JP2003279986A

JP2003279986A - 液晶表示装置および電子機器

Info

Publication number: JP2003279986A
Application number: JP2002087118A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Maeda; 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】明るい使用環境下でもある程度の視認性を確
保できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、対向基板３と
素子基板２との間に液晶層２７を挟持した液晶セル１５
と、液晶セル１５の外面側に配置されたバックライト１
８とを有している。対向基板３の外面側に上偏光板２０
が設けられ、素子基板２とバックライト１８との間に基
板側から下偏光板２３、反射偏光板２４、指向性散乱層
２５がこの順に設けられている。また、バックライト１
８の導光板１６の外面側に反射板２９が設けられてい
る。指向性散乱層２５は、低入射角範囲の光に対しては
散乱度合が弱く、高入射角範囲の光に対しては強い散乱
を起こすように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
び電子機器に関し、特に照明装置を備えた透過表示主体
の液晶表示装置の構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】暗所でも表示可能な液晶表示装置とし
て、液晶セルの背面側に照明装置（以下、バックライト
ということもある）を備え、この照明装置から発せられ
る光を利用して表示を行う透過型の液晶表示装置があ
る。ここで用いられる照明装置は、一般に冷陰極管（Ｃ
ＣＦＬ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などからなる光源
と、光源から入射された光を内部で伝播する間に液晶セ
ル側に出射させる構造を有する導光板とを有している。

【０００３】また、高精細で表示品位に優れた液晶表示
装置として、アクティブマトリクス型液晶表示装置が知
られている。アクティブマトリクス型液晶装置の表示方
式としては、ツイステッドネマティック（Twisted Nema
tic, 以下、ＴＮと略記する）モードの表示方式が現在
主流を占めている。その理由は、明るい、コントラスト
が高い、応答速度が比較的速い、駆動電圧が低い、階調
表示が容易であるなど、ＴＮモードの液晶装置はディス
プレイとして基本的に必要とされる諸特性をバランス良
く具備しているからである。ＴＮモードの液晶セルの場
合、素子基板と対向基板との間で液晶分子の長軸方向が
９０°ねじれた構造を採り、これら基板の外面側に透過
軸が互いに直交するように偏光板がそれぞれ配置されて
いる。

【０００４】図１１には、上記従来の液晶表示装置の概
略構成を示す。この装置においては、前面側（すなわち
観察側）から順に、上偏光板Ａ、上基板Ｂ、液晶層Ｃ、
下基板Ｄ、下偏光板Ｅ、プリズムシートＦが配置され、
さらにその背後に、光源Ｇ及び導光板Ｈを有するバック
ライトが配置され、導光板Ｈの背後には反射板Ｊが配置
される。

【０００５】ここで、上記のプリズムシートＦを液晶セ
ルとバックライトとの間に配置することにより、バック
ライトから放出される光のうち導光板Ｈの表面の法線に
対する出射角の大きい光をプリズムシートＦによって集
光することが可能になり、表示に寄与するバックライト
の光量を増大させるようにしている。

【０００６】ところが、この種の液晶表示装置は表示原
理上、バックライトから出射される不定偏光状態の光Ｒ
ｂのうち、一方向の振動方向を有する偏光のみを下偏光
板Ｅと上偏光板Ａにより取りだして透過光Ｒｔとし、表
示に利用している。そして、従来の液晶表示装置の場
合、液晶セルの上下に配置された偏光板Ａ，Ｅは吸収型
の偏光板であったため、表示に利用されない方の偏光は
偏光板によって吸収されていた。つまり、従来の液晶表
示装置はバックライトから出射される光のうち、約半分
程度の光しか表示に寄与せず、バックライトの光の利用
効率が低いという問題があった。

【０００７】この問題に対処するため、図１１に点線で
示す反射型の偏光板（以下、単に「反射偏光板」とい
う。）Ｒを上記の下偏光板Ｅの背後に備えた液晶表示装
置が提案された。この液晶表示装置の場合、バックライ
トからの透過光成分に関して、導光板Ｈから照射される
光のうち表示に利用されない偏光Ｒｃは反射偏光板Ｒに
より反射され、その偏光Ｒｃはバックライトの導光板Ｈ
の外面に設置した反射板Ｊなどで反射して再度反射偏光
板Ｒに戻ってくることになる。しかし、その間で多少の
偏光解消が起こるとしても、光はほとんど初めに反射偏
光板Ｒによって反射された偏光状態のままで戻ってくる
ので、反射偏光板Ｒを透過して表示に利用されるように
なる光はごく僅かに過ぎず、バックライトの光の利用効
率を充分に向上できるものではなかった。総じて言え
ば、従来の透過型の液晶表示装置は、バックライトの輝
度の割には表示が暗く、バックライトの光の利用効率を
高めることでより明るい透過表示を実現することが求め
られていた。

【０００８】そこで、バックライトの光の利用効率を高
める手法として、反射偏光板Ｒのさらに背後に１／４波
長板を備えた液晶表示装置が提案されている。反射偏光
板Ｒの背後に１／４波長板を配置した場合、反射偏光板
Ｒで反射された一偏光方向の直線偏光Ｒｃが１／４波長
板を透過すると、例えば右回りの円偏光に変換される。
この右回りの円偏光がバックライトの導光板の外面に設
置した反射板などで反射すると、今度は左回り（逆回
り）の円偏光として戻ってきて１／４波長板を透過する
ため、１／４波長板を透過した後は透過前とは偏光軸が
直交した直線偏光に変換される。すると、この直線偏光
は今度は反射偏光板Ｒを透過するため、表示に利用する
ことができる。このように、１／４波長板を用いた場
合、バックライトから出射され、反射偏光板Ｒによって
反射された多くの光を再利用することができるので、明
るい透過表示を得ることができる。この技術は、例えば
特開平１０−１６２６１９号公報、特開２０００−９８
３７２号公報などに開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の透
過型液晶表示装置は、近年、携帯電話の画像表示部、デ
ジタルカメラの画像表示部などにも採用されており、小
型、軽量の利点を生かして種々の携帯用電子機器を中心
に広く用いられている。上記の技術によりバックライト
の光の利用効率が向上しているため、透過表示の明るさ
も年々向上している。しかしながら、透過型液晶表示装
置は携帯用電子機器への応用にとって、以下のような大
きな欠点を有している。すなわち、携帯用電子機器の使
用環境によって、例えば日差しの強い屋外などでは太陽
光に比べてバックライトの輝度がはるかに弱いため、液
晶画面に表示された画像が非常に暗く、極めて視認しに
くいという問題があった。

【００１０】この問題を解決する方法として、例えば液
晶パネルを照明するバックライトの出力を上げることが
考えられる。ところが、バックライトの出力を上げる
と、バックライトの消費電力が増大するため、大容量の
電源装置が必要となる。このことは携帯性が重要視され
る電子機器にとって実用的でない。

【００１１】また、バックライトとしては、通常、ＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）等の光源Ｇから放出された光をア
クリル樹脂等で構成された導光板Ｈによって液晶セルに
導くように構成されているが、樹脂成形時における溶湯
の流れ方などによって導光板Ｈの内部に屈折率分布が形
成される場合があり、このような場合には、導光板Ｈに
おいて生ずる複屈折のばらつきによって表示にムラが生
ずるといった問題点もある。これは、光源Ｇから放出さ
れた光が光学的に不均一な導光板Ｈを通過して液晶セル
に照射されるためである。

【００１２】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、光の利用効率を上げることで明る
い表示が得られるとともに、明るい使用環境下でもある
程度の視認性を確保することのできる液晶表示装置を提
供することを目的とする。特に、バックライトから放出
される光の透過率を或る程度確保するとともに外光につ
いてもその実質的な反射効率を高めることによって明る
い表示を得ることを目的とする。さらに、バックライト
を構成する導光板の光学的不均一性に起因する表示ムラ
を低減することができる液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示装置は、対向配置された第１の
基板と第２の基板との間に液晶を挟持した液晶セルと、
光源及び導光板を有し、前記液晶セルの第２の基板の外
面側に配置された照明装置とが備えられた液晶表示装置
であって、前記第１の基板の外面側に第１の偏光板が設
けられ、前記第２の基板と前記照明装置との間に前記第
２の基板側から第２の偏光板、指向性散乱層、反射偏光
板がこの順に設けられ、前記導光板の前記液晶セルが配
置された側と反対側の面に反射板が設けられたことを特
徴とする。

【００１４】あるいは、本発明の液晶表示装置は、前記
第１の基板の外面側に第１の偏光板が設けられ、前記第
２の基板と前記照明装置との間に前記第２の基板側から
第２の偏光板、反射偏光板、指向性散乱層がこの順に設
けられ、前記導光板の前記液晶セルが配置された側と反
対側の面に反射板が設けられたことを特徴とする。すな
わち、本発明の液晶表示装置においては、反射偏光板と
指向性散乱層の位置関係はどちらが第２の基板側にあっ
ても、同様の作用、効果を奏することができる。

【００１５】従来の液晶表示装置においては、図１１に
示すように、外光Ｒｏが入射して液晶セルを透過した後
に、液晶セルの背後にプリズムシートＦが配置されてい
る場合には、プリズムシートＦによって光が散逸して観
察側に戻ってこなくなるため、外光Ｒｏの明るさを表示
に利用できなかった。また、外光Ｒｏは観察者とは異な
る方向から角度を持って入射する場合が多いことから表
示面に対する入射角が大きくなり、この外光Ｒｏが導光
板Ｈの背後に配置された反射板Ｊで反射されてなる反射
光Ｒｒ（すなわち正反射によって戻ってくる光）も表示
面に対して傾斜した光となるため、観察者の側に戻るこ
とがなく、表示に利用されないという問題点があった。

【００１６】これに対して、本発明によれば、図１０に
示すように、上偏光板Ａ、上基板Ｂ、液晶層Ｃ、下基板
Ｄ、下偏光板Ｅを有する液晶セルの背後に、反射偏光板
Ｒと指向性散乱層Ｋを配置した。これによって、反射偏
光板Ｒによる反射成分を表示に用いることができるとと
もに、後述するように指向性散乱層による更なる効果を
得ることができる。なお、上記のように、反射偏光板Ｒ
と指向性散乱層Ｋとは図示状態に対して上下逆に配置さ
れていてもよい。

【００１７】この指向性散乱層Ｋは、或る方向から入射
した光に対する散乱能と、他の方向から入射した光に対
する散乱能が異なるものである。したがって、或る方向
から入射する光については余り散乱させず、他の方向か
ら入射する光については強く散乱させるといったことが
可能になる。この結果、例えば、表示面に対して大きく
傾斜した、すなわち入射角の大きい外光Ｒｏが入射した
ときには、当該外光Ｒｏが液晶セルを透過した後に指向
性散乱層Ｋを通過する際に多量の散乱光Ｒｓが発生し、
また、外光Ｒｏやバックライトの導光板Ｈから照射され
る照明光のうち、小さな入射角で指向性散乱層Ｋに入射
する光についてはあまり散乱させないように指向性散乱
層Ｋを構成することによって、外光Ｒｏに基づく透過光
Ｒｔやバックライドから放射される光に基づく反射光Ｒ
ｒの比率を高めることが可能になり、表示を明るくする
ことができる。特に、表示を構成する光のうち、外光Ｒ
ｏに基づく反射光Ｒｒの比率が高められるため、明るい
場所においても表示が見にくくなるといったことが更に
低減される。

【００１８】これらの散乱光Ｒｓのうち観察側に散乱し
た光については反射光成分として表示にそのまま利用す
ることができる。また、指向性散乱層Ｋで背面側に散乱
した光については、導光板Ｈの背後に配置された反射板
Ｊで反射されて観察者側に戻る成分が少なからず存在す
るため、この散乱光Ｒｓの反射成分もまた表示に寄与す
ることができる。

【００１９】上記のように、本発明においては、指向性
散乱層によって或る方向から入射する外光を散乱させて
その散乱光の一部を反射光として表示に用いることが可
能になることから、外光の表示に対する利用効率を向上
させることが可能になる。

【００２０】本発明において、前記指向性散乱層は、該
指向性散乱層の法線方向を含む低入射角範囲の入射光よ
りも、前記低入射角範囲を越える高入射角範囲の入射光
に対して高い散乱能を有することが好ましい。

【００２１】この発明によれば、低入射角範囲の入射光
については指向性散乱層により散乱される度合が低く、
高入射角範囲の入射光については指向性散乱層により散
乱される度合が高いので、高入射角範囲の入射光をより
強く散乱させて表示に寄与し得る低出射角の放出光とす
ることができることから、全体として、透過光について
も反射光についても表示に利用される割合を高めること
ができる。

【００２２】本発明において、前記指向性散乱層は、前
記高入射角範囲の入射光よりも前記低入射角範囲の入射
光に対して高い平行線透過率を有することが好ましい。

【００２３】この発明によれば、高入射角範囲の入射光
よりも低入射角範囲の入射光に対して高い平行線透過率
を有することによって、元々表示に寄与することのでき
たバックライトから照射される低出射角の光や低入射角
の外光及びその反射光を減衰させることなく観察側に射
出させることができるため、表示の明るさの増大効果を
さらに向上させることができる。

【００２４】本発明において、前記指向性散乱層は、前
記低入射角範囲に対して所定方位に向けて傾斜した高入
射角範囲の入射光に対して高い散乱能を有し、前記所定
方位とは異なる方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入
射光に対して低い散乱能を有することが好ましい。

【００２５】この発明によれば、指向性散乱層が、所定
方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入射光に対しては
高い散乱能を有し、所定方位とは異なる別の方位に向け
て傾斜した高入射角範囲の入射光に対しては低い散乱能
を有することにより、例えば、所定方位とは異なる別の
方位から高入射角で入射した外光を指向性散乱層の背後
まで取り込むことが可能になり、この取り込まれた光を
反射板にて反射させることにより、その反射光が表示に
寄与し得る光成分となる。この場合、例えば、外光が入
射しやすいように表示画面の上方に上記所定方位とは異
なる方位を設定することによって、明るい場所であって
も、外光による幻惑や背景の写り込みなどを低減しつ
つ、表示の明るさを十分に得ることができる。

【００２６】本発明において、前記指向性散乱層は、前
記低入射角範囲に対して前記所定方位に向けて傾斜した
高入射角範囲の入射光よりも、前記所定方位とは異なる
方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入射光に対して高
い平行線透過率を有することが好ましい。

【００２７】この発明によれば、指向性散乱層が、所定
方位とは異なる方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入
射光に対して高い平行線透過率を有するため、当該異な
る方位から高入射角で入射した外光を指向性散乱層の背
後まで更に取り込み易くすることができる。

【００２８】本発明において、前記指向性散乱層の前記
低入射角範囲の入射光に対する平行線透過率は６０％以
上であることが好ましい。

【００２９】この発明によれば、前記指向性散乱層の低
入射角範囲の入射光に対する平行線透過率が６０％以上
であることによって、指向性散乱層による低い入射角の
光に対する遮蔽効果が制限されるため、本発明の効果を
十分に得ることができるとともに、低入射角範囲の入射
光に対する６０％以上の平行線透過率を有する素材であ
れば容易に入手することができるため、実用的に用いる
ことが可能になる。

【００３０】本発明において、前記指向性散乱層の前記
高入射角範囲は入射角１０〜４０度の範囲内にあること
が好ましい。

【００３１】この発明によれば、高入射角範囲が入射角
１０〜４０度の範囲内に設定されていることにより、当
該角度範囲が装置内に取り込まれる高入射角の外光のほ
とんどを占めることから、主要な高入射角の外光を表示
に利用できるようになり、高い効果を得ることができる
とともに、低入射角範囲を１０度程度確保できることか
ら、表示の視認性に影響を与え難くなる。ここで、高入
射角範囲が１０〜４０度と一致する場合には、液晶表示
装置に対して実質的に入射し得る外光のほとんどを用い
ることができるようになる。

【００３２】本発明において、前記第２の偏光板と前記
照明装置との間に、前方散乱層が配置されていることが
好ましい。

【００３３】この発明によれば、導光板側から観察側へ
抜ける光を前方に散乱させることができるため、導光板
の光学的不均一性に起因する表示ムラを低減することが
できる。ここで、この前方散乱層と、上記反射偏光板
と、上記指向性散乱層との３者は、いずれの順番にて配
置されていても構わない。

【００３４】本発明において、前記前方散乱層のヘイズ
が６０％以上であることが好ましい。

【００３５】この発明によれば、前方散乱層のヘイズ
（曇価）が６０％以上であることによって、導光板の光
学的不均一性に起因する表示ムラの低減効果が十分に高
まるとともに、６０％以上のヘイズを有する素材であれ
ば容易に入手することができる。特に、ヘイズの数値範
囲としては６０〜８０％の範囲内のものであることが入
手の容易性を担保可能であるとともに、光の利用効率の
低下を抑制することができる点で望ましい。

【００３６】ここで用いる「ヘイズ」とは、光学の分野
において一般にヘイズ（Haze）或いは曇価と称される光
透過特性を示す尺度であり、物質の法線周りの８度範囲
の円錐内の領域を除いた角度部分の拡散透過率を全光線
透過率で除算して％表示した値である。ヘイズの値が大
きいほど散乱光が多く、ヘイズの値が小さいほど散乱光
が少ないことを示す。本発明の前方散乱層の機能として
は、ヘイズが大きいほど導光板に起因する表示ムラを低
減する効果が高くなるという点では望ましいが、その反
面、照明装置からの出射光が散乱してしまうので、透過
表示が暗くなることになる。よって、そのバランスを最
適化する必要がある。ヘイズの値が６０％以上であれ
ば、表示の明るさを大きく減ずることなく、導光板に起
因する表示ムラを十分に低減できる。

【００３７】なお、この前方散乱層としては、粘着剤
と、この粘着剤中に混入され、粘着剤と屈折率の異なる
粒子とを有することが望ましい。このようにすると、前
後の層、例えば反射偏光板又は指向性散乱層と導光板、
反射偏光板と指向性散乱層、或いは、液晶セルの第２の
基板と反射偏光板又は指向性散乱層を相互に接着する接
着層として機能すると同時に、前方散乱機能を有するこ
ととなるため、製造の手間を低減することができるとと
もに、装置構成を簡略化することができる。

【００３８】本発明において、前記反射偏光板に対して
前記液晶セルが配置された側と反対側に第１の位相差板
が配置されていることが好ましい。

【００３９】この発明によれば、照明装置から放出され
た光については、反射偏光板の透過軸と直交する方向の
偏光成分が反射偏光板によって反射されてしまうため、
その半分程度が観察側に透過することができなくなる
が、第１の位相差板を配置することにより、反射偏光板
により反射された上記偏光成分の偏光状態を変えること
ができるため、上記偏光成分が反射板で反射した後であ
れば、その一部が反射偏光板を通過できるようにするこ
とが可能になることから、表示の明るさをさらに増大で
きる。

【００４０】本発明において、前記第１の位相差板が、
１／４波長板を少なくとも含むことが好ましい。

【００４１】この発明によれば、反射偏光板にて反射さ
れた上記偏光成分が反射板にて反射されて再び反射偏光
板に戻ってくる過程において、反射板での反射の前後に
おいて１／４波長板を２度通過することによって、上記
偏光成分を９０度回転させ、反射偏光板の透過軸と一致
した偏光方向を有する偏光に変換することができるた
め、効率的に反射偏光板を透過させることができるよう
になる。

【００４２】さらに、本発明において、前記第１の位相
差板が、１／４波長板と１／２波長板を含むことが望ま
しい。ただしこの場合、反射偏光板側に１／２波長板を
配置する必要がある。

【００４３】この発明によれば、１／４波長板と１／２
波長板とを組み合わせた波長板は広帯域の１／４波長板
として知られており、この構成によれば、広い波長帯域
で照明光の再利用を図ることができる。

【００４４】本発明において、前記第１の位相差板のリ
ターデーション値が１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であ
ることが望ましい。

【００４５】この構成によれば、波長が３８０〜７８０
ｎｍの可視光の帯域を大部分カバーすることができ、可
視光に対して本発明の液晶表示装置における第１の位相
差板としての機能を果たすことができる。

【００４６】本発明において、前記第１の位相差板の波
長分散が１以下の値であることが望ましい。

【００４７】例えば波長４５０ｎｍにおけるリターデー
ション値と波長５９０ｎｍにおけるリターデーション値
との比で波長分散を表した場合、従来市販されていた位
相差板は波長分散が１を越えるものが通常であった。こ
れに対して、近年、波長分散が１以下の値を取る位相差
板が提供されている。この位相差板を用いた場合、波長
分散が１以下の値を取るということは、波長が長くなる
につれてリターデーション値が大きくなることを意味
し、例えば１／４波長板であれば、入射光の波長が変わ
っても１／４波長板として機能することになる。したが
って、この構成によれば、異なる波長の光に対して本発
明の第１の位相差板としての機能を果たすことができ
る。

【００４８】照明装置の導光板の外面側に配置する反射
板に関しては、その反射面を鏡面状態とすることが望ま
しい。

【００４９】本発明における反射板は、最初に照明装置
から出射する光を液晶セル側に導くだけでなく、透過表
示における反射偏光板からの反射光の再利用のために機
能する。また、反射表示においては、外光が光拡散層を
透過した分を反射させる機能を果たしている。したがっ
て、より多くの光を反射させることが求められ、その意
味で反射面を鏡面状態とすることが望ましい。

【００５０】また、前記第１の偏光板と前記第１の基板
との間、もしくは前記第２の偏光板と前記第２の基板と
の間に、第２の位相差板を設けることが望ましい。

【００５１】この構成によれば、例えばＳＴＮ（Super
Twisted Nematic）液晶を用いた場合などに表示に色付
きが生じた場合であっても、その色付きを補償すること
ができる。

【００５２】ところで、前記第２の偏光板の透過軸と前
記反射偏光板の透過軸の関係については、以下の２通り
が考えられる。

【００５３】まず一つは、第２の偏光板の透過軸と反射
偏光板の透過軸を平行とする構成である。この構成によ
れば、透過表示において反射偏光板を透過した光が全て
第２の偏光板の透過軸を透過できるので、透過表示にお
ける光の利用効率を最大限に高めることができる。

【００５４】これに対して、第２の偏光板の透過軸と反
射偏光板の透過軸を平面的に交差させ、そのなす角ψが
０°＜ψ＜１０°の範囲となるように配置することもで
きる。この構成の場合は上の構成とは逆に、透過表示に
おいて反射偏光板を透過した光の一部は第２の偏光板の
透過軸を透過できないので、透過表示における光の利用
効率は上の構成に比べて若干低下する。その反面、反射
表示においては第２の偏光板の透過軸を透過した光の一
部が反射偏光板で反射されるので、反射表示を若干明る
くすることが可能となる。第２の偏光板の透過軸と反射
偏光板の透過軸のなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲が
好ましい理由については後述する。

【００５５】本発明の液晶表示装置の表示モードは、ノ
ーマリーホワイトモードであることが望ましい。

【００５６】この構成によれば、白地に黒表示の画面を
低消費電力で実現することができる。

【００５７】前記第１の偏光板および前記第２の偏光板
は、吸収型偏光板を用いることが望ましい。

【００５８】この構成によれば、高コントラストの表示
を得ることができる。

【００５９】本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表
示装置を備えたことを特徴とする。

【００６０】この構成によれば、上記本発明の液晶表示
装置を備えたことによって、例えば日差しの強い屋外な
どで使用するのに好適な明るい表示画面を備えた携帯型
電子機器を実現することができる。

【００６１】

【発明の実施の形態】最初に、本発明の基本的構成例に
関する作用効果について、再度図１０を参照してより詳
細に説明する。

【００６２】図１０に示すように、本発明の基本的構成
例には、上偏光板Ａ（第１の偏光板）、上基板Ｂ（第１
の基板）、液晶層Ｃ、下基板Ｄ（第２の基板）、下偏光
板Ｅ（第２の偏光板）、反射偏光板Ｒ、指向性散乱層
Ｋ、光源Ｇ、導光板Ｈ、反射板Ｊが含まれる。ここで、
上偏光板Ａ、上基板Ｂ、液晶層Ｃ、下基板Ｄ及び下偏光
板Ｅは液晶セルを構成する。また、光源Ｇ及び導光板Ｈ
はバックライト（照明装置）を構成する。なお、バック
ライトの背後に配置された反射板Ｊは、バックライトに
含まれる反射手段としての機能をも有するように構成さ
れていてもよいが、本発明の場合、外光を反射させる機
能をも有するように構成することによって、外光の反射
光による表示の明るさ増大に寄与することができる。特
に反射板Ｊを鏡面状の反射面を有するものとすることに
よって外光反射の効果を高めることができる。また、反
射偏光板の背後に位相差板（例えば１／４波長板）を配
置した場合には、反射偏光板によって反射されてバック
ライト側に戻ってきた光を再反射させる意味もある。

【００６３】まず、以下の説明においては、図１０に示
した液晶表示装置における、例えば、上偏光板Ａの透過
軸を紙面に平行な方向、下偏光板Ｅの透過軸を紙面に垂
直な方向、反射偏光板Ｒの透過軸を紙面に垂直な方向と
する。また、液晶層Ｃは電界無印加状態で９０度ツイス
トのＴＮ液晶であることとする。

【００６４】この液晶表示装置においては、液晶セルの
背後のバックライトから出射された光のうち、紙面に垂
直な振動方向を有する直線偏光は、反射偏光板Ｒ、下偏
光板Ｅをともに透過し、液晶層Ｃに入射される。

【００６５】ここで、電圧無印加状態では、液晶層Ｃを
透過した光は偏光方向が９０°回転し、紙面に平行な振
動方向を有する直線偏光に変換されて上偏光板Ａを透過
し、白表示となる（すなわち、この場合はノーマリーホ
ワイトモードとなる）。このときの表示に寄与するのは
透過光Ｒｔである。一方、電圧印加状態では、液晶層Ｃ
を透過しても偏光方向が紙面に垂直なままであるため、
この偏光が上偏光板Ａを透過することはできず、黒表示
となる。

【００６６】上記透過光Ｒｔは、基本的に表示面と直交
する低入射角の光であるため、上記のように透過する過
程において、指向性散乱層Ｋによる散乱をほとんど受け
ることなく透過する。したがって、上記表示にはほとん
ど影響を与えない。特に、指向性散乱層の低入射角の光
に対する平行線透過率が高ければ、光損失も低く抑制さ
れる。

【００６７】次に、外部が明るい場合には、外光Ｒｏが
装置内に入射する。この外光Ｒｏは、上偏光板Ａを通過
して紙面に平行な振動方向を有する直線偏光となり、電
圧無印加状態では液晶層Ｃを通過して紙面に直交する振
動方向を有する直線偏光となる。そして、そのまま下偏
光板Ｅ及び反射偏光板Ｒを透過して、指向性散乱層Ｋに
入射する。なお、このときの外光に基づく直線偏光に対
して反射偏光板Ｒは基本的に影響を及ぼさないため、反
射偏光板Ｒと指向性散乱層Ｋの位置関係が図示上下に逆
転しても以下に説明する作用効果は変わらない。

【００６８】上記の場合において、外光Ｒｏの入射角が
大きいときには、上記直線偏光は指向性散乱層Ｋにより
散乱を強く受ける。そして、このときに生ずる散乱光Ｒ
ｓの一部（後方散乱光）は指向性散乱層Ｋから観察側に
戻り、表示を構成する光となる。また、前方に散乱され
た散乱光Ｒｓや透過光は導光板Ｈを透過して反射板Ｊに
より反射され、復路にて再び指向性散乱層Ｋに戻ってく
る。これらの光のうち、往路において既に指向性散乱層
Ｋにて散乱された散乱光Ｒｓの一部は入射角が小さくな
るために、復路において上記透過光Ｒｔと同様に指向性
散乱層Ｋを透過して表示の一部となる。さらに、往路に
おいて指向性散乱層Ｋによって散乱されずに直進した光
については、反射板Ｊによって反射されても入射角は変
化しないが、復路において指向性散乱層Ｋに入射すると
強く散乱を受けるため、その散乱光Ｒｓの一部が前方に
散乱され、比較的低入射角となった光成分が表示の一部
となる。

【００６９】一方、電界印加時においては、外光Ｒｏが
入射し上偏光板Ａを通過して紙面と平行な振動方向を備
えた直線偏光になった後、液晶層Ｃを通過しても偏光の
振動方向は変化しないため、下偏光板Ｅを透過すること
ができず、下偏光板Ｅが吸収型である場合には下偏光板
Ｅにおいてそのまま吸収される。

【００７０】［第１実施形態］以下、図１乃至図３を参
照して本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態の
液晶表示装置は薄膜トランジスタ（Thin Film Transist
or, 以下、ＴＦＴと略記する）をスイッチング素子に用
いたアクティブマトリクス方式の透過型液晶表示装置の
例であり、図１（ａ）は液晶表示装置の全体構成を示す
斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における一画素の拡大
図、図２は同液晶表示装置の断面図、図３は本実施形態
に用いられる指向性散乱層の光学特性を示すグラフであ
る。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やす
くするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜
異ならせてある。また図２においては、各基板の内面側
の配線やスイッチング素子、電極、配向膜等の図示は省
略してある。

【００７１】本実施形態の液晶表示装置１は、図１
（ａ）に示すように、液晶セル１５とその外面側に配置
された導光板１６とＬＥＤ１７（光源）とを有するバッ
クライト１８（照明装置）から概略構成されている。液
晶セル１５は、ＴＦＴが形成された側の素子基板２（第
２の基板）と対向基板３（第１の基板）とが対向配置さ
れ、これら基板２，３間に液晶層（図示略）が封入され
ている。素子基板２の内面側には、多数のソース線４お
よび多数のゲート線５が互いに交差するように格子状に
設けられている。各ソース線４と各ゲート線５の交差点
の近傍にはＴＦＴ６が形成されており、各ＴＦＴ６を介
して画素電極７がそれぞれ接続されている。すなわち、
マトリクス状に配置された各画素毎に一つのＴＦＴ６と
画素電極７が設けられている。一方、対向基板３の内面
側全面には、多数の画素がマトリクス状に配列されてな
る表示領域の全体にわたって一つの共通電極８が形成さ
れている。なお、本明細書では液晶セル１５を構成する
各基板の液晶層側の面を「内面」、反対側の面を「外
面」と呼ぶことにする。

【００７２】ＴＦＴ６は、図１（ｂ）に示すように、ゲ
ート線５から延びるゲート電極１０と、ゲート電極１０
を覆う絶縁膜（図示略）と、絶縁膜上に形成された多結
晶シリコン、アモルファスシリコン等からなる半導体層
１１と、半導体層１１中のソース領域に電気的に接続さ
れたソース線４から延びるソース電極１２と、半導体層
１１中のドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電
極１３とを有している。そして、ＴＦＴ６のドレイン電
極１３が画素電極７に電気的に接続されている。画素電
極７はＩＴＯ等の透明導電膜で形成され、対向基板３側
の共通電極８もＩＴＯ等の透明導電膜で形成されてい
る。

【００７３】液晶表示装置１の断面構造を見ると、図２
に示すように、対向基板３を構成する上ガラス基板１９
の外面に上偏光板２０（第１の偏光板）が設けられ、内
面側にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色材層を有す
るカラーフィルター２１が設けられている。さらに図示
を省略するが、カラーフィルター２１上に共通電極、配
向膜が形成されている。

【００７４】一方、素子基板２を構成する下ガラス基板
２２の外面には、下ガラス基板２２側から下偏光板２３
（第２の偏光板）、反射偏光板２４、指向性散乱層２５
がこの順に設けられている。さらに図示を省略するが、
下ガラス基板２２の内面側には上述のゲート線５、ソー
ス線４、ＴＦＴ６、画素電極７が形成され、配向膜が形
成されている。これら基板２，３間に誘電率異方性が正
のＴＮ液晶からなる液晶層２７が封入されている。

【００７５】具体的には、上偏光板２０、下偏光板２３
はともに吸収型の偏光板で構成されている。反射偏光板
２４には、例えばＤＢＥＦ（商品名、スリーエム社製）
と呼ばれるものが用いられる。

【００７６】一方、指向性散乱層２５には、例えば、屈
折率が異なる２種以上の重合性２重結合を有するモノマ
ー又はオリゴマーの組合せ、或いは、これらのモノマー
又はオリゴマーであって、硬化前後で屈折率が相互に異
なる樹脂組成物を素材として形成したものを用いること
ができる。この樹脂組成物に用いられるモノマーとして
は、例えば、テトラヒドロフルフリルアクリレート、エ
チルカルビトールアクリレート、ジシクロペンテニルオ
キシエチルアクリレート、フェニルカルビトールアクリ
レート、ノニルフェノキシエチルアクリレート等及びこ
れらの混合物が上げられる。また、上記オリゴマーとし
ては、ポリオールポリアクリレート、メラミンアクリレ
ート、ポリブタジエンアクリレート、エポキシアクリレ
ート、ウレタンアクリレート等及びこれらの混合物が挙
げられる。

【００７７】また、上記樹脂組成物には適宜に光重合開
始剤を添加して、硬化性を向上させることが好ましい。
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、ベンジル、ミ
ヒラーズケトン等が挙げられる。さらに、上記樹脂組成
物には適宜のフィラー（微粒子状の充填材）を添加した
り、紫外線吸収剤を添加したりすることもできる。

【００７８】上記樹脂組成物は、スピンコーティング法
その他の適宜の方法により薄膜状に塗布され、特定の角
度から光（例えば紫外線）を照射することによって硬化
され、上記指向性散乱層２５が形成される。このときの
光照射方向を特定の方向に設定することによって、その
散乱特性の入射角依存性を適宜に構成することが可能に
なる。図３（ａ）には、このようにして形成された指向
性散乱層２５の光透過特性の光入射角依存性のグラフを
示す。このグラフは、光源ＬＴと光検出器ＤＴとの間に
指向性散乱層２５を配置し、指向性散乱層２５の表面と
平行な軸線ＡＸを中心にして指向性散乱層２５を回転さ
せることにより光源ＬＴから入射する光の入射角を変え
ながら光検出器ＤＴにて検出された光強度を測定した結
果である。すなわち、図３（ａ）のグラフは、指向性散
乱層２５に対して光の入射方向を上記軸線ＡＸと直交す
る所定方位Ｄ１に向けて傾斜させていった場合の平行線
透過率を示す。

【００７９】図３（ａ）に示すように、この例の指向性
散乱層２５では、入射角が０度である場合（すなわち表
面の法線Ｎに沿って入射する光）を含む、上記所定方位
Ｄ１に向けて光の入射方向を傾斜させた場合における入
射角φがφ１（図示例では１０度）未満の低入射角範囲
φＡにおいては、比較的散乱が弱く、６０％以上、特に
７０〜８５％の範囲の高い平行線透過率を有している。
一方、入射角φがφ１（１０度）以上、φ２（４０度）
以下の高入射角範囲φＢにおいては、散乱強度が増大
し、その分、平行線透過率が２０〜６０％程度まで低下
している。

【００８０】また、上記所定方位Ｄ１とは反対側の方位
に光の入射方向を傾斜させた場合には、入射角φが１０
〜４０度の高入射角範囲φＣにおいて比較的散乱が弱
く、高い平行線透過率（７０〜８５％）を有している。
本実施形態の場合、図３（ａ）には所定方位Ｄ１とその
逆の方位の特性のみを示してあるが、他の方位はほぼ所
定方位Ｄ１と逆の方位と同様の光学特性（弱い散乱強度
と高い平行線透過率）を有する。すなわち、上述のよう
にして形成された指向性散乱層２５の図３（ａ）に示す
特性は、高入射角範囲φＢ内の所定方向から入射する光
を選択的に散乱させるといったものである。

【００８１】再び図２に戻って液晶表示装置１の説明を
行う。バックライト１８は、導光板１６とその入射端面
に配置されたＬＥＤ１７とを有しており、導光板１６の
外面側には、表面が鏡面状態とされた反射板２９が設け
られている。

【００８２】また、各偏光板の軸配置に関しては、上偏
光板２０と下偏光板２３の透過軸が直交するように配置
され、下偏光板２３と反射偏光板２４の透過軸が平行と
なるように配置されている。素子基板２上、対向基板３
上に形成された配向膜は直交する方向にラビング処理が
施され、これら配向膜間に挟持された液晶層２７は電圧
無印加状態で９０°ねじれた状態をとっている。

【００８３】本実施形態では、バックライト１８から出
射された光のうち、例えば紙面に垂直な振動方向を有す
る直線偏光が反射偏光板２４、下偏光板２３をともに透
過し、液晶層２７に入射される。電圧無印加状態では液
晶層２７を透過した光は偏光方向が９０°回転し、紙面
に平行な振動方向を有する直線偏光に変換されて上偏光
板２０を透過し、白表示となる（ノーマリーホワイトモ
ード）。一方、電圧印加状態では、液晶層２７を透過し
ても偏光方向が紙面に垂直なままであるため、この偏光
が上偏光板２０を透過できず、黒表示となる。本実施の
形態においては、ノーマリーホワイトモードを採用した
ことにより、白地に黒表示の画面を低消費電力で実現す
ることができる。

【００８４】この場合、バックライト１８から出射され
た光のうち、上記低入射角範囲φＡ及び高入射角範囲φ
Ｃに属する入射角で指向性散乱層２５に入射する光は、
指向性散乱層２５が低入射角範囲φＡ及び高入射角範囲
φＣにおいて比較的高い平行線透過率を有するために、
ほぼそのまま指向性散乱層２５を透過する。また、上記
高入射角範囲φＢに属する入射角で指向性散乱層２５に
入射する光は強く散乱されるが、その一部は観察側に散
乱されるため、表示の一部となる。

【００８５】一方、この液晶表示装置１を明るい場所で
使用する場合、液晶セル１５の図示上側（観察方向を含
むが、通常は観察方向に対してやや傾斜した方向から主
に外光が入射する。）から外光が入射する。入射光のう
ち、紙面に平行な振動方向を有する直線偏光が上偏光板
２０を透過し、液晶層２７に入射される。電圧無印加状
態では液晶層２７を透過した光は偏光方向が９０度回転
し、紙面に垂直な振動方向を有する直線偏光に変換され
て下偏光板２３、反射偏光板２４を順次透過し、指向性
散乱層２５に到達する。

【００８６】本実施形態の場合、指向性散乱層２５は、
図３（ｂ）に示す所定方位Ｄ１が図２の右側に向かう方
向となるように配置されている。したがって、図２に示
す外光が図３（ａ）に示す高入射角範囲φＣに属する入
射角を備えている場合には、指向性散乱層２５により強
い散乱を受けることなくそのまま透過し、導光板１６内
に入射する。導光板１６を透過した光は反射板２９によ
って反射するので、再び導光板１６を透過して指向性散
乱層２５に到達する。このとき、指向性散乱層２５に到
達した反射光は、往路とは反対側から入射する光となる
ため、図３（ａ）に示す高入射角範囲φＢに属する光と
なり、ここで光が強く散乱される。したがって、指向性
散乱層２５からは対向基板３側（観察者側）に向けて前
方散乱光の一部（出射角が小さいもの）が出射され、こ
の光が液晶層２７によって再度紙面に平行な振動方向を
有する直線偏光に変換され、上偏光板２０を透過する。
また、後方散乱光であっても、その出射角が小さいもの
は、再度反射板２９にて反射された後に観察側へ戻り、
液晶セル１５を透過する。これらの光によって反射表示
が可能になる。なお、図２には、比較的強い前方散乱光
の光路のみを示してある。

【００８７】このように、本実施の形態の液晶表示装置
１によれば、高入射角範囲φＢ及びφＣで入射した光に
ついても多くを観察側へ戻すことができるため、明るい
使用環境下でもある程度の視認性を確保することのでき
るカラー液晶表示装置を実現することができる。

【００８８】また、カラーフィルター２１として、人間
の目にとって最も視感度が高いＧの分光特性が可視光域
での最小透過率１０％以上、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の平均透過
率が４０％以上というように、透過率が比較的高く、淡
い色のカラーフィルターが用いられることにより、明る
い透過表示と反射表示を共に実現することができる。

【００８９】さらに、指向性散乱層２５として粘着性を
有する材料を用いることによって、この指向性散乱層２
５を反射偏光板２４と導光板１６とを接着する接着層と
して機能するのと同時に、その接着層自身が光を散乱さ
せる機能を有するので、装置構成を簡略化することがで
きる。

【００９０】なお、本実施形態では、下偏光板２３の透
過軸と反射偏光板２４の透過軸を平行としたが、下偏光
板２３の透過軸と反射偏光板２４の透過軸を平面的に交
差させ、そのなす角ψが０°＜ψ＜１０°の範囲となる
ように配置してもよい。この構成の場合は、透過表示に
おいて反射偏光板２４を透過した光の一部は下偏光板２
３の透過軸を透過できず、透過表示における光の利用効
率は若干低下するが、反射表示においては下偏光板２３
の透過軸を透過した光の一部が反射偏光板２４で反射さ
れるので、反射表示をさらに若干明るくすることが可能
となる。

【００９１】［第２実施形態］次に、図４を参照して、
本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施
形態においては、図４に示す上偏光板２０、上ガラス基
板１９、カラーフィルター２１、下ガラス基板２２、下
偏光板２３、反射偏光板２４、指向性散乱層２５、光源
１７、導光板１６及び反射板２９については第１実施形
態と全く同様であり、また、図４に示していない構造に
ついても第１実施形態と全く同様であるので、これら同
一部分には同一符号を付し、これらの説明は省略する。

【００９２】本実施形態では、図４に示すように、指向
性散乱層２５のさらにバックライト１８側に１／４波長
板２６（第１の位相差板）が配置されている。なお、こ
の１／４波長板２６は、反射偏光板２５と反射板２９の
間であればいずれに配置されていてもよい。

【００９３】この実施形態では、バックライト１８から
放出された光のうち、反射偏光板２４で反射された紙面
に平行な振動方向を有する直線偏光は、１／４波長板２
６を透過することによって例えば右回りの円偏光に変換
される。この右回りの円偏光は、反射板２９等で反射し
た後、左回りの円偏光として戻り１／４波長板２６を透
過するため、１／４波長板２６を透過した後は紙面に垂
直な振動方向を有する直線偏光に変換される。この直線
偏光は反射偏光板２４および下偏光板２３を透過できる
ため、表示に利用することができる。このように、反射
偏光板２４からの反射光を再利用することによって透過
表示をより明るくすることができる。特に本実施の形態
の場合、下偏光板２３の透過軸と反射偏光板２４の透過
軸が平行であるため、透過表示において反射偏光板２４
を透過した光が全て下偏光板２３を透過できるので、透
過表示における光の利用効率を最大限に高めることがで
きる。

【００９４】１／４波長板２６は、ポリカーボネート等
からなる通常のものを用いてもよいが、できれば波長分
散が１以下のものを用いることが好ましい。もしくは、
１／４波長板２６の内面側にさらに１／２波長板を装入
しても良い。１／４波長板２６のリターデーション値は
１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲にあることが望ましい。
その場合、全ての可視光に対して１／４波長板としての
機能を果たすことができる。

【００９５】なお、上記実施形態では、第１の位相差板
が１／４波長板であるとして説明したが、前記第１の位
相差板としては、例えば３／４波長板など、１／２波長
板を除く種々の位相差板を用いることができる。しかし
ながら、１／４波長板を少なくとも含むことが望まし
い。

【００９６】すなわち、第１の位相差板は必ずしも１／
４波長板でなくても、反射偏光板の下面で一旦反射され
た偏光が照明装置外面の反射板等で反射されて戻ってき
たときに第１の位相差板で偏光変換が生じ、反射偏光板
を透過できる何らかの成分が発生するので、効果の大小
は別として第１の位相差板が無い場合に比べれば反射光
の再利用の効果は必ず生じることになる。しかしなが
ら、上で説明したように第１の位相差板を１／４波長板
とした場合、反射偏光板の下面で一旦反射された偏光が
再度反射されて戻ってきたときには、理論的にはその偏
光が１００％反射偏光板を透過できることになり、全て
が表示に寄与することができる。そのため、再利用効率
を最も高めることができ、他の位相差板を用いた場合と
比べてより明るい透過表示を得ることができる。

【００９７】［第３実施形態］次に、図５を参照して、
本発明に係る第３実施形態について説明する。この実施
形態においては、図５に示す上偏光板２０、上ガラス基
板１９、カラーフィルター２１、下ガラス基板２２、下
偏光板２３、反射偏光板２４、指向性散乱層２５、光源
１７、導光板１６及び反射板２９については第１実施形
態と全く同様であり、また、図５に示していない構造に
ついても第１実施形態と全く同様であるので、これら同
一部分には同一符号を付し、これらの説明は省略する。

【００９８】本実施形態では、図５に示すように、前方
散乱層２８が指向性散乱層２５のバックライト側に配置
されている。この前方散乱層２８は、液晶セル１５とバ
ックライト１８の間であれば如何なる位置に配置されて
いても構わない。

【００９９】前方散乱層２８は、透明な基材中に、該基
材とは屈折率の異なる透明で微小な粒子を分散させたも
のであり、これによって、光を主として前方に向けて散
乱させる機能を有する。すなわち、前方散乱層２８によ
って生ずる散乱光のほとんどが前方散乱光となる。この
前方散乱層２８は、例えば、１０〜５０μｍ、好ましく
は２０〜３０μｍ程度の厚さのアクリル樹脂（例えば光
屈折率＝１．５５）中に、光硬化状態を変えたアクリル
樹脂で構成された２〜３μｍの微粒子乃至はビーズ（例
えば光屈折率＝１．６）を多数分散させたものである。

【０１００】上記のような前方散乱層２８を配置するこ
とによって、バックライト１８から放出された光が前方
散乱層２８で前方（すなわち観察側）に向けて散乱させ
られる。したがって、導光板１６の光学的不均一性に起
因する表示ムラを低減することができる。導光板１６の
光学的不均一性は、例えば、導光板１６を樹脂成形にて
形成する際に、樹脂の溶湯の流れ方のばらつき等に起因
する凝固態様によって屈折率の異なる部分ができること
によって生ずる。本実施形態では、前方散乱層２８の存
在によって、導光板１６から放出される光を前方に散乱
させることによって、表示の明るさを極力損なうことな
く表示ムラを低減することができる。

【０１０１】また、外光が装置内に入射した場合、液晶
セル１５、反射偏光板２４、指向性散乱層２５を透過し
た光は前方散乱層２８で前方（すなわちバックライト
側）に向けて散乱させられる。しかしながら、外光は通
常、観察側とは異なる方向から入射する成分が多いた
め、特に高入射角範囲φＢ，φＣに属する入射角を有す
る外光においては、第１実施形態と同様に指向性散乱層
２５によって散乱を受けることから、前方散乱層２８に
よる明るさの低下はきわめて少ない。

【０１０２】上記前方散乱層２８のヘイズ（曇価）は６
０％以上であることが好ましい。特に実用的なヘイズの
範囲としては、６０〜８０％である。ヘイズが６０％を
下回ると、導光板に起因する表示ムラを低減する効果が
低下し、また、８０％を越えると表示に寄与し得る光量
に影響が出て表示が暗くなる。

【０１０３】上記前方散乱層２８としては、粘着性を有
するものであることが好ましい。この場合には、例え
ば、アクリル樹脂系の粘着剤中に、この粘着剤と異なる
屈折率を有する粒径２〜３μｍの微粒子が混入されたも
のが用いられる。前方散乱層２８が粘着性を有すること
によって、表裏両側に配置された部材を相互に接着させ
る接着剤としての機能をも兼ねることができる。例え
ば、液晶セル１５と反射偏光板２４又は指向性散乱層２
５、反射偏光板２４と指向性散乱層２５、反射偏光板２
４又は指向性散乱層２５と導光板１６とを接着すること
ができる。

【０１０４】なお、この第３実施形態において、第２実
施形態と同様の位相差板（１／４波長板）を配置しても
よい。この場合にも、上記第２実施形態と同様の効果が
得られる。

【０１０５】［第４実施形態］次に、図６を参照して、
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の
液晶表示装置もアクティブマトリクス方式の透過型液晶
表示装置の例であり、その基本構成は第１実施形態と全
く同様である。図６は本実施形態の液晶表示装置を示す
断面図であるが、第１実施形態と異なるのは指向性散乱
層２５の位置のみである。よって、図６において図２と
共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省
略する。

【０１０６】第１実施形態では、反射偏光板２４とバッ
クライト１８との間に指向性散乱層２５が配置されてい
るのに対し、本実施形態では下偏光板２３と反射偏光板
２４との間に指向性散乱層２５が配置されている。この
点が異なるのみであって、それ以外の構成は第１実施形
態と全く同様である。

【０１０７】本実施の形態の液晶表示装置においても、
明るい使用環境下でもある程度の視認性が確保できる液
晶表示装置を実現することができる、といった第１実施
形態と同様の効果を得ることができる。

【０１０８】また、この実施形態において、第２実施形
態と同様に位相差板を配置したり、第３実施形態と同様
に前方散乱層２８を配置したりしてもよい。これらの場
合であっても、それぞれ上記と同様の効果が得られる。

【０１０９】［その他の実施形態］上記第１乃至第４実
施形態では、いずれも図３（ａ）に示す光透過特性を有
する指向性散乱層２５を用いている。しかし、所定方位
Ｄ１に傾斜した方向から入射する高入射角範囲φＢに属
する入射光に対するものと同様の散乱特性及び透過特性
が他の方位（例えば所定方位Ｄ１と逆の方位）に傾斜し
た方向から入射する高入射角範囲（例えばφＣ）に属す
る入射光に対しても備えている指向性散乱層、或いは、
低入射角範囲よりも全方位に向けて傾斜した方向の高入
射範囲に属する光について全て強い散乱作用を呈する指
向性散乱層を用いてもよい。

【０１１０】これらの場合には、高入射角範囲（例えば
φＣ）に属する外光が入射して液晶セル１５を透過して
直接偏光となった光は、指向性散乱層に到達したときに
直ちに強く散乱を受ける。このとき、後方（すなわち観
察側）に散乱した光はそのまま反射光として液晶セル１
５を透過して観察側に出射するため、反射表示の一部と
なる。また、前方（すなわちバックライト側）に散乱し
た光は導光板１６を透過した後に反射板２９で反射され
て再び指向性散乱層に到達し、ここで、入射角が低入射
角範囲φＡに属するものとなっていればそのまま透過
し、入射角が依然として高入射角範囲φＢ，φＣとなっ
ていれば再び散乱を受ける。

【０１１１】このような場合でも、高入射角の光成分を
低入射角の光成分に変換し、表示に寄与する光成分とす
ることができるため、反射表示を明るくすることができ
る。また、外光が入射したときにも後方散乱によって直
接反射表示の一部を構成する光成分を生じさせることも
できるため、全体としては、明るい環境下においても或
る程度の表示の明るさを維持することができる。

【０１１２】［電子機器］最後に、上記各実施形態の液
晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。図
７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７にお
いて、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００
１は上記の液晶表示装置を用いた表示部を示している。

【０１１３】図８は、腕時計型電子機器の一例を示した
斜視図である。図８において、符号１１００は時計本体
を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた表
示部を示している。

【０１１４】図９は、ワープロ、パソコンなどの携帯型
情報処理装置の一例を示した斜視図である。図９におい
て、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキー
ボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本
体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた表示部
を示している。

【０１１５】図７〜図９に示す電子機器は、上記実施の
形態の液晶表示装置を備えているので、例えば日差しの
強い屋外などで使用するのに好適な明るい（カラー）液
晶表示部を備えた携帯型電子機器を実現することができ
る。

【０１１６】なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲において種々の変更を加えることが可能である。例え
ば上偏光板と上ガラス基板との間、もしくは下偏光板と
下ガラス基板との間に位相差板（第２の位相差板）を設
けるようにしてもよい。上記実施の形態ではＴＮ液晶を
用いたが、特にＳＴＮ液晶を用いた場合などに表示に色
付きが生じた場合であっても、この位相差板を設けるこ
とによってその色付きを補償することができる。

【０１１７】［実施例］次に、本発明者は、図１１に示
す従来構成の液晶表示装置と、上記第１実施形態及び第
３実施形態を基本構成とした液晶表示装置とを実際に試
作し、本発明の効果を実証するべくそれらの表示を観察
するとともに、表示のコントラスト（白表示の明るさを
黒表示の明るさで除算した値）を測定した。以下、その
結果について報告する。なお、実施形態に対応した液晶
表示装置の指向性散乱層には、住友化学社製の「ルミス
ティ」（商標）のうち、「ＬＣＹ００５０」、「ＬＣＹ
１０６０」、「ＬＣＹ２０７０」（いずれも商品番号）
などを用いた。なお、以下に示す結果に対応するものに
は、上記図３（ａ）に示す特性とほぼ一致する光学特性
を有する「ＬＣＹ１０６０」を用いている。

【０１１８】まず、上記３種の液晶表示装置に対して、
バックライト１８の輝度を２０００［ｃｄ／ｍ^２］と
し、外光のない場所（暗室）で液晶表示装置の輝度を測
定すると、いずれの液晶表示装置も２００［ｃｄ／
ｍ^２］であった。また、このときの各液晶表示装置のコ
ントラストはいずれも２００であった。

【０１１９】次に、各液晶表示装置を晴れた野外と同様
の明るさ（約１０万ルクス）を有する測定室へ持ち込
み、ここで、上記と同様にコントラストを測定した。こ
の場合には、従来構造の液晶表示装置ではコントラスト
が１．５と大きく低下したのに対して、第１実施形態に
対応する液晶表示装置ではコントラストが１６となり、
また、第３実施形態に対応する前方散乱層を有する液晶
表示装置ではコントラストが１４となった。これらの実
施形態に対応する装置のコントラスト値は外光なし（暗
室）のときのコントラストに較べれば低下しているが、
十分表示を視認できる範囲内にある。

【０１２０】さらに、通常の室内において上記３種の液
晶表示装置の表示を観察し、導光板に起因する表示ムラ
の有無を確認した。その結果、従来構造の液晶表示装置
では、図１１に示すプリズムシートが配置されているこ
とによって導光板に起因する表示ムラは見られなかった
が、第１実施形態に対応する装置では、導光板に起因す
る表示ムラが観察された。また、前方散乱層を配置した
第３実施形態に対応する装置では、導光板に起因する表
示ムラは一切観察されなかった。

【０１２１】なお、導光板の光学的不均一性に起因する
表示ムラを低減する前方散乱層の効果は、例えば、バッ
クライトの内部や表面に存在するゴミ等の異物に起因す
る表示ムラにも同様に有効である。

【０１２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、日差しの強い屋外のような明るい使用環境下で
もある程度の視認性が確保できる液晶表示装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す
図であって、図１（ａ）は液晶表示装置の全体構成を示
す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）における一画素の拡
大図である。

【図２】同液晶表示装置を示す断面図である。

【図３】同液晶表示装置に用いられる指向性散乱層の
光透過特性の光入射角依存性を示すグラフである。

【図４】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を模式
的に示す断面図である。

【図５】本発明の第３実施形態の液晶表示装置を模式
的に示す断面図である。

【図６】本発明の第４実施例の液晶表示装置を模式的
に示す断面図である。

【図７】本発明の液晶表示装置を用いた電子機器の一
例を示す斜視図である。

【図８】電子機器の他の例を示す斜視図である。

【図９】電子機器のさらに他の例を示す斜視図であ
る。

【図１０】本発明の液晶表示装置の表示原理を説明す
るための概略説明図である。

【図１１】従来の液晶表示装置の表示原理を説明する
ための概略説明図である。

【符号の説明】

１・・・液晶表示装置２・・・素子基板（第２の基板）３・・・対向基板１５・・・液晶セル１６・・・導光板１７・・・ＬＥＤ（光源）１８・・・バックライト（照明装置）２０・・・上偏光板（第１の偏光板）２１・・・カラーフィルター２３・・・下偏光板（第２の偏光板）２４・・・反射偏光板２５・・・指向性散乱層２６・・・１／４波長板（第１の位相差板）２７・・・液晶層２８・・・前方散乱層２９・・・反射板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/13363 Ｇ０２Ｆ 1/13363 Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA04 AA26 BA09 BA12 BA20 DA01 DA11 DA21 DD04 2H049 BA02 BA05 BA07 BB03 BB63 BC22 2H091 FA11Z FA14Z FA23Z FA32Z FC29 FD04 FD07 FD10 FD12 FD14 FD22 FD23 GA01 GA13 GA16 GA17 HA06 LA03 LA04 LA11 LA12 LA13 LA17 LA18 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置された第１の基板と第２の基板
との間に液晶を挟持した液晶セルと、光源及び導光板を
有し、前記液晶セルの第２の基板の外面側に配置された
照明装置とが備えられた液晶表示装置であって、前記第１の基板の外面側に第１の偏光板が設けられ、前
記第２の基板と前記照明装置との間に前記第２の基板側
から第２の偏光板、指向性散乱層、反射偏光板がこの順
に設けられ、前記導光板の前記液晶セルが配置された側
と反対側の面に反射板が設けられたことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項２】対向配置された第１の基板と第２の基板
との間に液晶を挟持した液晶セルと、光源及び導光板を
有し、前記液晶セルの第２の基板の外面側に配置された
照明装置とが備えられた液晶表示装置であって、前記第１の基板の外面側に第１の偏光板が設けられ、前
記第２の基板と前記照明装置との間に前記第２の基板側
から第２の偏光板、反射偏光板、指向性散乱層がこの順
に設けられ、前記導光板の前記液晶セルが配置された側
と反対側の面に反射板が設けられたことを特徴とする液
晶表示装置。
【請求項３】前記指向性散乱層は、該指向性散乱層の
法線方向を含む低入射角範囲の入射光よりも、前記低入
射角範囲を越える高入射角範囲の入射光に対して高い散
乱能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記指向性散乱層は、前記高入射角範囲
の入射光よりも前記低入射角範囲の入射光に対して高い
平行線透過率を有することを特徴とする請求項３に記載
の液晶表示装置。
【請求項５】前記指向性散乱層は、前記低入射角範囲
に対して所定方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入射
光に対して高い散乱能を有し、前記所定方位とは異なる
方位に向けて傾斜した高入射角範囲の入射光に対して低
い散乱能を有することを特徴とする請求項３又は請求項
４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記指向性散乱層は、前記低入射角範囲
に対して前記所定方位に向けて傾斜した高入射角範囲の
入射光よりも、前記所定方位とは異なる方位に向けて傾
斜した高入射角範囲の入射光に対して高い平行線透過率
を有することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装
置。
【請求項７】前記指向性散乱層の前記低入射角範囲の
入射光に対する平行線透過率は６０％以上であることを
特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載
の液晶表示装置。
【請求項８】前記指向性散乱層の前記高入射角範囲は
入射角１０〜４０度の範囲内にあることを特徴とする請
求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示装
置。
【請求項９】前記第２の偏光板と前記照明装置との間
に、前方散乱層が配置されていることを特徴とする請求
項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液晶表示装
置。
【請求項１０】前記前方散乱層のヘイズが６０％以上
であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装
置。
【請求項１１】前記反射偏光板に対して前記液晶セル
が配置された側と反対側に第１の位相差板が配置されて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれ
か１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記第１の位相差板が、１／４波長板
を少なくとも含むことを特徴とする請求項１１に記載の
液晶表示装置。
【請求項１３】前記第１の位相差板が、１／４波長板
と１／２波長板とを含むことを特徴とする請求項１１に
記載の液晶表示装置。
【請求項１４】前記第１の位相差板のリターデーショ
ン値が１００ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲であることを特徴
とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載
の液晶表示装置。
【請求項１５】前記第１の位相差板の波長分散が１以
下の値であることを特徴とする請求項１１乃至請求項１
４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】前記反射板の反射面が鏡面状態とされ
たことを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか
１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】前記第１の偏光板と前記第１の基板と
の間もしくは前記第２の偏光板と前記第２の基板との間
に、第２の位相差板が設けられたことを特徴とする請求
項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の液晶表示装
置。
【請求項１８】前記第２の偏光板の透過軸と前記反射
偏光板の透過軸が平行であることを特徴とする請求項１
乃至請求項１７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項１９】前記第２の偏光板の透過軸と前記反射
偏光板の透過軸とが平面的に交差しており、そのなす角
ψが０°＜ψ＜１０°の範囲にあることを特徴とする請
求項１乃至１８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２０】表示モードがノーマリーホワイトモー
ドであることを特徴とする請求項１乃至請求項１９のい
ずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２１】前記第１の偏光板および前記第２の偏
光板が吸収型の偏光板であることを特徴とする請求項１
乃至請求項２０のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】請求項１乃至請求項２１のいずれか１
項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子
機器。