JP2003029255A

JP2003029255A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003029255A
Application number: JP2001214457A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Matsushita; 元彦松下; Akihiro Funamoto; 昭宏船本; Shigeru Aoyama; 茂青山
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】厚さの増加を防止して液晶パネル面内の明る
さを均一とするとともに画像の視認性の低下を防止す
る。【解決手段】この液晶表示装置は、外部からの入射光
を反射光として反射して、反射光によって液晶層３８を
照明する。下側基板１１の上側には反射層１Ａが形成さ
れており、反射層は液晶層側の面が予め規定された凹凸
パターンを有している樹脂層６と、凹凸パターン上に形
成された反射膜４Ａとを有している。液晶表示装置の中
心部に入射した光は反射膜で反射されて、入射方向に向
かうことになる。液晶表示装置の周辺部に入射した光は
反射膜で反射されて、入射方向に対して内側に向かうこ
とになる。入射光の反射角は液晶表示装置の周辺部に向
かうにつれて大きくなる。反射光は光拡散層３で拡散さ
れて目に到達するが、反射層による反射光を全て目の位
置に向かうように凹凸パターンを規定しておけば、光拡
散層で拡散された光のうち最も強い光が目に向かうこと
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、反射型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ（Ｐ
Ｃ）、テレビ、ワードプロセッサー、及びビデオ等の電
子機器において用いられる表示装置に、液晶表示装置が
使用されつつある。このような電子機器では、一層の高
機能化とともに、小型化、省電力化、そして、低コスト
化等のために、所謂バックライトを用いることなく、外
部から入射した光を反射させて、液晶画像を表示する液
晶表示装置（以下反射型液晶表示装置と呼ぶ）が用いら
れつつある。前述のように、反射型液晶表示装置では、
バックライトを用いていないから、外部からの入射光を
効率よく利用して液晶表示面を背後から照明できるか否
かが重要な点となる。

【０００３】ここで、図１１を参照して、従来の反射型
液晶表示装置について説明する。図１１（ａ）に示す反
射型液晶表示装置（液晶パネル）１２では、例えば、ガ
ラス等の透明な材料で成形された下側基板１１上に反射
板（層）４が形成されている。反射板４上には液晶層３
８を介して遮光膜３６を備えるカラーフィルター層（Ｃ
Ｆ）３５が配置され、ＣＦ３５上には上側基板（例え
ば、ガラス板）２を介して光拡散板３が配置されてい
る。

【０００４】図示の液晶パネル１２では、外部から入射
した光（以下周囲光と呼ぶ）は反射板４で反射されるこ
とになるが、反射板４は平坦面である関係上、正反射方
向以外には周囲光を反射しないため、液晶パネル１２の
視野角が狭くなってしまう。このため、図１１に示す例
では、上側基板２上に光拡散板３を配置して、反射板４
では反射された周囲光（つまり、反射光）を、図中実線
矢印で示すように、光拡散板３で拡散するようにしてお
り、これによって、液晶パネル１２の視野角を広くする
ようにしている。

【０００５】上述のように、反射板４で正反射された周
囲光は、光拡散板３で拡散され、正反射方向の光（以下
正反射光と呼ぶ）と他の方向の光（以下拡散光と呼ぶ）
として光拡散板３から出射されることになるが、正反射
方向がもっとも明るく（つまり、正反射光が最も強
い）、他の方向では正反射方向から離れるについて暗く
なる（つまり、拡散光は正反射光からその角度が離れる
について弱くなる）。例えば、図１１（ｂ）に示すよう
に、入射角０度の周囲光が液晶パネル１２に入射したと
仮定した場合、正反射角度０度が最も明るく、正反射角
度０度から反射角度が離れるにつれて暗くなっていく。
そして、図示のように、正反射角度０度±１０度を過ぎ
ると明るさが極めて小さくなってしまう。つまり、拡散
板３を上側基板２上に配置しても、正反射方向に明るさ
のピークが現れることになる。

【０００６】図１２を参照すると、図１２（ａ）には、
図１１（ａ）において、液晶パネル１２の表面から所定
の距離（例えば、３０ｃｍ程度）離れて、人間の目５が
位置づけられた例が示されている。いま、説明の便宜
上、周囲光が液晶パネル１２に対して垂直に入射して反
射板４のＡ、Ｂ、及びＣ点で反射されたとし、人間の目
５はＢ点の上方に位置づけられているものとする。

【０００７】図１１（ｂ）で説明したように、反射板４
のＡ、Ｂ、及びＣ点で反射して拡散板３で拡散された反
射光は正反射方向（図示の例では、垂直方向、例えば出
射角０度）の明るさが最も強いことになる。前述のよう
に、人間の目５はＢ点の上方に位置づけられているか
ら、Ｂ点で反射した光は人間の目５に最も明るく感じら
れることになる。一方、Ａ点で反射した光は、その正反
射方向に人間の目５が位置づけられていないから、光拡
散板３で拡散した光のうち最も明るい光は人間の目５に
届かず、人間の目５が液晶パネル１２の表面から３０ｃ
ｍ程度離れていれば、図１２（ａ）に示すように、拡散
角１０度の光が人間の目５に届くことになる。

【０００８】同様に、Ｃ点で反射した光は、その正反射
方向に人間の目５が位置づけられていないから、光拡散
板３で拡散した光のうち最も明るい光は人間の目５に届
かず、人間の目５が液晶パネル１２の表面から３０ｃｍ
程度離れていれば、拡散角−１０度の光が人間の目５に
届くことになる。

【０００９】上述のように、人間の目５がＢ点の上方に
位置づけられている際には、Ｂ点が最も明るく見え、Ａ
点及びＣ点は暗く見える結果、垂直に入射する光以外の
光を考慮しても、図１２（ｂ）に示すように、Ｂ点が最
も明るく見え（Ｂ点に明るさのピークがある）、Ｂ点か
ら離れるにつれて暗くなってしまう。

【００１０】このことは、目５の位置がＡ点の上方にあ
れば、Ａ点が最も明るく見え、Ａ点から離れるにつれて
暗くなることになる。同様に、目５の位置がＣ点の上方
にあれば、Ｃ点が最も明るく見え、Ｃ点から離れるにつ
れて暗くなることになる。このように、図１２（ａ）に
示す液晶パネル１２では、目５の位置に関係なく、液晶
パネル面内で明るく見える箇所と暗く見える箇所が不可
避的に生じてしまい、使用者にとって極めて画面が見づ
らいという不具合がある。

【００１１】このような不具合を防止するため、例え
ば、特開平１１−１４９９８３号公報に記載されている
ように、光拡散板３上にフレネルレンズ層（フレネルレ
ンズシート）を形成したものが知られている。

【００１２】図１３を参照して、図１３（ａ）に示す例
において、図１１（ａ）及び図１２（ａ）と同一の構成
要素については、同一の参照番号を付す。図示の例で
は、光拡散板３上にフレネルレンズ層３７が形成されて
いる。このフレネルレンズ層３７の表面は所定の凹凸形
状（凹凸パターン）を有しており、この凹凸パターンの
高さは一定となっているが、そのピッチは中心部から周
辺部に向かうに従って細かくなっている。例えば、目５
の位置がＢ点上に位置づけられた際、光拡散板３で拡散
された反射光（以下反射拡散光と呼ぶ）をフレネルレン
ズ層３７で集光した際、その強度の最も強い光が目５に
向かうように、凹凸パターンが形成される。

【００１３】このように、光拡散板３の上にフレネルレ
ンズ層３７を形成すると、反射拡散光のうちその強度の
最も強い光が目５に向かうことになるから、液晶パネル
面内で明るく見える箇所と暗く見える箇所が生じること
が少なく、液晶パネル面内の明るさをほぼ一定とするこ
とが可能となる（図１３（ｂ）参照）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１３
（ａ）に示す液晶表示装置の場合、光拡散板３の上にフ
レネルレンズ層３７を形成しており、つまり、図１１
（ａ）又は図１２（ａ）に示す液晶表示装置にフレネル
レンズ層３７において、光拡散板３の上にフレネルレン
ズ層３７を形成しており、フレネルレンズ層３７の厚さ
が厚いことも考慮すると、不可避的に液晶表示装置自体
が厚くなってしまうという問題点がある。

【００１５】さらに、光拡散板３の上にフレネルレンズ
層３７を形成している関係上、フレネルレンズ層３７が
汚れやすく、その結果、液晶パネルの明るさが低下して
しまうことがある。また、図１３（ｃ）に示すように、
フレネルレンズ層３７の凹凸パターンにおけるエッジ部
分が使用者から見え、このため、液晶パネルに表示され
る画像の視認性が低下してしまうという問題点もある。

【００１６】本発明の目的は、液晶パネル面内の明るさ
を均一となる液晶表示装置を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、液晶パネル面の厚さが厚くな
ることのない液晶表示装置を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、液晶パネルの明るさ
が低下することのない液晶表示装置を提供することにあ
る。

【００１８】本発明の他の目的は画像の視認性が低下す
ることの少ない液晶表示装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、表示パ
ネル表面に配置された拡散層を通って外部からの入射光
を用いて液晶層を照明するようにした液晶表示装置にお
いて、前記液晶層よりも下側に設けられた反射層に外部
から略垂直に入射した入射光の反射光が前記拡散層から
前記表示パネル表面の中心側に集光するように、前記反
射層表面に凹凸パターンを形成したことを特徴とする。

【００２０】かかる発明によれば、例えば、図１及び図
８に示すように、液晶層３８よりも下側に設けられた反
射層（４Ａ，７ａ）に外部から略垂直に入射した入射光
の反射光が前記拡散層３から前記表示パネル表面の中心
側に集光するように、前記反射層（４Ａ，７ａ）の表面
に凹凸パターンを形成したので、液晶パネル面内の明る
さを均一にすることができるとともに、前記凹凸パター
ンが光拡散板やカラーフィルタ層などの上層の影響によ
り認識しにくくなるため表示パネルの視認性が損なわれ
ない。

【００２１】また、前記凹凸パターンは、反射方向に向
かって傾斜する傾斜面を有する複数の凸部を有し、前記
傾斜面の傾斜角は前記表示パネル表面の中心側から離れ
るにつれて大きくなるように設定することが望ましい。
かかる技術手段によると、液晶パネル面内の明るさを更
に均一にすることができる。

【００２２】また、前記凹凸パターンは、前記表示パネ
ル表面の中心側から離れるにつれてピッチが細かくなる
ように設定することも本発明の有効な手段である。かか
る技術手段によると、前記凹凸パターンが形成される反
射膜形成層を薄く形成することができ、液晶表示パネル
を薄くすることができる。また、前記凹凸パターン高さ
を１μｍ以下とすることで、液晶層の厚さを均一化する
ことができる。

【００２３】また、前記凹凸パターンは前記凹凸パター
ンと反転するパターンが形成されたスタンパを用いて形
成するように構成することも本発明の有効な手段であ
る。かかる技術手段によると、凹凸パターンを容易に成
形することができる。

【００２４】さらに、前記凹凸パターンを含む前記反射
層をシート状に形成して、該反射層を、液晶層を含む液
晶パネルの裏面側に配置するようにしてもよい。つま
り、下側基板の裏面側に反射層を配置するようにしても
よい。このようにすると、液晶駆動手段を備える下側基
板の作製工程に対して、前記凹凸パターンを含む反射層
の加工工程を付加する必要がなく、工程の簡略化及び並
列処理化が可能となる。また、工程を分離することによ
って、前記凹凸パターンの形成工程による前記下側基板
上の液晶駆動手段の破損を防止でき、下側基板の歩留ま
りが向上する。加えて、下側基板の作製工程から加工工
程を分離することによって、下側基板形成の際の液晶配
向膜の焼成温度や、前記液晶駆動手段の特性劣化を防ぐ
ための不純物濃度管理等、凹凸パターンを形成する樹脂
等に求められる仕様がなくなり、この結果、安価でかつ
広汎な材料を用いることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明について実施の形態に
基づいて説明する。なお、この実施の形態に記載された
構成部品の寸法、材質、形状、その他の相対的配置等は
特に限定しないかぎり、本発明の範囲を限定するもので
はない。

【００２６】図１を参照して、図示の例において、図１
１乃至図１３と同一の構成要素については、同一の参照
番号を付す。図１（ａ）に示す液晶表示装置（液晶パネ
ル）１２Ａでは、下側基板１１上に反射板（層）が形成
されている。図示の例では、図１１乃至図１３に示す反
射板（層）とその構成が異なるので、ここでは、反射板
に参照番号１Ａを付す。反射板１Ａ上には液晶層３８を
介して遮光膜３６を備えるカラーフィルター層（ＣＦ）
３５が配置され、ＣＦ３５上には上側基板２を介して光
拡散板３が配置されている。なお、図１（ａ）に示す例
では、後述する薄膜トランジスタ（液晶駆動素子：ＴＦ
Ｔ）は省略されている。

【００２７】反射板１Ａは、例えば、その表面に凹凸パ
ターンが形成された樹脂層６と樹脂層６上に形成された
反射膜４Ａとを備えている。樹脂層６の表面に形成され
た凹凸パターンは、後述するように、所定の形状を有し
ている結果、この凹凸パターン上に形成され反射膜４Ａ
も所定の形状を有することになる。

【００２８】ここで、図２も参照して、前述の凹凸パタ
ーンの一例について説明する。なお、図２（ａ）におい
ては、前述の反射膜４Ａが省略されている。いま、図２
（ａ）に拡大して示すように、凹凸パターンの傾斜面は
径方向外側に向かって液晶層側に傾斜する面であり、の
傾斜角をθ（ｄｅｇ）で表す。図２（ｂ）において、そ
のパネル中心（図２（ａ）において目５の延長線上の液
晶パネル１２Ａの画面位置）から距離ｘ（ｍｍ）離れた
位置における傾斜角θの大きさを表すと、図２（ｃ）の
ように表される。つまり、距離ｘが大きくなるにつれ
て、傾斜角θが大きくなるように、凹凸パターンが形成
される（以下この凹凸パターンを第１のパターンと呼
ぶ）。この場合には、応答パターンは周辺部に向かうに
つれて凸部の高さが高くなることになる。

【００２９】次に、図３を参照して、凹凸パターンの他
の例について説明する。なお、図３（ａ）においては、
前述の反射膜４Ａが省略されている。図３（ａ）に示す
凹凸パターンでは、図３（ｂ）に拡大して示すように、
そのピッチをパネル中心から周辺部に向かうにつれて細
かくしつつ、各凸部の高さを予め規定された一定の高さ
としている（以下この凹凸パターンを第２のパターンと
呼ぶ）。

【００３０】ここで、図４を参照して、図１３（ａ）で
説明した液晶パネル１２と図１（ａ）に示す液晶パネル
１２Ａとの厚さを比較してみる。なお、ここでは、図１
３（ａ）に示す液晶パネルと図１（ａ）に示す液晶パネ
ルとは反射層４、フレネルレンズ層３７、及び反射層１
Ａを除いて他の構成要素は同一であるものとする（図４
（ａ）及び（ｂ）ともに説明の便宜上簡略化して液晶パ
ネルを示している）。

【００３１】いま、外部（空気）の屈折率（ｎ₁）を
１、液晶層３８の屈折率（ｎ₂）を１．５、フレネルレ
ンズ層３７の屈折率（ｎ₃）を１．５とし（一般にフレ
ネルレンズの屈折率は１．５程度である）、液晶層３８
に対して垂直に入射した光を３０度傾いた方向に反射さ
せる場合について考えると、液晶パネル１２Ａでは、反
射層１Ａの水平方向を単位長さとすると、図４（ａ）か
らｔａｎ９．７°となる。つまり、前述の傾斜角θは
９．７度となる。一方、液晶パネル１２では、フレネル
レンズ層３７の水平方向を単位長さとすると、図４
（ｂ）からｔａｎ１８°となる。

【００３２】上述の説明から容易に理解できるように、
液晶層３８に対して垂直に入射した光を３０度傾いた方
向に反射させようとすると、フレネルレンズ層３７を用
いた場合には、凹凸パターンのピッチを同一としても、
反射層１Ａを用いた場合に比べて、その厚さが約２倍と
なってしまう。

【００３３】加えて、液晶パネル１２及び１２Ａの組み
立て工程を考慮すると、フレネルレンズ層３７の場合に
は、接着層（例えば、１０μｍ程度）が必要なため、さ
らに厚くなってしまうばかりでなく、自動組み立ての際
のハンドリングを考慮すると、フレネルレンズ層３７の
厚さは少なくとも１００μｍ程度は必要である。一方、
反射層１Ａの場合には、ピッチを増やせば、つまり、フ
レネル段数を増やせば、１μｍ程度まで薄くすることが
できる。

【００３４】このように、図１（ａ）に示す反射層１Ａ
を用いれば、接着層が不要であり、かつ組立工程がない
ためハンドリングによる組立誤差を考慮しなくてもよく
なり、液晶パネル１２Ａを薄くすることができることが
わかる。なお、液晶層３８の厚さをほぼ均一とするため
に、反射層１Ａの凹凸パターンの高さは１μｍ程度以下
とすることが好ましい。このため、前述の第１のパター
ンを用いるよりも第２のパターンを用いたほうが望まし
い。

【００３５】再び、図１を参照して、図１（ａ）に示す
液晶パネル１２Ａでは、液晶層３８の下側に位置する反
射層１Ａが凹凸パターン（第１のパターン又は第２のパ
ターン）を備えているから、例えば、説明の便宜上、液
晶パネル１２Ａに垂直に入射する光を考えると、液晶パ
ネル１２Ａの中心部に入射した光は入射方向に反射する
ことになる。一方、液晶パネル１２Ａの周辺部に入射し
た光は入射方向に対して内側に反射することになる。そ
して、入射光の反射角は液晶パネル１２Ａの周辺部に向
かうにつれて大きくなる。反射光は光拡散層３で拡散さ
れて目５に到達するが、反射層１Ａによる反射光を全て
目５の位置（例えば、液晶パネル１２Ａの中心部の上方
３０ｃｍ程度）に向かうように凹凸パターンを規定して
おけば、光拡散層３で拡散された光のうち最も強い光が
目５に向かうことになる。

【００３６】このように、反射層１Ａはあたかも反射層
４及びフレネルレンズ層３７の組み合わせと同一の作用
をしており、以下反射層１Ａをミラーフレネルレンズ層
と呼ぶことにする。

【００３７】上述のように、図１（ａ）に示す液晶パネ
ル１２Ａでは、液晶パネルの全ての位置から出射した
光、つまり、拡散光のうち最も強い光が目に向かうか
ら、液晶パネル１２Ａの全ての位置でほぼ均一の明るさ
が得られることになる（図１（ｂ）参照）。つまり、図
１（ａ）に示す液晶パネル１２Ａでは、液晶パネル自体
の厚さが厚くなることなく液晶パネル面内の明るさを均
一することができるばかりでなく、ミラーフレネルレン
ズ層１Ａが液晶層３８の下側に位置しているから、液晶
パネルの明るさが低下することもない。さらに、フレネ
ルレンズを用いていないから、画像の視認性が低下する
ことが少ない。つまり、使用者の焦点はＣＦに合う関係
上、凹凸パターンのエッジが実質的に見えなくなり、視
認性が低下することがない。

【００３８】例えば、パネルサイズ：２．５インチ、ミ
ラーフレネルレンズ層１Ａに前述の第２のパターンを用
いて、パターンの高さ（凸部の高さ）：１μｍ程度、パ
ターンのピッチ：１乃至１００μｍとした際には、液晶
パネル１２Ａの上方３０ｃｍ程度の位置において、ミラ
ーフレネルレンズ層１Ａの集光効率は７０％以上となっ
た。

【００３９】ここで、図５及び図６を参照して、上述の
ミラーフレネルレンズ層１Ａを下側基板１１に形成する
際の一例について説明する。

【００４０】まず、ミラーフレネルレンズ層１Ａを形成
するにあたって、スタンパと呼ばれる金型が製造され
る。スタンパを製造する際には、図５（ａ）に示すよう
に、基板２１を準備した後、基板２１の上に、例えば、
電子ビームレジスト２２を所定の厚さに塗布する。その
後、図５（ｂ）に示すように、電子ビーム（電子線）に
よってレジスト２２を微細加工して、前述の凹凸パター
ン（第１又は第２のパターン）を備えるアレイ原盤２３
を作成する。そして、例えば、電鋳法を用いてニッケル
等のスタンパ材料をアレイ原盤２３の上に堆積させて、
スタンパ２４とする（図５（ｃ）参照）。その後、スタ
ンパ２４をアレイ原盤２３から分離する（図５（ｄ）参
照）。すると、スタンパ２４には凹凸パターンと反転す
るパターン（反転パターン）が形成されることになる。

【００４１】次に、図６（ａ）に示すように、下側基板
（例えば、ガラス基板又は透明樹脂基板：ただし、スタ
ンパが紫外線を透過する場合には、下側基板は透明であ
る必要はない）１１の上に紫外線硬化樹脂６Ａを予め定
められた厚さに滴下した後、紫外線硬化樹脂６Ａの上方
からスタンパ２４を降下させ、下側基板１１とスタンパ
２４との間に紫外線硬化樹脂６Ａを押し広げて、下側基
板１１とスタンパ２４との間に紫外線硬化樹脂６Ａを充
填させる。

【００４２】次に、図６（ｂ）に示すように、下側基板
１１側から紫外線硬化樹脂６Ａに紫外線を照射して（Ｕ
Ｖ照射）、紫外線硬化樹脂６Ａを光硬化反応によって硬
化させる。紫外線硬化樹脂６Ａが硬化すると、紫外線硬
化樹脂６Ａからスタンパ２４を剥離させる。これによっ
て、図６（ｃ）に示すように、スタンパ２４の反転パタ
ーンが反転した前述の凹凸パターンとして紫外線硬化樹
脂６Ａに転写され、樹脂層６が形成されることになる。

【００４３】その後、樹脂層６上に、例えば、Ａｇ又は
Ａｌ等の金属薄膜をスパッター形成によって堆積させ、
図６（ｄ）に示すように反射膜４Ａを形成し、これによ
って、反射層、つまり、ミラーフレネルレンズ層１Ａを
下側基板１１上に形成する。

【００４４】さらに、図７を参照して、上述のミラーフ
レネルレンズ層１Ａを下側基板１１に形成する際の他の
例について説明する。

【００４５】図５で説明したように、アレイ原盤２３を
作成した後、電鋳法を用いて、反転パターンが形成され
たスタンパ２４を作成する。その後、図７（ａ）に示す
ように、アクリル樹脂等の樹脂６Ｂを下側基板１１の上
にスピンコートする。そして、図７（ｂ）に示すよう
に、樹脂６Ｂの上からスタンパ２４を降下させて、樹脂
６Ｂを押圧すると、図７（ｃ）に示すように、樹脂６Ｂ
の表面にはスタンパ２４の反転パターンが反転転写され
て、前述の凹凸パターンを有する樹脂層６が形成され
る。

【００４６】その後、樹脂層６上に、例えば、Ａｇ又は
Ａｌ等の金属薄膜をスパッター形成によって堆積させ、
図７（ｄ）に示すように反射膜４Ａを形成し、これによ
って、反射層、つまり、ミラーフレネルレンズ層１Ａを
下側基板１１上に形成する。

【００４７】前述のように、図１（ａ）に示す液晶パネ
ル１２Ａでは、薄膜トランジスタ（液晶駆動素子：ＴＦ
Ｔ）が省略されているが、実際には、図８（ａ）に示す
ように、ミラーフレネルレンズ層１Ａ内にはＴＦＴ３２
が設けられる。つまり、下側基板１１上にミラーフレネ
ルレンズ層１Ａを形成する前に、下側基板１１上にＴＦ
Ｔ３２を形成する。その後、前述のようにして、ミラー
フレネルレンズ層１Ａを下側基板１１上に形成して、裏
面側基板とする。一方、上側基板２の裏面にカラーフィ
ルター層（ＣＦ）３５等を形成するとともに上側基板２
の表面に光拡散板３を張り付けて表面側基板とする。そ
して、裏面側基板と表面側基板との間に液晶層３８を挟
み込んで、液晶パネル１２Ｂとする。

【００４８】図１（ａ）（又は図８（ａ））に示す例で
は、下側基板１１上にミラーフレネルレンズ層１Ａを成
形する例について説明したが、ミラーフレネルレンズ層
は下側基板１１上に形成する必要はなく、ミラーフレネ
ルレンズ層は液晶層３８の下側であれば、いずれの位置
でもよい。例えば、図８（ｂ）に示す液晶パネル１２Ｃ
のように、下側基板１１の裏面（下側面）にミラーフレ
ネルレンズ層７を配設するようにしてもよい。なお、図
８（ｂ）に示す例では、ミラーフレネルレンズ層７は反
射体で成形されており、従って、反射膜は形成されてい
ない。さらに、下側基板１１の裏面との密着性を良好に
するため、つまり、ミラーフレネルレンズ層７の上面
（凹凸パターン側面）には、例えば、透明性の樹脂１０
１が充填されているが、樹脂１０１がなく空気層であっ
てもよい。また、図８（ｂ）に示す例では、下側基板１
１は透明である。なお、図示しないがミラーフレネルレ
ンズ層７は、反射体だけでなく図８（ａ）のミラーフレ
ネルレンズ層１Ａのように樹脂層６と反射層４を組み合
せた構成としてもよい。

【００４９】図８（ｂ）に示す例においても、液晶パネ
ル１２Ｃの中心部に入射した光は反射面７ａで反射され
て、入射方向に向かうことになる。一方、液晶パネル１
２Ｃの周辺部に入射した光は反射面７ａで反射されて、
入射方向に対して内側に向かうことになる。そして、入
射光の反射角は液晶パネル１２Ｃの周辺部に向かうにつ
れて大きくなる。反射光は光拡散層３で拡散されて目に
到達するが、反射面７ａによる反射光を全て目の位置に
向かうように凹凸パターンを規定しておけば、光拡散層
３で拡散された光のうち最も強い光が目に向かうことに
なる。

【００５０】図８（ｃ）に示す液晶パネル１２Ｄは、ミ
ラーフレネルレンズ層１Ａが下側基板１１としても用い
られる例であり、ミラーフレネルレンズ層１Ａが下側基
板１１を兼ね備えるため、ミラーフレネルレンズ層１Ａ
の上面（凹凸パターン側面）には、例えば、透明性の樹
脂が充填され、平坦面とされる。そして、この平坦面に
は液晶駆動素子３２が設けられている。図８（ｃ）に示
す例においても、図８（ｂ）に示す例と同様に、光拡散
層３で拡散された光のうち最も強い光が目に向かうこと
になる。なお、図８（ａ）乃至図８（ｃ）ともに図１
（ａ）と同一の構成要素については同一の参照番号が付
されている。

【００５１】さらに、図９を参照して、本実施の形態に
よる液晶パネルの他の例について説明する。なお、図９
（ａ）乃至図９（ｃ）において、図８（ａ）乃至図８
（ｃ）と同一の構成要素については、同一の参照番号を
付す。

【００５２】図１（ａ）で説明した例では、樹脂層６の
凹凸パターン上に反射膜４Ａを形成しているが、図９
（ａ）に示す液晶パネル１２Ｅでは、透明の樹脂層（光
路変更層）６１の裏面（図中、下側面（平坦面））に反
射膜４Ｂが形成され、これによって、ミラーフレネルレ
ンズ層１Ｂが構成されている。さらに、図示の例では、
下側基板１１上に液晶駆動素子３２が形成され、下側基
板１１上には樹脂層１０２を介してミラーフレネルレン
ズ層１Ｂが配設されている。

【００５３】図９（ａ）に示す例では、液晶パネル１２
Ｅの中心部に入射した光は、反射膜４Ｂで反射されて、
入射方向に向かうことになる。一方、液晶パネル１２Ｅ
の周辺部に入射した光は反射膜４Ｂで反射され、さらに
樹脂層６で入射方向に対して内側に偏向されることにな
る（つまり、樹脂層６１はフレネルレンズとして作用す
ることになる）。そして、入射光の偏向角は液晶パネル
１２Ｅの周辺部に向かうにつれて大きくなる。偏向光は
光拡散層３で拡散されて目に到達するが、樹脂層６１に
よる偏向光を全て目の位置に向かうように凹凸パターン
を規定しておけば、光拡散層３で拡散された光のうち最
も強い光が目に向かうことになる。

【００５４】図９（ｂ）に示す液晶パネル１２Ｆでは、
図９（ｂ）と同様に、透明の樹脂層（光路変更層）６１
の裏面に反射膜４Ｂが形成されるとともに、樹脂層６１
の凹凸パターン側に透明の樹脂が充填されその上面が平
坦である樹脂層１０３が形成されている。そして、反射
膜４Ｂと樹脂層６１及び１０３とによってミラーフレネ
ルレンズ層１Ｃが構成されている。さらに、図示の例で
は、下側基板１１上にミラーフレネルレンズ層１Ｃが配
設され、樹脂層１０３上に液晶駆動素子３２が形成され
ている。

【００５５】図９（ｂ）に示す例においては、樹脂層６
１と樹脂層１０３との境界面で偏向が生じるが、樹脂層
６１と樹脂層１０３との境界面による偏向光を全て目の
位置に向かうように凹凸パターンを規定しておけば、光
拡散層３で拡散された光のうち最も強い光が目に向かう
ことになる。

【００５６】図９（ｃ）に示す液晶パネル１２Ｇでは、
ミラーフレネルレンズ層１Ｃが下側基板１１としても用
いられる例であり、図示の例では、図８（ｂ）と同様
に、樹脂層（光路変更層）６１と樹脂層１０３との境界
面による偏向光を全て目の位置に向かうように凹凸パタ
ーンを規定しておけば、光拡散層３で拡散された光のう
ち最も強い光が目に向かうことになる。

【００５７】また、本発明の別の例によれば、図１０に
示すように、凹凸パターンを含むミラーフレネルレンズ
層は、シート状に成形され（以下、ミラーフレネルレン
ズシート１Ｄと呼ぶ）、このミラーフレネルレンズシー
ト１Ｄは下側基板（透明な下側基板）１１の裏面側に配
置される。つまり、ミラーフレネルレンズシート１Ｄは
液晶パネルの裏面側に配置される。凹凸パターンは前述
したスタンパを用いて、光硬化性樹脂の転写、もしくは
ポリオレフィン系等の樹脂に対する圧縮成形等の手法で
成形し、スパッタリング法、真空蒸着法等の方法による
反射膜４Ａを形成することによって、反射層とすること
ができる。

【００５８】本発明では、前述のシートは厚さが１００
μｍ程度のポリプロピレン材で加工し、約２０００Åの
銀薄膜を形成している。この程度の積層であれば、カレ
ンダー成形による凹凸パターン加工と、巻き取り蒸着加
工による反射膜形成が可能であり、非常に高速な作製タ
クトをしたが、材料及び加工手段はこの例に限らない。

【００５９】また、アルミニウム箔等への圧縮成形で凹
凸パターンを形成し、アルミニウムの反射特性を用い
て、前述の反射膜形成工程を省略するようにしてもよ
い。

【００６０】さらに、図１０では、シート状に成形した
反射層と液晶層裏面とに隙間を形成しているが、透明な
樹脂等によって隙間を充填して反射層と液晶層とを接合
してもよい。

【００６１】加えて、予め透明な樹脂等によってシート
状の反射層の表面を被覆するようにすれば、シート状の
反射層を容易にハンドリングすることができる。

【００６２】なお、図示しないが、上述の凹凸パターン
を形成するシート状の反射層はその材料が透明であれ
ば、当該材料を液晶層の裏面に接合し、上述の凹凸パタ
ーンと凹凸パターンを被覆する反射膜との界面で光を反
射することによっても、同様の効果が得られる。ただ
し、この場合には、凹凸パターンは、図１０に示すミラ
ーフレネルレンズパターンの反転形状でなければならな
いことは明らかである。

【００６３】また、上述の反射膜は、さらに薄い膜厚や
複数の材質の薄膜を積層した半透過膜としてもよい。図
示はしないが、かかる構成によれば、液晶層に後方から
光を照射する後方照明装置の光も前方に出射できる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、予め
定められた凹凸パターン（フレネル形状パターン）を有
する反射層を液晶層の下側に配置するようにしたから、
反射層による反射光を全て所定の位置（例えば、目の位
置）に向かうようにすることができ、その結果、光拡散
層で拡散された光のうち最も強い光を所定の位置に向け
ることができる。従って、液晶パネル面内の明るさを均
一とすることができるという効果がある。

【００６５】加えて、本発明では反射層を液晶層の下側
に配置したから、フレネルレンズを液晶表示装置の表面
に配置したように、汚れにより明るさが低下することが
なく、さらには、フレネルレンズのエッジ部分が縞とな
って見え、画像の視認性が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の
一例を説明するための図であり、（ａ）はその断面図、
（ｂ）はパネル位置と明るさとの関係を示す図である。

【図２】図１に示す液晶表示装置において用いられる
凹凸パターンの一例を説明するための図であり、（ａ）
は凹凸パターンを説明するための図、（ｂ）はパネル中
心と距離との関係を示す図、（ｃ）は距離と傾斜角
（θ）との関係を示す図である。

【図３】図１に示す液晶表示装置において用いられる
凹凸パターンの他の例を説明するための図であり、
（ａ）は凹凸パターンを説明するための図、（ｂ）はそ
の拡大図である。

【図４】図１に示す反射層と従来の反射層とを比較す
るための図であり、（ａ）は図１に示す反射層による反
射を説明するための図、（ｂ）は従来の反射層による反
射を説明するための図である。

【図５】反射層を形成する際に用いられるスタンパの
作成方法の一例を示す図であり、（ａ）乃至（ｄ）は製
造工程を示す図である。

【図６】反射層を形成する際の一例を説明するための
図であり、（ａ）乃至（ｄ）は製造工程を示す図であ
る。

【図７】反射層を形成する際の他の例を説明するため
の図であり、（ａ）乃至（ｄ）は製造工程を示す図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の
他の例を説明するための図であり、（ａ）乃至（ｃ）は
断面図である。

【図９】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置の
さらに他の例を説明するための図であり、（ａ）乃至
（ｃ）は断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態にかかる液晶表示装置
の別の例を示す断面図である。

【図１１】従来の液晶表示装置の一例を説明するため
の図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はパネル位置
と明るさとの関係を示す図である。

【図１２】従来の液晶表示装置の他の例を説明するた
めの図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はパネル位
置と明るさとの関係を示す図である。

【図１３】従来の液晶表示装置のさらに他の例を説明
するための図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）はパ
ネル位置と明るさとの関係を示す図、（ｃ）はフレネル
レンズに起因する縞模様を示す図である。

【符号の説明】

１Ａ反射層（ミラーフレネルレンズ層）２上側基板３光拡散板４Ａ反射膜６樹脂層１１下側基板１２Ａ液晶パネル２４スタンパ３５カラーフィルター層（ＣＦ）３６遮光膜３７フレネルレンズ層３８液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青山茂京都市下京区塩小路通堀川東入南不動堂町 801番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA01 BA20 DA02 DA11 DB08 DC02 DC12 DD01 DE00 2H091 FA14Y FA27Y FA31Y FB08 FC19 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示パネル表面に配置された拡散層を通
って外部からの入射光を用いて液晶層を照明するように
した液晶表示装置において、前記液晶層よりも下側に設けられた反射層に外部から略
垂直に入射した入射光の反射光が前記拡散層から前記表
示パネル表面の中心側に集光するように、前記反射層表
面に凹凸パターンを形成したことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】前記凹凸パターンは、集光する方向に向
かって傾斜する傾斜面を有する複数の凸部もしくは凹部
を有し、前記傾斜面の傾斜角は前記表示パネル表面の中
心から離れるにつれて大きくなるように設定したことを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記凹凸パターンは、前記表示パネル表
面の中心側から離れるにつれてピッチが細かくなるよう
に設定し、かつ前記凹凸パターンの高さは均一になるよ
うに設定したことを特徴とする請求項２に記載の液晶表
示装置。
【請求項４】前記凹凸パターンの高さは１μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記凹凸パターンは前記凹凸パターンと
反転するパターンが形成されたスタンパを用いて形成す
るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示装置。
【請求項６】前記凹凸パターンを含む前記反射層はシ
ート状に成形され、該反射層が前記液晶層を含む液晶パ
ネルの裏面に配置されることを特徴とする請求項１に記
載の液晶表示装置。