる。
トフィルムを用いて参考例7に準じて屈折率1.51の
光路制御層を形成し、それをポリカーボネートフィルム
より剥離して光路制御層そのものからなる透明シートを
得、その光路制御層を有しない面に屈折率1.51の粘
着層を付設した。なお前記の透明シートは、幅40mm、
長さ30mmであり、稜線が幅方向にわたり21度の角度
で傾斜するプリズム状凹部を210μmのピッチで連続
して有し(図3b)、その光路変換斜面A1の傾斜角が
42度で急斜面A2との頂角が70度、光路変換斜面の
基準平面に対する投影幅が12〜16μmで、平坦部
(A3)の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対
する投影合計面積の10倍以上のものからなる。
からなる粘着層付の透明シートを得た。この透明シート
は、傾斜角が約42度で基準平面に対する投影幅が10
μmの光路変換斜面A1と傾斜角が約65度の急斜面A
2からなる長さ80μmの光路変換手段(図3b)をそ
の長さ方向が入射側面に平行な状態で有し、かつその光
路変換手段を長さ方向の入射側面より遠離るほど徐々に
高密度に配置したものであり(図6、図8)、平坦部
(A3)の面積は、光路変換斜面と急斜面の基準平面に
対する投影合計面積の10倍以上である。
からなる粘着層付の透明シートを得た。この透明シート
は、傾斜角が約42度で基準平面に対する投影幅が10
μmの光路変換斜面A1による二等辺三角形からなる長
さ80μmの光路変換手段(図3a)をその長さ方向が
入射側面に平行な状態で有し、かつその光路変換手段を
長さ方向の入射側面より中央部に向けて徐々に高密度と
なるようにランダムに配置したものであり(図6)、平
坦部(A3)の面積は、光路変換斜面と急斜面の基準平
面に対する投影合計面積の10倍以上である。
参考例8に準じ光路制御層そのものからなる粘着層付の
透明シートを得た。
からなる粘着層付の透明シートを得た。この透明シート
は、プリズム状凹部を210μmのピッチで連続して有
し(図3b)、その光路変換斜面A1の傾斜角が30度
で急斜面A2との頂角が70度、光路変換斜面の基準平
面に対する投影幅が12〜16μmで、平坦部(A3)
の面積が光路変換斜面と急斜面の基準平面に対する投影
合計面積の10倍以上のものからなる。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
トをその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を
得た。
トをその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を
得た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
をその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を得
た。
トをその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を
得た。
トをその粘着層を介し接着して透過型の液晶表示装置を
得た。
を真空蒸着しその上に屈折率1.46の粘着層を設けた
光反射シートをその粘着層を介し実施例5の液晶表示装
置における光路制御層の背面側に接着して透過・反射両
用型の液晶表示装置を得た。
て透過・反射両用型の液晶表示装置を得た。
液晶セルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯さ
せ、入射側面より5mm、中央部、対向端より5mmの位置
での正面輝度を輝度計(トプコン社製、BM7)にて調
べた。また正面方向、並びに入射側面側及びその対向端
側15度方向で照明モードによる表示を観察した場合の
表示品位を評価した。評価は、明るくてその均一性に優
れ良好に光が出射している場合を○、明るさやその均一
性にやや劣る場合△、暗くて不均一な場合を×とした。
て均一な表示が達成されているが、比較例では非常に暗
いか不均一な表示であることがわかる。また実施例2、
3、4より低屈折率透明層の厚さが大きくなるほど入射
側面部での特性が改善されて明るさの均一性が高くなる
ことがわかる。しかし低屈折率透明層を有しない比較例
1、2、5、6では入射側面より遠離るほど急激に暗く
なり、カラーフィルタ層による吸収と思われる明るさの
不均一性の大きいことがわかり、非常に見ずらい表示で
あった。比較例6では表上で輝度が均一のように見える
が入射側面方向の視角変化で均一性が大きく変化し非常
に不自然な表示で見にくかった。また輝度自体も実施例
6より劣っている。
例3やプリズム斜面の角度が小さい比較例4では光が効
果的に出射されず暗かった。実施例の場合、液晶表示装
置に電圧を印可し表示を行って観察したが照明モードの
いずれの場合にも特に問題なく良好な表示であった。し
かし比較例では見にくく特に比較例1、2、6では表示
部分が影となってその他の部分でも見られ非常に見にく
かった。加えて実施例7では照明モード及び外光による
反射モードのいずれの場合にも特に問題なく良好な表示
であったが比較例7では外光モードで問題はなかった
が、照明モードでは暗くて明るさが不均一であり見にく
い表示であった。
付加でカラーフィルターによる吸収等も防止して均一な
輝度分布の透過型や透過・反射両用型の液晶表示装置を
形成でき、導光板の使用による嵩高化、高重量化を回避
しつつ、光路制御層方式による薄型軽量化を達成して表
示品位の良好な液晶表示装置を形成できることがわか
る。
図
Claims (22)
- 【請求項1】 透明基板にその基板よりも低屈折率の透
明層と透明電極を有する背面側基板と透明基板に透明電
極を有する視認側基板をそれらの電極側を対向させて配
置した間に液晶を挟持してなる液晶セルを少なくとも具
備する透過型の液晶表示パネルにおける1又は2以上の
側面に照明装置を有し、かつ前記背面側基板の外側にそ
の基板の基準平面に対する傾斜角が35〜48度の光路
変換斜面の繰返し構造を有すると共に、前記低屈折率の
透明層よりも屈折率が高い光路制御層を設けてなること
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 請求項1において、低屈折率の透明層が
透明基板と透明電極の間に位置し、かつ透明基板との屈
折率差が0.05以上である液晶表示装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、液晶セルの少
なくとも背面側基板が光学的に等方性の材料からなる液
晶表示装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3において、液晶表示パネル
が液晶セルの片側又は両側に偏光板を有する液晶表示装
置。 - 【請求項5】 請求項4において、液晶表示パネルが液
晶セルと偏光板の間に1層又は2層以上の位相差板を有
する液晶表示装置。 - 【請求項6】 請求項1〜5において、光路制御層が照
明装置と対面する状態の光路変換斜面を具備するプリズ
ム状凹凸の繰返し構造からなる液晶表示装置。 - 【請求項7】 請求項6において、光路制御層のプリズ
ム状凹凸が断面略三角形の凹部からなる液晶表示装置。 - 【請求項8】 請求項7において、プリズム状凹部が照
明装置を配置した液晶表示パネルの側面に平行な又は傾
斜した稜線方向で光路制御層の一端から他端にわたる連
続溝からなる液晶表示装置。 - 【請求項9】 請求項7において、プリズム状凹部が不
連続溝からなり、その溝の長さが深さの5倍以上である
液晶表示装置。 - 【請求項10】 請求項9において、プリズム状凹部の
不連続溝の長さ方向が照明装置を配置した液晶表示パネ
ルの側面と略平行又は傾斜した状態にある液晶表示装
置。 - 【請求項11】 請求項7又は9において、プリズム状
凹部が不連続溝からなり、その不連続溝がランダムに配
置されてなる液晶表示装置。 - 【請求項12】 請求項6において、光路制御層のプリ
ズム状凹凸が照明装置と対面する光路変換斜面を2面以
上有する断面略三角形又は断面略四角形の凹部又は凸部
からなる液晶表示装置。 - 【請求項13】 請求項12において、液晶表示パネル
の2以上の側面に照明装置を有する液晶表示装置。 - 【請求項14】 請求項1〜13において、光路制御層
における光路変換斜面の当該傾斜角が38〜45度であ
る液晶表示装置。 - 【請求項15】 請求項1〜14において、光路制御層
が透明シートからなり、それが当該低屈折率の透明層よ
りも高い屈折率の接着層を介し液晶表示パネルに接着さ
れてなる液晶表示装置。 - 【請求項16】 請求項15において、接着層が粘着層
からなる液晶表示装置。 - 【請求項17】 請求項1〜16において、光路制御層
及び接着層の屈折率が当該低屈折率の透明層よりも0.
05以上高いものである液晶表示装置。 - 【請求項18】 請求項1〜17において、視認側基板
が形成する側面よりも背面側基板の形成する側面が突出
し、照明装置がその背面側基板の突出側面に対し配置さ
れてなる液晶表示装置。 - 【請求項19】 請求項1〜18において、照明装置が
光反射型の光源ホルダにて包囲され、かつその光源ホル
ダの端部を介し背面側基板の上下面の端部に接着する方
式で背面側基板の側面に配置保持されてなる液晶表示装
置。 - 【請求項20】 請求項1〜19において、光路制御層
の外側に液晶セル側からの光を反射する光反射層を有す
る液晶表示装置。 - 【請求項21】 請求項20において、光反射層が金属
薄膜からなる液晶表示装置。 - 【請求項22】 請求項20又は21において、光反射
層が支持基材に付設した金属薄膜からなり、それが光路
制御層と透明基板よりも低屈折率の接着層を介して光路
制御層に接着されてなる液晶表示装置。
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