JP2003161929A - 表示用基板及び液晶表示装置 - Google Patents
表示用基板及び液晶表示装置Info
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Abstract
足等を克服して、薄型軽量性の利点を活かしつつ側面か
ら入射させた光の後方への伝送効率に優れる表示用基板
を得て、輝度やその均一性に優れて良好な表示品位の透
過型や照明・外光両用型の液晶表示装置の開発。 【解決手段】透明基板(11)にその基板よりも低屈折
率の透明層(12)を介して二酸化ケイ素層(13)を
有し、その上に少なくとも導電層(14)を有する表示
用基板(1)、及び視認側と背面側のセル基板をそれら
に設けた電極の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液晶表示パネル
を有してなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の
一方又は両方が前記表示用基板からなる液晶表示装置。
Description
に効率よく伝送できる表示用基板、及びそれをセル基板
に用いた表示品位に優れる透過型や照明・外光両用型の
液晶表示装置に関する。
重量化の抑制、携帯パソコンや携帯電話等の小型軽量化
などを目的に、液晶表示装置の更なる薄型軽量化が求め
られる中、図7〜9に例示の如く、サイドライト型導光
板83による面光源装置8をフロントライトやバックラ
イトとして設けた従来の液晶表示装置200では、その
薄型軽量化が困難となっている。ちなみにサイドライト
型導光板による面光源装置8は、通常2〜4mmの厚さを
有し、これは高々2〜3mmの液晶表示パネルの厚さにほ
ぼ匹敵して、全体の厚さを非常に太くする。
レクタである。また2はセル基板で、4は偏光板、27
はハードコート層、26はガスバリア層、21はセル基
板(透明基板)、25はカラーフィルタ層、23は透明
電極、24は配向膜、3は液晶層、6は反射層、23’
は反射層を兼ねる電極、9は光拡散層である。従って図
7、8が照明・外光両用型の液晶表示装置、図9が透過
型の液晶表示装置を示している。
化に鑑みて、液晶表示パネルの側面に照明装置を配置
し、その側面からの照明光をパネル全体で伝送しつつ視
認側のセル基板で全反射させて、その反射光を粗面型の
反射板で散乱させ、その反射散乱光を表示に利用する反
射型の液晶表示装置が提案されている(特開平5−15
8033号公報)。これはサイドライト型導光板の役割
を液晶表示パネルに兼用させて導光板を省略し、それに
よる薄型軽量化の達成を目的とする。なお光の伝送は、
液晶表示パネルの全体が担うが、中でも液晶セルのセル
基板がその中心となるようである。
品性、表面平滑性やガスバリア性等の、これまでの要求
性能を満足させた表示用基板では、光の伝送効率に乏し
く照明装置から遠離るほど表示が暗くなってパネル面で
の明暗差が大きい問題点のあることが判明した。ちなみ
に液晶表示パネル内部の伝送光がカラーフィルタ層に入
射すると、それによる光吸収で伝送光が著しく減衰す
る。
N(スーパーツイストネマチック)型の如く、直線偏光
板や楕円偏光板を介して表示目的を達成する液晶表示装
置では、液晶層で複屈折光とされて偏光板に入射した際
にその一部が吸収され、やはり伝送光が減衰する。さら
に高分子分散型液晶表示装置の如く、偏光板を用いずに
光の散乱で表示目的を達成するものにあっても、無秩序
部分の液晶層への光入射によって伝送光が散乱され、影
が生じたり、輝度の均一性が著しく低下する問題を発生
する。
先にセル基板に低屈折率の透明層を設けて、その透明層
を介し伝送光を反射させ、照明装置から遠離る位置(後
方)にも伝送光を効率よく到達させて前記の問題を解決
する手段を提案した(特願2000−309989
等)。斯かる低屈折率透明層方式では、セル基板との屈
折率差を大きくするほど後方への伝送効率を高めること
ができる。屈折率の低い物質は、原子半径が小さい原子
を多く含むか、密度の低いことが一般的である。
小さい原子を多く含む物質は、表面エネルギーが低く、
他材料との密着性に乏しい難点がある。また低密度の物
質は、その膜強度が低くてダメージを受けやすい難点が
ある。そのため、その表面に例えばカラーフィルタ層や
透明電極を設けた場合に、密着力不足で剥れやすかった
り、膜強度不足で傷付きやすいといった問題点があっ
た。また透明電極を形成する際のスパッタリング処理
で、プラズマダメージを受けやすいといった問題点もあ
った。
不足や膜強度不足等を克服して、薄型軽量性の利点を活
かしつつ側面から入射させた光の後方への伝送効率に優
れる表示用基板を得て、輝度やその均一性に優れて良好
な表示品位の透過型や照明・外光両用型の液晶表示装置
を開発することを課題とする。
も低屈折率の透明層を介して二酸化ケイ素層を有し、そ
の上に少なくとも導電層を有することを特徴とする表示
用基板、及び視認側と背面側のセル基板をそれらに設け
た電極の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液晶表示パネルを有し
てなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の一方又
は両方が前記表示用基板から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。
からの入射光を低屈折率の透明層が全反射により基板内
に閉じ込めて対向する側面方向(後方)に効率よく伝送
することができる。また低屈折率の透明層を二酸化ケイ
素層で被覆したことにより、低屈折率透明層の低密着性
や膜強度不足を克服でき、二酸化ケイ素層を介してカラ
ーフィルタ層や透明電極を低屈折率透明層の傷付きやプ
ラズマダメージなく密着性よく付設することができる。
に用いて液晶セルを形成することにより、その液晶表示
パネル側面に配置した照明装置からの入射光を当該基板
を介し後方に効率よく伝送でき、その伝送光を適宜な光
路変換手段を介し視認方向に光路変換することにより画
面全体が明るくて、その明るさの均一性に優れる良好な
表示品位を達成することができる。また表示用基板側面
への照明装置の配置で面的照明機構を形成できて、別個
導光板の使用を不要化避でき、薄型軽量性に優れる液晶
表示装置を形成することができる。
と、上記したようにパネル内の伝送光が液晶層や通例そ
れに隣接して配置されるカラーフィルタ層に入射し、液
晶層による複屈折で偏光板に入射した際の吸収成分が増
大したり、カラーフィルタ層による光吸収で後方への伝
送効率が著しく低下して照明装置から遠離るほど画面が
暗くなり輝度の均一性が大きく損なわれて見づらい表示
となる。
板にその基板よりも低屈折率の透明層を介して二酸化ケ
イ素層を有し、その上に少なくとも導電層を有するもの
である。図1にその表示用基板1の例を示した。11が
透明基板、12が低屈折率の透明層、13が二酸化ケイ
素層、14が導電層であり、15は配向膜、16はカラ
ーフィルタ層、17はガスバリア層、18はハードコー
ト層である。
る従来のセル基板に準じた適宜なものを用いることがで
き、特に限定はない。ちなみにその樹脂の例としては、
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、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、ないし放射線硬化型の樹脂
などがあげられる。
如き硬化型樹脂、照明光の伝送性や表示光の透過性等の
点より青板ガラスに対する白板ガラスの如く、透明性に
優れるものが好ましい。また樹脂では、光弾性係数の小
さいものが好ましい。さらに光伝送方向や厚さ方向の複
屈折を可及的に抑制して光損失を低減する点などより、
位相差が可及的に小さくて光学的等方性や表面平滑性な
どに優れるものが好ましい。
く、使用目的に応じた強度等に応じて適宜に決定しう
る。セル基板とする場合には液晶の封入強度と光伝送効
率と薄型軽量性のバランスなどの点より、20μm〜5m
m、就中50μm〜2mm、特に100μm〜1mmの厚さが
一般的である。特に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、それに対して薄型軽量化の点よりは薄いほど
有利である。
し、厚さが部分的に相違するものであってもよい。前記
の伝送基板として用いる場合には、例えば当該伝送方向
に断面楔形とした形態などの如く、厚さを部分的に相違
させたものが光路変換手段の傾斜配置によるそれへの伝
送光の入射効率の向上などの点より有利なときもある。
また透明基板の屈折率については特に限定はない。一般
には低屈折率の透明層との屈折率差をバランスさせる点
などより、1.48〜1.6、就中1.5〜1.55の
屈折率であるものが好ましい。
設ける低屈折率の透明層は、その透明基板よりも屈折率
の低い層として設けることで、図5に折れ線矢印α0'
として示した如く、照明装置7等を介した側面からの入
射光が透明基板(セル基板)11の内部を伝送される際
に、その伝送光を透明基板11と透明層12との屈折率
差を介し全反射させて透明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
く伝送することを目的とする。
板として用いた場合に、前記の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。
に、それによる伝送光の急激な吸収を防止して伝送光の
減少を回避することも目的とする。上記した特開平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。
率の低い適宜な材料を用いて形成することができる。上
記した全反射する角度範囲の拡大や、透明層透過光の低
減による後方への伝送効率や伝送損失の低減等の点よ
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、0.05以上、就中0.1以上、特に0.12〜
0.5であることが好ましい。
いた場合にも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。
透明基板よりも屈折率の低い、例えば無機系や有機系の
低屈折率誘電体や低密度物質の如き適宜な材料を1種又
は2種以上用いることができ、その形成材料について特
に限定はない。また低屈折率透明層の形成も、例えば真
空蒸着方式や、スピンコート等によるゾルゲル方式など
の適宜な方式で行うことができ、その形成方法について
も特に限定はない。
時の安定性等の点より、例えばフッ化マグネシウムの如
きフッ素含有化合物や低密度シリカ等による、無機誘電
体層やゾルゲル等に基づく無機ポーラス膜などによる低
屈折率の透明層が好ましい。
動のしみだし現象で透過し、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から厚
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、屈折率と層厚の積で算出され
る光路長に基づいて1/4波長(約100nm)以上、就
中1/2波長(190nm)以上、特に1波長(380n
m)以上の厚さであることが好ましく、さらには600n
m以上の厚さであることが好ましい。
配置位置は、上記した伝送光の閉じ込め効果や、セル基
板とした場合の液晶層への浸入防止などの点より、透明
基板11と導電層14の間とされる。また図例の如く透
明基板11と導電層14の間にカラーフィルタ層16を
配置する場合には、カラーフィルタ層による伝送光の吸
収損を防止する点より、そのカラーフィルタ層よりもガ
ラス板11側に位置させることが好ましい。
例の如く透明基板11に直接設けられる。その場合、透
明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、またセル基板とした場合には表示光への影響防止の
点よりも好ましい。
は二酸化ケイ素層13が設けられる。二酸化ケイ素層
は、低屈折率透明層の保護を目的とする。それにより、
図例の如く透明電極14やカラーフィルタ層13の如き
機能層を付加する場合に、その二酸化ケイ素層を介して
密着性よく付設できると共に、低屈折率透明層が損傷す
ることを防止することができる。
物(ITO)の薄膜としてスパッタリング方式にて形成
するとき、下地となる付設面は、高エネルギーのプラズ
マに曝される。その場合、低屈折率透明層が付設面であ
ると、例えば当該透明層がフッ素含有化合物からなると
き、プラズマでフッ素が脱離したり、酸化されたりして
屈折率の増大し、機能低下を生じる。一方、二酸化ケイ
素層が付設面であると、その下層の当該透明層は保護さ
れてプラズマによるダメージが低減し、機能低下を防止
することができる。
明層は、表面エネルギーが低くて特にレジスト等をはじ
きやすく、カラーフィルタ層を安定に形成することが困
難であるが、二酸化ケイ素層は表面エネルギーが大き
く、レジスト等の濡れ性も良好でカラーフィルタ層を安
定に形成することができる。
るポーラスな薄膜で、非常に脆い場合にあっても、その
上に硬くて綴密な二酸化ケイ素層を有することで傷の発
生を防止して良好な表示状態を得ることができる。低屈
折率透明層に傷があると液晶セルの内側に位置するた
め、液晶層の配向乱れを生じやすく、表示品位を低下さ
せやすい。また低屈折率透明層の上に二酸化ケイ素層を
設けることで、液晶セルとした場合にカラーフィルタ層
による光吸収を低減でき、電極を介して駆動される液晶
層の複屈折の影響も小さくすることができる。
透明層に準じた適宜な形成方法を適用して行うことがで
きる。就中、可及的に低屈折率透明層にダメージを与え
ない形成方法が好ましい。二酸化ケイ素層の厚さについ
ては、特に限定はなく保護層として機能する厚さであれ
ばよい。一般には、5μm以下、就中50nm〜1μm、特
に100〜500nmとされる。
して設ける導電層は、セル基板とした場合の電極や反射
層ないしそれ兼用の電極、帯電防止や電磁波シールドな
どの表示用基板の使用目的に応じた適宜なものであって
よい。従って導電層は、例えばITO等による透明層
や、金属薄膜等による光反射型などの不透明層として従
来に準じた適宜な材料にて形成することができる。就
中、液晶セル用の透明電極としては、透明性と電気抵抗
の点よりITOが好ましい。
各種の目的に用いることができる。特に上記したよう
に、側面入射光の後方への伝送効率に優れることより液
晶セルにおけるセル基板などの如く、光を側面より入射
させて後方へ伝送する用途に好ましく用いうる。その実
用に際しては必要に応じて、例えば図1の例の如くカラ
ーフィルタ層16やガスバリア層17、ハードコート層
18などの適宜な機能層の1層又は2層以上を適宜な位
置に設けることができる。
等のカラー化などを目的に設けられ通例、二酸化ケイ素
層13と導電膜13の間に設けられる。また液晶セル基
板とする場合には、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15を設けることもできる。配向
膜は通常、図例の如く電極とした導電層14の上に形成
される。なおセル基板とする場合、ガスバリア層17
は、図例の如く通例、セルの外側となる位置に設けら
れ、ハードコート層18は、セルの外側となる表面に設
けられる。
面側のセル基板をそれらに設けた電極の側を対向させて
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
具備する液晶表示パネルを有してなり、かつ前記の視認
側と背面側のセル基板の一方又は両方に上記した低屈折
率透明層付設の表示用基板を用いたものである。図2〜
5にその液晶表示装置100の例を示した。1が低屈折
率透明層付設の表示用基板からなる視認側又は背面側の
セル基板、2が他方側のセル基板、5が光路変換手段、
7が照明装置である。他の符号は、上記した従来技術の
場合に準じる。
率透明層付設の表示用基板1をセル基板の少なくとも一
方に用いてなる液晶セルを有する点を除いて、その種類
につき特に限定はなく、適宜なものを用いることができ
る。ちなみにその例としては液晶の配向形態に基づいて
TN型液晶表示パネルやSTN型液晶表示パネル、垂直
配向型表示パネルやHAN型表示パネル、OCB型表示
パネ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、高分子分散型液晶表示パネ
ルの如き光拡散を利用したものなどがあげられる。
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2の例の如
く一対のセル基板1、2の内側に設けた電極14、23
を介して行われる。なお視認側又は背面側のセル基板に
本発明による表示用基板を用いない場合、その他方のセ
ル基板には、上記したガラスや樹脂などの適宜な材料か
らなるものを用いうる。軽量性の点よりは樹脂基板の使
用が有利である。
表示光等を透過させる必要のある場合には透明基板であ
ることを要するが、例えばセル内に反射層兼用の電極を
設けてなる反射型液晶セルの如く、光を透過する必要の
ない場合には不透明な基板であってもよい。
は、視認側と背面側の両セル基板11、21及びそれら
の内側に設けた両電極14、23が透明層よりなる透過
型の液晶セルからなり、その視認側基板に本発明による
表示用基板1を用いてなる液晶セルにおける、背面側基
板2の外側に反射層6を配置したフロントライト式の照
明・外光両用型のものからなる。
背面側基板2の内側に設けた電極23’が反射層兼用の
金属薄膜よりなる反射型の液晶セルからなり、フロント
ライト式の照明・外光両用型のものからなる。従って図
3の照明・外光両用型液晶表示パネルの場合、図例では
背面側基板に透明基板21を用いているが、光を透過す
る必要がないので前記した如く不透明な基板であっても
よい。またその基板にガス遮蔽性や耐擦傷性のものを用
いた場合には、図例におけるガスバリア層26やハード
コート層27を省略でき、より薄型化等を図りうる。
は、視認側と背面側の両セル基板21、11及びそれら
の内側に設けた両電極23、14が透明層よりなる透過
型の液晶セルからなり、その背面側基板に本発明による
表示用基板1が用いられている。なお図例では、反射層
を有しない単なる透過型のものとされているが、その背
面側基板1における光路変換手段5の外側に反射層を配
置して、バックライト式の照明・外光両用型液晶表示パ
ネルとすることもできる。
じ、液晶セルの片側又は両側に偏光板や位相差板、光拡
散層や光路変換手段等の適宜な光学層の1層又は2層以
上を設けることができ、また液晶表示パネルの1又は2
以上の側面に照明装置を設けることもできる。さらに本
発明による表示用基板以外のセル基板にカラーフィルタ
層を設けることもできる。その場合、カラーフィルタ層
は通常、セル基板における基板と電極の間に設けられ
る。またカラーフィルタ層は、一般に視認側基板に設け
られるが、これに限定されない。
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。
また図4の例の如く光拡散層9は、表示光の拡散による
表示範囲の拡大、あるいは光路変換手段を介した輝線状
発光の平準化による輝度の均一化や、液晶表示パネル内
の伝送光の拡散による光路変換手段への入射光量の増大
などを目的とする。一方、光路変換手段は、液晶表示パ
ネルの側面に配置した照明装置からの入射光ないしその
パネル内の伝送光を光路制御して、液晶表示パネルの厚
さ方向に光路変換し表示光として利用することを目的と
する。
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。
脂基板で例示した樹脂などの適宜なものを用いることが
でき、透明性や機械的強度、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る。透明保護層は、フ
ィルムとしたものの接着方式や樹脂液等の塗布方式など
により付与することができる。用いる偏光板、特に視認
側の偏光板は、外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。
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る。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2、
4の例の如く液晶セルの両側に設けることもできるし、
図3の例の如く液晶セルの片側にのみ設けることもでき
る。
で例示したもの等の適宜な樹脂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る。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。
び背面側の偏光板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。なお
偏光板と位相差板を積層することで、楕円偏光板を形成
することができる。
ア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
板等の光学層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。
ル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。斯かる透明粒子は、上記したノングレア層や光拡
散層の形成にも用いうる。
れ線矢印α0、α1、α2、α3で示した如く、液晶表
示パネルの側面に配置した照明装置7からの入射光、な
いしその伝送光を反射して当該パネルの厚さ方向に光路
変換させ、照明光(表示光)として利用することを目的
とする点より、図2〜4の例の如く液晶表示パネルにお
ける視認側基板又は背面側基板の一方の外側に配置さ
れ、それによりフロントライト又はバックライトが形成
される。
からの入射光を反射して所定方向に光路変換しうる適宜
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
する光路変換斜面を具備する光路変換手段、特に断面略
三〜五角形のプリズム状凸凹からなる光路変換斜面を具
備する光路変換手段が好ましい。
ましい前記光路変換斜面は、その液晶表示パネル平面に
対する傾斜角が35〜48度、就中38〜45度、特に
40〜44度のものである。また光路変換手段は、薄型
化の点より前記の光路変換斜面を多数分布させたものと
して形成されているものが好ましい。さらに光路変換斜
面は、突出(凸)形態にても形成しうるが、耐擦傷性の
向上による斜面機能の維持の点よりは、溝(凹)形態に
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。
配置して2以上の入射側面を有する場合には、例えば断
面二等辺三角形による2面の光路変換斜面の如く、その
入射側面の数と位置に対応して光路変換斜面を有する光
路変換手段としたものが好ましく用いられる。
表示装置では、図5の折れ線矢印α2の如く、光路変換
手段層5を介して表示光α3を見る必要のある場合があ
り、その場合には表示光の良視認性などの点より、図例
の如く前記した光路変換斜面の間に緩斜面ないし平坦面
を有する構造の光路変換手段が好ましい。
なる断面三角形のプリズム状凹凸が隣接して繰り返す構
造の光路変換手段からなるときには、その緩斜面のパネ
ル平面に対する傾斜角が10度以下、就中5度以下、特
に3度以下であることが好ましい。またその最寄り緩斜
面間の傾斜角の差は1度以内、就中0.3度以内等の小
さいことが好ましい。
変換手段とすることにより、その光路変換斜面を介し側
面からの入射光ないしその伝送光を反射させて、正面方
向の指向性よく光路変換でき、照明と外光の両モードに
有利な状態に明るさを容易にバランスさせることができ
る。
公報におけるように、粗面を介した散乱反射方式の場
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、正面方向より大きく傾斜した光
であるから表示に有効利用しにくく、正面方向での表示
が暗くなり、粗面型反射板による散乱を強くすると反射
モードでの正面方向の光量を低減させて表示に不利とな
る。従って斯かる粗面散乱反射方式では、照明と外光の
両モードにおける明るさをバランスさせ難い。
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、上記の樹脂基板で例示した樹脂や
ガラスなどがあげられる。複屈折を示さないか、それの
小さい材料で形成した光路変換手段が好ましい。また界
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変換
手段の光路変換斜面に効率よく供給する点より、表示用
基板における低屈折率の透明層よりも高屈折率、就中
0.05以上、特に0.1以上高い屈折率の光路変換手
段であることが好ましい。
適宜な方法で形成しうる。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。
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。光路変換手段の厚さは、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5〜20
0μm、特に10〜100μmとされる。
路変換手段を形成した面を外側にして配置することが、
その光路変換斜面を介した反射効率、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
路変換手段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表示用基板における
低屈折率の透明層よりも高い屈折率の接着層、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。
路変換手段に準じうる。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。
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
よりパネルに配置する光路変換手段との組合せにて照明
機構を形成でき、サイドライト型導光板の使用を回避し
て、液晶表示装置の薄型軽量化を図ることができる。
パネルでは、それらに準じた図7〜9に示したサイドラ
イト型導光板83使用の液晶表示パネルとの対比より明
らかな如く、光路変換手段5とサイドライト型導光板8
3との厚さの差が、そのまま液晶表示装置の厚さの差と
して現れる。
の点より、照明装置の好ましい配置位置は、図2〜4に
例示の如く本発明による表示用基板1からなり、かつ光
路変換手段を設けた側のセル基板の側面である。またそ
の場合に、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、照明装
置を配置するセル基板1の側面を、他方のセル基板2が
形成する側面よりも突出させる方式である。従って視認
側と背面側のセル基板は、平面寸法が相違していてもよ
く、同じである必要はない。また上記したように視認側
と背面側のセル基板の厚さは、相違していてもよく、同
じである必要はない。
0’で例示した如く、表示用基板1に設けた低屈折率の
透明層12を介し、照明装置7を介した側面からの入射
光β0が透明基板11の内部を伝送される際に、その伝
送光を透明基板11と透明層12との屈折率差を介し全
反射させて透明基板内に効率よく閉じ込め、それにより
前記伝送光α0’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変換手段5
の光路変換斜面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α1、α2、α3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
の均一性を向上させることができる。
その伝送光を後方に効率よく伝送しつつ、その伝送光を
光路変換手段を介し液晶表示パネルの視認方向に効率よ
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変換手段とでフロントライト機構
や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や照明・外光両用型の
液晶表示装置を形成することができる。
板が低屈折率の透明層を有しない液晶表示装置300で
ある場合には、図6に折れ線矢印β0、β1、β2、α
0”で例示した如く、照明装置7を介した側面からの入
射光β0が基板21の内部を伝送される際にその伝送光
がカラーフィルタ層25や液晶層3等に入射し、反射層
兼用電極23’を介した反射光β2も液晶層3やカラー
フィルタ層25等を再透過することとなって、上記した
如く後方に伝送される光α0”が大きく減衰し、照明装
置から遠離るほど明るさが低下して表示画面全体での輝
度のバラツキが大きくなる。
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。
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。
能とするものであり、照明・外光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。
応じ発散光を液晶表示パネルの側面に導くために、光源
71を包囲するランプリフレクタ72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。ランプリ
フレクタとしては、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。ランプリフレクタは、その端部を液晶表示パネル
のセル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。
は必要に応じ適宜な位置に反射層6、23’を配置する
ことができる。斯かる反射層は、フロントライトの反射
反転と、液晶セルの視認側からの入射外光を反射して照
明・外光両用型の液晶表示装置の形成を目的とする。ま
た図4の例で、光路変換手段5の外側に反射層を設けた
場合には、その光路変換手段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
セルの視認側からの入射外光を反射して照明・外光両用
型の液晶表示装置を形成することを目的とする。
する反射層は、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。就中、例えばアルミニウ
ムや銀、金や銅や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反
射層が好ましく、照明・外光両用型の液晶表示装置を形
成する場合に特に好ましい。
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る。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。
射層は、セル基板や光路変換手段等の外側に、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。
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。
よりの入射光の殆どが液晶表示パネル、特にそのセル基
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
路変換手段の光路変換斜面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
射にて後方に更に伝送され、後方における光路変換斜面
に入射して効率よく視認方向に垂直指向性よく光路変換
され、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
優れる透過型や照明・外光両用型の液晶表示装置を形成
することができる。
置を形成する光路変換手段や液晶セル、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。
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。また前記の光学部材、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。
型樹脂をスポイトにて滴下充填し、その上に厚さ60μ
mのポリカーボネートフィルム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その硬化層をポリカーボネートフ
ィルムより剥離して屈折率1.51の光路変換手段シー
トを得、その光路変換手段を有しない面に屈折率1.5
1の粘着層を付設して透明シートを得た。
mmであり、稜線が幅方向にわたるプリズム状凹部を入射
側面に平行に210μmのピッチで有し、その光路変換
斜面の傾斜角が約42度で急斜面との頂角が70度、光
路変換斜面の基準平面に対する投影幅が10〜16μm
で、平坦部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。
面を中性洗剤と純水で順次洗浄してスピンコータで水を
除去した後、アルゴン雰囲気中でプラズマ処理して、そ
の片面にスパッタリング方式にてITO透明導電層(電
極)を形成してセル基板を得た。
面を中性洗剤と純水で順次洗浄してスピンコータで水を
除去した後、アルゴン雰囲気中でプラズマ処理して、そ
の片面に150℃に加熱しながらフッ化マグネシウムを
電子ビーム加熱にて真空蒸着し、厚さ600nm、屈折率
1.38の低屈折率透明層を形成し、その上に二酸化ケ
イ素を電子ビーム加熱にて真空蒸着して厚さ200nmの
二酸化ケイ素層を形成した後、その上に赤、青、緑のス
トライプ状のカラーフィルタ層、及びスパッタリングに
よるITO透明導電層(電極)を順次形成して表示用基
板を得た。
参考例2のセル基板からなる背面側基板における透明電
極上に、ポリビニルアルコール溶液をスピンコートしそ
の乾燥膜をラビング処理し、それら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球形ガラスビーズ
よりなるギャップ調節材を配し、周囲をシール材で固定
したのち液晶(メルク社製、ZLI−4792)を注入
してTN型液晶セルを形成し、その視認側に反射防止処
理とノングレア処理を施した偏光板を、背面側に反射型
偏光板を貼着してノーマリーホワイトの反射型液晶表示
パネルを得た。そのパネルサイズは幅45mm、長さ34
mmで、その長さ方向の視認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。なお前記の視認側基板
における透明電極は、ラビング処理前にエッチングして
2分割した。
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
接着し冷陰極管を保持固定した。またパネルの視認側上
面に参考例1で得た透明シートをその粘着層を介し接着
して光路変換手段を配置し、照明・外光両用型の液晶表
示装置を得た。
例1と同様に表示用基板を得、それを視認側基板に用い
たほかは実施例1に準じて照明・外光両用型の液晶表示
装置を得た。
用基板を得、それを視認側基板に用いたほかは実施例1
に準じて照明・外光両用型の液晶表示装置を得た。
ルタ層の下側の低屈折率透明層や二酸化ケイ素層におけ
る水の接触角を測定した。すなわち実施例1では二酸化
ケイ素層表面、比較例1ではガラス板表面、比較例2で
は低屈折率透明層表面における水の接触角を測定した。
その結果を次表に示した。
晶セルに電圧を印加しない状態で冷陰極管を点灯させ、
その点灯モードによる入射側面より10mm、中央部、対
向端より10mmの位置での正面輝度を輝度計(トプコン
社製、BM7)にて視野1度の条件で調べた。その結果
を次表に示した。
では明るくてそのバラツキが小さいが、比較例1ではバ
ラツキが大くて対向端側では暗いことが判る。また比較
例2では実施例1に準じ明るくてそのバラツキが小さい
が、水の接触角が実施例1に比べて倍近く大きく、塗布
したレジストにハジキが生じやすくてカラーフィルタ層
の形成が困難であった。実施例ではレジストのハジキも
生じずにカラーフィルタ層の形成が容易であった。
て、低屈折率透明層よる輝度の均一化等の効果を維持し
つつ、低屈折率透明層の表面特性に基づく難点が改善さ
れていることが判る。また実施例では、外光を利用した
反射モードにおいても明るくてその均一性に優れる表示
であった。
二酸化ケイ素層を付加した表示用基板の使用で、カラー
フィルタ層による吸収等も防止して均一な輝度分布の透
過型や照明・外光両用型の液晶表示装置を形成でき、光
路変換手段及び照明装置の側面配置との組合せによる照
明機構にて、導光板の使用による嵩高化、高重量化を回
避しつつ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。
Claims (10)
- 【請求項1】 透明基板にその基板よりも低屈折率の透
明層を介して二酸化ケイ素層を有し、その上に少なくと
も導電層を有することを特徴とする表示用基板。 - 【請求項2】 請求項1において、低屈折率透明層の厚
さと屈折率の積に基づく光路長が100nm以上である表
示用基板。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、低屈折率透明
層が無機誘電体からなる表示用基板。 - 【請求項4】 請求項1〜3において、低屈折率透明層
がフッ素含有化合物又は低密度シリカの少なくとも一方
を含む表示用基板。 - 【請求項5】 請求項1〜4において、導電層が透明で
ある表示用基板。 - 【請求項6】 請求項1〜5において、二酸化ケイ素層
と導電層の間にカラーフィルタ層を有する表示用基板。 - 【請求項7】 請求項1〜6において、透明基板がガラ
ス又は樹脂からなる表示用基板。 - 【請求項8】 視認側と背面側のセル基板をそれらに設
けた電極の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液晶表示パネルを有
してなり、かつ前記の視認側と背面側のセル基板の一方
又は両方が請求項1〜7に記載の表示用基板からなるこ
とを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項9】 請求項8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10】 請求項8又は9において、液晶表示パ
ネルがその1又は2以上の側面に照明装置を有し、かつ
請求項1〜7に記載の表示用基板からなる視認側又は背
面側のセル基板の外側に、そのセル基板を介して入射す
る前記照明装置による照明光を反射して他方のセル基板
側に光路変換する手段を有する液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001359346A JP2003161929A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 表示用基板及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001359346A JP2003161929A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 表示用基板及び液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003161929A true JP2003161929A (ja) | 2003-06-06 |
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ID=19170375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001359346A Pending JP2003161929A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 表示用基板及び液晶表示装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2003161929A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105531620A (zh) * | 2013-08-12 | 2016-04-27 | 富士胶片株式会社 | 光学膜、阻隔膜、光转换部件、背光单元及液晶显示装置 |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359346A patent/JP2003161929A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105531620A (zh) * | 2013-08-12 | 2016-04-27 | 富士胶片株式会社 | 光学膜、阻隔膜、光转换部件、背光单元及液晶显示装置 |
CN105531620B (zh) * | 2013-08-12 | 2019-02-15 | 富士胶片株式会社 | 光学膜、阻隔膜、光转换部件、背光单元及液晶显示装置 |
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